基于光诱导介电泳原理的粒子操纵研究

基于介电电泳的粒子分离微流控芯片的研究曾一笑;樊磊;吴菲;谭秋林;孙东【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2017(000)002【摘要】文中制备了一种用于粒子分离的介电电泳微流控芯片,利用粒子介电性质不同实现粒子批量、高效分离.采用MEMS工艺,由光刻有电极的ITO玻璃基底和PDMS微通道制备而成.在此基础上,测定了当缓冲溶液的电导率为1 μS/cm、交流信号电压为10 V时聚苯乙烯小球和酵母菌的正负介电泳响应,确定了两种微粒的分离条件:酵母菌细胞在1 ～ 50 kHz时表现负介电泳响应,50 kHz～5 MHz时表现正介电泳响应,50 kHz为交叉频率;聚苯乙烯小球在1 kHz～5 MHz始终表现负介电泳响应.选取10 V、5 MHz交流电压信号作为分离条件,对直径均为5μm的聚苯乙烯小球和酵母菌进行了分离,分离效率达到92.4％.【总页数】5页(P5-8,14)【作者】曾一笑;樊磊;吴菲;谭秋林;孙东【作者单位】中北大学,电子测试技术重点实验室,仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051;中北大学,电子测试技术重点实验室,仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051;中北大学,电子测试技术重点实验室,仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051;中北大学,电子测试技术重点实验室,仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051;中北大学,电子测试技术重点实验室,仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051【正文语种】中文【中图分类】O652【相关文献】1.基于新型3D电极的介电泳微粒分离微流控芯片分析 [J], 张正涛;何玮琪2.基于介电电泳的微流控细胞分离芯片的研究进展 [J], 陈礼;郑小林;胡宁;杨军;罗洪艳;姜帆;廖彦剑3.基于微流控芯片电泳分离双链DNA片段的新方法研究 [J], 李钢;葛淑丽;杨志勇;王清江;何品刚;方禹之4.基于微流控芯片电泳分离双链DNA片段的新方法研究 [J], 李钢;葛淑丽;杨志勇;王清江;何品刚;方禹之5.集成惯性聚焦结构的介电泳微流控芯片的粒子连续分离 [J], 曾一笑;方明;樊磊;吴菲;谭秋林;孙东因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

触控式光诱导介电泳操控方法研究刘天波;戴永庆;袁帅;董挺;焦念东【期刊名称】《高技术通讯》【年(卷),期】2018(028)002【摘要】对光诱导介电泳(ODEP)这项微纳米操控技术进行了研究,指出现有ODEP 操作存在操作界面与观察界面分离,导致操作者在这两个界面中的动作往往不同步,从而影响了ODEP操作的直观性和效率.针对这一问题,提出了一种触控式光诱导介电泳方法,并设计了包括结构光投影模块、视频监控模块、运动控制模块的一体化触控操作界面,操作者在同一个触控操作界面下不仅可对样本进行观察,而且可以以触控方式直接对观察的样本进行ODEP操作.该操作方式提高了ODEP操作的直观性和效率,为ODEP微纳操作提供了一种新的操作方式.%The optically-induced dielectrophoresis(ODEP)——a recently developed microscale manipulating technology is investigated,and it is pointed that the existing ODEP operation's problem is the separation of operation interface from observation interface,which leads to the result that the operations in the two interfaces are not synchronous, thus the ODEP operation's visualization and efficiency will be affected.Aiming at this problem,this study proposes a touch operation control method for ODEP, and designs an integrated touch operation interface consisting of the structure light projection module,video monitoring module and motion control module.Under the same touch inter-face,operators can not only observe the samples, but also operate the sample synchronously by touchoperation. This method can greatly improve the visualization and efficiency of ODEP operation, and provide a new operation mode for micro/nano ODEP manipulation.【总页数】11页(P143-153)【作者】刘天波;戴永庆;袁帅;董挺;焦念东【作者单位】沈阳建筑大学信息与控制工程学院沈阳110168;沈阳建筑大学信息与控制工程学院沈阳110168;沈阳建筑大学信息与控制工程学院沈阳110168;工业和信息化部电子工业标准化研究院北京100007;中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室沈阳110016【正文语种】中文【相关文献】1.纳米结构在微纳传感器应用中的介电泳操控研究 [J], 刘伟景;张健;万丽娟;蒋珂玮2.介电泳操控纳米材料及其在微纳传感器中的应用 [J], 刘伟景;张健;万丽娟;蒋珂玮;吕家云3.对于氧化锌棒状结构的介电泳操控研究 [J], 蒋珂玮;刘伟景;万丽娟;张健4.功能化纳微米磁粒子磁场、介电泳操控及其在电分析中应用研究 [J],5.基于光诱导介电泳技术的粒子分离研究 [J], 孙路静;杨文广;褚洪汇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

光诱导介电泳系统与微流体技术结合开发高纯度细胞
纯化分离设备
 细胞辨识、观察、计数与纯化分离是生物医疗领域中不可或缺的基础技术。

20世纪中叶，一种通过连续高压流体牵引大量细胞通过特定讯号辨识系统的概念被提出，并发展为目前生物医疗研究常用的一项设备－流式细胞分选仪。

然而，该仪器也有其技术缺点，比如该仪器缺乏即时影像资讯、及无法实现100%细胞分离纯度。

除此之外，操作过程中的高压流体也容易造成细胞损伤或生理状态改变。

另一方面，流式细胞分选仪亦难以纯化分离样品中的微量目标细胞。

 为了解决上述问题，研究团队已成功开发出一种结合光诱导介电泳系统与微流体技术的新式细胞计数与分离纯化设备，该设备除了可以进行即时细胞影像分析外，亦可针对微量的目标细胞进行高纯度细胞纯化分离，这项细胞分离纯化的过程对细胞友善。

本项技术研发主要结合医产学的能量，成员分别为长庚大学医工所吴旻宪教授、台湾大学机械工程研究所陈炳辉教授、长庚医院血液肿瘤科王宏铭与谢佳训医师、台湾金鸿医材项目经理邱子耕博士、以及技术开发人员周文彬博士、廖家蓉博士、朱柏宇与洪凤君等人。

 光电微流体芯片实体图。

介电泳精确操纵与批量组装纳米线的关键技术研究开题报告一、研究背景介电泳(depletion force)是指在介电常数不同的物质之间施加一个电场，导致这些物质受到力的作用而发生运动。

通过介电泳技术可以实现对微小物体的操纵和组装，已广泛应用于微纳米器件的制造、生物医学、光电子学等领域。

而在纳米材料方面，更是无论是在性能上还是应用上都具有重要意义。

由于其表面积相对较大，光学、电学性质相对较强，所以对于新型电子器件、传感器以及光导材料等都具有非常广泛的应用前景。

其中，纳米线是一种性能优异的纳米材料，其特殊的光学、电学、力学等性质，使其有广泛的应用价值。

但是，由于纳米线尺寸极小，容易受到周围环境的干扰，因此控制其精确操纵和组装是非常困难的，需要引入介电泳技术。

二、研究目的本研究的目的是探究介电泳技术在纳米线精确操纵和批量组装方面的关键技术，并应用该技术制备高质量的纳米线材料。

三、研究内容1. 介电泳精确操纵纳米线的关键技术研究；2. 介电泳批量组装纳米线的关键技术研究；3. 在已有关键技术的基础上，应用介电泳技术制备高质量的纳米线材料；4. 对制备的纳米线材料进行表征和性能测试。

四、研究方法本研究主要采用以下方法：1. 制备纳米线材料；2. 构建介电泳实验平台；3. 实验测试并优化介电泳实验条件；4. 制备纳米线材料，并进行表征和性能测试。

五、预期成果本研究预期将探究介电泳技术在纳米线精确操纵和批量组装方面的关键技术，并应用该技术制备高质量的纳米线材料。

通过本研究的实验，得到的纳米线材料将具有以下特征：1. 高纯度；2. 尺寸一致性好；3. 物理、化学持久性好；4. 光、电性能优越。

六、研究意义本研究拟探索和应用介电泳技术制备高质量的纳米线材料，实现在微纳电子器件、生物医学、光电子学等领域的应用。

同时，将揭示介电泳技术在纳米线材料制备过程中的重要作用，推进了纳米材料的研究与应用。

基于光诱导电液动力学的微纳操控方法与应用研究的开题报告摘要：微纳米尺度下的操纵和控制是微纳米技术的核心问题。

本文提出了一种基于光诱导电液动力学的微纳操控方法，该方法利用光的电磁场与液体中离子的相互作用，通过调控光的强度、波长及液体的电导率等参数控制离子的运动，从而实现微纳尺度下的精准操纵和控制。

同时，本文还介绍了该方法在微流控器、生物医学和纳米制造等领域的应用研究。

关键词：微纳米操控；光诱导电液动力学；微流控器；生物医学；纳米制造一、研究背景和意义微纳米技术是一种新兴的技术领域，它将材料、机械、电子、信息、化学、生物等多学科融合为一体，通过对微纳尺度下物质和能量的控制和操纵，实现精准制造、精细分析和高效传输等功能。

在微纳米技术中，微纳米操纵和控制是一个核心问题。

当前常用的微纳操控方法包括机械方法、电场方法和光学方法等。

机械方法具有高精度和高可控性的优点，但对操纵和控制的样品种类有所限制，而且会造成样品损伤和传感器干扰等问题。

电场方法则可以在非接触的情况下进行微纳操控，但受到电压、电流等参数的影响较大，且容易产生电热效应和电化学反应等问题。

光学方法具有非接触、非损伤和高精度等优点，但对样品的透明度和反射率等要求较高，同时对光的波长、强度和相位等参数的控制也会影响操纵效果。

因此，寻找一种灵活性高、精度高、非接触和非损伤的微纳操控方法是当前微纳米技术发展的重点和热点。

基于光诱导电液动力学的微纳操控方法提供了一种新的思路和方法。

二、研究内容和方法1.基于光诱导电液动力学的微纳操控原理光诱导电液动力学是指光的电磁场与液体中离子的相互作用产生的运动效应。

当液体中存在离子时，光的电磁场会产生电极化作用，导致离子的极化和移动。

当液体中存在强光时，离子会在光场中发生高速运动，产生一些微观效应，如溶液流动、颗粒运动、液滴形变和泡沫生成等。

通过调控光的波长、强度和液体的电导率等参数，可以调整离子运动的方向、速度和位置，从而实现微纳尺度下的操纵和控制。

基于光诱导介电泳原理的粒子操纵研究杨德超;赵宇;张文栋;薛晨阳;闫树斌【摘要】理论分析了溶液电导率和粒子直径对光诱导介电泳力的影响,针对光诱导介电泳对微球的操纵机理进行建模仿真.设计了光诱导介电泳芯片,通过激发光电导层的光电效应形成虚拟电极,同时施加高频交流电压,实现了对4 μm和10 μm聚苯乙烯微球的介电泳力操纵.最终微球在负介电泳力的作用下分别以8.8 μm/s和35 μm/s的速度运动.通过光诱导介电泳实现了对微球的无接触无损伤的操纵.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2015(015)003【总页数】5页(P120-123,130)【关键词】光诱导介电泳;虚拟电极;操纵【作者】杨德超;赵宇;张文栋;薛晨阳;闫树斌【作者单位】中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,太原030051;中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,太原030051;中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,太原030051;中北大学电子测试技术国家重点实验室,太原030051;中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,太原030051;中北大学电子测试技术国家重点实验室,太原030051;中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,太原030051【正文语种】中文【中图分类】TP271随着MEMS微加工技术的不断发展，芯片实验室（lab-on-chips）应运而生［1］，它将生物化学实验构建在几平方厘米的芯片上，其中微粒子操控技术在LoC系统中扮演着一项重要的角色。

由于在生物化学实验中，大多数粒子都属于电中性，因此对中性粒子操纵成为了该领域的重中之重。

介电泳力由于可以驱动非均匀电场下极化的中性粒子，不仅原理简单，而且不会对操作粒子造成破坏，因此非常适合操控细胞、蛋白质、病原菌等微纳米量级的生物粒子。

光诱导介电泳技术于2003年美国加州大学的吴明小组首次提出［2］，并与2005年将该项新技术完善［3］。