微液滴检测芯片制造技术

本发明专利技术提供一种微液滴检测芯片，所述微液滴检测芯片包括有一中心孔，所述中心孔用于所述微液滴检测芯片制备过程中注入注塑料以及批量化生产过程中和/或批量化荧光检测过程中微液滴检测芯片的转运；所述中心孔两侧以中心孔为中心设置一个或多个微液滴检测单元。该微液滴检测芯片结合工业界成熟的光盘制备工艺，可快速、可靠地检测均一的微米量级“油包水”微液滴，微液滴芯片采用热塑材料，材料和批量加工成本低廉，对传统圆环形光盘结构进行修正，最大限度利用光盘的空间。

Microdroplet Detection Chip

The invention provides a micro-droplet detection chip, which comprises a central hole for injection of plastics in the preparation process of the micro-droplet detection chip and transportation of the micro-droplet detection chip in the batch production process and/or in the batch fluorescence detection process; one or more micro-droplet detection chips are arranged on both sides of the central hole centered on the central hole. Measuring unit. The micro-droplet detection chip combines with the mature technology of optical disk preparation in industry, which can quickly and reliably detect uniform micro-droplets of \oil in water\. The micro-droplet chip is made of thermoplastic materials with low cost of material and batch processing. The structure of traditional circular optical disk is modified and the space of optical disk is maximized.

【技术实现步骤摘要】
微液滴检测芯片
本专利技术涉及微液滴数字PCR
，具体涉及一种微液滴检测芯片。
技术介绍
微液滴数字PCR技术(dropletdigitalPCR，ddPCR)是一种基于单分子PCR的核酸绝对定量分析技术。微液滴数字PCR技术以其高灵敏度、高准确性的优势正成为业界下一个革命性技术。近几年来，随着微纳米制造技术和微流体技术(micro-nanofabricationandmicrofluidics)的发展，微液滴数字PCR技术遇到了突破技术瓶颈的最佳契机。该技术借助微流控芯片，检测直径为数微米到数百微米的液滴；微液滴包裹单分子或单细胞，达到反应与检测全封闭，全集成。微液滴数字PCR系统工作原理是：首先通过特殊的微液滴检测仪将待测样品均分到大量纳升级(直径为数微米到数百微米)的“油包水”微液滴中，微液滴的数量在百万级别。由于微液滴数量足够多，微液滴之间被油层相互隔离，因此每个微液滴相当于一个“微型反应器”，微液滴中只含有待测样品的DNA单分子；然后，针对这些微液滴分别进行PCR扩增反应，并通过微液滴分析仪逐个对液滴的荧光信号进行检测，有荧光信号的微滴判读为1，没有荧光信号的微滴判读为0。最后，根据泊松分布原理及阳性微滴的个数与比例即可得出待测样品的目标DNA分子数目，实现对核酸样本的绝对定量。微液滴样品荧光信号的判定依赖一个核心技术：微液滴荧光检测装置的设计和加工，利用激光激发微液滴内产物的荧光信号高低来区分阴性微液滴和阳性微液滴。微液滴数字PCR技术的常规流程是：生成的微液滴被转移到微液滴收集管例如离心管(EP管)中，在一个常规PCR仪中进行反应。经过PCR扩增反应的微液滴，被注入到一个微液滴荧光检测装置中，配合特殊的微液滴分析仪进行荧光信号检测。该微液滴荧光检测装置被广泛应用需要具备以下原则：(1)微液滴在微液滴分析仪作用下，被注入到该微液滴荧光检测装置中。微液滴流经激光检测区时，单排整齐排列，便于荧光信号的准确检测；(2)该微液滴荧光检测装置一次性使用，材料和加工成本低。针对以上原则，基于微流控技术的微液滴检测芯片具有很大的应用前景。目前，基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)的微流控芯片已被广泛用于检测微液滴。首先，研究人员利用软光刻工艺(人工操作)加工具备微米量级的PDMS微液滴芯片。当PDMS微液滴芯片制备成功后，在其样品入口、微液滴生成出口利用机械加工工艺打孔，装配进样管、出样管。EP管中的“油相”样品、“微液滴”样品通过手工方式吸入到注射器中。然后，通过外部注射泵将“油相”样品、“微液滴”样品经过进样管注入PDMS微液滴芯片中。在预先设计好的流道区域，光学检测系统逐个对液滴的荧光信号进行检测。最后，被检测的微液滴经过出样管被收集到常规实验耗材中，例如EP管。尽管PDMS微液滴芯片材料研发成本低、实验室加工工艺简单，但是其存在的不足包括：(1)PDMS是热弹性聚合物材料，该类材料不适合于工业级注塑、封装工艺。手工加工的PDMS微液滴芯片可靠性差。PDMS微液滴芯片批量加工成本高昂。(2)PDMS微液滴芯片样品注入、液滴收集为过程繁琐的人工操作流程，不适于临床检验应用。
技术实现思路
针对PDMS微液滴芯片的不足，我们设计和加工了基于微流控技术的微液滴检测芯片。该微液滴检测芯片，可以快速、可靠、便捷的检测微液滴样品的荧光信号。芯片的材料和加工成本低，有利于临床检测的广泛应用。本专利技术提出了一个基于聚合物材料的微液滴检测芯片，该微液滴芯片结合工业界成熟的光盘制备工艺和光盘设计规格，采用创新的芯片加工方法和芯片设计，其特点是：(1)微液滴在芯片内等间距单排整齐排布。微液滴样本流经激光检测区后的荧光信号的准确检测，(2)微液滴芯片采用热塑材料例如，聚碳酸酯、环烯烃共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯和聚丙烯，材料和批量加工成本低廉，(3)对传统圆环形光盘结构进行修正，最大限度利用光盘的空间，并行检测微液滴荧光信息。在一种实施方式中，本专利技术提供一种微液滴检测芯片，所述微液滴检测芯片包括有一中心孔，所述中心孔用于所述微液滴检测芯片制备过程中注入注塑料以及批量化生产过程中和/或批量化荧光检测过程中微液滴检测芯片的转运；和所述中心孔两侧设置一个或多个微液滴检测单元，每个微液滴检测单元独立地检测微液滴。在一种实施方式中，所述微液滴检测单元包括微液滴检测管路、间隔油入口、间隔油管路、微液滴容器、微液滴上浮孔和微液滴管路；间隔油从所述间隔油入口进入所述间隔油管路，微液滴从所述微液滴容器通过微液滴上浮孔进入所述微液滴管路；所述间隔油管路和所述微液滴管路在所述微液滴检测管路之前形成十字交叉结构，从而间隔油将所述微液滴管路中微液滴隔开。在一种实施方式中，通过二个所述间隔油管路和一个所述微液滴管路形成所述十字交叉结构。在一种实施方式中，所述间隔油入口之后的管路中设置有回型流阻区。在一种实施方式中，间隔油流过所述回型流阻区后，分成两路分别进入二个所述间隔油管路。在一种实施方式中，所述微液滴检测单元还包括上浮油入口、上浮油管路和上浮油连接孔，上浮油从所述上浮油入口注入，通过所述上浮油管路，和从所述上浮油连接孔进入微液滴容器，挤压微液滴容器中的微液滴，从而使得微液滴通过所述微液滴上浮孔上浮进入所述微液滴管路。在一种实施方式中，所述间隔油管路中设置有间隔油过滤区和/或所述上浮油管路中设置有上浮油过滤区。在一种实施方式中，所述间隔油过滤区和/或所述上浮油过滤区分别是一组柱状阵列结构。在一种实施方式中，所述间隔油管路和/或所述微液滴管路是远离所述中心孔的弧形管道结构。在一种实施方式中，所述微液滴检测管路旁设置有辅助沟道，使得检测系统的光路定位到所述微液滴检测管路正中心。在一种实施方式中，所述微液滴检测管路之后设置有微液滴废液口。在一种实施方式中，所述微液滴检测芯片上设置有收集槽的排气入口、排气管路和排气出口。在一种实施方式中，所述微液滴检测芯片包括二至二十四个微液滴检测单元，优选为六至十六个微液滴检测单元。在一种实施方式中，所述中心孔两侧各等间距排列四个微液滴检测单元；和八个微液滴检测单元的相邻的间隔油入口之间距离相等、八个微液滴检测单元的上浮油入口之间距离相等。在一种实施方式中，各个所述距离等于标准八通道移液器吸头之间的距离。在一种实施方式中，所述微液滴检测芯片还包括至少一个定位孔。在一种实施方式中，所述微液滴检测芯片是圆形或多边形，所述多边形优选为十六边形、八边形或四边形。在一种实施方式中，所述微液滴检测芯片采用热塑材料，优选为聚碳酸酯、环烯烃共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯和聚丙烯。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1是本专利技术的一种实施方式的微液滴检测芯片结构示意图；图2是本专利技术的一种实施方式的间隔油回型流阻区示意图；图3是本专利技术的一种实施方式的间隔油管路过滤区示意图；图4是本专利技术的一种实施方式的上浮油驱动微液滴上浮结构示意图；图5本专利技术的一种实施方式的十字交叉结构示意图；图6本专利技术的一种实施方式的检测管路结构示意图；和图7本专利技术的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微液滴检测芯片，其特征在于：所述微液滴检测芯片包括有一中心孔，所述中心孔用于所述微液滴检测芯片制备过程中注入注塑料以及批量化生产过程中和/或批量化荧光检测过程中微液滴检测芯片的转运；和所述中心孔两侧设置一个或多个微液滴检测单元，每个微液滴检测单元独立地检测微液滴。

【技术特征摘要】
1.一种微液滴检测芯片，其特征在于：所述微液滴检测芯片包括有一中心孔，所述中心孔用于所述微液滴检测芯片制备过程中注入注塑料以及批量化生产过程中和/或批量化荧光检测过程中微液滴检测芯片的转运；和所述中心孔两侧设置一个或多个微液滴检测单元，每个微液滴检测单元独立地检测微液滴。2.根据权利要求1所述的微液滴检测芯片，其特征在于：所述微液滴检测单元包括微液滴检测管路、间隔油入口、间隔油管路、微液滴容器、微液滴上浮孔和微液滴管路；间隔油从所述间隔油入口进入所述间隔油管路，微液滴从所述微液滴容器通过微液滴上浮孔进入所述微液滴管路；所述间隔油管路和所述微液滴管路在所述微液滴检测管路之前形成十字交叉结构，从而间隔油将所述微液滴管路中微液滴隔开。3.根据权利要求2所述的微液滴检测芯片，其特征在于：通过二个所述间隔油管路和一个所述微液滴管路形成所述十字交叉结构。4.根据权利要求3所述的微液滴检测芯片，其特征在于：所述间隔油入口之后的管路中设置有回型流阻区。5.根据权利要求4所述的微液滴检测芯片，其特征在于：间隔油流过所述回型流阻区后，分成两路分别进入二个所述间隔油管路。6.根据权利要求2所述的微液滴检测芯片，其特征在于：所述微液滴检测单元还包括上浮油入口、上浮油管路和上浮油连接孔，上浮油从所述上浮油入口注入，通过所述上浮油管路，和从所述上浮油连接孔进入微液滴容器，挤压微液滴容器中的微液滴，从而使得微液滴通过所述微液滴上浮孔上浮进入所述微液滴管路。7.根据权利要求6所述的微液滴检测芯片，其特征在于：所述间隔油管路中设置有间隔油过滤区和/或所述上浮油管路中设置有上浮油过滤区。8.根据权利要求7所述的微液滴检...

【专利技术属性】
技术研发人员：荆高山，王博，苏世圣，
申请(专利权)人：北京新羿生物科技有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11