用于数字PCR检测的液滴生成系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于数字PCR检测的液滴生成系统，其中，液滴生成系统包括：微管道，其具有供液体进出的第一开口和第二开口；旋转驱动机构，其用于驱动微管道进行往复摆动；流体驱动机构，其用于驱动液体通过微管道；数字PCR芯片，其包括具有液滴存储腔的芯片本体、设置在芯片本体上的进液口、直立设置在芯片本体上且与进液口连通的容置腔、设置在芯片本体上的排液口、将进液口与液滴存储腔连通的第一通道、将排液口与液滴存储腔连通的第二通道；微管道的第一开口所在端能够插入的容置腔中且在旋转驱动机构的驱动下能够在容置腔中往复摆动。该液滴生成系统集液滴形成与检测于一体，能够获得显著更准确的检测结果。

Droplet Generation System for Digital PCR Detection

【技术实现步骤摘要】
用于数字PCR检测的液滴生成系统
本技术涉及一种用于数字PCR检测的液滴生成系统。
技术介绍
聚合酶链式(PCR)反应技术是现代生物学最重要的工具之一，它广泛应用在医学诊断、个体化医疗、食品检验、转基因生物检测、病原体鉴定、免疫分析、法医科学等方面。而作为PCR技术的最新一代，基于微流控技术发展产生的数字PCR(dPCR)，具有比传统qPCR更小的反应体积、更快的反应速度、更低的系统噪声和更高的灵敏度。液滴数字PCR(DropletDigitalPCR)技术是基于微流控芯片的油包水液滴技术，其通过油包水结构，将单个DNA分子封装到单独的微滴中，利用油的惰性实现DNA分子间的相互隔离，每个DNA分子被限制在自己的微滴中单独的进行扩增，避免来自其他序列竞争。在合适的温度条件下完成DNA分子的扩增后，通过记录微滴的总体个数和可以检测到荧光信号的微滴个数，利用泊松分布算法就可以实现对DNA拷贝数的精确定量。微量液体操作的核心技术之一是把微升量级的液体进一步分割为纳升甚至皮升体积的微反应体系。微反应体系生成的一个主要技术分支是乳化微液滴生成。近些年来，在文献中报道了多种微液滴生成技术如膜乳化法、喷雾乳化法、微流控芯片法、微管道注射/喷射法等。近期专利号为ZL201410655191.5的中国技术专利和公开号为CN104815709A的中国专利申请进一步优化了通过微管道生成乳化微液滴的方法。乳化微液滴这些方法在实际应用中都各存在一定的缺点。专利号为ZL201410655191.5的中国技术专利的方法利用微量液体在气液相界面变换时的界面能和流体剪切力，克服液体在微通道出口的表面张力和附着力，使流出微管道管口的液滴能顺利地脱离微管道，并在不相溶液体中形成大小可控的液滴。但是这种方法需要微管道在液面上下切割运动，需要对微管道相对于液面的起始和终点位置进行高精度的定位，在工程实现上难度很大。公开号为CN104815709A的中国专利申请的方法通过微管道在液体里的圆周或者螺旋匀速运动产生的剪切力切断注入的不相溶液体而形成液滴，但是这种方法由于微管道产生液滴的大小受到各种系统因素变化的影响较大(比如液体的粘稠度、环境的温度、运动速度、运动轨迹等)，并且这一误差会随着产生液滴的数量增多而积累，因而大批量液滴生成的体积大小均一性的控制难度很大。现有技术中，也有一些数字PCR芯片集液滴生成与液滴收集存储于一体，使得液滴收集后即可直接地被用作检测，然而，该种结构的芯片不易稳定地生成液滴或液滴的稳定性和均一性较差；芯片检测通量小，不能满足临床上自动化及单位面积内高通量液滴分析的要求；此外，该种芯片结构复杂、加工精度要求高，成本高。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于数字PCR检测的液滴生成系统，以解决现有的液滴生成系统所存在的一个或多个不足。为达到上述目的，本技术采用的一种技术方案是：一种用于数字PCR检测的液滴生成系统，所述液滴生成系统包括：微管道，其具有供液体进出的第一开口和第二开口；旋转驱动机构，其用于驱动所述微管道进行往复摆动；流体驱动机构，其用于驱动液体通过所述微管道；数字PCR芯片，其包括具有液滴存储腔的芯片本体、设置在所述芯片本体上的进液口、直立设置在所述芯片本体上且与所述进液口连通的容置腔、设置在所述芯片本体上的排液口、将所述进液口与所述液滴存储腔连通的第一通道、将所述排液口与所述液滴存储腔连通的第二通道，所述第一通道具有位于所述芯片本体内部的第一内通路，所述第二通道具有位于芯片本体内部的第二内通路；所述微管道的所述第一开口所在端能够插入所述的容置腔中且在所述旋转驱动机构的驱动下能够在所述容置腔中往复摆动。根据本技术的一些优选方式，所述容置腔自所述芯片本体的上表面向上延伸，所述进液口位于所述容置腔的底部。根据本技术的一些优选方式，所述容置腔与所述芯片本体一体成型设置，或者，所述容置腔与所述芯片本体相固定连接。根据本技术的一些优选方式，所述第一通道在端部与所述液滴存储腔接通，所述第二通道在端部与所述液滴储存腔接通，且所述第一内通路与所述第二内通路分设于所述液滴存储腔相异的两侧。根据本技术，所述液滴存储腔具有与所述第一通道连通的第一连通口、与所述第二通道连通的第二连通口，所述第一连通口正对所述第二连通口设置。根据本技术的一些优选方案，所述液滴储存腔具有弧形倒角，所述第一连通口设于所述弧形倒角处。进一步地，所述液滴储存腔为正方形或矩形，所述第一连通口与所述第二连通口分设于所述液滴存储腔的对角上，所述第一内通路与所述第二内通路分设于所述液滴存储腔相对的两侧，所述第一内通路与所述第二内通路分别在端部与所述第一连通口、第二连通口连通。根据本技术，所述第一通道、第二通道的部分或整体为曲线状。根据本技术的一些优选方案，所述第一通道包括至少一个直形延伸段和至少一个弧形延伸段，且由所述直形延伸段的一端与所述进液口连通，所述至少一个直形延伸段和至少一个弧形延伸段的内部空间构成所述第一内通路。进一步地，所述第一内通路由一个直形延伸段和一个弧形延伸段的内部空间构成，所述直形延伸段位于所述液滴存储腔的外侧且与所述液滴存储腔的一条边平行，所述直形延伸段的一端向着所述液滴存储腔的方向弯折并延伸形成所述弧形延伸段，所述弧形延伸段的远离直形延伸段的端部与所述液滴存储腔连通。作为一种具体的优选方案，所述液滴存储腔、所述第一通道、所述第二通道构成中心对称的结构。根据本技术，所述进液口在竖直方向的高度高于所述第一通道，和/或，所述排液口在竖直方向的高度高于所述第二通道。优选地，所述进液口的内径为4mm-8mm，高度为5mm-15mm；和/或，所述液滴储存腔的长、宽分别为5-30mm，高度为50-1000um。根据本技术，所述的液滴生成系统还包括直立地设于所述芯片本体上的排液管，所述排液管与所述排液口连通。进一步地，所述排液管自所述芯片本体的上表面向上延伸，其与所述芯片本体一体成型设置或固定连接。更进一步地，所述排液口上设有用于与负压装置的出口配接的负压接头。根据本技术的一些优选方案，所述液滴存储腔、所述第一通道及所述第二通道共同构成一个芯片单元，所述芯片本体上设置有多个所述芯片单元。根据本技术的一些优选方案，所述的微管道的往复摆动为水平摆动。根据本技术的一些优选方案，所述微管道的第一开口和第二开口之间具有容积为10μL～100μL的储液腔。根据本技术，所述流体驱动机构包括注射器、输送管，所述注射器的进出液口通过所述输送管与所述的微管道的第二开口连通，所述输送管的内径小于所述的微管道的内径。进一步地，所述流体驱动机构还包括用于驱动所述注射器工作的注射器驱动组件。根据本技术的进一步实施方案，所述注射器驱动组件包括丝杆螺母驱动机构或齿条齿轮驱动机构。根据本技术的进一步实施方案，所述液滴生成系统还包括所述具有出液口的储液罐，所述储液罐的出液口、所述注射器的进出液口、所述输送管的一端三者通过三通换向阀连接。根据本技术，所述驱动机构与所述的微管道相可拆卸地连接。进一步地，所述驱动机构包括旋转电机、旋转轴和接头，所述旋转电机的输出端与所述旋转轴相连接，所述接头沿着与所述旋转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于数字PCR检测的液滴生成系统，其特征在于：所述液滴生成系统包括：微管道，其具有供液体进出的第一开口和第二开口；旋转驱动机构，其用于驱动所述微管道进行往复摆动；流体驱动机构，其用于驱动液体通过所述微管道；数字PCR芯片，其包括具有液滴存储腔的芯片本体、设置在所述芯片本体上的进液口、直立设置在所述芯片本体上且与所述进液口连通的容置腔、设置在所述芯片本体上的排液口、将所述进液口与所述液滴存储腔连通的第一通道、将所述排液口与所述液滴存储腔连通的第二通道，所述第一通道具有位于所述芯片本体内部的第一内通路，所述第二通道具有位于芯片本体内部的第二内通路；所述微管道的所述第一开口所在端能够插入所述的容置腔中且在所述旋转驱动机构的驱动下能够在所述容置腔中往复摆动。

【技术特征摘要】
1.一种用于数字PCR检测的液滴生成系统，其特征在于：所述液滴生成系统包括：微管道，其具有供液体进出的第一开口和第二开口；旋转驱动机构，其用于驱动所述微管道进行往复摆动；流体驱动机构，其用于驱动液体通过所述微管道；数字PCR芯片，其包括具有液滴存储腔的芯片本体、设置在所述芯片本体上的进液口、直立设置在所述芯片本体上且与所述进液口连通的容置腔、设置在所述芯片本体上的排液口、将所述进液口与所述液滴存储腔连通的第一通道、将所述排液口与所述液滴存储腔连通的第二通道，所述第一通道具有位于所述芯片本体内部的第一内通路，所述第二通道具有位于芯片本体内部的第二内通路；所述微管道的所述第一开口所在端能够插入所述的容置腔中且在所述旋转驱动机构的驱动下能够在所述容置腔中往复摆动。2.根据权利要求1所述的液滴生成系统，其特征在于：所述容置腔自所述芯片本体的上表面向上延伸，所述进液口位于所述容置腔的底部。3.根据权利要求1所述的液滴生成系统，其特征在于：所述容置腔与所述芯片本体一体成型设置，或者，所述容置腔与所述芯片本体相固定连接。4.根据权利要求1所述的液滴生成系统，其特征在于：所述第一通道在端部与所述液滴存储腔接通，所述第二通道在端部与所述液滴储存腔接通，且所述第一内通路与所述第二内通路分设于所述液滴存储腔相异的两侧。5.根据权利要求1所述的液滴生成系统，其特征在于：所述液滴存储腔具有与所述第一通道连通的第一连通口、与所述第二通道连通的第二连通口，所述第一连通口正对所述第二连通口设置。6.根据权利要求5所述的液滴生成系统，其特征在于：所述液滴储存腔具有弧形倒角，所述第一连通口设于所述弧形倒角处。7.根据权利要求5或6所述的液滴生成系统，其特征在于：所述液滴储存腔为正方形或矩形，所述第一连通口与所述第二连通口分设于所述液滴存储腔的对角上，所述第一内通路与所述第二内通路分设于所述液滴存储腔相对的两侧，所述第一内通路与所述第二内通路分别在端部与所述第一连通口、第二连通口连通。8.根据权利要求1所述的液滴生成系统，其特征在于：所述第一通道、第二通道的部分或整体为曲线状。9.根据权利要求8所述的液滴生成系统，其特征在于：所述第一通道包括至少一个直形延伸段和至少一个弧形延伸段，且由所述直形延伸段的一端与所述进液口连通，所述至少一个直形延伸段和至少一个弧形延伸段的内部空间构成所述第一内通路。10.根据权利要求9所述的液滴生成系统，其特征在于：所述第一内通路由一个直形延伸段和一个弧形延伸段的内部空间构成，所述直形延伸段位于所述液滴存储腔的外侧且与所述液滴存储腔的一条边平行，所述直形延伸段的一端向着所述液滴存储腔的方向弯折并延伸形成所述弧形延伸段，所述弧形延伸段的远离直形延伸段的端部与所述液滴存储腔连通。11.根据权利要求1、8、9或10所述的液滴生成系统，其特征在于：所述液滴存储腔、所述第一通道、所述第二通道构成中心对称的结构。12.根据权利要求1所述的液滴生成系统，其特征在于：所述进液口在竖直方向的高度高于所述第一通道，和/或，所述排液口在竖直方向的高度高于所述第二通道。13.根据权利要求1所述的液滴生成系统，其特征在于：所述进液口的内径为4mm-10mm，高度为5mm-15mm；和/或，所述液滴储存腔的长、宽分别为2-30mm，高度为20-2000um。14.根据权利要求1所述的液滴生成系统，其特征在于：所述的液滴生成系统还包括直立地设于所述芯片本体上的排...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昂，周阳，
申请(专利权)人：北京致雨生物科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11