阵列式液滴生成法的ddPCR器件及制备方法、安装拆卸方法与流程

本发明涉及微流控，尤其涉及阵列式液滴生成法的ddpcr器件及制作方法、安装拆卸方法。

背景技术：

1、数字聚合酶链式反应(dpcr)是一种核酸检测方法，无需校准即可实现靶模板的绝对定量。与传统的实时定量pcr(qpcr)相比，dpcr提供了许多优势，包括高准确性和灵敏度、无校准曲线的靶核酸绝对定量，以及在低浓度下检测靶核酸的能力。凭借其出色的性能，dpcr已广泛用于核酸检测，包括基因拷贝数变异(cnv)分析、单细胞基因表达分析、遗传等位基因失衡检测、和无创产前检测(nipt)。

2、液滴数字聚合酶链式反应(ddpcr)是dpcr的一个分支，作为反应单元的液滴数量可以自由生成，因此具有高通量、操作简便等优点。目前最常用的液滴生成方法是t型连接和流动聚焦，虽然这两种方法都可以简单地生成液滴，但是都需要精确控制分散相和连续相的流速，液滴的体积受流速影响较大，且生成效率低。同时由于生成后的液滴通常需要收集转移，往往会造成液滴破裂污染等问题，造成检测结果不精确等问题。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述背景技术提出的至少一种缺点，提供了阵列式液滴生成法的ddpcr器件。

2、一种阵列式液滴生成法的ddpcr器件，包括：ddpcr微流控芯片和表面声波生成器，ddpcr微流控芯片包括阵列式沟道、水相通道和油相通道；表面声波生成器的声波覆盖范围与阵列式沟道的长度相匹配；所述阵列式沟道包括至少一列，每列包括至少一个沟道；所述水相通道和油相油相通过阵列式沟道导通连接；所述水相通道和油相通道的连接处呈阶梯状，水相通道和阵列式沟道的高度相同，油相通道高于水相通道。

3、优选的，所述阵列式沟道的横截面为沙漏形。

4、优选的，表面声波生成器包括叉指电极层和压电衬底层，所述ddpcr微流控芯片可拆卸地安装在压电衬底层上。

5、优选的，表面声波生成器还包括粘附层，在叉指电极层和压电衬底层之间，其中，叉指电极层为惰性金属材料，粘附层材料为能增强惰性金属材料与压电衬底层之间的粘附性金属材料。

6、优选的，ddpcr微流控芯片包括pdms流道层和pdms耦合层，pdms流道层位于pdms耦合层上；pdms流道层和pdms耦合层连接形成所述阵列式沟道、水相通道和油相通道；ddpcr微流控芯片通过pdms耦合层可拆卸地安装在压电衬底层上。

7、优选的，所述阵列式沟道的沟道间距范围100-300μm。

8、优选的，水相通道和阵列式沟道高度相同，高度范围为15-50μm，油相通道高度为30-100μm。

9、优选的，pdms耦合层的厚度为15-50μm。

10、本发明还提供一种微流控器件安装拆卸方法，用于所述的ddpcr器件的ddpcr微流控芯片的安装和拆卸方法，

11、安装方法包括：制作pdms流道层和pdms耦合层，将pdms流道层和pdms耦合层键合，完成ddpcr微流控芯片制作；

12、在压电衬底层滴加无水乙醇，将ddpcr微流控芯片放置在无水乙醇上，排出空气；

13、加热使无水乙醇蒸发，完成安装；

14、拆卸方法包括：在ddpcr微流控芯片周围滴加无水乙醇，然后将ddpcr微流控芯片剥下，完成拆卸。

15、本发明还提供一种ddpcr器件的制备方法，包括以下步骤：

16、步骤一：清洗硅片和铌酸锂；

17、步骤二：采用光刻技术制作光刻胶图形化硅片；

18、步骤三：制作光刻胶图形化铌酸锂片；

19、步骤四：制备叉指电极层：在步骤三所得的光刻胶图形化的铌酸锂片上进行电子束蒸发依次沉积ti和au金属，分别作为粘附层和电极层；剥离后使用激光切割获得单片叉指电极；

20、步骤五：制备制备微流控芯片：使用匀胶机在玻璃片上滴加pdms，使用匀胶机旋涂pdms薄膜，再将剩余pdms倒在步骤二制得的硅片上，将玻璃片和硅片置于热板上完成pdms固化；

21、步骤六：微流控芯片密封，将步骤五固化后的硅片上的微流控芯片剥下，打孔并清洗，将微流控芯片底部与pdms薄膜贴合，按压完成键合；

22、步骤七：在步骤四得到的单片叉指电极上滴加几滴无水乙醇，将步骤六得到的底部密封的微流控芯片放在无水乙醇上，排出空气，加热键合。

23、本发明的有益效果：

24、本发明创造将声表面波声辐射力、阶梯乳化和流体剪切力乳化结合，实现体积可控的液滴生成，同时结合阶梯的沟道阵列实现了液滴的大规模高效生成。

25、目前常规的阶梯乳化器件，液体的体积取决于沟道的几何结构，因此液体的体积也通常受限；此处通过声表面波的声辐射力来完成沟道内水相的推送，确保每个沟道内水相的受力一致，从而确保液滴的均匀性，避免了由于常规注射泵推液造成的受力不均而导致液滴体积不均匀等问题；此外声辐射力可以通过改变输入信号简单的进行调整，从而改变推送的水相体积，以此轻松的实现液滴体积的控制。

技术特征：

1.一种阵列式液滴生成法的ddpcr器件，其特征在于，包括：ddpcr微流控芯片和表面声波生成器，ddpcr微流控芯片包括阵列式沟道、水相通道和油相通道；表面声波生成器的声波覆盖范围与阵列式沟道的长度相匹配；所述水相通道和油相油相通过阵列式沟道导通连接；所述水相通道和油相通道的连接处呈阶梯状，水相通道和阵列式沟道的高度相同，油相通道高于水相通道。

2.根据权利要求1所述的阵列式液滴生成法的ddpcr器件，其特征在于，所述阵列式沟道的横截面为沙漏形。

3.根据权利要求1所述的阵列式液滴生成法的ddpcr器件，其特征在于，表面声波生成器包括叉指电极层和压电衬底层，所述ddpcr微流控芯片可拆卸地安装在压电衬底层上。

4.根据权利要求3所述的阵列式液滴生成法的ddpcr器件，其特征在于，ddpcr微流控芯片包括pdms流道层和pdms耦合层，pdms流道层位于pdms耦合层上；pdms流道层和pdms耦合层连接形成所述阵列式沟道、水相通道和油相通道；ddpcr微流控芯片通过pdms耦合层可拆卸地安装在压电衬底层上。

5.根据权利要求1所述的阵列式液滴生成法的ddpcr器件，其特征在于，所述阵列式沟道的沟道间距范围100-300μm。

6.根据权利要求1所述的阵列式液滴生成法的ddpcr器件，其特征在于，水相通道和阵列式沟道高度相同，高度范围为15-50μm，油相通道高度为30-100μm。

7.根据权利要求4所述的阵列式液滴生成法的ddpcr器件，其特征在于，pdms耦合层的厚度为15-50μm。

8.根据权利要求3所述的阵列式液滴生成法的ddpcr器件，其特征在于，表面声波生成器还包括粘附层，在叉指电极层和压电衬底层之间，其中，叉指电极层为惰性金属材料，粘附层材料为能增强惰性金属材料与压电衬底层之间的粘附性金属材料。

9.一种微流控器件安装拆卸方法，其特征在于，用于权利要求4所述的ddpcr器件的ddpcr微流控芯片的安装和拆卸方法，

10.一种ddpcr器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开一种阵列式液滴生成法的ddPCR器件及制备方法、安装拆卸方法，器件包括：ddPCR微流控芯片和表面声波生成器，ddPCR微流控芯片包括阵列式沟道、水相通道和油相通道；表面声波生成器的声波覆盖范围与阵列式沟道的长度相匹配；所述阵列式沟道包括至少一列，每列包括至少一个沟道；所述水相通道和油相油相通过阵列式沟道导通连接。本发明创造将声表面波声辐射力、阶梯乳化和流体剪切力乳化结合，实现体积可控的液滴生成，同时结合阶梯的沟道阵列实现了液滴的大规模高效生成。

技术研发人员：曹臻,李光杨,徐雪峰
受保护的技术使用者：海宁微润生物科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1