微粒分离在疾病诊断、生物化学分析、食品安全和环境监测等领域均具有重要作用。传统的分离手段有离心法、流式细胞法、色谱分析法、荧光筛选法等，而基于微流控芯片的介电泳分离技术以其样品消耗量低、分析时间短、易于集成等优势，成为微粒分离的一种新型手段。常规介电泳分离，用于施加电信号的电极通常较难实现与PDMS结构的封装，进而阻碍了介电泳分离芯片的集成化进程。因此，本文基于易于封装新型电极开展介电泳分离芯片的研究，分析了介电泳微粒分离的机理，并对分离过程进行了数值模拟，以新型3D微电极阵列为基础设计和制作了三层结构分离芯片，搭建了微粒分离系统，在此基础上，进行了实验研究，实现了针对不同尺寸和不同介电特性的分离。首先，揭示了微流控分离芯片中微粒分离的机理：阐述了微流控芯片中流体流动的特点，确定了流场中微粒受到的主要作用力，推导了中性粒子在非均匀交流电场中受到的介电泳力公式，计算了悬浮液中聚苯乙烯微球和酵母菌的频率响应特性曲线，分析了微粒在微通道的运动轨迹和分离机理。其次，设计了微粒分离芯片并进行了有限元仿真：基于新型3D电极设计了三层结构微流控分离芯片，建立了分离芯片的二维仿真模型，对主通道内流场、电场和介电泳力的分布进行了仿真，预测了粒子运动轨迹，并分析了芯片结构的主要参数对分离的影响。再次，加工制作了微粒分离芯片：依照分离芯片结构设计了加工方案，采用光刻工艺加工了ITO基底层，使用AgPDMS导电材料制作了3D电极阵列，之后加工了PDMS微通道结构，并对分离芯片进行了封装和基本性能的测试。最后，进行了微粒分离实验：基于分离芯片搭建了微流控分离平台，制备了实验样品，进行了分离实验，其中包括验证微粒频率特性的预实验、单种微粒运动实验、基于尺寸的分离实验和基于介电性质的分离实验；最后对实验结果进行了分析总结。本文的微流控分离芯片实现了3D电极与PDMS微通道的封装，成功对不同尺寸或者不同介电特性的微粒进行了分离，为进一步实现人体细胞分离奠定了基础。