一种基于多级介电泳的细胞检测装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于多级介电泳的细胞检测装置和方法。本发明专利技术是根据癌细胞与正常细胞在受到介电泳力的作用下，发生的位移变化为依据进行对癌细胞检测，相对于基因检测结果分析，难度低、易实现；不需要利用肿瘤标记物对细胞进行标记，一方面能够克服外部标记过程中带来的误差、操作复杂、耗时等缺点，另一方面可以减少肿瘤标记物对健康人的伤害；且可以在癌变的早期就能检测出癌细胞，由于细胞癌变初期，正常细胞中存在的癌细胞的数量非常少，但本发明专利技术的检测方法可以对大通量的细胞进行检测可以更早发现癌变细胞，便于更早的治疗。且本发明专利技术操作简单，不需要专业人员，普通人就可以完成对癌细胞的检测，可以在医疗领域推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多级介电泳的细胞检测装置和方法
本专利技术涉及细胞检测技术，特别是一种基于微流控芯片利用多级介电泳的细胞检测装置和方法。
技术介绍
细胞是生命组成的基础单元，针对细胞分析能够揭开细胞的生长与分化、代谢与繁殖、运动与联络、衰老与死亡、遗传与进化等生长代谢过程的奥秘，为了掌控生命运行的规律，必须以研究细胞为基础，通过细胞表现出来的特性探索细胞的行为。通过多级介电泳的细胞检测技术可以对癌细胞和正常细胞进行检测，以此可以从正常细胞中检测出癌细胞。为癌症的诊断、治疗和康复提供有效信息，以及生物科学的应用和突破提供依据。目前国内外常见的针对癌细胞检测方法主要有：X光，B超，CT等一些影像学设备的影像检测。但是经过影像学检查查出的肿瘤都是比较大的肿瘤了，基本都到了中晚期。总的来说，作为早期筛查，影像学手段发现的还是比较晚的。肿瘤标志物检查，包括癌胚抗原定量CEA、肿瘤特异性生长因子TSGF，甲胎蛋白AFP等等。在美国，肿瘤标志物通常用作检验癌症是否复发，而不是用在健康人身上，医生不鼓励健康人盲目地做血清肿瘤标志物检查。基因检测，肿瘤的产生源自于细胞的无限增殖，癌基因又称转化基因，它们一旦活化便能促使人或动物的正常细胞发生癌变。目前常见的癌基因家族src家族、ras家族、myc家族、sis家族、myb家族。抑癌基因的缺失也会导致肿瘤发生。目前基因检测比较昂贵，且受基因样本库、专业解读水平的制约，基因检测的结果解读难度大。针对以上的问题，迫切的需要提出一种能够快速从正常细胞中检测出癌细胞的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，为解决现有技术存在的上述问题，本专利技术要设计一种能够免于细胞标记、检测方法快捷简单，并能在癌症早期就能够将癌细胞从正常细胞中检测出来的装置和方法。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于多级介电泳的细胞检测装置，包括：电源模块，包括信号发生器和功率放大器，用于为检测模块提供放大后的交流信号电压；驱动模块，用于将检测样品液和鞘液的送入和送出检测模块，并在检测模块中流动进行检测；检测模块，用于检测区分正常细胞与癌细胞，利用微流控检测芯片提供检测通道，检测通道中电源模块提供的放大后的交流信号电压产生的非均匀电场与细胞相互作用，产生的介电泳力使得癌细胞与细胞发生不同偏移，检测出癌细胞；显示模块，用于显示放大的细胞的运动状态，收集细胞的运动图像；图像处理模块为计算机，用于对细胞的运动状态变化图像进行处理。进一步地，所述的检测模块为ITO导电玻璃、微电极、微流控芯片三层结构封装而成的检测芯片；第一层为与电源模块相连的ITO导电玻璃；第二层微电极与ITO导电玻璃面面接触，用于导电；第三层为微流控芯片，将微流控芯片有通道的一侧向下盖在微电极凸起上，三层结构密封封装成检测芯片。进一步地，所述的检测模块的第一层的ITO导电玻璃，为通过湿法刻蚀将设计好的固定形状ITO导电膜覆在玻璃片上，ITO导电膜通过导线与电源模块相连，第二层微电极置于ITO导电膜上，与ITO导电膜进行面面接触。进一步地，所述的检测模块的第二层微电极，包括三角形微电极和矩形微电极，三角形微电极和矩形微电极分别与ITO导电膜相连，用于在微流控芯片上的检测通道中产生电场，进而产生介电泳力，使得细胞的运动轨迹发生变化。进一步地，所述的检测模块的第三层微流控芯片上设置有检测的T形通道、细胞样品槽、鞘液槽、第一出液槽和第二出液槽，细胞样品槽、鞘液槽和出液槽与驱动模块相连，细胞样品槽和第二出液槽位于T形通道主通道的两端并与T形通道主通道连通，鞘液槽位于细胞样品槽同侧的T形通道的支路上并连通T形通道主通道，第一出液槽与T形通道支路通道连通；在T形通道主通道和支路的交汇处设置有微电极安装位置，安装的微电极延伸至T形通道主通道内，用于产生电场，形成检测区域；T形通道的支路通道中也设置有微电极安装位置。第三层微流控芯片提供细胞样品流动的通道，以及为细胞受到介电泳力发生运动轨迹变化提供环境。进一步地，所述的微流控芯片上在T形通道主通道和支路的交汇处设置有微电极安装位置，在T形通道主通道和支路的交汇处设置有对应微电极结构的凹槽，用于安装微电极。进一步地，所述的在T形通道主通道和支路的交汇处设置有对应微电极结构凹槽，在交汇处T形通道主通道的侧壁上设有深度与T形通道深度相同的三角形微电极凹槽，即用于安装厚度与通道深度相同的三角形微电极，T形通道的支路通道中设有矩形微电极凹槽，矩形微电极凹槽的深度等于T形通道的1/2深度，即用于安装厚度为T形通道深度1/2的矩形微电极。进一步地，所述的在T形通道主通道和支路的交汇处安装厚度与通道深度相同的三角形微电极，三角电极的三角尖端延伸至T形通道主通道宽度的1/2处。进一步地，所述的驱动模块为压力注射泵，利用压力驱动将检测样品液和鞘液的送入和送出检测模块，并在检测模块中流动进行检测。进一步地，显示模块由显微镜和CCD(电荷耦合器)组成。基于多级介电泳的细胞检测的方法，包括如下步骤：(1)检测芯片准备检测芯片为ITO导电玻璃、微电极、微流控芯片三层结构封装而成的；第一层为与电源模块相连的ITO导电玻璃；第二层微电极与ITO导电玻璃面面接触，用于导电；第三层为微流控芯片，将微流控芯片有通道的一侧向下盖在微电极凸起上，三层结构密封封装成检测芯片；以检测芯片的第一层ITO导电玻璃所在的平面为x-y面，T形通道的主通道方向在x轴方向，T形通道的支路通道在y轴方向上，第三层微流控芯片通道高度为z轴方向；第三层微流控芯片上设置有检测的T形通道、细胞样品槽、鞘液槽、第一出液槽和第二出液槽，细胞样品槽、鞘液槽第一出液槽和第二出液槽分别与驱动模块相连，细胞样品槽和第二出液槽位于T形通道主通道的两端并与T形通道主通道连通，鞘液槽位于细胞样品槽同侧的T形通道的支路上并连通T形通道主通道，第一出液槽与T形通道支路通道连通；在T形通道主通道和支路的交汇处设置有微电极安装位置，安装的微电极延伸至T形通道主通道内，用于产生电场，形成检测区域；T形通道的支路通道中也设置有微电极安装位置；(2)开始检测将鞘液加入到鞘液储液池，将细胞的样品溶液加入到细胞样品槽中，打开电源和样品液、鞘液驱动模块，通过驱动模块将鞘液槽中的鞘液和细胞样品槽中的样品细胞液推动到T形通道主通道和支路交汇处的检测区域，在检测区域T形通道主通道的侧壁上设有厚度与通道深度一致的三角形微电极，三角形微电极延伸至T形通道主通道内，用于产生电场，形成检测区域，样品细胞会受到三角形微电极产生的介电泳力的作用，通过调节电源模块的频率使得样品细胞受负介电泳力的作用，样品细胞的原有的运动轨迹会发生改变，向着远离三角形微电极的方向运动，即沿y轴方向运动进入T形通道的支路通道，由于在T形通道的支路通道中设有矩形微电极，矩形微电极的厚度等于T形通道的1/2深度，产生的介电泳力会使的细胞在z轴方向上发生位移；(3)结果处理通过显微镜和CCD组成的显示模块及计算机的图像处理，显示放大检测芯片T形通道中细胞在x轴、y轴和z轴方向上运动状态，由于介电泳力为体积力，并且癌变的细胞比正常细胞的体积大，所以癌细胞受到的负介电泳力比较大，在介电泳力的作用下在y轴和z轴方向上发生的位移变化比正常细胞大，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多级介电泳的细胞检测装置，其特征在于，包括：电源模块，包括信号发生器和功率放大器，用于为检测模块提供放大后的交流信号电压；驱动模块，用于将检测样品液和鞘液的送入和送出检测模块，并在检测模块中流动进行检测；检测模块，用于检测区分正常细胞与癌细胞，利用微流控检测芯片提供检测通道，检测通道中电源模块提供的放大后的交流信号电压产生的非均匀电场与细胞相互作用，产生的介电泳力使得癌细胞与细胞发生不同偏移，检测出癌细胞；显示模块，用于显示放大的细胞的运动状态，收集细胞的运动图像；图像处理模块为计算机，用于对细胞的运动状态变化图像进行处理。

【技术特征摘要】
1.一种基于多级介电泳的细胞检测装置，其特征在于，包括：电源模块，包括信号发生器和功率放大器，用于为检测模块提供放大后的交流信号电压；驱动模块，用于将检测样品液和鞘液的送入和送出检测模块，并在检测模块中流动进行检测；检测模块，用于检测区分正常细胞与癌细胞，利用微流控检测芯片提供检测通道，检测通道中电源模块提供的放大后的交流信号电压产生的非均匀电场与细胞相互作用，产生的介电泳力使得癌细胞与细胞发生不同偏移，检测出癌细胞；显示模块，用于显示放大的细胞的运动状态，收集细胞的运动图像；图像处理模块为计算机，用于对细胞的运动状态变化图像进行处理。2.根据权利要求1所述的一种基于多级介电泳的细胞检测装置，其特征在于，所述的检测模块为ITO导电玻璃、微电极、微流控芯片三层结构封装而成的检测芯片；第一层为与电源模块相连的ITO导电玻璃；第二层微电极与ITO导电玻璃面面接触，用于导电；第三层为微流控芯片，将微流控芯片有通道的一侧向下盖在微电极凸起上，三层结构密封封装成检测芯片。3.根据权利要求2所述的一种基于多级介电泳的细胞检测装置，其特征在于，所述的检测模块的第一层的ITO导电玻璃，为通过湿法刻蚀将设计好的固定形状ITO导电膜覆在玻璃片上，ITO导电膜通过导线与电源模块相连，第二层微电极置于ITO导电膜上，与ITO导电膜进行面面接触。4.根据权利要求2所述的一种基于多级介电泳的细胞检测装置，其特征在于，所述的检测模块的第二层微电极，包括三角形微电极和矩形微电极，三角形微电极和矩形微电极分别与ITO导电膜相连，用于在微流控芯片上的检测通道中产生电场，进而产生介电泳力，使得细胞的运动轨迹发生变化。5.根据权利要求2所述的一种基于多级介电泳的细胞检测装置，其特征在于，所述的检测模块的第三层微流控芯片上设置有检测的T形通道、细胞样品槽、鞘液槽、第一出液槽和第二出液槽，细胞样品槽、鞘液槽、第一出液槽和第二出液槽分别与驱动模块相连，细胞样品槽和第二出液槽位于T形通道主通道的两端并与T形通道主通道连通，鞘液槽位于细胞样品槽同侧的T形通道的支路上并连通T形通道主通道，第一出液槽与T形通道支路通道连通；在T形通道主通道和支路的交汇处设置有微电极安装位置，安装的微电极延伸至T形通道主通道内，用于产生电场，形成检测区域；T形通道的支路通道中设置有微电极安装位置。6.根据权利要求5所述的一种基于多级介电泳的细胞检测装置，其特征在于，所述的微流控芯片上在T形通道主通道和支路的交汇处设置有微电极安装位置，在T形通道主通道和支路的交汇处设置有对应微电极结构的凹槽，在交汇处T形通道主通道的侧壁上设有深度与T形通道深度相同的三角形微电极凹槽，即用于安装厚度与通道深度相同的三角形微电极，T形通道的支路通道中设有矩形微电极凹槽，矩形微电极凹槽的深度等于T形通道的1/2深度，即用于安装厚度为T形通道深度1/2的矩形微电极。7.根据权利要求6所述的一种基于多级介电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊生，张晓辉，王若雨，
申请(专利权)人：大连晓辉医药科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21