[发明专利]用于多指标分析的微液滴生成芯片

说明书

本发明公开了一种用于多指标分析的微液滴生成芯片，所述微液滴生成芯片包括至少一个连续相入口、至少二组连续相管道、至少二个分散相入口、至少二个分散相管道、至少二个微液滴生成结构、至少一个微液滴分配结构和至少二个微液滴出口。通过这种微液滴生成芯片，可以一次性生成多种不同组分的微液滴并进行灵活的混合和/或分装，从而能够有效地用于多指标生物和化学分析等应用。

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，具体涉及一种用于多指标分析的微液滴生成芯片。

背景技术

液滴微流控技术是微流控技术领域的一个重要分支。液滴微流控技术使用微流控技术将两种互不相溶的流体以每秒10～10000个的频率制备成尺寸高度均一的微液滴，其中微液滴外的流体称为连续相，微液滴内的流体称为分散相。这些高度均一的微液滴在数字PCR等领域有着广泛而重要的应用。

随着液滴微流控技术的进一步推广应用，基于数字PCR的多指标检测等应用向液滴微流控技术提出了挑战。目前，多指标数字PCR检测大都使用多重PCR反应体系，当指标数较多时(比如超过十种)，不同指标的反应之间会出现相互影响，导致反应体系的设计和优化难度都呈指数级提升。为了解耦过高的重数带来的这种相互影响，一种较为直观的解决方法是将微液滴生成结构的阵列化排布，使用多个分散相入口和微液滴生成结构分别生成微液滴，并最终将所有的微液滴收集到同一个反应管中。对于数字PCR等多指标检测技术而言，这样的微液滴芯片设计带来了两个问题：第一，对于给定体积(一般为0.2mL)的反应管，能盛放的微液滴总数(总体积)是有限的，如果微液滴的种类数越多，那么平均每种微液滴的个数就越少；第二，如果所有微液滴在同一个反应管内进行反应，那么对于每个反应所共有的指标(比如阳性对照和阴性对照)就需要使用不同的微液滴生成结构分别进行重复的生成。因此，如何使用微流控芯片将多种不同组分的微液滴按需进行灵活的混合和分装，成为了基于微液滴的多指标分析技术中一个亟待解决的关键问题。

发明内容

为了解决上述关键问题，本发明公开一种用于多指标分析的微液滴生成芯片，所述微液滴生成芯片包括至少一个连续相入口、至少二组连续相管道、至少二个分散相入口、至少二个分散相管道、至少二个微液滴生成结构、至少一个微液滴分配结构和至少二个微液滴出口；连续相从所述连续相入口通入，然后并行分配到所述连续相管道中；所述分散相从所述分散相入口通入，然后分配到分散相管道中；每个分散相管道与其对应的每组连续相管道形成至少二个微液滴生成结构，从所述微液滴生成结构生成微液滴，至少二个微液滴生成结构生成的微液滴共同流入一个微液滴分配结构中，微液滴在所述微液滴分配结构进行混合、分装和/或分配，然后流入不同的微液滴出口，并流入不同的微液滴反应管，实现微液滴生成芯片的多指标分析。

在一种实施方式中，所述微液滴生成结构由一个所述分散相管道与二个所述连续相管道组成；或者/和由一个所述分散相管道与一个所述连续相管道组成。

在一种实施方式中，所述微液滴生成结构是流动聚焦微液滴生成结构和/或T型微液滴生成结构。

在一种实施方式中，所述微液滴生成芯片包括述四组连续相管道、四个分散相管道、四个流动聚焦微液滴生成结构、一个微液滴分配结构和两个微液滴出口；其中二个微液滴生成结构生成的微液滴进入所述微液滴分配结构，混合后分装成两份，然后每份各自分别进入一个微液滴出口；另二个微液滴生成结构生成的微液滴各自分别直接进入一个微液滴出口。

在一种实施方式中，所述微液滴生成芯片包括述三组连续相管道、三个分散相管道、三个微液滴生成结构、一个微液滴分配结构和两个微液滴出口；三个微液滴生成结构生成的微液滴进入所述微液滴分配结构，混合后分装成两份，然后每份各自分别进入一个微液滴出口。

在一种实施方式中，三个微液滴生成结构中两个是流动聚焦微液滴生成结构和一个T型微液滴生成结构；二个分散相管道通过所述T型微液滴生成结构生成微液滴。