微流控芯片技术由分析化学发展而来,主要用于研究微纳米系统中颗粒的受力情况,对基础物理、分析化学、生命科学、生物医学科学领域的研究具有重要价值。在微流控芯片中,最重要的应用之一是分离微颗粒,尤其是生物颗粒的快速分离。介电泳技术（Dielectrophoresis,DEP）能够对各种尺寸的微粒进行操控,并和微加工系统高效集成,在药物筛选、疾病检测和治疗以及其他芯片上的实验室应用中具有巨大的富集和分离潜力。本文系统性地研究介电泳国内外应用,建立介电泳微量分析模型,通过有限元方法研究电场和介电泳力分布,建立基于发散型叉指微电极的高选择度介电泳操纵电场。通过对有机聚苯乙烯颗粒（Polystyrene,PS）、无机颗粒（Si O2）和半导体颗粒（Zn O）等材料特性不同的微颗粒受力分析,重点分析非生物微颗粒介电泳芯片操纵下的旋转及上浮等介电行为。在低频时,电渗流作用在微颗粒上导致其旋转;在中高频时,负介电泳力和重力相互制衡导致微颗粒上浮至受力平衡的位置。根据微颗粒的介电行为差异,利用介电泳力和电渗流旋转,首次成功分离有机颗粒（Polystyrene,PS）、无机颗粒（Si O2）和半导体颗粒（Zn O）等不同介电特性的微颗粒混合物。电场频率为20 k Hz时,在DEP芯片上成功分离1-μm和10-μm PS颗粒。在此基础上,进一步研究DEP应用范围,对有机颗粒（PS）、无机颗粒（Si O2）和半导体颗粒（Zn O）等不同介电特性的微颗粒混合物进行分离研究,在最优操纵电场频率为10 k Hz的条件下,成功利用介电泳技术分离非生物混合物。为将DEP芯片成功应用至生物分析领域中,金黄色葡萄球菌作为生物样品,测试芯片对生物样品的分筛能力。基于生物颗粒与非生物颗粒的不同介电特性,利用介电泳操纵电场频率,在频率10 MHz时,首次将金黄色葡萄球菌从有机颗粒（PS）、无机颗粒（Si O2）和半导体颗粒（Zn O）的混合物中快速分离出来。除介电泳之外,还引入电阻抗技术作为辅助手段,辅助量化介电泳区分不同生长状态的金黄色葡萄球菌。在低频率条件下,活菌和死菌介电行为相似,频率提高至10MHz时,活菌和死菌受不同方向的介电泳力而运动差异较大,在细菌的实时运动过程中,其电特性随频率的变化,确定介电泳技术操纵微生物的准确性,实现快速区分死菌和活菌的目的。在介电泳技术成功应用于混合颗粒分离基础上,提出介电泳芯片实验室,并基于免疫亲和原理,通过优化芯片表面生物功能,确定不同物种来源免疫球蛋白与金黄色葡萄球菌亲和具有明显的生物特异性,阐明基因亲缘性及寡聚糖基化导致的形态结构,探索性研究DEP芯片生物识别的可行性。综上所述,本文基于介电泳技术的微颗粒分离的研究,阐明微颗粒的介电泳行为机理,实现有机颗粒、无机颗粒和半导体颗粒的快速分离,金黄色葡萄球菌在混合溶液中的快速分离,进而初步试探不同生长状态的细菌鉴别,揭示该系统对微颗粒微扰的检测机制,为食品安全、医疗诊断和药物筛选等相关领域提供技术支持。