一种基于阻抗信号及荧光成像的细胞特征检测方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种基于阻抗信号及荧光成像的细胞特征检测方法和装置，包括如下步骤：步骤1、利用压力控制模块施加负压，吸取细胞通过微流控芯片模块上的错位十字交叉压缩通道；步骤2、在压缩通道入口利用荧光成像模块采集细胞中荧光染色的细胞核图像视频；利用荧光染色的细胞核图像视频得到细胞核的结构特征；步骤3、在错位十字交叉压缩通道的错位十字两端利用阻抗测量模块检测有无细胞通过时的双频阻抗幅值和相位；步骤4、利用阻抗幅值和相位以及对应的计算方法得到细胞结构特征，包括细胞直径；以及细胞电学特征，包括细胞质电导率和细胞膜比电容。与已有方法相比，本发明专利技术同时获取了细胞电学特征和结构特征，实现了高通量、准确地综合评估细胞特性。准确地综合评估细胞特性。准确地综合评估细胞特性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于阻抗信号及荧光成像的细胞特征检测方法和装置


[0001]本专利技术涉及生物电学检测领域，具体涉及一种基于阻抗信号及荧光成像的细胞电学和结构特征检测装置及方法。

技术介绍

[0002]细胞电学和结构特性对于评估细胞状态、诊断血液和肿瘤疾病等具有重要意义。目前已有研究方法分别表明细胞结构特征以及细胞电学特征可以用于进行细胞分类分析，然而研究的瓶颈在于缺乏有效的单细胞表征工具同时采集大量单个细胞的电学和结构特征参数。所以合理推测电学和结构特征的综合检测，对快速准确地应用于临床诊断和治疗具有重要的意义。
[0003]检测单细胞电学和结构特征的常规方法按照检测参量分为电学特征方法和结构特征方法两类。其中电学特征检测方法主要包括膜片钳、电旋转和介电泳。膜片钳使用锥形玻璃微管电极吸取细胞膜形成密封连接，通过施加电流与频率的函数关系获取细胞膜电容。电旋转在两对互相垂直的电极上分别施加幅值和频率相同，相位相差90
°
的交流电压信号，通过测量细胞旋转速度随频率的变化关系(即ROT频谱)获取细胞膜介电常数和细胞质电导率。介电泳计数电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于阻抗信号及荧光成像的细胞电学和结构特征检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、利用压力控制模块施加负压，吸取细胞通过微流控芯片模块上的错位十字交叉压缩通道；步骤2、在压缩通道入口利用荧光成像模块采集细胞中荧光染色的细胞核图像视频；利用荧光染色的细胞核图像视频得到细胞核的结构特征；步骤3、在错位十字交叉压缩通道的错位十字两端利用阻抗测量模块检测有无细胞通过时的双频阻抗幅值和相位；步骤4、利用阻抗幅值和相位以及对应的计算方法得到细胞结构特征，包括细胞直径；以及细胞电学特征，包括细胞质电导率和细胞膜比电容。2.根据权利要求1所述的一种基于阻抗信号及荧光成像的细胞电学和结构特征检测方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：获取细胞核即将进入错位十字交叉压缩通道、且没有进入压缩通道被压缩变形的荧光图像视频作为效荧光图像视频，首先确定录制图像视频的分辨率，并确定荧光成像区域中细胞溶液入口通道和错位十字交叉压缩通道分界线的位置及距离图像右边界的距离L
p
；接下来染色细胞细胞核在微通道中穿行通过，依次获得对应的细胞核的荧光图像，其中细胞核最右边界距离荧光图像右边界的距离为L
b
；最后通过算法条件L
b
‑
L
p
＝0获取有效荧光图像，即目标成像，获取细胞核的结构特征参数。3.根据权利要求1所述的一种基于阻抗信号及荧光成像的细胞电学和结构特征检测方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：细胞拉伸长度及细胞直径计算、细胞质电导率和细胞膜比电容的计算；其中，细胞拉伸长度及细胞直径计算方法如下：利用错位十字交叉压缩通道之间有细胞通过时的阻抗幅值或相位变化，即可得到细胞拉伸长度L
c
，其中L
d
为错位十字压缩通道的宽度，L
f
为错位十字压缩通道之间的流动压缩通道长度，S
f
为流动压缩通道的横截面积；当细胞穿行越过左侧错位十字交叉压缩通道的过程中，细胞阻挡电场线增加至完全阻挡再至阻挡电场线略微减少，阻抗幅值先上升后有所下降，相位相反，先下降后有所上升；当细胞穿行至左右两侧错位十字交叉压缩通道之间的流动压缩通道中，细胞阻挡电场线保持不变，故阻抗幅值、相位保持不变；当细胞穿行至越过右侧错位十字交叉压缩通道的过程中，与细胞穿行越过左侧错位十字交叉压缩通道的过程中的情况相同；三种情况下，一一对应形成细胞穿行时间t1、t2和t3；在t1和t3时间段，细胞运动位移相同，均为细胞拉伸长度与错位十字压缩通道宽度之和：L
c
+L
d
，在t2时间段，细胞运动位移为错位十字压缩通道之间的流动压缩通道长度与细胞拉伸长度之差：L
f
‑
L
c

【专利技术属性】
技术研发人员：陈健，梁红雁，陈骁，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：