基于介電泳力的微粒子收集機(jī)理分析與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、低濃度待檢測(cè)物的快速收集及其分離操作，在生物工程、反恐以及軍事科技等領(lǐng)域均具有重要意義，也是微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-Electro-MechanicalSystems，MEMS)領(lǐng)域的一個(gè)瓶頸問(wèn)題，引起了越來(lái)越多人的關(guān)注。目前有多種方法可應(yīng)用于微粒子的收集與分離，其中基于電場(chǎng)機(jī)制的方法應(yīng)用得較為廣泛。
　　隨著MEMS中微加工技術(shù)的不斷發(fā)展，微納米級(jí)的微電極能夠很容易地集成到微流體器件上。介電泳(DEP,Dielectrophor

2、esis)技術(shù)是一門(mén)新興技術(shù)，它在粒子的收集與分離等方面具有很多優(yōu)勢(shì)，如收集或者分離速度快、可分離多種粒子、能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)、容易與微芯片集成等，成為基于電場(chǎng)機(jī)制的微粒子操作中的一個(gè)熱門(mén)課題。
　　本文詳細(xì)綜述了基于介電泳力的微粒子收集相關(guān)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，分析了其基本機(jī)理，研究了影響介電泳力的主要因素，提出了使微粒子能分別受到正、負(fù)介電泳力的溶液的導(dǎo)電率范圍以及轉(zhuǎn)折頻率，推導(dǎo)了介電泳力作用下微粒子的運(yùn)動(dòng)速度公式。
　　以

3、理論分析為基礎(chǔ)，選擇對(duì)稱(chēng)電極以及四極星型電極兩種芯片，建立了相關(guān)的數(shù)學(xué)物理模型。通過(guò)求解Laplace方程，分別對(duì)電勢(shì)、電場(chǎng)以及介電泳力進(jìn)行仿真分析，確定了待收集粒子的聚集位置，分析研究了整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)電壓、頻率等對(duì)于介電泳力的影響。
　　為驗(yàn)證理論研究以及仿真分析的正確性，以KCl溶液稀釋537的聚苯乙烯微球混合溶液為研究對(duì)象，利用對(duì)稱(chēng)電極以及四極星型電極進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，成功地實(shí)現(xiàn)了微粒子的收集，并且驗(yàn)證了理論以及仿真分析的結(jié)果。通過(guò)改變