[发明专利]线虫运动行为的电阻抗监测装置、系统及其方法

说明书

本发明公开了一种线虫运动行为的电阻抗监测装置、系统及其方法，其中：微流道层和气动通道层通过键合形成双层结构，而后利用尼龙螺丝紧密固定在电路板上。所述电路板上设置有同心圆结构的电极阵列，用于实现线虫的电阻抗断层成像监测；所述微流道层包括培养监测腔室、线虫过渡通道等，用于线虫的长期培养和循环监测；所述气动通道层包括气体入口、气体通路等，用于施加气压挤压所述微流道层上壁形成薄膜阀，实现对微流道层通道的关闭。通过上述监测装置，控制线虫在所述培养监测腔室和所述线虫过渡通道间循环流动，完成对其的电阻抗断层成像监测及长期培养。该装置及方法结构简单、易于集成，可实现线虫全生命周期内的培养和非光学实时成像监测。

技术领域

本发明属于电阻抗检测领域，尤其涉及一种线虫运动行为的电阻抗监测装置、系统及其方法。

背景技术

电阻抗断层成像技术(Electricalimpedancetomography，EIT)是一种非侵入式、非光学的成像方法。该方法通过在待测物周围环绕一圈电极，依次选中相邻两个电极注入激励电流，测量其余电极上的检测电压实现电阻抗断层扫描，并根据扫描结果重建待测物体内的电导率分布图像。电阻抗断层扫描技术最初被广泛应用于医疗健康领域，针对人体肺部等器官进行扫描成像。近年来，随着研究的深入，越来越多的研究人员开始探究更小尺度的电阻抗断层成像，并实现了对细胞等微小生物组织电导率变化的监测。

秀丽隐杆线虫作为一种常见的模式生物，因其结构简单、易于培养、生命周期短等优点，被广泛应用于各项生命科学的研究中。针对线虫的研究平台主要包括琼脂基和微流控芯片等，其中微流控芯片因其操作简便、背景环境单一等优点逐渐受到研究人员的青睐。另一方面，对于线虫运动行为的研究，目前普遍采用光学成像方法，通过高精度显微镜对线虫进行持续观测，配合神经网络算法实现线虫运动行为参数的提取。但高精度显微镜结构复杂、成本较高、图像数据量较大，难以实现实时监测；且相关研究表明，可见光本身也会影响线虫的寿命，这导致光学成像无法在线虫自然生长的环境下进行监测。

发明内容

本发明目的在于提供一种线虫运动行为的电阻抗监测装置、系统及其方法,以解决现有线虫检测中操纵不便、受光学影响的技术问题，为线虫成像提供一种新的装置方法，扩大电阻抗断层成像技术在生物检测领域的应用。

为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：

一种线虫运动行为的电阻抗监测装置，包括电路板、微流道层、气动通道层；微流道层和气动通道层形成双层结构，固定在电路板上；

电路板作为装置的基底，用于承载所述微流道层和所述气动通道层键合形成的双层结构；所述电路板上设置有电极阵列，用于实现电流激励及电阻抗监测；

微流道层包括流体入口、食物载入通道入口、线虫载入通道、培养监测腔室、线虫过渡通道、食物载入通道、杂质排出通道和流体出口，其中流体入口、线虫载入通道、培养监测腔室、杂质排出通道和流体出口依次连接；

气动通道层包括流体入口、食物载入通道入口、第一气体入口、第二气体入口、第三气体入口、第四气体入口、第一薄膜阀，第二薄膜阀，第三薄膜阀，第四薄膜阀，第五薄膜阀，第六薄膜阀、流体出口；其中第一气体入口、第二气体入口、第三气体入口和第四气体入口用于提供第一薄膜阀、第二薄膜阀、第三薄膜阀、第四薄膜阀、第五薄膜阀和第六薄膜阀的气压，在气压增大时薄膜阀挤压微流道层上壁，实现对线虫过渡通道等的开闭控制；

食物载入通道与培养监测腔室相连，通过所述第二薄膜阀控制通道的开闭；线虫过渡通道设置于培养监测腔室出口，并返回培养监测腔室，线虫在流体及第三薄膜阀、第四薄膜阀、第五薄膜阀、第六薄膜阀的控制下从培养监测腔室进入线虫过渡通道，而后再返回培养监测腔室。

进一步的，微流道层与气动通道层均使用聚二甲基硅氧烷倒模制成，通过键合形成双层结构，该双层结构再通过尼龙螺丝与所述电路板固定在一起。