形成液滴颗粒芯片结构的制作方法

本实用新型涉及体外分子诊断和生物基因研究领域，更具体地说，它涉及一种形成液滴颗粒芯片结构。

背景技术：

目前荧光定量PCR（Fluorescence Quantitative Polymerase Chain Reaction，qPCR）已发展成为体外分子诊断领域一项关键的常规技术，极大地推动了生命科学在卫生医疗领域的发展。但是，荧光定量PCR定量只是相对定量，其准确度和重现性依然不能够满足目前体外分子诊断系统和生物基因学领域研究的要求。另外，由于PCR扩增产物对酶催化反应的抑制作用，基于目前qPCR技术的基因变异检测方法对体细胞中低丰度的基因变异常常无能为力的。

所以，数字PCR（Digital PCR，dPCR）是一种基于单分子PCR方法来进行计数的核酸定量方法，是一种绝对定量的方法。当前主要采用微流控或微滴化方法，将大量稀释后的核酸溶液分散至芯片的微反应器或微滴中，每个反应器的核酸模板数少于或者等于1个。这样经过PCR循环之后，有核酸分子模板的反应器就会给出荧光信号，没有模板的反应器就没有荧光信号。根据相对比例和反应器的体积，就可以推算出原始溶液的核酸浓度。与传统定量PCR不同，数字PCR通过直接计数的方法，可以实现起始DNA模板的绝对定量。另外，数字PCR还是一种可以在大量的野生型DNA背景中鉴定出微量突变体的方法。由于数字PCR技术可以将模板DNA分子事先分隔开来单独进行扩增，这就避免了高丰度等位基因核酸对变异核酸的扩增抑制，因此提高了微量变异核酸的检出效率。乳滴数字PCR技术能够检测低至0.001%的突变片段，而测序及常规实时荧光定量PCR法对少于1%的突变是无能为力的，因此微滴式数字PCR技术可将突变检测灵敏度提高1000倍。样品扩增检测之前需要形成微米级的液滴颗粒，现在常用的方法形成的液滴稳定性和均一性不佳，容易受到外界的污染，从而影响检测的精准度。

技术实现要素：

本实用新型克服了体外分子诊断样品取样形成的液滴稳定性和均一性不佳，容易受到外界的污染，从而影响检测的精准度的不足，提供了一种形成液滴颗粒芯片结构，它形成的液滴稳定性和均一性好，不易受到外界的污染，确保了检测的精准度，避免了假阳性的出现。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种形成液滴颗粒芯片结构，包括高透光率的上片和下片，上片上设有枪头接孔，枪头接孔上连接弹性密封盖，弹性密封盖上密封贯穿有取液枪头，取液枪头连接在枪头接孔中，上片和下片之间设有微米级的依次连通的主流道、分流道、液滴储存池、排油流道，下片上设有和排油流道连通的储油槽，上片上设有和储油槽连通的排气孔，主流道与枪头接孔下端连通，分流道出液口设置在液滴储存池顶端边缘位置，排油流道孔径小于液滴储存池高度且排油流道设置在液滴储存池顶端边缘位置，主流道位置高于液滴储存池，液滴储存池位置高于储油槽。

取样时，首先在芯片内腔灌满油相流体，并将弹性密封盖连接在枪头接孔上进行密封，使油相流体在密闭的空间内保持稳定，不外溢。当取液枪头在恒压恒流泵的动力驱动下，将样本流体吸取后，刺破硅胶弹性密封盖插入枪头接孔，再通过恒压恒流泵的动力驱动下，将吸取的样本流体推入芯片主流道，样本流体会通过主流道进入各分流道，由于分流道的尺寸在μm级，所以，样本流体在分流道形成的是层流状态前行，这样，样本流体就会在分流道喷嘴处由于样本流体自身的粘度以及水相与油相互不相融而产生的表面张力的作用而越集越多，在油相介质中逐渐形成一个独立的液滴，由于分流道喷嘴端口位于液滴储存池顶端边缘，与液滴储存池的底部存在很大的断层，当液滴足够大时，由于自身的重量大于样本流体自身的粘力时，液滴脱落原来的分流道喷嘴端口，落入液滴存储池内，由于在恒压恒流泵的动力驱动下，分流道喷嘴端口不断的形成独立的液滴颗粒，而后面的液滴颗粒挤压前面的液滴颗粒而前行，同时也将原来的油相流体通过排油通道排出液滴储存池，进入储油槽，而上片上设置的排气孔与外界想通，释放出所有的压力和气体，使液滴储存池内的压力在液滴形成阶段永远与外界气压保持一致，使形成的液滴颗粒稳定。同时，当液滴颗粒形成后，取液枪头拔出，硅胶弹性密封盖由于自身的弹性又将枪头接孔密闭，由于排油流道的尺寸也是μm级，因此，由于表面张力的作用，整个排油流道都被油相流体所占满而密闭，确保形成的液滴颗粒完全处在油相流体的包被中而不会受到任何污染。当液滴颗粒形成完成后，取下取液枪头，在弹性密封盖的作用下枪头接孔处始终密封，然后将整个芯片进行加温扩增，避免受到外界污染。此时，由于油相和水相样本的液滴颗粒在升温时都会膨胀，由于枪头接孔处被弹性密封盖密闭，所以，当液滴储存池内的流体体积增大时，多余的体积就会通过排油流道溢出，流入储油槽，使液滴储存池内的压力与外界气压保持一致，确保液滴颗粒不会受到压力的影响而融合；由于芯片的材料是高透光率的材料，确保在提取液滴颗粒的荧光信号时不受到损耗，同时上片和下片具有较好的导热效果，也具有很好的热稳定性，也具有很好的分子结构稳定性，与多种流体不会发生反应。这种形成液滴颗粒芯片结构形成的液滴稳定性和均一性好，不易受到外界的污染，确保了检测的精准度，避免了假阳性的出现。

作为优选，液滴储存池高度仅供单层液滴平铺通过。液滴在液滴储存池中单层前行，避免堆叠损伤，同时便于检测。

作为优选，主流道内径大于分流道内径，分流道设有若干个，对称分布在主流道端部两侧。这种结构设置确保液滴的平稳形成。

作为优选，主流道、分流道、液滴储存池、排油流道内表面均经过疏水处理。经过疏水处理确保流体所受其阻力最小。

作为优选，取液枪头呈上大下小的锥状结构。锥状结构的取液枪头便于取液。

作为优选，枪头接孔包括收集段、连通段，收集段内壁由上往下逐渐收拢，连通段呈圆孔状结构且与主流道连通。这种结构的枪头接孔便于收集流体，对取液枪头的导向和密封作用好。

作为优选，排油流道沿着液滴储存池边缘设有一排。设置一排排油流道，便于油相的快速排出。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：形成液滴颗粒芯片结构形成的液滴稳定性和均一性好，不易受到外界的污染，确保了检测的精准度，避免了假阳性的出现。

附图说明

图1是本实用新型的剖视图；

图2是本实用新型的内部结构示意图；

图3是本实用新型的局部结构示意图；

图4是本实用新型的图3的A-A剖视图；

图中：1、上片，2、下片，3、枪头接孔，4、弹性密封盖，5、取液枪头，6、主流道，7、分流道，8、液滴储存池，9、排油流道，10、储油槽，11、排气孔，12、收集段，13、连通段，14、油相，15、样本，16、液滴。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体描述：

实施例：一种形成液滴颗粒芯片结构（参见附图1至4），包括高透光率的上片1和下片2，上片和下片具有较好的导热效果好和热稳定性，也具有很好的分子结构稳定性，与多种流体不会发生反应。上片上设有枪头接孔3，取液枪头呈上大下小的锥状结构。枪头接孔上连接弹性密封盖4，弹性密封盖上密封贯穿有取液枪头5，取液枪头连接在枪头接孔中，上片和下片之间设有微米级的依次连通的主流道6、分流道7、液滴储存池8、排油流道9，下片上设有和排油流道连通的储油槽10，上片上设有和储油槽连通的排气孔11，主流道与枪头接孔下端连通，分流道出液口设置在液滴储存池顶端边缘位置，排油流道孔径小于液滴储存池高度且排油流道设置在液滴储存池顶端边缘位置，主流道位置高于液滴储存池，液滴储存池位置高于储油槽。液滴储存池高度略大于液滴直径，液滴储存池高度仅供单层液滴平铺通过。主流道内径大于分流道内径，分流道设有四个，对称分布在主流道端部两侧。排油流道沿着液滴储存池边缘设有一排。主流道、分流道、液滴储存池、排油流道内表面均经过疏水处理。枪头接孔包括收集段12、连通段13，收集段内壁由上往下逐渐收拢，连通段呈圆孔状结构且与主流道连通。

取样时，首先在芯片内腔灌满油相14流体，并将弹性密封盖连接在枪头接孔上进行密封，使油相流体在密闭的空间内保持稳定，不外溢。当取液枪头在恒压恒流泵的动力驱动下，将样本15流体吸取后，刺破硅胶弹性密封盖插入枪头接孔，再通过恒压恒流泵的动力驱动下，将吸取的样本流体推入芯片主流道，样本流体会通过主流道进入各分流道，由于分流道的尺寸在μm级，所以，样本流体在分流道形成的是层流状态前行，这样，样本流体就会在分流道喷嘴处由于样本流体自身的粘度以及水相与油相互不相融而产生的表面张力的作用而越集越多，在油相介质中逐渐形成一个独立的液滴，由于分流道喷嘴端口位于液滴储存池顶端边缘，与液滴储存池的底部存在很大的断层，当液滴足够大时，由于自身的重量大于样本流体自身的粘力时，液滴16脱落原来的分流道喷嘴端口，落入液滴存储池内，由于在恒压恒流泵的动力驱动下，分流道喷嘴端口不断的形成独立的液滴颗粒，而后面的液滴颗粒挤压前面的液滴颗粒而前行。由于排油通道的孔径小于液滴颗粒直径，因此液滴颗粒而前行的同时也将原来的油相流体通过排油通道排出液滴储存池，进入储油槽，而上片上设置的排气孔与外界想通，释放出所有的压力和气体，使液滴储存池内的压力在液滴形成阶段永远与外界气压保持一致，使形成的液滴颗粒稳定。同时，当液滴颗粒形成后，取液枪头拔出，硅胶弹性密封盖由于自身的弹性又将枪头接孔密闭，由于排油流道的尺寸也是μm级，因此，由于表面张力的作用，整个排油流道都被油相流体所占满而密闭，确保形成的液滴颗粒完全处在油相流体的包被中而不会受到任何污染。当液滴颗粒形成完成后，取下取液枪头，在弹性密封盖的作用下枪头接孔处始终密封，然后将整个芯片进行加温扩增，避免受到外界污染。此时，由于油相和水相样本的液滴颗粒在升温时都会膨胀，由于枪头接孔处被弹性密封盖密闭，所以，当液滴储存池内的流体体积增大时，多余的体积就会通过排油流道溢出，流入储油槽，使液滴储存池内的压力与外界气压保持一致，确保液滴颗粒不会受到压力的影响而融合；由于芯片的材料是高透光率的材料，确保在提取液滴颗粒的荧光信号时不受到损耗，同时上片和下片具有较好的导热效果，也具有很好的热稳定性，也具有很好的分子结构稳定性，与多种流体不会发生反应。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。