RU177745U1 - Device for analyzing parameters of living cells - Google Patents
Device for analyzing parameters of living cells Download PDFInfo
- Publication number
- RU177745U1 RU177745U1 RU2017120163U RU2017120163U RU177745U1 RU 177745 U1 RU177745 U1 RU 177745U1 RU 2017120163 U RU2017120163 U RU 2017120163U RU 2017120163 U RU2017120163 U RU 2017120163U RU 177745 U1 RU177745 U1 RU 177745U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- cell
- living cells
- measuring
- parameters
- Prior art date
Links
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 24
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 8
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 abstract description 14
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 4
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 abstract description 3
- 201000010099 disease Diseases 0.000 abstract description 3
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 abstract description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 3
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 69
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 2
- 230000009087 cell motility Effects 0.000 description 2
- 238000004720 dielectrophoresis Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 2
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000000601 blood cell Anatomy 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 239000006285 cell suspension Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 210000003743 erythrocyte Anatomy 0.000 description 1
- 210000003617 erythrocyte membrane Anatomy 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000005847 immunogenicity Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000009878 intermolecular interaction Effects 0.000 description 1
- 238000002032 lab-on-a-chip Methods 0.000 description 1
- 230000036210 malignancy Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000013048 microbiological method Methods 0.000 description 1
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/483—Physical analysis of biological material
- G01N33/487—Physical analysis of biological material of liquid biological material
- G01N33/48707—Physical analysis of biological material of liquid biological material by electrical means
- G01N33/48728—Investigating individual cells, e.g. by patch clamp, voltage clamp
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/10—Investigating individual particles
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Hematology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области медицины и может быть использована для диагностики заболеваний, а также в ветеринарии, микробиологии и научных исследованиях.Техническим результатом заявляемой полезной модели является обеспечение возможности повышения точности определения перемещения живых клеток в зависимости от их параметров (поляризуемости и дипольных моментов).Технический результат достигается тем, что устройство для анализа параметров живых клеток содержит термостат с помещенной в него оптически прозрачной измерительной кюветой, с электродами, установленными параллельно с зазором относительно друг друга, соединенными с источником электрического напряжения, а также измерительный блок с микроскопом, оптически связанный с измерительной кюветой и систему анализа изображений, согласно полезной модели дополнительно введено устройство создания микропотока жидкости носителя клеток с вектором скорости, перпендикулярным электрическому полю, создаваемому между электродами, а источник электрического напряжения выполнен в виде двух источников напряжения, соединенных параллельно и представляющих собой генератор переменного асимметричного по полярности периодического напряжения и генератор линейно изменяющегося напряжения, являющегося источником постоянного компенсируемого напряжения. Кроме того, измерительная кювета содержит устройство регистрации субволновых частиц. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to the field of medicine and can be used for the diagnosis of diseases, as well as in veterinary medicine, microbiology and scientific research. The technical result of the claimed utility model is to provide the possibility of increasing the accuracy of determining the movement of living cells depending on their parameters (polarizability and dipole moments). The technical result is achieved by the fact that the device for analyzing the parameters of living cells contains a thermostat with an optically transparent measuring a cell, with electrodes installed in parallel with the gap relative to each other, connected to a voltage source, as well as a measuring unit with a microscope, optically coupled to a measuring cell and an image analysis system, according to a utility model, a device for creating a cell carrier liquid microflow with a velocity vector is additionally introduced perpendicular to the electric field created between the electrodes, and the voltage source is made in the form of two voltage sources, soy Inonii parallel and representing a generator of alternating polarity periodic asymmetric voltage and a linearly varying voltage generator being offset by a DC voltage. In addition, the measuring cuvette includes a device for recording sub-wave particles. 1 s.p. f-ly, 1 ill.
Description
Полезная модель относится к области медицины и может быть использована для диагностики заболеваний, а также в ветеринарии, микробиологии и научных исследованиях.The utility model relates to the field of medicine and can be used for the diagnosis of diseases, as well as in veterinary medicine, microbiology and scientific research.
В медицинской практике всестороннее исследование клеток является актуальным для диагностики многих заболеваний человека.In medical practice, a comprehensive study of cells is relevant for the diagnosis of many human diseases.
Живые клетки при физиологическом значении рН несут на своей поверхности избыточный отрицательный заряд, который образуется вследствие диссоциации ионогенных групп клеточной мембраны. Клетку можно рассматривать как конгломерат биологических молекул, в основном представленных в виде диполей. Клетки отличаются по массам, по форме, по наведенным и постоянным дипольным моментам.Living cells at a physiological pH value carry on their surface an excess negative charge, which is formed due to the dissociation of ionogenic groups of the cell membrane. A cell can be considered as a conglomerate of biological molecules, mainly represented as dipoles. Cells differ in mass, in shape, in induced and constant dipole moments.
Коэффициент поляризации зависит от формы тела [Kock W.E. Mettalic delay lenses // Bell system Techn. Journ. - 1948. - V. 27. - p. 58-82; Микаэлян А.Л. Методы расчета диэлектрической и магнитной проницаемости искусственных сред: // Радиотехника. - 1955. - Т.10. - №1. - с.23-36; Jaggard P.L., Mackelson A.R., Papas C.H. // Appl. Phys. - V. 18. - p. 211-216; Завьялов А.С., Фалиц А.В., Чернявский С.В. Поляризуемости линейного вибратора и кирального элемента типа «вибратор-виток» - Известия вузов физика, 2006, №5, - 52-58 с.] и неявно зависит от массы.The polarization coefficient depends on the shape of the body [Kock W.E. Mettalic delay lenses // Bell system Techn. Journ. - 1948. - V. 27. - p. 58-82; Mikaelyan A.L. Methods for calculating the dielectric and magnetic permeability of artificial media: // Radio Engineering. - 1955. - T. 10. - No. 1. - p.23-36; Jaggard P.L., Mackelson A.R., Papas C.H. // Appl. Phys. - V. 18. - p. 211-216; Zavyalov A.S., Falits A.V., Chernyavsky S.V. The polarizability of a linear vibrator and a chiral element of the type “vibrator-coil" - Izvestia VUZ Physics, 2006, No. 5, - 52-58 pp.] And implicitly depends on the mass.
Для клеток характерны особые свойства, например, двойной электрический слой, который окружает клетку и легко смещается во внешнем электрическом поле. Клетки, которые находятся в электролите, благодаря наличию на своей поверхности электрического заряда притягивают противоионы из окружающей среды, которые стремятся приблизиться к ионизированным группам клеточной мембраны, за счет межмолекулярного взаимодействия [Казанкин Д.С.Электрокинетические методы прижизненного исследования клеток // МИС-РТ - 2000, сборник №17-3 (www.ikar.udm.ru/sb/sb17-3.htm)]. Таким образом, клетка находится в окружении ионной атмосферы с избыточным диффузным зарядом.Cells are characterized by special properties, for example, a double electric layer that surrounds the cell and is easily displaced in an external electric field. The cells that are in the electrolyte, due to the presence of an electric charge on their surface, attract counterions from the environment, which tend to come closer to the ionized groups of the cell membrane due to intermolecular interaction [Kazankin D.S. Electrokinetic methods for the intravital study of cells // MIS-RT - 2000, collection No. 17-3 (www.ikar.udm.ru/sb/sb17-3.htm)]. Thus, the cell is surrounded by an ionic atmosphere with an excess diffuse charge.
Если поместить клетку в электрическое поле, то на каждый диполь будет действовать электрофоретическая сила. Суммарная сила, приводящая к движению клетку, складывается из отдельных электрокинетических сил. В однородном электрическом поле с постоянными знаками электродов происходит деформация двойного электрического слоя. Однако, однонаправленные быстрые перемещения клеток малоинформативны, так как изменение скорости перемещения затруднено. В неоднородном электрическом поле перемещение клеток зависит от их поляризуемости. Если поляризуемость клетки больше чем окружающей среды, то она перемещается в сторону большей напряженности электрического поля и наоборот.Таким образом, возможно разделение живых и мертвых клеток.If a cell is placed in an electric field, then an electrophoretic force will act on each dipole. The total force leading to the movement of the cell is made up of individual electrokinetic forces. In a uniform electric field with constant signs of the electrodes, the deformation of the double electric layer occurs. However, unidirectional fast cell movements are uninformative, since changing the speed of movement is difficult. In an inhomogeneous electric field, the movement of cells depends on their polarizability. If the polarizability of the cell is greater than the environment, then it moves toward a higher electric field strength and vice versa. Thus, the separation of living and dead cells is possible.
Известно устройство для микрофореза эритроцитов [см. Харамоненко С.С., Ракитянская А.А. «Электрофорез клеток крови в норме и паталогии», Минск, 1974, с. 33-38], содержащее измерительную камеру с электродами, источник постоянного электрического напряжения, соединенного с электродами, термостата и устройства регистрации в виде биологического микроскопа.A device for red blood cell microphoresis is known [see Kharamonenko S.S., Rakityanskaya A.A. "Electrophoresis of blood cells in normal and pathological conditions", Minsk, 1974, p. 33-38], containing a measuring chamber with electrodes, a constant voltage source connected to the electrodes, a thermostat and a recording device in the form of a biological microscope.
Клетки помещают в жидкую забуференную инкубационную среду с концентрацией клеточной взвеси в пределах 0.05%, а затем помещают в измерительную камеру. Под воздействием постоянного электрического поля клетки перемещаются к аноду. Скорость их перемещения зависит от мембранного потенциала клеток, их формы и функционального состояния.Cells are placed in a liquid buffered incubation medium with a cell suspension concentration in the range of 0.05%, and then placed in a measuring chamber. Under the influence of a constant electric field, the cells move to the anode. The speed of their movement depends on the membrane potential of cells, their shape and functional state.
Недостатком данного устройства являются низкая точность определения скорости перемещения клеток из-за торможения их неподвижными клетками при контакте.The disadvantage of this device is the low accuracy of determining the speed of movement of cells due to inhibition of their motionless cells upon contact.
Известна комбинированная камера для анализа живых клеток в переменных неоднородных электрических полях (Е. Cen, С. Dalton, Y. Li, S. Adamia, L. Pilarski, K. Kaler, Journal of Microbiological Methods 58 (2004), p.387-401). Камера выполнена в виде плоского капилляра, одной из формирующих плоскостей которого является стеклянная пластина, а другой - кремниевая подложка с системой микроэлектродов.Known combined camera for the analysis of living cells in variable heterogeneous electric fields (E. Cen, C. Dalton, Y. Li, S. Adamia, L. Pilarski, K. Kaler, Journal of Microbiological Methods 58 (2004), p.387- 401). The chamber is made in the form of a flat capillary, one of the forming planes of which is a glass plate, and the other is a silicon substrate with a system of microelectrodes.
Камера заполняется препаратом живых клеток в буферном растворе, при включении напряжения в камере создаются быстропеременные неоднородные электрические поля, под действием которых клетки поляризуются и перемещаются с различной скоростью вдоль направлений градиентов этих полей (диэлектрофорез). Известно, что величина дипольного момента и поляризуемость биообъектов коррелируют с их иммуногенностью. При патологических состояниях величина отрицательного заряда мембраны эритроцитов изменяется. По деталям поведения клеток и известным показателям полей и среды рассчитываются диэлектрические и биологические параметры клеток (электроемкость и диэлектрическая проницаемость клеточной мембраны, равновесная частота диэлектрофореза, степень злокачественности клеток и т.п.).The chamber is filled with a preparation of living cells in a buffer solution, when voltage is turned on, rapidly varying inhomogeneous electric fields are created in the chamber, under the influence of which the cells polarize and move at different speeds along the directions of the gradients of these fields (dielectrophoresis). It is known that the magnitude of the dipole moment and polarizability of biological objects correlate with their immunogenicity. In pathological conditions, the negative charge of the erythrocyte membrane changes. The dielectric and biological parameters of the cells (the electric capacity and permittivity of the cell membrane, the equilibrium frequency of dielectrophoresis, the degree of malignancy of the cells, etc.) are calculated from the details of the behavior of the cells and the known indicators of the fields and environment.
Известно устройство для микроэлектрофореза [патент РФ №2168176], содержащее измерительную камеру, выполненную в виде плоского капилляра, образованного покровным стеклом и стеклянной платформой с расположенными на ней электродами, расположенными по окружности, соединенные с источником переменного симметричного напряжения и термодатчиком, связанным с термостабилизирующим устройством.A device for microelectrophoresis is known [RF patent No. 2168176], comprising a measuring chamber made in the form of a flat capillary formed by a coverslip and a glass platform with electrodes located on it, arranged in a circle, connected to a source of variable symmetrical voltage and a temperature sensor associated with a thermostabilizing device .
Камера заполняется препаратом анализируемых клеток в буферном растворе, при включении напряжения в ней между электродами создается переменное симметрично, многовекторное однородное электрическое поле, под действием которого заряженные живые клетки выполняют возвратно-поступательное движение с различными амплитудами, пропорциональными их интегральным зарядам (осуществляется процесс микроэлектрофореза). По определяемым характеристикам поведения клеток и известным показателям полей и среды рассчитываются электрические и биологические параметры клеток (их средний интегральный заряд и потенциал мембраны, гистограмма клеток по зарядам и доля подвижных клеток относительно их общего числа).The chamber is filled with the preparation of the analyzed cells in the buffer solution, when the voltage is turned on, an alternating symmetrical, multi-vector uniform electric field is created between the electrodes, under the action of which the charged living cells perform reciprocating motion with different amplitudes proportional to their integral charges (the process of microelectrophoresis is carried out). The electrical and biological parameters of the cells (their average integral charge and membrane potential, histogram of cells by charges and the proportion of mobile cells relative to their total number) are calculated from the determined characteristics of the behavior of the cells and the known indicators of the fields and environment.
Известно устройство комплексного анализа параметров живых клеток [Патент РФ №2357251], содержащее измерительную камеру с электродами соединенными с источником переменного электрического напряжения, термодатчик и измерительный блок.A device for the complex analysis of parameters of living cells is known [RF Patent No. 2357251], comprising a measuring chamber with electrodes connected to an alternating voltage source, a temperature sensor and a measuring unit.
Общим недостатком рассмотренных устройств является низкая точность определения скорости перемещения живых клеток в зависимости от их параметров (поляризуемости и дипольных моментов).A common disadvantage of the considered devices is the low accuracy of determining the speed of movement of living cells depending on their parameters (polarizability and dipole moments).
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является устройство для измерения вязкоупругих и электрических характеристик клеток биологических объектов [Патент на полезную модель №71439], состоящее из прозрачной измерительной ячейки, в которой расположены электроды, установленные с зазором, достаточным для формирования в нем средней напряженности электрического поля в пределах от 104 до 106 В/м и соединенные с источником электропитания, представляющий собой генератор переменного электрического напряжения, и измерительный блок, содержащий микроскоп, оптически связанный с измерительной кюветой.The closest technical solution adopted for the prototype is a device for measuring the viscoelastic and electrical characteristics of cells of biological objects [Utility Model Patent No. 71439], consisting of a transparent measuring cell, in which electrodes are placed with a gap sufficient to form an average electric field strengths ranging from 10 4 to 10 6 V / m and connected to a power source, which is an alternating voltage generator, and measuring th block containing a microscope optically coupled to a measuring cell.
Однако вышеприведенные устройства обладают низкой точностью определения скорости перемещения живых клеток в зависимости от их параметров (поляризуемости и дипольных моментов).However, the above devices have low accuracy in determining the speed of movement of living cells depending on their parameters (polarizability and dipole moments).
Техническим результатом заявляемой полезной модели является обеспечение возможности повышения точности определения перемещения живых клеток в зависимости от их параметров (поляризуемости и дипольных моментов).The technical result of the claimed utility model is to provide the possibility of increasing the accuracy of determining the movement of living cells depending on their parameters (polarizability and dipole moments).
Технический результат достигается тем, что устройство для анализа параметров живых клеток, содержит термостат с помещенной в него оптически прозрачной измерительной кюветой, с электродами, установленными параллельно с зазором относительно друг друга, соединенными с источником электрического напряжения, а так же измерительный блок с микроскопом, оптически связанный с измерительной кюветой и систему анализа изображений, согласно полезной модели дополнительно введено устройство создания микропотока жидкости носителя клеток с вектором скорости, перпендикулярного электрическому полю создаваемого между электродами, а источник электрического напряжения выполнен в виде двух источников напряжения, соединенных параллельно и представляющих собой генератор переменного асимметричного по полярности периодического напряжения и генератор линейно изменяющегося напряжения, являющегося источником постоянного компенсируемого напряжения. Кроме того, измерительная кювета содержит устройство регистрации субволновых частиц.The technical result is achieved by the fact that the device for analyzing the parameters of living cells contains a thermostat with an optically transparent measuring cell placed in it, with electrodes mounted in parallel with the gap relative to each other, connected to a voltage source, as well as a measuring unit with a microscope, optically associated with a measuring cell and an image analysis system, according to a utility model, a device for creating a micro-flow of a cell carrier fluid with vector velocity perpendicular to the electric field generated between the electrodes, and the source voltage is in the form of two voltage sources connected in parallel and representing a generator of alternating polarity periodic asymmetric voltage and a linearly varying voltage generator being offset by a DC voltage. In addition, the measuring cell contains a device for recording sub-wave particles.
На фиг. 1. приведена схема устройства для анализа параметров живых клеток.In FIG. 1. shows a diagram of a device for analyzing the parameters of living cells.
Устройство включает оптически прозрачную измерительную кювету 1 с электродами 2, 3, соединенные с источником электрического напряжения в виде генератора переменного асимметричного по полярности периодического напряжения 4 и генератора линейно изменяющегося напряжения 5, включенных параллельно, измерительного блока 6 и устройство создания микропотока жидкости носителя клеток 7.The device includes an optically
Работа устройства для анализа параметров живых клеток основан на том эффекте, что скорость перемещения клеток в потоке жидкости носителя под действием приложенного электрического поля в направлении силовых линий различна. Скорость дрейфа клеток V связана с величиной электрического поля Е действующего на клетку соотношением:The operation of the device for analyzing the parameters of living cells is based on the effect that the speed of movement of cells in the carrier fluid flow under the action of an applied electric field in the direction of the lines of force is different. The drift velocity of cells V is related to the magnitude of the electric field E acting on the cell by the ratio:
V=k(E) E, k=k0+kE2+…,V = k (E) E, k = k 0 + kE 2 + ...,
где k(Е) - подвижность клетки. Величина К определяется массами клетки, их формой, поляризуемостью, массами молекул дрейфовой жидкости, потенциалом их взаимодействия и напряженностью электрического поля.where k (E) is the cell motility. The value of K is determined by the masses of the cell, their shape, polarizability, the masses of the molecules of the drift fluid, the potential of their interaction and the electric field strength.
Для переменного периодического электрического поля, несимметричного по полярности, усредненная скорость дрейфа пропорциональна коэффициенту при квадратичном члене разложения k.For an alternating periodic electric field asymmetric in polarity, the averaged drift velocity is proportional to the coefficient for the quadratic term of the expansion k.
Вследствие того, что коэффициент k в зависимости от параметров клетки изменяется существенно сильнее чем подвижность, то и качество разделения живых клеток столь же существенно повышается. Скорость дрейфа повышается с увеличением напряженности электрического поля.Due to the fact that the coefficient k, depending on the parameters of the cell, changes significantly more than mobility, the quality of the separation of living cells is also substantially increased. The drift velocity increases with increasing electric field strength.
Устройство для анализа параметров живых клеток работает следующим образом. Живые клетки помещают в инкубационную среду и далее в измерительную кювету 1. От источника электрического напряжения 4 подается на электроды 2, 3 переменное асимметричное по полярности периодическое напряжение и одновременно компенсирующее линейно изменяющееся напряжение от источника 5. При этом создается периодическое асимметричное по полярности электрическое поле между электродами 2, 3 и перпендикулярное вектору скорости потока жидкости носителя, создаваемое устройством создания микропотока жидкости носителя клеток 7. Живая клетка начинает совершать осцилляции, причем смещение ее за время действия электрического поля более высокой напряженности больше и противоположно по направлению смещению клетки за время действия электрического поля более низкой напряженности.A device for analyzing the parameters of living cells works as follows. Living cells are placed in an incubation medium and then into a measuring
Возникающий в связи с этим средний дрейф клетки в таком поле можно скомпенсировать противоположным дрейфом в слабом постоянном электрическим полем, создаваемым источником напряжения 5 и электродами 2, 3.The average cell drift arising in this connection in such a field can be compensated by the opposite drift in a weak constant electric field created by a
Таким образом, живые клетки движутся вместе с потоком жидкости совершая осцилляции возле первоначального положения в потоке. Клетки с иными параметрами (массой, поляризуемостью, дипольным моментом), имеющие другую зависимость подвижности от напряженности электрического поля, отклоняются от первоначального положения и осаждаются на поверхности электродов 2, 3. Изменяя слабое постоянное электрическое поле можно последовательно выполнять условие отбора клеток с различными параметрами.Thus, living cells move together with the fluid flow, making oscillations near the initial position in the flow. Cells with other parameters (mass, polarizability, dipole moment), which have a different mobility dependence on the electric field strength, deviate from the initial position and are deposited on the surface of
После этого, с помощью измерительного блока, например, оптического микроскопа проводят микроскопирование прошедших живых клеток с фиксацией результатов движения и количества живых клеток.After that, using a measuring unit, for example, an optical microscope, microscopy of past living cells is carried out with fixing the results of movement and the number of living cells.
Устройство регистрации субволновых частиц в потоке жидкости может быть выполнена, например, на основе эффекта «фотонных струй», в соответствии с рекомендациями [US Patent N 20140016175; Hui Yang et al. Photonic nanojet array for fast detection of single nanoparticles in a flow // Nano Letters, vol. 15, n 3, 11 march 2015, p. 1730-1735] или нефелометра.A device for recording sub-wave particles in a liquid stream can be performed, for example, based on the effect of “photon jets”, in accordance with the recommendations of [US Patent N 20140016175; Hui Yang et al. Photonic nanojet array for fast detection of single nanoparticles in a flow // Nano Letters, vol. 15,
Для создания микропотока жидкости могут быть использованы известные устройства, например, электрокинетический микронасос [Патент РФ №2300024 Электрокинетический микронасос; A. Manz, C.S. Effenhauser, N. Burggraf, D.J. Harrison, K. Seiler, K. Fluri, Electroosmotic pumping and electrophoretic separations for miniaturized chemical analysis systems, J. Micromech. Microeng., 1994, v. 4, pp. 257-265; Chuan-Hua Chen, Juan Santiago, A Planar Electroosmotic Micropump, J.Electromechanical Systems, 2002, v. 11. No. 6, pp. 672-683; Патент США №6770183; Oliver Geschke, Henning Klank, Pieter Telleman, Microsystem Engineering of Lab-on-a-chip Devices, Willey-VCH Verlag GmbH & Co.KGaA, Weinheim, 2004, pp. 46-50.], пьезоэлектрических микронасосов [Yasumichi Nakamura. Murata Catches up as Demand for Fuel Cell Systems Grows. AEI December 2009. pp. 29-30.], микронасосы перистальтического типа [Yoseph Bar-Cohen and Zensheu Chang. Piezoelectrically Actuated Miniature Peristaltic Pump. / SPIE's 7th Annual International Symposium on Smart Structures and Materials, CA. Paper No. 3992-103. - 2000. - 8 с.] и т.п.Known devices, for example, an electrokinetic micropump [RF Patent No. 2300024 Electrokinetic micropump; A. Manz, C.S. Effenhauser, N. Burggraf, D.J. Harrison, K. Seiler, K. Fluri, Electroosmotic pumping and electrophoretic separations for miniaturized chemical analysis systems, J. Micromech. Microeng., 1994, v. 4, pp. 257-265; Chuan-Hua Chen, Juan Santiago, A Planar Electroosmotic Micropump, J. Electromechanical Systems, 2002, v. 11. No. 6, pp. 672-683; US patent No. 6770183; Oliver Geschke, Henning Klank, Pieter Telleman, Microsystem Engineering of Lab-on-a-chip Devices, Willey-VCH Verlag GmbH & Co.KGaA, Weinheim, 2004, pp. 46-50.], Piezoelectric micropumps [Yasumichi Nakamura. Murata Catches up as Demand for Fuel Cell Systems Grows. AEI December 2009. pp. 29-30.], Peristaltic type micropumps [Yoseph Bar-Cohen and Zensheu Chang. Piezoelectrically Actuated Miniature Peristaltic Pump. / SPIE's 7th Annual International Symposium on Smart Structures and Materials, CA. Paper No. 3992-103. - 2000. - 8 p.], Etc.
Зафиксированные характеристики движения живых клеток затем используют для расчета электрических, диэлектрических и биологических параметров этих клеток.The recorded motion characteristics of living cells are then used to calculate the electrical, dielectric and biological parameters of these cells.
Таким образом, предлагаемое устройство для анализа параметров живых клеток обеспечивает повышение точности определения скорости перемещения живых клеток в зависимости от их параметров (поляризуемости и дипольных моментов).Thus, the proposed device for the analysis of parameters of living cells provides an increase in the accuracy of determining the speed of movement of living cells depending on their parameters (polarizability and dipole moments).
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017120163U RU177745U1 (en) | 2017-06-07 | 2017-06-07 | Device for analyzing parameters of living cells |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017120163U RU177745U1 (en) | 2017-06-07 | 2017-06-07 | Device for analyzing parameters of living cells |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU177745U1 true RU177745U1 (en) | 2018-03-07 |
Family
ID=61568032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017120163U RU177745U1 (en) | 2017-06-07 | 2017-06-07 | Device for analyzing parameters of living cells |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU177745U1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030110840A1 (en) * | 2001-07-24 | 2003-06-19 | Arriaga Edgar A. | Systems and methods for detecting a particle |
| RU2225446C2 (en) * | 2001-11-28 | 2004-03-10 | Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии "Вектор" | Method for detecting viral concentration in liquid biological material and device for its implementation |
| RU2004126112A (en) * | 2004-08-30 | 2006-02-27 | Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии "Вектор" (ГНЦ ВБ "Вектор") (RU) | METHOD FOR MEASURING VISCO-ELASTIC CHARACTERISTICS OF CELLS OF BIOLOGICAL OBJECTS, METHOD FOR DIFFERENTIAL DIAGNOSTICS OF DIFFUSIVE DISEASES OF A LIVER OF ALCOHOLIC AND VIRUS TREATMENT |
| RU2271734C2 (en) * | 2004-06-28 | 2006-03-20 | Научно-техническое учреждение "Инженерно-технический центр" открытого акционерного общества "Ижевский мотозавод "Аксион-холдинг" (НТУ "ИТЦ") | Microelectrophoresis chamber |
| RU71439U1 (en) * | 2007-10-15 | 2008-03-10 | Федеральное государственное учреждение науки Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии "Вектор" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (ФГУН ГНЦ ВБ "Вектор" Роспотребнадзора) | SYSTEM FOR MEASURING VISCOELASTIC AND ELECTRICAL CHARACTERISTICS OF CELLS OF BIOLOGICAL OBJECTS |
| US20140073536A1 (en) * | 2001-10-11 | 2014-03-13 | Aviva Biosciences Corporation | Methods and compositions for detecting non-hematopoietic cells from a blood sample |
-
2017
- 2017-06-07 RU RU2017120163U patent/RU177745U1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030110840A1 (en) * | 2001-07-24 | 2003-06-19 | Arriaga Edgar A. | Systems and methods for detecting a particle |
| US20140073536A1 (en) * | 2001-10-11 | 2014-03-13 | Aviva Biosciences Corporation | Methods and compositions for detecting non-hematopoietic cells from a blood sample |
| RU2225446C2 (en) * | 2001-11-28 | 2004-03-10 | Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии "Вектор" | Method for detecting viral concentration in liquid biological material and device for its implementation |
| RU2271734C2 (en) * | 2004-06-28 | 2006-03-20 | Научно-техническое учреждение "Инженерно-технический центр" открытого акционерного общества "Ижевский мотозавод "Аксион-холдинг" (НТУ "ИТЦ") | Microelectrophoresis chamber |
| RU2004126112A (en) * | 2004-08-30 | 2006-02-27 | Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии "Вектор" (ГНЦ ВБ "Вектор") (RU) | METHOD FOR MEASURING VISCO-ELASTIC CHARACTERISTICS OF CELLS OF BIOLOGICAL OBJECTS, METHOD FOR DIFFERENTIAL DIAGNOSTICS OF DIFFUSIVE DISEASES OF A LIVER OF ALCOHOLIC AND VIRUS TREATMENT |
| RU71439U1 (en) * | 2007-10-15 | 2008-03-10 | Федеральное государственное учреждение науки Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии "Вектор" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (ФГУН ГНЦ ВБ "Вектор" Роспотребнадзора) | SYSTEM FOR MEASURING VISCOELASTIC AND ELECTRICAL CHARACTERISTICS OF CELLS OF BIOLOGICAL OBJECTS |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Micropumps and biomedical applications–A review | |
| Bhatt et al. | An AC electrokinetic technique for collection and concentration of particles and cells on patterned electrodes | |
| Wang et al. | Self-powered viscosity and pressure sensing in microfluidic systems based on the piezoelectric energy harvesting of flowing droplets | |
| Levitan et al. | Experimental observation of induced-charge electro-osmosis around a metal wire in a microchannel | |
| US10302408B2 (en) | Mechanical phenotyping of single cells: high throughput quantitative detection and sorting | |
| Weston et al. | Magnetic fields for fluid motion | |
| Kim et al. | Controlled mixing in microfluidic systems using bacterial chemotaxis | |
| Tai et al. | Automatic microfluidic platform for cell separation and nucleus collection | |
| US9168527B2 (en) | Electrokinetic fluidic system | |
| Zhou et al. | Self-powered AC electrokinetic microfluidic system based on triboelectric nanogenerator | |
| Li et al. | Directional transportation on microplate-arrayed surfaces driven via a magnetic field | |
| WO2012124415A1 (en) | Electric field generator and electric field generation method | |
| Ramírez-García et al. | Biomimetic, low power pumps based on soft actuators | |
| Eden et al. | Modeling faradaic reactions and electrokinetic phenomena at a nanochannel-confined bipolar electrode | |
| Jin et al. | Charge-powered electrotaxis for versatile droplet manipulation | |
| RU177745U1 (en) | Device for analyzing parameters of living cells | |
| Chang et al. | Electrical characterization of micro-organisms using microfabricated devices | |
| Kuo et al. | A bubble-free AC electrokinetic micropump using the asymmetric capacitance-modulated microelectrode array for microfluidic flow control | |
| Jiang | Energy harvesting and self-powered devices in droplet microfluidics | |
| Zhang et al. | A portable acoustofluidic device for multifunctional cell manipulation and reconstruction | |
| Park et al. | Square microchannel enables to focus and orient ellipsoidal Euglena gracilis cells by two-dimensional acoustic standing wave | |
| Ribetto | Microfabricated All-Around-Electrode AC Electro-osmotic Micropump | |
| Lavi | Electrokinetic Fluidic Dielectrophoresis for Precise On-Chip Fluidic Routing | |
| Askari et al. | Improving the Pumping Efficiency of a Micropump Using Hydrophobic Nanocomposite Coating | |
| Laser | Design, fabrication, and applications of silicon electroosmotic micropumps |