[實(shí)用新型]微液滴生成裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201721460419.0
• 申請(qǐng)日: 2017-11-06
• 公開（公告）號(hào): CN207614860U
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 荊高山;白宇;王博;蘇世圣;付明珠;郭永;王勇斗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京天健惠康生物科技有限公司;清華大學(xué)
• 主分類號(hào): B01L3/00
• 分類號(hào): B01L3/00;B01L7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實(shí)用新型提供一種微液滴生成裝置，所述微液滴生成裝置包括第一部件和第二部件，第一部件和第二部件固定連接；所述第一部件是微液滴生成芯片，用于微液滴的生成；和所述第二部件是微液滴樣品加樣和生成微液滴收集裝置，用于第一部件的油相樣品和水相樣品的加樣以及生成的微液滴的收集。本實(shí)用新型的微液滴生成裝置可快速、可靠、并行生成均一的微米量級(jí)“油包水”/“水包油”微液滴，材料和批量加工成本低廉；樣品注入、液滴收集過程便捷，整個(gè)過程不易產(chǎn)生交叉污染。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及微液滴數(shù)字PCR技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微液滴生成裝置。

背景技術(shù)

微液滴數(shù)字PCR技術(shù)(droplet digital PCR，ddPCR)是一種基于單分子PCR的核酸絕對(duì)定量分析技術(shù)。微液滴數(shù)字PCR技術(shù)以其高靈敏度、高準(zhǔn)確性的優(yōu)勢(shì)正成為業(yè)界下一個(gè)革命性技術(shù)。近幾年來，隨著微納米制造技術(shù)和微流體技術(shù)(micro-nanofabrication andmicrofluidics)的發(fā)展，微液滴數(shù)字PCR技術(shù)遇到了突破技術(shù)瓶頸的最佳契機(jī)。該技術(shù)借助微流控芯片，生成直徑為數(shù)微米到數(shù)百微米的液滴；微液滴包裹單分子或單細(xì)胞，達(dá)到反應(yīng)與檢測(cè)全封閉，全集成。微液滴數(shù)字PCR系統(tǒng)工作原理是：首先通過特殊的微液滴生成儀將待測(cè)樣品均分到大量納升級(jí)(直徑為數(shù)微米到數(shù)百微米)的“油包水”微液滴中，微液滴的數(shù)量在百萬(wàn)級(jí)別。由于微液滴數(shù)量足夠多，微液滴之間被油層相互隔離，因此每個(gè)微液滴相當(dāng)于一個(gè)“微型反應(yīng)器”，微液滴中只含有待測(cè)樣品的DNA單分子；然后，針對(duì)這些微液滴分別進(jìn)行PCR擴(kuò)增反應(yīng)，并通過微液滴分析儀逐個(gè)對(duì)液滴的熒光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，有熒光信號(hào)的微滴判讀為1，沒有熒光信號(hào)的微滴判讀為0。最后，根據(jù)泊松分布原理及陽(yáng)性微滴的個(gè)數(shù)與比例即可得出待測(cè)樣品的目標(biāo)DNA分子數(shù)目，實(shí)現(xiàn)對(duì)核酸樣本的絕對(duì)定量。

微液滴數(shù)字PCR技術(shù)的關(guān)鍵步驟是快速、可靠、并行生成均一的微米量級(jí)“油包水”微液滴。生成微液滴的一個(gè)核心技術(shù)是設(shè)計(jì)和加工基于微流控技術(shù)的微液滴生成裝置。微液滴生成裝置被廣泛應(yīng)用于臨床檢測(cè)需要具備以下原則：(1)快速、可靠、并行生成均一的微米量級(jí)“油包水”/“水包油”微液滴，(2)基于微流控技術(shù)的微流體芯片的材料和加工成本低，(3)操作便捷，(4)液滴生成、收集過程中不產(chǎn)生交叉污染。

目前，基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)的微流控芯片已被廣泛用于生成微液滴。首先，研究人員利用軟光刻工藝(人工操作)加工具備微米量級(jí)的PDMS微液滴芯片。當(dāng)PDMS微液滴芯片制備成功后，在其樣品入口、微液滴生成出口利用機(jī)械加工工藝打孔，裝配進(jìn)樣管、出樣管。“油相”樣品、“水相”樣品通過手工方式吸入到注射器中。然后，通過外部注射泵將“油相”樣品、“水相”樣品經(jīng)過進(jìn)樣管注入PDMS微液滴芯片中。最后，生成的微液滴經(jīng)過出樣管被收集到常規(guī)實(shí)驗(yàn)耗材中，例如EP管。盡管PDMS微液滴芯片材料研發(fā)成本低、實(shí)驗(yàn)室加工工藝簡(jiǎn)單，但是其存在的不足包括：

(1)PDMS是熱彈性聚合物材料，該類材料不適合于工業(yè)級(jí)注塑、封裝工藝。手工加工的PDMS微液滴芯片可靠性差。

(2)PDMS微液滴芯片批量加工成本高昂。

(3)PDMS微液滴芯片樣品注入、液滴收集為過程繁瑣的人工操作流程，不適于臨床檢驗(yàn)應(yīng)用。

(4)液滴生成、收集過程中容易產(chǎn)生交叉污染。

針對(duì)PDMS微液滴芯片的不足，工業(yè)界針對(duì)以上缺點(diǎn)展開研發(fā)。美國(guó)的BioRad公司和RainDance Technologies公司均已開發(fā)基于聚合物材料的微液滴生成裝置。Biorad公司的微液滴生成裝置，生成的微液滴需要手動(dòng)從芯片轉(zhuǎn)移到EP管中。RainDance公司的微液滴生成裝置，油相樣品需要外置儀器加樣，并且成本高昂。這些微液滴生成裝置自身存在的不足，限制了其在臨床檢驗(yàn)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容