近年来,微流控芯片技术在细胞体外培养中体现出了重要的临床意义。在生物芯片中,常使用泵送系统完成对细胞培养基等高电导率流体的驱动,而传统的泵送系统使用机械式压力微泵作为驱动单元。此种方法不仅会导致系统总体积过大,而且未充分考虑流体营造的剪切力微环境多样性的特点。因此,设计一种提供多剪切力微环境的泵送培养芯片具有重要意义。本文基于现有的平行电极微泵,提出了一种新型电极结构。这种芯片的电极结构是对平行叉指电极阵列进行整改而来的轮幅式叉指电极阵列。在确定电极结构的基础上对泵送过程中芯片内部的流体进行受力分析,通过理论研究评估出各项力的影响因素。利用有限元仿真软件对本课题的设计芯片与普通平行微泵芯片进行三维建模,通过强耦合求解得出电场、温度场以及流场分布情况。将仿真结果进行对比,证明本课题设计的芯片可以在泵送过程中营造丰富的流速环境。利用强耦合模型对电极的关键参数进行参数化求解,得出最优电极参数。根据优化仿真确定的电极参数,加工出实验所需微泵芯片并搭建系统平台。使用与细胞培养基电导率相近的氯化钠-聚苯乙烯微球悬浊液做为实验流体,观察在不同交流电压下实验芯片对静止微流体的泵送效果。通过对此芯片实验数据图的分析,发现通过低压交流电的作用,流体在此芯片中可以完成“之”字形循环泵送,此芯片可以营造出多流体剪切力微环境,且效果随电压值的增大而愈加显著。通过理论分析、仿真求解以及实验验证,可以确定本文设计的芯片对细胞培养基等生物流体进行循环泵送的功能。流体在泵送过程中具有多种流体剪切力梯度,细胞可根据需求对流体剪切力微环境进行自主选择。本文设计的芯片可以更好地完成细胞的体外培养,丰富培养过程中的控制因素。