[實用新型]微納米單粒子阻抗譜測量芯片

無效

• 申請號: 200920256718.1
• 申請日: 2009-11-06
• 公開（公告）號: CN201532352U
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發明（設計）人: 朱曉璐;易紅;倪中華
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N15/10
• 分類號: G01N15/10;G01N15/14;C12M1/34
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本實用新型涉及微納米單粒子(含細胞)的表征技術，特別是微納米粒子的阻抗譜測量技術。

背景技術

阻抗譜測量是通過在被測樣品的兩端施加交流電壓，然后通過信號分析儀，得出樣品中的粒子群體的阻抗隨頻率的變化關系。阻抗譜測量是研究細胞或其他微納米粒子的電特性的一種重要方法，能夠實現對微納粒子群體的表征。電阻抗測試和分析在藥物篩選、疾病診斷及治療、食品檢驗、環境監測等領域都得到了廣泛的應用。面向生物樣品的阻抗譜測量稱為生物阻抗技術(bio-impedancetechnology)，其具有快速、電極結構簡單、易操作的特點，逐步成為生物醫學研究中一個有效的分析工具。

目前的阻抗譜測量技術面向的是粒子群體，對單個粒子的控制和測量無能為力，無法實現對粒子群體中的特定的某個單粒子進行測量。而在很多情況下，對單個粒子(含單細胞)的阻抗譜的研究都很有必要且具有重要意義：能夠辨別出同一粒子群體中的少量粒子獨特的電性質，或者可以細致的分辨出同一粒子群體中任何兩個粒子之間的差異，或者實現對特定的某個單粒子的阻抗特性進行研究。??因此，在繼承上述阻抗譜測量的基本原理的基礎上，如何實現對樣品群體中某個特定的單粒子進行阻抗測量是解決上述局限的關鍵問題。

發明內容

技術問題：本實用新型的目的是提供微納米單粒子(含單細胞)的阻抗譜測量芯片，以解決目前的阻抗譜測量技術難以實現對樣品中特定的某個單粒子的進行阻抗譜測量的問題。

技術方案：本實用新型提供了一種微納米單粒子(含單細胞)阻抗譜的測量芯片，能夠任意的選取同一粒子群體中的某個單粒子在同一芯片中完成阻抗譜測量。

本實用新型提供的單粒子阻抗譜測量芯片包括上蓋板、上層透明導電薄膜、進樣口、間隔層、單粒子夾持塊、絕緣層、光電導層、下層導電薄膜、下基底和芯片內部腔體。上蓋板是透明絕緣材料，可以選擇玻璃或有機玻璃制作；間隔層由絕緣材料制作，且位于上層透明導電薄膜和下層導電薄膜之間，用于支撐芯片內部的腔體；芯片下基底上設有導電薄膜，在下層導電薄膜上設有光電導層，在電導層上設有絕緣層，在絕緣層上設有單粒子夾持塊，進樣口位于上蓋板的一側；單粒子夾持塊包括配對的兩個子塊，且一對夾持子塊均為良導體。當需要并行的測量多個粒子的阻抗譜時，可以有多對夾持子塊，每對夾持子塊用于一個粒子的測量。光電導層由具有光電導特性的材料制作，下基底為絕緣材料。

在上層透明導電薄膜和下層導電薄膜之間施加用于粒子操控的交流電壓；在每一對夾持子塊之間施加用于粒子阻抗測量的交流電壓。當用于粒子操控的交流電壓接通時，運用縮微光圖案直寫裝置生成微小的動態光圖案(光圖案可以實時運動)，并將縮微光圖案從芯片下方或者上方投射至光電導層上，由于光電導層上的明區和暗區的電導率不同，使得腔體中形成非均勻電場，進而形成介電泳力。上述的縮微光圖案直寫裝置從計算機獲取圖像信號經過數字微鏡器件(DMD)驅動板生成動態光圖案并經過透鏡光路單元形成微小光圖案進而投射到芯片上的微小區域。通過對數字微鏡的投影控制，可以使光圈圖案將樣品中的粒子群中的某個單個粒子捕獲，并將該粒子輸運到夾持塊中間的槽中，使粒子夾持于一對夾持子塊之間。當這兩個導電夾持子塊上施加電信號之后，電流即可通過被測的粒子(即夾持住的粒子)，然后通過外部的信號分析儀對通過被測粒子兩端的電信號進行分析，經過信號轉換，得到在一定頻率范圍內的被測粒子的阻抗(或導納)。單個粒子的捕獲和輸運過程可以通過顯微圖像采集裝置進行觀察和記錄，實時的監測目標粒子的運動情況。圖像采集裝置包括顯微鏡、CCD攝像機以及圖像采集轉換單元，其輸出端與計算機連接。

有益效果：本發明提出微納米單粒子(含細胞)阻抗譜測量芯片及測量方法，在繼承傳統阻抗譜測量的優點的基礎上，通過將光電導層和配對的夾持子塊集成于一個芯片之中，實現單個粒子(包括細胞)阻抗譜的測量。本發明通過動態的縮微光圖案捕獲單個目標粒子并將目標粒子輸運至一對夾持子塊之間，操縱過程具有很高的柔性和可重構性，有利于實現同一粒子群體中的不同個體粒子的選擇性測量。本發明提供的配對的夾持子塊結構具有結構簡單、便于制造的優點。本發明提供的阻抗譜測量方法步驟少，操作便捷、快速。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例中的單粒子阻抗譜測量芯片的結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例中的單粒子阻抗譜測量試芯片內部的俯視圖。

以上的圖中有：