微流控电阻抗检测及其在颗粒分选中的应用

微流控电阻抗检测技术是微小颗粒检测中最有前途的方法之一，具有无标记、多功能、实时、高通量的特点。当颗粒通过微流体管道中的电极时，电信号会发生变化。

这些电信号可以传达目标颗粒大小、形态、介电和机械特性等生物物理信息，以及与运动相关的数量，如微通道中的颗粒速度和位置信息。

将电阻抗检测技术与分选技术相结合，可实现异质样品的分选，无需标记目标对象。例如，Schoen-dubeJ等人将电阻抗检测与喷墨打印相结合，成功地将单个颗粒或细胞封装在液滴中。然而，通量很低，每分钟只能包装9个液滴，单个颗粒率只有73%。Dewagenarb等人使用电阻抗检测和介电泳技术，从精子细胞中选择3m磁珠。然而，由于缺乏影响精子细胞数量的统计分析。

Zhuz小组将电阻抗检测与PDMS气动阀相结合，实现了不同尺寸的美丽隐杆线虫的分离。分选通量约为每分钟30只蠕虫。原因是为了为蠕虫的检测和气动阀的响应提供足够的时间滞后。检测和分选区域之间的距离很长，一些蠕虫会被错误地分离。

Choig等人将表示颗粒变形能力的电阻抗测量与气动控制的流体动力推拉机构相结合，实现不同变形能力的颗粒分选，通量高达每分钟600颗粒，但分选纯度不高，约为88%。除了相邻两个过近的颗粒可能被错误分选外，另一个重要原因是颗粒到达分选区域时间与分选脉冲时间不匹配，可能会被错误分选。

综上所述，为了实现高通量颗粒的分选，在检测和分选动作中必须有较高的精度分选响应；为了实现高精度分选响应，需要实现高精度分选。本文通过实时获取和分析电阻抗信号获取聚苯乙烯球的大小和速度信息，并计算系统运行过程中的各种时间，准确预测管道中颗粒的位置，然后结合压电分选技术，实现不同粒径的无标记检测和分选。

为了证明系统的能力，从10μm和7μm的混合聚苯乙烯球溶液中选择了10μm颗粒，纯度为94.9%，通量为1.6Hz。本方法为基于电阻抗检测的无标记细胞分选技术的研究提供了新的途径，在单细胞检测和单细胞组学研究中具有广阔的应用前景。