[發(fā)明專利]一種基于液滴的微生物檢測芯片

在審

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• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111841668A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設計）人: 吳驍偉;王麒;尹琎;曠婉;龔勛
• 申請（專利權）人: 華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬同濟醫(yī)院
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;C12M1/34;C12M1/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 趙龍驤;冷歡

本發(fā)明涉及一種基于液滴的微生物檢測芯片，其采用枝杈狀分配通道配合覆蓋微反應腔陣列的分配槽實現并聯液滴分配，同時，在微反應腔陣列之間設置若干橢圓柱，將所述微反應腔陣列分隔成與分配通道的末枝通道一一對應的多行，所述橢圓柱禁止液滴的跨行遷移，但允許連續(xù)相流體的跨行遷移，進而避免了流場混合導致的微反應腔的低填充率；所述橢圓柱陣列、分配通道和微反應腔陣列被分別設置在不同的層上，且所述橢圓柱具有相對靈活的高度要求，裝置加工難度較低，利用推廣應用。

技術領域

本發(fā)明涉及一種微流控裝置，具體涉及一種基于液滴的微生物檢測芯片。

背景技術

微液滴技術是微流控應用技術中的一個重要門類，其是目前微球制備、PCR或dPCR核酸檢測等高端應用領域的關鍵技術之一。目前，對微液滴技術的研究熱點主要在于尺寸控制、包裹層數控制、和移動路徑控制等。

在dPCR檢測應用中，制備所得的眾多均一化液滴作為獨立的微反應器單元，需要按照一定的規(guī)律在選定的空間內均勻排布，因此需要對液滴進行有效的分配。目前，dPCR領域主流的微液滴容納空間以微反應腔陣列為主；主要借助于流經各微反應腔的分配通道實現液滴向微反應腔的配送；典型的分配通道包括沿微反應腔陣列S型繞流的分配通道及在S型分配通道基礎上，將微反應腔側置于分配通道主線一側的y型分配通道。但這類分配通道本質上均屬于串聯式通道，液滴分配路徑長，微液滴只能沿分配路徑逐一填充微反應腔，填充耗時很大，效率低下。

現有技術中也存在借助于枝杈狀分配通道實現并聯式液滴分配的方案，其通過若干級分支通道將主通道中的液滴分配至末端的分支通道內，然后微液滴隨連續(xù)流介質進入微反應腔陣列區(qū)域，以并行方式對微反應腔陣列進行填充。該類方案相較于串聯式填充方式具有更高的填充效率，但由于微反應腔陣列的流動區(qū)域相較于分支通道大得多，其對載有液滴的連續(xù)流介質的流動路徑缺乏有效的限制，在實際使用過程中經常出現介質流的局部集中，從而導致部分微反應腔無法被有效填充。

發(fā)明內容

針對現有技術中的上述問題，本發(fā)明提供一種基于液滴的微生物檢測芯片。本發(fā)明的微生物檢測芯片能夠在保證微反應腔填充率的前提下實現快速高效的微液滴填充。

為實現上述目的，本發(fā)明具體提供如下方案：

一種基于液滴的微生物檢測芯片1，其包括分配通道2和若干微反應腔3的陣列；所述分配通道2由依次連接的主通道21、若干級連接通道22和末枝通道23構成，除末枝通道23外，每支通道均在其末端與兩支下一級通道流體連通，從而實現分支；所述若干微反應腔3成矩形陣列布置，所述矩形陣列的一側邊與所述所有末枝通道23的末端流體連通。

優(yōu)選的，所述末枝通道23的數量與所述微反應腔3的陣列的行數相同，且兩者以一支末枝通道23對應一行微反應腔23陣列的方式一一對應連通；所述末枝通道23的軸線與與之對應的一行微反應腔3的中心連線重合。

優(yōu)選的，任意四個相鄰的微反應腔3構成一個正方形的子陣列；每個子陣列的中心處均布置有一個長軸平行于末枝通道23的軸線的橢圓柱4；在同一行的相鄰兩個橢圓柱4之間具有小于液滴直徑的間距；同時，所述橢圓柱4的短軸不超過相鄰兩個微反應腔3的最小距離。所有橢圓柱4構成將所述微反應腔3的陣列逐行分隔的陣列；所述橢圓柱4具有液滴最外側包裹層(若為單包裹液滴則為液滴本身)介質相反的表面屬性，從而禁止液滴對所述橢圓柱4表面的潤濕，但允許連續(xù)相流體對橢圓柱4的表面進行潤濕。

由于同一行的相鄰橢圓柱4間存在間隙，且連續(xù)相流體可以潤濕橢圓柱4的表面，位于不同行的微反應腔3的陣列之間允許連續(xù)相流體的跨行遷移；而由于所述間隙小于液滴直徑，且液滴無法潤濕橢圓柱4的表面，因而禁止液滴的跨行遷移。這使得，盡管微反應腔3的陣列區(qū)域可能存在不均勻的流場，但被末枝通道23分配至不同行的反應腔3陣列的微液滴不會受到不均勻流場的影響而偏離預定的填充路徑，進而可以保證微反應腔3陣列的有效填充率。