[发明专利]一种生物微粒介电特性测试芯片及测试方法

权利要求书

1.一种生物微粒介电特性测试芯片，其特征在于，该测试芯片包括电旋转微电极组(30)、螺旋形微电极组(20)、芯片的引出端子(40)和芯片的基底(10)；电旋转微电极组(30)具有多项式曲线边界，且位于螺旋形微电极组(20)的中心区域，螺旋形微电极组(20)的边缘曲线为一组阿基米德螺旋线，螺旋条状电极的宽度是相等的，两种电极组中电极的个数相同，并且两种电极组中电极一一对应的连接起来，螺旋形微电极组(20)的外端接芯片的引出端子(40)。

2.如权利要求1所述的生物微粒介电特性测试芯片，其特征在于，螺旋条状电极(20)汇聚至电极组中心区域时，通过圆角过渡，与电旋转微电极组(30)连为一体，电旋转微电极组(30)的二次多项式边界曲线围成了电极腔。

3.一种如权利要求1所述介电泳生物微粒介电特性的测试方法，其特征在于，

步骤1：根据测试芯片电极组的尺寸、施加的交流信号的幅值和频率、生物微粒几何尺寸及悬浮介质的密度等已知物理量的数值或取值范围，通过对电场的数值模拟，运用生物微粒的介电泳运动方程以及介电泳悬浮方程，预估粒子具有显著运动速度的频段；

步骤2：将芯片的若干个端子分别连接具有相等的相位差的具有相同频率和幅值的正弦电压信号，芯片上的电极组区域会产生非均匀电场，并且电旋转腔中心区域内各点的场强矢量都是处于旋转状态；

步骤3：用微量进样器将含有待测生物微粒的液体样本滴在芯片的测试区即电极组所在的区域，并且通过调节信号频率及幅值使粒子产生介电泳运动，使之分散开或使一部分粒子沉降；

步骤4：测量生物微粒沿螺旋形电极组的径向的水平运动速度随信号频率的变化曲线，通过显微镜上的CCD摄像机及图像记录设备将粒子在上述预估的频段中的径向的水平运动速度随激励信号频率的变化曲线记录下来，测试过程中根据具体情况可适当扩宽测试频段；

步骤5：测量待测生物微粒在螺旋电极上方的悬浮高度随信号频率的变化曲线，粒子的悬浮高度可以通过显微镜先聚焦到电极表面，再聚焦到粒子，然后计算两次调焦手轮的读数之差的方法进行计算；

步骤6：测试生物微粒的电旋转角速度随频率的变化曲线：通过调节频率将生物微粒运送至电极腔中心区域，通过对一段时间内的粒子旋转圈数进行计数得到待测粒子的自旋角速度，电旋转测量可得到粒子有效极化率的虚部随频率的变化规律；

步骤7：根据测试得到的粒子水平径向速度、悬浮高度和电旋转角速度随激励信号频率的变化曲线，结合数值模拟得出的电场参数，通过求解生物微粒介电泳运动方程及介电泳悬浮方程，求得生物微粒介电参数的最佳数值解。

4.如权利要求3所述的生物微粒介电特性测试芯片的测试方法，其特征在于，通过调节信号频率及幅值使粒子产生介电泳运动，使之分散开或使一部分粒子沉降，包括悬浮、水平径向运动、电旋转；在同一个微结构上即可测量粒子的多种介电泳行为随频率变化的曲线。