一种光镊测试介电泳力芯片及其制造方法、以及测试方法技术

本发明专利技术提供一种光镊测试介电泳力芯片及其制造方法、以及测试方法，一种光镊测试介电泳力芯片包括底部基板、位于所述底部基板上的电极层、位于电极层上的微孔阵列层和阵列设置的测试定位层；所述电极层包括相对设置的多对第一叉指电极和第二叉指电极，每对第一叉指电极和第二叉指电极之间具有间隙；所述微孔阵列层包括阵列设置的多个微孔；所述微孔位于所述第一叉指电极和第二叉指电极之间，每行第一叉指电极和第二叉指电极之间具有多个微孔；每行的微孔位于该行两个测试定位层之间。本发明专利技术光镊辅助分析芯片内微粒/细胞DEP，实现准确、高效、全面的单个微粒/细胞或者同时多个微粒/细胞的DEP行为的分析。胞的DEP行为的分析。胞的DEP行为的分析。

【技术实现步骤摘要】
一种光镊测试介电泳力芯片及其制造方法、以及测试方法


[0001]本专利技术属于光镊测试介电泳力
，尤其涉及一种光镊测试介电泳力芯片及其制造方法、以及测试方法。

技术介绍

[0002]微流控芯片技术(Lab on a Chip)以微机电技术为基础，能够将微泵、微阀、微通道、微腔和微电极等功能单元设计并集成到一块微小的芯片平台上，实现精准、稳定的微粒/细胞操控。目前，通过将基于流体力学、光学、电学、磁学和声学等不同原理的操控方式集成到微流控芯片系统中，得到了一系列适用于不同应用场景的微粒/细胞操控平台。电场操控的方式主要是基于介电泳 (dielectrophoresis,DEP)实现的。DEP描述的是非均匀电场中介电粒子因极化作用而受力发生定向迁移运动，当微粒的极化性能优于缓冲液介质时会受到正介电泳力(positive dielectrophoresis force,p
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DEP)作用向高电场运动，而当其极化性能不如缓冲液介质时则受到负介电泳力(negativedielectrophoresis force,n
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DEP)作用向低电场运动。基于DEP的微流控芯片可以实现高通量、非侵入式、低成本的微粒操控，特别是DEP操控细胞已经被成功应用于诸如死细胞和活细胞的分离，全血中循环肿瘤细胞的分离，不同细胞亚群之间的分离，单细胞分离和操控等研究中。在基于DEP的微粒/细胞操控微流控芯片的研究中，分析微粒/细胞在芯片内的DEP行为是芯片设计的前提和基础。
[0003]通过公式计算和分析细胞DEP行为是最常用的方法，但是存在着过程复杂和不够准确的问题。首先，公式里涉及的参数多，加上改变实验条件时需要重新测量公式中的参数值，这样的计算过程显然是较为复杂的。这样复杂的计算得到的结果却并不够准确。以细胞为例，在通过谐振腔微扰法等技术测量细胞的介电常数时，往往测得的是一群细胞的介电常数的“平均值”，而细胞的导电率亦是如此，这样计算得出的Re[K(ω)]以及DEP力的大小都是不够准确的。因此，简单、准确分析细胞DEP行为非常重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种光镊测试介电泳力芯片及其制造方法、以及测试方法，实现准确、高效、全面的单个微粒/细胞或者同时多个微粒/细胞的DEP 行为的分析。
[0005]本专利技术提供一种光镊测试介电泳力芯片，其包括底部基板、位于所述底部基板上的电极层、位于电极层上的微孔阵列层和阵列设置的测试定位层；所述电极层包括相对设置的多对第一叉指电极和第二叉指电极，每对第一叉指电极和第二叉指电极之间具有间隙；所述微孔阵列层包括阵列设置的多个微孔；所述微孔位于所述第一叉指电极和第二叉指电极之间，每行第一叉指电极和第二叉指电极之间具有多个微孔；每行的多个微孔位于该行相邻的两个测试定位层之间。
[0006]优选地，所述微孔的孔径为10
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20微米；相邻两排的微孔的中心距离为 50
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200um；所述第一叉指电极的高度和第二叉指电极的高度均为100
‑
300纳米，每对第一叉指电极和
第二叉指电极之间的间距为4
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8微米，所述第一叉指电极的宽度和第二叉指电极的宽度均为15
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25微米。
[0007]优选地，所述测试定位层的下表面或上表面与对应行的微孔的中心线在同一条直线上。
[0008]本专利技术还提供一种光镊测试介电泳力芯片的制造方法，包括如下步骤：
[0009]S1：清洗底部基板；
[0010]S2：在底部基板形成电极保护层；
[0011]S3：形成电极层的第一叉指电极和第二叉指电极；
[0012]S4：形成位于第一叉指电极和第二叉指电极之间的微孔阵列层；
[0013]S5：形成阵列设置的测试定位层，且每行的微孔位于该行两个测试定位层之间。
[0014]优选地，步骤S4之后需要对一对第一叉指电极和第二叉指电极的电阻进行测试。
[0015]本专利技术还提供一种光镊测试介电泳力芯片进行光镊测试介电泳力的测试方法，所述的光镊测试介电泳力芯片固定于一装置内，包括如下步骤：
[0016]S1：具有微球的溶液至于所述装置中；
[0017]S2：光镊捕获至少一微球使得该微球对应于一微孔外，且使该微球的中心和所述微孔对应的测试定位层的下表面或上表面在同一焦面；
[0018]S3：给光镊测试介电泳力芯片施加电信号并产生介电泳力，所述微球受介电泳力的作用在光镊产生的光阱中发生横向移动；
[0019]S4：观察介电泳力的方向，并通过测试和计算横向光阱力，得到介电泳力的大小。
[0020]优选地，对步骤S2，在显微镜下观察微球的中心和所述微孔对应的测试定位层的下表面或上表面是否在同一焦面。
[0021]优选地，步骤S2具体的方法为：将微球放入所述装置内后，光镊捕获微球并将微球移动至所述微孔对应的测试定位层的附近，在显微镜下观察，光镊上下移动微球，当微球的中心和所述测试定位层的下表面或上表面都聚焦时，默认此时微球处在微孔的正上方附近。
[0022]优选地，步骤S2采用激光捕获微球。
[0023]优选地，步骤S3的具体方法为：通过光镊测试介电泳力芯片的电极层加电信号时，微球受到介电泳力作用运动，通过上下移动光镊或者移动承载测试介电泳力的装置的载物台，观察微球的焦面不变时，默认微球更加接近于微孔的正上方，此时产生一维方向的介电泳力。
[0024]本专利技术光镊辅助分析芯片内微粒/细胞DEP，实现准确、高效、全面的单个微粒/细胞或者同时多个微粒/细胞的DEP行为的分析。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1是本专利技术的实施例的光镊测试介电泳力芯片的主视图；
[0027]图2是本专利技术的实施例的光镊测试介电泳力芯片的俯视图；
[0028]图3是本专利技术的实施例的光镊测试介电泳力芯片的立体图；
[0029]图4是本专利技术的实施例的测试介电泳力的装置的立体图。
具体实施方式
[0030]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0031]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光镊测试介电泳力芯片，其特征在于，其包括底部基板、位于所述底部基板上的电极层、位于电极层上的微孔阵列层和阵列设置的测试定位层；所述电极层包括相对设置的多对第一叉指电极和第二叉指电极，每对第一叉指电极和第二叉指电极之间具有间隙；所述微孔阵列层包括阵列设置的多个微孔；所述微孔位于所述第一叉指电极和第二叉指电极之间，每行第一叉指电极和第二叉指电极之间具有多个微孔；每行的多个微孔分别位于该行相邻的两个测试定位层之间。2.根据权利要求1所述的光镊测试介电泳力芯片，其特征在于，所述微孔的孔径为10
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20微米；相邻两排的微孔的中心距离为50
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200um；所述第一叉指电极的高度和第二叉指电极的高度均为100
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300纳米，每对第一叉指电极和第二叉指电极之间的间距为4
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8微米，所述第一叉指电极的宽度和第二叉指电极的宽度均为15
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25微米。3.根据权利要求1所述的光镊测试介电泳力芯片，其特征在于，所述测试定位层的下表面或上表面与对应行的微孔的中心线在同一条直线上。4.一种光镊测试介电泳力芯片的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：清洗底部基板；S2：在底部基板形成电极保护层；S3：形成电极层的第一叉指电极和第二叉指电极；S4：形成位于第一叉指电极和第二叉指电极之间的微孔阵列层；S5：形成阵列设置的测试定位层，且每行的微孔位于该行两个测试定位层之间。5.根据权利要求4所述的光镊测试介电泳力芯片的制造方法，其特征在于，步骤S4之后需要对一对第...

【专利技术属性】
技术研发人员：程鑫，吴春卉，徐俊彦，陶超然，黄凯程，朴英哲，陈日飞，刘羽，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：