[發明專利]單細胞固有電學特性檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201710716546.0
• 申請日: 2017-08-18
• 公開（公告）號: CN107462512B
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 陳健;王棵;趙陽;王軍波;陳德勇;黃成軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01N15/10
• 分類號: G01N15/10;G01N27/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 曹玲柱

1.一種單細胞固有電學特性檢測裝置，包括：

微流控芯片單元，其包括承載體及支撐其的襯底，所述承載體內腔中包括至少一個由入口、“T”型壓縮管道及出口組成的通道組合，以供細胞懸液中的細胞流通；所述出口、入口分別連接至所述“T”型壓縮管道水平段的兩端；所述“T”型壓縮管道的垂直段與水平段的連接處形成尺寸測量窗口；所述尺寸測量窗口與所述出口之間的“T”型壓縮管道之間形成阻抗檢測區；

阻抗檢測單元，其一端連接至所述“T”型壓縮管道的垂直段，其另一端連接至所述出口，以檢測細胞流經所述尺寸測量窗口和阻抗檢測區的阻抗信號；

壓力控制單元，連接至所述“T”型壓縮管道的水平段，以向所述“T”型壓縮管道施加壓力；

其中，所述“T”型壓縮管道水平段的口徑小于所述細胞懸液中單個細胞的尺寸。

2.根據權利要求1所述的單細胞固有電學特性檢測裝置，其中，所述入口、出口遠離所述“T”型壓縮管道的一端的直徑大于所述單個細胞的尺寸。

3.根據權利要求1所述的單細胞固有電學特性檢測裝置，其中，所述“T”型壓縮管道內充入有導電液，所述細胞懸液自所述入口流入，懸浮在所述細胞懸液中的細胞在壓力的驅動下連續性地流入并流出所述“T”型壓縮管道，到達所述出口。

4.根據權利要求1所述的單細胞固有電學特性檢測裝置，其中，所述尺寸測量窗口的寬度小于單個細胞的拉伸長度；所述“T”型壓縮管道口的截面為矩形、圓形、半圓形、平行四邊形、三角形或梯形；所述“T”型壓縮管道管口的對角線尺寸為5～20μm；所述阻抗檢測區的長度為50～200μm。

5.根據權利要求4所述的單細胞固有電學特性檢測裝置，其中，所述尺寸測量窗口的對角線尺寸為5～20μm。

6.根據權利要求1所述的單細胞固有電學特性檢測裝置，其中，所述由入口、“T”型壓縮管道及出口組成的通道組合為多個，所述多個通道組合通過并聯或串聯方式排布。

7.根據權利要求1所述的單細胞固有電學特性檢測裝置，其中，所述阻抗檢測單元通過第一電極及第一電極通道連接至所述“T”型壓縮管道的垂直段，通過第二電極連接至所述出口。

8.根據權利要求1所述的單細胞固有電學特性檢測裝置，其中，所述壓力控制模塊包括密閉管控制器和壓力源，所述密閉管的一端連接至“T”型壓縮管道入口/出口，以向所述“T”型壓縮管道施加正/負壓力；所述密閉管的另一端通過所述控制器連接至所述壓力源。

9.根據權利要求1所述的單細胞固有電學特性檢測裝置，其中，所述襯底的主體材料為絕緣材料，包括玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯或聚二甲基硅氧烷；所述承載體的主體材料為透明可塑性材料，包括聚二甲基硅氧烷、有機玻璃或光刻膠；所述阻抗檢測單元的測量阻抗幅值為1MΩ～20MΩ的直流或交流阻抗，其輸出頻率大于等于1000點/秒。

10.一種單細胞固有電學特性檢測方法，采用根據權利要求1～9中任一項所述的單細胞固有電學特性檢測裝置，包括以下步驟：

步驟1、將細胞懸液注入至少一個通道組合的入口，通過壓力控制單元調節“T”型壓縮管道內的壓力，以使懸浮在細胞懸液中的細胞在壓力的驅動下連續性地流入并流出所述“T”型壓縮管道，到達出口

步驟2、阻抗檢測單元實時連續地采集單個細胞流經所述尺寸測量窗口和阻抗檢測區的阻抗信號；

步驟3、根據所述阻抗檢測單元采集的所述阻抗信號得到所述單個細胞的固有電學特性參數。

11.根據權利要求10所述的單細胞固有電學特性檢測方法，其中，所述步驟3具體包括以下步驟：

根據所述阻抗信號，分別得到單個細胞流經所述尺寸測量窗口及所述阻抗檢測區的時間，并結合所述阻抗檢測區的長度，得到所述單個細胞的拉伸長度；

根據所述單個細胞的拉伸長度及所述阻抗信號，結合單細胞固有電學特性轉換模型，得到單個細胞的固有電學特性參數。