[發明專利]快速測量細胞尺寸的微芯片及測量方法

無效

• 申請號: 200710092979.X
• 申請日: 2007-11-15
• 公開（公告）號: CN101226132A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: 林曉鋼;郭永彩;高潮
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N15/10
• 分類號: G01N15/10;G01N33/483;G01B7/00
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 張先蕓

技術領域

本發明涉及一種實時、快速、準確測量細胞尺寸的微芯片，以及采用此微芯片對細胞尺寸進行測量的方法。

背景技術

細胞作為生命科學研究的基礎，是現代生命科學發展的重要支柱。生物的生殖發育、遺傳、神經(腦)活動等重大生命現象的研究都要以細胞為基礎。植物與動物生長發育是依靠細胞增殖、細胞分化與細胞凋亡來實現的，一切疾病的發病機制也要以細胞病變研究為基礎，因此對細胞進行研究具有非常重要的意義。

目前國內外對細胞的大小測量方式主要有以下兩種：顯微鏡測量方法主要是通過人眼在顯微鏡下觀察，再由安裝在顯微鏡上的測微器獲得，這種方法測量費時費力，而且準確度不高。圖像處理方法通過CCD攝像頭采集細胞圖像后，在計算機中通過圖像處理軟件對細胞直徑進行測量，該方法成本相對較高，無法對細胞進行實時的測量。流式細胞術是采用光學方法對細胞的大小進行測量，被熒光染色的細胞在激光束照射下產生前向散射光，通過光電倍增管在前方小角度接受散射光信號，這種信號可反映細胞體積大小。這種測量技術主要用于流式細胞儀中，儀器非常昂貴，不利于普及。目前還沒有用于對細胞大小進行快速準確測量且成本低廉的技術。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的是提供一種能夠快速、準確對細胞大小進行實時測量，并且成本較低的快速測量細胞尺寸的微芯片。

本發明的另一目的是提供采用上述微芯片進行快速測量細胞尺寸的方法。

本發明的目的是這樣實現的：快速測量細胞尺寸的微芯片，其特征在于主要包括基片和覆蓋層，基片上蝕刻用于讓細胞通過的微通道，微通道的兩側分別對稱設有鞘液微通道并與微通道交匯形成測量通道；每路測量通道都設一個測量區，測量區由通過硅微加工固定在覆蓋層上的壓阻式微壓力傳感器和與之對應的測量通道構成。

使用本發明微芯片測量細胞尺寸的方法，包括如下步驟：

1)零點定標：將細胞微通道與細胞進樣泵連接，鞘液微通道和鞘液泵連接，僅讓與細胞通道大小一致的標準細胞通過微通道，當單個標準細胞通過測量區時，壓阻式微壓力傳感器會感受到它對該區域的壓力，這種壓力使壓阻式微壓力傳感器受應力作用而引起其電阻值變化，把輸入與輸出導線引出傳感器，得到相應的電壓輸出值；以該點電壓值為零點，即完成零點定標；該電壓輸出值就是標準細胞通過時壓阻式微壓力傳感器的電壓變化。

2)細胞尺寸測量函數定標：再讓5～10個不同的大于該通道尺寸的標準細胞通過測量區，標準細胞的最大尺寸為細胞微通道邊長的1.5倍，記錄它們通過測量區時壓阻式微壓力傳感器電壓的輸出；由不同標準尺寸的細胞輸入與其對應的電壓輸出，建立細胞尺寸與壓阻式微壓力傳感器輸出電壓值的對應關系函數，完成細胞尺寸測量函數定標；

3)細胞尺寸測量：讓被測細胞通過測量區，根據輸出的電壓值，將其帶入定標得到的細胞尺寸-電壓對應函數就可以得出細胞尺寸的大小。

相比現有技術，本發明具有如下有益效果：

1、能夠對細胞進行實時測量，具有測量方便、快速、準確，降低測量成本之優點。

2、加工了鞘液微通道，采用鞘液原理將排列緊密的細胞分開，使細胞間有一定的間距，保證測量時僅有一個細胞在測量區。

3、結構簡單、制作容易、成本低。

附圖說明

圖1是表示本發明細胞測量微芯片結構示意圖；

圖2是表示本發明細胞測量微芯片在A-A方向的剖視圖；

圖3是表示本發明細胞測量微芯片在測量區(B-B方向)的剖視圖；

圖4是細胞尺寸與壓阻式微壓力傳感器輸出電壓值對應關系函數曲線示意圖。

具體實施方式

如圖1和圖2所示，一種快速測量細胞尺寸和周期的微芯片，主要包括基片1和覆蓋層7，基片1上蝕刻用于讓細胞通過的微通道3，微通道3的兩側分別對稱設有鞘液微通道2、4并與微通道3交匯形成測量通道5；每路測量通道5都設一個測量區，測量區由通過硅微加工固定在覆蓋層7上的壓阻式微壓力傳感器6和與之對應的測量通道5構成。

如圖3所示，測量區的壓阻式微壓力傳感器6感受細胞通過該區域產生的壓力，并將壓力轉換為電流或電壓的變化，這種變化就對應細胞的尺寸大小。

其中，微通道3和鞘液通道2、4是指具有在石英或玻璃基板1上通過微加工蝕刻形成的凹槽，是讓細胞和鞘液通過的通道。根據石英或玻璃基板1加工的容易程度和適合不同細胞生存的需要，微通道的截面可以為矩形、梯形、圓形、三角形或其他形狀。