本發(fā)明涉及生物檢測(cè)，尤其涉及一種微流控細(xì)胞檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、微流控(microfluidics)是一種在微米甚至納米尺度上操控流體的技術(shù)，涉及物理、化學(xué)、生物和工程學(xué)等領(lǐng)域，能夠在微小空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)液體、顆?；蚍肿拥木珳?zhǔn)操控，被廣泛應(yīng)用于分析化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)和生物制造等領(lǐng)域。

2、阻抗式微流控技術(shù)則是通過測(cè)量流體中的電阻抗變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)流體、顆粒或細(xì)胞的分析和操控，具有無(wú)標(biāo)記、高通量、高靈敏度、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。

3、傳統(tǒng)的細(xì)胞分析手段如熒光檢測(cè)法、染色法、質(zhì)譜檢測(cè)法、色譜分析法等不能反映單一細(xì)胞的特性，或是依賴昂貴的設(shè)備。且其中有標(biāo)記的檢測(cè)方法會(huì)對(duì)被測(cè)細(xì)胞產(chǎn)生影響，造成細(xì)胞資源的浪費(fèi)。

4、使用阻抗式微流控技術(shù)對(duì)細(xì)胞進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，由于它只基于細(xì)胞的電生理學(xué)特性對(duì)細(xì)胞系統(tǒng)的異質(zhì)性進(jìn)行分析，可以在不使用任何標(biāo)記的情況下，快速、準(zhǔn)確地分析大量細(xì)胞的生物物理特性，從而在細(xì)胞群體中識(shí)別出稀有的異常細(xì)胞并對(duì)其進(jìn)行分離，這對(duì)于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的早期疾病診斷和治療評(píng)估等方面具有至關(guān)重要的作用。

5、參見中國(guó)專利“一種高性能細(xì)胞電阻抗檢測(cè)微電極”（公開號(hào)cn113804735a），公開的對(duì)細(xì)胞的阻抗檢測(cè)技術(shù)，使用設(shè)置于芯片基底上的電極對(duì)芯片的微流體通道的細(xì)胞進(jìn)行電阻抗的檢測(cè)。其獲取細(xì)胞信息有限，難以區(qū)分特征相似細(xì)胞的局限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提供一種微流控細(xì)胞檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法，通過處理兩組電極信號(hào)數(shù)據(jù)，提取單個(gè)細(xì)胞對(duì)特定頻率下的電阻抗響應(yīng)、響應(yīng)差異，以及經(jīng)過兩組電極的飛行時(shí)間，可用于獲得細(xì)胞尺寸、形狀、內(nèi)部物質(zhì)等信息。

2、本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

3、一種微流控細(xì)胞檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是，包括細(xì)胞通道以及細(xì)胞通道上設(shè)置的兩個(gè)電極組，每個(gè)電極組至少包括一個(gè)參考電極和一個(gè)信號(hào)電極，所述信號(hào)電極與參考電極之間的間距與細(xì)胞的尺寸相匹配，所述電極組連接至控制檢測(cè)單元，所述細(xì)胞通道為微流控通道，用于單個(gè)細(xì)胞流動(dòng)，所述控制檢測(cè)單元對(duì)參考電極施加交流信號(hào)，所述控制檢測(cè)單元接收信號(hào)電極的反饋信號(hào)，根據(jù)兩個(gè)電極組的反饋信號(hào)確定流過電極組的細(xì)胞特性。

4、進(jìn)一步，所述電極組包括兩個(gè)信號(hào)電極，兩個(gè)信號(hào)電極設(shè)置于參考電極的兩側(cè)，信號(hào)電極與參考電極之間的間距為2μm至30μm。

5、進(jìn)一步，兩個(gè)電極組之間的間距為0.1mm至10mm。

6、進(jìn)一步，所述細(xì)胞通道在細(xì)胞流動(dòng)方向上，前段通道的高度h2大于或等于后段通道的高度h1，前段通道的寬度w2小于或等于后段通道的寬度w1，兩個(gè)電極組分別設(shè)置在前段通道和后段通道上。

7、進(jìn)一步，h1、h2的范圍為10μm至300μm，h2為h1的1.25至5倍；w1、w2的范圍為10μm至300μm，w2為w1的0.8至0.1倍；所述前段通道的流量與后段通道的流量相適應(yīng)。

8、進(jìn)一步，所述參考電極施加的交流電頻率為10?khz至10?mhz，電壓幅值為0.01v至3v。

9、一種微流控細(xì)胞檢測(cè)方法，其特征是，

10、在細(xì)胞通道內(nèi)連續(xù)間隔輸送單個(gè)細(xì)胞，當(dāng)細(xì)胞分別通過電極組時(shí)，控制檢測(cè)單元記錄電極組的信號(hào)電極的反饋信號(hào)，將反饋信號(hào)與特征信號(hào)比對(duì)分析，得到細(xì)胞的多方面參數(shù)。

11、進(jìn)一步，所述控制檢測(cè)單元記錄兩個(gè)電極組反饋信息得到單個(gè)細(xì)胞從兩個(gè)電極組通過的時(shí)間，計(jì)算細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)速度。

12、進(jìn)一步，兩個(gè)電極組分別設(shè)置在不同高度和寬度的前段通道和后段通道上，所述控制檢測(cè)單元記錄兩個(gè)電極組反饋信息得到細(xì)胞的密度和形狀參數(shù)。

13、進(jìn)一步，所述控制檢測(cè)單元通過電極組的電極間阻抗隨時(shí)間的變化值，根據(jù)與特征信號(hào)比對(duì)，分析細(xì)胞的多個(gè)參數(shù)，包括種類、表型、狀態(tài)、活性、代謝產(chǎn)量。

14、本發(fā)明的有益效果是：

15、（1）雙電極組模式可以實(shí)現(xiàn)電極的信號(hào)補(bǔ)償，降低信號(hào)干擾誤差；

16、（2）不同高度的通道設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞形狀、密度等參數(shù)的測(cè)量；

17、（3）電極的雙信號(hào)電極同時(shí)測(cè)量一個(gè)細(xì)胞的多組阻抗。

技術(shù)特征：

1.一種微流控細(xì)胞檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：包括細(xì)胞通道以及細(xì)胞通道上設(shè)置的兩個(gè)電極組，每個(gè)電極組至少包括一個(gè)參考電極和一個(gè)信號(hào)電極，所述信號(hào)電極與參考電極之間的間距與細(xì)胞的尺寸相匹配，所述電極組連接至控制檢測(cè)單元，所述細(xì)胞通道為微流控通道，用于單個(gè)細(xì)胞流動(dòng)，所述控制檢測(cè)單元對(duì)參考電極施加交流信號(hào)，所述控制檢測(cè)單元接收信號(hào)電極的反饋信號(hào)，根據(jù)兩個(gè)電極組的反饋信號(hào)確定流過電極組的細(xì)胞特性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控細(xì)胞檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述電極組包括兩個(gè)信號(hào)電極，兩個(gè)信號(hào)電極設(shè)置于參考電極的兩側(cè)，信號(hào)電極與參考電極之間的間距為2μm至30μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控細(xì)胞檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：兩個(gè)電極組之間的間距為0.1mm至10mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的微流控細(xì)胞檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述細(xì)胞通道在細(xì)胞流動(dòng)方向上，前段通道的高度h2大于或等于后段通道的高度h1，前段通道的寬度w2小于或等于后段通道的寬度w1，兩個(gè)電極組分別設(shè)置在前段通道和后段通道上。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微流控細(xì)胞檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：

6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的微流控細(xì)胞檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述參考電極施加的交流電頻率為10?khz至10?mhz，電壓幅值為0.01v至3v。

7.一種微流控細(xì)胞檢測(cè)方法，應(yīng)用如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的微流控細(xì)胞檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微流控細(xì)胞檢測(cè)方法，其特征在于：所述控制檢測(cè)單元記錄兩個(gè)電極組反饋信息得到單個(gè)細(xì)胞從兩個(gè)電極組通過的時(shí)間，計(jì)算細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)速度。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微流控細(xì)胞檢測(cè)方法，其特征在于：

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微流控細(xì)胞檢測(cè)方法，其特征在于：所述控制檢測(cè)單元通過電極組的電極間阻抗隨時(shí)間的變化值，根據(jù)與特征信號(hào)比對(duì)，分析細(xì)胞的多個(gè)參數(shù)，包括種類、表型、狀態(tài)、活性、代謝產(chǎn)量。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及生物檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種微流控細(xì)胞檢測(cè)系統(tǒng)，包括細(xì)胞通道以及細(xì)胞通道上設(shè)置的兩個(gè)電極組，每個(gè)電極組至少包括一個(gè)參考電極和一個(gè)信號(hào)電極，所述信號(hào)電極與參考電極之間的間距與細(xì)胞的尺寸相匹配，所述電極組連接至控制檢測(cè)單元，所述細(xì)胞通道為微流控通道，用于單個(gè)細(xì)胞流動(dòng)，所述控制檢測(cè)單元對(duì)參考電極施加交流信號(hào)，所述控制檢測(cè)單元接收信號(hào)電極的反饋信號(hào)，根據(jù)兩個(gè)電極組的反饋信號(hào)確定流過電極組的細(xì)胞特性。本發(fā)明還包括對(duì)應(yīng)的檢測(cè)方法。本發(fā)明通過處理兩組電極信號(hào)數(shù)據(jù)，提取單個(gè)細(xì)胞對(duì)特定頻率下的電阻抗響應(yīng)、響應(yīng)差異，以及經(jīng)過兩組電極的飛行時(shí)間，可用于獲得細(xì)胞尺寸、形狀、內(nèi)部物質(zhì)等信息。

技術(shù)研發(fā)人員：顧震,王慧鋒,姜國(guó)俊,郭嘉灝,夏宇騁
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華東理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8