基于介電泳力的微粒子收集機理分析與實驗研究.pdf

1、低濃度待檢測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，也是微機電系統(tǒng)(Micro-Electro-MechanicalSystems，MEMS)領(lǐng)域的一個瓶頸問題，引起了越來越多人的關(guān)注。目前有多種方法可應(yīng)用于微粒子的收集與分離，其中基于電場機制的方法應(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，如收集或者分離速度快、可分離多種粒子、能實現(xiàn)實時檢測、容易與微芯片集成等，成為基于電場機制的微粒子操作中的一個熱門課題。
　　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)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，分析了其基本機理，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動速度公式。
　　以

3、理論分析為基礎(chǔ)，選擇對稱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。通過求解Laplace方程，分別對電勢、電場以及介電泳力進行仿真分析，確定了待收集粒子的聚集位置，分析研究了整個系統(tǒng)內(nèi)電壓、頻率等對于介電泳力的影響。
　　為驗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象，利用對稱電極以及四極星型電極進行實驗，成功地實現(xiàn)了微粒子的收集，并且驗證了理論以及仿真分析的結(jié)果。通過改變