[發明專利]一種全封閉微流控芯片和乳液微滴制備系統

在審

• 申請號: 201811200046.2
• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN109107624A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 褚春旭;司遠;呂洋
• 申請（專利權）人: 長春技特生物技術有限公司
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 長春眾益專利商標事務所(普通合伙) 22211
• 代理人: 紀尚

一種全封閉微流控芯片和乳液微滴制備系統，屬于生化設備技術領域，其特征是：微流控芯片包括乳液微滴生成結構和數個至數十個PCR結構，乳液微滴生成結構用于由油相和樣品水相產生油包水乳液微滴，PCR結構為封閉式結構。制備系統包括控制儀器和集乳液微滴制備及微流控芯片。有益效果是：1、乳液微滴生成結構和PCR結構兩部分結構整合在一個單元中，一體化設計降低了對操作者的專業要求，有利于技術的快速推廣。2、減少了PCR引入污染的可能性。提高了數字PCR檢測的準確性。3、可以避免氣溶膠的污染。4、保證了PCR過程中乳液微滴避免受到破壞。5、控制儀器可以具有多個(例如兩個)用于設置微流控芯片的工作位。6、簡化操作，節約時間，提高了效率。

技術領域

本發明屬于生化試驗檢測設備技術領域。

背景技術

數字PCR技術利用油包水結構的乳液微滴作為PCR反應的微反應器，進行PCR 擴增。數字PCR最大的特點是可以形成數目龐大的獨立反應空間以進行PCR擴增。油-水兩相生成的微乳液微滴已經應用于高通量的分析系統，其應用范圍有不斷擴大的趨勢。比如將乳液微滴形成用于聚合酶鏈式反應(PCR)結合，在微滴里進行核酸靶分子的單拷貝的放大，從而實現對靶的單分子的存在和具體基因序列的檢測。美國公司10X Genomics應用乳液微滴PCR的方法并結合Gemcode技術來生成長鏈DNA，從而實現了長鏈DNA 序列測序或單細胞測序，已經被業界公認是進行長鏈DNA測序和單細胞測序的最好技術之一。而能夠把油-水兩相按設計的比例混合生成大小可控、均一穩定的微乳液微滴的形成系統也成為了實現上述應用的關鍵設備。

現有的乳液微滴形成系統主要采用Bio-Rad的微流控芯片，例如參見中國專利申請公開CN103429331A，其通過加載在液滴收集的孔上的負壓提供動力生成液滴，具體而言，油和樣品在負壓下分別從裝油和裝樣品的樣品孔進入微流控管道，最后流向液滴收集的孔。乳液微滴全部堆積在收集孔中，就完成了微滴的制備。當需要進行數字PCR擴增時，需要用移液槍將乳液微滴取出，注入到96孔板中，再進行PCR擴增。當在進行結果讀取時，需要將乳液微滴從96孔板中取出，在上述過程中會造成乳液微滴的破損以及乳液微滴的移動損失，甚至氣溶膠的污染，造成假陽性，影響測量效果的準確性。

發明內容

本發明的目的是：提供一種全封閉微流控芯片和乳液微滴制備系統，它使乳液微滴生成結構和PCR結構一體化地整合在一個芯片單元中，乳液微滴生成結構用于由油相和樣品水相產生油包水乳液微滴，PCR結構用于接收和平鋪所產生的乳液微滴以及隨后全封閉進行乳液微滴數字PCR，乳液微滴生成結構中的乳液微滴生成口與所述PCR結構的乳液微滴引進口直接相連，以使所產生的乳液微滴直接流入PCR結構中平鋪備用，從而使乳液微滴的制備、接收、平鋪和乳液微滴數字PCR以全封閉的方式進行。

本發明的技術方案是：微流控芯片包括乳液微滴生成結構和數個至數十個PCR結構，乳液微滴生成結構用于由油相和樣品水相產生油包水乳液微滴，PCR結構為封閉式結構，用于接收和平鋪所產生的乳液微滴以及隨后全封閉進行乳液微滴數字PCR，乳液微滴生成結構中的乳液微滴生成口經由歧管而直接與數個至數十個PCR結構的乳液微滴引進口相連，以使所產生的乳液微滴經由歧管導流后流入各PCR結構中平鋪備用，從而使乳液微滴的制備、接收、平鋪和乳液微滴數字PCR以全封閉的方式進行。

油相引進口和樣品引進口均通過相應管道與用于產生乳液微滴的生成器連接，從而產生乳液微滴，所產生乳液微滴的出口孔與PCR結構的乳液微滴引進口直接相連。在所述油相引進口設置有壓力調節裝置，給予芯片一定的壓力使油滴與樣品均沿相應管道運動，并且油相包裹住核酸形成油包水型乳液微滴，最終在壓力作用下，運動至PCR結構的微滴收集腔體，多余液體被多余液體處理裝置處理。在乳液微滴流入PCR結構后取下乳液微滴生成結構部分，并及時用預留的封口膜將PCR結構部分的乳液微滴引進口密封。