细胞操作技术对细胞的研究起到了重要的推动作用，介电电泳具有非接触、易控制优点，为细胞研究提供了一种无损操作方法。本文以介电电泳技术和微流控芯片为基础，分析了生物细胞介电电泳运动控制机理，设计了细胞阵列化排列生物芯片，并在实验上实现了细胞阵列化排列，对细胞的高通量检测和细胞间相互作用的研究具有一定的理论意义和应用价值。本文主要研究内容如下：首先，对介电电泳的基本理论和细胞的介电电泳运动控制机理进行了分析。分析推导了交流电场中粒子的介电电泳力的公式，并研究了电场频率、溶液的电导率和介电常数对介电电泳的影响；然后根据细胞的特点，分析了多层式结构球体的介电电泳响应；最后分析了流体中的粒子受力情况，为细胞的介电电泳运动控制奠定了理论基础。其次，根据介电电泳的原理，设计了细胞排列介电电泳芯片的整体结构，芯片为三层结构，顶部和底部均为电极层，中间为微通道。采用COMSOLMutiphysics仿真分析了芯片中的电势、电场强度及介电电泳的分布，并优化了芯片的结构参数，确定了电极的宽度为20μm，间距为40μm，顶部和底部电极的间距为50μm。结合微流控芯片的特点，加工与封装介电电泳细胞排列芯片。介绍了ITO电极和PDMS通道的加工工艺过程，最后给出介电电泳细胞排列芯片的封装方法。再次，结合介电电泳芯片的特殊需求，搭建了介电电泳实验系统；然后对酵母菌细胞进行了正、负介电电泳操控实验，并讨论了交流电压的幅值、频率以及溶液电导率等因素对酵母菌细胞介电电泳的影响。实验发现，酵母菌细胞的介电电泳响应符合双层模型，随电场频率的增加，依次经历了负介电电泳、正介电电泳及负介电电泳三个阶段，确定细胞排列实验的交流电压频率为1MHz，幅值为8Vp-p，溶液的电导率为5μS/cm。最后，在优化选取介电电泳操控参数下，应用加工的细胞排列芯片对酵母菌细胞进行了排列实验，酵母菌细胞受到正介电电泳力，向电场较强的区域运动，即顶部电极和底部电极的交叉点处，验证了芯片对细胞排列的可行性。