專利名稱：血細(xì)胞分析芯片及應(yīng)用該芯片的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于微流控技術(shù)的血細(xì)胞分析芯片及應(yīng)用該芯片的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
血液流經(jīng)人體的各個(gè)組織與器官，人體的各個(gè)組織與器官之間的相互作用、相互影響是通過神經(jīng)、體液的調(diào)節(jié)及平衡來實(shí)現(xiàn)的，這種平衡反映在血液的各種物理參數(shù)、生理參數(shù)等方面。血液學(xué)檢驗(yàn)所獲得的信息可有助于診斷、鑒別診斷與血液系統(tǒng)有關(guān)的疾病，有助于分析病情、觀察療效、判斷預(yù)后，為預(yù)防疾病提供依據(jù)，指導(dǎo)臨床用藥并開展臨床醫(yī)學(xué)研究。血液細(xì)胞學(xué)分析不僅是診斷造血系統(tǒng)各種疾病的主要依據(jù)，對(duì)其他系統(tǒng)疾病的診斷和鑒別診斷也可提供重要信息，因此血細(xì)胞檢驗(yàn)(即血常規(guī)檢驗(yàn))已成為臨床檢驗(yàn)中三大常規(guī)檢驗(yàn)(血常規(guī)、尿常規(guī)、便常規(guī))之首，其臨床應(yīng)用也最為廣泛。在血細(xì)胞檢驗(yàn)領(lǐng)域，自20世紀(jì)50年代初庫爾特先生發(fā)明了粒子計(jì)數(shù)技術(shù)，制造了第一臺(tái)血細(xì)胞分析儀并應(yīng)用于臨床以來，血細(xì)胞分析儀的發(fā)展已有50年的歷史。目前，血細(xì)胞分析儀已成為醫(yī)院臨床檢驗(yàn)應(yīng)用非常廣泛的儀器之一，其主要可分為三分類和五分類血細(xì)胞分析儀，檢測(cè)原理主要是電阻抗、射頻和激光散射等。目前的三分類血細(xì)胞分析儀多采用電阻抗法。電阻抗檢測(cè)的原理是:根據(jù)血細(xì)胞非傳導(dǎo)性的性質(zhì)，對(duì)電解質(zhì)溶液中懸浮顆粒在通過計(jì)數(shù)小孔時(shí)引起的電阻變化進(jìn)行檢測(cè)。具體做法是，在待測(cè)細(xì)胞懸液中設(shè)置一計(jì)數(shù)小孔，計(jì)數(shù)小孔的兩側(cè)各有一個(gè)施加一定電壓的電極，如果供給的電流和阻抗是穩(wěn)定的，根據(jù)歐姆定律，通過計(jì)數(shù)小孔的電壓也是不變的。當(dāng)懸液中的一個(gè)細(xì)胞通過計(jì)數(shù)小孔時(shí)，由于血細(xì)胞的傳導(dǎo)性極小,血細(xì)胞的導(dǎo)電性質(zhì)比等滲的電解液要低，使得在電路中計(jì)數(shù)小孔感應(yīng)區(qū)內(nèi)的電阻增加，瞬間引起電壓變化而出現(xiàn)一個(gè)脈沖信號(hào)。電壓增加的程度取決于細(xì)胞的體積，細(xì)胞的體積越大，引起的電壓變化越大，產(chǎn)生的脈沖振幅越高。通過對(duì)脈沖振幅的測(cè)量可以測(cè)出細(xì)胞的體積，記錄脈沖的數(shù)目可以得到細(xì)胞計(jì)數(shù)的結(jié)果。經(jīng)過對(duì)各種血細(xì)胞所產(chǎn)生脈沖大小的電子選擇，可以區(qū)分不同種類的血細(xì)胞并進(jìn)行分析。目前的血細(xì)胞分析普遍通過市售的血細(xì)胞分析儀經(jīng)特定人員在特定條件下進(jìn)行。這類血細(xì)胞分析儀的體積大、成本高、修護(hù)費(fèi)時(shí)費(fèi)力、每次只能分析一個(gè)樣品，同時(shí)對(duì)操作者有嚴(yán)格要求，需要經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，局限性較大，難以普及。為解決上述問題，業(yè)界現(xiàn)正著力開發(fā)基于微流控技術(shù)的血細(xì)胞分析儀。微流控分析技術(shù)的最初形態(tài)是20世紀(jì)90年代初瑞士的Manz和Widmer首次提出的以微機(jī)電加工技術(shù)為基礎(chǔ)的微型全分析系統(tǒng)(miniaturized total analysis systems, yTAS),其目的是將分析實(shí)驗(yàn)室的功能轉(zhuǎn)移到便攜的分析設(shè)備中，甚至集成到方寸大小的芯片上，適應(yīng)分析儀器微型化、集成化、便攜化、自動(dòng)化的發(fā)展要求，為“個(gè)人化”、“家庭化”分析實(shí)驗(yàn)室的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了有利條件。微流控芯片(microfluidic chip)是μ TAS中最活躍的領(lǐng)域和發(fā)展前沿，并廣泛應(yīng)用于免疫分析、DNA分析、蛋白分析、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(Polymerase ChainReaction,PCR)、細(xì)胞分選和單細(xì)胞分析等領(lǐng)域。在微流控芯片上進(jìn)行細(xì)胞研究越來越受到人們的重視，已應(yīng)用于細(xì)胞培養(yǎng)，細(xì)胞計(jì)數(shù)和分類篩選，胞內(nèi)成分分析、分子離子和細(xì)胞的相互作用的研究以及單細(xì)胞分析等方面，微流控芯片在疾病診斷方面展現(xiàn)出較好的應(yīng)用潛力，成為發(fā)展快速、高效、低成本疾病診斷技術(shù)的理想平臺(tái)。基于微流控芯片的血細(xì)胞分析儀可以改善傳統(tǒng)血細(xì)胞分析儀體積大、價(jià)格貴、修護(hù)費(fèi)時(shí)費(fèi)力、通量低、操作難度大等缺點(diǎn)，從而提高分析通量、降低操作難度、減小體積，并且微流控芯片成本低，可一次性使用，用過即可丟棄，而降低血細(xì)胞分析儀的價(jià)格和維護(hù)成本，因此微流控芯片在血細(xì)胞分析方面具有較好的應(yīng)用前景，適合普及社區(qū)診所、個(gè)人家庭等進(jìn)行血細(xì)胞分析測(cè)定。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供一種基于微流控技術(shù)的血細(xì)胞分析芯片及應(yīng)用該芯片的系統(tǒng)。本發(fā)明提供的血細(xì)胞分析芯片包括至少一微流控芯片，該微流控芯片包括第一儲(chǔ)液池、第二儲(chǔ)液池、第三儲(chǔ)液池、第一液體通道、第二液體通道以及檢測(cè)通道，第一儲(chǔ)液池用于儲(chǔ)存血細(xì)胞懸液，第二儲(chǔ)液池用于儲(chǔ)存可改變血細(xì)胞懸液特定性能的溶液，第三儲(chǔ)液池用于儲(chǔ)存廢液，第一儲(chǔ)液池通過第一液體通道和檢測(cè)通道與第三儲(chǔ)液池相連，第二儲(chǔ)液池通過第二液體通道和檢測(cè)通道與第三儲(chǔ)液池相連，第一液體通道和第二液體通道與檢測(cè)通道在同一位置交匯，檢測(cè)通道上設(shè)有可使血細(xì)胞通過的檢測(cè)小孔。本發(fā)明還提供一種血細(xì)胞分析系統(tǒng)，該血細(xì)胞分析系統(tǒng)包括上述的血細(xì)胞分析芯片，以及電阻抗檢測(cè)單元和信號(hào)處理系統(tǒng)，電阻抗檢測(cè)單元包括設(shè)于檢測(cè)小孔兩側(cè)的多個(gè)電極以及用于檢測(cè)電極間電壓變化的檢測(cè)器，信號(hào)處理系統(tǒng)用于根據(jù)電阻抗檢測(cè)單元檢測(cè)到的電壓變化進(jìn)行細(xì)胞分析。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二儲(chǔ)液池、第一儲(chǔ)液池及第三儲(chǔ)液池由外向內(nèi)依次配置于微流控芯片上。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一儲(chǔ)液池具有多個(gè)，這些第一儲(chǔ)液池均勻分布于第三儲(chǔ)液池周圍，第三儲(chǔ)液池通過由第三儲(chǔ)液池呈放射狀延伸出的多條檢測(cè)通道和多條第一液體通道與這些第一儲(chǔ)液池相連。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二儲(chǔ)液池的數(shù)量為一個(gè)，所述第二儲(chǔ)液池內(nèi)的液體以多級(jí)平均分配的方式通過第二液體通道分配至檢測(cè)通道內(nèi)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二液體通道由外到內(nèi)具有多個(gè)層級(jí)，各內(nèi)層的第二液體通道的數(shù)量為相鄰的外層第二液體通道數(shù)量的兩倍，各外層的第二液體通道均與相鄰的兩個(gè)內(nèi)層第二液體通道相連，最內(nèi)層的第二液體通道與第一液體通道和檢測(cè)通道相連。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，最內(nèi)層的第二液體通道與檢測(cè)通道之間的連接為Y型連接、T型連接或V型連接。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述血細(xì)胞分析芯片包括兩個(gè)微流控芯片，這兩個(gè)微流控芯片分別為白細(xì)胞檢測(cè)芯片和紅細(xì)胞/血小板檢測(cè)芯片，所述白細(xì)胞檢測(cè)芯片的第一儲(chǔ)液池為血樣儲(chǔ)液池，第二儲(chǔ)液池為紅細(xì)胞裂解液儲(chǔ)液池，第三儲(chǔ)液池為廢液池，第一液體通道為血樣通道、第二液體通道為紅細(xì)胞裂解液通道，所述紅細(xì)胞/血小板檢測(cè)芯片的第一儲(chǔ)液池為血樣儲(chǔ)液池，第二儲(chǔ)液池為鞘液儲(chǔ)液池，第三儲(chǔ)液池為廢液池，第一液體通道為血樣通道、第二液體通道為鞘液通道。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述血細(xì)胞分析芯片包括一個(gè)微流控芯片，所述微流控芯片上整合有白細(xì)胞檢測(cè)芯片和紅細(xì)胞/血小板檢測(cè)芯片，所述白細(xì)胞檢測(cè)芯片和紅細(xì)胞/血小板檢測(cè)芯片分設(shè)于微流控芯片的兩側(cè)，其共用一個(gè)廢液池及位于兩個(gè)芯片分界部位的兩條檢測(cè)通道，該兩條檢測(cè)通道同時(shí)與白細(xì)胞檢測(cè)芯片和紅細(xì)胞/血小板檢測(cè)芯片的第二液體通道相連。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述血細(xì)胞分析芯片通過電阻抗法對(duì)通過檢測(cè)小孔的細(xì)胞進(jìn)行計(jì)數(shù)。本發(fā)明的血細(xì)胞分析系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、操作方便、成本低、芯片用過即可丟棄、分析速度快、多試樣同時(shí)檢測(cè)等優(yōu)勢(shì)，適合醫(yī)院、社區(qū)診所和個(gè)人家庭等使用。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。


圖1所示為本發(fā)明血細(xì)胞分析儀的示意圖。圖2所示為圖1中血細(xì)胞分析芯片的第一實(shí)施例的示意圖。圖3所示血細(xì)胞分析芯片的第二實(shí)施例的示意圖。圖4所示血細(xì)胞分析芯片的第三實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的血細(xì)胞分析芯片及應(yīng)用該芯片的系統(tǒng)具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。圖1所示為本發(fā)明血細(xì)胞分析系統(tǒng)的示意圖。如圖1所示,該血細(xì)胞分析系統(tǒng)100是基于微流控分析技術(shù)的高通量血細(xì)胞分析系統(tǒng)，其包括血細(xì)胞分析芯片10、電阻抗檢測(cè)單元20、信號(hào)處理系統(tǒng)30以及顯示器40。其中，血細(xì)胞分析芯片10由石英、玻璃、單晶硅、高分子聚合材料如聚甲基丙烯酸甲酯(PolymethylMethacrylate, PMMA)、聚二甲基娃氧燒(polydimethylsiloxane, PDMS)、聚碳酸酯(Polycarbonate, PC)等制成，其上設(shè)有多個(gè)帶檢測(cè)小孔110的多條檢測(cè)通道F1-F8，L1-L8(如圖2所示)。電阻抗檢測(cè)單元20包括高壓電源21、多個(gè)電極22以及檢測(cè)器(圖未示)。這些電極22分別安置在檢測(cè)通道的檢測(cè)小孔110的兩側(cè)，高壓電源21的輸出端連接血細(xì)胞分析芯片10上的電極22，檢測(cè)器用于檢測(cè)電極22之間電壓的變化。信號(hào)處理系統(tǒng)30內(nèi)嵌于計(jì)算機(jī)主機(jī)內(nèi)，用于根據(jù)電阻抗檢測(cè)單元20的電極22之間的電壓變化，對(duì)通過檢測(cè)小孔110的血細(xì)胞進(jìn)行分析，確定通過檢測(cè)小孔110的血細(xì)胞的種類和數(shù)量。顯示器40用于顯示血細(xì)胞分析的結(jié)果。圖2所示為血細(xì)胞分析芯片的示意圖。如圖2所示,血細(xì)胞分析芯片10包括兩個(gè)圓盤狀的微流控芯片，這兩個(gè)微流控芯片分別為白細(xì)胞檢測(cè)芯片11以及紅細(xì)胞/血小板檢測(cè)芯片12。白細(xì)胞檢測(cè)芯片11與紅細(xì)胞/血小板檢測(cè)芯片12具有同樣的結(jié)構(gòu)，它們分別包括第一儲(chǔ)液池、第二儲(chǔ)液池、第三儲(chǔ)液池以及第一液體通道、第二液體通道和檢測(cè)通道。當(dāng)微流控芯片為白細(xì)胞檢測(cè)芯片11時(shí)，第一儲(chǔ)液池為血樣儲(chǔ)液池A1-A8，其用于儲(chǔ)存血細(xì)胞懸液。第二儲(chǔ)液池為紅細(xì)胞裂解液儲(chǔ)液池B，其內(nèi)存儲(chǔ)的紅細(xì)胞裂解液可改變血細(xì)胞懸液的性能。第三儲(chǔ)液池為廢液池C，用于儲(chǔ)存檢測(cè)后的廢液。第一液體通道為血樣通道D1-D8、第二液體通道為紅細(xì)胞裂解液通道E1-E4，檢測(cè)通道為F1-F8。當(dāng)微流控芯片為紅細(xì)胞/血小板檢測(cè)芯片12時(shí)，第一儲(chǔ)液池為血樣儲(chǔ)液池G1-G8，第二儲(chǔ)液池為鞘液儲(chǔ)液池H，第三儲(chǔ)液池為廢液池I，第一液體通道為血樣通道J1-J8、第二液體通道為鞘液通道K1-K4，檢測(cè)通道為L(zhǎng)1-L8。圖2所示的實(shí)施例包括八個(gè)第一儲(chǔ)液池、一個(gè)第二儲(chǔ)液池、一個(gè)第三儲(chǔ)液池，以及合適數(shù)量的第一液體通道、第二液體通道和檢測(cè)通道。也就是說，白細(xì)胞檢測(cè)芯片11與紅細(xì)胞/血小板檢測(cè)芯片12為8通道的血細(xì)胞分析芯片10，其可以對(duì)8個(gè)血樣進(jìn)行分析。下面對(duì)本發(fā)明血細(xì)胞分析芯片10的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更為具體的說明，由于白細(xì)胞檢測(cè)芯片11的結(jié)構(gòu)與紅細(xì)胞/血小板檢測(cè)芯片12的結(jié)構(gòu)完全相同，因此，下文僅以白細(xì)胞檢測(cè)芯片11為例對(duì)微流控芯片的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。在白細(xì)胞檢測(cè)芯片11中，廢液池位于白細(xì)胞檢測(cè)芯片11的中心,血樣儲(chǔ)液池A1-A8均勻分布于廢液池C的周圍。廢液池C通過由廢液池C呈放射狀延伸出的檢測(cè)通道F1-F8和血樣通道D1-D8與血樣儲(chǔ)液池A1-A8相連。紅細(xì)胞裂解液儲(chǔ)液池B位于白細(xì)胞檢測(cè)芯片11的最外圍，其通過多級(jí)分布的紅細(xì)胞裂解液通道E1-E4與血樣通道D1-D8在血樣通道D1-D8和檢測(cè)通道F1-F8的連接處交匯，將紅細(xì)胞裂解液均勻分配至檢測(cè)通道F1-F8內(nèi)。具體而言，從分布方式來講，紅細(xì)胞裂解液通道E1-E4由外到內(nèi)分為四個(gè)層級(jí)，其中，外層的紅細(xì)胞裂解液通道分別相對(duì)于內(nèi)層的紅細(xì)胞裂解液通道向外偏移一定的距離。從作用及延伸方向來講，紅細(xì)胞裂解液通道E1-E4可分為延展通道以及連接通道。延展通道沿白細(xì)胞檢測(cè)芯片11的圓周及其同心圓延伸，用于沿白細(xì)胞檢測(cè)芯片11的周向分配紅細(xì)胞裂解液。連接通道大致沿白細(xì)胞檢測(cè)芯片11的縱深方向延伸，用于連接紅細(xì)胞裂解液儲(chǔ)液池B與紅細(xì)胞裂解液通道E1-E4，或者是連接相鄰層的紅細(xì)胞裂解液通道的延展通道，或者是連接紅細(xì)胞裂解液通道E1-E4與血樣通道D1-D8和檢測(cè)通道F1-F8。在紅細(xì)胞裂解液的各層通道中，第一層級(jí)紅細(xì)胞裂解液通道El包括一條延展通道，該條延展通道為半圓形。第二級(jí)紅細(xì)胞裂解液通道E2包括兩條延展通道，該兩條延展通道均為圓心角為直角的圓弧形。第三級(jí)紅細(xì)胞裂解液通道E3包括四條延展通道，它們均為圓心角為45度角的圓弧形。第四級(jí)紅細(xì)胞裂解液通道E4包括八條延展通道，它們均為圓心角小于22.5度角的圓弧形。第四級(jí)紅細(xì)胞裂解液通道E4的延展通道分別位于相鄰的兩個(gè)血樣儲(chǔ)液池之間，其通過傾斜的連接通道與血樣通道D 1-D8和檢測(cè)通道F1-F8在血樣通道D1-D8和檢測(cè)通道F1-F8的連接處交匯。第三級(jí)紅細(xì)胞裂解液通道E3的延展通道分別位于相鄰的兩個(gè)第四級(jí)通道E4之間，其兩端分別通過徑向的連接通道與第四級(jí)延展通道的中部相連。第二級(jí)紅細(xì)胞裂解液通道E2的延展通道分別位于相鄰的兩個(gè)第三級(jí)通道E3之間，其兩端分別通過徑向的連接通道與第三級(jí)延展通道的中部相連。第一級(jí)紅細(xì)胞裂解液通道El的延展通道位于第二級(jí)通道E2之間，其兩端分別通過徑向的連接通道與第二級(jí)延展通道的中部相連，且其中部通過徑向的連接通道與紅細(xì)胞裂解液儲(chǔ)液池B相連。在本實(shí)施例中，第四級(jí)紅細(xì)胞裂解液通道E4的延展通道通過傾斜的連接通道與血樣通道D1-D8和檢測(cè)通道F1-F8在血樣通道D1-D8和檢測(cè)通道F1-F8的連接處交匯，使得第四級(jí)紅細(xì)胞裂解液通道E4和檢測(cè)通道F1-F8的連接類似于Y型連接；可以理解的，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，第四級(jí)紅細(xì)胞裂解液通道可無需設(shè)置連接通道，而將延展通道直接向前延伸至與血樣通道和檢測(cè)通道在血樣通道和檢測(cè)通道的連接處交匯，在這種情況下，血樣儲(chǔ)液池可相對(duì)第四級(jí)紅細(xì)胞裂解液通道的延展通道稍稍向外設(shè)置，紅細(xì)胞裂解液通道和檢測(cè)通道的連接類似于T型連接；在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，第四級(jí)紅細(xì)胞裂解液通道的延展通道可通過L型的連接通道與血樣通道和檢測(cè)通道在血樣通道和檢測(cè)通道的連接處交匯，這樣，紅細(xì)胞裂解液通道和檢測(cè)通道的連接成為V型連接。下面詳細(xì)介紹利用血細(xì)胞分析系統(tǒng)100進(jìn)行血細(xì)胞分析的過程:當(dāng)進(jìn)行白細(xì)胞計(jì)數(shù)時(shí)，抗凝血進(jìn)樣到白細(xì)胞檢測(cè)芯片11的血樣儲(chǔ)液池A1-A8，紅細(xì)胞裂解液進(jìn)樣到紅細(xì)胞裂解液儲(chǔ)液池B，令抗凝血和紅細(xì)胞裂解液同時(shí)從對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)液池流出，使其在檢測(cè)通道F1-F8混合，混合后，在紅細(xì)胞裂解液的作用下，血液中的紅細(xì)胞膜破裂，釋放出血紅蛋白，僅留下紅細(xì)胞膜微小的殘余部分，血液中的白細(xì)胞排成一行，白細(xì)胞一個(gè)個(gè)通過檢測(cè)通道F1-F8中下游的檢測(cè)小孔110，經(jīng)電阻抗檢測(cè)后流入廢液池C。由于血細(xì)胞的傳導(dǎo)性質(zhì)比等滲的電解液低，當(dāng)血細(xì)胞通過檢測(cè)小孔110時(shí)，檢測(cè)小孔110處的電壓發(fā)生改變，檢測(cè)器將接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，此脈沖信號(hào)的大小取決于通過檢測(cè)小孔110的血細(xì)胞體積的大小，脈沖信號(hào)的數(shù)目取決于通過檢測(cè)小孔110的血細(xì)胞的數(shù)目，然后，檢測(cè)器將接收到的信號(hào)傳遞給信號(hào)處理系統(tǒng)30，使信號(hào)處理系統(tǒng)30可根據(jù)脈沖信號(hào)的數(shù)量及大小進(jìn)行白細(xì)胞計(jì)數(shù)和體積分析。當(dāng)進(jìn)行紅細(xì)胞/血小板計(jì)數(shù)時(shí)，抗凝血進(jìn)樣到紅細(xì)胞/血小板檢測(cè)芯片12的血樣儲(chǔ)液池G1-G8，鞘液進(jìn)樣到紅細(xì)胞/血小板檢測(cè)芯片12的鞘液儲(chǔ)液池H，令抗凝血和鞘液同時(shí)從儲(chǔ)液池流出，使其在檢測(cè)通道L1-L8混合，混合后，在鞘液的作用下，血液中的單細(xì)胞排成一行，細(xì)胞一個(gè)個(gè)通過檢測(cè)通道L1-L8中下游的檢測(cè)小孔110，經(jīng)電阻抗檢測(cè)后流入廢液池I。由于血細(xì)胞的傳導(dǎo)性質(zhì)比等滲的電解液低，當(dāng)血細(xì)胞通過檢測(cè)小孔110時(shí)，檢測(cè)小孔110處的電壓發(fā)生改變，檢測(cè)器將接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)的大小取決于通過檢測(cè)小孔110的血細(xì)胞體積的大小，脈沖信號(hào)的數(shù)目取決于通過檢測(cè)小孔110的血細(xì)胞的數(shù)目，由于血小板與紅細(xì)胞體積有明顯的差異，因此，可設(shè)定閾值，將高于閾值的脈沖信號(hào)定義為與紅細(xì)胞相對(duì)應(yīng)，反之則與血小板相對(duì)應(yīng)，從而使信號(hào)處理系統(tǒng)30可根據(jù)脈沖信號(hào)的數(shù)量及大小進(jìn)行紅細(xì)胞/血小板計(jì)數(shù)和體積分析。本發(fā)明的血細(xì)胞分析系統(tǒng)，利用微流控和電阻抗檢測(cè)技術(shù),可對(duì)抗凝血中的紅細(xì)胞/血小板和白細(xì)胞進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)血細(xì)胞三分類分析。當(dāng)然，本發(fā)明的血細(xì)胞分析系統(tǒng)也可結(jié)合激光、射頻及化學(xué)染色等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)血細(xì)胞五分類分析以及血常規(guī)其他相關(guān)參數(shù)的分析。并且，本發(fā)明的血細(xì)胞分析系統(tǒng)還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、操作方便、成本低、芯片用過即可丟棄、分析速度快、多試樣同時(shí)檢測(cè)等優(yōu)勢(shì)，適合醫(yī)院、社區(qū)診所和個(gè)人家庭等使用。另外，需要說明的是，在圖2所示的實(shí)施例中，采用8通道的血細(xì)胞分析芯片10對(duì)8個(gè)血樣同時(shí)進(jìn)行分析，可以理解地，本發(fā)明中檢測(cè)通道的數(shù)量并不限于此，如圖3所示為32通道的血細(xì)胞分析芯片10a。在圖3所示的實(shí)施例中，血細(xì)胞分析芯片IOa包括32個(gè)第一儲(chǔ)液池、一個(gè)第二儲(chǔ)液池、一個(gè)第三儲(chǔ)液池以及合適數(shù)量的第一液體通道、第二液體通道及檢測(cè)通道。在圖3所示的實(shí)施例中，第二液體通道由外到內(nèi)分為6個(gè)層級(jí)。第一層級(jí)的第二液體通道包括一條延展通道，該條延展通道為半圓形。第二級(jí)的第二液體通道包括兩條延展通道，該兩條延展通道均為圓心角為直角的圓弧形。第三級(jí)的第二液體通道包括四條延展通道，它們均為圓心角為45度角的圓弧形。第四級(jí)的第二液體通道包括八條延展通道，它們均為圓心角為22.5度角的圓弧形。第五級(jí)的第二液體通道包括16條延展通道，它們均為圓心角為11.25度角的圓弧形。第六級(jí)的第二液體通道包括32條延展通道，它們均為圓心角為小于5.6度角的圓弧形。第六級(jí)的第二液體延展通道位于相鄰的兩個(gè)血樣儲(chǔ)液池之間，其兩端通過傾斜的連接通道與血樣通道和檢測(cè)通道在血樣通道和檢測(cè)通道的連接處交匯。第五級(jí)的第二液體延展通道分別位于相鄰的兩個(gè)第六級(jí)通道之間，其兩端分別通過徑向的連接通道與第六級(jí)延展通道的中部相連。第四級(jí)的第二液體延展通道分別位于相鄰的兩個(gè)第五級(jí)通道之間，其兩端分別通過徑向的連接通道與第五級(jí)延展通道的中部相連。第三級(jí)的第二液體延展通道分別位于相鄰的兩個(gè)第四級(jí)通道之間，其兩端分別通過徑向的連接通道與第四級(jí)延展通道的中部相連。第二級(jí)的第二液體延展通道位于相鄰的兩個(gè)第三級(jí)通道之間，其兩端分別通過徑向的連接通道與第三級(jí)延展通道的中部相連。第一級(jí)的第二液體延展通道位于第二級(jí)通道之間，其兩端分別通過徑向的連接通道與第二級(jí)延展通道的中部相連，且其中部通過徑向的連接通道與第二儲(chǔ)液池相連。通過圖2和圖3所示的實(shí)施例可知，本發(fā)明的血細(xì)胞分析芯片10還可采用其它數(shù)量的檢測(cè)通道，在采用其它數(shù)量的檢測(cè)通道時(shí)，第二液體通道需滿足如下條件:第二液體通道由外到內(nèi)分為多個(gè)層級(jí)，內(nèi)層的第二液體通道的數(shù)量為相鄰的外層第二液體通道數(shù)量的兩倍，各外層的第二液體通道均與相鄰的兩個(gè)內(nèi)層第二液體通道相連，最外層的第二液體通道與第二儲(chǔ)液池相連，最內(nèi)層的第二液體通道與第一液體通道和檢測(cè)通道相連。在圖2和圖3所示的實(shí)施例中，血細(xì)胞分析系統(tǒng)100利用兩個(gè)圓盤形的微流控芯片分別進(jìn)行紅細(xì)胞/血小板計(jì)數(shù)和白細(xì)胞計(jì)數(shù)，可以理解，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，血細(xì)胞分析系統(tǒng)100也可利用一個(gè)圓盤形的微流控芯片同時(shí)進(jìn)行紅細(xì)胞/血小板計(jì)數(shù)和白細(xì)胞計(jì)數(shù)，提高血細(xì)胞檢測(cè)芯片的集成化程度。圖4所示即為一個(gè)微流控芯片同時(shí)進(jìn)行紅細(xì)胞/血小板計(jì)數(shù)和白細(xì)胞計(jì)數(shù)的實(shí)施例。圖4所示的實(shí)施例和圖2所示實(shí)施例的最大區(qū)別為，白細(xì)胞檢測(cè)芯片Ilb和紅細(xì)胞/血小板檢測(cè)芯片12b分設(shè)于血細(xì)胞分析芯片IOb的兩側(cè)，所述的白細(xì)胞檢測(cè)芯片Ilb和紅細(xì)胞/血小板檢測(cè)芯片12b共用一個(gè)廢液池C及位于兩個(gè)芯片分界部位的兩條檢測(cè)通道F3、F7，該兩條檢測(cè)通道F3、F7同時(shí)與白細(xì)胞檢測(cè)芯片Ilb和紅細(xì)胞/血小板檢測(cè)芯片12b的第二液體通道相連。具體而言，在圖4所示的實(shí)施例中，微流控芯片的8個(gè)血樣儲(chǔ)液池A1-A8均勻分布于位于芯片中心的廢液池C的周圍。第二儲(chǔ)液池包括分別位于微流控芯片左右兩側(cè)的紅細(xì)胞裂解液儲(chǔ)液池B和鞘液儲(chǔ)液池H。與紅細(xì)胞裂解液儲(chǔ)液池B和鞘液儲(chǔ)液池H相對(duì)應(yīng)，第二液體通道包括紅細(xì)胞裂解液通道和鞘液通道，紅細(xì)胞裂解液通道和鞘液通道的位置與紅細(xì)胞裂解液儲(chǔ)液池B和鞘液儲(chǔ)液池H相對(duì)應(yīng)。標(biāo)號(hào)為F1、F2、F8的檢測(cè)通道對(duì)應(yīng)白細(xì)胞檢測(cè)芯片11b，可進(jìn)行正常的白細(xì)胞計(jì)數(shù)。標(biāo)號(hào)為F4、F5、F6的檢測(cè)通道對(duì)應(yīng)紅細(xì)胞/血小板檢測(cè)芯片12b，可進(jìn)行正常的紅細(xì)胞/血小板計(jì)數(shù)。標(biāo)號(hào)為F3和F7的檢測(cè)通道為白細(xì)胞檢測(cè)芯片Ilb和紅細(xì)胞/血小板檢測(cè)芯片12b共用的通道，這兩條檢測(cè)通道F3、F7的一側(cè)流入紅細(xì)胞裂解液，一側(cè)流入鞘液，由于流入的液體成分的不同，通道F3的作用與通道F1、F2、F8不同，通道F7的作用與通道F4、F5、F6不同，通道F3和F7可用于做對(duì)照試驗(yàn)，如檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)粒子或指控物。針對(duì)第二液體通道而言，在圖4所示的實(shí)施例中，第二液體通道由外到內(nèi)分為3個(gè)層級(jí)。第一級(jí)的第二液體通道包括兩條延展通道，該兩條延展通道均為圓心角為直角的圓弧形。第二級(jí)的第二液體通道包括四條延展通道，它們均為圓心角為45度角的圓弧形。第三級(jí)的第二液體通道包括八條延展通道，它們均為圓心角小于22.5度角的圓弧形。第三級(jí)的第二液體延展通道分別位于相鄰的兩個(gè)血樣儲(chǔ)液池之間，其兩端通過傾斜的連接通道與血樣通道和檢測(cè)通道在血樣通道和檢測(cè)通道的連接處交匯。第二級(jí)的第二液體延展通道分別位于相鄰的兩個(gè)第三級(jí)通道之間，其兩端分別通過徑向的連接通道與第三級(jí)延展通道的中部相連。第一級(jí)的第二液體延展通道分別位于相鄰的兩個(gè)第二級(jí)通道之間，其兩端分別通過徑向的連接通道與第二級(jí)延展通道的中部相連，且其中部通過徑向的連接通道與對(duì)應(yīng)的第二儲(chǔ)液池相連。最后需要說明的是，在本發(fā)明圖2至圖4所示的實(shí)施例中，血細(xì)胞分析芯片為圓盤形，可以理解地，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，血細(xì)胞分析芯片的形狀可以為方形、六邊形、八邊形等多邊形，只要使血細(xì)胞分析芯片上的各種儲(chǔ)液槽和液體通道能夠以類似于本發(fā)明的方式布置，并將第二儲(chǔ)液池內(nèi)的液體以多級(jí)平均分配的方式通過第二液體通道分配至檢測(cè)通道即可。另外，在將液體進(jìn)樣至對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)液池時(shí)可采用微泵微閥、電動(dòng)進(jìn)樣、正向壓力驅(qū)動(dòng)進(jìn)樣、負(fù)壓進(jìn)樣、電滲進(jìn)樣等多種方式。在本發(fā)明的血細(xì)胞分析芯片中，可在血細(xì)胞分析芯片的通道內(nèi)表面經(jīng)特定方式改性，或者芯片材料改性，以保持通道內(nèi)表面的疏水性，或者在溶液中加入適宜的添加劑，減輕或避免血細(xì)胞分析芯片的通道表面吸附血細(xì)胞，防止血細(xì)胞分析芯片的通道堵塞。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種血細(xì)胞分析芯片，包括至少一微流控芯片，其特征在于:該微流控芯片包括第一儲(chǔ)液池、第二儲(chǔ)液池、第三儲(chǔ)液池、第一液體通道、第二液體通道以及檢測(cè)通道，第一儲(chǔ)液池用于儲(chǔ)存血細(xì)胞懸液，第二儲(chǔ)液池用于儲(chǔ)存可改變血細(xì)胞懸液特定性能的溶液，第三儲(chǔ)液池用于儲(chǔ)存廢液，第一儲(chǔ)液池通過第一液體通道和檢測(cè)通道與第三儲(chǔ)液池相連，第二儲(chǔ)液池通過第二液體通道和檢測(cè)通道與第三儲(chǔ)液池相連，第一液體通道和第二液體通道與檢測(cè)通道在同一位置交匯，所述檢測(cè)通道上設(shè)有可使血細(xì)胞通過的檢測(cè)小孔。
2.如權(quán)利要求1所述的血細(xì)胞分析芯片，其特征在于:所述第二儲(chǔ)液池、第一儲(chǔ)液池及第三儲(chǔ)液池由外向內(nèi)依次配置于微流控芯片上。
3.如權(quán)利要求1所述的血細(xì)胞分析芯片，其特征在于:所述第一儲(chǔ)液池具有多個(gè)，這些第一儲(chǔ)液池均勻分布于第三儲(chǔ)液池周圍，第三儲(chǔ)液池通過由第三儲(chǔ)液池呈放射狀延伸出的多條檢測(cè)通道和多條第一液體通道與這些第一儲(chǔ)液池相連。
4.如權(quán)利要求1所述的血細(xì)胞分析芯片，其特征在于:所述第二儲(chǔ)液池的數(shù)量為一個(gè)，所述第二儲(chǔ)液池內(nèi)的液體以多級(jí)平均分配的方式通過第二液體通道分配至檢測(cè)通道內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1所述的血細(xì)胞分析芯片，其特征在于:所述第二液體通道由外到內(nèi)具有多個(gè)層級(jí)，各內(nèi)層的第二液體通道的數(shù)量為相鄰的外層第二液體通道數(shù)量的兩倍，各外層的第二液體通道均與相鄰的兩個(gè)內(nèi)層第二液體通道相連，最內(nèi)層的第二液體通道與第一液體通道和檢測(cè)通道相連。
6.如權(quán)利要求5所述的血細(xì)胞分析芯片，其特征在于:最內(nèi)層的第二液體通道與檢測(cè)通道之間的連接為Y型連接、T型連接或型連接。
7.如權(quán)利要求1所述的血細(xì)胞分析芯片，其特征在于:所述血細(xì)胞分析芯片包括兩個(gè)微流控芯片，這兩個(gè)微流控芯片分別為白細(xì)胞檢測(cè)芯片和紅細(xì)胞/血小板檢測(cè)芯片，所述白細(xì)胞檢測(cè)芯片的第一儲(chǔ)液池為血樣儲(chǔ)液池，第二儲(chǔ)液池為紅細(xì)胞裂解液儲(chǔ)液池，第三儲(chǔ)液池為廢液池，第一液體通道為血樣通道、第二液體通道為紅細(xì)胞裂解液通道，所述紅細(xì)胞/血小板檢測(cè)芯片的第一儲(chǔ)液池為血樣儲(chǔ)液池，第二儲(chǔ)液池為鞘液儲(chǔ)液池，第三儲(chǔ)液池為廢液池，第一液體通道為血樣通道、第二液體通道為鞘液通道。
8.如權(quán)利要求1所述的血細(xì)胞分析芯片，其特征在于:所述血細(xì)胞分析芯片包括一個(gè)微流控芯片，所述微流控芯片上整合有白細(xì)胞檢測(cè)芯片和紅細(xì)胞/血小板檢測(cè)芯片，所述白細(xì)胞檢測(cè)芯片和紅細(xì)胞/血小板檢測(cè)芯片分設(shè)于微流控芯片的兩側(cè)，其共用一個(gè)廢液池及位于兩個(gè)芯片分界部位的兩條檢測(cè)通道，該兩條檢測(cè)通道同時(shí)與白細(xì)胞檢測(cè)芯片和紅細(xì)胞/血小板檢測(cè)芯片的第二液體通道相連。
9.如權(quán)利要求1所述的血細(xì)胞分析芯片，其特征在于:所述血細(xì)胞分析芯片通過電阻抗法對(duì)通過檢測(cè)小孔的細(xì)胞進(jìn)行計(jì)數(shù)。
10.一種血細(xì)胞分析系統(tǒng),其特征在于:該血細(xì)胞分析系統(tǒng)包括如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的血細(xì)胞分析芯片，以及電阻抗檢測(cè)單元和信號(hào)處理系統(tǒng)，電阻抗檢測(cè)單元包括設(shè)于檢測(cè)小孔兩側(cè)的多個(gè)電極以及用于檢測(cè)電極間電壓變化的檢測(cè)器，信號(hào)處理系統(tǒng)用于根據(jù)電阻抗檢測(cè)單元檢測(cè)到的電壓變化進(jìn)行細(xì)胞分析。
全文摘要
本發(fā)明提供一種血細(xì)胞分析芯片及分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括該芯片、電阻抗檢測(cè)單元和信號(hào)處理系統(tǒng)。該芯片包括第一儲(chǔ)液池、第二儲(chǔ)液池、第三儲(chǔ)液池、第一液體通道、第二液體通道以及檢測(cè)通道。第一儲(chǔ)液池用于儲(chǔ)存血細(xì)胞懸液，第二儲(chǔ)液池用于儲(chǔ)存可改變血細(xì)胞懸液特定性能的溶液，第三儲(chǔ)液池用于儲(chǔ)存廢液。第一儲(chǔ)液池通過第一液體通道和檢測(cè)通道與第三儲(chǔ)液池相連，第二儲(chǔ)液池通過第二液體通道和檢測(cè)通道與第三儲(chǔ)液池相連。第一液體通道和第二液體通道與檢測(cè)通道在同一位置交匯。檢測(cè)通道上設(shè)有檢測(cè)小孔。電阻抗檢測(cè)單元和信號(hào)處理系統(tǒng)利用電阻抗法對(duì)血細(xì)胞進(jìn)行分析。
文檔編號(hào)B01L3/00GK103170377SQ20111043073
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者李芳芳, 游璠, 周樹民, 黃石, 樊建平 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院, 深圳中科強(qiáng)華科技有限公司