[发明专利]微纳生物粒子的多模式集成化介电表征装置及方法

权利要求书

1.一种微纳生物粒子的多模式集成化介电表征装置，其特征在于：该微纳生物粒子 的多模式集成化介电表征装置包括介电表征芯片(100)、机器视觉装置(200)、主控系 统(300)、激励信号产生装置(400)、虚拟电极投射器(500)以及微动工作台(600)； 介电表征芯片(100)放置于微动工作台(600)上而且可以随微动工作台(600)在水 平方向上移动，在介电表征芯片(100)的上方设有机器视觉装置(200)，用于采集介 电表征芯片(100)上的粒子运动的视频图像并转换为数字信号输出，机器视觉装置(200) 的输出端连接主控系统(300)，将视频信号传送给主控系统(300)进行分析处理；介 电表征芯片(100)的下方是虚拟电极投射器(500)用于向介电表征芯片(100)投射 缩微光图案，虚拟电极投射器(500)的出射光线方向与介电表征芯片(100)的表面垂直； 主控系统(300)包括计算机(310)和一套生物粒子介电表征测试系统软件(320)，用于对 机器视觉装置(200)采集到的数据进行分析处理，同时对激励信号产生装置(400)、虚拟 电极投射器(500)、微动升降台(230)和微动工作台(600)发出指令信号；激励信号 产生装置(400)的控制信号输入端与主控系统(300)的控制信号输出端连接，激励信号 产生装置(400)的输出端与介电表征芯片(100)的信号输入端相连接。

2.如权利要求1所述的微纳生物粒子的多模式集成化介电表征装置，其特征在于： 介电表征芯片(100)中，自下至上依次为透明绝缘基底(180)、透明导电层(173)、光电 导层(172)、绝缘层(171)、中间间隔层(150)、上层透明导电薄膜(130)、透明绝缘盖片 (120)，其中中间间隔层(150)设在绝缘层(171)与上层透明导电薄膜(130)之间的四周， 绝缘层(171)、中间间隔层(150)、上层透明导电薄膜(130)围成的空间是微流体腔(140)， 在微流体腔(140)中的绝缘层(171)上，设有螺旋实体电极阵列(160)、栅栏式虚拟电极 阵列(191)、块状虚拟电极(192)、光圈虚拟电极(193)，进样口(110)穿过透明绝缘盖片 (120)、上层透明导电薄膜(130)将微流体腔(140)与外部连通，在中间间隔层(150)外 的绝缘层(171)上设有第一信号输入端(1601)、第二信号输入端(1602)、第三信号输 入端(1603)、第四信号输入端(1604)。

3.如权利要求2所述的微纳生物粒子的多模式集成化介电表征装置，其特征在于， 所述的螺旋实体电极阵列(160)由N根螺旋电极组成，N≥3，中心有N个成圆周对称分 布的电极端形成电旋转腔，并在外围形成N个信号输入端，N个信号输入端所输入的正 弦信号的相位依次相差360/N度，相邻两根电极中心线的距离是相等的。

4.如权利要求2所述的微纳生物粒子的多模式集成化介电表征装置，其特征在于， 所述的螺旋实体电极阵列(160)的材料是透明导电薄膜或是不透明的导电物质；所述 的绝缘层(171)位于光电导层(172)和螺旋实体电极阵列(160)之间；所述的光电 导层(172)具有光电导的特性，光电导层(172)的材料为氢化非晶硅或者是硫化镉和 硒化镉的组合。

5.如权利要求1所述的微纳生物粒子的多模式集成化介电表征装置，其特征在于： 所述的机器视觉装置(200)用于采集芯片中的粒子运动的视频图像并转换为数字信号 输出，包括安装在视频摄像头(220)下方的观测物镜(210)、固定在微动升降台(230)下 方的视频摄像头(220)、可以上下移动的微动升降台(230)和视频采集卡(240)。