CN116273919A - 一种基于电阻抗分析的微纳机器人分选平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电阻抗分析的微纳机器人分选平台，所涉及的微纳机器人测量分选平台包含：进出液管、盖板、基板、电阻抗检测电极、压电换能器。其中，利用声操控技术进行微纳机器人运动操控，通过调节声压场、声流场，实现微纳机器人在二维或三维空间内的运动控制，在阻抗检测前调整微纳机器人位置、在阻抗检测后进行微纳机器人分选。微纳机器人在微流道中通过时，对不同的电极施加交流电信号并采集微纳机器人经过时响应信号的变化，利用电阻抗测量技术获取微纳机器人特性参数。本发明结合声操控技术和电阻抗测量，适用于多种尺寸、形状和材质微纳机器人的检测与分选，速度快、准确率高。

Description

一种基于电阻抗分析的微纳机器人分选平台

技术领域

本发明涉及一种微纳机电系统，尤其是一种基于电阻抗分析的微纳机器人分选平台。

背景技术

微纳马达又称为微纳机器人，是一类具有自驱动特性的微纳功能材料，尺寸在微米至纳米尺度，形状包括球形、棒状、管状等，通过不同形式的能量转换实现其自身在微纳至宏观尺度上的运动，在环境监测、污染降解、生化检测、诊断治疗等领域均有研究与应用。然而，微纳机器人的尺寸测量与成分表征往往依赖于复杂昂贵的光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪等设备。因此，探索成本更低、更加便捷的微纳机器人检测表征技术对这一领域的发展以及微纳机器人的广泛应用至关重要。微流控芯片作为微纳机器人技术应用的重要载体平台，能够在微通道中控制微量流体的流动与微纳机器人的运动，因此同样适于作为微纳机器人测量表征与分选的载体平台。结合电阻抗测量的微流控芯片在流式细胞术中已有研究应用，能够以无需标记检测对象的方式快速实现不同种类细胞的鉴别分型。结合声操控技术的微流控芯片平台能够在微流道内实现微纳尺寸颗粒样品的主动运动操控，集成微气泡、微结构等功能性组件，能够实现微通道中的样品混合、富集、分离等诸多功能。微纳颗粒物体测量与操控技术的综合集成，将有助于构建微型一体化的微纳机器人检测分选平台，实现低成本、便捷、准确的微纳机器人测量与分类。

电阻抗测试技术在微纳尺度颗粒材料检测分析领域已有广泛的应用。Ai Ye等人论述了电阻抗测量方法在微米至亚微米尺度聚苯乙烯微球按粒径分类、白细胞分类、癌细胞分类、细胞活性鉴别等方面的应用，并结合声表面波操控技术实现了细胞分选。但研究中采用了缩窄的微流道结构，限制细胞在电阻抗检测区域的运动，不仅增加了微流道堵塞的风险，也不适于测量硬质微粒。姚佳烽等人通过测量微流道内的细胞电阻抗，基于多种类型的支持向量机算法实现了微流道内单颗粒位置成像。Daniel Spencer等人使用多频率阻抗测量来确定单细胞的固有电学特性，得出细胞的电导率和介电常数。但这些研究中使用的微流控芯片平台包含了复杂的电极结构，加工难度大且成本高。

检索现有的相关专利发现，中国专利申请号为201310372705.1公开的一种单细胞多参数表征的微流控芯片检测系统，结合了微流控芯片、光学检测模块、电阻抗检测模块和处理器，以成对电极结构实现单细胞多个参数的同时表征。其微流控芯片由三层基片对准键合而成，构成电极对的两个电极分别位于微流道的顶部和底部，结构相对复杂，加工精度要求高，工艺难度较大。中国专利申请号为201810930070.5公开的一种微流控电阻抗检测区分微小粒子形状的系统及方法，采用电阻抗流式检测方法，通过管道设计和流速调节实现对粒子姿态的控制和不同形状粒子的区分。该产品中使用了多级收缩的微流道，引导和限制粒子在流动过程中的姿态。流道的最窄尺寸限制了能够检测的粒子尺寸，较细的微流道增加了检测过程中堵塞的风险，并且这种微粒操控方法需要精确调控微流道中的流体流速，还需要较长的微流道尺寸使粒子姿态调整至与流线方向一致。中国专利申请号201910437406.9公开的一种基于电阻抗流式检测酵母形态及出芽比例的方法，采用电阻抗流式检测系统采集酵母阻抗信号，实现了出芽酵母比例测定。与非球形细胞的检测相似，具有非对称不规则三维结构的微纳机器人，需要在检测时保持相对一致的空间位置与姿态，确保测量信号的一致性和准确性。然而，微纳机器人相较于细胞硬度更大、不易变形，因此不适宜采用狭缝状微流道调控微纳机器人位置与姿态，而介电泳操控方式则仅适用于特定材质的微纳机器人。此外，上述发明在电阻抗检测后没有提供有效的分选方法，难以依据检测结果将不同微粒或细胞分别收集。本发明结合电阻抗分析与超声操控技术，设计微纳机器人分选平台，能够以非接触无标记方式操控无机材料、生物材料-无机物杂化材料等诸多不同材质的微纳机器人，并能结合电阻抗分析实现微纳机器人的精确测量和准确分选。

综上，结合声操控、电阻抗检测与微流控技术，研发微纳机器人分选平台，具有显著的现实意义和实用价值。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种基于电阻抗分析的微纳机器人分选平台，提供一种更加便捷的微纳机器人测量表征方法，并解决现有微粒阻抗测量技术中所用微流控芯片和电极结构复杂、工艺难度大、功能单一、待测粒子难以操控等问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于电阻抗分析的微纳机器人分选平台，包含：盖板、承载盖板的基板、第一电极、第二电极、第三电极、位于基板底部并与基板紧贴的压电换能器、位于盖板下表面的Y形微流道；该Y形微流道包括进液流道、自进液流道向一侧分支的第一出液流道及自进液流道向另一侧分支的第二出液流道；第一电极、第二电极、第三电极均延伸在进液流道之内，且第一电极位于第二电极与第三电极之间；包含在导电液体介质中的微纳机器人经进液流道流入并经第一出液流道或第二出液流道流出；微纳机器人随进样过程在进液流道中通过时，由压电换能器驱动基板谐振，产生声压场和声流场，利用声辐射力和声学流在垂直于流体流动方向上调整微纳机器人空间位置；当微纳机器人通过第二电极与第三电极之间的检测区域时，由第一电极施加正弦交流电信号，由第二电极与第三电极采集电信号用于分析微纳机器通过第二电极与第三电极之间的检测区域时产生的信号变化，以提取微纳机器人特征参数。

进一步的，以第二电极与第三电极之间测得电流峰值|I_Peak|(单位：A)对微纳机器人进行分选，电流|I_Peak|∈[i₁,i₂]时认为微纳机器人合格，电流

时认为微纳机器人不合格；其中i₁,i₂为标定的电流变化范围。

进一步的，第二出液流道的一个内侧壁上设有若干向内凸且平行设置的梳齿状微结构，在进行分选前不激励微结构的振动，第二出液流道中液体介质的流速较在第一出液流道中的流速慢，当微纳机器人运动到分支处时对其进行分选，若微纳机器人合格，则不激励微结构的振动，使微纳机器人流入第一出液流道；若微纳机器人不合格，则控制微结构的振动使第二出液流道的流体流速加快直至第二出液流道的流体流速快于第一出液流道中流体流速，从而可以将微纳机器人拉入第二出液流道。

进一步的，梳齿状微结构具有表面亲水或疏水性质，当微结构表面亲水时，注入的液体能够完全填充于相邻两齿之间；当微结构表面疏水，液体注入时在相邻两齿之间产生气泡。

进一步的，当第一电极上施加调制信号进行测量时，以第二电极与第三电极之间测得电流波形对微纳机器人进行分选；使用1000个以上标准尺寸、材质的微纳机器人测量，获取标准合格微纳机器人的测量数据集，利用人工神经网络训练模型，即可将该模型用于微纳机器人检测鉴别。

进一步的，其特征在于盖板材质为聚二甲基硅氧烷，以微浇筑工艺加工微流道。

进一步的，可分选的微纳机器人形状包括球形、椭球形、管状、锥管状、棒状、多面体形。

进一步的，利用声操控技术实现微纳机器人运动轨迹控制与分选，并利用电阻抗测量技术获取微纳机器人特性参数。

进一步的，压电换能器通过逆压电效应驱动，并激励分选平台整体谐振，实现基板的弯曲、扭转振动模态，激发盖板中微结构的振动或气泡的振动，进而产生声压场或声流场；利用声压场或声流场实现微纳机器人在二维或三维空间内的运动控制，包括在电阻抗检测前调整，进行电阻抗检测时使微纳机器人沿相同的轨迹经过检测区域；在电阻抗检测后依据提取的微纳机器人特征参数对微纳机器人进行分选。

本发明具有如下有益效果：

1.基于微流控芯片技术设计微纳机器人智能检测分选平台，体积小、成本低、易于使用。芯片主体为基板-盖板双层结构，集成的电极为共平面平行线状电极，微流道内的梳齿状微结构与微流道主体一同经微浇筑工艺制备；简化的结构和加工工艺避免了多层结构芯片或多层电极在加工时需要的复杂工艺和对准装配流程，加工成本和工艺难度更低。

2.利用声操控技术控制微纳机器人在微流道中通过时的姿态与运动轨迹，减弱了电阻抗测量信号对微纳机器人运动姿态与轨迹的依赖性，有助于提高检测精度以及检测非对称结构微纳机器人；相较于微纳机器人介电泳操控方式避免了对微纳机器人材料特性的制约，相较于微纳机器人惯性流体聚焦方式简化了微流道的结构。结合微流道中的梳齿状微结构或气泡，在微流道分支处控制微纳机器人的分流，能够在电阻抗检测后将不同的微纳机器人分离收集，便于后续实验的使用。

3.利用电阻抗检测方法测量微纳机器人形状、尺寸、材质、结构等参数，相较于能量色散谱、扫描电子显微镜观察等方法更加方便快捷。通过同时在多个频率的激励电信号下进行测量，单次测量中可提取多个不同参数的相关信息，检测结果准确。无需染色、标记即可实现目标物理化特性检测，不仅适用于无机材料人造微纳机器人检测，也适用于生物材料-无机物杂化结构的微纳机器人检测，并实现了微纳机器人的检测、分选、收集多种实验需求在分选平台上的综合集成。

附图说明

图1为基于电阻抗分析的微纳机器人分选平台三维结构图；

图2为基于电阻抗分析的微纳机器人分选平台结构爆炸图；

图3为微纳机器人分选平台的一种谐振振型；

图4为矩形截面微流道内多个横截面上的声压分布；

图5为矩形截面微流道内的声压等势面；

图6局部放大的三电极示意图；

图7为球形微纳机器人通过微流道时的三维模型；

图8为球形微纳机器人通过微流道时的电场线；

图9为球形微纳机器人通过微流道时的电流变化；

图10为局部放大的梳齿状微结构示意图；

图11为微纳机器人分选平台的一种谐振振型；

图12为局部放大的五电极示意图；

图13为局部放大的梳齿状微结构固定气泡示意图；

图14为气泡谐振时周围的声压分布；

图15为气泡谐振时周围的速度场。

具体实施方式

为便于本领域技术人员的理解，以下结合实施例1、2与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

一种基于电阻抗分析的微纳机器人分选平台，其实施例1如下：

如图1、2所示，本发明公开了一种基于电阻抗分析的微纳机器人分选平台。该平台包含两个排液管1、2、进液管3、盖板4、承载盖板4的基板5、第一电极6、第二电极7、第三电极8、位于基板5底部并与基板5紧贴的压电换能器9、位于盖板4下表面的Y形微流道；该微流道包括进液流道18、自进液流道18向一侧分支的第一出液流道19及自进液流道18向另一侧分支的第二出液流道20；第一电极6、第二电极7、第三电极8均延伸在进液流道18之内，且第一电极6位于第二电极7与第三电极8之间。所述进液管3连接于进液流道18进口端。第一出液流道19的出口端连接排液管1，第二出液流道20的出口端连接排液管2。排液管1、2、进液管3直径0.5mm，材质为不锈钢；盖板4尺寸18×10×1.5mm，材质为聚二甲基硅氧烷(PDMS)；基板5尺寸25×15×0.5mm，材质为石英玻璃；第一电极6与第二电极7、第一电极6与第三电极8的间距均为20μm；压电换能器9尺寸为15×5×0.5mm，材质为锆钛酸铅。

盖板4的制备首先需要定制光刻加工的阳模：在清洗过的硅片上旋涂SU-8正性光刻胶，热烘固化后使用绘制有微流道和梳齿状微结构的掩模版在光刻机上进行紫外曝光，而后在显影液中洗去非曝光部分的胶层，在硅片上形成包括微流道和梳齿状微结构的凸模，最后在表面溅射100-200nm的二氧化硅层起保护作用，阳模制备后可反复多次使用。PDMS与固化剂按10：1混合均匀，排除气泡后浇筑于光刻加工的阳模上，在60℃固化90分钟后即可剥离获得包含矩形截面微流道及梳齿状微结构的盖板4。在排液、进液处打孔插入排液管1、2或进液管3，进液管同时连接注射泵用于进样，排液管同时连接收集容器用于收集检测分离后的微纳机器人。

电极的制备需要首先在基板上溅射金属层，再利用包含电极图案的掩模版，结合光刻技术、深反应离子刻蚀技术在石英玻璃基板上制备Cr-Au双层电极，Cr层厚度30nm，Au层厚度100nm。第一电极6连接锁相放大器信号输出端，第二电极7与第三电极8经跨阻放大器连接至锁相放大器差分输入端口。

压电换能器9使用环氧树脂胶粘贴在基板上，并连接至信号发生器与功率放大器。

包含球形微纳机器人(5μm微球，主体为聚苯乙烯微球)的磷酸盐缓冲液(PBS)经进液管3流入，经排液管流出。微纳机器人在盖板4与基板5之间的微流道中通过时，由第一电极6施加正弦交流电信号，由第二电极7与第三电极8采集电信号用于分析微纳机器人特性参数。由压电换能器9驱动微纳机器人分选平台谐振，产生声压场和声流场，实现微纳机器人的位置调整和分选。

微纳机器人进入进液流道18后首先利用声操控技术调整其运动轨迹。如图3所示为超声频率电信号激励下，由压电陶瓷的逆压电效应引发振动所导致的微纳机器人分选平台的一种面外弯振模态。此模态下进液流道18两侧基板变形幅度对称、方向相反，声压节线与进液流道18长轴方向重合且位于进液流道18中心纵截面处(xz平面)，使微纳机器人在流体流动和声辐射力作用下趋向于沿进液流道18纵截面运动。取一小段进液流道18进行分析，沿纵截面(xz平面)分为左右两部分，由图4、5所示，当进液流道18底部的基板左右两部分振幅对称方向相反时，在进液流道18横截面(yz平面)上声压节线呈“十”字分布，并且多个不同位置的横截面上声压节线位置相同。在三维空间内声压节面为进液流道18两个相互正交的纵截面。由此，通过调整压电换能器激励频率，可以在进液流道18中构建声压场，使微纳机器人在声压节线或节面上运动，在二维或三维空间内调控微纳机器人运动轨迹，保证其通过电阻抗检测区域时的轨迹一致性和检测精度。

不同材质、结构的微纳机器人具有不同的电导率和介电系数，当微纳机器人通过第二电极7与第三电极8之间的检测区域时，能够测得不同的阻抗值|Z|(单位：Ω)。测得瞬时电阻抗的峰值可用于微纳机器人的区分鉴别，例如金属材质微纳机器人通常具有较小的阻抗值，而高分子材料微纳机器人通常具有较高的阻抗值。此外，由于欧姆定律|Z|＝|U|/|I|，在激励信号电压和频率恒定的测量过程中阻抗值与电流成反比例关系，也可使用锁相放大器直接检测微纳机器人通过检测区域时的电流|I|，对微纳机器人进行鉴别。对于管状或棒状微纳机器人的测量，微纳机器人的长度与检测时相应信号的波形宽度相关。由于微纳机器人通过检测区域的响应信号近似为双峰高斯曲线，也可通过曲线拟合提取高斯曲线函数，建立双峰高斯曲线参数与微纳机器人尺寸间的对应关系，实现微纳机器人特征参数测量。

如图6所示为检测微纳机器人电阻抗时所用的三电极结构局部放大图，检测时用锁相放大器在第一电极6上施加频率为1MHz峰-峰值为1V的正弦交流电信号。第二电极7与第三电极8采集微纳机器人通过时产生的信号变化，第二电极7与第三电极8经跨阻放大器接入锁相放大器的一个差分输入端口，信号的变化在计算机上进行分析处理。如图7所示为一个球形微纳机器人11通过进液流道18时的三维模型，此时进液流道18纵截面处的电场线如图8所示，球形微纳机器人通过时的电流变化如图9所示，微纳机器人在经过时会影响电场线的分布、影响第二电极7与第三电极8上检测到的电信号，不同的微纳机器人对电信号的影响不同，测得的信号间存在差异，由此可对微纳机器人进行鉴别。此处以测得电流峰值|I_Peak|(单位：A)对微纳机器人进行分选，电流

i₂]时认为微纳机器人“合格”，电流

时认为微纳机器人“不合格”。其中i₁,i₂为使用标准微纳机器人进行测量，标定的电流变化范围。

计算机检测微纳机器人的特征参数后可操控微纳机器人分选平台进行分选，使不同类的微纳机器人从分选平台的不同出口流出。如图10所示，第一出液流道19与第二出液流道20的内部结构不同使液体介质在第一出液流道19与第二出液流道20中的流速不同。具体的，第二出液流道20的一个内侧壁上设有若干向内凸且平行设置的梳齿状微结构10。该微结构10在压电陶瓷特定频率的振动激励下随微纳机器人分选平台整体振动，产生的流场能够调控所在支流的流速，引导前述步骤中检测到的微纳机器人朝向流道分支的其中一支运动，实现微纳机器人的分选。在进行分选前不激励微结构的振动，由于第二出液流道20中存在微结构阻碍流体流动，使第二出液流道20中液体介质的流速较在第一出液流道19中的流速慢，当微纳机器人运动到分支处时对其进行分选，若微纳机器人合格，则可不激励微结构的振动，使微纳机器人自然流入无微结构的第一出液流道19。若微纳机器人不合格，则控制梳齿状微结构(10)的振动使第二出液流道20的流体流速加快直至第二出液流道20的流体流速快于第一出液流道19中流体流速，从而可以将微纳机器人拉入第二出液流道20，由此分选出不合格的微纳机器人。在微纳机器人进入第二出液流道20后停止激励微结构的振动，等待下一个微纳机器人运动到分支处时再次进行分选。

一种基于电阻抗分析的微纳机器人分选平台，其实施例2如下：

与实施例1选用相同的排液管1、2、进液管3、基板5、压电换能器9，相同的盖板材质、尺寸和加工工艺，相同的电极材质和加工工艺，制备微纳机器人分选平台。其中，实施方式2选用了不同的微纳机器人声操控参数，并提供了另一种可用于微纳机器人电阻抗检测的电极结构、利用气泡振动产生流场的微纳机器人分选方法。

微纳机器人进入微流道后首先利用声操控技术调整其运动轨迹。如图11所示为超声频率交流电信号激励下，由压电陶瓷的逆压电效应引发振动所导致的一种微纳机器人分选平台面外弯振模态。相较于图3所示振动模态，图11所示振动模态在更高频率激励下产生，基板变形的节线分布更加复杂，沿微流道长轴方向出现一条节线，垂直于微流道长轴方向出现多条节线，将微纳机器人智能分选平台划分为多个区域。每条节线两侧区域振幅对称，振动方向相反，微纳机器人趋向于沿微流道纵截面运动。这种超声激励下的复杂振动模态，当声压节线与微流道长轴方向重合时，即可操控微纳机器人在微流道内沿此方向的运动。对于不同的微流道和电极结构，可通过调整超声激励频率获得不同的振型，以满足不同的微纳机器人操控需求。超声驱动信号的频率和阻抗测试的频率应存在较大区别，防止超声驱动信号对电阻抗测量的干扰。

检测微纳机器人电阻抗时，选用如图12所示的五电极结构，包括三个第一电极14、15、16，以及第二电极12、第三电极13。首先测量单个微纳机器人的阻抗频谱图。将微纳机器人调整至电极14、15之间，使用锁相放大器在电极14施加电压峰-峰值为1V，频率范围10Hz-50 MHz的扫频电信号。将电极15上的信号经跨阻放大器接入锁相放大器进行测量，依据测量所得的频率-幅值图谱和微纳机器人的特性选择合适的频率，在多个频率下同时测量，对微纳机器人进行表征。此处使用1MHz，10MHz，20MHz三个正弦交流电信号组分，由锁相放大器在电极14、15、16上同时施加三个信号调频叠加所得的电信号。电极12、13采集微纳机器人通过时的信号变化，两个电极经跨阻放大器接入锁相放大器的一个差分输入端口，信号的变化在计算机上进行分析处理。分析微纳机器人经过电极区域的信号变化时，分别使用锁相放大器的1MHz，10MHz和20MHz内部振荡器作为参考，对测得信号进行解调，获得相应的信号分量。

不同材质、结构、尺寸的微纳机器人在通过检测区域时可测得不同的波形，并且同一微纳机器人通过检测区域时的响应信号可在1MHz，10MHz和20MHz解调出三个不同频率的分量。使用1000个以上标准尺寸、材质的微纳机器人测量，获取标准合格微纳机器人的测量数据集，利用人工神经网络训练模型，即可将该模型用于微纳机器人检测鉴别。

完成检测的微纳机器人采用如图13所示的梳齿状微结构10-微气泡17结构进行分选。盖板4与基板5封接前经等离子体清洗处理，其表面由疏水性质转变为亲水性质，因此实施方式1中液体在注入微流道时能够完全填充于梳齿状微结构中相邻两齿之间。实施例2中将其在45℃保温一夜可使表面疏水性质恢复，梳齿状微结构间由于表面疏水性质而在液体注入时产生稳定的气泡。气泡在超声频率激励下振动时，其周围的总声压如图14所示，速度场如图15所示。气泡谐振时产生的流场十分剧烈，远超微结构本身振动所产生的流场，能够用于分选大尺寸的微纳机器人。

在进行分选前不激励梳齿状微结构10-微气泡17结构的振动，由于一侧分支中存在微结构和气泡阻碍流体流动，Y形微流道的两个分支流速一快一慢。当微纳机器人运动到分支处时对其进行分选，若微纳机器人合格，则可不激励微结构-气泡的振动，使微纳机器人自然流入无微结构的支流。若微纳机器人不合格，则控制梳齿状微结构10-微气泡17结构的振动，利用气泡谐振产生的涡状流场吸引微纳机器人朝向气泡运动，将微纳机器人拉入此分支，分选出不合格的微纳机器人。在微纳机器人进入分支流道后停止激励，等待下一个微纳机器人运动到分支处时再次进行分选。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式；应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于电阻抗分析的微纳机器人分选平台，其特征在于，包含：盖板(4)、承载盖板(4)的基板(5)、第一电极(6)、第二电极(7)、第三电极(8)、位于基板(5)底部并与基板(5)紧贴的压电换能器(9)、位于盖板(4)下表面的Y形微流道；该Y形微流道包括进液流道(18)、自进液流道(18)向一侧分支的第一出液流道(19)及自进液流道(18)向另一侧分支的第二出液流道(20)；第一电极(6)、第二电极(7)、第三电极(8)均延伸在进液流道(18)之内，且第一电极(6)位于第二电极(7)与第三电极(8)之间；包含在导电液体介质中的微纳机器人经进液流道(18)流入并经第一出液流道(19)或第二出液流道(20)流出；微纳机器人在进液流道(18)中通过时，由压电换能器(9)驱动基板(5)谐振，产生声压场和声流场，利用声辐射力和声学流在垂直于流体流动方向上调整微纳机器人空间位置；当微纳机器人通过第二电极(7)与第三电极(8)之间的检测区域时，由第一电极(6)施加正弦交流电信号，由第二电极(7)与第三电极(8)采集电信号用于分析微纳机器通过第二电极(7)与第三电极(8)之间的检测区域时产生的信号变化，以提取微纳机器人特征参数。

2.根据权利1要求所述的一种基于电阻抗分析的微纳机器人分选平台，其特征在于，以第二电极(7)与第三电极(8)之间测得电流峰值|I_Peak|对微纳机器人进行分选，电流|I_Peak|∈[i₁,i₂]时认为微纳机器人合格，电流

时认为微纳机器人不合格；其中i₁,i₂为标定的电流变化范围。

3.根据权利要求1或2所述的基于电阻抗分析的微纳机器人分选平台，其特征在于，第二出液流道(20)的一个内侧壁上设有若干向内凸且平行设置的梳齿状微结构(10)，在进行分选前不激励微结构的振动，第二出液流道(20)中液体介质的流速较在第一出液流道(19)中的流速慢，当微纳机器人运动到分支处时对其进行分选，若微纳机器人合格，则不激励微结构的振动，使微纳机器人流入第一出液流道(19)；若微纳机器人不合格，则控制微结构(10)的振动使第二出液流道(20)的流体流速加快直至第二出液流道(20)的流体流速快于第一出液流道(19)中流体流速，从而可以将微纳机器人拉入第二出液流道(20)。

4.根据权利要求3所述的基于电阻抗分析的微纳机器人分选平台，其特征在于，梳齿状微结构具有表面亲水或疏水性质，当微结构表面亲水时，注入的液体能够完全填充于相邻两齿之间；当微结构表面疏水，液体注入时在相邻两齿之间产生气泡(17)。

5.根据权利要求1所述的基于电阻抗分析的微纳机器人分选平台，其特征在于，第一电极(6)上施加调制信号进行测量时，以第二电极(7)与第三电极(8)之间测得电流波形对微纳机器人进行分选；使用1000个以上标准尺寸、材质的微纳机器人测量，获取标准合格微纳机器人的测量数据集，利用人工神经网络训练模型，即可将该模型用于微纳机器人检测鉴别。

6.根据权利要求1所述的基于电阻抗分析的微纳机器人分选平台，其特征在于盖板(4)材质为聚二甲基硅氧烷，以微浇筑工艺加工微流道。

7.根据权利要求1所述的基于电阻抗分析的微纳机器人分选平台，可分选的微纳机器人(11)形状包括球形、椭球形、管状、锥管状、棒状、多面体形。

8.根据权利要求1所述的基于电阻抗分析的微纳机器人分选平台，利用声操控技术实现微纳机器人运动轨迹控制与分选，并利用电阻抗测量技术获取微纳机器人特性参数。

9.根据权利要求8所述的基于电阻抗分析的微纳机器人分选平台，其特征在于，压电换能器(9)通过逆压电效应驱动，并激励分选平台整体谐振，实现基板(5)的弯曲、扭转振动模态，激发盖板(4)中微结构(10)的振动或气泡(17)的振动，进而产生声压场或声流场；利用声压场或声流场实现微纳机器人在二维或三维空间内的运动控制，包括在电阻抗检测前调整，进行电阻抗检测时使微纳机器人沿相同的轨迹经过检测区域；在电阻抗检测后依据提取的微纳机器人特征参数对微纳机器人进行分选。

10.根据权利要求8所述的基于电阻抗分析的微纳机器人分选平台，其特征在于，用计算机控制锁相放大器内部振荡器产生交流电信号并施加于第一电极(6)，将第二电极(7)与第三电极(8)上的信号用跨阻放大器接入锁相放大器差分输入端，进行一至多个频率的信号分析；计算机依据电阻抗分析结果判定微纳机器人形状、尺寸、材质参数，根据判定结果控制信号发生器产生信号，激励压电换能器(9)的振动。

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