專利名稱：用于確定多種細(xì)胞介電響應(yīng)和分離條件的檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種介電行為的分析儀器，更特別地說，是指一種對(duì)生物粒子的分離進(jìn)行的介電泳實(shí)驗(yàn)用檢測系統(tǒng)，該檢測系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在低電壓(0.05~23.8V)交流 電場中的兩種不同生物粒子分離，以及對(duì)單一生物粒子的定量研究，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)記錄。
技術(shù)背景人類邁入二十一世紀(jì)，電磁與生物和信息技術(shù)的交叉融合已成為當(dāng)今國際上科學(xué) 研究的一個(gè)發(fā)展趨勢。而基于懸浮液中非均勻交變電場對(duì)生物^t粒作用的電磁操作生 物芯片技術(shù)的發(fā)展是其中的一個(gè)熱點(diǎn)問題。生物芯片技術(shù)是近年來興起的一項(xiàng)綜合性 的高新技術(shù)，它以微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)和生物技術(shù)為依托，將生命科學(xué)研究中的許多不連 續(xù)過程(如樣品制備、生化反應(yīng)、檢測等步驟)集成并移植到一塊普通郵票大小的芯 片上去，使這些分散的過程連續(xù)化、微型化，以實(shí)現(xiàn)對(duì)大量生物信息進(jìn)行快速、并行 處理的要求。其中，介電泳芯片技術(shù)已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用于生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境甚 至納米技術(shù)。介電泳(Electrophoresis)是中性粒子分離與分析的新技術(shù)。細(xì)胞介電電泳分 離技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)第一、不需要添加抗體，因此，細(xì)胞不會(huì)在分離過程中因抗體 反應(yīng)而發(fā)生生物性質(zhì)改變。第二、所用交變電場對(duì)細(xì)胞的作用是"非破壞性"的。初 步研究證明，細(xì)胞經(jīng)過這類電場作用后，其生長及分裂性質(zhì)不會(huì)改變。第三、這類技 術(shù)的使用靈活、電場強(qiáng)度、頻率、相位都容易調(diào)控，便于自動(dòng)化。第四、可以重復(fù)使 用。第五、該技術(shù)還可與其它方法結(jié)合使用，以達(dá)到最佳的細(xì)胞分離檢測效果。因此 介電電泳分離技術(shù)完全可以用來替代傳統(tǒng)的分離技術(shù)。研究根據(jù)介電泳原理制造的微型芯片，它的作用是使細(xì)胞在高頻非均勻電場作用 下產(chǎn)生極化，并由此極化作用產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極矩，此誘導(dǎo)偶極矩在非均勻電場中，會(huì)與 電場互相作用而形成介電泳，使得細(xì)胞朝向電場強(qiáng)度較強(qiáng)或較弱的區(qū)域移動(dòng)。細(xì)胞移動(dòng)的方向與細(xì)胞本身、周圍流體及所施加的電場強(qiáng)度有關(guān)，當(dāng)細(xì)胞受到偏極化的程度 大于周圍流體時(shí)，細(xì)胞會(huì)往電場強(qiáng)度較大的地方移動(dòng)，形成正介電泳。反之，當(dāng)細(xì)胞 受到偏極化的程度小于周圍流體時(shí)，則細(xì)胞遠(yuǎn)離電極或往電場強(qiáng)度較小的區(qū)域移動(dòng)， 形成負(fù)的介電泳。 一般介電泳芯片是利用正介電泳與負(fù)介電泳的特性，將細(xì)胞移動(dòng)至 特定的區(qū)域。同時(shí)也可以通過測量細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)速度和方向，研究細(xì)胞在介電場中的介電響應(yīng)和頻率依賴等性質(zhì)，可以得到細(xì)胞膜的性質(zhì)及介電特性；以及對(duì)細(xì)胞進(jìn)行無損 傷的選擇性操縱、定位。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明人通過對(duì)不同生物粒子進(jìn)行介電響應(yīng)的測試，在研究不同細(xì)胞介電響應(yīng)規(guī) 律的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同細(xì)胞的性質(zhì)差異，通過調(diào)節(jié)電壓及頻率研究不同細(xì)胞發(fā)生正負(fù) 介電泳的頻率范圍，從而實(shí)現(xiàn)同一裝置，同一條件下不同細(xì)胞的分離。本發(fā)明的目的是提出一種用于確定多種細(xì)胞介電響應(yīng)和分離條件的檢測系統(tǒng)，該 檢測系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、顯微鏡、介電泳陣列微電極芯片、信號(hào)發(fā)生儀、圖像釆集器組成， 介電泳陣列電極芯片放置在顯微鏡的載物臺(tái)上；圖像釆集器(數(shù)碼攝像頭)安裝在顯 微鏡的目鏡上；信號(hào)發(fā)生儀的電壓輸出端與介電泳陣列電極芯片上的電極陣列連接； 計(jì)算機(jī)與圖像采集器的信息輸出端(通過USB接口)連接；在本發(fā)明中，所述計(jì)算 機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)有MVC3000圖像處理軟件和DN-2圖像處理軟件，該MVC3000圖像處 理軟件用于對(duì)接收的電場一生物粒子關(guān)聯(lián)信息的動(dòng)態(tài)視頻進(jìn)行圖像提取，DN-2圖像 處理軟件對(duì)提取圖像進(jìn)行粒子測量從而獲取介電泳陣列電極芯片中的生物粒子在介 電場中的生物粒子介電響應(yīng)規(guī)律。本發(fā)明的介電泳陣列微電極芯片是由基片1、多個(gè)微電極和邊框5構(gòu)成；多個(gè)微 電極分成兩行多列間隔分布在基片1上，設(shè)在上行的多個(gè)微電極組成上電極陣列2， 設(shè)在下行的多個(gè)微電極組成下電極陣列3;每個(gè)微電極上設(shè)有導(dǎo)電端和測試端，測試 端為梯形結(jié)構(gòu)；所述上電極陣列2、下電極陣列3采用真空蒸發(fā)工藝將金屬材料沉積 在基片1上形成，且上電極陣列2的測試端與下電極陣列3的測試端相對(duì)；邊框5 是采用聚丙烯酸甲酯作為材料，用無影膠與基片1、上電極陣列2的導(dǎo)電端、下電極 陣列3的導(dǎo)電端粘合，利用紫外燈固化形成；在基片1上設(shè)置邊框5從而形成測試 槽4。在本發(fā)明中，首先采用真空蒸發(fā)工藝將金屬材料沉積在基片1上形成A微電極21、 B電極陣列22、 C微電極23、 D電極陣列24、 M微電極25、 N微電極26， C微電極23、 D電極陣列24、 N微電極26間隔/Z-2 4mm平行布置在基片l上 形成上電極陣列2; A微電極21、 B電極陣列22、 M微電極25間隔//=2 4附附 平行布置在基片1上形成下電極陣列3。上電極陣列2的測試端與下電極陣列3的 測試端相對(duì)間距及=40 80//附布置，即A微電極21的測試端與C微電極23的測 試端相對(duì)間距^=40~80//附布置。A微電極21、 B電極陣列22、 C微電極23、 D電極陣列24、 M微電極25和N微電極26的厚度為IOOA (即5-100A)。 A 微電極21上設(shè)有導(dǎo)電端202和測試端201，測試端201由多個(gè)梯形結(jié)構(gòu)的電極頭 形成，且相鄰電極頭之間的中心距￡>=60 120//附，即A電極頭203與B電極頭 204之間的中心距"=60 120//w , B電極頭204與C電極頭205之間的中心距 D=60 120//m。邊框5的寬度F-2 4wm,厚度(7=1 3/^ 。布置在基片上的微電極，其每個(gè)微電極的電極頭可以按照梯度變化進(jìn)行設(shè)計(jì)，即A微電極21 (C 微電極23)中的相鄰兩個(gè)電極頭的中心距離可以為B微電極22 (D微電 極24)中的相鄰兩個(gè)電極頭的中心距離可以為80//m ， M微電極25 (N微電極26) 中的相鄰兩個(gè)電極頭的中心距離可以為120//m。不同電極頭的寬度設(shè)計(jì)有利于生物 粒子在加載電壓的條件下的移動(dòng)。本發(fā)明細(xì)胞介電響應(yīng)和分離條件的檢測系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于(1)采用的相鄰微電 極之間不連接，即為隔斷式分布，此種微電極的布局可控制不同隔斷的外加電壓，從 而避免了使用同一電壓造成的微電極被擊穿。(2)分析生物粒子的大小采用了顯微 鏡與圖像釆集器同時(shí)工作模式，使獲得的生物粒子遷移過程中的圖像、動(dòng)態(tài)過程數(shù)據(jù) 可以進(jìn)行量化處理?？朔爽F(xiàn)有只能獲得圖像不能進(jìn)行數(shù)據(jù)再次分析的缺陷。(3) 微電極的測試端為梯形結(jié)構(gòu)，有利于生物粒子在介電泳過程中介電響應(yīng)規(guī)律的研究， 以及對(duì)不同生物粒子在同一條件下、同一芯片上進(jìn)行分離。(4)微電極為復(fù)合金屬 層(鎳一銀一鎳一金)，鎳元素可以有效地增加電極與基片的牢固性，表面的金金屬 層具有很好的生物相容性。


圖1是本發(fā)明細(xì)胞介電響應(yīng)和分離條件的檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本發(fā)明介電泳陣列電極芯片的俯視圖。圖2A是圖2的A-A視圖。圖2B是單個(gè)微電極的三維結(jié)構(gòu)圖。圖中 l.基片 2.上電極陣列3.下電極陣列 4.測試槽5.邊框 21.A微電極 22.B微電極 23.C微電極 24.D微電極25.M微電極 26.N微電極 201.測試端 202.導(dǎo)電端 203.A電極頭 204.B電極頭 205.C電極頭具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。參見圖1所示，本發(fā)明是一種用于確定多種細(xì)胞介電響應(yīng)和分離條件的檢測系 統(tǒng)，該檢測系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、顯微鏡、介電泳陣列微電極芯片、信號(hào)發(fā)生儀、圖像釆集 器組成，介電泳陣列電極芯片放置在顯微鏡的載物臺(tái)上；圖像采集器(數(shù)碼攝像頭) 安裝在顯微鏡的目鏡上;信號(hào)發(fā)生儀的電壓輸出端與介電泳陣列電極芯片上的電極陣 列連接；計(jì)算機(jī)與圖像采集器的信息輸出端(通過USB接口)連接；在本發(fā)明中， 所述計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)有MVC3000圖像處理軟件和DN-2圖像處理軟件,該MVC3000 圖像處理軟件用于對(duì)接收的電場一生辨粒子關(guān)聯(lián)信息的動(dòng)態(tài)視頻進(jìn)行圖像提取， DN-2圖像處理軟件對(duì)提取圖像進(jìn)行粒子測量從而獲取介電泳陣列電極芯片中的生 物粒子在介電場中的生物粒子介電響應(yīng)規(guī)律。在本發(fā)明中，計(jì)箅機(jī)、顯微鏡、信號(hào)發(fā)生儀所需電源為220V、 50Hz交流電。在本發(fā)明中，顯微鏡(寧波7^C新光學(xué)股份有限公司生產(chǎn)的CN—15型顯微鏡) 用于觀察介電泳陣列電極芯片中電場對(duì)生物粒子的作用、以及生物粒子對(duì)所產(chǎn)生介電 場的響應(yīng)和遷移過程，簡稱"電場一生物粒子關(guān)聯(lián)信息"。在本發(fā)明中，圖像釆集器(寧波永新光學(xué)股份有限公司生產(chǎn)的HDCE —30型數(shù) 碼攝像頭)用于將顯微鏡觀察到的"電場一生物粒子關(guān)聯(lián)信息"實(shí)時(shí)記錄下，并將記 錄下的視頻信息輸出給計(jì)算機(jī)。在本發(fā)明中，信號(hào)發(fā)生儀(江蘇洪澤瑞特電子設(shè)備有限公司生產(chǎn)的SG1648型 信號(hào)發(fā)生儀)用于產(chǎn)生一個(gè)可調(diào)節(jié)的恒定正弦波交流電壓^、并將所述恒定正弦波交流電壓^加載在介電泳陣列電極芯片中的一個(gè)或多個(gè)電極陣列上。信號(hào)發(fā)生儀的 輸出頻率為0.02Hz 2MHz,阻抗5012。在本發(fā)明中，計(jì)算機(jī)的最低配置為PIII600, 512M內(nèi)存，IOG硬盤，在 Windows 2000/XP環(huán)境下操作。計(jì)算機(jī)(A)首先對(duì)接收的"電場一生物粒子關(guān)聯(lián) 信息"的動(dòng)態(tài)視頻進(jìn)行保存處理(使得介電泳陣列電極芯片中的生物粒子在介電場中 的運(yùn)動(dòng)情況得到實(shí)時(shí)記錄)；(B)然后利用存儲(chǔ)的"MVC3000圖像處理軟件"對(duì)接 收的"電場一生物粒子關(guān)聯(lián)信息"進(jìn)行圖像提取獲得某一介電時(shí)間、下的特征圖像照 片；(C)依據(jù)"DN-2圖像處理軟件"對(duì)特征圖像照片按照比例尺換算關(guān)系(照片上 標(biāo)出的尺寸，以及顯^^鏡的物鏡放大的倍數(shù)進(jìn)行換算)測量得到生物粒子的遷移距離從而間接得到生物粒子的移動(dòng)平均速度F (7 = ^"-^); (D)利用生物粒子的 移動(dòng)平均速度F 、加載正弦波交流電壓^大小來評(píng)價(jià)生物粒子在介電泳陣列電極芯 片中測試槽4的介電響應(yīng)速度&。所述介電響應(yīng)速度&是作為選擇合適的分離條件 的依據(jù)。本發(fā)明的檢測系統(tǒng)的特點(diǎn)是結(jié)合正弦波交流電壓^、介質(zhì)電導(dǎo)率、生物粒子的 移動(dòng)平均速度7在不同測試條件下的變化，獲得生物粒子介電響應(yīng)的相關(guān)規(guī)律。在本發(fā)明中，介電泳陣列微電極芯片提供了一個(gè)隨生物粒子遷移期間改變的電 場，利用該電場的非均質(zhì)性及兩種或兩種以上生物粒子介電常數(shù)的差異，通過使生物 粒子產(chǎn)生負(fù)介電泳、或正介電泳，達(dá)到將兩種或兩種以上生物粒子分離的目的。本發(fā)明利用介電泳陣列微電極芯片可產(chǎn)生使生物粒子發(fā)生正的或負(fù)的介電泳的 非均勻電場，并利用介電性質(zhì)不同的生物粒子對(duì)非均勻電場響應(yīng)存在差異這一特性， 將粒子穩(wěn)定在電極陣列的不同區(qū)域，由此實(shí)現(xiàn)兩種或兩種以上生物粒子的分離，及對(duì) 生物粒子介電響應(yīng)和遷移條件的研究。參見圖2、圖2A、圖2B所示，介電泳陣列微電極芯片是由基片1、多個(gè)微電 極和邊框5構(gòu)成；多個(gè)微電極分成兩行多列間隔分布在基片l上，設(shè)在上行的多個(gè) 微電極組成上電極陣列2，設(shè)在下行的多個(gè)微電極組成下電極陣列3;每個(gè)微電極上 設(shè)有導(dǎo)電端和測試端，測試端為梯形結(jié)構(gòu)；所述上電極陣列2、下電極陣列3采用真 空蒸發(fā)工藝將金屬材料沉積在基片1上形成，且上電極陣列2的測試端與下電極陣 列3的測試端相對(duì)；邊框5是釆用聚丙烯酸甲酯作為材料，用無影膠與基片1、上電 極陣列2的導(dǎo)電端、下電極陣列3的導(dǎo)電端粘合，利用紫外燈固化形成；在基片1 上設(shè)置邊框5從而形成測試槽4。在本發(fā)明中，首先采用真空蒸發(fā)工藝將金屬材料沉積在基片1上形成A微電極21、 B電極陣列22、 C微電極23、 D電極陣列24、 M微電極25、 N微電極26， C微電極23、 D電極陣列24、 N微電極26間隔i/ = 2 4附m平行布置在基片l上形成上電極陣列2; A微電極21、 B電極陣列22、 M 微電極25間隔/Z-2 4m/n平行布置在基片1上形成下電極陣列3。上電極陣列2 的測試端與下電極陣列3的測試端相對(duì)間距i =40~80^附布置，即A微電極21 的測試端與C微電極23的測試端相對(duì)間距及=40 80/// 布置。A微電極21、 B 電極陣列22、 C微電極23、 D電極陣列24、 M微電極25和N微電極26的厚度 為IOOA (即E-100A)。 A微電極21上設(shè)有導(dǎo)電端202和測試端201，測試端 201由多個(gè)梯形結(jié)構(gòu)的電極頭形成，且相鄰電極頭之間的中心距D-60 120;/m, 即A電極頭203與B電極頭204之間的中心距D =60 120//m ， B電極頭204 與C電極頭205之間的中心距￡>=60~120//附。邊框5的寬度F =2~4m/n ,厚 度G =l 3/ m。布置在基片上的微電極，其每個(gè)微電極的電極頭可以按照梯度變化 進(jìn)行設(shè)計(jì)，即A微電極21 (C微電極23)中的相鄰兩個(gè)電極頭的中心距離可以為 60/im ， B微電極22 (D微電極24)中的相鄰兩個(gè)電極頭的中心距離可以為80pw ， M微電極25 (N微電極26)中的相鄰兩個(gè)電極頭的中心距離可以為120//m。不同 電極頭的寬度設(shè)計(jì)有利于生物粒子在加載電壓的條件下的移動(dòng)。 基片1為玻璃材質(zhì)。在本發(fā)明中，真空蒸發(fā)工藝為電子束蒸發(fā)制微電極，其工藝步驟如下(A) 釆用濃度30%的乙醇對(duì)基片l進(jìn)行清洗3次，自然晾干后待用；(B) 將經(jīng)(A)步驟處理后的基片1經(jīng)過勻膠、前烘、曝光、顯影的光刻處理 后得到第一預(yù)加工基片；(C) 將經(jīng)(C)步驟獲得的第一預(yù)加工基片放入電子束蒸發(fā)室的載物臺(tái)上，先 后沉積鎳一銀一鎳一金元素得到第二預(yù)加工基片；沉積完成后鎳一銀一鎳一金元素形成復(fù)合金屬層，該復(fù)合金屬層即為微電極； 沉積工藝真空度5X10-"Va,沉積速率2A/s電子束功率600W預(yù)加工基片預(yù)熱溫度83"(D)將經(jīng)(C)步驟處理得到的第二預(yù)加工基片上用聚丙烯酸甲酯涂出一個(gè)矩 形框后，用無影膠將所述的矩形框與基片1、微電極的導(dǎo)電端粘合，則在基片l上形 成邊框5，即介電泳陣列微電極芯片制作完成。 實(shí)施 例(一)配置用于確定多種細(xì)胞介電響應(yīng)和分離條件的檢測系統(tǒng)所需器件的選取 信號(hào)發(fā)生儀SG1648，江蘇洪澤瑞特電子設(shè)備有限公司 顯微鏡CN-15，光器(KONKYO)，寧波永新光學(xué)股份有限公司 數(shù)碼攝像頭HDCE-30,寧波永新光學(xué)股份有限公司 圖像分析軟件MVC3000 (觀察、拍照、攝像)，其特點(diǎn)觀察范圍大 DN-2(測量粒子大小) (二)檢測方式(1) 配制測試液測試液由超純水、葡萄糖、NaCl、酵母菌和雞血紅細(xì)胞組成，lOOml超純水 中加入5.5g的葡萄糖、8.5//g的NaCl、 lw/的酵母菌和lm/的雞血紅細(xì)胞。測試 液的電導(dǎo)率為500/^/cm。(2) 將測試液注入測試槽4中，靜置2分鐘后，加載正弦交流電(電壓0.05 23.8V,頻率2Hz 2MHz);用顯微鏡觀察，配合圖像采集器采集照片(MVC3000)， 通過計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)觀察測試槽4中的遷移狀況，并對(duì)遷移過程進(jìn)行實(shí)時(shí)錄像，且存儲(chǔ) 相關(guān)數(shù)據(jù)。所述正弦交流電由SG1651函數(shù)信號(hào)發(fā)生器提供。在本實(shí)施例中，通過改變信 號(hào)發(fā)生器輸出電壓、頻率，在一定時(shí)間內(nèi)可以統(tǒng)計(jì)出微電極吸附的細(xì)胞個(gè)數(shù)，從而找出影響細(xì)胞介電泳的規(guī)律。(3) 對(duì)計(jì)箅機(jī)獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)采用DN — 2圖像處理軟件進(jìn)行分析，從而分別 獲得酵母菌和雞血紅細(xì)胞的粒子大小，以及遷移時(shí)間、遷移距離、遷移方向。對(duì)于本實(shí)例中的數(shù)據(jù)采集、記錄、保存、分析都由計(jì)算機(jī)完成，這屬于現(xiàn)有計(jì) 算機(jī)的基本處理能力，故在本發(fā)明中不作詳細(xì)數(shù)據(jù)說明。本發(fā)明人通過對(duì)不同生物粒子進(jìn)行介電響應(yīng)的測試，在研究不同細(xì)胞介電響應(yīng) 規(guī)律的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同細(xì)胞的性質(zhì)差異，通過調(diào)節(jié)電壓及頻率研究不同細(xì)胞發(fā)生正 負(fù)介電泳的頻率范圍，從而實(shí)現(xiàn)同一裝置，同一條件下不同細(xì)胞的分離。
權(quán)利要求
1. 一種用于確定多種細(xì)胞介電響應(yīng)和分離條件的檢測系統(tǒng)，該檢測系統(tǒng)包括有計(jì)算機(jī)、顯微鏡、信號(hào)發(fā)生儀、圖像采集器，其特征在于還包括有介電泳陣列微電極芯片，介電泳陣列電極芯片放置在顯微鏡的載物臺(tái)上；圖像采集器安裝在顯微鏡的目鏡上；信號(hào)發(fā)生儀的電壓輸出端與介電泳陣列電極芯片上的電極陣列連接；計(jì)算機(jī)與圖像采集器的信息輸出端連接；所述計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)有MVC3000圖像處理軟件和DN-2圖像處理軟件，該MVC3000圖像處理軟件用于對(duì)接收的電場-生物粒子關(guān)聯(lián)信息的動(dòng)態(tài)視頻進(jìn)行圖像提取，DN-2圖像處理軟件對(duì)提取圖像進(jìn)行粒子測量從而獲取介電泳陣列電極芯片中的生物粒子在介電場中的生物粒子介電響應(yīng)規(guī)律；所述顯微鏡用于觀察介電泳陣列電極芯片中電場對(duì)生物粒子的作用、以及生物粒子對(duì)所產(chǎn)生介電場的響應(yīng)和遷移過程，簡稱“電場-生物粒子關(guān)聯(lián)信息”；所述圖像采集器用于將顯微鏡觀察到的“電場-生物粒子關(guān)聯(lián)信息”實(shí)時(shí)記錄下，并將記錄下的視頻信息輸出給計(jì)算機(jī)；所述信號(hào)發(fā)生儀用于產(chǎn)生一個(gè)可調(diào)節(jié)的恒定正弦波交流電壓VN、并將所述恒定正弦波交流電壓VN加載在介電泳陣列電極芯片中的一個(gè)或多個(gè)電極陣列上；所述介電泳陣列微電極芯片是由基片(1)、多個(gè)微電極和邊框(5)構(gòu)成；多個(gè)微電極分成兩行多列間隔分布在基片(1)上，設(shè)在上行的多個(gè)微電極組成上電極陣列(2)，設(shè)在下行的多個(gè)微電極組成下電極陣列(3)；每個(gè)微電極上設(shè)有導(dǎo)電端和測試端，測試端為梯形結(jié)構(gòu)；所述上電極陣列(2)、下電極陣列(3)采用真空蒸發(fā)工藝將金屬材料沉積在基片(1)上形成，且上電極陣列(2)的測試端與下電極陣列(3)的測試端相對(duì)；邊框(5)是采用聚丙烯酸甲酯作為材料，用無影膠與基片(1)、上電極陣列(2)的導(dǎo)電端、下電極陣列(3)的導(dǎo)電端粘合，利用紫外燈固化形成；在基片1上設(shè)置邊框5從而形成測試槽4。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于確定多種細(xì)胞介電響應(yīng)和分離條件的檢測系統(tǒng)，其特 征在于所述上電極陣列(2)、下電極陣列(3)中相鄰兩個(gè)微電極間隔//=2 4m附，上電極陣列(2)的測試端與下電極陣列(3)的測試端相對(duì)間距7 =40 80//m布置，微電極的厚度為IOOA;微電極上設(shè)有導(dǎo)電端和測試端，測試端由 多個(gè)梯形結(jié)構(gòu)的電極頭形成，且相鄰電極頭之間的中心距D =60 120//m。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于確定多種細(xì)胞介電響應(yīng)和分離條件的檢測系統(tǒng)，其特征在于所述邊框(5)的寬度,=2 4/ 附，厚度G-l 3/n附。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于確定多種細(xì)胞介電響應(yīng)和分離條件的檢測系統(tǒng)，其特 征在于信號(hào)發(fā)生儀的輸出頻率為0.02Hz 2MHz，阻抗50Q。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于確定多種細(xì)胞介電響應(yīng)和分離條件的檢測系統(tǒng)，其特 征在于計(jì)算機(jī)(A)首先對(duì)接收的"電場一生物粒子關(guān)聯(lián)信息"的動(dòng)態(tài)視頻進(jìn) 行保存處理；(B)然后利用存儲(chǔ)的"MVC3000圖像處理軟件"對(duì)接收的"電場 —生物粒子關(guān)聯(lián)信息"進(jìn)行圖像提取獲得某一介電時(shí)間、下的特征圖像照片；(C) 依據(jù)"DN-2圖像處理軟件"對(duì)特征圖像照片按照比例尺換算關(guān)系測量得到生物 粒子的遷移距離d，從而間接得到生物粒子的移動(dòng)平均速度7 = "http://-~; (D)利 用生物粒子的移動(dòng)平均速度V 、加載正弦波交流電壓^大小來評(píng)價(jià)生物粒子在介 電泳陣列電極芯片中測試槽(4)的介電響應(yīng)速度&。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于確定多種細(xì)胞介電響應(yīng)和分離條件的檢測系統(tǒng)，其特 征在于布置在基片上的微電極，其每個(gè)微電極的電極頭可以按照梯度變化進(jìn)行 設(shè)計(jì)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于確定多種細(xì)胞介電響應(yīng)和分離條件的檢測系統(tǒng)，其特 征在于基片(1)為玻璃材質(zhì)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于確定多種細(xì)胞介電響應(yīng)和分離條件的檢測系統(tǒng)，其特 征在于所述介電泳陣列微電極芯片采用電子束蒸發(fā)制微電極，其工藝步驟如下:(A) 釆用濃度30%的乙醇對(duì)基片l進(jìn)行清洗3次，自然晾干后待用；(B) 將經(jīng)(A)步驟處理后的基片1經(jīng)過勻膠、前烘、曝光、顯影的光刻處理 后得到第一預(yù)加工基片；(C) 將經(jīng)(C)步驟獲得的第一預(yù)加工基片放入電子束蒸發(fā)室的載物臺(tái)上，先 后沉積鎳一銀一鎳一金元素得到第二預(yù)加工基片；沉積完成后鎳一銀一鎳一金元素形成復(fù)合金屬層，該復(fù)合金屬層即為微電極；沉積工藝真空度5XlO-4戸， 沉積速率2A/s 電子束功率600W 預(yù)加工基片預(yù)熱溫度83°C(D) 將經(jīng)(C)步驟處理得到的第二預(yù)加工基片上用聚丙烯酸甲酯涂出一個(gè)矩 形框后，用無影膠將所述的矩形框與基片1、微電極的導(dǎo)電端粘合，則在基片1上形 成邊框5，即介電泳陣列微電極芯片制作完成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于確定多種細(xì)胞介電響應(yīng)和分離條件的檢測系統(tǒng)，該檢測系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、顯微鏡、介電泳陣列微電極芯片、信號(hào)發(fā)生儀、圖像采集器組成，介電泳陣列電極芯片放置在顯微鏡的載物臺(tái)上；圖像采集器安裝在顯微鏡的目鏡上；信號(hào)發(fā)生儀的電壓輸出端與介電泳陣列電極芯片上的電極陣列連接；計(jì)算機(jī)與圖像采集器的信息輸出端連接。本發(fā)明人采用該檢測系統(tǒng)通過對(duì)不同生物粒子進(jìn)行介電響應(yīng)的測試，在研究不同細(xì)胞介電響應(yīng)規(guī)律的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同細(xì)胞的性質(zhì)差異，通過調(diào)節(jié)電壓及頻率研究不同細(xì)胞發(fā)生正負(fù)介電泳的頻率范圍，從而實(shí)現(xiàn)同一裝置，同一條件下不同細(xì)胞的分離。
文檔編號(hào)C12Q1/02GK101281163SQ200810105218
公開日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2008年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月28日
發(fā)明者張鶴騰, 斌 王, 陳慧英, 萍 韓 申請(qǐng)人:中央民族大學(xué)