组成图示
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传感器类型
其他（电致热增强负介电泳微流控粒子捕获装置）
检测对象
乳胶颗粒（latex particles）、二氧化硅颗粒（silica particles）、产孢梭菌芽孢（Clostridium sporogenes spores）；样品基质：去离子水/NaCl 溶液（1×10^-5、0.05、0.224 S/m）、苹果汁、牛奶
检测原理
在平面金互指电极上施加 10 MHz 交流电场，形成非均匀电场和局部电场极小值。当颗粒极化率低于介质时，颗粒受负介电泳力被推向电场极小值并沉积于底部捕获区。高电导率介质中，焦耳热产生温度梯度，引起介电常数和电导率梯度，进而驱动电致热流；横向电致热流将颗粒持续输运至捕获区，增强捕获，而垂直电致热流可能将颗粒带出有效捕获区。捕获区颗粒数量随样品中颗粒浓度增加而增加，可用光学显微成像读出。该装置未设置生物识别元件，若固定抗体等探针可实现目标特异性捕获。
检测灵敏度
—
效应效果
实验在 1×10^-5、0.05 和 0.224 S/m 介质中，以 10 Vpp、10 MHz 电场处理 5 和 30 min。去离子水中乳胶颗粒 5 min 即被捕获，30 min 无明显增加；0.05 S/m 中 5 min 捕获更多，30 min 明显增加；0.224 S/m 中 5 min 捕获增加，30 min 增幅小于 0.05 S/m。二氧化硅颗粒还受沉降影响。数值模拟给出 0.05 S/m 最大电致热流速约 55 µm/s，0.224 S/m 约 376 µm/s，去离子水约 10^-3 µm/s。作者认为该图案化捕获区可集成光学、电化学或压电读出，用于高电导率缓冲液中病原体和微生物的快速检测。
传感器的构成
- 基底：显微镜玻璃片（microscope glass slide），承载金电极并作为光学观察基底
- 电极层：光刻金电极（Au），互指正负电极与重复方形块图案，形成局部电场极小值
- 微流控腔：400 µm 厚 PDMS（Sylgard 184）间隔层与盖玻片，构成 1.5 mm × 7 mm 样品腔
- 识别元件：未实际设置；文中提出可在方形捕获区固定目标特异性探针（如抗体）
- 信号读出：未设置专用换能器；实验采用光学显微成像观察捕获区颗粒
中文摘要
本文报道了一种利用新型平面微电极在高电导率介质中实现负介电泳（negative DEP）颗粒捕获的方法。该电极由互指正负电极和重复方形块图案构成，可在预定区域形成局部电场极小值，并允许电致热效应增强 DEP 捕获。作者结合标度分析、数值模拟和实验研究了 DEP 力与电致热流运动。结果表明，电致热流产生的横向输运可将颗粒持续带向捕获区，从而增强 DEP 捕获；若无该流动，DEP 捕获仅发生在有限空间范围内。电致热增强 DEP 可扩展高电导率介质中电动力学操纵的适用范围。该装置提供图案化捕获区，可作为目标特异性结合/检测位点，有望用于在实际缓冲液电导率范围内快速检测病原体和其他微生物。
英文摘要
We demonstrate negative dielectrophoresis (DEP) trapping of particles from high-conductivity media using a novel planar microelectrode that allows electrothermal enhancement of DEP traps. DEP force and electrothermal flow motion are investigated using a scaling analysis, numerical simulations, and experiments. Results show that the DEP trapping is enhanced by lateral transport of particles toward the capture zones due to electrothermal flow, whereas DEP trapping occurred only in limited spatial ranges without the flow motion. The electrothermally enhanced DEP will broaden the limit of electrokinetic manipulations in high-conductivity media. By providing patterned trapping zones that can act as target-specific attachment/detection sites, the presented device allows development of biosensor applications for rapid detection of pathogens and other microorganisms within a practical range of buffer conductivity.