【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微流控芯片，具体而言，涉及一种液滴生成方法及装置。
技术介绍
1、在生物化学及医疗检测领域，液滴微流控技术，因其具有流体操作简便、小型化、低成本、高灵敏度、高通量等优点，使得基于微流控芯片的液滴生成技术近年来得到广泛应用。
2、微流控芯片利用外力驱动使细胞悬液、反应试剂、微珠、分离油等在其对应的微流道内定向流动，从而生成液滴。微液滴的生成是基于不同相之间的表面张力及流体剪切力所形成的耦合作用，需要精确控制各相流体的参数。各相流体的物理化学性质、流体通道表面的粗糙度及表面处理工艺、流道的几何结构设计以及实验过程中驱动压力的精确控制等，都会影响液滴生成的质量，进而影响反应收集产物的质量。传统的微流控实验中，液滴生成的质量通常依靠实验人员的人工经验进行判断，不仅费时费力，质量结果判断严重依赖于操作人员的经验及主观评判标准，且具有滞后性。因此，需要开发新的液滴生成系统及质量控制方法来解决上述问题。
3、现有技术，例如图1为在微流控芯片中常见的用于产生液滴的微流体通道结构。其中图1a为十字型微流控通道，图1b为t-型微流控通道，图1c为同心聚焦型微流控通道。图中1为连续相流体，2为离散相流体，3为微流控通道内所形成的液滴。箭头所指方向为各相流体的流动方向。在科学研究和检测技术中，微液滴作为发生反应的基本单元，为各种反应物在微小空间内的生物化学作用提供了载体。通常情况下，液滴内包含有生物化学反应所需要的各种反应物。例如，在数字pcr技术中，微液滴内含有进行pcr反应所需要的核酸模板、引物、masterm
4、对各种类型的液滴数量及其所占比例进行精确的统计分析，可以对反应收集物的质量进行评估及控制，进而为实验操作人员提供准确的质量控制信息。由于微流控芯片内液滴的形成与产生是一个快速进行的动态过程，因此在传统实验方法中，上述信息通常在实验完成后，通过对反应收集物进行抽样，由实验人员在显微镜下对所抽样获得的一小部分液滴组进行镜检分析，进而得出质量控制结果。这样的缺点是：
5、1)无法对实验过程中液滴的生成进行实时质量分析，只能在实验完成后进行，其分析结果具有滞后性，一旦反应收集物不符合质量标准，只能将其废弃重新实验；
6、2)由于是对反应收集物进行抽样镜检，因此其检测的结果与实际情况具有一定偏差，往往抽样检测内的液滴生成质量情况不能完全代表反应收集物内的真实情况；
7、3)反应结束后的抽样镜检需要一次或多次抽取部分反应收集物，因此会造成预期反应收集物的减少，而取样量过少时其结果的准确性也会有较大影响。这对于一些较为稀缺或珍贵的初始反应物尤其显著；
8、4)部分实验中为保证抽样质量检测的准确性，会对反应收集腔内的反应收集物进行多点取样，而多次使用移液器对反应物抽样的过程本身也有可能损伤反应收集腔内原本正常的液滴，从而影响实验结果；
9、5)实验完成后进行人工抽样镜检的方法增加了额外的人工操作，带来工作量的增加；
10、6)传统基于人工抽样镜检的方法，完全依靠实验操作人员来完成，其检测结果依赖于人工判读的经验，无法保证判读结果的均一性；
11、为解决上述问题，本专利技术提出一种新的液滴生成的装置和方法。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的一种技术问题是提供一种简单可靠的液滴生成质控系统及方法，克服目前液滴生成人工质控不稳定且费时费力的问题。
2、本专利技术首先提供了一种液滴生成的方法，包括在微流控芯片内部生成液滴的同时进行质量控制的步骤，
3、在根据本专利技术的一个实施方案中，所述质量控制为对液滴参数进行采集及计算；
4、在根据本专利技术的一个实施方案中，所述液滴参数包括不同类型的液滴生成的大小、数量、比例等参数中的一种或多种。
5、在根据本专利技术的一个实施方案中，所述方法包括以下步骤：
6、s1.样品准备；
7、s2.芯片加样；
8、s3.开始测试；
9、s4.反应液收集及实验过程质控结果生成；
10、在根据本专利技术的一个实施方案中，所述样品准备包括制备细胞悬液、准备反应所需的试剂以及准备用于液滴生成的微流控芯片等；
11、在根据本专利技术的一个实施方案中，所述芯片加样，包括将反应所需的样品及各种试剂加入到微流控芯片内，并将微流控芯片加入到带有图像采集和识别功能的一种液滴生成装置中；
12、在根据本专利技术的一个实施方案中，所述开始测试包括启动液滴生成装置，使得微流控芯片内产生反应需要的液滴，通过液滴生成装置中的图像采集单元将微流控芯片内部的液滴生成过程实时采集并提供给控制单元；控制单元可以根据液滴生成过程中的图像采集信息分析并计算得到关于不同种类型液滴的大小、数量、比例等的参数；
13、在根据本专利技术的一个实施方案中，所述反应液收集及实验过程质控结果生成包括在反应完成以后，从微流控芯片的反应收集腔内收集包含液滴的反应液，并且生成总体实验过程质量控制参数供实验人员参考。
14、在根据本专利技术的一个实施方案中，所述液滴参数包括液滴大小、液滴生成速度、液滴体积、液滴个数、根据包含不同反应物而区分的不同种类型液滴的数量及其比例等，或者上述一个或多个参数的统计学分布及其组合；
15、在根据本专利技术的一个实施方案中，记载参数的数据的呈现形式包括表格、数组、文字、图表、视频或其组合的一种或多种。
16、在根据本专利技术的一个实施方案中，所述控制单元可以根据微流控芯片内液滴生成过程中的特征液滴序列而精确计算出实时液滴生成的速率。
17、在根据本专利技术的一个实施方案中，所述对于液滴生产过程的图像采集信息可以被用于对反应收集物的质量控制，或作为实时反馈依据，由所述控制单元调节各反应物的驱动压力，从而优化实验过程并使之达到预期的实验结果。
18、本专利技术还提供一种液滴生成装置，其包含：精密压力控制器、图像采集单元、图像识别与处本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种液滴生成的方法，其特征在于，包括在微流控芯片内部生成液滴的同时进行质量控制的步骤，
2.根据权利要求1所述的液滴生成的方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求1或2所述的液滴生成的方法，其特征在于，所述液滴参数包括液滴大小、液滴生成速度、液滴体积、液滴个数、根据包含不同反应物而区分的不同种类型液滴的数量及其比例，或者上述一个或多个参数的统计学分布及其组合；
4.根据权利要求2所述的液滴生成的方法，其特征在于，所述控制单元可以根据微流控芯片内液滴生成过程中的特征液滴序列而精确计算出实时液滴生成的速率。
5.根据权利要求2所述的液滴生成的方法，其特征在于，所述液滴生成过程中的图像采集信息可以被用于对反应收集物的质量控制，或作为实时反馈依据，由所述控制单元调节各反应物的驱动压力，从而优化实验过程并使之达到预期的实验结果。
6.一种液滴生成装置，包括具有反应收集腔的微流控芯片；其特征在于，还包括：精密压力控制器、图像采集单元、图像识别与处理单元和处理器；任选地，所述图像采集单元，聚焦于微流控芯片上的图像采集区域
7.根据权利要求6所述的液滴生成装置，其特征在于，还包括设置在所述反应收集腔端的切换装置。
8.根据权利要求6所述的液滴生成装置，其特征在于，所述图像识别与处理单元是对图像采集单元获得的数据进行分析处理，得出微液滴的形态数据；任选地，所述图像识别与处理单元采用的识别算法为机器学习目标检测算法的任意一种；
9.根据权利要求2或6所述的液滴生成方法或液滴生成装置，其特征在于，所述图像采集单元的相机帧率在实验开始前估算设置，并且在实验开始后根据控制单元计算得出的实时液滴生成速率而调整，并匹配液滴生成速率，使得图像采集单元可以完成捕捉到微流控芯片内部实验过程中每一个新产生的液滴；并且上述匹配关系可以在整个实验过程中由控制单元进行实时调整并始终保持匹配。
10.一种如权利要求1-5任一所述的液滴生成的方法或权利要求6-9任一所述的液滴生成装置的应用，其特征是，所述应用包括如下应用中的一种或多种：a液滴生成；b液滴检测；c指导微流控芯片制备；d检测，任选的所述检测为非诊断目的的医学检测。
...【技术特征摘要】
1.一种液滴生成的方法，其特征在于，包括在微流控芯片内部生成液滴的同时进行质量控制的步骤，
2.根据权利要求1所述的液滴生成的方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求1或2所述的液滴生成的方法，其特征在于，所述液滴参数包括液滴大小、液滴生成速度、液滴体积、液滴个数、根据包含不同反应物而区分的不同种类型液滴的数量及其比例，或者上述一个或多个参数的统计学分布及其组合；
4.根据权利要求2所述的液滴生成的方法，其特征在于，所述控制单元可以根据微流控芯片内液滴生成过程中的特征液滴序列而精确计算出实时液滴生成的速率。
5.根据权利要求2所述的液滴生成的方法，其特征在于，所述液滴生成过程中的图像采集信息可以被用于对反应收集物的质量控制，或作为实时反馈依据，由所述控制单元调节各反应物的驱动压力，从而优化实验过程并使之达到预期的实验结果。
6.一种液滴生成装置，包括具有反应收集腔的微流控芯片；其特征在于，还包括：精密压力控制器、图像采集单元、图像识别与处理单元和处理器；任选地，所述图像采集单元，聚焦于微流控芯片上的图像采集区...
【专利技术属性】
技术研发人员：周模飞，梁骞，郑建飞，张恒，伏荣真，董灵，刘炯，
申请(专利权)人：杭州跃真生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。