液体电共振实时无标记细胞分析仪的制作方法
【专利说明】
一、技术领域
[0001]本发明创建了一个新型的基于液体电共振的细胞分析仪，是物理学、工学、生物学的结合结果，技术领域属于多个学科，其利用液体电共振这一新型液体的物理参数反应细胞增殖培养、细胞浸润、细胞迀移或者细胞共培养等过程中细胞培养基的整体环境的变化，从而实现对细胞培养过程进行的实时监测分析。
二、【背景技术】
[0002]现有的非标记细胞分析技术包括RTCA技术、库尔特原理等，这些技术均采用检测液体阻抗值来分析液体，通过分析液体阻抗的变化来检测细胞的生长状态。但是，液体的阻抗与振荡幅值的对应关系成轴对称，同一振荡频率可能对应两个不同的阻抗值，RTCA技术在外加一个频率时，检测易出错，且当外加频率大于液体共振频率时，可能检测不到阻抗值，测量灵敏度不够。
[0003]单位距离内液体总呈现阻抗状态，用Z来代表液体阻抗并作为RC震荡的一部分，当外加振荡频率与液体自身的电共振频率相等时，液体振荡幅度达到最大值，该峰值对应的频率即为液体的电共振频率。生化反应中液体内在发生变化，其阻抗会发生改变，液体的电共振频率同样会发生改变，该系统可实时监测并记录液体的电共振频率的变化，如果电共振频率可作为液体的一个特定的物理参数，则该物理特性能够在液体发生微妙变化时及时反应出液体的变化情况。
[0004]本发明通过监测液体电共振频率这一物理参数来表征液体在不同瞬间的状态，来检测细胞培养液的变化过程。随着细胞培养增殖，或者细胞浸润、细胞迀移等过程的进行，细胞培养液发生微小变化能体现在细胞培养液的电共振频率上，本作品就是实时记录这一电共振频率的改变实现细胞分析，本作品具有很高的灵敏度。
三、
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提出一种细胞分析仪器，具有简单、敏感、特异性好、实时监测、无需细胞标记等特点，工作频带宽度达20KHz-20MHz，精度可达±1Ηζ。
[0006]该发明主要涉及以下几个方面:
[0007]1、利用液体电共振原理进行细胞培养监测是该发明的核心之一。为了能够检测出细胞培养液的电共振频率，提出了特定的选频网络(2)设计，图2展现的是液体电共振频率的提取的逻辑示意图，经过选频网络能够有效提取液体的电共振频率，用于试验研宄。基于这一原理细胞培养液体电共振频率的特异性，设计了特定的带电极芯片的细胞培养皿(I)，该细胞培养皿(I)中的感应电极芯片采用交叉式设计，且采用镀金电极，以确保细胞检测的高精确性、高重复性以及细胞的正常生长。
[0008]2、细胞培养过程中液体电共振频率较高，本作品采用EDA技术实现，选频网络(2)通过I/O 口与等精度测量模块(3)连接，选频网络(2)选出与培养皿中液体的共振频率，将频率信号传输到等精度频率测量模块(3)进行测量。
[0009]3、计算机控制中心(5)通过数据传输通道(4)读取细胞分析仪的测量结果，进行结果分析与显示，其通讯过程采用的安全的CRC数据校验，保证了数据传输的准确性；同时计算机控制中心(5)还能通过指令方式选择测试设定测试通道，以及细胞分析仪的测量时间精度。保证不同需求的检测要求。
四、【附图说明】
[0010]图1为本发明的立体示意图。
[0011]图1中:1、电极；2、激励震荡选频电路；3、等精度频率测量模块；4、数据通信模块；5、计算机控制中心。
[0012]图2为液体电共振频率的提取输出逻辑示意图。
【主权项】
1.液体电共振实时无标记细胞分析仪，其主要特征在于:采用液体电共振原理对细胞的生理变化过程进行实时无标记监测分析，仪器主要由细胞培养皿(I)、选频网络电路(2)、等精度测量模块(3)、数据传输模块(4)、计算机控制系统(5)组成，其中选频网络电路(2)、等精度测量模块(3)、数据传输模块(4)是所述仪器的硬件组成部分；计算机控制系统(5)是所述仪器的软件组成部分；细胞培养皿(I)是带传感电极的特制培养皿，具有很高灵敏特性。2.根据权利要求1所述的液体电共振实时无标记细胞分析仪，其特征在于:细胞无需标记，细胞在所述仪器专用镀金培养皿上进行细胞增殖培养、细胞浸润、细胞迀移或者细胞共培养，当细胞生长以及死亡过程中数量及其他因素的变化导致培养液液体的电共振频率发生变化，由此根据液体的电共振频率的变化分析细胞的生理动态变化、以实现实时监测细胞培养分析的目的。3.根据权利要求1所述的液体电共振实时无标记细胞分析仪，其特征在于:所述的选频网络电路(2)包含多个信号通道，信号通道可选择或同时监测，通过选频网络作用于细胞培养基，培养基产生电共振响应，选频网络检测并输出其对应的电共振频率，工作频带宽度达20ΚΗζ-20ΜΗζ，具有高敏感性、特异性好等特点。4.根据权利要求1所述的液体电共振实时无标记细胞分析仪，其特征在于:所述的等精度测量模块(3)采用EDA技术使用高速频率芯片，进行等精度频率测量，闸门时间不固定，整数倍测量被测信号，结构简单，速度快，精度高，可达土 1Hz。5.根据权利要求1所述的液体电共振实时无标记细胞分析仪，其特征在于:所述仪器硬件部分通过数据传输模块(4)与计算机控制系统(5)进行通信，接受计算机控制命令，完成对细胞分析仪的数据读取，控制细胞分析仪的工作，所述仪器的计算机控制系统(5)自动连续记录数据，记录时间可根据需求设定。
【专利摘要】一种基于液体电共振原理的实时无标记细胞分析仪，其特征在于运用液体电共振频率的变化来实时检测细胞培养环境的变化，从而分析出细胞增殖、细胞浸润、细胞迁移以及细胞共培养等不同状态。细胞分析仪的硬件由含特定测试电极芯片的细胞培养皿1、激励震荡选频网络2、等精度频率测量模块3和数据通信模块4四部分组成。将细胞移植到含测试电极的细胞培养皿中进行细胞培养，选频网络选出细胞培养液的电共振频率，并由等精度频率测量模块准确测量频率变化情况，经由数据传输模块传送至计算机控制系统5，实现细胞培养的实时记录分析。
【IPC分类】G01N27/00
【公开号】CN104897730
【申请号】CN201510325526
【发明人】周奇, 刘盛平, 刘勇, 廖静, 秦勇, 蔡雅玲, 庞亚妮, 李楠
【申请人】重庆理工大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月11日