[发明专利]基于芯片一体化取样探针的液滴分析筛选装置

说明书

技术领域

本发明涉及的领域为液滴分析领域，特别是一种基于微分析芯片一体化取样探针的液滴分析筛选装置及其试样引入方法。

背景技术

近十年来，微流控技术向着高集成度、高通量、低消耗、低成本的方向发展，走出一条不同于生物芯片(Microarray)，不同于多孔板阵列技术的道路。特别是基于液滴的微流控分析技术的出现，充分展现了微流控系统在微通道内操控微体积流体的魅力。基于液滴的微流控分析系统将nL至pL级大小的液滴之间用互不相溶的液相或气相作间隔，形成独立的反应容器，目前已成功应用于化学、物理学、生物学及医学等领域。相比于多孔板阵列技术，微流控液滴技术具有操作自动化、分析速度快、试样试剂消耗低的优点。而且不需要一次性反应容器，在不降低实验精确性的情况下显著降低实验易耗品的支出，有望在将来发展成为与多孔板技术相媲美的高通量分析筛选技术。

然而，目前为止，大部分基于液滴的微流控系统仅是生成大量相同化学组成的液滴，还缺少一种能方便的改变液滴内试样的种类和组成的换样方法。现阶段，在微通道内能改变液滴组成的方法主要有两种：一是液滴融合技术，先是产生两类不同组成的液滴，利用电、光镊、微阀、特殊的通道构型，或是通过表面的部分改性等方法将两种液滴融合到一起。该技术需要严格地控制各个液滴的生成频率和液滴的界面性质，不易应用到基于液滴的高通量筛选系统中。第二种方法是利用液滴装载器预先将不同种类或组成的液滴封装，在实验时将其接入芯片微通道中，与试剂汇合形成液滴反应器。该方法将液滴微流控技术真正应用到了筛选分析中，较易实现。但是，该方法需要手工制备液滴装载器，费时费力，而且需要做液滴装载器和芯片的接口，将液滴转移到芯片中。此外，在压力驱动下，尤其是利用气泡间隔液段的微流控系统中，以及筛选试剂和底物反应物的混合比例都需要严格的控制，这就增加了微流控操纵的难度。

发明内容

本发明涉及的领域为基于液滴的分析领域，特别是一种基于微分析芯片一体化取样探针的液滴分析筛选装置及其试样引入方法，利用微分析芯片多通道高集成的优势，加工了多通道集成的芯片一体化取样探针，将试样引入、定量加试剂和液滴生成等操作单元集成到取样探针中。利用该系统首次将一体化取样探针试样引入技术应用到基于微分析芯片的液滴分析系统中，实现对不同试样的高通量试样引入。本发明克服了现阶段大部分液滴生成系统只能连续生成单一组成液滴，不易随时改变液滴大小和组成，难以实现不同种类试样更换的局限性。

本发明提供的芯片一体化取样探针的液滴分析筛选装置，在微分析芯片上加工出集成化化取样探针，用于试样引入、试样与试剂的汇合、液滴的生成，以完全自动的方式连续产生不同组成的液滴微反应器。

本发明提供的基于芯片一体化取样探针的液滴分析筛选装置，其特征在于，在微分析芯片1的与芯片一体化的取样探针2内，有与芯片一体化的用于吸取试样3的取样通道4，用于试剂5的试剂通道6和载液7的载液通道8；所述试剂通道6与取样通道4相连通，载液通道8与取样通道4相连通，取样通道4、试剂通道6与载液通道8之间的连通采用T型通道结构、Y型通道结构或十字型通道结构。

根据本发明，加工芯片是由玻璃，或者石英玻璃，或者高分子聚合物材料加工而成。

根据本发明，其特征在于，将试样引入、定量加试剂和液滴生成的操作单元集成到尺度不足5毫米×5毫米×10毫米(宽×高×长)的取样探针中，取样探针2内的微通道由取样通道4、试剂通道6和载液通道8构成。三种通道及其相互间的连通口均集成于取样探针2内。

根据本发明，其特征在于，取样探针2的尺寸小于5毫米×5毫米×10毫米(宽×高×长)；取样通道4，试剂通道6和载液通道8的通道的宽度范围是1微米至1毫米，深度范围是1微米至1毫米。

根据本发明，其特征在于，取样探针2中的试剂通道6的数目为1至10条，每条试剂通道6与取样通道4相连通，或者多个试剂通道6先连通，再与取样通道4连通。即可以通过加工单试剂通道或多试剂通道实现试样与单试剂或多种试剂的汇合。也可以利用多种试剂先汇合再与试样汇合的方法，实现试样与多种试剂的汇合。

根据本发明，其特征在于，取样探针2中的载液通道8的数目为1至4条，每条载液通道8与取样通道4相连通。

根据本发明，其特征在于，取样通道4、试剂通道6与载液通道8之间的连通采用T型通道结构、Y型通道结构或者十字型通道结构完成。