專利名稱：用于電旋轉(zhuǎn)檢測的新型三維檢測池的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及的是一種電動力學分析測試裝置，特別涉及的是一種用于電旋
轉(zhuǎn)沖全測的新型三維#:測池。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代生物技術(shù)和制藥業(yè)采用不同的分析技術(shù)來確定和鑒別分子、細胞和生 物顆粒的性質(zhì)。其中包括電旋轉(zhuǎn)技術(shù)在內(nèi)的電動力學分析技術(shù)是一種簡單的、 非介入性和靈活的分析技術(shù)，適用于研究種類繁多的顆粒類型，并能整合進芯 片上實驗室裝置。
電旋轉(zhuǎn)是顆粒在旋轉(zhuǎn)的電場中的旋轉(zhuǎn)。當一個生物顆粒，如細胞、細菌或 病毒等，在受到外電場的作用時會產(chǎn)生極化。如果這個顆粒受到一個旋轉(zhuǎn)的均 勻高頻電場，就會獲得誘導的電偶極矩，這個偶極矩和電場相互作用，產(chǎn)生力 矩，使這個顆粒旋轉(zhuǎn)。生物顆粒的旋轉(zhuǎn)行為，如旋轉(zhuǎn)速率和方向，與旋轉(zhuǎn)電場 的頻率、電壓和生物顆粒及懸浮介質(zhì)的介電性質(zhì)有關。在生物體的生命周期中， 以及在它們受到了不同的病理、藥理和毒理作用，會發(fā)生許多物理化學的變化， 從而導致其各個組成部分介電性質(zhì)的變化。電旋轉(zhuǎn)技術(shù)能夠通過對微顆粒電旋 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速及方向與電極上所施加電信號頻率的關系，獲取微顆粒的介電參數(shù)，從 而快速并準確地檢測這些變化，從而使我們有可能洞察生物體的活力，生理狀 態(tài)和藥物對其的藥理作用。
目前，許多基于電旋轉(zhuǎn)的技術(shù)被開發(fā)用于區(qū)分微粒類型和分析微粒性質(zhì)。 已采用電旋轉(zhuǎn)技術(shù)觀察過的不同顆粒類型包括病毒、原核細胞、真核細胞、哺 乳動物細胞以及脂質(zhì)體等非生物顆粒。電旋轉(zhuǎn)技術(shù)已經(jīng)得到了比較廣泛的應用。
對于傳統(tǒng)的平面檢測池，由于生物顆粒與平面檢測池基面接觸，有些生物 顆粒有可能產(chǎn)生在固體表面的黏附作用，其黏附力可大于電旋轉(zhuǎn)的作用力，在 這種情況下不能作電旋轉(zhuǎn)測量； 一般地，當生物顆粒在接近固體基底表面的液 體中旋轉(zhuǎn)時，在液體中旋轉(zhuǎn)的顆粒會受到靜止的基底對它們產(chǎn)生的流體力學作
用力和摩擦力的影響，而這些影響受到微顆粒的形狀大小等多因素的影響，是 不可控的。當旋轉(zhuǎn)電場產(chǎn)生的力矩不足以克服生物顆粒和基底之間的摩擦力時， 即使存在力矩也不能造成電旋轉(zhuǎn)；當力矩超過一定大小時才能使生物顆粒旋轉(zhuǎn)， 在這種情況下旋轉(zhuǎn)的速度也是受到了不可控因素的阻滯的。這會對測量的結(jié)果 疊加上誤差，尤其在電旋轉(zhuǎn)的力矩較小時，誤差可能是很嚴重的。
鑒于上述缺陷，本發(fā)明創(chuàng)作者經(jīng)過長期的研究和試驗終于獲得了本創(chuàng)作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種用于電旋轉(zhuǎn)檢測的新型三維檢測池，其包括 一檢測池本體，其是由絕緣材料制成，所述的檢測池本體具有一光滑的無頂和 無底的孔洞；
電場，測量時將具有拔i顆粒的液體電解質(zhì)加入所述的孔洞中，對所述孩i顆粒進 行電旋轉(zhuǎn)測量；
較佳的，所述的電場產(chǎn)生部包括四根電極以及與所述電極一端相連接的 高頻交流信號發(fā)生器，所述電極固定設置于所述檢測池本體的孔洞正交位置上， 圍成一個直徑為50微米至3毫米的筒狀空間；
較佳的，所述的四根電極為惰性金屬絲，或是通過微加工制成的弧形內(nèi)表 面惰性金屬微電極，其弧形內(nèi)表面圍成所述的筒狀的空間；
較佳的，當所述微顆粒密度大于液體電解質(zhì)密度時，所述的電極從所述檢 測池本體由上向下安插；
當所述的微顆粒密度小于液體電解質(zhì)密度時，所述的電極從所述的檢測池 本體由下向上安插；
較佳的，所述的檢測池本體的高度范圍為0.5毫米至5毫米；
較佳的，所述絕緣材料為塑料或玻璃；
較佳的，所述高頻交流信號發(fā)生器施加在電極上的電信號的電壓振幅范圍 為1伏至20伏；
較佳的，所述高頻交流信號發(fā)生器施加在電極上的電信號的使用頻率范圍 為1千赫茲至10兆赫茲。
本發(fā)明的優(yōu)點通過改變傳統(tǒng)電旋轉(zhuǎn)檢測池具有基底的平面設計，使微顆 粒在液體的表面或液體內(nèi)旋轉(zhuǎn)，從而避免了微顆粒對基底的黏附作用或微顆粒
在基底表面旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的流體力學阻滯作用及與基底間摩擦力的影響，使微顆 粒在旋轉(zhuǎn)的電場中只受到液態(tài)懸浮電解質(zhì)介質(zhì)的阻力，比在常規(guī)檢測池中減少 了很多。阻力的減少使得電旋轉(zhuǎn)技術(shù)能夠檢測到電旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力較小的情況下(如 低頻電信號的情況下)顆粒的旋轉(zhuǎn)行為，使得電旋轉(zhuǎn)技術(shù)可以得到更能反映實 際情況的測定結(jié)果，將會得到更加廣泛的應用。


圖1為本發(fā)明用于電旋轉(zhuǎn)檢測的新型三維檢測池的實施例 一 的結(jié)構(gòu)簡圖2為本發(fā)明用于電旋轉(zhuǎn)檢測的新型三維檢測池的實施例二的結(jié)構(gòu)簡圖3為本發(fā)明用于電旋轉(zhuǎn)檢測的新型三維檢測池在微顆粒的密度大于液體 電解質(zhì)的密度時內(nèi)部物質(zhì)的狀態(tài)示意圖4為本發(fā)明用于電旋轉(zhuǎn)檢測的新型三維檢測池在微顆粒的密度小于液體 電解質(zhì)的密度時內(nèi)部物質(zhì)的狀態(tài)示意圖5為本發(fā)明用于電旋轉(zhuǎn)檢測的新型三維才企測池對成熟活性血吸蟲卵進行 檢測得到的電旋轉(zhuǎn)譜圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點作更詳細的說明。 請參閱圖1所示，其為本發(fā)明用于電旋轉(zhuǎn);險測的新型三維檢測池的實施例 一的結(jié)構(gòu)簡其包括 一檢測池本體2，其是由絕緣材料制成，所述絕緣材料為塑料或玻 璃，其中，在所述的檢測池本體2上開設有一光滑的無頂和無底的孔洞；所述 絕緣材料的厚度h,即是產(chǎn)生無底無頂三維旋轉(zhuǎn)電場的高度，其范圍為0.5毫米 至5毫米；
還包括， 一電場產(chǎn)生部用以在所述的一企測池本體2的孔洞內(nèi)產(chǎn)生均勻的三 維電場，測量時將具有樣i顆粒的液體電解質(zhì)加入所述的孔洞中，對所述農(nóng)i顆斗立 進行電旋轉(zhuǎn)測量；所述的電場產(chǎn)生部包括四根電極1以及與所述電極1一端 相連接的高頻交流信號發(fā)生器(圖中未示)，所述電極1為惰性金屬絲，其分 別固定設置于所述檢測池本體2的孔洞正交位置上形成一筒狀空間，分別連通 的相位偏移電信號的相位偏移值為0°， 90°, 180°, 270°,所述的筒狀空間的圓 形直徑d,即是產(chǎn)生無底無頂三維旋轉(zhuǎn)電場直徑范圍，其范圍為50微米至3毫
米；所述高頻交流信號發(fā)生器施加在電極1上的電信號的電壓振幅范圍為1伏
至20伏，使用頻率范圍為1千赫茲至10兆赫茲。
以下給出一具體的實施過程，首先在已選取的厚度h為1毫米的塑料板上 打出表面光滑的孔洞，以四根直徑為IOO微米的鉑絲作為所述的電極1,將它們 分別彎成直角；將長度稍超過塑料板的厚度(1毫米)的四根鉑絲的一端分別貼 壁插入洞中，使這些垂直的鉑絲部分處于塑料洞壁上正交位置，將這四根鉑絲 固定；所述的鉑絲的另一端連接所述的高頻交流信號發(fā)生器。所述的塑料板上 打出孑U同的內(nèi)^:分另'J為300孩吏米、500農(nóng)i米、600孩吏米、700樣i米、900擺i米、1 毫米、2毫米、2.5毫米。這樣就制成了內(nèi)徑不同的新型無頂無底三維檢測池。
應用時，將其中有微顆粒的液體電解質(zhì)加于孔洞中去(所述的液體電解質(zhì) 內(nèi)的微顆粒包括生物分子、生物復合體、免疫復合體、脂質(zhì)體、原生質(zhì)體、血 小板、病毒、寄生蟲卵、正常細胞、病變細胞等非生物顆粒及生物顆粒)，對 所述的電極1施加高頻電信號后，就可對所述的微顆粒進行電旋轉(zhuǎn)測量，當測 量液體電解質(zhì)中的微顆粒進行電旋轉(zhuǎn)時，就不再受微顆粒與^f全測池本體2的黏 附作用，以及在接近檢測池本體2表面的液體中旋轉(zhuǎn)的微顆粒所受到的不可控 的流體力學作用力及摩擦力的影響。
請參閱圖2所示，為本發(fā)明用于電旋轉(zhuǎn)檢測的新型三維檢測池的實施例二 的結(jié)構(gòu)簡圖；其與上述實施例一的差別在于，所述的四根電極采用的是通過微 加工制成的弧形內(nèi)表面惰性金屬微電極1,其弧形內(nèi)表面圍成所述的筒狀的空 間；這樣使內(nèi)部的空間更加均勻，當然其它的結(jié)構(gòu)特征和參數(shù)范圍和實施例一 是相同的。
需要說明的是，為保證提供更加理想的均勻旋轉(zhuǎn)電場，用于產(chǎn)生均勻筒狀 三維電場的四根電極l,在所述的微顆粒密度大于液體電解質(zhì)密度時，所述的電 極1應該由上向下安插，在所述的微顆粒密度小于液體電解質(zhì)密度時，所述的 電才及1應該由下向上安插。
經(jīng)過試驗我們發(fā)明隨著所述電極1間距離d的減小，在電場強度相同的情 況下，所述高頻交流信號發(fā)生器施加的電信號電壓振幅越小，則液體電解質(zhì)中 熱量產(chǎn)生越少而熱量的散發(fā)相對的加強，所迷的檢測池中的溫度大約是能夠接 近常溫，所測量的微顆粒越是處于接近正常的條件，因而擋電極間距選取的較 小時可以用高電導率的液體電解質(zhì)。
請參閱圖3所示，其為本發(fā)明用于電旋轉(zhuǎn)檢測的新型三維檢測池在微顆粒
的密度大于液體電解質(zhì)的密度時內(nèi)部物質(zhì)的狀態(tài)示意圖，在所述微顆粒4的密
度大于液體電解質(zhì)3的密度時，所述的微顆粒4沉降于液體電解質(zhì)3的底層；
其中將三維檢測池設計成電極1由上向下安插的形式，此種檢測池專門用于微
顆粒4的密度大于液體電解質(zhì)3的密度而沉降于液體電解質(zhì)3底層時的電旋轉(zhuǎn) 檢測，可以為所述的微顆粒提供更加理想的均勻旋轉(zhuǎn)電場。
請參閱圖4所示，其為本發(fā)明用于電旋轉(zhuǎn)檢測的新型三維檢測池在微顆粒 的密度小于液體電解質(zhì)的密度時內(nèi)部物質(zhì)的狀態(tài)示意圖，當微顆粒4的密度小 于液體電解質(zhì)3的密度時，所述的微顆粒4漂浮于液體電解質(zhì)3表面，其中將 三維檢測池設計成電極1由下向上安插的形式，此種檢測池專門用于微顆粒4 的密度小于液體電解質(zhì)3的密度而漂浮于液體電解質(zhì)3表面時的電旋轉(zhuǎn)檢測， 可以為所述的微顆粒提供更加理想的均勻旋轉(zhuǎn)電場。
請參閱圖5所示，其為本發(fā)明用于電旋轉(zhuǎn)檢測的新型三維檢測池對成熟活 性血吸蟲卯進行檢測得到的電旋轉(zhuǎn)語圖，其中，圖中橫坐標為電場頻率的對數(shù) 值，縱坐標為血吸蟲卵旋轉(zhuǎn)速率，誤差線代表一個標準偏差，橫坐標以上為共 場旋轉(zhuǎn)，卵細胞旋轉(zhuǎn)方向與電場方向相同， 一黃坐標以下為反場:旋轉(zhuǎn)，卵細月包i走 轉(zhuǎn)方向與電場方向相反。
應用上述具體的實施過程中的孔洞內(nèi)徑為700微米的無頂無底三維檢測池 對成熟活性血吸蟲卵進行了電旋轉(zhuǎn)行為的檢測；
成熟活性血吸蟲卯的提取將接種2000條尾蝴的雄性家兔飼養(yǎng)45天，處 死后取出兔肝臟，加適量1.2%生理鹽水，在組織搗碎機中快速搗碎三次，加生 理鹽水稀釋，依次用40目、80目、100目、120目、150目銅篩過濾，濾渣重 復搗碎，合并濾液，將濾液于4。C內(nèi)靜置沉淀，反復沉淀換水至上液基本澄清。 將沉淀于水平離心機2000r/m轉(zhuǎn)速離心，取底層金黃色血吸蟲卯，加生理鹽水 重復離心至全部為金黃色蟲卵為止，將蟲卵保存于4。C， 1.2%生理鹽水中。在電 旋轉(zhuǎn)測定中，對電極施加電信號的振幅為10伏，在頻率分別為10、 20、 30、 40、 50、 60、 70、 80、 90、 100、 200、 300、 400、 500、 600、 700、 800、卯OKHz， 1、 2、 3MHz的電信號下，檢測血吸蟲卵的旋轉(zhuǎn)速率及方向，得到電旋轉(zhuǎn)譜圖。
作為比較，制作傳統(tǒng)的電極，用四根直徑為100微米的鉑絲作為電極正交 固定在載;皮片上，電才及兩兩之間距離為700微米。應用此傳統(tǒng)形式的電才及對血 吸蟲卵進行電旋轉(zhuǎn)行為的檢測，在同上所述電信號振幅和頻率下，血吸蟲卵均 不旋轉(zhuǎn)，可見諸如血吸蟲卵這種質(zhì)量、體積較大的生物顆粒，在同樣的電場強
度下，應用傳統(tǒng)有基底的電極，由于底層的阻力影響，生物顆粒的電旋轉(zhuǎn)行為 無法觀察。從而可見本發(fā)明所設計的新型無底三維電解池的優(yōu)勢。
本發(fā)明所i殳計的電才及在應用過程中，在電場電壓為13伏，電才及距離d為1.3 毫米，當液體電解質(zhì)載液為1.2%生理鹽水時，可以觀察到由于載液過度發(fā)熱產(chǎn)
生氣泡的現(xiàn)象，甚至產(chǎn)生蒸汽凝結(jié)到顯微鏡物鏡上成霧的現(xiàn)象；此外由于發(fā)生 電信號的電路過載，波形變形，影響電旋轉(zhuǎn)的檢測。在電場電壓為7伏，電極 距離為0.7毫米時，同樣的1.2%生理鹽水作為電解質(zhì)載體，顯微鏡下觀察幾乎 看不到氣泡的產(chǎn)生，波形正常。因而，制作小距離的電極系統(tǒng)更有利于電旋轉(zhuǎn) 檢測，可以應用電導率高的電解質(zhì)載體，并且對電信號發(fā)生系統(tǒng)的要求也相對 降低。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，對本發(fā)明而言僅僅是說明性的，而非 限制性的。本專業(yè)技術(shù)人員理解，在本發(fā)明權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)可 對其進行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種用于電旋轉(zhuǎn)檢測的新型三維檢測池，其包括一檢測池本體，其是由絕緣材料制成，其特征在于所述的檢測池本體具有一光滑的無頂和無底的孔洞；還包括，一電場產(chǎn)生部用以在所述的檢測池本體的孔洞內(nèi)產(chǎn)生均勻的三維電場，測量時將具有微顆粒的液體電解質(zhì)加入所述的孔洞中，對所述微顆粒進行電旋轉(zhuǎn)測量。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電旋轉(zhuǎn)檢測的新型三維4企測池，其特征在于 所述的電場產(chǎn)生部包括四根電極以及與所述電極 一 端相連接的高頻交流信號 發(fā)生器，所述電極固定設置于所述檢測池本體的孔洞正交位置上，圍成一個直 徑為50微米至3毫米的筒狀空間。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于電旋轉(zhuǎn)檢測的新型三維一全測池，其特征在于 所述的四根電極為惰性金屬絲，或是通過微加工制成的弧形內(nèi)表面惰性金屬微 電極，其弧形內(nèi)表面圍成所述的筒狀的空間。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于電旋轉(zhuǎn)檢測的新型三維檢測池，其特征 在于當所述微顆粒密度大于液體電解質(zhì)密度時，所述的電極從所述檢測池本 體由上向下安插；當所述的微顆粒密度小于液體電解質(zhì)密度時，所述的電極從所述的檢測池 本體由下向上安插。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于電旋轉(zhuǎn)檢測的新型三維檢測池，其特征 在于所述的檢測池本體的高度范圍為0.5毫米至5毫米。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電旋轉(zhuǎn)檢測的新型三維;險測池，其特征在于 所述絕緣材料為塑料或玻璃。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于電旋轉(zhuǎn)檢測的新型三維檢測池，其特征 在于所述高頻交流信號發(fā)生器施加在電極上的電信號的電壓振幅范圍為1伏 至20伏。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于電旋轉(zhuǎn)檢測的新型三維檢測池，其特征 在于所述高頻交流信號發(fā)生器施加在電極上的電信號的使用頻率范圍為1千 赫茲至10兆赫茲。
全文摘要
本發(fā)明為一種用于電旋轉(zhuǎn)檢測的新型三維檢測池，其包括一檢測池本體，其是由絕緣材料制成，其中，所述的檢測池本體具有一光滑的無頂和無底的孔洞；還包括，一電場產(chǎn)生部用以在所述的檢測池本體的孔洞內(nèi)產(chǎn)生均勻的三維電場，測量時將具有微顆粒的液體電解質(zhì)加入所述的孔洞中，對所述微顆粒進行電旋轉(zhuǎn)測量。
文檔編號G01N33/48GK101173919SQ20071017725
公開日2008年5月7日 申請日期2007年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月13日
發(fā)明者劉莉莎, 唐靜成, 芳 張, 徐秉玖, 旭 汪 申請人:首都醫(yī)科大學