基于MEMS的抗磁微操縱研究.pdf

1、自然界中的大多數(shù)物質(zhì)都具有弱反磁性，當反磁性物質(zhì)處在磁場中時，會受到磁場給它的抗磁力。當在空間中某一點處，物質(zhì)所受抗磁力與重力平衡時，物質(zhì)可以穩(wěn)定懸浮。本項目利用大多數(shù)生物體自身的反磁特性，結(jié)合MEMS技術(shù)，利用磁阿基米德效應，以獨特的“反磁勢阱鉗”實現(xiàn)生物粒子芯片內(nèi)的俘獲和操縱。
　　本文首先對當前生物微操縱技術(shù)的研究現(xiàn)狀做了介紹，對比了不同微操縱技術(shù)的實現(xiàn)原理及優(yōu)缺點。然后詳細介紹了抗磁懸浮技術(shù)的分類、原理及實現(xiàn)方法，結(jié)合基于

2、磁阿基米德效應的抗磁懸浮技術(shù)及MEMS技術(shù)，提出了一種新型的抗磁微操縱技術(shù)，并對該微操縱技術(shù)的實現(xiàn)原理及相應芯片的實現(xiàn)工藝作了詳細介紹。
　　抗磁懸浮技術(shù)中，抗磁力的分析是該技術(shù)的難點，在第三章中，對抗磁懸浮系統(tǒng)進行了電磁場分析，運用電磁場理論推導了抗磁懸浮系統(tǒng)中電磁場矢量、電磁場力及電磁力矩的求解方程，為抗磁力的求解提供理論依據(jù)。
　　為更好實現(xiàn)微納尺度的粒子微操縱研究，在第四章中，首先在宏觀尺寸下，進行了黃豆、綠豆等不同

3、種子的懸浮及分離研究。研究了順磁性GdCl3溶液的配比、永磁鐵的構(gòu)造結(jié)構(gòu)，并用Maxwell3D（Ansoft公司）軟件仿真了種子懸浮時，永磁體組合結(jié)構(gòu)的磁場分布，并模擬仿真了種子在不同位置處，抗磁力的受力情況。
　　根據(jù)磁源位置變動和磁源位置不動兩種磁源調(diào)控方式，設(shè)計了三個微米級粒子的微操縱實驗：一個是基于永磁體磁化芯片內(nèi)Ni進而捕獲粒子實驗；一個是基于移動平臺移動永磁體改變芯片內(nèi)磁場分布，進而實現(xiàn)粒子微操縱；最后一個實驗是通過