[實用新型]一種微流體介電特性測量裝置

有效

• 申請號: 201721772273.3
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN207832901U
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: 劉偉娜;胥磊
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26;G01N22/00
• 代理公司: 新鄉市平原智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 41139
• 代理人: 路寬

本實用新型公開了一種微流體介電特性測量裝置，包括共面波導傳輸線及串聯加載在共面波導傳輸線中間導帶的三重結構的復合支節，該三重結構的復合支節由一個終端開路的共面波導和兩個終端短路的槽線構成，兩個終端短路的槽線加載在終端開路的共面波導的中間導帶上，兩個終端短路的槽線與一個終端開路的共面波導并聯，三重結構的復合支節上通過導電膠粘貼有微流管。本實用新型的測量裝置結構簡單，靈敏度高，測量裝置上的三重結構的復合支節采用傳統的刻蝕工藝加工，其價格低廉，加工難度低，便于批量生產，可實現在線實時寬帶檢測。

技術領域

本實用新型屬于微波測量裝置技術領域，具體涉及一種微流體介電特性測量裝置。

背景技術

隨著微波技術的應用在生物學、細胞學、食品化工及電磁兼容等領域內不斷取得突破性發展，許多新興的交叉學科應運而生，如微波化學、電磁場生物醫學等。然而，因人們對微波同生物介質或化學物質相互作用機理研究不足，導致了微波技術在上述領域內的應用依然面臨很多技術壁壘。生物介質或化學物質的電參數是反映微波與其相互作用的重要參數，如在生物學領域，像蛋白質熱變性、雙層質膜、單細胞特性以及在微波化學領域內非熱效應的研究，都是通過分析生物或化學物質介電特性的變化展開研究的。

這些領域內的研究對象十分微小即被測對象為微流體，其引起的測試信號較為微弱，因此對檢測的靈敏度和精確度提出了很高的要求，否則這些微小體積引起的微弱信號將被淹沒在測試裝置的背景噪聲中。一般來說微流體的電特性測量方法可以分為諧振法和非諧振法，諧振法的特點是具有很高的靈敏度和精確度，但是屬于窄帶和非接觸性測試。非諧振法的特點是設備簡單、測試靈敏度低，但是屬于寬帶測試，可實現接觸性和非接觸性測量。文獻“Noncontact Measurement of Complex Permittivity of Electrically SmallSamples at Microwave Frequencies[J]. IEEE Transactions on Microwave Theory &Techniques, 2016, 64(9): 2883-2893.”報道采用諧振法實現了小尺寸樣本的介電特性測試，但屬于窄帶檢測。非諧振法是實現寬帶檢測的主要方法，而傳輸/反射法是非諧振法中應用最為廣泛的。很多微流體的電測量方法均采用共面波導傳輸線，并在其中間導帶加載微流通道，但是沒有考慮到增強微流通道的電場，也沒有考慮阻抗匹配，致使整個檢測裝置上電磁最強的部分集中在共面波導傳輸線的兩條傳輸縫隙中，且微流通道還需要采用特殊的工藝進行加工，這大大增加了測量裝置的加工成本和難度，很難用于批量生產和在大范圍內推廣使用。

鑒于此，本實用新型提出了一種基于傳輸/發射法的寬帶微流體檢測的測量裝置，該測量裝置采用共面波導傳輸線加上微流通道構成，微流通道由一個三重結構的復合支節構成，從而大大增強了測試區域的電場強度，使檢測靈敏度大大提高。

發明內容

為克服目前大多數流體介電特性微波檢測裝置中對被檢測樣品的靈敏度的局限性，本實用新型提供了一種微流體介電特性測量裝置，該測量裝置通過在共面波導傳輸線中間導帶上加載一個三重結構的復合支節增強測試區域的電場強度，從而提高檢測的靈敏度。

本實用新型為解決上述技術問題采用如下技術方案，一種微流體介電特性測量裝置，其特征在于包括共面波導傳輸線及串聯加載在共面波導傳輸線中間導帶的三重結構的復合支節，該三重結構的復合支節由一個終端開路的共面波導和兩個終端短路的槽線構成，兩個終端短路的槽線加載在終端開路的共面波導的中間導帶上，兩個終端短路的槽線與一個終端開路的共面波導并聯，三重結構的復合支節上通過導電膠粘貼有微流管，該微流管用于填充被測微流體，共面波導傳輸線的輸入端口和輸出端口分別通過SMA接頭與矢量網絡分析儀相連。