[发明专利]一种基于液滴的微生物检测芯片

说明书

本发明涉及一种基于液滴的微生物检测芯片，其采用枝杈状分配通道配合覆盖微反应腔阵列的分配槽实现并联液滴分配，同时，在微反应腔阵列之间设置若干椭圆柱，将所述微反应腔阵列分隔成与分配通道的末枝通道一一对应的多行，所述椭圆柱禁止液滴的跨行迁移，但允许连续相流体的跨行迁移，进而避免了流场混合导致的微反应腔的低填充率；所述椭圆柱阵列、分配通道和微反应腔阵列被分别设置在不同的层上，且所述椭圆柱具有相对灵活的高度要求，装置加工难度较低，利用推广应用。

技术领域

本发明涉及一种微流控装置，具体涉及一种基于液滴的微生物检测芯片。

背景技术

微液滴技术是微流控应用技术中的一个重要门类，其是目前微球制备、PCR或dPCR核酸检测等高端应用领域的关键技术之一。目前，对微液滴技术的研究热点主要在于尺寸控制、包裹层数控制、和移动路径控制等。

在dPCR检测应用中，制备所得的众多均一化液滴作为独立的微反应器单元，需要按照一定的规律在选定的空间内均匀排布，因此需要对液滴进行有效的分配。目前，dPCR领域主流的微液滴容纳空间以微反应腔阵列为主；主要借助于流经各微反应腔的分配通道实现液滴向微反应腔的配送；典型的分配通道包括沿微反应腔阵列S型绕流的分配通道及在S型分配通道基础上，将微反应腔侧置于分配通道主线一侧的y型分配通道。但这类分配通道本质上均属于串联式通道，液滴分配路径长，微液滴只能沿分配路径逐一填充微反应腔，填充耗时很大，效率低下。

现有技术中也存在借助于枝杈状分配通道实现并联式液滴分配的方案，其通过若干级分支通道将主通道中的液滴分配至末端的分支通道内，然后微液滴随连续流介质进入微反应腔阵列区域，以并行方式对微反应腔阵列进行填充。该类方案相较于串联式填充方式具有更高的填充效率，但由于微反应腔阵列的流动区域相较于分支通道大得多，其对载有液滴的连续流介质的流动路径缺乏有效的限制，在实际使用过程中经常出现介质流的局部集中，从而导致部分微反应腔无法被有效填充。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明提供一种基于液滴的微生物检测芯片。本发明的微生物检测芯片能够在保证微反应腔填充率的前提下实现快速高效的微液滴填充。

为实现上述目的，本发明具体提供如下方案：

一种基于液滴的微生物检测芯片1，其包括分配通道2和若干微反应腔3的阵列；所述分配通道2由依次连接的主通道21、若干级连接通道22和末枝通道23构成，除末枝通道23外，每支通道均在其末端与两支下一级通道流体连通，从而实现分支；所述若干微反应腔3成矩形阵列布置，所述矩形阵列的一侧边与所述所有末枝通道23的末端流体连通。

优选的，所述末枝通道23的数量与所述微反应腔3的阵列的行数相同，且两者以一支末枝通道23对应一行微反应腔23阵列的方式一一对应连通；所述末枝通道23的轴线与与之对应的一行微反应腔3的中心连线重合。

优选的，任意四个相邻的微反应腔3构成一个正方形的子阵列；每个子阵列的中心处均布置有一个长轴平行于末枝通道23的轴线的椭圆柱4；在同一行的相邻两个椭圆柱4之间具有小于液滴直径的间距；同时，所述椭圆柱4的短轴不超过相邻两个微反应腔3的最小距离。所有椭圆柱4构成将所述微反应腔3的阵列逐行分隔的阵列；所述椭圆柱4具有液滴最外侧包裹层(若为单包裹液滴则为液滴本身)介质相反的表面属性，从而禁止液滴对所述椭圆柱4表面的润湿，但允许连续相流体对椭圆柱4的表面进行润湿。

由于同一行的相邻椭圆柱4间存在间隙，且连续相流体可以润湿椭圆柱4的表面，位于不同行的微反应腔3的阵列之间允许连续相流体的跨行迁移；而由于所述间隙小于液滴直径，且液滴无法润湿椭圆柱4的表面，因而禁止液滴的跨行迁移。这使得，尽管微反应腔3的阵列区域可能存在不均匀的流场，但被末枝通道23分配至不同行的反应腔3阵列的微液滴不会受到不均匀流场的影响而偏离预定的填充路径，进而可以保证微反应腔3阵列的有效填充率。