[发明专利]一种基于电容传感器的微流控液滴检测系统及检测方法

说明书

(一)技术领域：

本发明属于微流控芯片分析领域，特别是一种基于电容传感器的微流控液滴检测系统及检测方法。

(二)背景技术：

微流控芯片是将生物和化学领域所涉及的样品制备、反应、分离、检测、细胞培养、分选、裂解等基本操作单元集成在一块几平方厘米的芯片上。由微通道形成网络,以可控流体贯穿整个系统，用以取代常规化学或生物实验室的各种功能。微流控芯片最大优势是多种单元技术在整体可控的微小平台上灵活组合、规模集成，这使得微流控芯片有可能成为未来生化分析技术开发的重要平台。液滴微流控是在过去近十年中发展起来的一项新兴技术，主要研究内容为在封闭的微通道网络中生成和操控纳升甚至皮升级的液滴。

液滴微流控最大的特点是形成液滴的两种液体是互不相溶的，比如水和油，液滴内部液体与外部液体无扩散，这样可以将每一个液滴看作是一个单独的反应室，液滴内的反应条件不受完结影响，样品之间没有交叉污染。对液滴而言，液滴的大小、形状、速度和内含物浓度等特征对于最终的生化表达与检验结果影响显著。所以，对液滴特征进行实时检测是非常必要的。研究者提出了很多检测方法，如光学检测方法。Huebner等利用激光诱导荧光的方法对液滴进行检测，可以捕捉到液滴几何形态的变化。Tkaczyk等在液滴中混合有荧光素，经激光器激发的激光照射后反射到多渠道光子计数器和光电倍增管，从而检测液滴的平均长度及平均间隔期等信息。激光诱导荧光的检测方法检测另名都很高可以达到单分子检测。但是荧光标记有可能会造成分析物质生化学活性的改变，影响结果的可信度。光电倍增管检测得到的是液滴的平均信息，不能精确控制液滴。且以上两种检测方法都需要大型的实验仪器，不利于集成化。

(三)发明内容：

本发明的目的在于提供一种基于电容传感器的微流控液滴检测系统及检测方法，它可以克服现有技术的不足，是一种可应用于微流控液滴的结构简单、易于加工制作和实现的系统，且其检测方法的检测速度快精度高。

本发明的技术方案：一种基于电容传感器的微流控液滴检测系统，其特征在于它包括液滴微流控芯片、直流稳压电路单元、信号检测电路单元和计算机；其中，所述液滴微流控芯片是将电容传感器与产生微液滴的微通道集成为一体的芯片结构；所述液滴微流控芯片由相互键合的上片、下片和电容传感器组成；所述下片是微通道片，焊接有样品I入口、样品II入口、液滴出口、十字交叉口、电极接线端、样品I通道、样品II通道和液滴生成通道；所述样品I入口与样品I通道相连；所述样品II入口与样品II通道相连；所述样品I通道、样品II通道通过十字交叉口与液滴生成通道连接；所述液滴生成通道连接液滴出口；所述电容传感器置于液滴生成通道的上方，且与电极接线端连接；所述上片上有放置电容传感器的槽道；所述直流稳压电路单元的输出端以及信号检测电路单元的输入端分别与液滴微流控芯片上的电极接线端连接；所述计算机与信号检测电路单元呈双向连接，其输出端与直流稳压电路单元的输入端连接。

所述样品I入口是连续相入口，由连续相样品I入口和连续相样品I入口II构成；所述样品I入口I和样品I入口II分别通过泵I泵入样品I；所述样品II入口是离散相入口，且样品II入口通过泵II泵入样品II；所述泵I和泵II分别通过管道与样品I入口和样品II入口连接，将样品泵入液滴微流控芯片通道中。

所述电极接线端有两个，分别是电极接线端I和电极接线端II；所述电极接线端I与直流稳压电路的输出端连接；所述电极接线端II与信号检测电路的输入端连接。

所述液滴微流控芯片中产生微液滴的微通道是由样品I通道、样品II通道和液滴生成通道组成的Ψ型通道。

所述样品I通道有两个，分别是样品I通道I和样品I通道II。

所述样品II通道与液滴生成通道是直通道。

所述样品I通道I和样品I通道II是前端直后端弯的通道；所述前端直通道部分相互平行，且与样品II通道呈平行关系；所述后端弯通道部分是1/4圆的弯通道；所述样品I通道I、样品I通道II、样品II通道与液滴生成通道在十字交叉口处相连通。

所述的十字交叉口的尺寸小于芯片上的样品I通道I、样品I通道II、样品II通道与液滴生成通道的截面尺寸，在液滴制备的过程中易于形成液滴。

所述样品I通道I、样品I通道II、样品II通道与液滴生成通道的截面尺寸为200μm*200μm；所述十字交叉口的尺寸为100μm*100μm。