[發明專利]一種分選單細胞的微流控芯片及檢測方法

有效

• 申請號: 202111566937.1
• 申請日: 2021-12-20
• 公開（公告）號: CN114345428B
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 賈春平;周揚;吳嫚;余志斌;趙建龍
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;C12M1/34;C12M1/12;C12M1/00;C12N5/09;C12N5/071;G01N15/10;G01N27/02
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 楊怡清

1.一種分選單細胞的微流控芯片，其特征在于，包括：

基底層，所述基底層的上表面設有第一金屬電極對、第二金屬電極對以及阻抗識別區域，所述基底層在所述阻抗識別區域設有第一阻抗檢測電極對和第二阻抗檢測電極對，所述第一阻抗檢測電極對與所述第一金屬電極對連接，所述第二阻抗檢測電極對與所述第二金屬電極對連接；

微通道層，位于所述基底層上方，所述微通道層包括微流控管道和分選電極；所述微流控管道包括一主通道，所述主通道的一端通過若干過濾柱與一進樣口連通，另一端則與一分選口連通，所述分選口分別與廢液通道、收集通道連通，且所述廢液通道與廢液出口連通，所述收集通道與目標出口連通；所述分選電極包括激勵電極以及包圍所述激勵電極的地電極，所述激勵電極的一部分和所述地電極的一部分均臨近所述分選口；

其中，所述第一金屬電極對包括第一金屬電極和第二金屬電極，第二金屬電極對包括第三金屬電極和第四金屬電極，所述第一金屬電極和所述第三金屬電極位于所述主通道的一側，所述第二金屬電極和所述第四金屬電極位于所述主通道的另一側；

所述第一阻抗檢測電極對和所述第二阻抗檢測電極對的中心均在所述主通道的軸線上。

2.根據權利要求1所述的分選單細胞的微流控芯片，其特征在于，所述基底層的上表面與所述微通道層的下表面緊密貼合。

3.根據權利要求1所述的分選單細胞的微流控芯片，其特征在于，所述主通道的一部分、所述分選口、所述廢液通道的一部分、所述收集通道的一部分以及所述激勵電極和所述地電極臨近所述分選口的部分共同形成為分選區域。

4.根據權利要求1所述的分選單細胞的微流控芯片，其特征在于，所述激勵電極和所述地電極均由液態金屬澆灌微通道構成。

5.一種分選單細胞的檢測方法，其特征在于，包括：

步驟S1，提供如權利要求1-4任一項所述的微流控芯片，將位于主通道一側的兩個金屬電極分別連接至高頻交流信號源和低頻交流信號源，位于主通道另一側的兩個金屬電極均連接至鎖相放大器；將所述鎖相放大器連接至智能分析模塊，將所述智能分析模塊連接至高壓模塊，將所述高壓模塊分別連接至激勵電極和地電極；

步驟S2，從進樣口注入樣品細胞，樣品細胞流經阻抗識別區域時，激發與所述鎖相放大器連接的金屬電極產生感應電流；

步驟S3，所述鎖相放大器對所述感應電流進行放大，并將放大后的感應電流傳輸至所述智能分析模塊；

步驟S4，所述智能分析模塊接收放大后的感應電流，對樣品細胞的高低頻阻抗參數進行分類，生成并輸出分選觸發信號；

步驟S5，所述高壓模塊接收所述分選觸發信號，并輸出分選脈沖，所述分選脈沖傳輸至分選電極而產生非均勻電場，以使樣品細胞中的目標細胞在介電泳力的作用下流向目標出口，非目標細胞流向廢液出口。

6.根據權利要求5所述的分選單細胞的檢測方法，其特征在于，所述步驟S4包括：

步驟S41，對放大后的感應電流進行平滑濾波和事件提取，找出滿足高斯擬合的峰形信號數據；

步驟S42，將滿足高斯擬合的峰形信號數據作為訓練數據輸入至神經網絡進行實時特征提取，獲取樣品細胞的高低頻阻抗參數以及特征提取的準確率；

步驟S43，當特征提取的準確率達到預設閾值時，采用聚類算法對樣品細胞的高低頻阻抗參數進行實時運算分類，劃分出不同的細胞類別；

步驟S44，根據劃分出的細胞類別，生成分選觸發信號。

7.根據權利要求5所述的分選單細胞的檢測方法，其特征在于，所述樣品細胞的高低頻阻抗參數包括直徑、位置、速度以及不透明度。

8.根據權利要求6所述的分選單細胞的檢測方法，其特征在于，所述神經網絡包括：

輸入層，設置為接收滿足高斯擬合的峰形信號作為輸入序列；

長短記憶層，設置為提取所述輸入序列的特征；

全連接層，設置為將所述長短記憶層提取的特征進行組合，并輸出樣品細胞的高低頻阻抗參數；

回歸層，設置為計算預測響應的半均方誤差，以檢驗神經網絡特征提取的準確率。