基于介電泳的船舶壓載水中微藻分離芯片研究.pdf

1、船舶壓載水中攜帶的細(xì)菌、微藻等生物被排放到新的海域，嚴(yán)重威脅了海洋的生態(tài)環(huán)境。為了保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境，船舶壓載水處理過(guò)程中需要對(duì)壓載水中的微藻細(xì)胞進(jìn)行檢測(cè)。然而實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中的樣品并非純凈的樣品，所以檢測(cè)前的前處理工作至關(guān)重要。檢測(cè)前能夠?qū)⒛繕?biāo)樣品從雜質(zhì)中分離出來(lái)，一方面不僅關(guān)系到微藻檢測(cè)的準(zhǔn)確性，而且關(guān)系到壓載水檢測(cè)的效率。另一方面當(dāng)船舶壓載水需要高精度檢測(cè)或高濃度檢測(cè)時(shí)，能夠?qū)z測(cè)目標(biāo)分離并且濃縮為高濃度樣品對(duì)檢測(cè)來(lái)說(shuō)就至關(guān)重要。針對(duì)

2、以上的問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了基于介電泳的船舶壓載水中微藻分離芯片，在微流控芯片內(nèi)嵌入3D微電極實(shí)現(xiàn)微藻細(xì)胞與尺寸相近的雜質(zhì)（聚苯乙烯微粒）高通量、自動(dòng)連續(xù)的分離。
　　首先從介電泳理論的分析中得出中性粒子在非均勻電場(chǎng)中受到介電泳力的公式，分析聚苯乙烯微粒的頻率響應(yīng)曲線，并得出微藻細(xì)胞與聚苯乙烯微粒的受介電泳力的差異，通過(guò)對(duì)微粒的受力分析得出了粒子的位置方程和速度方程。其次設(shè)計(jì)了具有三層結(jié)構(gòu)的分離芯片模型，并簡(jiǎn)化分離芯片為二維的仿真模型，

3、分別對(duì)通道內(nèi)的電勢(shì)、電場(chǎng)強(qiáng)度以及介電泳力的分布進(jìn)行仿真，仿真出不同尺寸的微粒分離情況。然后根據(jù)分離芯片的模型，利用半導(dǎo)體制作工藝中的光刻和刻蝕工藝制作出ITO(Indium Tin Oxide)玻璃基底，利用軟光刻工藝制作出微電極和PDMS(Polydimethylsiloxane)微通道，將三層結(jié)構(gòu)封裝成密封性良好的分離芯片。最后搭建分離系統(tǒng)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行配置，在分離芯片未封裝之前，確定分離實(shí)驗(yàn)的交流電壓的幅值及頻率等參數(shù)的參考范