[发明专利]一种适用于微通道异质物检测的电阻抗层析成像传感器

说明书

本发明公开了一种适用于微通道异质物检测的电阻抗层析成像传感器，包括上层玻璃芯片、微流道载体硅片、下层玻璃芯片和流体管道接头，上层玻璃芯片和下层玻璃芯片对称键合连接在微流道载体硅片的上下两侧；微流道载体硅片上开设有长条孔，与上层玻璃芯片、下层玻璃芯片贴合形成微流道；上层玻璃芯片的内侧面设置有多个上层电极，下层玻璃芯片的内侧面设置多个下层电极，上层电极与下层电极形成双层电极阵列结构；上层玻璃芯片上安装两个流体管道接头，分别为进液接头和出液接头。本发明基于电阻抗层析成像技术，设计了一种微型双层电极阵列结构，采用玻璃‑硅片‑玻璃结构进行加工实现，解决了微小尺度下EIT进行微通道异质物检测实现困难的问题。

技术领域

本发明涉及微通道内异质物检测技术领域，特别是涉及一种适用于微通道异质物检测的电阻抗层析成像传感器。

背景技术

许多工业过程和医疗领域涉及到小通道或微小通道中的异质物检测问题，例如环境水体中微塑料微粒的检测、微通道中的小细胞团甚至单细胞检测等。其中，微小通道中的小细胞团与单细胞检测在流式细胞仪等先进测试仪器中有着广泛的需求。

液体(如血液)活检技术具有分子信息全、侵入性小、取样方便和成本低的优势，近年来成为了体外微创检测方法的研究热点。基于微流控技术的流式细胞仪近年来在细胞的检测、计数和特性表征方面应用广泛。传统的流式细胞仪采用光学检测方法，存在以下缺点：需要荧光标记，费时费力，不利于快速检测；标记物可能影响细胞的活性，引起细胞死亡，难以区分出其中的少量细胞；光学检测仪器一般比较笨重，不易于小型化，并且造价昂贵，操作复杂，不适用于处理小体积样本。基于电阻抗测量原理的流式细胞仪由于具有结构简单、成本低、免标记以及可提供小型化便携式解决方案的特点，近年来发展迅速。然而目前，阻抗式流式细胞仪一般采用两电极或四电极系统来测量细胞流经微通道时引起的电阻抗变化，存在以下限制：(1)一般只能提供细胞的大小或整体阻抗等低维电特性信息，缺少细胞的形状和电学特性分布等高维信息；(2)受流体-测量电极界面处接触阻抗的影响，测量系统对细胞电学性质变化的感应灵敏度低；(3)一般需要控制微通道尺寸从而将单个细胞牵引到测量电极附近以提高测量灵敏度，容易造成通道阻塞。EIT技术可以用来解决上述测量局限，其在微通道内壁排布传感电极阵列，利用传感系统的物理模型和重建算法实现微通道内流体中悬浮细胞的可视化，进而获得细胞的大小、形貌和介电参数分布等高维特征信息。同时，其传感电极阵列的有效敏感区域相对较大，因而不需要将被测细胞富集到传感电极表面，并且可以采用相对较大尺寸的微通道和电极设计进一步减小接触阻抗影响，并防止测量过程中可能存在的通道阻塞，有利于高通量细胞检测的实现。EIT可以简化微流控器件的结构，但需在微流道内壁嵌入合适结构的微电极阵列。由于微流道难以加工成圆形截面，微流道内的电极加工也较为困难，现有的EIT系统难以达到较小尺度，因此，EIT技术在微小尺度下的微流道内异质物检测实现困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于微通道异质物检测的电阻抗层析成像传感器，基于电阻抗层析成像(EIT)技术，设计了一种微型双层电极阵列结构，采用玻璃-硅片-玻璃结构进行加工实现，解决了微小尺度下EIT进行微通道异质物检测实现困难的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种适用于微通道异质物检测的电阻抗层析成像传感器，包括：上层玻璃芯片、微流道载体硅片、下层玻璃芯片和流体管道接头，所述上层玻璃芯片和下层玻璃芯片对称设置在所述微流道载体硅片的上下两侧，并通过键合方式连接；所述微流道载体硅片上开设有长条孔，所述长条孔的上、下面贴合所述上层玻璃芯片、下层玻璃芯片，配合形成微流道；

所述上层玻璃芯片朝向所述微流道载体硅片的一面设置有多个上层电极，多个上层电极的交汇处设置有与所述长条孔延伸方向一致的上层预期流道，所述微流道载体硅片、下层玻璃芯片上设置相对应的上层电极引出接口，所述上层电极引出接口与多个所述上层电极的输出端相对应，用于引出上层电极；