在外加电场的条件下,DNA分子穿越微纳米通道时的构象及运动状态会出现多样性。由于DNA分子在微通道端口的动力学机制不明确,不能够采取正确的措施,导致DNA分子由于缠绕或其他影响而无法进入微通道端口,或者进入微米通道内而无法穿越等问题。本文将微流控技术与倒置荧光显微技术相结合,在电场力作用下,实时观测了单个DNA分子穿越微通道的表现。本文重点研究了DNA分子穿越微通道时的电动力学特性与外加电场强度、微通道内径的关系,对微纳流控设备以及生物传感器的设计有重要的理论指导意义。主要包括以下内容:（1）研究了在直径为50μm通道中,DNA能够从负极端口进入微通道内的阈值电场强度以及DNA分子穿越微通道所需的电场强度范围。当外加电场强度E<2.5×103V/m时,DNA分子靠近负极端口未能进入,当外加电场强度E=2.5×103V/m时,DNA分子恰好能够进入负极端口,因此DNA分子能够从50μm通道的负极端口进入的阈值电场强度E=2.5×103V/m。DNA分子顺利穿越微通道的电场强度范围为2.5×103V/m≤E≤7.5×103V/m。定量的给出了随着外加电场强度改变,DNA分子进出微米通道不同区域时的数量分布规律和速度分布规律。该研究结果对研制微纳通道系统的DNA分子传感器、芯片实验室等具有一定的指导意义。（2）研究了DNA分子在微米通道端口的运动规律、分布规律与外加电场强度的关系。在改变外加电场强度的条件下,可引导DNA分子在流出50μm的微通道端口时进入不同的区域,实现了对DNA分子的灵活操纵。研究发现,当外加电场强度一定时,DNA距离出端口1-2倍管径的范围内开始出现偏转运动,DNA在中心轴线处以及管壁处的径向萨夫曼力几乎为零,不发生偏转;随着外加电场强度的增大,DNA在正极端口处的径向萨夫曼力随之增大;微通道端口处由于电渗流和电泳速度的竞争导致DNA反转运动,反转阈值电场强度E=7.5×103V/m,随着电场强度的增大DNA反转逐渐远离正极端口;当电场强度E>9.375×103V/m时,DNA在负极端口出现往复运动,随着电场强度的增大DNA分子往复运动的频率加快。（3）研究了微通道内径的大小对DNA在微通道内的运动速度以及构象的影响。研究发现,DNA穿越内径为5μm、10μm、50μm通道时均会出现反转运动,可见DNA在通道内的反转是一种普遍现象。微通道内经越小,首先,容易实现DNA的全部反转;其次,DNA在通道中部的速度越大,与理论值保持一致。该结论为设计生物微芯片以及控制DNA在微通道中的迁移速度有一定的指导意义。