CN103084229A - 微流控芯片、血细胞分析系统以及血细胞分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微流控芯片、血细胞分析系统以及血细胞分析方法。其中微流控芯片包括至少一检测流道，每个检测流道包括第一进样口、第二进样口、样本微流道、辅助溶液微流道、以及汇合微流道；样本微流道与第一进样口相连；辅助溶液微流道与第二进样口相连；汇合微流道与样本微流道及辅助溶液微流道相连，汇合微流道内形成有小孔且小孔的两侧分别设有第一电极以及第二电极。本发明通过检测微流控芯片的第一电极与第二电极之间的电压变化测定待测样本的血细胞体积大小从而实现血细胞的准确计数，因此大大降低测量成本、提高了测量效率。

Description

微流控芯片、血细胞分析系统以及血细胞分析方法

技术领域

本发明涉及血细胞分析技术领域，特别涉及微流控芯片、血细胞分析系统以及血细胞分析方法。

背景技术

目前对于血细胞分型和血常规的测定，普遍通过血细胞分析仪在特定实验室进行。血细胞分析仪体积庞大，价格昂贵，需要专人使用，并进行定期维护，与其配套的测量试剂价格也较贵，成本压力大，一般适用于检验样本较多、较集中的医院检验科室。基层医疗单位如社区工作站、村卫生室、私人诊所等，往往样本量小，且在时间维度上样本非常分散，使用现有的血细胞分析仪时则会出现维护成本高、对操作人员要求过高、不具备便携性等问题。

发明内容

因此，本发明实施例提供微流控芯片、血细胞分析系统以及血细胞分析方法，以克服现有血细胞分析技术中存在的问题。

具体地，本发明实施例提出的一种微流控芯片，包括至少一检测流道。每个检测流道包括第一进样口、第二进样口、样本微流道、辅助溶液微流道、以及汇合微流道；样本微流道与第一进样口相连；辅助溶液微流道与第二进样口相连；汇合微流道与样本微流道及辅助溶液微流道相连，汇合微流道内形成有小孔且小孔的两侧分别设有第一电极以及第二电极。

在本发明实施例中，上述汇合微流道的远离样本微流道与辅助溶液微流道的末端例如还设置废液池；上述汇合微流道的宽度与小孔的宽度之比例如大于10：1；上述微流控芯片由石英、玻璃、或有机材质制作而成；上述样本微流道、辅助溶液微流道与汇合微流道的内壁例如通过包被、等离子或化学修饰方式进行表面改性；另外，上述检测流道的数量例如为两个，且两个检测流道的汇合微流道相互平行设置。

此外，本发明实施例提出的一种血细胞分析系统，包括上述的微流控芯片、进样装置、以及检测装置。进样装置用于提供待测样本和辅助溶液分别通过微流控芯片的第一进样口和第二进样口进入样本微流道和辅助溶液微流道；检测装置电连接至第一电极与第二电极，用于检测微流控芯片的第一电极与第二电极之间的电压变化来测定待测样本的血细胞体积大小以实现血细胞计数。

在本发明实施例中，上述进样装置例如采用微泵、液压、或重力方式将待测样本和辅助溶液分别提供至第一进样口与第二进样口；上述检测装置例如包括电源、电阻以及检测器；电源的一端电连接至第一电极，电源的另一端通过电阻电连接至第二电极；检测器与第一及第二电极分别相连接。

另外，本发明实施例提出的一种血细胞分析方法，其应用于上述的微流控芯片。在此，血细胞分析方法例如包括以下步骤：提供待测样本和辅助溶液分别通过微流控芯片的第一进样口和第二进样口进入样本微流道和辅助溶液微流道；以及检测微流控芯片的第一电极与第二电极之间的电压变化以测定待测样本的血细胞体积大小从而实现血细胞计数。

在本发明实施例中，上述辅助溶液例如为鞘液，且鞘液是渗透压为260-320mOsm/kg，pH值为7-7.4的等渗溶液，如此可实现对红细胞/血小板计数；上述辅助溶液例如也可为红细胞裂解液，且红细胞裂解液是渗透压为100-150mOsm/kg、pH值为2-6.5的低渗溶液或渗透压为800-1500mOsm/kg、pH值为7-8的高渗溶液，如此可实现对白细胞计数。

本发明上述实施例根据检测微流控芯片的第一电极与第二电极之间的电压变化就可以测定待测样本的血细胞体积大小从而实现血细胞的准确计数，由于本发明装置结构简单、操作方便、灵敏可靠，从而能够大大降低测量成本、免维护、提高测量效率、且适合医院床边诊断、社区诊所和个人家庭等使用。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明实施例提出的一种血细胞分析系统的示意图。

图2A是图1中微流控芯片的具体结构示意图。

图2B是图2A中IIB部分的放大示意图。

图3是本发明另一实施例提出的一种微流控芯片的示意图。

图4是本发明实施例提出的一种血细胞分析方法的步骤流程图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的微流控芯片、血细胞分析系统以及血细胞分析方法其具体实施方式、结构、特征及功效，详细说明如后。

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例详细说明中将可清楚的呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

本发明主要是通过检测微流控芯片的第一电极与第二电极之间的电压变化以测定待测样本的血细胞体积大小从而实现血细胞的准确计数，本发明装置结构简单、操作方便、灵敏可靠，从而能够大大降低测量成本、免维护、提高测量效率、且适合医院床边诊断、社区诊所和个人家庭等使用。故，以下特举实例进行说明，但本发明并不以此为限。

图1是本发明实施例提出的一种血细胞分析系统的示意图。图2A是图1中的微流控芯片的具体结构示意图，且图2B是图2A中IIB部分的放大示意图。图3是本发明另一实施例提出的一种微流控芯片的示意图。请共同参考图1至图3，本实施例的血细胞分析系统包括进样装置11、微流控芯片12、以及检测装置13。在此，微流控芯片12与进样装置11、检测装置13分别相连。

微流控芯片12包括相同结构及连接关系的两个检测流道15、16，例如可以分别用于红细胞/血小板和白细胞的计数。在其它实施方式中，各个检测流道的数量和结构可以根据实际需要进行相应设置。下面将以检测流道15为例进行详细说明。

检测流道15包括一个第一进样口120、两个第二进样口121、与第一进样口120相连的一个样本微流道122、与第二进样口121分别相连的两个辅助溶液微流道123、以及与样本微流道122和辅助溶液微流道123相连的汇合微流道125。第一进样口120、第二进样口121分别用以供待测样本和辅助溶液进入，待测样本和辅助溶液通过第一进样口120、第二进样口121可分别进入样本微流道122以及辅助溶液微流道123，再共同流经汇合微流道125。样本微流道122及单个辅助溶液微流道123与汇合微流道125之间呈Y型构造。在其它实施方式中，如图3所示，检测流道30中的样本微流道322及单个辅助溶液微流道323与汇合微流道325之间也可以呈T型构造或者为其他构造例如L型构造。在本实施方式中，两个检测流道15、16的汇合微流道相互平行设置。汇合微流道125内形成有小孔126，且小孔在汇合微流道125延伸方向或者说长度方向上的两侧分别设有第一电极127与第二电极128。汇合微流道125的宽度w2与小孔126的宽度w1之比优选为大于10：1。汇合微流道125的远离样本微流道122与辅助溶液微流道123的末端还设置废液池129，其用以收集检测后的样本及辅助溶液。微流控芯片12可以由石英、玻璃、或任何有机材质如PMMA(Polymethylmethacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)、PDMS(Polydimethylsiloxane,聚二甲基硅氧烷)等制作而成，并且为了防止微流控芯片12的检测流道15的内表面对细胞和细胞内含物的吸附，各种材质的微流控芯片12的检测流道15都可以经特定方式进行改性，例如微流控芯片12的样本微流道122、辅助溶液微流道123与汇合微流道125的内壁可以通过包被、等离子或化学修饰方式进行表面改性。

进样装置11用于提供待测样本和辅助溶液分别通过微流控芯片12的第一进样口120和第二进样口121进入样本微流道122和辅助溶液微流道123。例如，进样装置11可以采用微泵、液压、或重力方式将待测样本和辅助溶液分别提供至第一进样口120与第二进样口121。进样装置11还可以调整辅助溶液的进样压力、辅助溶液的组成和pH值等多个参数，使辅助溶液对待测样本进行“流体聚焦”，这样待测样本在汇合微流道125可形成一束直径约为细胞大小的液流，使细胞一个个通过微流控芯片12的汇合微流道125内的小孔126。待测样本可以为待测血液样本。当测定待测血液样本的红细胞/血小板个数时，辅助溶液可以为鞘液，且鞘液可以为渗透压为260-320mOsm/kg（毫渗量/千克），pH值为7-7.4的等渗溶液。当测定待测血液样本的白细胞个数时，辅助溶液可以为红细胞裂解液，且红细胞裂解液可以为渗透压为100-150mOsm/kg、pH值为2-6.5的低渗溶液或渗透压为800-1500mOsm/kg、pH值为7-8的高渗溶液。

检测装置13包括电源130、电阻131以及检测器132。电源130的一端电连接至第一电极127，电源130的另一端通过电阻131电连接至第二电极128。电阻131用以稳定回路电压。检测器132与第一电极127及第二电极128分别相连接。当待测血液样本的血细胞一个个通过小孔126时，小孔126两侧的第一电极127与第二电极128之间的电压发生改变，检测器132可以通过检测第一电极127与第二电极128之间的电压变化来测量血细胞体积大小以实现血细胞计数。可以理解的是，小孔126的宽度w1与血细胞的大小相当，如此则可以限制连续通过小孔126的血细胞每次仅通过单个血细胞。另外，需要说明的是，检测流道16与检测流道15可以共用电源130及检测器132，但通常需要分别配置电阻。

以检测流道15为例，血细胞分析系统实现血细胞(例如红细胞/血小板)计数的过程如下：进样装置11提供待测样本和辅助溶液分别通过微流控芯片12的第一进样口120和第二进样口121进入样本微流道122和辅助溶液微流道123。进样装置11可以通过调整辅助溶液的进样压力、辅助溶液的组成和pH值等多个参数，使辅助溶液对待测样本进行“流体聚焦”，这样待测样本在汇合微流道125可形成一束直径约为细胞大小的液流，使细胞一个个通过微流控芯片12的汇合微流道125的小孔126。此时小孔126的两侧的第一电极127与第二电极128之间的电压就会发生改变，这样，检测器132就可以通过检测微流控芯片12的第一电极127与第二电极128之间的电压变化来测量血细胞体积大小以实现各种血细胞计数。此外，检测器132通常连接至计算机，借由计算机对电压变化进行分析实现血细胞计数。

图4是本发明实施例提出的一种血细胞分析方法的步骤流程图，请一并参考图1、2A、2B及4，所述血细胞分析方法应用于所述的微流控芯片12，本发明实施例提出的血细胞分析方法主要可包括以下步骤S201及S203。

步骤S201，进样装置11提供待测样本和辅助溶液分别通过微流控芯片12的第一进样口120和第二进样口121进入样本微流道122和辅助溶液微流道123。在此，待测样本为待测血液样本，当测定待测血液样本的红细胞/血小板个数时，辅助溶液可以为鞘液，且鞘液可以为渗透压为260-320mOsm/kg，pH值为7-7.4的等渗溶液。当测定待测血液样本的白细胞个数时，辅助溶液可以为红细胞裂解液，且红细胞裂解液可以为渗透压为100-150mOsm/kg、pH值为2-6.5的低渗溶液或渗透压为800-1500mOsm/kg、pH值为7-8的高渗溶液。

步骤S203，检测装置13检测微流控芯片12的第一电极例如127与第二电极例如128之间的电压变化以测定待测样本的血细胞体积大小从而实现血细胞计数。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (12)

1.一种微流控芯片，其特征是：包括至少一检测流道，每个检测流道包括：

第一进样口；

第二进样口；

样本微流道，与所述第一进样口相连；

辅助溶液微流道，与所述第二进样口相连；以及

汇合微流道，与所述样本微流道及所述辅助溶液微流道相连，所述汇合微流道内形成有小孔且所述小孔的两侧分别设有第一电极以及第二电极。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征是：所述汇合微流道的远离所述样本微流道与所述辅助溶液微流道的末端还设置废液池。

3.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征是：所述汇合微流道的宽度与所述小孔的宽度之比大于10：1。

4.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征是：所述微流控芯片由石英、玻璃、或有机材质制作而成。

5.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征是：所述样本微流道、辅助溶液微流道与汇合微流道的内壁通过包被、等离子或化学修饰方式进行表面改性。

6.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征是：所述检测流道的数量为两个，且所述两个检测流道的汇合微流道相互平行设置。

7.一种血细胞分析系统，其特征是：包括：

如权利要求1至6任意一项所述的微流控芯片；

进样装置，用于提供待测样本和辅助溶液分别通过所述微流控芯片的所述第一进样口和所述第二进样口进入所述样本微流道和所述辅助溶液微流道；以及

检测装置，电连接至所述第一电极与所述第二电极，用于检测所述微流控芯片的所述第一电极与所述第二电极之间的电压变化来测定所述待测样本的血细胞体积大小以实现血细胞计数。

8.根据权利要求7所述的血细胞分析系统，其特征是：所述进样装置采用微泵、液压、或重力方式将所述待测样本和所述辅助溶液分别提供至所述第一进样口与所述第二进样口。

9.根据权利要求7所述的血细胞分析系统，其特征是：所述检测装置包括电源、电阻以及检测器；所述电源的一端电连接至所述第一电极，所述电源的另一端通过所述电阻电连接至所述第二电极；所述检测器与所述第一及第二电极相连。

10.一种血细胞分析方法，其特征是：所述血细胞分析方法应用于如权利要求1所述的微流控芯片且包括步骤：

提供待测样本和辅助溶液分别通过所述微流控芯片的所述第一进样口和所述第二进样口进入所述样本微流道和所述辅助溶液微流道；以及

检测所述微流控芯片的所述第一电极与所述第二电极之间的电压变化以测定所述待测样本的血细胞体积大小从而实现血细胞计数。

11.根据权利要求10所述的血细胞分析方法，其特征是：所述辅助溶液为鞘液，且所述鞘液是渗透压为260-320mOsm/kg，pH值为7-7.4的等渗溶液。

12.根据权利要求10所述的血细胞分析方法，其特征是：所述辅助溶液为红细胞裂解液，且所述红细胞裂解液是渗透压为100-150mOsm/kg、pH值为2-6.5的低渗溶液或渗透压为800-1500mOsm/kg、pH值为7-8的高渗溶液。

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