[发明专利]一种液滴生成器

说明书

本发明提供了一种液滴生成器，通过在编码微球流道上设置大拐角连续U型流道，控制连续U型流道的转弯处半径，防止编码微球悬液中的微纤维在连续U型流道的转弯处堆积造成堵塞；同时在编码微球流道设置缓冲槽体，用于编码微球的预排列，增加编码微球流速的可控性；在油相流道设置缓冲槽体，预防油相因流速过快而渗入水相中，增加油相流速的可控性；并最终实现单细胞单编码微球液滴的高效、高通量和高稳定性制备，提高有效液滴占比，减少昂贵细胞样本的浪费，且结构更简单，成本低，适于工业应用。

技术领域

本发明涉及微流控制领域，具体而言，涉及一种用于生成多颗粒液滴的液滴生成器，尤其涉及一种编码微球流道设有大拐角连续U型流道，且编码微球流道和油相流道都设有缓冲槽的多颗粒液滴生成器。

背景技术

微流控芯片(Microfluidic Chip)，因为能够集成化学和生物等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测及细胞培养、分选、裂解等基本操作单元，通过设计形态各异的流道，可以在微流控芯片上实现不同的功能，因而也被称作芯片实验室(Lab-on-a-Chip)，较于传统的实验室，微流控芯片具有试剂消耗量少、反应或者分析时间短等优点，减小昂贵试剂的消耗量可以控制成本。而时间的缩短则有利于缩减实验周期，结合平方厘米级别甚至平方毫米的芯片大小，在时间和空间上都大大减小了实验成本。微流控的应用领域有很多，在化学、生物学、医学等诸多领域都有着重要的应用。

利用微流控技术可控制得的微颗粒，不仅可以对微颗粒的尺寸、形状、单分散性、壳层厚度，以及微颗粒内部的结构、形状和组分等进行精确控制，还可以通过微颗粒结构和构成微颗粒的各功能组分的巧妙结合以赋予其更加多样化的功能，从而为新型微颗粒型功能材料的设计和研制提供新的思路和指导。

在生物领域中，液滴可以包裹细胞并作为生物反应器。细胞能被封装并培养成为组织或类器官。也可用于细胞分选，如分选精子和受精卵等细胞，来进行人工繁殖，包括人工授精，体外受精、克隆和胚胎分裂或卵裂。在生物化学领域，分散的液滴可被独立处理和操控。每个液滴都可作为一个独立的微反应器。

多颗粒液滴是指在生成的每一个液滴中包含了两种以上颗粒，其中包括细胞、编码微球(微球)等。为满足生化实验需求，现有技术中已有了实现多种颗粒液滴作为微量反应器的装置与方案。如Dropseq与10x(US10745742B2)所涉及到的双颗粒液滴微流控芯片。但这些现有装置和方案普遍都会或多或少存在编码微球流道容易堵塞、编码微球流道中的编码微球流速难以控制，以及油相容易渗入水相中的问题，从而造成有效通量低或有效液滴占比少等的不利结果。

因此急需找到一种结构简单，能有效控制编码微球和油相的流速和流阻，又不易堵塞编码微球流道，并能防止油相渗入水相，有效液滴占比更高的多颗粒液滴生成器。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种液滴生成器，通过在编码微球流道上设置大拐角连续U型流道，控制连续U型流道的转弯处半径，保证大弯大拐，防止编码微球悬液中的微纤维在连续U型流道的转弯处堆积造成堵塞，并通过控制连续U型流道的长度，以及连接两个转弯处的直线流道的倾斜角度；同时在编码微球流道设置缓冲槽体，用于编码微球的预排列，增加编码微球流速的可控性；在油相流道设置缓冲槽体，使油相必须先充满缓冲槽体，才能进入液滴生成流道，从而预防油相因流速过快而渗入水相中，增加油相流速的可控性；并最终实现单细胞单编码微球液滴的高效、高通量和高稳定性制备，提高有效液滴占比，减少昂贵细胞样本的浪费，且结构更简单，成本低，适于工业应用。

本发明所述的多颗粒液滴，是指制备的每一颗液滴内部，包含了多种颗粒。在生化实验中，常常需要应用这种多颗粒液滴作为生物反应器，比如在单细胞测序时，需要利用一种双颗粒液滴，这种双颗粒液滴中同时包含有1个单细胞和1个带有引物的编码微球(微球，如PMMA微球等)，从而能在液滴反应室内进行反应完成测序。

有效液滴，是指制备的多颗粒液滴中，正好含有每种颗粒各1颗。比如对于单细胞测序时用到的双颗粒液滴，其有效液滴是指每颗双颗粒液滴内部，必须正好含有1个单细胞和1颗编码微球。