[发明专利]一种微液滴生成方法及系统

说明书

本发明涉及一种微液滴生成方法及系统，微液滴生成方法包括以下步骤：提供芯片，芯片包括上极板和下极板，上极板和下极板之间形成流体通道层；在上极板和下极板中的至少一个形成多个吸引点，吸引点用于吸附液体；通过微泵按照一定的体积和流速于流体通道层依次注样和注介质，注入介质使多余样本挤出的方式以及结合吸引点吸附液滴的方式，实现对大密度纳升级别的液滴的留下位置的控制，而且通过控制调节上极板和下极板之间的间隙、吸引点的数量和位置的方式，可以精确调整所形成的小液滴的体积和密度，以此本发明提供一种能够快速形成大密度微液滴且能够对所形成的大密度微液滴的体积和密度精确控制的微液滴生成方法和微液滴生成系统。

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，尤其涉及一种微液滴生成方法及微液滴生成系统。

背景技术

如何将一定体积的液体均匀分解成大量体积均匀的微滴是微流控技术需要关键解决的问题之一，是诸多应用领域包括数字聚合酶链式反应(ddPCR)、数字环介导等温扩增(dLAMP)、数字酶联免疫检测(dELISA)、单细胞组学等应用领域的关键环节。目前高通量生成纳升液滴的技术手段主要包括微滴微流控技术和微井微流控技术。微滴微流控的代表包括Bio-Rad以及10X Genomics，该技术的特点是利用高精度微泵控制油，利用十字形结构对样本液体进行连续挤压从而生成大量皮升至纳升级别的小液滴。基于微滴微流控技术高通量生成纳升液滴的方法依赖于高精度微泵的压强的精确控制和基于MEMS的高精度芯片加工工艺，产生的微滴依然被一起保存在同一容器中，检测时每个液滴需通过微流道逐一进行检测，设备成本高昂，系统复杂。微井微流控的代表为Thermo Fisher，该技术的特点是利用机械里将样本溶液在微井阵列上进行涂布，使得样本被平均分配到每一个微井中，形成皮升至纳升级别的小液滴。基于微井微流控的技术通常需要借助机械力将试剂均匀的涂布至微井阵列表面，再用惰性介质液体填充微井的上下两面，该方法的缺点是操作流程相对复杂，自动化程度低，实验通量较低，样本准备时间长。

数字微流控由于其拥有能够独立操控每一个微滴的能力使其成为高通量生成微滴的另一种技术手段，专利WO 2016/170109 Al以及US20200061620A1均阐述了一种基于数字微流控平台生成大量微滴的方法。然而，上述专利描述的基于数字微流控技术高通量生成纳升液滴的方法主要通过数字微流控技术操控大液滴生成一个小液滴后再将该小液滴运送至相应位置。该方法的主要缺点在于生成小液滴的速度较慢，样本准备时间较长。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种能够快速生成大量微液滴的微液滴生成方法及微液滴生成系统。

一种微液滴生成方法，包括以下步骤：

提供芯片，所述芯片包括上极板和下极板，所述上极板和所述下极板之间形成流体通道层；

在所述上极板和所述下极板中的至少一个形成多个吸引点，所述吸引点用于吸附液体；

往所述流体通道层注入液体样本，使所述液体样本充满所述流体通道层；

往所述流体通道层注入介质，非所述吸引点处的所述液体样本被所述介质推动挤出，所述液体样本在对应于所述吸引点的位置留下小液滴，所述介质包裹所述小液滴。

在一个实施例中，所述下极板包括电极层，所述电极层包括呈阵列设置的多个六边形微电极。

在一个实施例中，所述上极板包括依次层叠的上盖、导电层和第一疏水层，所述下极板还包括第二疏水层和介电层，所述第二疏水层、所述介电层和所述电极层依次层叠设置，所述第一疏水层和所述第二疏水层之间形成所述流体通道层。

在一个实施例中，在所述上极板和所述下极板中的至少一个形成多个吸引点通过如下方法形成：开启所述电极层的多个电极，开启的所述电极为所述吸引点，相邻的开启的所述电极之间通过未开启的所述电极间隔设置。

在一个实施例中，往所述流体通道层注入液体样本的步骤中，采用第一微泵往所述流体通道层注入液体样本。