[發明專利]微流控芯片、含有該芯片的裝置及其用途，利用該芯片或裝置制備液滴的方法

在審

• 申請號: 201811267437.6
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109294874A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 張菁;宋小慧;夏江
• 申請（專利權）人: 領航基因科技（杭州）有限公司
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12Q1/6851
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張柳;趙青朵

本發明涉及微流控芯片檢測領域，特別涉及微流控芯片、含有該芯片的裝置及其用途，利用該芯片或裝置制備液滴的方法。該芯片結構包括上片和基片，上片具有儲存多層液滴的液滴存儲腔以及與所述液滴存儲腔連通的液滴形成流道和排油流道，所述液滴形成流道的高度低于上片液滴存儲腔室，使得液滴形成流道與所述液滴存儲腔的連接處具有形成液滴的臺階結構。該方法包括：將油相充滿整個液滴存儲腔；將水相通過壓力泵從液滴形成流道輸入芯片，水相在所述臺階結構處形成液滴，液滴在剪切力的作用下落入液滴存儲部件內，同時油相從排油流道排出。使用本方法可在較小的芯片面積內快速生成大量均一穩定的液滴，可顯著提高檢測通量。

技術領域

本發明涉及微流控芯片檢測領域，特別涉及微流控芯片、含有該芯片的裝置及其用途，利用該芯片或裝置制備液滴的方法。

背景技術

數字PCR(Digital PCR，dPCR)是一種基于單分子PCR方法來進行計數的核酸定量方法，是一種絕對定量的方法。數字PCR的關鍵是稀釋模板，通過將一個樣本分成幾十到幾萬份，分配到不同的反應單元，每個單元包含0個或一個(至多個拷貝)的目標分子。在每個反應單元中分別對目標分子進行PCR擴增，擴增結束后對每個反應單元的熒光信號進行統計學分析。數字PCR通過直接計數的方法進行定量分析，即在擴增結束后，有熒光信號的反應單元記為1，無熒光信號則為0，理論上，在樣品中DNA濃度極低的情況下，有熒光信號的反應單元數目等于目標分子的拷貝數。與傳統定量PCR不同，數字PCR無需采用內參和標準曲線，可以實現起始DNA模板的絕對定量。而且在數字PCR標準反應體系分配的過程(稀釋過程)能夠極大地降低與目標序列有競爭性作用的背景序列濃度，因此數字PCR也特別適合在復雜背景中檢測稀有突變。

數字PCR的靈敏度，除了與檢測器的靈敏度和PCR擴增效率因素有關外，很大程度上取決于反應單元的數目，反應單元的數目越多，數字PCR的靈敏度越高，準確度也越高。根據反應單元形成的不同方式，主要有微反應室/孔板、微流控芯片和微滴。早期技術采用96/384孔作為反應單元，通常是首先通過手工逐級稀釋并分配樣品至微孔板中，然后將微孔板置于熱循環儀上進行PCR反應，反應結束后通過儀器讀取每個微孔中的熒光信號，最終根據泊松分布原理以及陽性微滴的比例，結合分析軟件可計算給出待檢靶分子的濃度或拷貝數。這種方式操作繁瑣、通量小、效率低，而且較少的液滴分解數目也限制了其精度和可測的動態范圍，應用方面有很大的局限。目前，微流控芯片技術的快速發展，使數字PCR能夠快速并準確地將樣品流體分解為納升甚至皮升級，獲得更多的樣品分解數目，進行多步平行反應，從而大大提高數字PCR技術的檢測靈敏度、可信度和動態范圍度。另外，微流控技術自動化、易集成、通量高的優勢，也可極大地提高數字PCR技術的檢測效率。借助微流控技術在微流體操控方面的優勢，最近國際上已有多個研究小組和公司開發了基于微流控技術的數字PCR系統。比較典型的包括Fluidigm公司推出的基于微室型的BioMark^TM系統和Bio-Rad公司推出的基于液滴型的QX100^TM系統。

微液滴技術是指利用不互溶相形成油包水或水包油的相對穩定的獨立微體積液滴。乳化方式有多種，其中基于微流控芯片的液滴生成技術最近幾年得到快速發展，廣泛應用于生物界和材料界，是一種非常重要的技術。其原理主要是通過兩相液流之間一定角度戶型擠壓作用下，其中一相連續液流斷裂形成液滴。目前常用的液滴制備方式有正交結構(T-junction)和流式聚焦(Flow-focusing)等。這些方法整體設備的系統比較復雜，對流體控制系統的要求比較高，并且最終獲得的有效液滴數目相對較少。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種多層液滴微流控芯片結構及其制備方法，使用本發明方法可以快速方便地在芯片內部生成多層大量大小均一、穩定的液滴，檢測時可配合激光共聚焦成像系統逐層對芯片整體進行掃描成像檢測，無需像流式細胞儀那樣對液滴進行單顆的檢測。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種微流控芯片，包括上片和基片6；