[发明专利]一种基于光诱导介电泳技术的单细胞控制方法

权利要求书

1.一种基于光诱导介电泳技术的单细胞控制方法，其特征在于，包括步骤：

A、制作光诱导介电泳芯片，所述光诱导介电泳芯片有三层结构组成：有三层结构组成：下层为涂有氢化非晶硅涂层的ITO玻璃，上层是不含涂层的ITO玻璃，在上下两层ITO玻璃之间封装有一个微流体通道，用于注射所需操作的溶液；

B、向上下两层ITO玻璃的电极输入可变频率的交流信号，同时利用入射光照射所述光诱导介电泳芯片，从而在被照射的区域产生非均匀电场；

C、在显微镜图像系统的实时观测下，通过改变交流信号的频率及大小，以实现细胞控制；

所述步骤B中，首先搭建光诱导介电泳平台，所述平台包括光诱导介电泳芯片、一台光学显微镜、一台光学投影仪、一个可编程信号发生电路和主机系统，构成显微镜图像系统；所述主机系统包括：图像采集模块、显微视觉算法处理模块、生物芯片驱动控制器、虚拟电极生成模块以及显示输出模块；所述图像采集模块用来采集光学显微镜的图像，并交由显微视觉算法处理模块来进行处理并通过显示输出模块来显示，所述显微视觉算法处理模块还向生物芯片驱动控制器及虚拟电极生成模块发出信号用来控制二者工作；所述生物芯片驱动控制器连接所述可编程信号发生电路来改变信号频率和大小；所述可编程信号发生电路通过电极连接所述光诱导介电泳；所述光学投影仪设置在光诱导介电泳下方，用来对其进行入射光照射；所述虚拟电极生成模块连接所述投影仪；在平台搭建好后，通过生物芯片驱动控制器向可编程信号发生电路发出信号，然后可编程信号发生电路向上下两层ITO玻璃的电极输入可变频率的交流信号，同时光学投影仪利用入射光照射所述光诱导介电泳芯片，从而在被照射的区域产生非均匀电场。

2.根据权利要求1所述的基于光诱导介电泳技术的单细胞控制方法，其特征在于，所述步骤A中，制作光诱导介电泳芯片的步骤具体包括：

A1、清理ITO玻璃基质；

A2、在ITO玻璃基质上沉积氢化非晶硅涂层；

A3、在氢化非晶硅涂层上涂光刻胶；

A4、在光刻胶上进行板印；

A5、接触腐蚀至ITO玻璃基质；

A6、去除光刻胶；

A7、在ITO玻璃基质上未覆盖氢化非晶硅涂层的区域涂导电粘合剂。

3.根据权利要求1所述的基于光诱导介电泳技术的单细胞控制方法，其特征在于，所述细胞在非均匀电场中的所受到的平均介电泳力用如下公式描述：

其中F_DEP是作用到细胞上的平均介电泳力，R是细胞的半径，ε_m是细胞所在溶液的介电常数，E_rms为所施加交流信号的均方根值，f_CM为Clausius-Mossotti因子，在计算平均介电泳力时取该因子的实部Re[f_CM]。

4.根据权利要求3所述的基于光诱导介电泳技术的单细胞控制方法，其特征在于，f_CM因子定义如下：

ε_p*和ε_m*分别是细胞和溶液的复介电常数。

5.根据权利要求4所述的基于光诱导介电泳技术的单细胞控制方法，其特征在于，所述复介电常数表示为：

其中，ε是溶液的介电常数，σ是导电率，ω是所施加交流信号的频率。

6.根据权利要求5所述的基于光诱导介电泳技术的单细胞控制方法，其特征在于，细胞旋转速度为：

其中E是电场强度，η是溶液的黏稠度，IM[f_CM]是Clausius-Mossotti因子的虚部，K为系数。