CN113318796B - 离心式微滴生成芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种离心式微滴生成芯片，包括：芯片本体，所述芯片本体上设有至少两个独立的微滴形成单元；所述微滴形成单元包括油相供液腔、水相供液腔、微滴生成腔和微滴收集腔；所述微滴生成腔分别与所述油相供液腔、所述水相供液腔和所述微滴收集腔连通；所述微滴生成腔包括微滴生成区，用于将油相样品和水相样品生成单分散微滴；至少两个独立的所述微滴形成单元中的所述微滴生成区具有不同的容积。通过设置至少两个独立的微滴形成单元中的横向微通道和竖向微通道具有不同的宽度，可以在同一芯片上生成不同体积的微滴，操作便捷，可大范围提高动态范围。

Description

离心式微滴生成芯片
技术领域
本发明涉及微流控芯片技术领域，特别是涉及一种离心式微滴生成芯片。
背景技术
聚合酶链式反应(PCR)是一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术，能将微量的DNA大幅增加。微滴数字PCR(droplet digital PCR，ddPCR)技术是在传统的PCR扩增前对样品进行微滴化处理，即利用微滴形成装置将含有核酸分子的反应体系分成成千上万个纳升级或皮升级的微滴，每个微滴通过油层相互隔离，作为相互独立的微反应体系再进行PCR扩增，逐个对每个微滴进行检测，对核酸样本绝对定量。
与传统PCR扩增技术相比，微滴数字PCR通过对反应溶液进行分隔，形成单分散微滴，提高了反应体系分子间的碰撞概率，减少了外部环境的干扰，进而提升了核酸扩增的效率、检测的灵敏度和准确性，为核酸检测提供了更可靠的结果。因此，单分散微滴的形成是实现微滴数字PCR技术的关键环节。微流控法是当前制备微滴的重要方法，通过微流控芯片可以得到精度高，体积小的微滴。目前通过微流控芯片制备的微滴动态范围小，在微滴数字PCR设备进行样本检测时，需将样本进行连续稀释以满足检测的浓度要求。稀释倍数需要经多次实验获得，操作费时费力，且增加污染风险并造成资源浪费，检测效率低。
发明内容
基于此，有必要针对现有微滴制备芯片制备单分散微滴不满足检测效率的问题，提供一种离心式微滴生成芯片。
一种离心式微滴生成芯片，包括：芯片本体，所述芯片本体上设有至少两个独立的微滴形成单元；所述微滴形成单元包括油相供液腔、水相供液腔、微滴生成腔和微滴收集腔；所述微滴生成腔分别与所述油相供液腔、所述水相供液腔和所述微滴收集腔连通；所述微滴生成腔包括微滴生成区，用于将油相样品和水相样品生成单分散微滴；至少两个独立的所述微滴形成单元中的所述微滴生成区具有不同的容积。
在其中一个实施例中所述微滴生成腔包括相互交叉连通的横向微通道和竖向微通道，所述横向微通道和所述竖向微通道在交叉的位置围设成所述微滴生成区。
在其中一个实施例中，单个独立的所述微滴形成单元中所述横向微通道的横截面积和所述竖向微通道的横截面积相同。
在其中一个实施例中，还包括油相存储腔和水相存储腔，所述油相存储腔的出口端与所述油相供液腔的入口端连通，所述油相供液腔的出口端与所述横向微通道的两端连通，所述水相存储腔的出口端与所述水相供液腔的入口端连通，所述水相供液腔的出口端与所述竖向微通道的入口端连通。
在其中一个实施例中，所述芯片本体呈圆盘状，从靠近所述芯片本体的中心位置沿径向方向依次设置所述油相存储腔、水相存储腔、水相供液腔、微滴生成腔和微滴收集腔。
在其中一个实施例中，所述油相供液腔包括第一油相供液腔和第二油相供液腔，所述水相供液腔远离所述芯片本体中心的位置相比于所述第一油相供液腔靠近所述芯片本体中心的位置更靠近所述芯片本体的中心；所述水相供液腔远离所述芯片本体中心的位置相比于所述第二油相供液腔靠近所述芯片本体中心的位置更靠近所述芯片本体的中心。
在其中一个实施例中，所述第一油相供液腔和所述第二油相供液腔关于所述竖向微通道的轴线对称。
在其中一个实施例中，所述微滴形成单元还包括油相通道和水相通道，所述油相通道为三通结构，所述油相通道的一端口与所述油相存储腔连通，所述油相通道的另外两个端口分别与所述第一油相供液腔和所述第二油相供液腔连通；所述水相通道一端连通所述水相存储腔，另一端连通所述水相供液腔；三通结构的所述油相通道、第一油相供液冲腔、微滴生成腔、第二油相供液冲腔相互连通围设成一容置区域，所述水相存储腔、所述水相通道和所述水相供液腔位于所述容置区域内。
在其中一个实施例中，所述三通结构的油相通道的三个端口的汇集点相比于所述水相存储腔靠近所述芯片本体中心的位置更靠近所述芯片本体的中心。
在其中一个实施例中，还包括如下中的至少一个：所述油相存储腔与油相通道的汇集点之间的管路上设有油相阻流通道；所述水相存储腔与所述水相通道的靠近所述水相供液腔的一端之间的管路上设有水相阻流通道；所述油相存储腔与所述油相通道之间设有油相过滤装置；所述水相存储腔与所述水相通道之间设有水相过滤装置；所述微滴形成单元上设有连通所述油相存储腔的油相通气孔和连通所述水相存储腔的水相通气孔。
上述离心式微滴生成芯片，通过在芯片本体上设置至少两个微滴形成单元，至少两个独立的所述微滴形成单元中的微滴生成区具有不同的容积，在进行离心式油包水微滴生成时可以在同一芯片上生成不同体积的微滴，操作便捷，可大范围提高动态范围，提高数字PCR检测效率。
附图说明
图1为本发明离心式微滴生成芯片的整体结构示意图。
图2为本发明离心式微滴生成芯片中下层基底层的具体结构示意图。
图3为本发明离心式微滴生成芯片中微滴形成单元的结构示意图。
图4为图3的局部放大示意图。
图5为本发明离心式微滴生成芯片中微滴生成腔不同宽度的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
参阅图1所示，图1示出了本发明一实施例中的离心式微滴生成芯片的整体结构示意图。本发明一实施例提供的离心式微滴生成芯片，包括芯片本体100和装夹结构300，芯片本体100用于生成多重体积的单分散微滴，装夹结构300用于将芯片本体100固定在离心设备上。装夹结构300位于芯片本体100的中心位置，以便于芯片本体100在离心设备的驱动下以装夹结构300为旋转中心进行转动。在本实施例中，芯片本体100的材质为聚二甲基硅氧烷(PDMS)。
参阅图1和图2所示，芯片本体100包括上层盖板层110和下层基底层120，下层基底层120上设有至少两个开放的微滴形成通道结构。上层盖板层110和下层基底层120采用热键合的方式连接，以通过上层盖板层110盖合在下层基底层120上后将开放的微滴形成通道结构封闭，形成相互独立的至少两个微滴形成单元200。上层盖板层110设有用于提供样体的进液口111和用于维持微滴形成单元200内气压平衡的通气孔112。
在本实施例中，芯片本体100为圆盘形，若干个独立的微滴形成单元200绕芯片本体100的圆周方向均匀布置。
参阅图3所示，图3示出了本发明一实施例中的离心式微滴生成芯片的其中一个独立的微滴形成单元200。微滴形成单元200包括油相存储腔210、油相供液腔220、水相存储腔230、水相供液腔240、微滴生成腔250、微滴收集腔260和废液腔270。油相存储腔210通过油相通道400与油相供液腔220连通，水相存储腔230通过水相通道231与水相供液腔240连通。微滴生成腔250分别与油相供液腔220、水相供液腔240和微滴收集腔260连通。微滴收集腔260通过废液通道121与废液腔270连通。
参阅图3所示，微滴收集腔260通过微滴收集通道261与微滴生成腔250的出口端连接，用于收集生成的单分散微滴。微滴收集腔260通过废液通道121与废液腔270连通，以将多余的油相样本通过废液通道121排到废液腔270，多余的油相样本存储在废液腔270以便于后续处理。
参阅图4所示，微滴生成腔250包括相互交叉连通的横向微通道251和竖向微通道252，横向微通道251和竖向微通道252相交的位置形成一微滴生成区253，在微滴生成区253内，油相样本和水相样本相互作用生成单分散微滴。在独立的微滴形成单元200内，横向微通道251的横截面积与竖向微通道252的横截面积相同。横向微通道251的两端均与油相供液腔220连通，竖向微通道252的两端分别与水相供液腔240和微滴收集腔260连通。
对于绕芯片本体100的圆周方向均匀布置的若干个独立的微滴形成单元200，至少两个微滴形成单元200的横向微通道251和竖向微通道252的横截面积不同，以使同一芯片本体100上具有不同容积的微滴生成区253，也使得各个微滴形成单元200内的整个微滴生成腔250的容积不同。
需要说明的是，芯片本体上100上的微滴形成单元200为周向均匀分布，各微滴形成单元200相对芯片本体100的中心位置的距离相同，通过改变离心设备的转速来改变微滴形成单元200内的样本受到的离心力大小。转速越小，芯片本体100内的样本受到的离心力越小，形成的样本流横截面越大。样本流横截面大过所在的微滴生成单元200内横向微通道251和竖向微通道252的横截面积所允许通过的尺寸时，样本流不会流入相应的微滴生成腔250内，也即该微滴生成单元200内没有单分散微滴生成。
增大转速后，芯片本体100内的样本受到的离心力增大，样本流横截面变小，样本流进入与其匹配的微滴生成腔250，并在微滴生成区253内生成单分散微滴。维持该转速转动设定时间，使该匹配的微滴生成腔250内先完成单分散微滴的生成及收集。然后再次增大转速，以使尚未分离的样本能进入更小容积的微滴生成腔250，并完成相应体积的单分散微滴的生成及收集。如此逐级增大转速多次操作，可逐一完成各个微滴形成单元200中的单分散液滴的生成及收集。需要说明的是，在制备单分散液滴的过程中，离心设备的转速是逐级增大的，因此具有较大容积微滴生成腔250的微滴形成单元200先完成单分散微滴的制备及收集。
在本实施例中，横向微通道251和竖向微通道252的宽度范围是20～120μm。
参阅图5所示，图5示出了两种横截面积尺寸的横向微通道251和竖向微通道252的微滴生成腔250的结构示意图。从图上可看出，图5的(a)中的横向微通道251a和竖向微通道252a在主投影视图上的宽度大于图5的(b)中横向微通道251b和竖向微通道252b在主投影视图上的宽度。图5的(a)中的横向微通道251a和竖向微通道252a相交叉形成的微滴生成区253a的投影面积大于图5的(b)中的横向微通道251b和竖向微通道252b相交叉形成的微滴生成区253b的投影面积。
可同时结合图3和图5来说明在不同转速下微滴生成芯片生成体积不同的单分散微滴的原理。芯片本体100上设有包括图5的(a)部分所示尺寸的微滴生成腔250的微滴形成单元200，和图5的(b)部分所示尺寸的微滴生成腔250的微滴形成单元200。在离心设备先以低转速转动的时候，微滴形成单元200在较小离心力的作用下，各个微滴形成单元200内形成横截面较大的油相样本流和横截面较大的水相样本流。横截面积较大的横向微通道251a允许横截面较大的油相样本流进入，横截面积较大的竖向微通道252a允许横截面较大的水相样本流进入；相应地，横截面积较小的横向微通道251b不允许横截面较大的油相样本流进入，横截面积较小的竖向微通道252b不允许横截面较大的水相样本进入。在微滴生成区253a内，两侧油相样本对水相样本产生剪切挤压作用，微滴生成区253a内生成油包水的单分散微滴A。生成的单分散微滴A通过微滴收集通道261进入微滴收集腔260。
当图5的(a)部分所示尺寸的微滴生成腔250的微滴形成单元200完成单分散微滴A的生成与收集后，提高离心设备的转速，微滴形成单元200受到较大离心力的作用，油相样本流和水相样本流继而形成的横截面较小，可分别进入到图5的(b)部分所示尺寸的横向微通道251b和竖向微通道252b。在微滴生成区253b内，两侧油相样本对水相样本产生剪切挤压作用，微滴生成区253b内生成油包水的单分散微滴B。
在本实施例中，每四个微滴形成单元200为一组，一组内每个微滴形成单元200分别具有不同容积的微滴生成腔250，绕芯片本体100的圆周方向均匀布置有四组微滴形成单元200。如此，可以在同一芯片上获得四种不同体积的单分散微滴，操作便捷，过程可控，为后续PCR扩增提供大的动态检测范围，提高数字PCR检测效率。
参阅图4所示，在本实施例中，微滴生成腔250采用十字型交叉通道结构，可使形成的单分散微滴具有良好的一致性和封闭性。横向微通道251和竖向微通道252相互垂直设置。横向微通道251与油相供液腔220连通为单分散微滴的生成提供样本油相，竖向微通道252与水相供液腔240连通的一端为单分散微滴的生成提供样本水相。其中，与横向微通道251连通的油相供液腔220的出口226的宽度大于横向微通道251的宽度，与竖向微通道252连通的水相供液腔240的出口243的宽度大于竖向微通道252的宽度，可以增加样本油相和分散相的出口压力，更有利于单分散液滴的形成。
参阅图3所示，油相供液腔220包括第一油相供液腔221和第二油相供液腔223。第一油相供液腔221和第二油相供液腔223均与油相存储腔210连通。横向微通道251的两端分别连通第一油相供液腔221和第二油相供液腔223。第一油相供液腔221和第二油相供液腔223关于竖向微通道252对称设置，以提供均匀稳定的样本油相。
参阅图3所示，油相存储腔210上设有与上层盖板层110上的进液口111连通的油相加样孔211，可通过油相加样孔211向油相存储腔210内注入所需要的油相。油相存储腔210通过油相通道212连通第一油相供液腔221和第二油相供液腔223。具体地，油相通道212可以看作是三通管道结构，其包括第一油相通道222、第二油相通道232、第三油相通道242。第一油相通道222的一端与油相存储腔210连通，另一端分别与第二油相通道232的一端和第三油相通道242的一端连通。第二油相通道232的另一端与第一油相供液腔221连通，第三油相通道242的另一端与第二油相供液腔223连通。
参阅图3所示，油相存储腔210上还设有与上层盖板层110上的通气孔112连通的油相排气通道213，油相排气通道213连通油相存储腔210和通气孔112，用于平衡油相存储腔210内的气压。
参阅图3所示，油相存储腔210内在与第一油相通道222连通的出口位置设有油相过滤装置214，用于阻滞油相以外的杂质进入第一油相通道222，避免杂质影响单分散微滴的形成。油相过滤装置214为一系列的微柱阵列组成。微柱的入口端与油相存储腔210连通，出口端与第一油相通道222的入口处连通。
参阅图3所示，第一油相通道222包括油相阻流通道224，用于阻止油相样本自动地从油相存储腔210流入第二油相通道232和第三油相通道242。油相阻流通道224呈往复弯折的流道结构，其流道宽度小于第二油相通道232和第三油相通道242的通道宽度。油相阻流通道224的一端与油相存储腔210的设有油相过滤装置214位置的出口连通，另一端分别与第二油相通道232和第三油相通道242连通。
参阅图3所示，水相存储腔230通过水相通道231连通水相供液腔240。水相存储腔230上设有与上层盖板层110上的进液口111连通的水相加样孔241，可通过水相加样孔241向水相存储腔230内注入所需要水相。水相存储腔230上还设有与上层盖板层110上的通气孔112连通的水相排气通道233，水相排气通道233连通水相存储腔230和通气孔112，用于平衡水相存储腔230内的气压。
参阅图3所示，水相存储腔230内在与水相通道231连通的出口位置设有水相过滤装置234，用于阻滞水相以外的杂质进入水相通道231，避免杂质影响单分散微滴的形成。水相过滤装置234为一系列的微柱阵列组成，其微柱阵列结构与油相过滤装置214相同。微柱的入口端与水相存储腔230连通，出口端与水相通道231的入口处连通。
参阅图3所示，水相通道231包括水相阻流通道235，用于阻止水相样本自动地从水相存储腔230流入水相通道231的靠近水相供液腔240的一端。水相阻流通道235呈往复弯折的流道结构。水相阻流通道235位于水相通道231的管路上，即，水相阻流通道235的一端与水相存储腔230的设有水相过滤装置234位置的出口连通，另一端与靠近水相供液腔240的水相通道231连通。
参阅图3所示，在本实施例中，从靠近芯片本体100的中心位置沿径向方向依次设置所述油相存储腔210、水相存储腔230、水相供液腔240、微滴生成腔250和微滴收集腔260。油相存储腔210、水相存储腔230和水相供液腔240关于微滴生成腔250中竖向微通道252所在的芯片本体100的径向线轴对称。第一油相供液腔221和第二油相供液腔223位于微滴生成腔250的横向微通道251的两端且关于竖向微通道252对称设置。连通的第一油相通道222、第二油相通道232、第一油相供液腔221、微滴生成腔250中的横向微通道251、第二油相供液腔223和第三油相通道242围设成一容纳区域280，相互连通的水相存储腔230和水相供液腔240，以及微滴生成腔250中与水相供液腔240连通的竖向微通道252容置于上述容纳区域280内，可以充分合理化利用芯片本体内的空间，使芯片本体100内的布局更紧凑。
水相供液腔240远离装夹结构300(在图2中未示出)的位置比第一油相供液腔221和第二油相供液腔223靠近装夹结构300的位置更靠近装夹结构300。即，在径向方向上第一油相供液腔221和第二油相供液腔223位于水相供液腔240的下方，以充分利用水相供液腔240与微滴生成腔250之间的区域，在第一油相供液腔221和第二油相供液腔223容积不变的情况下，减小微滴形成单元200在圆周方向上的宽度。
本发明所提供的离心式微滴芯片可以在离心设备不同转速驱动下生成不同体积的单分散微滴。在芯片本体100上设置至少两个独立的微滴形成单元200，用于形成“油包水”的单分散微滴。每个微滴生成单元200均设有一个包括相互交叉连通的微通道的微滴生成腔250，若干个微滴形成单元200中至少两个微滴生成腔250的腔室容积不同。在制备单分散微滴过程中，离心设备以不同转速从低转速到高转速分级转动。低转速时，芯片本体100受到的离心力小，油相样本和水相样本生成的样本流的横截面较大，进入与其横截面对应的微滴生成腔250内。在微滴生成腔250内，水相样本流在油相样本流连续的切割作用下克服表面张力，水相样本流最终断裂并形成单个的“油包水”状的单分散微滴。提高转速，芯片本体100受到的离心力大，尚未分离的油相样本和水相样本形成较小横截面的样本流，并进入相应容积的微滴生成腔250，生成小体积的单分散微滴。逐级增大离心力，直至最小腔室容积的微滴生成腔250内生成单分散微滴并被收集。
上述离心式微滴芯片可达到在同一芯片中生成多重体积的微滴的目的。相比于芯片生成单一体积的微滴，本发明集成至少两个可生成不同体积微滴的微滴形成单元，提高了检测效率且充分利用了芯片内部空间。
在本发明中，所使用的油相可为矿物油，水相可为PCR扩增体系溶液。在工作过程中，可以在油相中添加表面活性剂来增加微滴的稳定性。表面活性剂可为棕榈酸异丙酯。
采用上述离心式微滴生成芯片制备多重体积的单分散微滴的过程为：
步骤1：利用移液枪将矿物油通过油相加样孔211注入油相存储腔210，并加入表面活性剂；通过油相排气通道213将油相存储腔210内的气体排出油相存储腔210；
将PCR扩增体系通过水相加样孔241注入水相存储腔230，并通过水相排气通道233将水相存储腔230内的气体排出水相存储腔230。
步骤2、以第一转速转动芯片本体100。
在离心力作用下，油相存储腔210中的油相样本通过油相过滤装置214进入油相阻流通道224，从油相阻流通道224输出的油相样本分别通过第二油相通道232和第三油相通道242进入第一油相供液腔221和第二油相供液腔223；
水相存储腔230内的水相样本通过水相过滤装置234进入水相阻流通道235，从水相阻流通道235输出的水相样本进入水相供液腔240。
步骤3、以大于第一转速的第二转速转动芯片本体100。
在离心力的作用下，油相存储腔210中的油相样本生成具有第一横截面的油相样本流，并进入对应横截面积的横向微通道251；
水相存储腔230内的水相样本生成具有第一横截面的水相样本流，并进入对应横截面积的竖向微通道252；
水相微滴在两侧的油相微滴的剪切力作用下，克服表面张力，生成油包水的单分散微滴，进入微滴收集腔260。
以第二转速转动至该转速下对应体积的单分散微滴收集完成。
步骤4、以大于第二转速的第三转速转动芯片本体100。
尚未完成分离的油相样本在较大离心力的作用下形成第二横截面的油相样本流，并进入对应横截面积的横向微通道251；
尚未完成分离的水相样本在较大离心力的作用下形成第二横截面的水相样本流，并进入对应横截面积的竖向微通道252；其中第二横截面小于第一横截面；
水相微滴在两侧的油相微滴的剪切力作用下，克服表面张力，生成油包水的单分散微滴，进入微滴收集腔260。
以第三转速转动至该转速下对应体积的单分散微滴收集完成。
逐级增加转速，增大芯片本体100的离心力，直至完成多重体积的单分散液滴的生成及收集。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (14)

1.一种离心式微滴生成芯片，其特征在于，包括：芯片本体，所述芯片本体上设有至少两个独立的微滴形成单元；所述微滴形成单元包括油相供液腔、水相供液腔、微滴生成腔和微滴收集腔；所述微滴生成腔分别与所述油相供液腔、所述水相供液腔和所述微滴收集腔连通；所述微滴生成腔包括微滴生成区，用于将油相样品和水相样品生成单分散微滴；至少两个独立的所述微滴形成单元中的所述微滴生成区具有不同的容积，以在离心力逐次增大过程中，具有较大容积所述微滴生成区的所述微滴形成单元先完成单分散微滴的制备及收集；
所述微滴生成腔包括相互交叉连通的横向微通道和竖向微通道，所述横向微通道和所述竖向微通道在交叉的位置围设成所述微滴生成区；
至少两个独立的所述微滴形成单元的所述横向微通道和所述竖向微通道的横截面积不同，以使所述同一芯片本体上具有不同容积的所述微滴生成区，具有不同的容积的所述微滴生成区沿周向均匀布置。
2.根据权利要求1所述的离心式微滴生成芯片，其特征在于，单个独立的所述微滴形成单元中所述横向微通道的横截面积和所述竖向微通道的横截面积相同。
3.根据权利要求1所述的离心式微滴生成芯片，其特征在于，还包括油相存储腔和水相存储腔，所述油相存储腔的出口端与所述油相供液腔的入口端连通，所述油相供液腔的出口端与所述横向微通道的两端连通，所述水相存储腔的出口端与所述水相供液腔的入口端连通，所述水相供液腔的出口端与所述竖向微通道的入口端连通。
4.根据权利要求3所述的离心式微滴生成芯片，其特征在于，所述芯片本体呈圆盘状，从靠近所述芯片本体的中心位置沿径向方向依次设置所述油相存储腔、水相存储腔、水相供液腔、微滴生成腔和微滴收集腔。
5.根据权利要求4所述的离心式微滴生成芯片，其特征在于，所述油相供液腔包括第一油相供液腔和第二油相供液腔，所述水相供液腔远离所述芯片本体中心的位置相比于所述第一油相供液腔靠近所述芯片本体中心的位置更靠近所述芯片本体的中心；所述水相供液腔远离所述芯片本体中心的位置相比于所述第二油相供液腔靠近所述芯片本体中心的位置更靠近所述芯片本体的中心。
6.根据权利要求5所述的离心式微滴生成芯片，其特征在于，所述第一油相供液腔和所述第二油相供液腔关于所述竖向微通道的轴线对称。
7.根据权利要求5所述的离心式微滴生成芯片，其特征在于，所述微滴形成单元还包括油相通道和水相通道，所述油相通道为三通结构，所述油相通道的一端口与所述油相存储腔连通，所述油相通道的另外两个端口分别与所述第一油相供液腔和所述第二油相供液腔连通；
所述水相通道一端连通所述水相存储腔，另一端连通所述水相供液腔；
三通结构的所述油相通道、第一油相供液冲腔、微滴生成腔、第二油相供液冲腔相互连通围设成一容置区域，所述水相存储腔、所述水相通道和所述水相供液腔位于所述容置区域内。
8.根据权利要求7所述的离心式微滴生成芯片，其特征在于，所述三通结构的油相通道的三个端口的汇集点相比于所述水相存储腔靠近所述芯片本体中心的位置更靠近所述芯片本体的中心。
9.根据权利要求7所述的离心式微滴生成芯片，其特征在于，还包括如下中的至少一个：
所述油相存储腔与油相通道的汇集点之间的管路上设有油相阻流通道；
所述水相存储腔与所述水相通道的靠近所述水相供液腔的一端之间的管路上设有水相阻流通道；
所述油相存储腔与所述油相通道之间设有油相过滤装置；
所述水相存储腔与所述水相通道之间设有水相过滤装置；
所述微滴形成单元上设有连通所述油相存储腔的油相通气孔和连通所述水相存储腔的水相通气孔。
10.根据权利要求7所述的离心式微滴生成芯片，其特征在于，所述油相存储腔与油相通道的汇集点之间的管路上设有油相阻流通道。
11.根据权利要求7所述的离心式微滴生成芯片，其特征在于，所述水相存储腔与所述水相通道的靠近所述水相供液腔的一端之间的管路上设有水相阻流通道。
12.根据权利要求7所述的离心式微滴生成芯片，其特征在于，所述油相存储腔与所述油相通道之间设有油相过滤装置。
13.根据权利要求7所述的离心式微滴生成芯片，其特征在于，所述水相存储腔与所述水相通道之间设有水相过滤装置。
14.根据权利要求7所述的离心式微滴生成芯片，其特征在于，所述微滴形成单元上设有连通所述油相存储腔的油相通气孔和连通所述水相存储腔的水相通气孔。
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