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北大核心 CSTPCD AJ CA SA
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摘要:基于行波介电泳原理,分析了电场强度和Clausius-Mossoti (C-M)因子的虚部对行波介电泳力的影响.对4种不同形状电极的电场强度分布进行了仿真建模,结果表明半圆形电极阵列有较好的传输特性,并建立了半圆形电极阵列在行波作用下的电场模型.以行波介电泳力的复数表达式为基础,得出了C-M因子虚部随频率的变化曲线.设计加工了基于半圆形电极阵列的细胞分离微流体芯片,基于行波介电泳原理,对金黄色葡萄球菌细菌进行了分离实验.通过对比分析,实验结果与仿真结果具有较好的一致性.因此,利用行波介电泳力,半圆形电极阵列能够有效地对细菌进行传输分离....
[硕士论文] 冯奇亮
信息与通信工程 太原理工大学 2016(学位年度)
摘要:生物粒子的快速分离和提纯在医学诊断、生化分析和水质监测等领域有重要的现实意义。目前常用的分离方法和技术包括离心分离法、色谱分析法、流式细胞法和介电泳分离技术。基于介电泳技术的微流控芯片以其低损耗、易集成、低成本、快速分离等优点成为粒子操控与分离的一种重要手段,尤其在生物细胞的分离、提纯和分析中有重要的实用价值。
  本文调研了国内外介电泳芯片的研究现状及分离芯片的分类,在前人设计的基础上对分离芯片结构进行改进。采用文献和实验研究相结合的方法,仿真模拟出不同结构形状电极对粒子操控分离的影响,旨在通过优化分离芯片的结构,提高人体活死红细胞的分离效率。本文开展的具体研究工作包括:
  首先,对球形粒子在非匀强电场中的受力过程进行分析,在此基础上推导了介电泳力及行波介电泳力的数学表达式。抽象出细胞的球形模型,利用MATLAB计算出活死细胞的Re(K)、Im(K)值随频率的变化曲线。利用COMSOL仿真软件,对芯片的电极结构、形状进行仿真,确定最终的电极结构。模拟电场的分布及粒子在微流体通道中的运动轨迹。在此基础上进一步优化电极结构,确定了分离芯片的结构参数。
  然后,对分离芯片的基底材料和微流体材料进行选择,经对比分析,最终确定玻璃作为基底材料,聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)作为微流体材料。介绍微流体和电极阵列的具体加工过程,试剂、材料和仪器的使用,以及相关参数的确定。实现分离芯片的基底与微流体通道的等离子键合;利用金丝球焊机引线实现了分离芯片与PCB的封装。
  最后,本文设计制作了芯片分离区域的控制电路,搭建了实验测试系统平台。利用介电泳分离芯片对人体活死红细胞进行操控分离实验,在芯片的不同区域实现了活死细胞的操控与分离,结果表明该芯片对细胞有较好的操控与分离效果。本文为介电泳与行波介电泳的结合使用提供了全新的思路,具有进一步的研究价值。
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