CN109193966A - 一种微流控芯片的磁耦合谐振式无线电能传输装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微流控芯片的磁耦合谐振式无线电能传输装置，包括：谐振模块和电源模块，谐振模块位于电源模块正上方；电源模块用于产生高频激励源，为谐振模块供电，同时可通过调节电源和线路阻抗参数进行电源匹配，产生不同频率、不同幅值的信号，以适应各种不同的生物磁性微粒对电磁场强度的要求；谐振模块用于产生磁耦合谐振实现无线电能高效传输。本发明将磁耦合谐振式无线电能传输与微流控芯片结合，从结构上实现有线向无线的跨越，在保证产生高梯度磁场的同时，完全消除了有线式充电对微流控芯片产生的外部磁场干扰，克服了以往磁驱动型微电流芯片线路结构繁冗、微电极制造成本高昂的问题。

Description

一种微流控芯片的磁耦合谐振式无线电能传输装置

技术领域

本发明属于微电子领域，更具体地，涉及一种微流控芯片的磁耦合谐振式无线电能传输(Wireless-Power-Transmission，WPT)装置。

背景技术

微尺度下，通过操纵电磁场来诱导生物磁微/纳米微粒进行聚拢和分离，具有很强的可控性和灵活性。与传统技术相比，磁泳型微流控芯片具有样品需样量低、高检测速度、高精细化和可控化等优势，已逐渐发展成为进行生物分离技术研究的重要手段。

目前的微电流陷阱一般倚赖外部充电式线圈产生激励，经由导线连接至芯片上固定的微电极。常用线圈类型包括迂回型、矩阵型、单线圈型、螺旋形等，基本能够满足部分磁性生物微粒进行重新分布的最低能量要求，使其在外加磁场作用下产生相互磁作用力从而发生分离或团聚。但是这种由外充式线圈供能的微流控芯片应用范围窄，操作难度大，主要存在以下几个问题：

(1)为了提高流体中磁性微粒在低磁场力作用下的捕获效率，必须在磁微/纳米尺寸下产生较大梯度磁场力。现有的微流控技术中选择线圈参数时，一方面要使电流最小值仍然足以产生驱使生物微粒移动的磁场力，必须加绕线圈或提高微电流幅值，另一方面又受限于线圈体积的阈值，以及热效应对于生物微粒对象的影响，难以确保微电流最大值不超过线圈电阻发热的极限；

(2)微电极与外部电源连接时由于存在进出线，在微流控芯片板上往往不是一个闭合形状，两端走线长度有时会达到中心线圈的数十倍，其激发的外部磁场必定对芯片中央生物微粒分离产生一定影响，使中心磁场梯度分布不均，不利于开展高精度生物粒子分离研究；

(3)微流控芯片尺寸通常在微米级别，其线圈从芯片板上引出的正负电源线线径极细，体积极小，导致外界对其充放电都相当不方便，难以妥善保管。

为了提高微流控芯片分离效率，我单位曾于2016公开中国专利CN205538421U“一种基于微流控芯片的磁分离装置”，其中提出一种基于双层亥姆霍兹线圈的微流控芯片磁分离装置，其采用磁场叠加的方式以增强梯度磁场，但两线圈必须依赖微电极外接电信号，由此带来的接触电阻、电导线的热效应和磁效应等问题，对于装置绝缘和散热性能提出了较高的要求；针对微电极加工工艺复杂、成本高昂的问题，中国专利CN108479875A公开了一种以磁性驱动方式代替电驱动方式的数字微流控芯片平台，通过顶杆调节磁体与芯片距离来控制磁力大小，但机械结构较为复杂，且通过该方法产生磁场的方向可控性较差；某些特殊的生物微粒涉及到必须使用离心力驱动微流控芯片，在传统的有线充电方式下，电源与快速转动的微流控芯片之间的连接难以满足需求，经过科研人员研究，提出了用外部供电线圈作为转动的微流控环形线圈激励源的无线电能传输思路，供电线圈端连有交变电源以产生交变电磁场，类似技术见中国专利CN105717186A“回转式介电电泳微流控分析装置”，但无线电能传输方法中传输效率是一个关键性问题，该专利并未就此问题作出阐述。当前，如何保证电磁能量在微流控芯片中的高效传输成为构建无线充电式微流控芯片装置的技术难点。

综上所述，在微流控领域，磁泳控制式微流控芯片由于其性能优越、应用广泛，已经成为目前研究的热点问题。当前普遍采用电极外接电源驱动式微电子系统，加工难度大，成本高，其引线对集成芯片产生的电磁噪声影响已经成为微流控实验中的误差源之一。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种微流控芯片的磁耦合谐振式无线电能传输装置，旨在解决现有技术中传统有线式供电系统在微流控芯片实验过程中产生的微粒捕获约束力小、供电线路冗长引起外部磁场不稳定，现有的微流控无线供电系统传输效率低下的问题。

本发明提供了一种微流控芯片的磁耦合谐振式无线电能传输装置，包括：谐振模块和电源模块，所述谐振模块位于所述电源模块正上方；电源模块用于产生高频激励源，为谐振模块供电，同时可通过调节电源和线路阻抗参数进行电源匹配，产生不同频率、不同幅值的信号，以适应各种不同的生物磁性微粒对电磁场强度的要求；所述谐振模块用于接收电源模块的供能，并于模块内的两线圈中产生磁耦合谐振，达到无线电能高效传输的目的。

其中发射线圈作为电源与芯片板的媒介，将电源发出的电磁场能量通过谐振的方式传递给微流控线圈，微流控线圈同时作为接收线圈和负载线圈，电源线圈、发射线圈、微流控线圈共同形成三线圈结构。由麦克斯韦-安培定律，微流控线圈中变化的电流产生磁场，再经芯片板上的敷铜区域进一步聚集磁力线，最终在芯片板中央圆形区域建立起一定梯度的磁场。

更进一步地，微流控芯片无线供电装置还包括：固定螺钉、固定插销和可拔插式凹槽；固定插销为一种可调节长度式插销，固定插销上方与固定螺钉嵌套以连接谐振模块，固定插销下方与可拔插式凹槽榫接以连接电源模块。

作为本发明的一个实施例，除插销联接外，视实际使用情况，还可使用花键联接、铆钉联接等常用机械结构连接方式。

更进一步地，可拔插式凹槽与固定插销几何形状相匹配，供其插入以连接底部供电模块板与上方两块谐振模块板。

更进一步地，谐振模块包括：微流控线圈芯片板、发射线圈芯片板、敷铜区域、螺旋线圈和谐振电容；微流控线圈芯片板和发射线圈芯片板平行对齐设置，圆形敷铜区域设置在微流控线圈芯片板和发射线圈芯片板的中心位置，形成微流控实验操作台。两个螺旋线圈呈平面螺旋状围绕在敷铜区域外侧，线圈两端穿过芯片板上的过孔，与处于芯片板背面的谐振电容串联形成谐振回路。

工作时，生物磁性微粒放置于微流控线圈芯片板中心敷铜区域的实心铜上，电源模块中的交变电源、匹配阻抗根据具体生物磁性微粒特性，互相匹配完成信号源幅值和频率参数后，电源模块即可为谐振模块供电；谐振模块中微流控线圈芯片板和发射线圈芯片板上的两个螺旋线圈和谐振电容共同构成磁耦合无线传输结构，在微流控芯片中心敷铜区域建立起梯度磁场，进而实现磁控式操纵生物微粒的团聚与分离。

更进一步地，固定螺钉位所述微流控线圈芯片板和发射线圈芯片板的四角，用于与所述固定插销连接。

更进一步地，固定插销上半部分与所述固定螺钉联结在一起，对齐后通过调整所述微流控线圈芯片板和所述发射线圈芯片板之间的距离使之处于强耦合区域内时固定所述微流控线圈芯片板和所述发射线圈芯片板。

更进一步地，固体铜均匀铺设在微流控线圈芯片板和发射线圈芯片板正面线圈中心敷铜区域中，固体铜用于有效聚集磁力线，提高电能传输效率。

更进一步地，螺旋线圈呈平面螺旋状围绕两圈在所述敷铜区域外侧，两端导线从过孔处穿层与正面螺旋线圈形成串联回路。

更进一步地，谐振电容与所述敷铜区域的等效电阻匹配，形成振荡电路，此振荡频率即为系统固有频率。

更进一步地，电源模块包括：励磁线圈、交变电源、匹配阻抗和供电模块放置板；所述交变电源固定在供电线路模块板层上，所述匹配阻抗遵循信号源内阻与所接传输线的特性阻抗大小相等且相位相同的原则与所述交变电源进行参数匹配，交变电源、匹配阻抗与励磁线圈共同构成励磁回路，并放置于所述供电模块放置板上。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，本发明具有如下技术优点：

(1)首次将磁耦合谐振式无线电能传输技术与微流控芯片技术结合，从结构上实现有线向无线的跨越，在保证产生高梯度磁场的同时，设计了一套便携可调式微流控供电装置，完全消除了有线式充电对微流控芯片产生的外部磁场干扰，克服了以往磁驱动型微电流芯片线路结构繁冗、微电极制造成本高昂等问题，为高效率、高精度、高性价比操纵生物磁性微粒提供了有力的保障。

(2)微流控芯片板和发射芯片板中心区域都设有敷铜区域，可以有效聚集磁力线，减少磁漏带来的能量损耗，提高电能传输效率。

(3)由于不同类型尺寸的生物磁性微粒的磁化率不同，微流控芯片在不同情况下需要产生不同的磁场梯度。本设计针对不同的微流控芯片，可以灵活调节励磁线圈电源参数及相应匹配阻抗，用于产生不同大小、各种频段的励磁电流，以配合不同的谐振线圈使用，通过凹槽与谐振线圈的插销组装榫合，使一套供电装置得以广泛应用到各种生物微粒的操控中去，达到了“一对多”的目的，有效节省了生产成本。

(4)改进传统磁耦合谐振(WPT)设备的两线圈或四线圈结构，采用三线圈结构。对比两线圈结构，增加了电源线圈，其优点在于能够进行电源匹配，在很大程度上隔离电源对谐振线圈的影响，使电源线圈的电能传输效率达到最高；对比四线圈结构，直接把接收线圈作为微流控芯片线圈使用，舍去了负载线圈，减少了一次耦合可能带来的电能损失，使装置整体结构更加简单精巧。

附图说明

图1是本发明实施例提供的磁耦合谐振无线供电式磁泳型微流控芯片装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的谐振模块的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的微流控线圈芯片板正面的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的发射线圈芯片板正面的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的微流控线圈芯片板和发射线圈芯片板背面的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的电源模块的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的磁耦合谐振结构的三线圈模型示意图；

图8是本发明实施例提供的磁耦合谐振结构的三线圈等效电路示意图；

图9是本发明实施例提供的微流控线圈等效几何模型示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明涉及一种为磁泳型微流控芯片供电的磁耦合谐振式无线电能传输(Wireless-Power-Transmission，WPT)装置。研究如何将无线电能传输方法高效率地移植进入微流控芯片，在性能提升、结构改进的同时，保证电磁能量高效传输，对于磁泳型微流控芯片的使用和推广，具有十分重要的意义。

具体地，本发明提供了一种利用磁耦合谐振原理为微流控芯片供电的无线电能传输装置。旨在为微流控芯片提供一种操作简单、实验精度可控性强、电能传输效率高的便携式无线电源装置。由此解决传统微电极加工工艺复杂、成本高昂，以及有线式供电系统在微流控芯片实验过程中可能产生的微粒捕获约束力小、供电线路冗长引起外部磁场不稳定，电源线不便移动等一系列实际问题。

本发明提供了一种为磁泳型微流控芯片供电的磁耦合谐振式无线电能传输装置，如图1所示，装置包括谐振模块和电源模块，谐振模块位于电源模块正上方，电源模块用于产生高频激励源，为谐振模块供电，同时可通过调节电源和线路阻抗参数进行电源匹配，产生不同频率、不同幅值的信号，以适应各种不同的生物磁性微粒对电磁场强度的要求；谐振模块用于接收电源模块的供能，并于模块内的两线圈中产生磁耦合谐振，达到无线电能高效传输的目的。其中发射线圈作为电源与芯片板的媒介，将电源发出的电磁场能量通过谐振的方式传递给微流控线圈，微流控线圈同时作为接收线圈和负载线圈，形成三线圈结构。由麦克斯韦-安培定律，微流控线圈中变化的电流产生磁场，再经芯片板上的敷铜区域进一步聚集磁力线，最终在芯片板中央圆形区域建立起一定梯度的磁场。

在本发明实施例中，无线电能传输装置还包括：固定螺钉10、固定插销11和可拔插式凹槽12；谐振模块和电源模块之间通过固定插销11和可拔插式凹槽12连接。固定插销11是一种可调节长度式插销，上方与固定螺钉10嵌套以连接谐振模块，下方与可拔插式凹槽12榫接以连接电源模块，共同组成一套垂直高度可调的无线供电式微流控芯片装置。可拔插式凹槽12与固定插销11几何形状相匹配，供其插入以连接底部供电模块板与上方两块谐振模块板。

本发明通过磁耦合谐振这一无线电能传输方式，改变了传统微流控芯片技术的有线电能供应方式，舍弃了微电极、电源进出线等电气部件，大大简化了芯片板结构；由于微电极的加工过程还涉及到微尺度下的溅射、光刻、腐蚀、镀膜等多种复杂工艺，本装置还显著降低了微流控芯片的制造成本。

在本发明实施例中，谐振模块的结构如图2所示，谐振模块包括：微流控线圈芯片板1、发射线圈芯片板2、敷铜区域4、螺旋线圈5和谐振电容6。微流控线圈芯片板1和所述发射线圈芯片板2平行对齐设置，圆形敷铜区域4设置在微流控线圈芯片板1和发射线圈芯片板2的中心位置，形成微流控实验操作台。两个螺旋线圈5呈平面螺旋状围绕在敷铜区域4外侧，线圈两端穿过芯片板上的过孔，与处于芯片板背面的谐振电容6串联形成谐振回路。

工作时，生物磁性微粒3放置于微流控线圈芯片板1中心敷铜区域4的实心铜上，电源模块中的交变电源8、匹配阻抗9根据具体生物磁性微粒特性，互相匹配完成信号源幅值和频率参数后，电源模块即可为谐振模块供电；谐振模块中微流控线圈芯片板1和发射线圈芯片板2上的两个螺旋线圈5和谐振电容6共同构成磁耦合无线传输结构，在微流控芯片中心敷铜区域4建立起梯度磁场，进而实现磁控式操纵生物微粒的团聚与分离。

作为本发明的一个实施例，固定螺钉10位于PCB板材四角，与固定插销11连接。固定插销11上半部分与固定螺钉10联结在一起，对齐后调整两芯片板距离使之处于强耦合区域内时固定微流控线圈芯片板1和发射线圈芯片板2。

两芯片板优选采用4350B型号，固体铜均匀铺设在PCB板正面线圈中心敷铜区域4中，实心铜可以有效聚集磁力线，提高电能传输效率。

微流控线圈芯片板正面如图3所示，生物磁性微粒3放置于微流控线圈芯片板1中心敷铜区域4的实心铜上，螺旋线圈5呈平面螺旋状围绕在敷铜区域4外侧。

发射线圈芯片板正面如图4所示，除了不放置生物磁性微粒外，其余结构与图3相同。

微流控线圈芯片板和发射线圈芯片板背面结构相同，如图5所示。螺旋线圈5呈平面螺旋状围绕两圈在敷铜区域4外侧，两端导线从过孔处穿层与正面螺旋线圈相连并形成回路。谐振电容6与4的等效电阻匹配，形成振荡电路，振荡频率为系统固有频率。

谐振模块中，固定插销11下半部分伸出四脚，与选定电源模块中可拔插式凹槽12对接，其插销长度可调。

电源模块如图6所示，包括：励磁线圈7、交变电源8、匹配阻抗9和供电模块放置板13；交变电源7选定幅值、相位、频率等参数后固定在供电线路模块板层上，匹配阻抗9遵循信号源内阻与所接传输线的特性阻抗大小相等且相位相同的原则与交变电源8进行参数匹配，与励磁线圈7共同线圈其构成励磁回路，并放置于供电模块放置板13上。放置板可针对不同需求制定不同形状，板件四角凿出四个可拔插式凹槽12以供固定插销11插入。

使用本装置时，先针对不同的生物磁性微粒选择相应微流控芯片谐振模块，再灵活调节励磁线圈电源参数及相应匹配阻抗，用于产生不同大小、各种频段的励磁电流，将参数已设定的励磁线圈放置在供电模块装置板中心位置，形成电源模块。最后对准电源模块板层上的四个凹槽位置，插入谐振模块两层板伸出的四个插销，组装成三线圈结构。本装置通过合理设计，电气结构上使用三线圈无线传输结构，物理结构上使电源模块的凹槽与谐振模块的插销组装榫合，使一套供电装置可以配合不同的谐振线圈使用，从而广泛应用到各种生物微粒的操控中去，达到了“一对多”的目的，有效节省了生产成本。

本发明中，应用于微流控芯片的无线电能传输装置采用磁耦合谐振(WPT)方法，电源模块包括励磁线圈，谐振模块包括发射线圈和接收线圈，等效为三线圈模型，如图7所示，其中接收线圈即为微流控芯片上的螺旋线圈。为了有效地传输电能，发射线圈和接收线圈(以下统称谐振线圈)两者结构参数完全相同，自谐振频率设置为同一频率，即为系统的谐振频率。

其中，三线圈原理图如图8所示，电能从信号源发出后，通过励磁线圈与发射线圈第一次耦合将电磁能量传输至发射线圈，再通过发射线圈与微流控线圈第二次耦合将电磁能量传输至微流控线圈，由于第二次耦合是谐振耦合，能量损失少，传输效率高，从而在微流控芯片板中心处建立起较大梯度磁场。

电源模块中，高频交变电源在励磁线圈中产生高频电流，在励磁线圈中产生以系统谐振频率变化的磁场，磁力线进入上方谐振模块，通过直接耦合关系把能量从励磁线圈传到发射线圈。

在系统谐振频率的交变电流作用下，由于发射线圈与接收线圈结构完全相同，两者发生空间磁场的谐振，从而进行能量交换。谐振时由于电感应电流较大，即使线圈尺寸较小，也能在微流控芯片中心处建立起较大的电磁梯度，实现能量从发射端到接收端的高质量传输。

本装置改进了传统磁耦合谐振(WPT)设备常用的两线圈或四线圈结构，采用三线圈结构。对比传统两线圈结构，增加了电源线圈，其优点在于能够进行电源匹配，很大程度上隔离了电源对谐振线圈的影响，使电源线圈的电能传输效率达到最高；对比传统四线圈结构，常见的无线电能传输场合中，电能传输的最终目的往往是为了向非接触式负载充电，而微流控实验区别于其他实验的最大不同点在于，此处并无向负载充电的需求，仅需要在终端产生电场能量，再将此电场能量转换为磁场能量即可。因此本装置直接把接收线圈作为微流控芯片线圈使用，舍去了传统四线圈结构中的负载线圈，减少了一次耦合可能带来的电能损失，使装置整体结构更加简单精巧。

基于上述装置结构，本发明提出一种微流控芯片无线供电方法，包括如下步骤：

(1)确定待研究生物磁性微粒对象，根据粒子参数(半径、磁化率等)给出微流控芯片操作台所需的最小磁场H_min，对磁场H_min做哈密顿算子运算即可求出本实验中所需的最小磁场梯度。

以微粒磁速度v_B作为参考量，为保证在较高的检测速度下实现操纵微粒分离或团聚，其运动速度不应小于1μm/s，有如下表达式：

其中，μ₀为真空磁导率4π×10^-7N·A^-2，r为微粒半径，χ_m为磁化率，▽为哈密顿算子，η为流体粘滞系数。

(2)根据式(1)求出的所需最小磁场H_min，由电磁学本构方程求出实验所需最小磁场强度B_min：B＝μH……(2)；其中，μ为微流控芯片板中心区域导磁材料敷铜的磁导率。

(3)由毕奥-萨伐尔定律：

推演得到密绕平面螺旋线圈激发的磁场在敷铜区域中心处产生平面内最大磁感应强度B_max，在敷铜区域边缘处产生芯片平面内最小磁感应强度B_min(敷铜区域边缘视为无限接近最内一层线圈，螺旋线圈每层紧密围绕的情况下，所求得的逼近值)，具体表达式如下：

其中N为线圈匝数，I为交变电流有效值，R₁指圆环中心处O点到最内一层线圈的距离，R₂指圆环中心处O点到最外一层线圈的距离，如下图9所示。

(4)联立(1)(2)(5)，使平面螺旋线圈在微流控芯片圆形操作区域内产生的最小磁感应强度B_min满足：其感应出的磁场H，大于保持微粒磁速度v_B所需要的H_min，由此可求得针对具体生物磁性微粒操纵所需的最小电流I_min，从而设定相应交变电源AC产生的电流幅值。交变电源AC产生的电流频率应与谐振模块两线圈的固有谐振频率相同，该频率由谐振线圈电气参数决定，大小为其中L为谐振线圈回路电感，C为谐振线圈回路电容；

(5)根据共轭匹配的原则，调节励磁线圈中Zs阻抗大小，使负载阻抗与信号源AC内阻满足共轭关系。即电阻成分相等，电抗成分绝对值相等而方向相反，实现与交流电源AC的阻抗匹配，达到电源模块内阻抗呈纯阻性的状态，以获得最大功率传输效率；

(6)基于参数已设定好的电源模块与谐振模块组成的磁耦合谐振三线圈结构，在微流控芯片中心放入待研究生物微粒，打开交变电源开关，通过励磁线圈和谐振线圈的作用，产生磁耦合谐振，在操作管道产生所需梯度磁场的电磁陷阱，从而对生物微粒操纵磁泳分离或团聚。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微流控芯片的磁耦合谐振式无线电能传输装置，其特征在于，包括：谐振模块和电源模块，所述谐振模块位于所述电源模块正上方；

所述电源模块用于产生高频激励源，为谐振模块供电，同时可通过调节电源和线路阻抗参数进行电源匹配，产生不同频率、不同幅值的信号，以适应各种不同的生物磁性微粒对电磁场强度的要求；

所述谐振模块接收电源模块的供能并产生磁耦合谐振实现无线电能高效传输。

2.如权利要求1所述的磁耦合谐振式无线电能传输装置，其特征在于，所述微流控芯片无线供电装置还包括：固定螺钉(10)、固定插销(11)和可拔插式凹槽(12)；所述固定插销(11)为一种可调节长度式插销，所述固定插销(11)上方与固定螺钉(10)嵌套以连接所述谐振模块，所述固定插销(11)下方与所述可拔插式凹槽(12)榫接以连接所述电源模块。

3.如权利要求2所述的磁耦合谐振式无线电能传输装置，其特征在于，所述可拔插式凹槽(12)与所述固定插销(11)几何形状相匹配，供其插入以连接底部供电模块板与上方两块谐振模块板。

4.如权利要求1-3任一项所述的磁耦合谐振式无线电能传输装置，其特征在于，所述谐振模块包括：

微流控线圈芯片板(1)、发射线圈芯片板(2)、敷铜区域(4)、螺旋线圈(5)和谐振电容(6)；

所述微流控线圈芯片板(1)和所述发射线圈芯片板(2)平行对齐设置，圆形敷铜区域(4)设置在微流控线圈芯片板(1)和发射线圈芯片板(2)的中心位置，形成微流控实验操作台；

两个螺旋线圈(5)呈平面螺旋状围绕在敷铜区域(4)外侧，线圈两端穿过芯片板上的过孔，与处于芯片板背面的谐振电容(6)串联形成谐振回路；

工作时，生物磁性微粒(3)放置于微流控线圈芯片板(1)中心敷铜区域(4)的实心铜上，电源模块中的交变电源(8)、匹配阻抗(9)根据具体生物磁性微粒特性，互相匹配完成信号源幅值和频率参数后，电源模块即可为谐振模块供电；谐振模块中微流控线圈芯片板(1)和发射线圈芯片板(2)上的两个螺旋线圈(5)和谐振电容(6)共同构成磁耦合无线传输系统，在微流控芯片中心敷铜区域(4)建立起梯度磁场，进而实现磁控式操纵生物微粒的团聚与分离。

5.如权利要求4所述的磁耦合谐振式无线电能传输装置，其特征在于，所述固定螺钉(10)位所述微流控线圈芯片板(1)和所述发射线圈芯片板(2)的四角，用于与所述固定插销(11)连接。

6.如权利要求4所述的磁耦合谐振式无线电能传输装置，其特征在于，所述固定插销(11)上半部分与所述固定螺钉(10)联结在一起，对齐后通过调整所述微流控线圈芯片板(1)和所述发射线圈芯片板(2)之间的距离使之处于强耦合区域内时固定所述微流控线圈芯片板(1)和所述发射线圈芯片板(2)。

7.如权利要求4-6任一项所述的磁耦合谐振式无线电能传输装置，其特征在于，固体铜均匀铺设在所述微流控线圈芯片板(1)和所述发射线圈芯片板(2)正面线圈中心敷铜区域(4)中，固体铜用于有效聚集磁力线，提高电能传输效率。

8.如权利要求4-7任一项所述的磁耦合谐振式无线电能传输装置，其特征在于，所述螺旋线圈(5)呈平面螺旋状围绕两圈在所述敷铜区域(4)外侧，两端导线从过孔处穿层与正面螺旋线圈串联形成回路。

9.如权利要求4-8任一项所述的磁耦合谐振式无线电能传输装置，其特征在于，所述谐振电容(6)与所述敷铜区域(4)的等效电阻匹配，形成振荡电路，且振荡频率为系统固有频率。

10.如权利要求1-9任一项所述的磁耦合谐振式无线电能传输装置，其特征在于，所述电源模块包括：励磁线圈(7)、交变电源(8)、匹配阻抗(9)和供电模块放置板(13)；

所述交变电源(8)固定在供电线路模块板层(13)上，所述匹配阻抗(9)遵循信号源内阻与所接传输线的特性阻抗大小相等且相位相同的原则与所述交变电源(8)进行参数匹配，交变电源(8)、匹配阻抗(9)与所述励磁线圈(7)共同构成励磁回路，并放置于所述供电模块放置板(13)上。