【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及流式细胞术领域。具体地，本专利技术涉及基于阻抗的微流控流式细胞仪装置(flow cytometry device)。本专利技术还涉及使用该流式细胞仪装置来测定颗粒特性的方法。
技术介绍
1、近年来，对从亚微米至微米尺度的各种生物样本的尺寸分布的研究已经引起了人们对广泛的生物医学研究和临床应用的极大关注。例如，细菌的精确尺寸测量(sizing)和计数在抗菌药物敏感性测试和抗菌药物耐药性研究中至关重要。据报道，大多数常见细菌的尺寸分布在亚微米至微米尺度的范围内。除了细菌之外，已经发现从凋亡的细胞裂解的尺寸范围为0.5至5μm的凋亡小体也与免疫调节和肿瘤发生有关。例如，血浆中凋亡小体的尺寸分布与缺血性中风和神经退化性疾病有关；并且t淋巴细胞的凋亡小体促进细胞清除和细胞间通讯。对上述生物样本进行表征和定量需要亚微米精度的精确测量。
2、光学显微术和基于图像的方法是用于微粒尺寸测量和识别的常规技术，然而这些方法费力且耗时。另一种用于微粒尺寸测量和计数的利用光散射进行布朗运动检测的方法已在商业化的纳米颗粒跟踪分析仪(nta)中使用。商业化的nta实现了纳米颗粒检测的高灵敏度和低至纳米尺度的分辨率。然而，由于受限的布朗运动，其表征大颗粒(>1μm)的精确性降低，因此不适合对在亚微米至微米尺度的尺寸范围内的颗粒进行尺寸测量和识别。另外，由于基于光散射的方法对目标的运动敏感，因此难以探测具有自移动性的活体生物样本(例如，活菌)。
3、微流控流式细胞术由于其单颗粒水平表征、高通量和所需测试样本量少的
4、为了克服这些缺点，一种替代方法是使用基于阻抗的微流控流式细胞术(imc)。其为微粒尺寸测量、计数和细胞介电性能研究提供了无标记、高通量和低成本的特点。典型的imc芯片由填充有导电介质的微通道和连接至ac电压源的一对电极组成。为了抑制来自导电介质的电气噪声，在以往的研究中使用具有共面且平行的电极的差分配置来区分细胞表型和对微粒进行尺寸测量。几项研究表明，通过频率低于1mhz的施加ac电压而在电极之间产生的电流信号提供了通过微通道的微粒的尺寸信息。然而，当频率处于亚mhz时，双电层(edl)效应主导电流信号的测量，这可能会将噪声引入电气信号，导致信噪比(snr)下降。除了施加在电极上的ac电压之外，对edl效应有贡献的另一个因素是电极的阻抗感测面积，其与在相同的施加电压下edl效应的主导地位水平呈负相关。以往的研究已经报道了通过增加电极的感测面积来优化电极配置。但是这种配置需要纳米尺度对准，这给装置制造带来了困难。减小具有固定长度的电极的宽度和通道尺寸通常是提高微粒检测灵敏度的选择。然而，电极面积的减小会导致不利的edl效应的放大。在微流控细胞术中，通过电极的受限的阻抗感测面积来补偿在亚mhz下由edl效应引起的snr下降的解决方案尚未被讨论。
技术实现思路
1、因此，需要开发以亚微米精度表征微米尺度和亚微米尺度颗粒的替代方法。
2、在本专利技术的一个方面中，提供了一种基于阻抗的微流控流式细胞仪装置，包括：通道，其包括感测区域以感测流经通道的颗粒；和电极排列，其布置为与感测区域相邻，其中电极排列构造为在感测区域内产生差分电流的至少一个第一区域和差分电流的至少一个第二区域，并且其中所述至少一个第一区域和所述至少一个第二区域具有相反的电流相位。
3、如本文所使用的，术语“阻抗”或“电阻抗”指的是对交流电流动的阻力的量度。阻抗可以通过施加已知电压并测量电流来测量，或者通过施加已知电流并测量所得电压来测量。
4、术语“微流控”指的是小尺度(通常为亚毫米)颗粒，换言之，微毫米或更小尺度的颗粒的行为、控制和操纵。如本文所使用的，术语“基于阻抗的微流控流式细胞术”意味着包括测量在微流控通道中流动的单个颗粒的电气性能(具体为阻抗性能)的技术。基于阻抗的微流控流式细胞仪装置可以包括多个电极，所述多个电极布置为与通道相邻以在通道的感测区域内产生电场。
5、通道可以填充有介质或流体悬浮液。在一个实施方案中，介质是具有约1.6s/m的电导率的磷酸盐缓冲盐水(pbs)。
6、如本文所使用的，术语“感测区域”可以指的是通道内的区域，在该区域中，与感测区域相邻的电极可以产生一个或多个差分电流，所述电极与感测区域电气连通。
7、如本文所使用的，术语“颗粒”应当广义地解释为包括生物颗粒和合成颗粒。生物颗粒的示例包括动物细胞、植物细胞、细菌细胞、病毒、真菌以及诸如凋亡小体、白细胞、染色体、脂质体、核酸和蛋白质等其他生物颗粒。术语“颗粒”也可以包括诸如珠子、聚合物材料和金属等合成颗粒。
8、如本文所使用的，术语“相位”指的是正弦电压波形之间的角度或电压和电流之间的角度。术语“相位差”和“相位角”可互换使用。在电流或电压的上下文中，术语“相反相位”指的是180°或-180°的电压和电流之间的相位差。
9、在一个实施方案中，如本文所述的装置中的电极排列包括：中央电极；两个接地电极，其在中央电极的相反两侧布置为与中央电极相邻；以及两个端电极，其在与中央电极相反的所述两侧布置为与接地电极相邻，其中在各接地电极和相邻的端电极之间产生所述至少一个第一区域中的第一区域，并且其中在中央电极和相邻的各接地电极之间产生所述至少一个第二区域中的第二区域。
10、例如，电极排列可以包括呈共面排列的5个电极，其中这些电极以中央电极为中心对称地排列。在一个实施方案中，5电极排列包括在中间的中央电极，接着是位于中央电极两侧的2个接地电极，并且接着是位于电极排列的开始和结束处的2个端电极。
11、在各种实施方案中，术语“端电极”和“侧电极”可互换使用。
12、在另一个实施方案中，电极排列还包括布置在接地电极和端电极之间的浮动电极。
13、如本文所使用的，术语“浮动电极”意味着包括不直接连接至任何电压源的电极。浮动电极可以与其他电极附近的流体接触。浮动电极的存在改变了浮动电极附近的电场分布。浮动电极的存在对测量颗粒的通道内高度可能是有用的。
14、在另一个实施方案中，电极排列还包括两个浮动电极，其中各浮动电极布置在接地电极和本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于阻抗的微流控流式细胞仪装置，包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述电极排列包括：
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述电极排列还包括布置在接地电极和端电极之间的浮动电极。
4.根据权利要求2所述的装置，其中所述电极排列还包括两个浮动电极，其中所述两个浮动电极中的各者布置在接地电极和端电极之间。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的装置，其中所述中央电极连接至具有0°相位角的AC电压源，并且其中所述两个端电极连接至具有180°相位角的AC电压源。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的装置，其中所述装置包括另外的中央电极。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述电极间隔开约1-20μm。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述电极的宽度约为2-30μm。
9.一种流体悬浮液中颗粒的特性的测定方法，所述方法包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述电极排列包括：
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述电极排列还包括布
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述电极排列还包括两个浮动电极，其中所述两个浮动电极中的各者布置在接地电极和端电极之间。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中步骤(b)包括向所述中央电极施加具有0°相位角的AC电压，和向所述两个端电极施加具有180°相位角的AC电压。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其中所述装置包括另外的中央电极。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的方法，其中在步骤(c)中，由所述两个接地电极接收所述差分电气信号。
16.根据权利要求9至15中任一项所述的方法，其中在步骤(c)之后，利用差分放大器对所述差分电气信号进行进一步差分。
17.根据权利要求9至16中任一项所述的方法，其中测定所述颗粒的所述特性包括测定所述颗粒的尺寸，并且其中所述方法还包括校准所述颗粒的尺寸的步骤。
18.根据权利要求9至17中任一项所述的方法，其中测定所述颗粒的所述特性包括测定所述颗粒的数量。
19.根据权利要求9至18中任一项所述的方法，其中测定所述颗粒的所述特性包括识别所述颗粒。
20.根据权利要求9至19中任一项所述的方法，其中所述颗粒是生物颗粒。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种基于阻抗的微流控流式细胞仪装置，包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述电极排列包括：
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述电极排列还包括布置在接地电极和端电极之间的浮动电极。
4.根据权利要求2所述的装置，其中所述电极排列还包括两个浮动电极，其中所述两个浮动电极中的各者布置在接地电极和端电极之间。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的装置，其中所述中央电极连接至具有0°相位角的ac电压源，并且其中所述两个端电极连接至具有180°相位角的ac电压源。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的装置，其中所述装置包括另外的中央电极。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述电极间隔开约1-20μm。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述电极的宽度约为2-30μm。
9.一种流体悬浮液中颗粒的特性的测定方法，所述方法包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述电极排列包括：
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述电极排列还包括布置在接地电极和端电极之间的浮动电极。
12.根据权利要求10所述的方...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。