[发明专利]一体式微液滴芯片

说明书

本发明提供一种一体式微液滴芯片，包括芯片本体，芯片本体上具有反应腔、加样腔、微液滴生成结构、油液接口、气液接口和荧光检测区；液滴生成时，加样腔与气液接口之间及油液接口与气液接口之间形成压力差，压力差分别驱动加样腔中的样本和油液接口的生成油进入微液滴生成结构生成微液滴进入反应腔；液滴检测时，外部压力驱动检测推动油进入反应腔，使得微液滴从反应腔中流出至微液滴生成结构，外部压力驱动检测分隔油进入微液滴生成结构，检测分隔油将从反应腔中流出至微液滴生成结构中的微液滴分隔形成队列，进入荧光检测区。本发明通过对微液滴生成结构的分时复用，将液滴生成、扩增和检测都集成在一张芯片，实现全集成、全封闭的数字PCR流程。

技术领域

本发明属于数字PCR分析仪技术领域，具体涉及一种一体式微液滴芯片。

背景技术

液滴微流控(droplet-based microfluidics)是近年来在微流控芯片上发展起来的一种操控微小体积液体的技术平台，其原理为：将两种互不相溶的液体，示例性的，其中的一种为油相，另一种为水相，油相和水相同时进入微通道后，在微通道的作用下，水相以微小体积单元的形式分布于油相中，形成一系列离散的微液滴。每个液滴作为一个微反应器，完成一组化学或生物反应。

数字PCR技术被誉为第三代PCR技术，具有绝对定量和单分子检测灵敏度的优点，在分子诊断领域有着重要的应用前景。数字PCR技术一种主流的技术路线的采用液滴微流控芯片，将反应体系分割成数万乃至数百万尺寸均一的液滴，并完成生成、扩增和荧光检测，通过荧光检测结果利用数学模型计算出样本中目标分子的精确拷贝数。

在液滴数字PCR技术中，常常利用液滴生成芯片中的结构，完成液滴生成，然后将液滴转移至反应管中扩增，最后再利用液滴检测芯片中的结构，将液滴形成有一定间隔的液滴队列，每个液滴依次通过荧光检测区域，激发并检测液滴内的荧光信号。这种利用液滴微流控实现数字PCR的方法，具有液滴尺寸均一、液滴数量不易受限制、荧光检测信噪比高等优点，但同时也存在芯片结构复杂，生成和检测在不同芯片中完成，集成度低，难以自动化等不足。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种一体式微液滴芯片，以克服现有技术中液滴生成与检测在不同液滴芯片中完成，集成度及自动化程度低的不足。

为了解决上述问题，本发明提供一种一体式微液滴芯片，包括芯片本体，所述芯片本体上具有反应腔及加样腔，所述芯片本体内构造有微液滴生成结构、油液接口、气液接口和荧光检测区，所述气液接口与所述反应腔连通，所述加样腔与所述微液滴生成结构连通，所述油液接口与所述微液滴生成结构连通；

液滴生成时，所述加样腔与所述气液接口之间形成第一压力差，所述油液接口与所述气液接口之间形成第二压力差，所述第一压力差和所述第二压力差分别驱动所述加样腔中的样本和所述油液接口的生成油进入所述微液滴生成结构，生成的微液滴进入并存储于所述反应腔中；

液滴检测时，外部压力驱动检测推动油从所述气液接口进入所述反应腔，使得所述反应腔中的微液滴从所述反应腔中流出至所述微液滴生成结构，外部压力驱动检测分隔油从所述油液接口进入所述微液滴生成结构，所述检测分隔油将所述从反应腔中流出至所述微液滴生成结构中的微液滴分隔形成队列，进入所述荧光检测区。

优选地，所述微液滴生成结构包括油液管道以及连通管道，所述油液管道与所述连通管道成十字交叉，所述连通管道包括处于十字交叉点的第一侧且与所述反应腔连通的第一管道以及处于所述十字交叉点的第二侧且与所述加样腔连通的第二管道，所述油液接口与油液管道连通。

优选地，以所述芯片本体的所述第一侧面处于水平方位为参照，所述反应腔与所述加样腔处于所述第一侧面上，所述反应腔与所述芯片本体的所述第一侧面的连接接口向上延伸，且成下小上大的喇叭口。

优选地，所述反应腔内还构造有自下而上延伸的气液管道，所述气液管道的下口与所述气液接口连通，所述气液管道的上口高于所述连接接口的上口。