CN105203444B - 一种基于微通道与细胞表面触碰效应的细胞分析装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于微通道与细胞表面触碰效应的细胞分析装置及方法，属于细胞分析技术领域，所述装置包括微流控芯片，所述微流控芯片设有样品储液池、检测储液池Ⅰ、检测储液池Ⅱ、废液储液池，所述样品储液池通过通道Ⅰ与检测储液池Ⅰ连通，所述检测储液池Ⅰ通过通道Ⅱ与检测储液池Ⅱ连通，所述检测储液池Ⅱ通过通道Ⅲ与废液储液池连通，所述通道Ⅱ的横截面积小于通道Ⅰ与通道Ⅲ的横截面积，本发明有益效果为本发明所述装置具有检测细胞活性、种类与体积的作用。

Description

一种基于微通道与细胞表面触碰效应的细胞分析装置及方法

技术领域

本发明涉及一种基于微通道与细胞表面触碰效应的细胞分析装置及方法，属于细胞分析技术领域。

背景技术

细胞活性是进行细胞生物学实验的一项重要指标，是评价细胞培养、细胞毒性及生理研究的基础。目前检测细胞活性的方法多种多样，如：基于台盼蓝染色的细胞计数，以及在此基础上的图像分析型的计数设备；基于荧光染料标记的流式细胞术的分析。

台盼蓝染色法的缺点为：利用显微镜观测计数，误差较大。而为了排除人工计数的误差，基于仪器放大、拍照计数的方法的缺点为：无法摆脱由于计数时焦平面、颗粒识别的准确性问题，并且容易高估细胞活性。

流式细胞仪计数法的缺点为：设备价格昂贵，设备体积大不利于现场检测，样品前处理繁琐，设备操作复杂。

阻抗脉冲计数法(RPS)的缺点为：由于样品未能碰触检测通道，仅通过改变电阻的方法对细胞进行检测，所以只能判断细胞的体积，不能对细胞的种类和活性进行判定。

发明内容

本发明通过挤压细胞使其体内物质释放到体外，得到不同种脉冲信号，再通过不同种脉冲信号综合分析，准确得到细胞活性、种类、体积等信息，解决了上述问题。

本发明提供了一种基于微通道与细胞表面触碰效应的细胞分析装置，所述装置包括微流控芯片，所述微流控芯片设有样品储液池、检测储液池Ⅰ、检测储液池Ⅱ、废液储液池，所述样品储液池通过通道Ⅰ与检测储液池Ⅰ连通，所述检测储液池Ⅰ通过通道Ⅱ与检测储液池Ⅱ连通，所述检测储液池Ⅱ通过通道Ⅲ与废液储液池连通，所述通道Ⅱ的横截面积小于通道Ⅰ与通道Ⅲ的横截面积。

本发明所述通道Ⅱ的横截面积优选为小于被测细胞的最小体长，使通过通道Ⅱ的被测细胞受通道Ⅱ挤压作用释放其体内的物质。

本发明所述通道Ⅰ与通道Ⅲ的横截面积优选为大于被测细胞的最大体长，使每个被测细胞依次通过。

本发明所述装置优选为包括微流控芯片、驱动组件、信号放大电路、数据处理组件，所述驱动组件固定在微流控芯片的样品储液池上，所述信号放大电路固定在微流控芯片的检测储液池Ⅰ和检测储液池Ⅱ上，所述数据处理组件与信号放大电路连接。

本发明所述检测储液池Ⅰ与检测储液池Ⅱ的作用为检测和接受对被测细胞的挤压程度、被测细胞离开通道Ⅱ时的变化、被测细胞体内释放的物质、被测细胞释放体内物质的时间的信号，并将信号传至信号放大电路与数据处理组件。本发明的另一目的是提供一种上述装置分析细胞的方法，所述方法为将被测细胞加入到微流控芯片的样品储液池中，在驱动组件的驱动作用下被测细胞通过通道Ⅰ到达通道Ⅱ，被测细胞受通道Ⅱ挤压后将其体内物质释放，通过信号放大电路与数据处理组件得到主峰峰高、主峰下降速率、侧峰峰高及数量、侧峰到主峰时间的脉冲信号；

所述主峰峰高与通道Ⅱ对被测细胞的挤压有关，可表征被测细胞的体积及种类；

所述主峰下降速率与被测细胞离开通道Ⅱ时的变化有关，可表征被测细胞的种类；

所述侧峰峰高及数量与被测细胞内释放的物质有关，可表征被测细胞的活性及种类；

所述侧峰到主峰时间与被测细胞释放被测细胞内物质的时间有关，可表征被测细胞的种类。

本发明有益效果为本发明所述装置具有检测细胞活性、种类与体积的作用，具体为：

①主峰峰高与通道Ⅱ对细胞的挤压有关，可表征细胞的体积及种类；

②主峰下降速率与细胞离开通道Ⅱ时的变化有关，可表征细胞的种类；

③侧峰峰高及数量与细胞体内释放的物质有关，可表征细胞的活性及种类；

④侧峰到主峰时间与细胞释放其体内物质的时间有关，可表征细胞的种类。

附图说明

本发明附图3幅，

图1为实施例1所述基于微通道与细胞表面触碰效应的细胞分析装置的结构示意图；

图2为实施例1所述通道Ⅱ的结构示意图；

图3为实施例1所述装置分析细胞的结果；

其中，1、微流控芯片，11、样品储液池，12、检测储液池Ⅰ，13、检测储液池Ⅱ，14、废液储液池，15、通道Ⅰ，16、通道Ⅱ，17、通道Ⅲ，18、微藻细胞，2、驱动组件，3、信号放大电路，4、数据处理组件，5、活微藻细胞a，6、活微藻细胞b，7、活微藻细胞c，8、活微藻细胞d。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1

一种基于微通道与细胞表面触碰效应的细胞分析装置，所述装置包括微流控芯片1、驱动组件2、信号放大电路3、数据处理组件4，所述微流控芯片1设有样品储液池11、检测储液池Ⅰ12、检测储液池Ⅱ13、废液储液池14，所述样品储液池11通过通道Ⅰ15与检测储液池Ⅰ12连通，所述检测储液池Ⅰ12通过通道Ⅱ16与检测储液池Ⅱ13连通，所述检测储液池Ⅱ13通过通道Ⅲ17与废液储液池14连通，所述通道Ⅰ15的横截面宽为12μm、高为12μm，所述通道Ⅱ16的横截面宽为8μm、高为8μm，所述通道Ⅲ17的横截面宽为12μm、高为12μm，所述驱动组件2固定在微流控芯片1的样品储液池11上，所述信号放大电路3固定在微流控芯片1的检测储液池Ⅰ12和检测储液池Ⅱ13上，所述数据处理组件3与信号放大电路4连接。

实施例2

一种基于微通道与细胞表面触碰效应的细胞分析装置，与实施例1的区别为：所述通道Ⅰ15的横截面宽为8μm、高为4μm，所述通道Ⅱ16的横截面宽为5μm、高为2μm，所述通道Ⅲ17的横截面宽为8μm、高为4μm。

实施例3

一种基于微通道与细胞表面触碰效应的细胞分析装置，与实施例1的区别为：所述通道Ⅰ15的横截面宽为26μm、高为26μm，所述通道Ⅱ16的横截面宽为23μm、高为23μm，所述通道Ⅲ17的横截面宽为26μm、高为26μm。

实施例4

一种利用实施例1所述装置分析细胞的方法，所述方法为将10μL微藻细胞加入到微流控芯片1的样品储液池11中，在驱动组件2的驱动作用下微藻细胞通过通道Ⅰ15到达通道Ⅱ16，微藻细胞受通道Ⅱ16挤压后将其体内物质释放，通过信号放大电路3与数据处理组件4得到脉冲信号，650～900ms的检测数据见附图3。

由附图3得：

有侧峰的主峰数量为4个，即有4个活微藻细胞；

无侧峰的主峰数量为4个，即有4个死亡微藻细胞；

活微藻细胞d的主峰峰面积最大，即活微藻细胞d的体积也最大；活微藻细胞c的体积次之；活微藻细胞a和b的体积最小；

4个活微藻细胞的主峰峰高、侧峰峰高及数量、侧峰到主峰时间都不同，即4种不同的活微藻细胞。

对比例1

一种利用阻抗脉冲的现有检测方法对与实施例4相同的微藻细胞样品进行尺寸检测和计数，得活微藻细胞d的体积最大，活微藻细胞c的体积次之，活微藻细胞a和b的体积最小。

对比例2

一种利用实施例1所述装置分析细胞的方法，采用10μL活微藻细胞样品和10μL活微藻细胞灭活的样品分别做实施例4的实验，得有侧峰的主峰数量为活微藻细胞数量，无侧峰的主峰数量为死亡微藻细胞数量。

Claims (3)

1.一种基于微通道与细胞表面触碰效应的细胞分析装置，其特征在于：所述装置包括微流控芯片(1)，所述微流控芯片(1)设有样品储液池(11)、检测储液池Ⅰ(12)、检测储液池Ⅱ(13)、废液储液池(14)，所述样品储液池(11)通过通道Ⅰ(15)与检测储液池Ⅰ(12)连通，所述检测储液池Ⅰ(12)通过通道Ⅱ(16)与检测储液池Ⅱ(13)连通，所述检测储液池Ⅱ(13)通过通道Ⅲ(17)与废液储液池(14)连通，所述通道Ⅱ(16)的横截面积小于通道Ⅰ(15)与通道Ⅲ(17)的横截面积；

所述通道Ⅱ(16)的横截面积小于被测细胞的最小体长，使通过通道Ⅱ(16)的被测细胞受通道Ⅱ(16)挤压作用释放其体内的物质；

所述通道Ⅰ(15)与通道Ⅲ(17)的横截面积大于被测细胞的最大体长，使每个被测细胞依次通过。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置包括微流控芯片(1)、驱动组件(2)、信号放大电路(3)、数据处理组件(4)，所述驱动组件(2)固定在微流控芯片(1)的样品储液池(11)上，所述信号放大电路(3)固定在微流控芯片(1)的检测储液池Ⅰ(12)和检测储液池Ⅱ(13)上，所述数据处理组件与信号放大电路连接。

3.一种利用权利要求1或2所述装置分析细胞的方法，其特征在于：所述方法为将被测细胞加入到微流控芯片(1)的样品储液池(11)中，在驱动组件(2)的驱动作用下被测细胞通过通道Ⅰ(15)到达通道Ⅱ(16)，被测细胞受通道Ⅱ(16)挤压后将其体内物质释放，通过信号放大电路(3)与数据处理组件(4)得到主峰峰高、主峰下降速率、侧峰峰高及数量、侧峰到主峰时间的脉冲信号；

所述主峰峰高与通道Ⅱ(16)对被测细胞的挤压有关，可表征被测细胞的体积及种类；

所述主峰下降速率与被测细胞离开通道Ⅱ(16)时的变化有关，可表征被测细胞的种类；

所述侧峰峰高及数量与被测细胞内释放的物质有关，可表征被测细胞的活性及种类；

所述侧峰到主峰时间与被测细胞释放被测细胞内物质的时间有关，可表征被测细胞的种类。