[发明专利]一种可拆的液滴式数字PCR芯片

说明书

本发明公开了一种可拆的液滴式数字PCR芯片，设计离心式微流控液滴生成装置，属于微流控技术领域。装置整体呈CD状，由中心圆形固定装置和液滴生成装置两部分构成，所述液滴生成装置包括8个反应单元。设置油相通道，只要在三个油相加样口一次性加入含活性剂的油相，减少油相加样操作次数。在水相加样口加入样本，在离心作用下，样本和油相在十字交叉处汇合，被切割为单分散液滴。由于十字交叉处的直径各有差异，每个反应单元可得到不同体积的液滴，满足多体积数字PCR的检测需求。液滴经导管进入下方三角形液体储存腔，三角形液体储存腔为包括可密封活塞的可拆卸设计，利于液滴的转移与保存。

技术领域

本发明涉及一种可拆的液滴式数字PCR芯片，属于微流控技术领域。

背景技术

液滴式数字PCR是一种新一代的聚合酶链式反应，可用于目标核酸的绝对定量。数字PCR分析中，样品需要被分成几个小的液滴反应器，每个反应器都有目标核酸的零个或一个或两个(或三个，四个等)拷贝。

微流控芯片，又称微流控芯片实验室或者芯片实验室，是一种以在微米尺度的空间中对流体进行操控为主要特色的科学技术。离心微流控系统是以微机电加工技术为依托，将化学分析的采样、预处理、衍生化、混合及检测等过程中涉及的阀门、流动管道、混合反应器、加热器、分离装置、检测器等部件微型化，集成到CD形状的芯片上，以离心力为液流驱动力，实现对液流检测分析的微流控体系。由于在芯片上引入了离心力的驱动方式，离心微流控解决了经典微流控芯片在阀控、流体分裂、分离、液滴形成和孵育中存在的泵和混合问题。

将离心微流控技术应用于数字PCR中的液滴生成中，将进一步简化操作流程，提升检测性能与水平。然而现有的离心式微流控芯片针对每一个反应单位需要单独加油相，过程较为繁琐，需要专业人员进行操作，不利于推广。此外，多重体积液滴PCR技术的发展，大小统一的液滴不能完成此类数字PCR的液滴反应器要求。另外，目前缺乏可以拆卸收集区的液滴PCR芯片，导致收集的液滴一般难以转移与运输。

发明内容

本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种可拆的液滴式数字PCR液滴生成芯片。

本液滴式数字PCR液滴生成芯片通过简单快速的加样口加入油相，再于水相加样口加入样本后进行离心。油相水相运输管道的直径长度各不相同，可产生不同体积大小的油包水样液滴，增大病原体浓度的检测范围。且液滴储存腔可拆卸，便于对液滴的转移与储存。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种离心式微流控液滴生成装置，由中心空心圆固定装置1和液滴生成装置2构成。固定装置1周围环绕一圆环油相供液腔9，供液腔9与3个油相加样口连通，供液腔9分别与周围8个油相通道12相通，分支油相通道8与油相通道12连接，水相加样口4位于水相加样腔10表面且与其连通，环形管道7位于水相加样腔10下方且连通，环形管道7在8个反应单元中长度和直径也各有差异。液滴生成腔5是水相环形管道7和管道8相交位置，为形成液滴的关键部位，接合处11为磨砂设计，呈“拼图状”接合，连接液滴运输管道13和液滴储存腔6，三角形液滴储存腔6位于装置最外侧缘，可拆卸，液滴储存腔6加盖活塞。

优选的，油相不需要逐个加样，仅需于一次加样到油相加样腔，简化操作步骤。

优选的，装置内8个反应单元中水相环形管道7的长度和直径各不相同，可满足检测对多样液滴大小的需求。水相环形管道7的长度和直径大于100微米。

优选的，三角形液滴储存装置6以接合口11的磨砂拼图样结构形式与上部液滴生成腔5相通，拆卸后，使用活塞对液滴储存腔密封，易于保存与运输。

优选的，芯片呈CD状直径为15cm，芯片固定装置1的直径为3cm，液滴生成腔5中横向微通道和竖向微通道的宽度范围是20～120μm。