基于电学及荧光信号的微流控芯片和血细胞分析装置制造方法及图纸

一种基于电学及荧光信号的微流控芯片及其制备方法、微流控芯片模块及血细胞分析装置，该微流控芯片包括绝缘承载体和绝缘衬底，其中，所述绝缘承载体包括细胞溶液注入通道、细胞溶液回收通道以及四T型压缩通道的主压缩通道和四个侧压缩通道；所述绝缘衬底包括金属电极和铬窗口，所述金属电极与各个侧压缩通道出口分别连接，所述铬窗口设置在主压缩通道上。本发明专利技术通过四T型压缩通道检测细胞尺寸的同时，利用其中的铬窗口荧光检测获取细胞核的尺寸信息，消除了不同类型细胞由于细胞体积相同而无法被区分的影响，本发明专利技术还提高了测量的准确性。

【技术实现步骤摘要】
基于电学及荧光信号的微流控芯片和血细胞分析装置
本专利技术属于生物医学检测领域，具体涉及一种基于电学及荧光信号的微流控芯片和血细胞分析装置。
技术介绍
血细胞分析是一种通过一些仪器的检测对白细胞等进行分析的技术。分析白细胞等各项参数指标的变化对临床进行提示预警，从而为临床疾病的诊断提供依据具有重要的意义。其中血细胞分类计数是血细胞分析的核心部分和关键环节，然而目前研究的瓶颈是缺乏有效的单细胞表征工具采集大量的单个血细胞的固有特性。单个细胞与细胞核尺寸信息作为单细胞的固有特性，已经被证明可以用来区分血细胞等。所以检测细胞与细胞核固有特性进行血细胞分析，对快速准确地应用于临床诊断和治疗具有重大的研究意义。血细胞分析的常规方法主要是应用库尔特原理。库尔特原理是指悬浮在电解液中的白细胞随电解液通过小孔时，取代相同体积的电解液，在恒定电流设计的电路中导致小孔两侧电极间电阻发生瞬时变化，产生电位脉冲，其中脉冲信号的大小和次数与白细胞的大小和数目成正比。在低频下，根据细胞通过小孔产生的脉冲信号转化为细胞体积确定白细胞分类计数。而且，为了更大程度地区分白细胞种群，溶血剂被用于对白细胞质膜产生差分作用，淋巴细胞质膜收缩导致其细胞体积变小，粒细胞免于溶血剂的收缩作用，而单核细胞体积收缩反而小于粒细胞体积但在一定程度保持稳定又大于淋巴细胞体积。细胞分析时将每个细胞的脉冲根据其体积大小分配在相应的体积通道，每个体积通道收集的数据被统计出相对数，白细胞分布初步确定为三分群，小体积区主要是淋巴细胞，中体积区主要是单核细胞，大体积区主要是中性粒细胞。该方法虽然可以应用于白细胞分类，但测定的细胞体积并不是细胞的生理体积，无法表征白细胞的固有特性。而且由于体积相同的不同类型细胞产生的脉冲信号幅度相同而无法被区分开，因此后续发展，同时应用高频信号弥补这一缺陷。高频电流解决了低频电流无法通过细胞膜的问题，依据细胞核的大小、密度不同对高频电流的阻抗不同来区分白细胞。该方法虽然可以进一步细分白细胞，但同样无法表征细胞核的固有特性。因此发展一种新型的血细胞分析的装置及方法，利用细胞的固有特性实现更精确的血细胞分析是非常有意义的。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的之一在于提出一种基于电学及荧光信号的微流控芯片及其制备方法、微流控芯片模块及血细胞分析装置，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。为了实现上述目的，作为本专利技术的一个方面，提供了一种微流控芯片，包括绝缘承载体和绝缘衬底，其中，所述绝缘承载体包括细胞溶液注入通道、细胞溶液回收通道以及四T型压缩通道的主压缩通道和四个侧压缩通道；所述绝缘衬底包括金属电极和铬窗口，所述金属电极与各个侧压缩通道出口分别连接，所述铬窗口设置在主压缩通道上。作为本专利技术的另一个方面，还提供了一种微流控芯片的制备方法，制备如上所述的微流控芯片，包括在基片上形成铬标记；在形成铬标记的玻璃片上形成种子层；在种子层上制备微流控通道阳模；在微流控通道阳模上制备得到含有微流控通道的绝缘承载体；在另一个基片上形成铬窗口并制备金属电极层，剥离后得到片上电极；在绝缘承载体的微流控通道相应位置打孔，并与含有片上电极和铬窗口的绝缘衬底键合，即可得到所述的微流控芯片。作为本专利技术的又一个方面，还提供了一种微流控芯片模块，内含有至少一个如上所述的微流控芯片或如上所述制备方法得到的微流控芯片，其中，多个所述微流控芯片采用串联或并联的方式连接。作为本专利技术的再一个方面，还提供了一种血细胞分析装置，包括：如上所述的微流控芯片模块；压力控制模块，与细胞溶液注入通道或细胞溶液回收通道连接，用于驱动细胞进入四T型压缩通道；阻抗测量模块，与侧压缩通道连接，用于检测细胞通过侧压缩通道时阻抗的变化；以及荧光检测模块，与铬窗口连接，用于检测荧光染色过的细胞内细胞核的荧光强度。基于上述技术方案可知，本专利技术的基于电学及荧光信号的微流控芯片及其制备方法、微流控芯片模块及血细胞分析装置相对于现有技术至少具有以下优势之一：1、本专利技术通过四T型压缩通道检测细胞尺寸的同时，利用其中的铬窗口荧光检测获取细胞核的尺寸信息，与已有方法相比，消除了不同类型细胞由于细胞体积相同而无法被区分的影响。目前应用的白细胞区分方法，如利用低频信号区分，仅能将白细胞按照小、中、大体积区进行种群区分，结果难免存在误差。2、本专利技术通过压缩通道结构可以准确地获取细胞和细胞核固有尺寸信息，与已有方法相比，提高了测量的准确性，从而提高了血细胞分析的准确性。目前白细胞分析的方法使用低频和高频信号结合的方法，测定的细胞与细胞核体积仍非细胞的生理体积，而是相对量，并不能准确的表征分析白细胞。附图说明图1为本专利技术实施例中血细胞分析装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例中所述微流控芯片模块结构示意图；图3为本专利技术实施例中所述微流控芯片模块加工流程图；图4为本专利技术实施例中所述细胞拉伸长度计算模型及相应的阻抗幅值曲线图；图5为本专利技术实施例中所述细胞核拉伸长度计算模型及相应的荧光强度信号曲线图。附图标记说明：100-细胞溶液注入通道；200-四T型压缩通道；210-主压缩通道；221-第一侧压缩通道；222-第二侧压缩通道；223-第三侧压缩通道；224-第四侧压缩通道；300-细胞溶液回收通道；401-第一电极；402-第二电极；403-第三电极；404-第四电极；500-铬窗口。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术公开了一种微流控芯片，包括绝缘承载体和绝缘衬底，其中，所述绝缘承载体包括细胞溶液注入通道、细胞溶液回收通道以及四T型压缩通道的主压缩通道和四个侧压缩通道；所述绝缘衬底包括金属电极和铬窗口，所述金属电极与各个侧压缩通道出口分别连接，所述铬窗口设置在主压缩通道上。在本专利技术的一些实施例中，四个所述侧压缩通道沿主压缩通道依次为第一侧压缩通道、第二侧压缩通道、第三侧压缩通道、第四侧压缩通道；所述第一侧压缩通道和第二侧压缩通道均设置在铬窗口的靠近细胞溶液注入通道的一侧，第三侧压缩通道和第四侧压缩通道均设置在铬窗口的靠近细胞溶液回收通道的一侧；所述第一侧压缩通道和第四侧压缩通道均设置在主压缩通道的同一侧，所述第二侧压缩通道和第三侧压缩通道均设置在主压缩通道的另一侧的同侧。在本专利技术的一些实施例中，所述细胞溶液注入通道和细胞溶液回收通道的横截面高度均大于或等于40微米。在本专利技术的一些实施例中，所述主压缩通道的横截面宽度为4至12微米。在本专利技术的一些实施例中，所述侧压缩通道的横截面宽度为3至5微米。在本专利技术的一些实施例中，所述主压缩通道的横截面的高度与侧压缩通道横截面的高度相同。在本专利技术的一些实施例中，所述铬窗口的宽度为2至3微米。本专利技术还本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微流控芯片，包括绝缘承载体和绝缘衬底，其中，所述绝缘承载体包括细胞溶液注入通道、细胞溶液回收通道以及四T型压缩通道的主压缩通道和四个侧压缩通道；/n所述绝缘衬底包括金属电极和铬窗口，所述金属电极与各个侧压缩通道出口分别连接，所述铬窗口设置在主压缩通道上。/n

【技术特征摘要】
1.一种微流控芯片，包括绝缘承载体和绝缘衬底，其中，所述绝缘承载体包括细胞溶液注入通道、细胞溶液回收通道以及四T型压缩通道的主压缩通道和四个侧压缩通道；
所述绝缘衬底包括金属电极和铬窗口，所述金属电极与各个侧压缩通道出口分别连接，所述铬窗口设置在主压缩通道上。


2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，
四个所述侧压缩通道沿主压缩通道依次为第一侧压缩通道、第二侧压缩通道、第三侧压缩通道、第四侧压缩通道；
所述第一侧压缩通道和第二侧压缩通道均设置在铬窗口的靠近细胞溶液注入通道的一侧，第三侧压缩通道和第四侧压缩通道均设置在铬窗口的靠近细胞溶液回收通道的一侧；
所述第一侧压缩通道和第四侧压缩通道均设置在主压缩通道的同一侧，所述第二侧压缩通道和第三侧压缩通道均设置在主压缩通道的另一侧的同侧。


3.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，
所述细胞溶液注入通道和细胞溶液回收通道的横截面高度均大于或等于40微米。


4.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，
所述主压缩通道的横截面宽度为4至12微米。


5.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，
所述侧压缩通道的横截面宽度为3至5微米。


6.根据权利要求1所述的微流控芯片...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈健，梁红雁，张毅，谭惠文，陈德勇，王军波，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11