基于mems的抗磁微操纵的研究

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1、上海交通大学硕士学位论文摘要为更好实现微纳尺度的粒子微操纵研究，在第四章中，首先在宏观尺寸下，进行了黄豆、绿豆等不同种子的悬浮及分离研究。研究了顺磁性GdCl3溶液的配比、永磁铁的构造结构，并用Maxwell3D（Ansoft公司）软件仿真了种子悬浮时，永磁体组合结构的磁场分布，并模拟仿真了种子在不同位置处，抗磁力的受力情况。根据磁源位置变动和磁源位置不动两种磁源调控方式，设计了三个微米级粒子的微操纵实验：一个是基于永磁体磁化芯片内Ni进而捕获粒子实验；一个是基于移动平台移动永磁体改变芯片内磁场分布，进而实

2、现粒子微操纵；最后一个实验是通过MEMS工艺，在芯片内制作线圈阵列，在不同时刻给不同线圈通直流电，通过电磁感应原理，改变芯片内磁场分布，进而实现粒子微操纵。第五章和第六章分别介绍了这三个微操纵实验的实现方案、芯片构造及工艺步骤，并用Maxwell3D软件仿真了各个实验中的磁场分布情况。通过实验证明，基于MEMS的抗磁微操纵技术完全可以实现生物粒子的捕获、分离等微操纵，且具有自己独特的优势，有望成为一种新型的微操纵技术。关键词：抗磁悬浮，磁阿基米德效应，抗磁力，生物芯片第II页万方数据上海交通大学硕士学位论文

3、ABSTRACTRESEARCHOFANTI-MAGNETICMICRO-MANIPULATIONBASEDONMEMSABSTRACTMostofthesubstancesinnaturehaveweakdiamagneticproperties,whenthesematerialsareputinthemagneticfield,theywillbesufferedananti-magneticforceaffordedbythemagneticfield.Thematerialscanbestabil

4、izedsuspensionatapointinspacewherethegravityisequivalenttoanti-magneticforce.Theprojectutilizesthediamagneticpropertiesofmostofthematerials,combinedwithMEMStechnology,usingthemagneto-Archimedeseffect,toachievethecaptureandmanipulationofthebiologicalparticl

5、esinchipswiththeunique"anti-magnetictweezerstrap".Firstly,thecurrentbiologicalmicro-manipulationtechniqueshavebeendescribed,theprinciple,advantagesanddisadvantagesofdifferentbiologicalmicro-manipulationtechniqueswerecompared.Thenthecategory,principleandimp

6、lementationmethodofthediamagneticlevitationtechnologywereintroduced.Combinedanti-magneticlevitationtechnologybasedonmagneto-ArchimedeseffectwithMEMStechnology,anovelanti-magneticmicro-manipulationtechniqueswasproposed,andtheprincipleofthe第III页万方数据上海交通大学硕士学

7、位论文ABSTRACTrealizationofthemicro-manipulationtechniquesandchipimplementationsareintroducedindetail.Theanalysisofanti-magneticforceisthedifficultyinanti-magneticlevitationtechnology.Inthethirdchapter,theanalysisofelectromagneticfieldintheanti-magneticlevita

8、tionsystemwasintroducedindetail,usingelectromagnetictheoryderivedequationsoftheelectromagneticvector,electromagneticforceandelectromagnetictorque,providedatheoreticalbasisforthesolutionoftheanti-magneticforce