[发明专利]基于分焦平面型偏振片和光诱导介电泳的细胞筛选装置

说明书

本发明公开了一种基于分焦平面型偏振片和光诱导介电泳的细胞筛选装置，将分焦平面型亚波长金属线栅偏振片与光诱导介电泳技术相结合，利用分焦平面型亚波长金属线栅偏振片的透射光作为光源，通过旋转线偏振片可以获得区域化的透过光强值可调的光场分布，从而改变芯片中光敏层电阻，在芯片的溶液层产生随光场变化的不均匀电场，控制溶液中的生物细胞或微纳粒子运动。其中，分焦平面型亚波长金属线栅偏振片的偏转方向可以为单一方向或多方向(线栅的偏转方向范围为0°到180°)。该发明可广泛的应用在需要改变光强值、区域化分级控制的相关领域，有利于微纳粒子和生物细胞的追踪、观察、筛选和操纵。

技术领域

本发明涉及光诱导介电泳领域，特别涉及一种基于分焦平面型偏振片和光诱导介电泳的细胞筛选装置。将分焦平面型亚波长金属线栅偏振片的透射光作为光源，实现能够灵活控制透射光强度、形状及分布的光诱导介电泳装置。

背景技术

光诱导介电泳是一种将光学电极与介电泳方法相结合的操纵技术，用光学电极代替传统的物理电极，可以用来实现对微纳粒子及生物细胞的追踪和操纵。光诱导介电泳避免了复杂的电极制造过程，提高了微粒操纵灵活性。由于能够产生动态光虚拟电极，因此可以实现对微纳粒子以及生物细胞更加复杂的操纵。

分焦平面型亚波长金属线栅偏振片是在同一个平面上制备一个或多个偏振方向的亚波长金属线栅阵列，能够在紫外到红外波段同时实现一个或多个偏振方向的偏振控制。

本发明提出一种基于分焦平面型亚波长金属线栅偏振片和光诱导介电泳的细胞筛选装置，将分焦平面型亚波长金属线栅偏振片与光诱导介电泳技术相结合，属于对现有光诱导介电泳装置的改进。

发明内容

本发明为了更好的追踪、观察、筛选和操纵微纳粒子及生物细胞，提出了一种基于分焦平面型亚波长金属线栅偏振片和光诱导介电泳的细胞筛选装置，将分焦平面型亚波长金属线栅偏振片与光诱导介电泳技术相结合，利用线偏振片和分焦平面型亚波长金属线栅偏振片相结合，通过旋转线偏振片，将透过分焦平面型亚波长金属线栅偏振片的光投射到电极上，形成光场强度可调控的光诱导介电泳装置。装置包括：光源、线偏振片、分焦平面型亚波长金属线栅偏振片、光诱导介电泳芯片、信号发生器、显微镜系统(由显微镜和显微镜照明光源组成)、CCD图像采集系统。分焦平面型亚波长金属线栅偏振片在制备过程中金属线栅的方向可以设计为一级或者多级偏转，通过旋转线偏振片后经分焦平面型亚波长金属线栅偏振片透射出的光强可以为一级或者多级，可以实现同时输出不同光场强度的要求。本发明利用分焦平面型亚波长金属线栅偏振片的透射光作为光源，可以获得亮暗光强差值很大的光场分布。通过分级控制光强，与光诱导介电泳技术相结合，实现对感光度不同的细胞以及微纳粒子进行追踪、观察、筛选和操纵。

目前的光诱导介电泳装置多是实现了单一光场强度的光诱导介电泳力，且具有光学系统复杂，不易调节，相差较大等缺点。本发明在光诱导介电泳装置的基础上产生了多级透射光，填补了现有光诱导介电泳在同时实现分级控制光强方面的空白，本发明为生物细胞筛选以及微纳粒子操纵方面提供了新的途径。

本发明采用的技术方案为：一种基于分焦平面型偏振片和光诱导介电泳的细胞筛选装置，该装置将分焦平面型亚波长金属线栅偏振片与光诱导介电泳技术相结合，该装置包括：光源、线偏振片、分焦平面型亚波长金属线栅偏振片、光诱导介电泳芯片、信号发生器、显微镜系统和CCD图像采集系统；由光源发出的光照射到线偏振片上，透射的光照射到分焦平面型亚波长金属线栅偏振片上，透射出的光作为光源，使之照射到光诱导介电泳芯片表面，由信号发生器及其连接的光诱导介电泳芯片组成，信号发生器连接芯片的上下两层导电层提供交变信号，微粒或生物细胞在芯片溶液层内被操纵，显微镜系统和CCD图像采集系统置于芯片上方，将芯片内部粒子或细胞的位置及操纵情况实时反馈至电脑屏幕，通过分级控制光强，实现对感光度不同的细胞以及微纳粒子进行追踪、观察、筛选和操纵。