微流控技术微型化与功能多样化的特点,使得微流控系统能够保证痕量反应物在最佳的条件下反应。通常情况下蛋白质样品容量较小,表达量较低,传统的检测手段难以满足微量低浓度样品的要求,亟需一种提高蛋白质相对含量的富集方法。诱导电荷电渗作为一种在颗粒聚集方面极具优势的粒子操纵技术,发生在电极系统中不加电的电极表面,可实现不同规模的粒子聚集。本文拟在研究粒子富集中电渗流动特性、电控粒子行为和芯片几何特征等规律的基础上进行聚苯乙烯颗粒的富集预实验,最终实现对蛋白质的富集。首先,根据对粒子聚集方法及蛋白质富集的研究,提出了一种基于诱导电荷电渗收集技术的颗粒聚集方法,即沿着通道方向铺设电极系统,直流分量引起粒子的定向移动,交直流分量共同作用产生的稳定漩涡实现粒子富集。其次,分析了电渗流动产生的微观过程,引入复振幅相量推导正弦信号下电极表面的滑移速度公式,以此为边界条件进行通道内稳定流场的仿真。在分析了动静态流场中稳定漩涡的基础上,预测粒子可能发生富集的区域。再次,研究了上述流场、电场和其他原生物理场对粒子的作用,衡量各个物理量的实际作用效果,运用流场与电场的计算结果,耦合稀物质传递场完成颗粒富集的数值仿真。在数值仿真中分析了实验芯片主要几何参数的影响,结合加工工艺给出了芯片C-1(单块悬浮电极)和C-3(三块悬浮电极)的总体结构方案,同时通过仿真获得颗粒富集的电控特性,优选实验参数取值范围。在C-1与C-3上进行聚苯乙烯纳米颗粒的富集实验,在高频段获得了最高8倍的PS颗粒富集结果,为后续蛋白质实验验证芯片可行性及实验参数的参考。最后,应用C-1芯片对蛋白质进行了静态和动态实验,C-3芯片进行了多区域的长时间稳定富集。静态实验确认了涡旋富集蛋白质的有效性及电控蛋白质的可行性,蛋白质富集于电极两端诱导电荷电渗涡旋,低频时可达到最高4倍的富集效果。动态实验则展示了蛋白质的高效率富集结果,进一步研究了富集芯片的电控特性,富集效果普遍较好,最高可达到30倍的富集结果。C-3芯片的富集实验证明了并列多电极在蛋白质富集效率和稳定性上的优越性。蛋白质富集实验的成功证实了诱导电荷电渗技术在生物分子富集上可行性,在生物学和医学上具有广阔的应用前景。