液體電共振實(shí)時(shí)無標(biāo)記細(xì)胞分析儀的制作方法
【專利說明】
一、技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明創(chuàng)建了一個(gè)新型的基于液體電共振的細(xì)胞分析儀，是物理學(xué)、工學(xué)、生物學(xué)的結(jié)合結(jié)果，技術(shù)領(lǐng)域?qū)儆诙鄠€(gè)學(xué)科，其利用液體電共振這一新型液體的物理參數(shù)反應(yīng)細(xì)胞增殖培養(yǎng)、細(xì)胞浸潤、細(xì)胞迀移或者細(xì)胞共培養(yǎng)等過程中細(xì)胞培養(yǎng)基的整體環(huán)境的變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)過程進(jìn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)測分析。
二、【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的非標(biāo)記細(xì)胞分析技術(shù)包括RTCA技術(shù)、庫爾特原理等，這些技術(shù)均采用檢測液體阻抗值來分析液體，通過分析液體阻抗的變化來檢測細(xì)胞的生長狀態(tài)。但是，液體的阻抗與振蕩幅值的對(duì)應(yīng)關(guān)系成軸對(duì)稱，同一振蕩頻率可能對(duì)應(yīng)兩個(gè)不同的阻抗值，RTCA技術(shù)在外加一個(gè)頻率時(shí)，檢測易出錯(cuò)，且當(dāng)外加頻率大于液體共振頻率時(shí)，可能檢測不到阻抗值，測量靈敏度不夠。
[0003]單位距離內(nèi)液體總呈現(xiàn)阻抗?fàn)顟B(tài)，用Z來代表液體阻抗并作為RC震蕩的一部分，當(dāng)外加振蕩頻率與液體自身的電共振頻率相等時(shí)，液體振蕩幅度達(dá)到最大值，該峰值對(duì)應(yīng)的頻率即為液體的電共振頻率。生化反應(yīng)中液體內(nèi)在發(fā)生變化，其阻抗會(huì)發(fā)生改變，液體的電共振頻率同樣會(huì)發(fā)生改變，該系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)測并記錄液體的電共振頻率的變化，如果電共振頻率可作為液體的一個(gè)特定的物理參數(shù)，則該物理特性能夠在液體發(fā)生微妙變化時(shí)及時(shí)反應(yīng)出液體的變化情況。
[0004]本發(fā)明通過監(jiān)測液體電共振頻率這一物理參數(shù)來表征液體在不同瞬間的狀態(tài)，來檢測細(xì)胞培養(yǎng)液的變化過程。隨著細(xì)胞培養(yǎng)增殖，或者細(xì)胞浸潤、細(xì)胞迀移等過程的進(jìn)行，細(xì)胞培養(yǎng)液發(fā)生微小變化能體現(xiàn)在細(xì)胞培養(yǎng)液的電共振頻率上，本作品就是實(shí)時(shí)記錄這一電共振頻率的改變實(shí)現(xiàn)細(xì)胞分析，本作品具有很高的靈敏度。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提出一種細(xì)胞分析儀器，具有簡單、敏感、特異性好、實(shí)時(shí)監(jiān)測、無需細(xì)胞標(biāo)記等特點(diǎn)，工作頻帶寬度達(dá)20KHz-20MHz，精度可達(dá)±1Ηζ。
[0006]該發(fā)明主要涉及以下幾個(gè)方面:
[0007]1、利用液體電共振原理進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)監(jiān)測是該發(fā)明的核心之一。為了能夠檢測出細(xì)胞培養(yǎng)液的電共振頻率，提出了特定的選頻網(wǎng)絡(luò)(2)設(shè)計(jì)，圖2展現(xiàn)的是液體電共振頻率的提取的邏輯示意圖，經(jīng)過選頻網(wǎng)絡(luò)能夠有效提取液體的電共振頻率，用于試驗(yàn)研宄?；谶@一原理細(xì)胞培養(yǎng)液體電共振頻率的特異性，設(shè)計(jì)了特定的帶電極芯片的細(xì)胞培養(yǎng)皿(I)，該細(xì)胞培養(yǎng)皿(I)中的感應(yīng)電極芯片采用交叉式設(shè)計(jì)，且采用鍍金電極，以確保細(xì)胞檢測的高精確性、高重復(fù)性以及細(xì)胞的正常生長。
[0008]2、細(xì)胞培養(yǎng)過程中液體電共振頻率較高，本作品采用EDA技術(shù)實(shí)現(xiàn)，選頻網(wǎng)絡(luò)(2)通過I/O 口與等精度測量模塊(3)連接，選頻網(wǎng)絡(luò)(2)選出與培養(yǎng)皿中液體的共振頻率，將頻率信號(hào)傳輸?shù)降染阮l率測量模塊(3)進(jìn)行測量。
[0009]3、計(jì)算機(jī)控制中心(5)通過數(shù)據(jù)傳輸通道(4)讀取細(xì)胞分析儀的測量結(jié)果，進(jìn)行結(jié)果分析與顯示，其通訊過程采用的安全的CRC數(shù)據(jù)校驗(yàn)，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性；同時(shí)計(jì)算機(jī)控制中心(5)還能通過指令方式選擇測試設(shè)定測試通道，以及細(xì)胞分析儀的測量時(shí)間精度。保證不同需求的檢測要求。
四、【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的立體示意圖。
[0011]圖1中:1、電極；2、激勵(lì)震蕩選頻電路；3、等精度頻率測量模塊；4、數(shù)據(jù)通信模塊；5、計(jì)算機(jī)控制中心。
[0012]圖2為液體電共振頻率的提取輸出邏輯示意圖。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.液體電共振實(shí)時(shí)無標(biāo)記細(xì)胞分析儀，其主要特征在于:采用液體電共振原理對(duì)細(xì)胞的生理變化過程進(jìn)行實(shí)時(shí)無標(biāo)記監(jiān)測分析，儀器主要由細(xì)胞培養(yǎng)皿(I)、選頻網(wǎng)絡(luò)電路(2)、等精度測量模塊(3)、數(shù)據(jù)傳輸模塊(4)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(5)組成，其中選頻網(wǎng)絡(luò)電路(2)、等精度測量模塊(3)、數(shù)據(jù)傳輸模塊(4)是所述儀器的硬件組成部分；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(5)是所述儀器的軟件組成部分；細(xì)胞培養(yǎng)皿(I)是帶傳感電極的特制培養(yǎng)皿，具有很高靈敏特性。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體電共振實(shí)時(shí)無標(biāo)記細(xì)胞分析儀，其特征在于:細(xì)胞無需標(biāo)記，細(xì)胞在所述儀器專用鍍金培養(yǎng)皿上進(jìn)行細(xì)胞增殖培養(yǎng)、細(xì)胞浸潤、細(xì)胞迀移或者細(xì)胞共培養(yǎng)，當(dāng)細(xì)胞生長以及死亡過程中數(shù)量及其他因素的變化導(dǎo)致培養(yǎng)液液體的電共振頻率發(fā)生變化，由此根據(jù)液體的電共振頻率的變化分析細(xì)胞的生理動(dòng)態(tài)變化、以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測細(xì)胞培養(yǎng)分析的目的。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體電共振實(shí)時(shí)無標(biāo)記細(xì)胞分析儀，其特征在于:所述的選頻網(wǎng)絡(luò)電路(2)包含多個(gè)信號(hào)通道，信號(hào)通道可選擇或同時(shí)監(jiān)測，通過選頻網(wǎng)絡(luò)作用于細(xì)胞培養(yǎng)基，培養(yǎng)基產(chǎn)生電共振響應(yīng)，選頻網(wǎng)絡(luò)檢測并輸出其對(duì)應(yīng)的電共振頻率，工作頻帶寬度達(dá)20ΚΗζ-20ΜΗζ，具有高敏感性、特異性好等特點(diǎn)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體電共振實(shí)時(shí)無標(biāo)記細(xì)胞分析儀，其特征在于:所述的等精度測量模塊(3)采用EDA技術(shù)使用高速頻率芯片，進(jìn)行等精度頻率測量，閘門時(shí)間不固定，整數(shù)倍測量被測信號(hào)，結(jié)構(gòu)簡單，速度快，精度高，可達(dá)土 1Hz。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體電共振實(shí)時(shí)無標(biāo)記細(xì)胞分析儀，其特征在于:所述儀器硬件部分通過數(shù)據(jù)傳輸模塊(4)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(5)進(jìn)行通信，接受計(jì)算機(jī)控制命令，完成對(duì)細(xì)胞分析儀的數(shù)據(jù)讀取，控制細(xì)胞分析儀的工作，所述儀器的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(5)自動(dòng)連續(xù)記錄數(shù)據(jù)，記錄時(shí)間可根據(jù)需求設(shè)定。
【專利摘要】一種基于液體電共振原理的實(shí)時(shí)無標(biāo)記細(xì)胞分析儀，其特征在于運(yùn)用液體電共振頻率的變化來實(shí)時(shí)檢測細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境的變化，從而分析出細(xì)胞增殖、細(xì)胞浸潤、細(xì)胞遷移以及細(xì)胞共培養(yǎng)等不同狀態(tài)。細(xì)胞分析儀的硬件由含特定測試電極芯片的細(xì)胞培養(yǎng)皿1、激勵(lì)震蕩選頻網(wǎng)絡(luò)2、等精度頻率測量模塊3和數(shù)據(jù)通信模塊4四部分組成。將細(xì)胞移植到含測試電極的細(xì)胞培養(yǎng)皿中進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)，選頻網(wǎng)絡(luò)選出細(xì)胞培養(yǎng)液的電共振頻率，并由等精度頻率測量模塊準(zhǔn)確測量頻率變化情況，經(jīng)由數(shù)據(jù)傳輸模塊傳送至計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)5，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞培養(yǎng)的實(shí)時(shí)記錄分析。
【IPC分類】G01N27/00
【公開號(hào)】CN104897730
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510325526
【發(fā)明人】周奇, 劉盛平, 劉勇, 廖靜, 秦勇, 蔡雅玲, 龐亞妮, 李楠
【申請(qǐng)人】重慶理工大學(xué)
【公開日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年6月11日