一种单细胞多参数在线表征系统技术方案

本发明专利技术提供一种单细胞多参数在线表征系统。本发明专利技术包括压力控制动力单元、细胞储液池、细胞多参数分析芯片组和电喷针电离源；细胞多参数分析芯片组包括细胞物理分析沉金石英芯片、刻有多重沟道的微流控芯片及细胞计数测量电路，所述细胞物理分析沉金石英芯片的上方连接所述微流控芯片，所述细胞物理分析沉金石英芯片包括第一段和第二段，分别用于完成单细胞的计数和单细胞阻抗信息的检测。本发明专利技术利用一个微流控芯片，将单细胞阻抗检测物理信息与单细胞化学电离相结合，同时在末端结合单细胞的电离实现细胞的在代谢物在线检测。本发明专利技术采用单细胞多功能表征，实现对细胞物理信息、化学信息的双重表征，具有较强的应用前景。具有较强的应用前景。具有较强的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种单细胞多参数在线表征系统


[0001]本专利技术涉及单细胞代谢组学分析
，尤其涉及一种单细胞多参数在线表征系统。

技术介绍

[0002]公开号为CN110170343A的《一种油包水微液滴制造系统及制造方法》公开了一种油包水微液滴制造系统及制造方法，该装置利用物理信息对细胞进行观察，但是缺乏对油包水单细胞的功能表征。CN111558405A的《一种用于微流控芯片的驱动及加液装置》可以在线对单细胞进行驱动，但是缺乏对单细胞的化学信息在线表征。CN103226127A的《一种多通道微流控芯片
‑
质谱联用装置》提供了一种对单细胞的化学检测手段，但是缺乏对细胞计数，同时无法对单细胞的物理信息进行测试。目前关于单细胞表征的方式主要局限于两个方面，一种是通过物理信息的细胞阻抗测量，另一种是关于质谱检测的细胞化学信息表征。目前单细胞的分析过程中缺乏利用物理信息与化学信息相互结合的多功能分析方法。

技术实现思路

[0003]根据上述提出的技术问题，而提供一种单细胞多参数在线表征系统。本专利技术采用的技术手段如下：
[0004]一种单细胞多参数在线表征系统，包括压力控制动力单元、细胞储液池、细胞多参数分析芯片组和电喷针电离源；所述细胞多参数分析芯片组包括细胞物理分析沉金石英芯片、刻有多重沟道的微流控芯片及细胞计数测量电路，所述细胞物理分析沉金石英芯片的上方连接所述微流控芯片，所述细胞物理分析沉金石英芯片包括第一段和第二段，分别用于完成单细胞的计数和单细胞阻抗信息的检测，所述细胞物理分析沉金石英芯片通过细胞计数测量电路实现数据采集，所述压力控制单元的输出端通过细胞储液池与细胞计数微流控芯片相连，其用于提供细胞的前进动力；所述微流控芯片的输出端与电喷针电离源相连，当细胞流经微流控芯片的对应细胞物理分析沉金石英芯片第一段位置的第一狭缝后，通过细胞物理分析沉金石英芯片第一段的电极测量细胞流过后的信号变化，进而判断单位时间内细胞的数量，实现单细胞的计数；当细胞流经微流控芯片的对应细胞物理分析沉金石英芯片第二段位置处以及仅能通过单细胞的第二狭缝后，通过细胞物理分析沉金石英芯片的两对电极分别测量细胞在此过程中的信号变化，其中，输入信号利用信号发生器输入高频信号于两个中间电极，外侧的两个电极输出信号，基于输入信号和输出信号处理后获得能够获得单细胞阻抗信息的检测信号；所述电喷针电离源用于对微流控芯片输出的细胞进行离子化，并通过后端的质量分析器，测量单细胞内的代谢物成分。
[0005]进一步地，所述细胞储液池通过柔性的软管与压力控制动力单元相连，所述细胞储液池通过硬管与细胞计数芯片组相连，所述压力控制动力单元包括注射泵及压力控制器，压力控制器通过压力反馈调节器实时测量压力的变化，用以减少波动。
[0006]进一步地，细胞储液池中设有用于存放细胞的生理溶液，细胞的生理溶液体积在
0.1
‑
5mL。
[0007]进一步地，所述细胞物理分析沉金石英芯片包括石英玻璃片和通过沉金工艺设置在石英玻璃片上的电极，所述细胞物理分析沉金石英芯片第一段的电极为两个，两个电极中间具有一定间隔，以仅供单细胞通过；所述细胞物理分析沉金石英芯片第二段的电极为两对，两对电极成轴对称分布，其中外侧的两个电极成朝外的“V”型，中间连接处存在竖直连接部，内侧的两个电极的主体为竖直布置，各电极的端部均有一个用于外接电路的连接部。
[0008]进一步地，所述细胞物理分析沉金石英芯片第一段的电极与信号放大器相连，信号采集后，通过数据处理，得到单细胞的数量。
[0009]进一步地，所述细胞物理分析沉金石英芯片第二段的电极的两个侧面电极分别接入信号放大器，之后通过连接差分放大器得到一个差分信号，最终利用锁相放大器将输出信号与输入信号进行卷积处理，得到检测信号。
[0010]进一步地，在微流控芯片的末端连接有一个金属连接管接口，内部嵌套一个拉制后具有尖端的石英毛细管，连接处通过热缩管密封，所述石英毛细管外部设置有感应电极，通过对感应电极施加压力，实现流过细胞的离子化，并通过后端的质量分析器，测量单细胞内的代谢物成分。
[0011]进一步地，控制压力泵的压力范围100
‑
500mbar，在此过程中，压力波动在预设值的
±
10mbar。
[0012]进一步地，注射泵的流速为0.5
‑
5uL/min。
[0013]本专利技术利用一个微流控芯片，将单细胞阻抗检测物理信息与单细胞化学电离相结合，同时在末端结合单细胞的电离实现细胞的在代谢物在线检测。本专利技术采用单细胞多功能表征，实现对细胞物理信息、化学信息的双重表征，具有较强的应用前景。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1为本专利技术整体结构示意图。
[0016]图2为本专利技术芯片部分示意图。
[0017]图3为本专利技术物理分析芯片示意图。
[0018]图4为本专利技术化学分析部分示意图。
[0019]图5为本专利技术物理分析芯片细胞计数结构示意图。
[0020]图6为本专利技术物理分析芯片细胞阻抗检测结构示意图。
[0021]图中：001、注射泵；002、注射泵控制器；003、压力控制器；004、气体连接管；005、细胞储液池；006、细胞进样连接金属管；007、细胞电离毛细管；008、细胞电离金属电极；009、细胞化学成分分析仪；010、微流控芯片支撑板；011、细胞物理分析沉金石英芯片；012、细胞物理分析微流控芯片；013、微流控芯片出口金属连接管；014、密封热缩管。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]如图1～6所示，本专利技术实施例公开了一种单细胞多参数在线表征系统，以实现单细胞在不同条件下的细胞表征，包括对单细胞的物理学信息表征与化学信息表征，整个装置在一个微流控芯片上完成，主要包括单细胞的高通量在线计数，单细胞的阻抗信息检测，单细胞的代谢物电离，并实现细胞的代谢物分析的过程。
[0024]本系统包括压力控制动力单元、细胞储液池005、细胞多参数分析芯片组和电喷针电离源；所述细胞多参数分析芯片组包括细胞物理分析沉金石英芯片011、刻有多重沟道的微流控芯片及细胞计数测量电路，所述细胞物理分析沉金石英芯片的上方连接所述细胞物理分析微流控芯片012，细胞物理分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单细胞多参数在线表征系统，其特征在于，包括压力控制动力单元、细胞储液池、细胞多参数分析芯片组和电喷针电离源；所述细胞多参数分析芯片组包括细胞物理分析沉金石英芯片、刻有多重沟道的微流控芯片及细胞计数测量电路，所述细胞物理分析沉金石英芯片的上方连接所述微流控芯片，所述细胞物理分析沉金石英芯片包括第一段和第二段，分别用于完成单细胞的计数和单细胞阻抗信息的检测，所述细胞物理分析沉金石英芯片通过细胞计数测量电路实现数据采集，所述压力控制单元的输出端通过细胞储液池与细胞计数微流控芯片相连，其用于提供细胞的前进动力；所述微流控芯片的输出端与电喷针电离源相连，当细胞流经微流控芯片的对应细胞物理分析沉金石英芯片第一段位置的第一狭缝后，通过细胞物理分析沉金石英芯片第一段的电极测量细胞流过后的信号变化，进而判断单位时间内细胞的数量，实现单细胞的计数；当细胞流经微流控芯片的对应细胞物理分析沉金石英芯片第二段位置处以及仅能通过单细胞的第二狭缝后，通过细胞物理分析沉金石英芯片的两对电极分别测量细胞在此过程中的信号变化，其中，输入信号利用信号发生器输入高频信号于两个中间电极，外侧的两个电极输出信号，基于输入信号和输出信号处理后获得能够获得单细胞阻抗信息的检测信号；所述电喷针电离源用于对微流控芯片输出的细胞进行离子化，并通过后端的质量分析器，测量单细胞内的代谢物成分。2.根据权利要求1所述的单细胞多参数在线表征系统，其特征在于，所述细胞储液池通过柔性的软管与压力控制动力单元相连，所述细胞储液池通过硬管与细胞计数芯片组相连，所述压力控制动力单元包括注射泵及压力控制器，压力控制器通过压力反馈调节器实时测量压力的变化，用以减少波动。3.根据权利要求1所述的单细胞多参数在线表征系统，其特征在于，细胞储液池中设有用于存放细胞的生理溶液，细胞的生理溶液体积在0...

【专利技术属性】
技术研发人员：许国旺，李杭，胡春秀，丰迪生，石先哲，林志坤，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：