集成阵列叉指电极介电泳芯片仿真与实验研究

摘要

分析了介电泳芯片中粒子所受的介电泳力的影响因素,采用Comsol软件建立阵列叉指电极介电泳芯片的数学模型.通过设置边界条件,对电极的电场进行仿真并对电极的尺寸参数进行优化.为了对仿真结果进行验证,采用MEMS工艺,在ITO玻璃表面制备出叉指电极结构,并与PDMS微流通道键合之后制备出完整的介电泳芯片.采用酵母菌为实验对象,分别对交流电压以及交流电压频率对介电泳的富集效率的影响进行研究.富集效率随电极施加的电压的增大而增大;但增加到一定的程度,富集效率保持不变.改变交流信号的频率,可以改变介电泳的类型.通过调整交流信号的频率,实现了酵母菌的正负介电泳富集.酵母菌在电导率为1 μS/cm的悬浮溶液中,存在两个临界频率,分别为40 kHz、15 MHz.当交流电压的频率为2 MHz时,酵母菌细胞的富集效率最高.