[實用新型]電阻抗流式檢測微小顆粒、細胞的微流控芯片

有效

• 申請號: 201621188264.5
• 申請日: 2016-10-28
• 公開（公告）號: CN206577776U
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 謝新武;程振;徐友春;田豐;徐新喜
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍事醫學科學院衛生裝備研究所;清華大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;G01N15/10
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 李素蘭

技術領域

本實用新型涉及生物細胞檢測技術領域，特別是涉及一種用于微小顆粒/生物細胞檢測的微流控芯片的結構設計。

背景技術

傳統的庫爾特計數器采用直流電信號對溶液中通過微孔的小顆粒進行檢測，并發展為血細胞分析的儀器。另一種對微小顆粒/細胞進行檢測的設備是流式細胞儀。流式細胞儀采用的是光學檢測方式對顆粒進行檢測，通常需要對被檢顆粒進行熒光標記，而非標記的檢測方法避免了對被測物的干擾和傷害，例如電阻抗檢測就是非標記檢測的一種。電阻抗檢測與庫爾特計數的方法差異主要是電阻抗檢測采用了交流電激勵信號而不是直流電信號。微流控電阻抗流式檢測芯片就是將電阻抗的非標記檢測與流式檢測中控制流體中顆粒/細胞逐個有序通過檢測部位的技術結合，在微流控芯片上實現小型化、集成化。

現有對微小顆粒/細胞流式檢測的微流控芯片通常是采用鞘流約束顆粒位置或者管道收縮來實現足夠的檢測靈敏度。鞘流聚焦約束顆粒位置的方案在傳統流式細胞儀上廣泛使用，在微流控芯片上也有人采用，如中國專利201210482142.7。但是鞘流技術增加了芯片的復雜性，對流體控制也增加了難度。中國專利201310283051.5就提出了一種無鞘流的微流控芯片上流式檢測方案。

在文獻報道的微流控電阻抗流式檢測芯片的管道收縮的方案中，通常是用一條較長的收縮管道(約5D～20D，D為細胞直徑)來實現，電極位于收縮管道內部，或者遠離收縮管道以較高的激勵電壓實現檢測。這樣的管道缺點在于，由于管道較長，流阻較大，要么管道較寬適當降低流阻，但犧牲了檢測靈敏度，增加了多個顆粒/細胞在檢測區域的可能性；要么縮窄管道，讓管道寬度等于甚至小于顆粒/細胞外徑以提高檢測靈敏度，但流阻太大，檢測通量很低，也容易堵塞管道。而電極如果遠離檢測部位，雖然可以通過提高激勵電壓來提高檢測靈敏度，但是較高的電壓有可能造成對細胞等被測顆粒的損害。

本實用新型采用電阻抗檢測方式實現微流控芯片上的流式檢測，檢測方法是非標記的，對細胞或微粒的狀態沒有影響，芯片結構和流體操作簡單，同時能夠滿足較高的通量和檢測靈敏度，是現有的技術形式的有益補充。

實用新型內容

為了克服上述現有技術中存在的缺陷，本實用新型提出了一種電阻抗流式檢測微小顆粒、細胞的微流控芯片，通過縮短最窄的檢測管道的長度，從而大大減小了流阻的增大效應，同時又提高了檢測的靈敏度。

本實用新型的一種電阻抗流式檢測微小顆粒、細胞的微流控芯片，所述微流控芯片的結構由蓋片1和與具有蓋片形狀和大小相適應的基片2鍵合而成，蓋片1位于基片2 中央，基片2的邊緣部分暴露在外，基片2上通過微電子加工有不少于兩個微小電極8，蓋片上有微小的翻模出來的微流控管道，基片2上設置有微小電極的一面和蓋片上含微流控管道的接觸面對準鍵合，實現對微流控管道的封閉，同時使微小電極8位于微流控管道底面；

微流控管道由進樣口4、一根直的主管道7、出樣口3和組成，主管道7沿進樣口到出樣口中心的連線延伸，在連線兩邊呈對稱的結構，從進樣口到最狹窄檢測部位5的中間段通過兩處收縮部位12區分為樣品導入管道10、用以引導被測顆粒/細胞在主管道7中央流動的收縮檢測管道11和進一步收縮而形成的最狹窄部位5，所述最狹窄部位5位于所述微小電極8間隙的正中間，微小電極8在最狹窄部位5的兩邊對稱分布；

對分散到溶液中的微粒/細胞進行檢測時，微粒/細胞能夠實現逐個依次通過最狹窄的檢測部位5，即流式檢測的效果。

所述微小電極8的寬度為管道最狹窄部位寬度的0.1～5倍，高度通常為幾十納米到幾百納米之間，用于檢測電阻抗信號，通過識別阻抗信號上的脈沖對被測溶液中的微粒/細胞9進行計數、分析，微小電極8在管道最狹窄處暴露于管道溶液中，方向與管道方向垂直；電極暴露于管道溶液的部分是其工作區域，通過微電子加工的引線14把所述工作區域微米級寬度的微小電極連接到芯片邊緣的焊盤13，從而可與檢測電路相連。

所述主管道最狹窄部位5的容積是被測顆粒/細胞體積的1～10倍，收縮檢測管道 11的寬度是最狹窄部位5的1.5～3倍，通過兩處收縮部位12，管道寬度從進樣口到最狹窄的檢測部位5逐漸收窄。

根據被測溶液中的微粒/細胞9的彈性，所述主管道7的長寬高尺寸設置為被測溶液中的微粒/細胞9直徑的0.3～5倍，對于彈性大的被測溶液中的微粒/細胞9，尺寸適用小于1倍直徑，對于彈性小的被測溶液中的微粒/細胞9，尺寸必須大于1倍直徑。