[发明专利]细菌介电电泳阻抗检测的微流控芯片分析微系统

说明书

一.技术领域

本发明属于生化分析技术领域，具体涉及细菌快速分析检测的微流控芯片分析系统。 

二.背景技术

细菌对人类生活的方方面面有着巨大影响，细菌快速、准确检测在环境监测、食品安全检测、疾病的预防及早期诊断、微生物研究等方面具有重要意义。传统细菌检测主要采用培养法、免疫学法、分子生物学方法等，但存在耗时长、对人员、设备要求较高等不足之处。因此，为实现细菌快速、高效检测，科学工作者均在探索一种细菌快速分析检测方法，以满足人们对健康生活的期望。 

依托于MEMS加工技术的微流控芯片分析技术为细菌的快速高效检测提供了新思路和新技术途径。现阶段细菌芯片分析系统主要有光学分析检测系统和电化学分析检测系统，但是光学分析检测系统由于系统复杂、体积庞大，阻碍了系统的微型化发展。电化学分析检测系统灵敏度高、信号处理系统等外围设备比较简单、易于与芯片上的微电极匹配等优点，在微型化和便携化及检测高效、快速等方面有着良好的前景，也是科学工作者研究的重点课题。 

现有细胞快速分析检测的微流控芯片阻抗检测系统，如申请号为201010042100.2的“集成细胞操纵和检测的微流控芯片系统”专利，公开的细胞操纵和检测的微流控芯片系统由交流信号电源、微芯片、集成电路控制单元和计算机，对细胞进行操纵与检测。该系统的主要缺点是：该系统采用大型的、商品化的交流信号电源，未实现系统集成化和微型化，而且该系统仅进行了细胞操纵和阻抗检测，不能进行两种模式的阻抗检测，即直接细菌阻抗检测和细菌介电电泳富集-原位阻抗检测。因此，该系统集成化程度不高，携带不方便；检测的速度不快、效率不高；不能满足人们对环境、食品安全、疾病预防及早期诊断、微生物学等研究中方便、快速、准确、高效检测的要求。 

三.发明内容

本发明的目的是针对现有细菌快速分析检测的微流控芯片阻抗检测系统的不足，提供一种细菌介电电泳阻抗检测的微流控芯片分析微系统，集成细菌介电电泳富集和原位阻抗检测双重功能，实现细菌直接阻抗检测和细菌介电电泳富集与原位阻抗检测，具有高度集成化、高效、快速的特点。 

发明机理：本发明主要是将芯片介电电泳(Dielectrophoresis，DEP)，芯片阻抗检测和微流控芯片分析系统有机结合，构建针对细菌的介电电泳阻抗检测微流控芯片分析微系统。该 微系统通过控制交流信号的频率、幅值等参数，实现对细菌介电电泳富集；通过施加一定的激励信号，监测微流控芯片微管道中微电极上的变化来获得相应的电学响应信号，实现微流控芯片上细菌原位阻抗检测，建立快速、准确的细菌检测微系统和相应的定量方法。 

实现本发明目的的技术方案是：一种细菌介电电泳阻抗检测的微流控芯片分析微系统。主要包括：电源、信号控制和处理单元、微流控芯片和显示单元。其特征是： 

所述的电源为市购的AC-DC开关电源。所述开关电源的输入端通过电源线与220V/50Hz市电连接，所述开关电源的输出端通过电源线与所述的信号控制和处理单元的电源端连接，用以为所述的信号控制和处理单元提供工作的直流电源。 

所述的信号控制和处理单元为定购的由信号发生电路，信号选择与频率控制电路，信号检测电路，D/A信号转换电路及信号采集电路构成的印刷电路板。所述信号控制和处理单元的第一输出端和输入端分别通过导线分别与所述微流控芯片的玻璃基片上的10～30对并联的微电极连接，所述信号控制和处理单元的第二输出端通过串口线与所述显示单元连接。本微系统的信号控制和处理单元一方面向微流控芯片的微电极提供幅值为-10V～+10V、频率为10KHz～1MHz的激励信号，另一方面接受微流控芯片的玻璃基片上的微电极检测的细菌直接阻抗和细菌介电电泳富集-原位阻抗信号，并传送给显示单元进行处理分析、显示和打印。