基于介电泳的细胞介电参数测试芯片机理的数值分析

摘要：

设计一种集成四极式微电极组和螺旋微电极组的介电泳(Dielectrophoresis,DEP)细胞介电参数测试芯片,在芯片上集成了细胞的常规介电泳(Conventional DEP,CDEP)、行波介电泳(Travelling-wave DEP,TWDEP)和电旋转介电泳(Electrorotation,EROT)测试功能.运用相量法建立交流电场中细胞所受的常规介电泳力、行波介电泳力和介电泳旋转转矩的计算模型,推导出细胞水平速度和自旋角速度的表达式,并对本芯片的CDEP因子、TWDEP因子及EROT因子的大小和方向及细胞运动速度进行数值模拟并结合文献中的试验数据进行对比论证.结果表明:在高度大于20μm的区域,细胞沿螺旋电极径向的行进速度与细胞有效极化率的实部和虚部都相关,而细胞悬浮高度仅与有效极化率的实部相关;另一方面,电旋转最佳测试区域为近似正方形区域且每条边的中点均处于邻近的电极顶尖与电极腔中心连线的中点之上,此区域内的介电泳转矩变化量小于5%且介电泳力最小,利于电旋转测量.因此,本测试芯片能够通过多种介电泳模式更为全面、准确地获取细胞的介电特性信息.

关键词：有效极化率、介电泳、微电极组、数值模拟

所属期刊栏目：45

分类号：R318.04(医用一般科学)

资助基金：国家自然科学基金50675033,30770553;国家高技术研究发展计划863计划,2006AA04Z351

在线出版日期：2010-01-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：197-204