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菌、微藻等生物被排放到新的海域，嚴重威脅了海洋的生態(tài)環(huán)境。為了保護海洋生態(tài)環(huán)境，船舶壓載水處理過程中需要對壓載水中的微藻細胞進行檢測。然而實際檢測過程中的樣品并非純凈的樣品，所以檢測前的前處理工作至關(guān)重要。檢測前能夠?qū)⒛繕?biāo)樣品從雜質(zhì)中分離出來，一方面不僅關(guān)系到微藻檢測的準確性，而且關(guān)系到壓載水檢測的效率。另一方面當(dāng)船舶壓載水需要高精度檢測或高濃度檢測時，能夠?qū)z測目標(biāo)分離并且濃縮為高濃度樣品對檢測來說就至關(guān)重要。針對

2、以上的問題，本文設(shè)計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微電極實現(xiàn)微藻細胞與尺寸相近的雜質(zhì)（聚苯乙烯微粒）高通量、自動連續(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，并得出微藻細胞與聚苯乙烯微粒的受介電泳力的差異，通過對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)計了具有三層結(jié)構(gòu)的分離芯片模型，并簡化分離芯片為二維的仿真模型，

3、分別對通道內(nèi)的電勢、電場強度以及介電泳力的分布進行仿真，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)，并對實驗樣品進行配置，在分離芯片未封裝之前，確定分離實驗的交流電壓的幅值及頻率等參數(shù)的參考范