一种用于细胞变形性检测的装置

技术领域

本发明涉及细胞的电阻抗检测工具技术领域，具体是一种用于细胞变形性检测的装置。

背景技术

癌症，亦称恶性肿瘤，是由控制细胞生长增殖机制失常而引起的疾病。恶性肿瘤生长速度快，并且会破坏人体正常的组织与器官，最终造成患者死亡。随着人们生活习惯和生存环境的改变，目前癌症的状况更加严峻，已成为影响世界公共卫生健康最主要的问题。现代医学发现，在癌症复发转移早期，肿瘤细胞会从原始肿瘤灶脱落进入外周血。外周血中的肿瘤细胞(亦称循环肿瘤细胞)常被用于预测癌症患者的生存期，也可用于指导癌症诊断和预后评估，为研制抗癌药物提供思路。因此，能够从外周血中快速高效地获得肿瘤细胞将对癌症诊治具有非常重要的意义。

然而，以美国强生公司的CellSearch系统为代表的循环肿瘤细胞分选检测装置往往采用免疫磁珠标记和荧光染色的方式来捕获和检测肿瘤细胞。其中，被捕获并检测的循环肿瘤细胞会失去生物活性，而不能用于后续的临床诊断、耐药性检测等。此外，由于用于捕获及检测的磁珠及荧光染色剂的价格昂贵，此类基于免疫磁珠标记和荧光染色来捕获并检测循环肿瘤细胞的装置往往使用费用极高。由于癌细胞和正常的人体血细胞的表面硬度、变形性不同，可以根据细胞的变形性对不同种类的细胞进行辨别。因此，研发一种采用非生化标记方法的肿瘤细胞的检测装置对癌症的早期诊断、预后评估和抗癌药物开发具有重要的价值。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种用于细胞变形性检测的装置，实现不同种类的细胞辨别。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种用于细胞变形性检测的装置，包括聚焦管道、流道层和电极层；所述流道层为一内部具有水平流道的腔体结构；所述聚焦管道垂直连接在流道层上部，并与流道层连通；所述电极层位于流道层的底部，用于密封流道层；电极层位于聚焦管道与流道层连接处，设有点状电极区。

具体地，所述的流道层包括内部的检测流道，以及位于检测流道两端的第一出口和第二出口；检测流道的中部设有用于与聚焦管道连接的入口；所述点状电极区位于入口的正下方。

具体地，所述电极层包括底板和点状电极区，所述底板位于流道层底部用于密封流道层内部的检测流道；所述点状电极区位于底板的上表面，并位于入口的正下方。

具体地，所述点状电极区由一组微小点状电极依次排列而成，各微小点状电极之间相互独立，互不接触。

优选地，所述的聚焦管道为一圆管，采用3D打印的方式制作。

优选地，所述的流道层为一矩形腔体结构，材料为PDMS，底部开口，采用软光刻工艺制作。

优选地，所述的电极层为镀金玻璃板，上部的点状电极区采用光刻工艺制作。

该用于细胞变形性检测的装置的检测原理为：细胞粒子首先在聚焦流道完成聚焦，在聚焦流道的中轴线上排成一列，径直撞向检测层的点状电极区。由于细胞的变形性不同，细胞膜接触的点状电极区的面积也不同。根据点状电极的导通位置，可以计算出细胞的变形程度，进而对具有不同硬度、变形性的细胞进行分辨。

有益效果：

与现有技术相比，本发明用于细胞变形性检测的装置，能够用电阻抗信号来计算不同种类细胞的变形性，进而对其进行分类。现有的用于检测细胞变形性的装置往往基于图像识别技术，用高速摄像机对高速运动的变形的细胞进行拍摄，其变形效果被摄像机拍到，进一步用图像识别技术对其进行分析；然而，这种方法中使用的高速摄像机价格昂贵，对变形的细胞进行分析时耗时极长，难以实现细胞的实时检测。相对而言，本装置能够通过电阻抗信号对细胞的变形性进行辨别，对细胞变形性的检测速度极快，而且所用到的设备价格便宜。因此，本实施例的用于细胞变形性检测的装置有望大规模批量生产，并制成一次性可抛弃的生物、医用设备，满足将来对将来快速体外检测的需求，这是其他类似装置所不具备的。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是本发明用于细胞变形性检测装置的结构示意图。

图2是聚焦管道的结构示意图。

图3是流道层的顶部结构示意图。

图4是流道层的底部结构示意图。

图5是电极层的结构示意图。

图6是电极层中的点状电极区的结构示意图。

图7是本发明用于细胞变形性检测的装置的原理示意图。

其中，各附图标记分别代表：

1聚焦管道；2流道层；21第一出口；22入口；23第二出口；24检测流道；3电极层；31点状电极区；32底板。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细的说明。

本发明提供一种用于细胞变形性检测的装置，如图1所示，自上而下依次包括聚焦管道1、流道层2、电极层3。其中，流道层2为一内部具有水平流道的腔体结构；所述聚焦管道1垂直连接在流道层2上部，并与流道层2连通；电极层3位于流道层2的底部，用于密封流道层2；电极层3位于聚焦管道1与流道层2连接处，设有点状电极区31。

如图2所示，聚焦管道1为一圆管(内径为30微米)，采用3D打印的方式制作。聚焦管道1能够使流动的细胞聚焦在管道的中轴的位置，以便于细胞撞击电极层3中的点状电极区31。

如图3和图4所示，流道层2为一矩形腔体结构(长200微米，宽40微米，高40微米)，底部开口，采用软光刻工艺制作。流道层2包括内部的检测流道24，以及位于检测流道24两端的第一出口21和第二出口23；检测流道24的中部设有用于与聚焦管道1连接的入口22；点状电极区31位于入口22的正下方，以尽量保证聚焦的细胞撞向点状电极区31的中间位置。

如图5所示，电极层3为一板面结构(长2厘米，宽1厘米，高0.5厘米)，包括底板32和点状电极区31，底板32位于流道层2底部用于密封流道层2内部的检测流道24；点状电极区31位于底板32的上表面，并位于入口22的正下方。点状电极区31采用光刻工艺制作。

如图6所示，电极层3上的点状电极区域31设置有若干点状微小电极，各微小电极之间时独立的，互不接触导电。根据点状电极的导通位置，可以计算出细胞的变形程度，进而对具有不同硬度、变形性的细胞进行分辨。

如图7所示，该用于细胞变形性检测装置的原理为：细胞粒子首先在聚焦流道完成聚焦，在聚焦流道的中轴线上排成一列，径直撞向检测层的点状电极区。由于细胞的变形性不同，细胞膜接触的点状电极区的面积也不同。根据点状电极的导通位置，可以计算出细胞的变形程度，进而对具有不同硬度、变形性的细胞进行分辨。

采用上述装置血液中乳腺癌细胞，进而诊断是否有癌症：乳腺癌症病人的血液中存在少量乳腺癌细胞(MCF-7)，而乳腺癌细胞的表面硬度大于血液中白细胞。可以用本发明装置检测血液中细胞的硬度，若被检测细胞的硬度大于白细胞，则是癌细胞。

本发明提供了一种用于细胞变形性检测的装置的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。