CN212222935U - 一种检测系统及其液滴生成装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种检测系统及其液滴生成装置，液滴生成装置包括芯片、设置在所述芯片上的进样杯和储油杯，还包括用于放置所述芯片的壳体以及可压紧密封所述储油杯的压紧组件，所述壳体内部形成压力工作腔，所述压力工作腔可为所述进样杯提供压力，且所述压紧组件可移动至与所述储油杯分离。本实用新型所提供的液滴生成装置，通过所述壳体的设置，所述壳体内形成压力工作腔，通过施加压力的方式进行液滴生成；通过所述压紧组件的设置，使得所述储油杯处进行密封，所述进样杯内加入反应体系，在压力的作用下，可快速形成大量液滴，通过调节所述储油杯内的油相含量及压力增加速度，可调节液滴生成速度，可在短时间内形成大量均一、稳定的液滴。

Description

一种检测系统及其液滴生成装置

技术领域

本实用新型涉及生物芯片检测领域，特别是涉及一种液滴生成装置。此外，本实用新型还涉及一种包括上述液滴生成装置的检测系统。

背景技术

在生物芯片检测过程中，自1985年至今，PCR(聚合酶链式反应)分析历经3代技术的发展。第一代PCR分析只可对PCR产物进行定性研究，除了无法实现靶基因的定量检测外，且存在操作繁琐、交叉污染风险大等不足。第二代PCR技术实时荧光定量PCR，通过对荧光探针标记的靶基因荧光信号进行实时采集，最终确定靶基因的拷贝数或基因表达水平。荧光定量PCR极大程度上拓展了PCR技术在整个生命科学的研究与应用，但该方法的绝对定量分析结果最终依赖于Ct值和标准曲线，只能进行相对定量。而且，在检测低拷贝靶基因分子或模板浓度差异细微的条件下，其灵敏度和精确度方面都不能达到实际需求。随着市场及临床需求日益迫切，加上微流控等技术和工艺的成熟，第三代PCR分析技术即数字PCR应运而生，并逐渐成熟。

现有技术中，一般采用Biorad的数字PCR系统，在该系统中，用户将生成的液滴用移液器移至PCR反应试管中，然后将试管放入PCR热循环仪中进行PCR反应，待反应完毕后用户将PCR tube取出放入液滴荧光检测仪中进行液滴荧光的检测。其检测的原理是将液滴和油打入一个毛细管中，液滴单个的通过检测位置，仪器对液滴有无荧光进行读取。这样的系统有以下几个缺点：

1)用户需要在PCR完毕后进行人工的操作才能进行下一步荧光检测；

2)这对于微滴反应体系来说易发生液滴融合、损失等不良影响，可能会进一步影响结果的精确度；

3)对液滴荧光检测只能进行定量的荧光检测，没法检测液滴的大小，如果上游生成的液滴大小不均一或样品间液滴大小差异较大，会影响最后定量的准确性；

4)样品不可保存和重复检测。

而对于某公司的NaicaTM数字PCR系统使用压力源进行液滴生成，将样本加在液滴芯片的进口端，出口端进行密封；当将液滴芯片放置密闭的腔体中，随着压力的平稳增加在利用压力的变化来促进微滴的生成，整体过程可大体分为三个阶段，升压阶段、保压阶段、泄压阶段；

这样的系统存在着以下的缺点；

1、由于出口端处于封闭状态，在最后的泄压阶段必然会使生成微滴与固定相(油相)往进口端移动；

2、如果泄压速度过快，则必然会促使液滴的快速破碎与损失，无法进行后期的分析，如果过慢则会延长整体的系统时间；

因此，如何节约液滴生成装置的液滴形成时间，避免回流移动，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种液滴生成装置，该液滴生成装置能够有效提高液滴生成速度，有效降低回流现象发生。本实用新型的另一目的是提供一种包括上述液滴生成装置的检测系统。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种液滴生成装置，包括芯片、设置在所述芯片上的进样杯和储油杯，还包括用于放置所述芯片的壳体以及可压紧密封所述储油杯的压紧组件，所述壳体内部形成压力工作腔，所述压力工作腔可为所述进样杯提供压力，且所述压紧组件可移动至与所述储油杯分离。

优选的，还包括用于为所述压力工作腔(提供气体的气泵，以及用于排出所述壳体内部气体的电磁阀。

优选的，所述芯片的底部还设有加热部件，所述加热部件和所述芯片均位于所述壳体内部。

优选的，所述芯片包括上片部分和下片部分，所述上片部分和所述下片部分之间形成液滴储存腔；所述上片部分的一侧设有进样口，另一侧设有排油口，所述进样杯安装在所述进样口，所述储油杯安装在所述排油口。

优选的，所述液滴储存腔包括设置在所述上片部分和/或所述下片部分的若干液滴形成流道以及排油流道；所述上片部分和所述下片部分之间还设有进样腔，所述进样口与所述进样腔连通，所述进样腔与所述液滴储存腔之间通过所述液滴形成流道连通；所述液滴形成流道的排布密度从两侧向中部逐渐增加，且所述液滴形成流道靠近所述液滴储存腔的一侧呈喇叭状；所述液滴形成流道的横截面呈矩形。

优选的，所述上片部分与所述下片部分之间还设有若干限位柱，所述限位柱可防止所述上片部分与所述下片部分相互靠近。

优选的，所述压紧组件包括可压紧密封所述储油杯的柔性体以及用于带动所述柔性体压紧或远离所述储油杯的驱动部件。

优选的，所述驱动部件为直线电机，所述直线电机安装在所述壳体上，所述直线电机的移动端位于所述壳体的内部；还包括用于安装所述柔性体的柔性体固定板，所述柔性体固定板安装在所述直线电机的移动端，并可跟随所述移动端移动。

优选的，所述柔性体为硅胶垫或橡胶垫。

本实用新型还提供一种检测系统，包括上述任意一项所述的液滴生成装置。

本实用新型所提供的液滴生成装置，包括芯片、设置在所述芯片上的进样杯和储油杯，还包括用于放置所述芯片的壳体以及可压紧密封所述储油杯的压紧组件，所述壳体内部形成压力工作腔，所述压力工作腔可为所述进样杯提供压力，且所述压紧组件可移动至与所述储油杯分离。本实用新型所提供的液滴生成装置，通过所述壳体的设置，所述壳体内形成压力工作腔，通过施加压力的方式进行液滴生成，所述进样杯内加入反应体系，在压力的作用下，可快速形成大量液滴，通过调节所述储油杯内的油相含量及压力增加速度，可调节液滴生成速度，可在短时间内形成大量均一、稳定的液滴；并且，通过所述压紧组件的设置，使得所述储油杯处进行密封，在排出气体前，将所述压紧组件与所述储油杯分离，如此，当气体快速排出时，由于进出口都处于敞开状态，快速泄压过程也不会导致进出口产生压力差促使微滴移动；从而节约系统生成时间，并能更好的保证整体微滴不会发生回流移动。

本实用新型所提供的检测系统设有上述液滴生成装置，由于所述液滴生成装置具有上述技术效果，因此，设有该液滴生成装置的检测系统也应当具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的液滴生成装置中芯片的一种具体实施方式中液滴存储腔的俯视图；

图2为本实用新型所提供的液滴生成装置中芯片的一种具体实施方式的主视图；

图3为本实用新型所提供的液滴生成装置一种具体实施方式的结构示意图；

其中：上片部分-1、下片部分-2、进样杯-3、储油杯-4、液滴储存腔-5、进样腔-6、进样口-7、液滴形成流道-8、排油流道-9、限位柱-10、排油口-11、芯片-12、加热部件-13、气泵-14、壳体-15、压力工作腔-15-1、直线电机-16、柔性体固定板-17、柔性体-18、电磁阀-19、通气孔-20。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种液滴生成装置，该液滴生成装置能够有效提高液滴生成速度，有效降低回流现象发生。本实用新型的另一核心是提供一种包括上述液滴生成装置的检测系统。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1至图3，图1为本实用新型所提供的液滴生成装置中芯片的一种具体实施方式中液滴存储腔的俯视图；图2为本实用新型所提供的液滴生成装置中芯片的一种具体实施方式的主视图；图3为本实用新型所提供的液滴生成装置一种具体实施方式的结构示意图。

在该实施方式中，液滴生成装置包括芯片12、壳体15和压紧组件。

其中，芯片12上设有进样杯3和储油杯4，芯片12放置在壳体15内部，压紧组件可压紧密封储油杯4的出口，且压紧组件可移动至与储油杯4分离；并且，壳体15内部形成压力工作腔15-1，压力工作腔15-1可为进样杯3提供压力，以促进液体的形成，当然，在压力工作腔15-1增压之前，应当先对储油杯4的出口进行密封。

本实用新型所提供的液滴生成装置，通过壳体15的设置，壳体15内形成压力工作腔15-1，通过施加压力的方式进行液滴生成；并且，通过压紧组件的设置，使得储油杯4处进行密封，进样杯3内加入反应体系，在压力的作用下，可快速形成大量液滴，通过调节储油杯4内的油相含量及压力增加速度，可调节液滴生成速度，可在短时间内形成大量均一、稳定的液滴。

在上述各实施方式的基础上，还包括用于为压力工作腔15-1提供气体的气泵14，气泵14安装在壳体15的外部，气泵14与壳体15之间可以通过管路连通，实现气泵14向壳体15内的压力工作腔15-1加压。

进一步，还包括用于排出壳体15内部气体的电磁阀19，电磁阀19可以实现压力工作腔15-1的快速泄压。

具体的，在液滴生成后，使储油杯4的杯口与压紧组件进行分离，使得进样杯3与储油杯4之间连通，处于一个相同的压力环境；使得快速气体泄压时，两端的压差始一致，使得液滴稳定不发生回流的情况。

在上述各实施方式的基础上，芯片12的底部还设有加热部件13，加热部件13和芯片12均位于壳体15内部。上述加热部件13的设置，可以在液滴生成时进行37℃～45℃的温度加热处理，可增加油性流动性，促进液滴向前平铺。

在上述各实施方式的基础上，芯片12包括上片部分1和下片部分2，上片部分1和下片部分2之间形成液滴储存腔5；上片部分1的一侧设有进样口 7，另一侧设有排油口11，进样杯3安装在进样口7，储油杯4安装在排油口 11。

在上述各实施方式的基础上，液滴储存腔5包括设置在上片部分1和/或下片部分2的若干液滴形成流道8以及排油流道9。进一步，上片部分1和下片部分2之间还设有进样腔6，进样口7与进样腔6连通，进样腔6与液滴储存腔5之间通过液滴形成流道8连通。

更进一步，液滴形成流道8的排布密度从两侧向中部逐渐增加，且液滴形成流道8靠近液滴储存腔5的一侧呈喇叭状；液滴形成流道8的横截面呈矩形；优选的，液滴形成流道8的横截面宽度为10-200um，高度为1-100um；液滴储存腔5的高度为50-300um。

具体的，液滴形成流道8两侧稀疏，越往中间越密集，用于平衡压力。液滴形成流道8靠近液滴储存腔5处呈喇叭状，有利于液滴的生成及移动。

在上述各实施方式的基础上，上片部分1和下片部分2中的至少一者为透明部分，且上片部分1和/或下片部分2为玻璃、PMMA、PC、COP、COC 或PS部分。具体的，芯片12的上片部分1和下片部分2均为透明材料加工而成，或者，上片部分1或下片部分2为透明材料加工而成，另一种为深色包括黑色材料，如玻璃、PMMA、PC、COP、COC、PS加工而成，进样杯3、储油杯4优选为黑色材料加工而成。

在上述各实施方式的基础上，上片部分1与下片部分2之间还设有若干限位柱10，限位柱10可防止上片部分1与下片部分2相互靠近。具体的，限位柱10可防止上片部分1与下片部分2相互靠近。优选的，液滴储存腔5内设有多个圆形柱或者方形限位柱，可防止后续上下片间进行贴合时液滴储存腔5的坍塌变形。

在上述各实施方式的基础上，压紧组件包括可压紧密封储油杯4的柔性体18，以及用于带动柔性体18压紧或远离储油杯4的驱动部件。具体的，柔性体18优选为硅胶垫或橡胶垫，进一步，为了提高柔性体18与储油杯4之间的密封效果，可在储油杯4的出口端使用透气的硅胶帽结构，以保证在微滴生成过程中储油杯4的杯口处于密封状态，以形成压力梯度差推动微滴的生成与移动。

更进一步，柔性体18上与进样杯3对应的位置开设有通气孔20，柔性体 18在下移压紧储油杯4的过程中，通气孔20可以避免对进样杯3密封。当然，本实施例中，将柔性体18的宽度设置在横跨进样杯3和储油杯4，可以保证稳定性，当然，柔性体18也可以仅设置在储油杯4的上方，此时，便无需开设通气孔20。

在上述各实施方式的基础上，驱动部件为直线电机16，直线电机16安装在壳体15上，直线电机16的移动端位于壳体15的内部；还包括用于安装柔性体18的柔性体固定板17，柔性体固定板17安装在直线电机16的移动端，并可跟随移动端移动。上述柔性体固定板17的设置，可以方便柔性体18的安装，提高稳定性，进而提高压紧密封的可靠性。

具体的，本实施例所提供的液滴生成装置，液滴生成过程如下：

芯片12内预先充满油相，用密封帽将进样杯3、储油杯4密封；取下进样杯3上的密封帽，加入反应体系，施加压力，反应体系在压力的作用下，由进样杯3进入，经过液滴形成区，形成液滴并平铺于液滴储存腔5，被挤出的油相通过储油区进入储油杯4；可通过控制储油杯4内油相的体积，调节液滴形成所需的压力；由于液滴储存腔5较大，随着生成的液滴越来越多，液滴堆积在液滴形成流道8附近，易变形、融合，一方面，液滴生成时，可施加一定的温度，增大油相的流动性，更易于液滴向前平铺；另一方面，液滴生成时，进行一定的倾斜，使进样杯3高于储油杯4一定角度，已形成的液滴可在压力及重力的双重作用下向前平铺，可有效的避免液滴变形及融合现象；同时，还通过对储油杯4的杯口进行压紧密封，压力工作腔15-1内的压力可以仅施加在进样杯3内；此外，进样腔6内及液滴形成流道8内的反应体系在压力及重力的双重作用下，形成液滴的速度更快；液滴生成完成的芯片12，可在保持压力的情况下继续扩增，后进行拍照分析，或先将压力释放，取出芯片12后，再进行扩增、拍照分析。后者处理，降压时，已形成的液滴易重新进入进样杯3内回流，通过在泄压之前，分离压紧组件和储油杯4，储油杯4、进样杯3和压力工作腔15-1均连通，压力相同，不易发生回流现象。

本实施例所提供的液滴生成装置，通过控制压力工作腔15-1的压力，间接作用在进样杯3中，储油杯4使用压紧组件压紧密封；液滴生成后，压力工作腔15-1的压力与储油杯4内的气体腔体达到平衡，此时微滴不再生成；此时再通过控制系统将压紧组件中的柔性体18进行提升，使芯片12的储油杯4的杯口与压紧组件脱离，与生成的压力工作腔15-1、进样杯3的杯口保持连通，压力一致；此时通过电磁阀19控制将压力工作腔15-1内的气体快速排出，由于进出口都处于敞开状态，快速泄压过程也不会导致进出口产生压力差促使微滴移动；从而节约系统生成时间，并能更好的保证整体微滴不会发生回流移动。

除了上述液滴生成装置以外，本实用新型还提供了一种包括上述液滴生成装置的检测系统，该检测系统的其他各部分结构请参考现有技术，本文不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本实用新型所提供的液滴生成装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种液滴生成装置，包括芯片(12)、设置在所述芯片(12)上的进样杯(3)和储油杯(4)，其特征在于，还包括用于放置所述芯片(12)的壳体(15)以及可压紧密封所述储油杯(4)的压紧组件；所述壳体(15)内部形成压力工作腔(15-1)，所述压力工作腔(15-1)可为所述进样杯(3)提供压力，且所述压紧组件可移动至与所述储油杯(4)分离。

2.根据权利要求1所述的液滴生成装置，其特征在于，还包括用于为所述压力工作腔(15-1)提供气体的气泵(14)，以及用于排出所述壳体(15)内部气体的电磁阀(19)。

3.根据权利要求1所述的液滴生成装置，其特征在于，所述芯片(12)的底部还设有加热部件(13)，所述加热部件(13)和所述芯片(12)均位于所述壳体(15)内部。

4.根据权利要求1所述的液滴生成装置，其特征在于，所述芯片(12)包括上片部分(1)和下片部分(2)，所述上片部分(1)和所述下片部分(2)之间形成液滴储存腔(5)；所述上片部分(1)的一侧设有进样口(7)，另一侧设有排油口(11)，所述进样杯(3)安装在所述进样口(7)，所述储油杯(4)安装在所述排油口(11)。

5.根据权利要求4所述的液滴生成装置，其特征在于，所述液滴储存腔(5)包括设置在所述上片部分(1)和/或所述下片部分(2)的若干液滴形成流道(8)以及排油流道(9)；所述上片部分(1)和所述下片部分(2)之间还设有进样腔(6)，所述进样口(7)与所述进样腔(6)连通，所述进样腔(6)与所述液滴储存腔(5)之间通过所述液滴形成流道(8)连通；所述液滴形成流道(8)的排布密度从两侧向中部逐渐增加，且所述液滴形成流道(8)靠近所述液滴储存腔(5)的一侧呈喇叭状；所述液滴形成流道(8)的横截面呈矩形。

6.根据权利要求4所述的液滴生成装置，其特征在于，所述上片部分(1)与所述下片部分(2)之间还设有若干限位柱(10)，所述限位柱(10)可防止所述上片部分(1)与所述下片部分(2)相互靠近。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的液滴生成装置，其特征在于，所述压紧组件包括可压紧密封所述储油杯(4)的柔性体(18)以及用于带动所述柔性体(18)压紧或远离所述储油杯(4)的驱动部件。

8.根据权利要求7所述的液滴生成装置，其特征在于，所述驱动部件为直线电机(16)，所述直线电机(16)安装在所述壳体(15)上，所述直线电机(16)的移动端位于所述壳体(15)的内部；还包括用于安装所述柔性体(18)的柔性体固定板(17)，所述柔性体固定板(17)安装在所述直线电机(16)的移动端，并可跟随所述移动端移动。

9.根据权利要求7所述的液滴生成装置，其特征在于，所述柔性体(18)为硅胶垫或橡胶垫。

10.一种检测系统，包括液滴生成装置，其特征在于，所述液滴生成装置为权利要求1至9任意一项所述的液滴生成装置。

Images