[发明专利]一种微小反应单元的生成装置及生成方法

说明书

本发明公开了一种微小反应单元的生成装置，包括：微流控芯片，其内部的流体通道结构包括：控制单元，至少一个第一流体通道，其内包含第一相流体；至少一个第二流体通道，其内包含第二相流体，第二相流体与第一相流体为两种互不相溶的流体；多个反应物质注入通道，分别与所述第一流体通道连通，并用于将反应物质输送至第一流体通道内；一个或多个探测器，分别与控制单元电性连接，一个或多个驱动装置，分别与所述控制单元电性连接。本发明还公开了一种微小反应单元的生成方法。本发明可以有选择性地按照一定规律将不同反应物质加入到微小反应单元内，从而提高整个反应效率，节省关键反应物质的用量，并且保证反应结果的准确性。

技术领域

本发明涉及一种液滴生成技术，具体是一种微小反应单元的生成装置及生成方法。

背景技术

近年来，在微升或纳升级别的微小反应单元内进行生物化学反应，成为了学术研究及产业应用的热点问题。例如，在数字PCR技术中，将核酸模板、反应液、引物及探针分配到微小的反应单元内，可以获得更高的检测灵敏度和对起始样本核酸分子的绝对定量检测。在高通量单细胞测序技术中，将单个细胞和反应液及编码微球分配到一个微小反应单元内，可以同时对上万个细胞进行分析，从单细胞水平揭示全基因组范围内所有基因的表达情况，非常有利于研究细胞间的表达异质性。上述技术近年来发展迅速，为生命科学研究和临床诊疗技术的发展做出了重要贡献。

目前实现微小反应单元的方法主要分为基于微纳加工技术所形成的微腔体，以及基于微流控技术生成的微液滴。相比微腔体，基于微流控技术的微液滴方法应用更为广泛。不过，不论是微腔体还是微液滴技术，现行产品中其参与反应物质进入微小反应单元的分配基本都是基于泊松分布原理，即每一个微小反应单元间相互独立，且反应物质的分配遵循随机性。在这种情况下，微小反应单元内不同物质的比例和分配方式无法准确控制，因而需要在对反应结果进行分析计算过程中利用一定的关系进行矫正，这必然影响实验结果的准确性。另一方面，一部分反应物质没有进入到微小反应单元内部，造成了反应物质的浪费，尤其是对于一些稀有较为珍贵的生物化学样本或试剂尤为明显。还有一些情况下，产生的微小反应单元包含多种类型，其中一部分或者大部分微小反应单元类型是预设期望之外的“无效反应单元”，由于微小反应单元内部所包含的反应物质组成及分配不符合试验预设期望，也造成了反应物质的浪费，尤其是对一些昂贵的反应物质或珍贵的生物化学样本，大大影响了反应的成本和经济性。

参见图1和图2，微流控芯片的微小反应单元生成结构10中，包含第一流体通道110和第二流体通道120。第一流体通道110内含有第一相流体111，第二流体通道120内含有第二相流体121，第一流体通道与一个或多个反应物质注入通道连接，包含不同类型的反应物质的流体通过该反应物质注入通道被注入到第一流体通道内。反应物质包含但不限于如下种类，例如:细胞、细菌、外泌体、病毒颗粒、磁珠、编码微球、凝胶微珠、载药微球、人工合成生物粒子、反应试剂等。不同类型的反应物质通过与其对应的反应物质注入通道被注入第一相流体通道内，其进入第一流体通道的过程遵循随机性原理。因此，包含有不同类型反应物质的第一相流体111在进入第二相流体通道120内生成微小反应单元时，反应物质的组成及分配也遵循随机性。

因此，现有技术中的微小反应单元存在内部不同物质的比例和分配方式难以精确控制进而影响实验结果的准确性，以及存在反应物质浪费的现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微小反应单元的生成装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种微小反应单元的生成装置，包括：

控制单元，

至少一个第一流体通道，所述第一相流体通道内包含第一相流体；

至少一个第二流体通道，所述第二流体通道(120)内包含第二相流体，所述第二相流体与所述第一相流体为两种互不相溶的流体；

多个反应物质注入通道，分别与所述第一流体通道连通，并用于将反应物质输送至第一流体通道内；