圆盘式高通量微流控生物芯片、自动化乳液生成装置和乳液生成方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及圆盘式高通量微流控生物芯片、自动化乳液生成装置和乳液生成方法。具体而言，微流控生物芯片包括设置在圆盘中心的加油孔部分，加油孔部分包括用于存储油的腔体和与腔体通过流通通道连接的出油孔；一个或多个微流控通道，加油孔部分和微流控通道设置为能够相对旋转，使得加油孔部分的出油孔能够逐次与微流控通道的乳液生成结构的入油孔之一对接而直接密封连通。该圆盘式高通量微流控生物芯片操作便捷、成本低，每个通道间的一致性强，准确度高，生成用时较短，通量大。避免了以往微流控生物芯片乳液生成后，乳液取出，然后注入PCR管进行PCR，PCR之后再取出进行检测等几个过程分体进行带来的系统误差与污染。

Disc type high flux microfluidic biochip, automatic emulsion generator and emulsion generation method

【技术实现步骤摘要】
圆盘式高通量微流控生物芯片、自动化乳液生成装置和乳液生成方法
本专利技术属于高通量分析系统，尤其涉及一种圆盘式高通量微流控生物芯片、自动化乳液生成装置和乳液生成方法。
技术介绍
生物芯片技术集生物、物理、化学和信息等学科于一体一种全新的技术，具有微型化、集成化、并行化、自动化和数字化等特性，能在方寸空间处理大量与生命相关的信息，近年广泛地应用到健康评估、临床诊断、个体化诊疗、生命科学研究、药物开发、分子育种、食品安全、司法鉴定等领域。生物芯片有很多种，比如微阵列芯片，液相芯片技术，微流控芯片，微流控芯片是发展的主流。微流控芯片主要以油包水形式形成乳液，以美国伯乐、3D的数字PCR微流控芯片为代表。共同特点一是微滴生成芯片只是实现乳液的生成，不能实现PCR及检测功能，乳液生成后在转移到其他的芯片或者EP管进行PCR及检测，操作复杂，并且对操作人员有一定的技术要求，且容易造成生物污染。二是乳液微滴生成方式采用向样品孔及加油孔施加负压方式，采用1个气泵同实为多个通道供压的方式，这种方式对微滴生成仪、气泵及流动管道精度要求高，容易产生压力分布不均匀导致生产乳液效果不一致造成误差。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种圆盘式高通量微流控生物芯片及乳液生成方法。该芯片一个特点是设计成由多个微流控通道构成，也可以设计成由多个夹具构成。每个夹具上放单一流控通道结构芯片。该芯片可以实现高通量，也可以低通量，根据要求使用方便。该芯片的另一个特点是可以实现单个微流控通道的乳液制备，也可以通过圆盘旋转实现连续依次生成多个微流控通道的乳液制备。该芯片的第三个特点是，每个微流控通道结构由乳液生成结构和乳液平铺结构构成。实现乳液制备、PCR功能、检测于一体。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：集乳液制备、PCR功能、检测功能一体化的多个通道的圆盘式高通量微流控生物芯片，以及自动化乳液生成装置。该芯片乳液生成采用圆盘旋转逐次生成多个微流控通道乳液，每个微流控通道乳液生成采用加压方式实现。例如：驱动电机将加油孔部分旋转一定角度，当加油孔部分的储油孔与乳液生成结构的入油孔连通时，再驱动直线电机向下运动，使供压装置加在加油孔与加样孔，为加油孔与加样孔提供压力。并根据乳液生成方法设计了自动化乳液生成装置。具体而言，本专利技术的技术方案详细如下所述。在一个方面，本专利技术提供一种圆盘式高通量微流控生物芯片，其包括：设置在圆盘中心的加油孔部分，所述加油孔部分包括用于存储油的腔体和与所述腔体通过流通通道连接的出油孔；和一个或多个微流控通道，所述微流控通道具有乳液生成结构和乳液平铺结构，所述加油孔部分和所述微流控通道设置为能够相对旋转，使得所述加油孔部分的出油孔能够逐次与所述微流控通道的乳液生成结构的入油孔之一对接而直接密封连通。本文所述的“油”是指微滴数字PCR中与样品水相产生油包水乳液微滴所用的油。更具体而言，所述乳液生成结构用于由油相和样品水相产生乳液微滴，所述乳液平铺结构用于接收和平铺所产生的乳液微滴以及随后全封闭进行乳液微滴数字PCR。例如，所述乳液生成结构包括能够与所述加油孔部分的出油孔连通的入油孔、用于接收样品的加样孔和与所述入油孔和加样孔连通且用于生成乳液微滴的乳液微滴生成器，所述乳液微滴生成器的乳液出口与所述乳液平铺结构的乳液入口直接连通，以使所产生的乳液微滴直接流入所述乳液平铺结构中。需要指出的是，在加油孔部分的出油孔与乳液生成结构的入油孔对接连通后，当对加油孔和置在上述乳液生成结构上的加样孔施加压力使油相和样品水相产生乳液微滴时，乳液微滴的制备、接收、平铺和乳液微滴数字PCR以全封闭的方式进行，即液体通路是封闭的，不与外界环境接触，不存在乳液微滴取出、注入的过程，避免了乳液微滴的破损、乳液微滴移动损失及气溶胶污染等，从而减少假阳性，提高了数字PCR检测的准确性。在一个实施方式中，所述微流控通道一体化地集成设置，或者作为微流控通道芯片通过卡槽可拆卸地设置。在一个实施方式中，所述加油孔部分能够固定在所述加油孔部分的固定装置上，所述微流控通道能够围绕所述加油孔部分旋转，从而使所述加油孔部分的出油孔逐次与多个微流控通道的乳液生成结构的入油孔连通；或者所述加油孔部分自身能够旋转，从而使所述加油孔部分的出油孔逐次与多个微流控通道的乳液生成结构的入油孔连通。也就是说，为了使加油孔部分和微流控通道设置为能够相对旋转，可以采用固定加油孔部分而使微流控通道旋转的方式，也可以采用固定微流控通道而使加油孔部分旋转的方式。所述微流控通道的数量优选为1至12个，更优选2至10个，更优选8个。微流控通道在圆盘上可以对称布置或非对称布置，优选对称布置。还优选的是，相邻微流控通道在圆周方向上的角度可以相同或不同，更优选相同，从而使加油孔部分或微流控通道旋转相同的角度即可加油孔部分的出油孔能够逐次与所述微流控通道的乳液生成结构的入油孔之一对接。在一个实施方式中，所述加油孔部分的出油孔为向下突出的倒圆台结构，能够嵌入所述乳液生成结构的入油孔形成密封；并且所述乳液生成结构的乳液出口为向下突出的倒圆台结构，能够嵌入所述乳液平铺结构的乳液入口形成密封。在一个实施方式中，所述乳液平铺结构的高度大于或等于0.5倍乳液微滴直径并且小于或等于1.5倍乳液微滴直径，优选大于或等于0.8倍乳液微滴直径并且小于或等于1倍乳液微滴直径，从而使乳液微滴平铺在其中，并能够进行数字PCR扩增和检测，优选的是所述乳液微滴的直径为40-140um，更优选的是所述乳液平铺结构的腔体体积为10μL-60μL，优选40μL。例如，平铺结构腔体体积约为40uL，高度约为乳液半径的80％，可以平铺2至4万乳液微滴，乳液微滴具体尺寸可以根据样品需求进行设计。在一个实施方式中，所述微流控通道中所述乳液微滴的生成采用加压方式实现。在一个实施方式中，所述乳液平铺结构具有塔型结构的排压口和/或对乳液位置进行定位的标识点位。在一个实施方式中，所述的圆盘式高通量微流控生物芯片采用COP等疏油材料通过注塑等方式制备。在另一方面，本专利技术提供一种自动化乳液生成装置，其主要由圆盘式微流控芯片装载台、储油结构、供压装置、控制电路、压缩泵或气泵构成。具体而言，本专利技术的自动化乳液生成装置包括：圆盘式微流控芯片装载台，其用于装载上述的圆盘式微流控芯片；储油结构，所述圆盘式高通量微流控生物芯片的中心与圆盘式微流控芯片装载台的中心相连于所述储油结构；用于供给压力的供压装置，所述供压装置能够垂直向下运动与所述加油孔和设置在上述圆盘式微流控芯片的乳液生成结构上的加样孔结合形成密封并能够垂直向上运动而与其分离，并且通过压缩泵或气泵为所述加油孔与所述加样孔提供压力；用于控制所述置圆盘式微流控芯片装载台旋转和所述供压装置运动和/或电源开关的控制电路模块。在一个实施方式中，圆盘式高通量微流控生物芯片装载台通过带有齿轮转接件安装在所述圆盘式微流控芯片的加油孔部分的固定装置上。在又一方面，本专利技术提供使用权利要求上述自动化乳液生成装置的生成乳液的方法，当使用上述自动化乳液生成装置时，圆盘式高通量微流控生物芯片装载台通过带有齿轮转接件安装在加油孔部分的固定装置上，驱动步进电机通过齿轮带动微流控生物芯片转动，每转动特定角度由限位开关结构反馈信息本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.圆盘式高通量微流控生物芯片，其包括：设置在圆盘中心的加油孔部分，所述加油孔部分包括用于存储油的腔体和与所述腔体通过流通通道连接的出油孔；一个或多个微流控通道，所述微流控通道具有乳液生成结构和乳液平铺结构，所述加油孔部分和所述微流控通道设置为能够相对旋转，使得所述加油孔部分的出油孔能够逐次与所述微流控通道的乳液生成结构的入油孔之一对接而直接密封连通。

【技术特征摘要】
1.圆盘式高通量微流控生物芯片，其包括：设置在圆盘中心的加油孔部分，所述加油孔部分包括用于存储油的腔体和与所述腔体通过流通通道连接的出油孔；一个或多个微流控通道，所述微流控通道具有乳液生成结构和乳液平铺结构，所述加油孔部分和所述微流控通道设置为能够相对旋转，使得所述加油孔部分的出油孔能够逐次与所述微流控通道的乳液生成结构的入油孔之一对接而直接密封连通。2.如权利要求1所述的圆盘式高通量微流控生物芯片，其特征在于，所述微流控通道一体化地集成设置，或者作为微流控通道芯片通过卡槽可拆卸地设置。3.如权利要求1或2的圆盘式高通量微流控生物芯片，其特征在于，所述加油孔部分能够固定在所述加油孔部分的固定装置上，所述微流控通道能够围绕所述加油孔部分旋转，从而使所述加油孔部分的出油孔逐次与多个微流控通道的乳液生成结构的入油孔连通；或者所述加油孔部分自身能够旋转，从而使所述加油孔部分的出油孔逐次与多个微流控通道的乳液生成结构的入油孔连通。4.如权利要求3所述的圆盘式高通量微流控生物芯片，其特征在于，所述加油孔部分的出油孔为向下突出的倒圆台结构，能够嵌入所述乳液生成结构的入油孔形成密封；并且所述乳液生成结构的乳液出口为向下突出的倒圆台结构，能够嵌入所述乳液平铺结构的乳液入口形成密封。5.如权利要求1所述的圆盘式高通量微流控生物芯片，其特征在于，所述乳液平铺结构的高度大于或等于0.5倍乳液微滴直径并且小于或等于1.5倍乳液微滴直径，优选大于或等于0.8倍乳液微滴直径并且小于或等于1倍乳液微滴直径，从而使乳液微滴平铺在其中，并能够进行数字PCR扩增和检测，优选的是所述乳液微滴的直径为40-140um，更优选的是所述乳液平铺结构的腔体体积为10μL-60μL，优选40μL。6.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：司远，褚春旭，吕洋，于再红，
申请(专利权)人：长春技特生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22