[发明专利]微流控芯片、含有该芯片的装置及其用途，利用该芯片或装置制备液滴的方法

说明书

本发明涉及微流控芯片检测领域，特别涉及微流控芯片、含有该芯片的装置及其用途，利用该芯片或装置制备液滴的方法。该芯片结构包括上片和基片，上片具有储存多层液滴的液滴存储腔以及与所述液滴存储腔连通的液滴形成流道和排油流道，所述液滴形成流道的高度低于上片液滴存储腔室，使得液滴形成流道与所述液滴存储腔的连接处具有形成液滴的台阶结构。该方法包括：将油相充满整个液滴存储腔；将水相通过压力泵从液滴形成流道输入芯片，水相在所述台阶结构处形成液滴，液滴在剪切力的作用下落入液滴存储部件内，同时油相从排油流道排出。使用本方法可在较小的芯片面积内快速生成大量均一稳定的液滴，可显著提高检测通量。

技术领域

本发明涉及微流控芯片检测领域，特别涉及微流控芯片、含有该芯片的装置及其用途，利用该芯片或装置制备液滴的方法。

背景技术

数字PCR(Digital PCR，dPCR)是一种基于单分子PCR方法来进行计数的核酸定量方法，是一种绝对定量的方法。数字PCR的关键是稀释模板，通过将一个样本分成几十到几万份，分配到不同的反应单元，每个单元包含0个或一个(至多个拷贝)的目标分子。在每个反应单元中分别对目标分子进行PCR扩增，扩增结束后对每个反应单元的荧光信号进行统计学分析。数字PCR通过直接计数的方法进行定量分析，即在扩增结束后，有荧光信号的反应单元记为1，无荧光信号则为0，理论上，在样品中DNA浓度极低的情况下，有荧光信号的反应单元数目等于目标分子的拷贝数。与传统定量PCR不同，数字PCR无需采用内参和标准曲线，可以实现起始DNA模板的绝对定量。而且在数字PCR标准反应体系分配的过程(稀释过程)能够极大地降低与目标序列有竞争性作用的背景序列浓度，因此数字PCR也特别适合在复杂背景中检测稀有突变。

数字PCR的灵敏度，除了与检测器的灵敏度和PCR扩增效率因素有关外，很大程度上取决于反应单元的数目，反应单元的数目越多，数字PCR的灵敏度越高，准确度也越高。根据反应单元形成的不同方式，主要有微反应室/孔板、微流控芯片和微滴。早期技术采用96/384孔作为反应单元，通常是首先通过手工逐级稀释并分配样品至微孔板中，然后将微孔板置于热循环仪上进行PCR反应，反应结束后通过仪器读取每个微孔中的荧光信号，最终根据泊松分布原理以及阳性微滴的比例，结合分析软件可计算给出待检靶分子的浓度或拷贝数。这种方式操作繁琐、通量小、效率低，而且较少的液滴分解数目也限制了其精度和可测的动态范围，应用方面有很大的局限。目前，微流控芯片技术的快速发展，使数字PCR能够快速并准确地将样品流体分解为纳升甚至皮升级，获得更多的样品分解数目，进行多步平行反应，从而大大提高数字PCR技术的检测灵敏度、可信度和动态范围度。另外，微流控技术自动化、易集成、通量高的优势，也可极大地提高数字PCR技术的检测效率。借助微流控技术在微流体操控方面的优势，最近国际上已有多个研究小组和公司开发了基于微流控技术的数字PCR系统。比较典型的包括Fluidigm公司推出的基于微室型的BioMark^TM系统和Bio-Rad公司推出的基于液滴型的QX100^TM系统。

微液滴技术是指利用不互溶相形成油包水或水包油的相对稳定的独立微体积液滴。乳化方式有多种，其中基于微流控芯片的液滴生成技术最近几年得到快速发展，广泛应用于生物界和材料界，是一种非常重要的技术。其原理主要是通过两相液流之间一定角度户型挤压作用下，其中一相连续液流断裂形成液滴。目前常用的液滴制备方式有正交结构(T-junction)和流式聚焦(Flow-focusing)等。这些方法整体设备的系统比较复杂，对流体控制系统的要求比较高，并且最终获得的有效液滴数目相对较少。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种多层液滴微流控芯片结构及其制备方法，使用本发明方法可以快速方便地在芯片内部生成多层大量大小均一、稳定的液滴，检测时可配合激光共聚焦成像系统逐层对芯片整体进行扫描成像检测，无需像流式细胞仪那样对液滴进行单颗的检测。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种微流控芯片，包括上片和基片6；