[发明专利]基于压力驱动的多通道液滴定量量取装置与量取方法

说明书

本发明公开了一种基于压力驱动的多通道液滴定量量取装置，包括：用于对样品溶液进行点样操作的点样探针；用于盛放工作介质的工作介质储液池；用于对所述工作介质储液池内的压力进行控制的压力控制系统；带有微流道结构并对其内流体具有阻尼作用的流体阻尼器，该流体阻尼器的进液端与所述介质储液池导通，出液端与所述点样探针的进液端密封导通。本发明具有皮升至微升级的液滴定量量取能力和低至皮升级的液滴定量量取精度。本发明可并行量取各种不同粘度的溶液，这对于需要处理大量不同性质溶液的药物筛选、蛋白质结晶条件筛选等大规模高通量筛选应用而言，是必不可少的能力。本发明装置易于构建，操作方便，可靠性好。

技术领域

本发明涉及分析化学的微流控领域，特别涉及一种基于压力驱动的多通道液滴定量量取装置与量取方法。

背景技术

液滴是指一相液体被与其互不相溶的另一相或者多相液体隔离形成的非连续流体。其中，构成液滴，不连续的一相被称为分散相，间隔液滴的液体被称为连续相。在微流控领域，最常见的液滴体系以水溶液为分散相，矿物油或者氟油为连续相，其中的液滴体积通常为皮升至纳升级。

在之前的研究中，发明人所在研究组发展了一种液滴定量量取与操作方法，该方法通过精密注射泵、微量进样器与拉尖毛细管的配合，可以以皮升级的精度计量液体，顺序混合多种溶液以组装复合液滴，并在毛细管中线性存储液滴，以进行反应或测定。在此基础上，产生了SODA技术。SODA技术不再将液滴线性存储在毛细管中，而是存储在开放式的芯片上，并利用吸、点、移三种基元操作完成皮升至纳升级液滴的生成、寻址、取样、转移、分裂与融合。采用SODA技术的SODA系统已经在药物筛、蛋白结晶条件筛选等领域得到了应用。然而，在实际使用中，现有的SODA系统通量不足的缺陷暴露了出来。提高SODA系统通量最好的办法是开发多通道SODA系统。但是，因为现有SODA技术采用以精密注射泵与微量进样器为核心的微量液体驱动系统，系统结构复杂，初始化不便，所以在现有SODA技术下难以实现可靠易用的多通道SODA系统。

压力驱动是微流控领域常用的流体驱动方式，具有装置简单，控制方便的特点。对于特定的微流控通道与特定的液体，由于流体阻力一定，通过控制压力大小与施加时间，能够有效控制流过微流控通道的液体体积。上述方法在微量液体定量分配方面已有应用，并展现出了良好的并行操作能力。然而，从上述方法原理可知，采用该方法进行微量液体定量量取的前提是首先了解待量取液体的粘度，因此上述方法虽然装置简单，控制方便，可操纵液体体积范围广，但传统上主要用于一种或者少数几种粘度已知液体的大规模分配，而无法用于粘度未知液体的定量量取，更无法对多种粘度未知液体进行并行化的定量量取。

良好的流体阻力可控性是基于压力驱动的多通道微量液体定量量取的另一个关键要素。在微量液体定量量取实践中，拉尖毛细管能够有效提升微量液体操纵能力。然而，拉尖毛细管由于制备工艺原因存在流体阻力难以控制的问题，会使得管路的整体流体阻力难以精确控制。这使得拉尖毛细管难以应用于基于压力驱动的多通道微量液体定量量取装置中。

发明内容

本发明提供了一种基于压力驱动的多通道液滴定量量取装置与操作方法，可以用于皮升(10^-12L)至微升(10^-6升)级液滴的定量量取与操作。

本发明通过利用多相液滴的特点，本发明解决了传统压力驱动液体定量量取方法无法用于定量量取未知粘度液体的缺陷。通过引入流体阻尼器将总流体阻力提高数个量级，本发明保证了即使使用拉尖毛细管也不会降低多通道装置中各通道的流体阻力精度。本发明中所描述的液滴定量量取装置结构简单，操作便捷，易于大规模并行化，结合本发明中所述操作方法，十分适合批量化产生由大量不同种溶液构成的液滴阵列并对液滴阵列进行并行化操作。由于该发明具有高通量特性，因此尤其适用于药物筛选、蛋白质结晶条件筛选等应用。

本发明提供的方案如下：

一种基于压力驱动的多通道液滴定量量取装置，包括：