电测量在液体中流动的各个颗粒的电性能的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种电测量在液体中流动的各个颗粒的电性能的方法。
【背景技术】
[0002] 已知用于电测量在液体中流动的各个颗粒的电性能的设备。电测量在液体中流动 的各个颗粒已知为微流体阻抗细胞计量术。已知的设备未提供精确的测量。更特别地，用 于电测量在液体中流动的各个颗粒的已知设备包括用于接收具有悬浮在液体中的各个颗 粒的流体的流体通道、具有测量电极和信号电极的第一电极装置、以及具有测量电极和信 号电极的第二电极对。流体通道通常已知为微流体通道。第一电极装置和第二电极装置通 常是微型测量电极，并且它们通常制造在流体通道的顶部和底部处。
[0003] 在已知的设备中，各个颗粒通过第一电极装置和第二电极装置之间的间隙。各个 颗粒引起电流发生改变，而这种电流的改变被测量和记录作为阻抗信号。存在的问题是：在 已知的设备中，在电极附近行进的各个颗粒与行进通过流体通道中心的相同尺寸的颗粒相 比具有更高的测得阻抗。这个更高的测得阻抗是由于颗粒扰乱了测量电极之间的电场，并 且这在第一电极装置和第二电极装置之间引起了电流差。这继而导致测得的颗粒性能的变 化系数大。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是消除或减少上述问题。
[0005]因此，在本发明的一个非限制性的实施例中，提供了一种电测量在液体中流动的 各个颗粒的电性能的方法，该方法包括：
[0006] (i)提供用于电测量各个颗粒的设备，并且所述设备具有：
[0007] (a)流体通道，其用于接收具有悬浮在液体中的各个颗粒的液体；
[0008] (b)第一电极装置，其具有至少一个测量电极和至少一个信号电极；以及
[0009] (c)至少一个其它电极装置，其具有至少一个测量电极和至少一个信号电极；
[0010] (ii)提供流动通过流体通道的液体流；
[0011] (iii)施加通过液体并且沿着位于第一电极装置的测量电极和信号电极之间的第 一传导路径的第一电信号；
[0012] (iv)施加通过液体并且沿着至少一个其它传导路径的电信号；
[0013] (V)将第一传导路径和所述其它传导路径之间的电信号进行比较，以产生比较信 号；
[0014] (vi)通过检测各个颗粒的比较信号的特征而检测通过设备的各个颗粒，以及获得 至少一个输出波形；
[0015] (vii)测量各个颗粒的输出波形的高度相关特征，以及产生对于各个颗粒的电性 能的一级评估；以及
[0016] (viii)评估输出波形的形状，以对各个颗粒的电性能的一级评估进行二级调整， 其中二级调整基于波形形状和一级评估中误差之间的已知关系的信息而使用关于一级评 估中误差的感知度的数据。
[0017] 本发明的方法有利于提高测量的精度。本发明的方法可以用于需要以高精度介电 测量任何小颗粒的大量技术领域中。因而，例如，本发明的方法可用于测量呈细胞、细菌、浮 游植物、锥体虫、灰尘颗粒形式的各个颗粒或其它合适物体。作为示例，需要指出的是，本发 明的方法可以用于定点照护全血计数。计数和区分不同细胞类型通常在诊断学上具有重要 意义。同样重要的是测量全体细胞的分布宽度，这需要进行高精度的测量。使用本发明的 其它示例是用于进行血小板测量，所述血小板测量可能需要作为对患有肝纤维化的患者的 肝纤维化进行定点照护检测的一部分。更进一步，本发明的方法还可以用于对冰核中的花 粉或灰尘进行高精度测量，这是对用于环境分析的样本鉴定日期和进行分析所需的。更进 一步，本发明还易于利用各种类型的设备进行操作，例如允许对闲时（on-the-fly)样本进 行预处理（包括细胞示踪和预富集），以用于大范围的应用。
[0018] 本发明的方法可以是其中步骤（viii)包括将步骤（vi)中测得的输出波形与一组 参考波形进行比较以找到与测得的输出波形匹配的参考波形，以及随后执行二级调整。
[0019] 这组参考波形可以来自于对通过流体通道中的不同位置处的各个颗粒的模拟。这 组存储的参考波形可以从其它模拟获得。
[0020] 比较可以通过使用最小二乘最佳拟合法、卷积法或相关数值法而进行。
[0021] 作为代替，本发明的方法可以是其中步骤（viii)包括从输出波形中识别至少一 个特定特征以及将该特定特征与查阅表或存储的公式进行比较。这样做的优点在于其无需 处理或存储模拟波形。因而，实施本发明的这个方法可以与前面的上述方法进行有利的比 较，因为需要记住的是例如可能每秒需要计数1〇〇〇个颗粒，步骤（viii)可能使得方法需要 相当大量的计算化需求，并且可能需要离线处理或大量能量以执行实时处理。
[0022] 本发明的方法可以是其中步骤（iii)中的电信号是正弦波。可以采用其它电信 号。
[0023] 本发明的方法可以是其中步骤（vi)使得比较信号的测得特征是输出波形中的波 峰高度。
[0024] 本发明的方法可以是其中步骤（vi)使得比较信号的测得特征是输出波形中的波 谷高度。
[0025] 作为替代，本发明的方法可以是其中步骤（vi)使得比较信号的测得特征可以是 主要正峰值和主要负峰值之间的差别。步骤（vi)的比较信号的测得特征可以不同于上述 这些。
[0026] 本发明的方法可以是其中步骤（viii)的二级调整是基于这样的认知的，所述认 知为波形形状和峰值高度二者如何随着颗粒从第一电极装置和/或所述其它电极装置中 的一个电极或其它电极通过的距离而可预测地改变。
[0027] 流体通道的横截面可以是由直线形成的图形。因而，流体通道的横截面可以是正 方形或者其横截面可以是矩形。流体通道的尺寸可以是1-100μmX1-100μm。流体通道可 以具有其它尺寸。流体通道的横截面还可以不是由直线形成的图形，例如，流体通道的横截 面可以是圆形。
[0028] 第一电极装置和所述其它电极装置可以是金属电极装置。在这种情况下，第一金 属电极装置和所述其它金属电极装置中的每一个的金属电极可以定位在流体通道中。第 一金属电极装置和所述其它金属电极装置中的每一个的金属电极可以定位在流体通道中 并且彼此相对。每个金属电极装置的金属电极的尺寸可以类似于待测量的颗粒（例如宽 1μm-100μm)，例如用于生物细胞。金属电极可以采用其它尺寸。
[0029] 作为替代，第一电极装置和所述其它电极装置可以是液体电极装置。液体电极装 置可以设置在除流体通道之外的电极通道中。
[0030] 作为替代，第一电极装置和所述其它电极装置可以是凝胶电极装置。
[0031] 液体可以是电解液和/或油。可以采用能够悬浮颗粒的其它类型液体。
[0032] 本发明的方法可以包括提供与测量电极或信号电极相邻的至少一个信号调节电 极，从而阻止电流在第一电极装置和所述其它电极装置之间流动，由此信号调节电极阻止 电流在在第一电极装置和所述其它电极装置之间流动，并且因此帮助阻止通过流体通道的 各个颗粒偏心流动，由此提高步骤（v)的比较信号（例如，阻抗）的精度。
[0033] 信号调节电极可以定位在第一电极装置的测量电极和所述其它电极装置的测量 电极之间。可以设置用于测量电极的三个信号调节电极，其中在第一电极装置的测量电极 和所述其它电极装置的测量电极的每一侧处定位一个信号调节电极。
[0034] 可以在第一电极装置的信号电极和所述其它电极装置的信号电极之间定位一个 信号调节电极。可以设置用于信号电极的三个信号调节电极，其中在第一电极装置的信号 电极和所述其它电极装置的信号电极的每一侧处定位一个信号调节电极。
[0035] 第一电极装置和所述其它电极装置的测量电极可以由电压源驱动，由此测得的信 号是基于电流的。电压源可以具有可变频率。作为替代，第一电极装置和所述其它电极装 置的测量电极可以由电流源驱动，由此测得的信号是基于电压的。
[0036] 信号调节电极可以提供接地电压。作为替代，信号调节电极提供的电压可以是第 一电极装置的测量电极和第二电极装置的测量电极的任一个的电压。
【附图说明】
[0037] 现在将仅通过示例并参考附图而描述本发明的实施例，其中：
[0038] 图1是用于电测量在液体中流动的各个颗粒的已知设备的电路图；
[0039] 图2是类似于图1的视图，但更详细地示出了图1的设备；
[0040] 图3是处于保护电极构造中的用于电测量在液体中流动的各个颗粒的已知设备 的电路图；
[0041] 图4是类似于图3的视图，但更详细地示出了图3的设备；
[0042] 图5是增加了信号调节电极的用于电测量液体中的各个颗粒的电路图；
[0043] 图6是类似于图5的视图，但更详细地示出了图5的设备；
[0044] 图7是颗粒阻抗随位置的模拟变化，并且示出了针对图1和图2中所示的已知标 准电极设计、图3和图4中