[发明专利]基于光诱导介电泳的微纳自组装操作方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于光诱导介电泳的微纳自组装操作方法及系统，包括：制作ODEP芯片，向制作好的ODEP芯片的溶液层中注入带有微纳米粒子的液体样品；获取注入ODEP芯片通道中的微纳米粒子图像，并对所述微纳米粒子图像进行实时采集；对实时采集到的图像进行处理和目标识别，得到识别后的微纳米粒子的信息；对所述ODEP芯片中的两层ITO玻璃添加外加电场，将绘制的光学图案依次投射在待需要操作的识别后的微纳米粒子所在的位置，控制所述光学图案的移动以实现对微纳粒子进行设定操作。本发明有利于提高微纳组装的精确度和工作效率。

技术领域

本发明涉及微纳操作和组装、微纳结构制造的技术领域，尤其是指一种基于光诱导介电泳的微纳自组装操作方法及系统。

背景技术

微纳米粒子可广泛运用于半导体材料及新型材料的制备、生物技术的研究、医学工业等领域。微纳米粒子的应用实质是通过微纳米技术对其进行操作，从而获得目标产品，而操纵微纳米粒子的技术直接影响产品的质量和效率。

光诱导介电泳(Optically Induced Dielectrophoresis，ODEP)是用于操作微纳米粒子的技术之一，其核心是基于一种″三明治″结构的芯片，该芯片由上下两层单面附有氧化铟锡(ITO)的玻璃，且下面一层的ITO上镀了一层氢化非晶硅(a-Si：H)，及用双面胶将两层玻璃粘贴在一起形成的中间溶液层构成，然后在两层ITO玻璃外加一个交流电压，并利用投影仪将电脑软件绘制的光学图案投影到底层ITO玻璃表面，在溶液层形成一个非均匀电场，以产生光诱导介电泳力，进而对微纳米粒子进行操作。由于现有的基于光诱导介电泳技术对微纳米粒子的操作大多是由操作熟练的研究人员手动完成，导致操作的精度不高，且手动操作效率低下。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中手动操作精度低，效率差的问题，从而提供一种避免手动操作，提高精度和效率的微纳自组装操作方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明的一种基于光诱导介电泳的微纳自组装操作方法，包括：制作ODEP芯片，向制作好的ODEP芯片的溶液层中注入带有微纳米粒子的液体样品；获取注入ODEP芯片通道中的微纳米粒子图像，并对所述微纳米粒子图像进行实时采集；对实时采集到的图像进行处理和目标识别，得到识别后的微纳米粒子的信息；对所述ODEP芯片中的两层ITO玻璃添加外加电场，将绘制的光学图案依次投射在待需要操作的识别后的微纳米粒子所在的位置，控制所述光学图案的移动以实现对微纳粒子进行设定操作。

在本发明的一个实施例中，对实时采集到的图像进行处理和目标识别的方法为：步骤S31：对实时采集到的彩色图像进行灰度化处理；步骤S32：对灰度图像进行图像增强；步骤S33：对图像进行形态学处理；步骤S34：对目标粒子进行边缘检测；步骤S35：对图像进行自动化阈值分割，提取目标粒子轮廓；步骤S36：对上述提取的目标粒子轮廓进行边缘检测；步骤S37：对图像进行粒子分析。

在本发明的一个实施例中，对灰度图像进行图像增强的方法为：根据具体实验，由灰度分析指定灰度范围对图像进行直方图均衡化后，设置相关参数进行灰度对数变换和乘法运算。

在本发明的一个实施例中，对图像进行形态学处理的方法为：利用适当闭运算再采用适当开运算对图像进行形态学处理。

在本发明的一个实施例中，对图像进行自动化阈值分割，提取目标粒子轮廓后，利用孔洞填充消除提取目标粒子轮廓后存在的孔洞。

在本发明的一个实施例中，对图像进行一次粒子分析时，得到带有杂质或干扰的图像的识别信息，再利用粒子滤除删去这些非目标粒子的识别信息，然后再次使用粒子分析得到最终要识别的粒子信息。