电泳微流体细胞机械性能自动测量装置

非接触式细胞力学特性自动化测量系统

基于介电泳结合设计的微流体自动获取大量细胞力学数据该装置集成了细胞捕获、介电泳拉伸和细胞释放功能及自动控制系统。

一个微流控芯片中的细胞捕获、介电泳拉伸和释放

自动测量方案，实现循环测量

自动获取大量电芯力学性能数据

细胞力学性能介电泳测量的重大进展。

该系统是一种基于DEP的细胞力学性能高通量自动测量装置，该装置结合了新设计的集成多功能微流体装置和自动控制方案。集成介电泳微流体装置主要包括三个功能：

使用流体动力学在单细胞水平上进行阵列捕获以避免细胞之间的相互作用并减少空间混乱；

使用DEP对细胞进行拉伸操作以有效测量细胞的机械性能，以及细胞释放操作，

通过施加反向压力冲洗已拉伸的细胞，从而为细胞机械性能的多批次测量提供可靠支持。

自动控制方案主要包括图像处理模块和硬件控制模块。

前者用于实时测量细胞的拉伸并存储细胞形状变量，后者逻辑而恰当地控制信号发生器和微流体泵，完成细胞的自动测量。介电泳微流体装置与自动控制方案相结合，

以低人力需求获得大量的机械特性数据。通过一系列实验验证了该系统的合理可行性。还获得了大量的生物学数据来比较正常人脐静脉内皮细胞（HUVECs）和

TNF-α处理的HUVECs以及正常MCF-10A和细胞松弛素B（CB）处理的MCF-10A的力学性能。该方法解决了基于介电电泳测量细胞力学性能数据量小、人力需求高的问题，

不仅可靠性高，而且可以自动测量大量细胞，为基于DEP的测量方法的广泛应用奠定了基础。

该系统是一种有效的非接触式细胞测量方法，它利用粒子在不均匀电场下由于化效应而运动的原理。基于介电泳的细胞电。

对实验设备要求低，与其他技术即自动化技术相结合，有望实现高通量的细胞拉伸检测。因此，基于介电泳的方法符合未来细胞力学性能测量的方向。

对“捕捉”、“拉伸”和“释放”三种系统工作状态进行了表征，实现了基于视觉反馈的硬件自动控制

• 测量率很高：可以自动逐批测量数据，平均测量速率约为每分钟10个细胞（一批）。

• 自动测量方法可以在一个实验中获得1000多个细胞的有效测量数据

• 通过采用人工智能的识别策略，该方法比传统的手动测量方法更准确。

• 高度自动化，大大降低了人类的需求，而传统的DEP方法多使用图像识别软件来自动测量细胞

• 通过设计不同尺寸的微流体通道，可以实现与传统方法相同的适用细胞类型范围。比较如图2D所示

非接触式细胞力学特性自动化测量系统