CN218584603U - 一种集成化双模态循环肿瘤细胞检测装置 - Google Patents

Abstract

一种集成化双模态循环肿瘤细胞检测装置，包括微流控芯片和信号读出配件，信号读出配件为上下层结构，上层为电子设备放置区，下层为微流控芯片检测区，所述微流控芯片检测区用于放置微流控芯片，微流控芯片包括依次连接的进样单元、孵育单元、分离单元、电化学检测单元以及可视化检测单元，电子设备放置区在正对下方微流控芯片可视化检测单元位置开有窗口，用于放置的电子设备采集可视化检测单元的图像。本实用新型集成化装置通过微流控芯片对循环肿瘤细胞进行孵育和分离，然后直接由电化学检测单元和可视化检测单元配合电子设备实现检测，本实用新型操作简单，具有成本低、灵敏度高、通量大、耗时短的优点，有利于对肿瘤细胞的快速筛查。

Description

一种集成化双模态循环肿瘤细胞检测装置

技术领域

本实用新型属于检测设备技术领域，涉及循环肿瘤细胞的检测，为一种集成化双模态循环肿瘤细胞检测装置。

背景技术

循环肿瘤细胞(CTCs)是从实体瘤原发病灶、复发灶或转移灶脱落，通过血液或淋巴系统进入血液循环的肿瘤细胞，是引起的血源性转移导致大多数肿瘤治疗失败的主要原因。从癌症患者的血液样本中富集CTCs的“实时液体活检”作为有创“组织活检”的替代方法，与单纯组织学与影像学相比，CTCs作为生物标志物的实时来源，在疾病变化的实时动态监测、早期发现及疗效评价方面更具优势。近年来，循环肿瘤细胞在肿瘤诊断、治疗和监控等方面的临床表现逐渐崭露头角，是最具发展潜力的肿瘤无创诊断和实时疗效检测手段之一。

目前的肿瘤诊断方法大多依赖于昂贵的大型设备、繁琐的操作方法和专业的技术人员，这限制了其在快速护理点(POC)诊断中的实际适用性，尤其是在资源匮乏的地区。近年来，微流控芯片技术的飞速发展极大地推动了CTC检测技术的进步。但是，目前微流控芯片操作过程繁琐、装置复杂、分析方式单一，需要额外的检测工作站配合来完成检测，不利于临床应用中快速、高效肿瘤的分析检测要求。

发明内容

本实用新型要解决的问题是：现有采循环肿瘤细胞的检测设备体积大，成本昂贵，需要专业人员操作，需要一种集成化循环肿瘤检测设备，具备一定的便携性，并能够快速实现对循环肿瘤细胞的分析检测。

本实用新型的技术方案为：一种集成化双模态循环肿瘤细胞检测装置，包括微流控芯片和信号读出配件，信号读出配件为上下层结构，上层为电子设备放置区，下层为微流控芯片检测区，所述微流控芯片检测区用于放置微流控芯片，微流控芯片包括依次连接的进样单元、孵育单元、分离单元、电化学检测单元以及可视化检测单元，微流控芯片检测区对应进样单元入口和可视化检测单元出口分别配有样本进入通道和检测液排出通道，电子设备放置区为一平面支撑结构，用于放置带有图像采集功能的电子设备，平面支撑结构在正对下方微流控芯片可视化检测单元位置开有窗口，用于放置的电子设备采集可视化检测单元的图像。

进一步的，所述微流控芯片进样单元为多个通道汇入一条通道，孵育单元为U型弯曲微流通道，孵育单元输出端与分离单元入口连接，分离单元输出口与电化学检测单元连接，电化学检测输出口与可视化检测单元连接，所述电化学检测单元包括电极片插入口和电化学检测储液槽，所述可视化检测单元包括进样口、可视化检测储液槽以及检测液排出口，分离单元输出的检测液流经电化学检测单元及可视化检测单元后由检测液排出口排出，其中分离单元的输出通路上设有第二进样单元，用于对检测液加入电化学检测和可视化检测的辅助液。

进一步的，电化学检测单元及可视化检测单元的位置顺序可对调。

进一步的，所述样本进入通道为与进样单元相匹配的管道，样本进入通道用于与外部注射泵连接。

进一步的，信号读出配件为具有上下层的框架式结构，并在设有把手。

进一步的，所述分离单元包括分离槽、磁铁槽和废液排出口，磁铁槽位于分离槽底部，废液排出口位于分离槽底端。

本实用新型的集成化双模态循环肿瘤细胞检测装置可应用于各种肿瘤模型循环肿瘤细胞的检测，其中可视化检测可利用智能手机等具有图像采集及数据处理功能的设备代替实验仪器设备，快速实现对检测液的可视化检测，降低检测成本，无需大型仪器，实现快速便携检测。

本实用新型通过设置电化学与可视化双模态检测模式，可以提高检测结果可靠性，降低背景误差，避免了由单一信号引起的假阳性或假阴性干扰。一般的检测设备大多是单模式检测，本实用新型检测装置联合电化学和可视化双模式检测，集成电化学检测的准确性和可视化检测的快速、方便，使我们的装置具有更广泛的适用性。

本实用新型通过整合微流控芯片与信号读出配件，可以实现循环肿瘤细胞捕获、分离与双模态检测一体化操作，微流控芯片、电化学检测以及可视化检测所利用的手机等便携式智能设备集成为一体，整体体积紧凑，便于携带，本实用新型通过设置微流控芯片的孵育单元、分离单元与双模态检测单元，可以简化操作流程、节约时间、降低成本，分离液直接进入电化学检测单元和可视化检测单元不仅避免了人工将分离液转移可能所带来的污染，而且可以准确控制检测时间，提升了检测效率简化了操作，无需专业人员操作专用检测仪器，有利于实现在外周血样本中循环肿瘤细胞的快速筛查，以确定是否需要进一步的准确病理检查，极大地提高了POC诊断效率。

本实用新型结构简单，设备材料价格低廉，无各种容易丢失或者经常替换的零件，大大降低了成本。

附图说明

图1为循环肿瘤细胞捕获、分离与双模态检测的集成化微流控装置的操作流程示意图。

图2为本实用新型装置结构示意图。

图3为本实用新型信号读出配件部分的结构示意图。

图4为本实用新型装置中微流控芯片单元的结构示意图。

图5为本实用新型装置中的微流控芯片分离和检测单元结构示意图。

图中：1-进样单元，2-孵育单元，3-分离槽，4-磁铁槽，5-废液排出口，6-分离液输出通道，7-进样单元II，8-电极片插孔，9-电化学检测储液槽，10-可视化检测储液槽，11-检测液排出口，12-电子设备放置处，13-抓手，14-微流控芯片放置处，15-样本进入通道，16-检测液排出通道。

具体实施方式

本实用新型提供了一种循环肿瘤细胞捕获、分离与双模态检测的集成化微流控装置，以实现对肿瘤细胞的快速、灵敏、准确和低成本的检测。

下面结合具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步详细地说明。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图2及图3所示，本实用新型集成化双模态循环肿瘤细胞检测装置，包括微流控芯片和信号读出配件，信号读出配件为上下层结构，上层为电子设备放置区12，下层为微流控芯片检测区14，所述微流控芯片检测区14用于放置微流控芯片，微流控芯片包括依次连接的进样单元、孵育单元、分离单元、电化学检测单元以及可视化检测单元，微流控芯片检测区14对应进样单元入口和可视化检测单元出口分别配有样本进入通道15和检测液排出通道16，电子设备放置区12为一平面支撑结构，用于放置带有图像采集功能的电子设备，平面支撑结构在正对下方微流控芯片可视化检测单元位置开有窗口，用于放置的电子设备采集可视化检测单元的图像。

如图4进一步显示了本实用新型的微流控芯片，进样单元1为多个通道汇入一条通道，孵育单元2为U型弯曲微流通道，孵育单元2输出端与分离单元入口连接，分离单元输出口与电化学检测单元连接，所述电化学检测输出口与可视化检测单元连接，所述可视化检测单元出口为废液排出口。其中，分离单元包括分离槽3、磁铁槽4和废液排出口5，磁铁槽4位于分离槽3底部，废液排出口5位于分离槽3底端，通过磁分离将循环肿瘤细胞与红细胞、白细胞等血细胞分离，实现循环肿瘤细胞的分离富集。所述电化学检测单元包括电极片插入口8和电化学液储存槽9，用于实现对检测液的电化学检测，分离单元输出的检测液经电化学检测单元后输出至可视化检测单元的可视化检测液储液槽10，可视化检测单元也成为比色检测单元，通过检测液的颜色来判断其中循环肿瘤细胞的情况，完成可视化检测的检测液最终由检测液排出口11排出。其中分离单元的输出通路6上设有第二进样单元7，用于对检测液加入电化学检测和可视化检测的辅助液，例如H₂O₂和3,3`,5,5`-四甲基联苯胺(TMB)，用于电化学检测和显色。

对应微流控芯片，样本进入通道15为与进样单元相匹配的管道，样本进入通道15用于与外部注射泵连接。

进一步的，电化学检测单元及可视化检测单元的位置顺序可对调。

作为优选实施方式，信号读出配件为具有上下层的框架式结构，并设有把手13，用于抓持信号读出配件进行移动。

下面通过实施例说明本实用新型的使用。

本实用新型检测装置的工作流程如图1所示：

(1)进样：通过注射泵控制样品流速将外周循环血样本、磁性捕获探针、双模态信号探针按程序一同在进样单元I加入；

(2)孵育：样品在交叉口汇入U形管道，即孵育单元，此时磁性捕获探针与双模态信号探针会与目标循环肿瘤细胞的表面蛋白结合，实现了循环肿瘤细胞的识别与捕获；

(3)分离：当到达分离单元的分离槽，由于设计的捕获探针具有磁性，通过外部磁铁可以将结合磁性捕获探针的循环肿瘤细胞与其他血细胞分离，废液从废液排出通道排出，含循环肿瘤细胞的样液，即检测液通过溶液输出通道进入后续检测单元，实现循环肿瘤细胞的分离；

(4)进样：在进入电化学检测单元或可视化检测单元前，需要对样品溶液再次加入相应试剂，触发信号探针发挥信号放大作用或使样品溶液显色，本实用新型可通过分离单元的输出通路6上设有第二进样单元7来加入相应试剂，得到检测液；

(5)检测：检测液进入电化学检测单元，在电化学检测槽与电极片接触，通过与电化学工作站连接，可实时检测出相应的电化学信号；检测液进入可视化检测单元，在可视化检测槽汇聚，通过信号读出配件上的电子设备，采集检测液的图像，根据图像，可通过电子设备预装的颜色识别与分析软件实现直观可视化检测。通过电化学检测单元与可视化检测单元的双模态检测，可大大提高循环肿瘤细胞检测的准确度。

本实用新型的双模态检测，如图5所示，孵育的样品溶液经分离单元后，优选加入H₂O₂和3,3`,5,5`-四甲基联苯胺(TMB)溶液得到检测液，H₂O₂用于辅助电化学检测，TMB用于显色来辅助可视化检测，检测液经过电化学检测单元和可视化检测单元，实现双模态检测，提高检测准确度。

以上的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。

Claims (6)

1.一种集成化双模态循环肿瘤细胞检测装置，其特征是包括微流控芯片和信号读出配件，信号读出配件为上下层结构，上层为电子设备放置区，下层为微流控芯片检测区，所述微流控芯片检测区用于放置微流控芯片，微流控芯片包括依次连接的进样单元、孵育单元、分离单元、电化学检测单元以及可视化检测单元，微流控芯片检测区对应进样单元入口和可视化检测单元出口分别配有样本进入通道和检测液排出通道，电子设备放置区为一平面支撑结构，用于放置带有图像采集功能的电子设备，平面支撑结构在正对下方微流控芯片可视化检测单元位置开有窗口，用于放置的电子设备采集可视化检测单元的图像。

2.根据权利要求1所述的一种集成化双模态循环肿瘤细胞检测装置，其特征是所述微流控芯片进样单元为多个通道汇入一条通道，孵育单元为U型弯曲微流通道，孵育单元输出端与分离单元入口连接，分离单元输出口与电化学检测单元连接，电化学检测输出口与可视化检测单元连接，所述电化学检测单元包括电极片插入口和电化学检测储液槽，所述可视化检测单元包括进样口、可视化检测储液槽以及检测液排出口，分离单元输出的检测液流经电化学检测单元及可视化检测单元后由检测液排出口排出，其中分离单元的输出通路上设有第二进样单元，用于对检测液加入电化学检测和可视化检测的辅助液。

3.根据权利要求1或2所述的一种集成化双模态循环肿瘤细胞检测装置，其特征是电化学检测单元及可视化检测单元的位置顺序可对调。

4.根据权利要求1或2所述的一种集成化双模态循环肿瘤细胞检测装置，其特征是所述样本进入通道为与进样单元相匹配的管道，样本进入通道用于与外部注射泵连接。

5.根据权利要求1或2所述的一种集成化双模态循环肿瘤细胞检测装置，其特征是信号读出配件为具有上下层的框架式结构，并设有把手。

6.根据权利要求1或2所述的一种集成化双模态循环肿瘤细胞检测装置，其特征是所述分离单元包括分离槽、磁铁槽和废液排出口，磁铁槽位于分离槽底部，废液排出口位于分离槽底端。

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