数字PCR液滴或单细胞液滴的生成装置及液滴生成管制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了数字PCR液滴或单细胞液滴的生成装置及液滴生成管，其生成装置包括容积可变化的容纳腔、用于控制所述容纳腔容积使其呈周期性变化的控制机构、液滴生成管以及用于向所述容纳腔内通入驱动流体的驱动流体机构，其中液滴生成管包括锥形管部，锥形管部具有相对远离的第一端口和第二端口，第一端口的内径大于第二端口的内径，锥形管部的锥度为0.05~0.2，第一端口与容纳腔连通，第二端口为液滴出口，第二端口的内径为0.1毫米以上。本实用新型专利技术提供的生成装置，基于全新的液滴生成原理，突破现有液滴生成技术必须采用0.1毫米以下微管道的限制，用显著降低的成本即可实现小体积均一液滴的制备。体积均一液滴的制备。体积均一液滴的制备。

【技术实现步骤摘要】
数字PCR液滴或单细胞液滴的生成装置及液滴生成管


[0001]本技术属于液滴生成
，具体涉及一种用于数字PCR液滴或单细胞液滴的生成装置，同时还涉及一种用于生成数字PCR液滴、单细胞液滴的液滴生成管。

技术介绍

[0002]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。
[0003]微滴式数字PCR系统在传统的PCR扩增前对样品进行微滴化处理，即将含有核酸分子的反应体系分成成千上万个纳升级的微滴，其中每个微滴或不含待检核酸靶分子，或者含有一个至数个待检核酸靶分子。经PCR扩增后，逐个对每个微滴进行检测，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，根据泊松分布原理及阳性微滴的个数与比例即可得出靶分子的起始拷贝数或浓度。微滴技术让数字PCR更低成本，且更实用。
[0004]微滴式数字PCR系统通常包括生成装置、核酸扩增控温装置以及产物信号采集和分析装置。现有技术中，数字PCR生成装置通常采用微流控芯片技术或者微管道振动技术。不管哪种方式，对于装置的加工精度要求非常高，例如一些专利中所公开的，为了实现液滴较为均一的制备，要求微管道的壁厚、内径，以及插入液面的角度和深度都有严格要求，由此相应导致高的成本以及液滴制备时因为装置例如微管道精度、一致性差以及操控性差等不足带来的液滴生成均一性问题。

技术实现思路

[0005]本技术所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种不仅液滴生成效果好且制造成本降低的数字PCR或单细胞液滴的生成装置及液滴生成管。
[0006]为达到上述目的，本技术采用的一种技术方案是：
[0007]一种数字PCR液滴或单细胞液滴的生成装置，其包括容积可变化的容纳腔、用于控制所述容纳腔容积使其呈周期性变化的控制机构、液滴生成管以及用于向所述容纳腔内通入驱动流体的驱动流体机构，其中液滴生成管包括锥形管部，锥形管部具有相对远离的第一端口和第二端口，第一端口的内径大于第二端口的内径，锥形管部的锥度为0.05~0.2，第一端口与容纳腔连通，第二端口为液滴出口，第二端口的内径为0.1毫米以上。
[0008]根据本技术的进一步优选方案，第二端口的内径不低于0.1毫米。优选地，第二端口的内径大于0.2毫米，具体优选为0.2毫米
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1毫米。更优选地，第二端口的内径为0.3
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0.6毫米。这是非常独特的，相比之下，现有技术中为了获得微液滴，微管道的出口内径总是在0.1毫米以下。该独特的特点给本技术方案带来了显著优势，一是，由于均一液滴的制备受微管道加工精度的影响减小，液滴均一可控性明显提高，二是，加工制造成本显著降低。该独特特点是由于本技术液滴生成原理与现有液滴生成原理截然不同带来的。基
于本技术的液滴生成原理，第二端口的内径不能低于0.1毫米，否则无法生成液滴，而超过0.2毫米是优选的，基本上，当第二端口的内径超过0.2毫米，则在一个相当宽泛的条件范围下均可以稳定获得均一的小体积液滴，特别是在0.3毫米
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0.6毫米时，此时可适用的条件范围是最为宽泛的。
[0009]根据本技术，锥度是指锥形管部的第一端口的内径与第二端口的内径的差值与锥形管部的长度的比值。专利技术人发现，锥形管部的锥度的合理控制可以使得即使在较高的变化频率（例如振动频率）下，也能够获得稳定的液滴。因此，通过锥度的设计可以扩大装置适用的频率范围，满足更广泛的需求。
[0010]根据本技术的一些优选方面，锥形管部的锥度进一步优选为0.05~0.15。在一些具体实施方式中，所述锥形管部的锥度为小于0.12。
[0011]根据本技术，振动机构的类型例如可以是现有技术中已经使用的那些，本技术对此并无特别要求。但作为本技术优选的实施方式，在进行液滴生成时，可采用的振动频率为10Hz
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1KHz；可采用的振动幅度为5微米
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1000微米。进一步优选地，振动频率为50Hz
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600Hz，进一步优选地，振动频率为80Hz
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600Hz，更进一步优选地，振动频率为100Hz
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600Hz，还进一步优选为150Hz
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600Hz，更进一步优选为150Hz
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500Hz，还进一步优选为150Hz
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300Hz。在一些具体实施方式中，振动的频率为100
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300Hz。所述振动的幅度优选为5微米
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600微米，更优选为5微米
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300微米，进一步优选为5微米
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100微米，更进一步为5微米
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60微米。在一些实施方式中，振动的幅度为5微米
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50微米，在另一些实施方式中，振动的幅度为20微米
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60微米。
[0012]优选地，容纳腔为环形腔体，优选将容纳腔的内周侧壁设置为沿竖直方向延伸。而且还优选地，容纳腔的内壁表面为光滑表面。
[0013]优选地，液滴为数字PCR液滴或单细胞液滴。液滴的直径为50
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250微米，优选为200微米以下，更优选为150微米以下，进一步优选为120微米以下，更进一步优选为110微米以下。
[0014]进一步地，所述液滴生成管的容积可以为10
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200微升。实验表明，液滴生成管的容积对于液滴生成效果的影响较小，这也是本技术的优势之一。
[0015]根据本技术的一个具体实施和优选方面，周期性变化为压缩
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恢复的往复变化，或者为膨胀
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恢复的往复变化，或者为压缩
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恢复
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膨胀
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恢复的往复变化。
[0016]根据本技术的一个具体实施和优选方面，所述的容纳腔的顶部或四周侧壁中的一个或者多个中设有活动部，所述驱动流体机构与所述活动部二者之间通过连接机构连接或者相接触，当驱动流体机构工作时其带动所述活动部向内或向外运动从而相应减小或增加所述容纳腔体积。
[0017]进一步地，所述活动部由弹性膜片组成；
[0018]优选地，所述的容纳腔的单侧壁上设有所述活动部。进一步优选地，该活动部设置在容纳腔的顶侧，构成所述容纳腔的顶壁。
[0019]根据本技术的一个具体方面，所述驱动流体机构包括泵和流体通路，所述液滴生成装置包括基体，基体提供柱形孔，柱形孔是上下均开口的圆柱形，在各柱形孔上覆设有膜片，柱形孔和所述膜片共同构成所述容纳腔，驱动流体机构与膜片通过连接件连接。该种结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字PCR液滴或单细胞液滴的生成装置，其特征在于：所述液滴生成装置包括容积可变化的容纳腔、用于控制所述容纳腔容积使其呈周期性变化的控制机构、液滴生成管以及用于向所述容纳腔内通入驱动流体的驱动流体机构，所述液滴生成管包括锥形管部，所述锥形管部具有相对远离的第一端口和第二端口，所述第一端口的内径大于所述第二端口的内径，所述锥形管部的锥度为0.05~0.2，所述的第一端口与所述容纳腔连通，所述的第二端口为液滴出口，所述第二端口的内径为0.1毫米以上。2.根据权利要求1所述的数字PCR液滴或单细胞液滴的生成装置，其特征在于，所述液滴生成管的第二端口的内径大于0.2毫米；和/或，所述锥形管部的锥度为0.05~0.15；和/或，所述周期性变化为压缩
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恢复的往复变化，或者为膨胀
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恢复的往复变化，或者为压缩
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恢复
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膨胀
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恢复的往复变化；和/或，所述控制机构为振动机构；和/或，所述锥形管部的容积为10
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200微升。3.根据权利要求2所述的数字PCR液滴或单细胞液滴的生成装置，其特征在于，所述液滴生成管的第二端口的内径为0.3毫米
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1毫米；和/或，所述锥形管部的锥度为小于0.12。4.根据权利要求3所述的数字PCR液滴或单细胞液滴的生成装置，其特征在于，所述液滴生成管的第二端口的内径为0.3
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0.6毫米。5.根据权利要求2所述的数字PCR液滴或单细胞液滴的生成装置，其特征在于：所述振动机构包括振镜电机、压电陶瓷、音圈电机中的一种或多种；和/或，所述振动机构提供的振动方向为上下方向；和/或，所述振动机构提供的振动频率包括50
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600Hz；和/或，所述振动机构提供的振动幅度包括5
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1000微米。6.根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的数字PCR液滴或单细胞液滴的生成装置，其特征在于：所述的容纳腔的顶部或四周侧壁中的一个或者多个中设有活动部，所述驱动流体机构与所述活动部二者之间相接触或者通过连接机构连接，当驱动流体机构工作时其带动所述活动部向内或向外运动从而相应减小或增加所述容纳腔体积。7.根据权利要求6所述的数字PCR液滴或单细胞液滴的生成装置，其特征在于：所述活动部由弹性膜片组成；和/或，所述的容纳腔的单侧壁上设有所述活动部。8.根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的数字PCR液滴或单细胞液滴的生成装置，其特征在于，所述驱动流体机构包括泵和流体通路，所述液滴生成装置包括基体，所述基体提供柱形孔，所述柱形孔是上下均开口的圆柱形，在各所述柱形孔上覆设有膜片，所述柱形孔和所述膜片共同构成所述容纳腔，所述驱动流体机构与所述膜片通过连接件连接。9.根据权利要求8所述的数字PCR液滴或单细胞液滴的生成装置，其特征在于：所述容纳腔、所述液滴生成管和液滴接收器自上而下依次设置，所述液滴生成管的第一端口与所述容纳腔的下开口连通，所述容纳腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昂，彭德镇，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：