一种微流体芯片及单细胞文库制备系统的制作方法

1.本实用新型涉及单细胞文库制备技术领域，尤其涉及一种微流体芯片及单细胞文库制备系统。


背景技术：

2.近年来，随着测序技术的不断进步，高深度的单细胞测序朝着更高通量的应用方向发展。在整个单细胞测序流程中，除了本身的碱基读取之外，样本cdna合成和文库的制备则是另一个重要的成本组成部分。而每个细胞的cdna添加标签并建库通常要经过对数千上万个细胞的独立分封，逆转录，添加标签序列，建库等流程使用单细胞文库制备系统完成。
3.在单细胞样品成型过程中，多数都是在微流体芯片上完成成型作业，微流体芯片有多个原料槽、一个成型槽、以及连通多个原料槽与成型槽的流道，在多个原料槽中分别放置不同的原材料，在单细胞文库制备系统开启后，可驱动多个所述原料槽内的各原材料进入流道成型为单个单细胞样本，并流入成型槽中质，在制备单细胞样本时，由于原材料中存在杂质容易堵塞流道的情况，给单细胞样本制备带来不便。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的是提出一种微流体芯片，旨在解决在制备单细胞样本时，由于原材料中存在杂质容易堵塞流道的情况，给单细胞样本制备带来不便的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提出一种微流体芯片，所述微流体芯片设有多个原料槽和成型槽，所述微流体芯片还形成有流道结构，所述流道结构包括主流道以及与所述主流道分别连通的多个支流道，所述主流道连通所述成型槽，每一所述原料槽至少连通有一个所述支流道；
6.其中，所述流道结构还包括连接在所述原料槽与对应的所述支流道之间的至少两个分支流道，每一所述分支流道的进口端间隔设置并分别与所述原料槽连通，每一所述分支流道的出口端与对应的所述支流道连通。
7.可选地，所述分支流道设有两个，两个所述分支流道的出口端与对应的所述支流道的同一进口端连通，以使得两个所述分支流道与所述支流道连接处的轴线呈夹角设置，其中，夹角范围为30
°‑
90
°
。
8.可选地，所述支流道包括多个平直段和连接在相邻两个所述平直段之间的圆弧段，其中，多个所述平直段并排布设。
9.可选地，所述圆弧段的半径为r，其中，15μm≤r≤35μm。
10.可选地，所述分支流道呈弧形设置；和/或，
11.所述分支流道的宽度与所述支流道的宽度相等。
12.可选地，所述分支流道与所述平直段连接；和/或，
13.所述分支流道的长度小于对应的所述支流道的长度。
14.可选地，所述微流体芯片还设有过滤结构，所述过滤结构设于所述分支流道和所
述原料槽的连接处；和/或，
15.所述微流体芯片还设有过滤结构，所述过滤结构设于所述支流道和所述原料槽的连接处。
16.可选地，所述微流体芯片还设有过滤流道，所述过滤流道连通所述分支流道和所述原料槽，所述过滤结构位于所述过滤流道内，所述过滤流道的宽度大于所述支流道的宽度。
17.可选地，所述过滤结构包括多个过滤柱，多个所述过滤柱沿所述过滤流道的宽度方向间隔设置，多个所述过滤柱构成过滤部，所述过滤部设有两个，两个所述过滤部沿流动方向依次布设，其中，一所述过滤部中的所述过滤柱与另一所述过滤部中相对应的所述过滤柱错开设置。
18.本实用新型还提供一种单细胞文库制备系统，所述单细胞文库制备系统包括上述技术方案所述的微流体芯片。
19.本实用新型的技术方案中，所述微流体芯片设有多个原料槽和成型槽，所述微流体芯片还形成有流道结构，所述流道结构包括主流道以及与所述主流道分别连通的多个支流道，所述主流道连通所述成型槽，每一所述原料槽至少连通有一个所述支流道；所述流道结构还包括连接在所述原料槽与对应的所述支流道之间的至少两个分支流道，每一所述分支流道的进口端间隔设置并分别与所述原料槽连通，每一所述分支流道的出口端与对应的所述支流道连通，如此，当杂质堵塞其中一个所述分支流道时，所述原料槽内的原料亦可通过其他的所述分支流道流入至所述支流道，完成单细胞样本的制备，避免出现杂质堵塞所述支流道的情况，并且所述分支流道与对应的所述支流道连通，相比于双支流道的情况，减少了加工流道的长度，降低了加工成本和加工时间。
附图说明
20.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示出的结构获得其他的附图。
21.图1为本实用新型的微流体芯片一实施例的立体示意图；
22.图2为图1中微流体芯片的俯视示意图；
23.图3为图2中微流体芯片的局部示意图。
24.附图标号说明：
25.标号名称标号名称11原料槽142第二支流道111第一原料槽143第三支流道112第二原料槽144平直段113第三原料槽145圆弧段12成型槽15分支流道13主流道16过滤流道14支流道2过滤结构
141第一支流道21过滤柱
26.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
27.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的一部分实施例，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作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。
28.需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后
……
），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
29.另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
30.近年来，随着测序技术的不断进步，高深度的单细胞测序朝着更高通量的应用方向发展。在整个单细胞测序流程中，除了本身的碱基读取之外，样本cdna合成和文库的制备则是另一个重要的成本组成部分。而每个细胞的cdna添加标签并建库通常要经过对数千上万个细胞的独立分封，逆转录，添加标签序列，建库等流程使用单细胞文库制备系统完成。
31.在单细胞样品成型过程中，多数都是在微流体芯片上完成成型作业，微流体芯片有多个原料槽、一个成型槽、以及连通多个原料槽与成型槽的流道，在多个原料槽中分别放置不同的原材料，在单细胞文库制备系统开启后，可驱动多个所述原料槽内的各原材料进入流道成型为单个单细胞样本，并流入成型槽中质，在制备单细胞样本时，由于原材料中存在杂质容易堵塞流道的情况，给单细胞样本制备带来不便。
32.鉴于此，本实用新型提供一种微流体芯片，图1至图3为本实用新型提供的微流体芯片一实施例。
33.所述微流体芯片设有多个原料槽11和成型槽12，所述微流体芯片还形成有流道结构，所述流道结构包括主流道13以及与所述主流道13分别连通的多个支流道14，所述主流道13连通所述成型槽12，每一所述原料槽11至少连通有一个所述支流道14；其中，所述流道结构还包括连接在所述原料槽11与对应的所述支流道14之间的至少两个分支流道15，每一所述分支流道15的进口端间隔设置并分别与所述原料槽11连通，每一所述分支流道15的出口端与对应的所述支流道14连通。
34.本实用新型的技术方案中，所述分支流道15的两端分别与所述支流道14和所述原料槽11相连通，所述支流道14与所述主流道13相连通，所述主流道13与所述成型槽12相连通，并且所述分支流道15至少设有两个，如此，当杂质堵塞其中一个所述分支流道15时，所
述原料槽11内的原料亦可通过其他的所述分支流道15流入至所述支流道14，完成单细胞样本的制备，避免出现杂质堵塞所述支流道14的情况，并且所述分支流道15与对应的所述支流道14连通，相比于双支流道14的情况，减少了加工流道的长度，降低了加工成本和加工时间。
35.具体地，所述微流体芯片的具体用途在此不做限制，可以是所述微流体芯片用于制备单细胞样本，还可以是所述微流体芯片用于制备磁珠、细胞核和油相中的一种，所述原料槽11的具体数量同样在此不做限制，可根据实际制备的样品情况进行设置。
36.所述支流道14的数量同样不做限制，可以是一所述支流道14连通一所述原料槽11，还可以是，两个所述支流道14同时连通一所述原料槽11。
37.以制备单细胞为例，在本实施例中，原料为磁珠、细胞核和油相，所述原料槽11设有三个，三个所述原料槽11为第一原料槽111、第二原料槽112和第三原料槽113，所述第一原料槽111用于盛装油，所述第二原料槽112用于盛装细胞，所述第三原料槽113用于盛装内有barcode的水凝胶珠子，所述支流道14包括第一支流道141、第二支流道142和第三支流道143，其中，所述第一支流道141两端分别与所述第一原料槽111和所述主流道13连通，所述第二支流道142的两端分别与所述第二原料槽112和所述主流道13相连通，所述第三支流道143两端分别与所述第三原料槽113和所述主流道13相连通，所述分支流道15与所述第三支流道143相连通。具体工作原理为首先所述第一原料槽111中的油将所述第二原料槽112中的细胞和所述第三原料槽113中内有barcode的水凝胶珠子包裹成一个液滴，并且在液滴中水凝胶珠子与细胞进行反应。
38.具体地，所述第一支流道141设有两个，两个所述支流道14间隔设置，并且两个所述支流道14位于所述第一原料槽111相对的两侧。
39.具体地，所述第一支流道141与所述第一原料槽111的连接处的部分在沿流动方向上呈渐缩设置，所述第二支流道142与所述第二原料槽112的连接处的部分在沿流动方向上呈渐缩设置。
40.具体地，所述分支流道15的具体数量在此不做限制，在本实施例中，所述分支流道15设有两个，两个所述分支流道15的出口端与对应的所述支流道14的同一进口端连通，以使得两个所述分支流道15与所述支流道14连接处的轴线呈夹角设置，其中，夹角范围为30
°‑
90
°
。
41.更为具体地，在本实施例中，夹角优选为60
°
。
42.所述支流道14的具体形状在此不做限制，在本实施例中，所述第三支流道143包括多个平直段144和连接在相邻两个所述平直段144之间的圆弧段145，其中，多个所述平直段144并排布设，具体地，所述第一支流道141和所述第二支流道142均包括多个平直段和连接在相邻两个所述平直段之间的折弯端，其中所述第一支流道包括五个所述平直段和四个折弯端，所述第二支流道142包括三个平直段和两个折弯段，如此设置，一方面可以对其他的流道进行避让，另一方面方便加工，所述第三支流道143包括多个平直段144和连接在相邻两个所述平直段144之间的圆弧段145，如此设置可以延长所述第三支流道143的长度，以保证单细胞样本的顺利进行。
43.具体地，所述圆弧段145的半径为r，其中，15μm≤r≤35μm。
44.更为具体地，在本实施例中，r优选为25μm。
45.具体地，所述分支流道15呈弧形设置，如此能够尽可能地延长所述分支流道15的长度，以保证单细胞样本的制备。
46.具体地，所述分支流道15的宽度与所述支流道14的宽度相等，仅能容纳单个原料通过，避免出现多个原料同时通过的情况。
47.具体地，所述支流道14两端的部分均为平直段144，所述分支流道15与所述平直段144连接，方便加工。
48.具体地，所述分支流道15的长度小于对应的所述支流道14的长度。
49.具体地，所述微流体芯片还设有过滤结构2，所述过滤结构2设于所述分支流道15和所述原料槽11的连接处；在原料向所述成型槽12内流动时，通过所述过滤结构2将原材料的中杂质过滤，避免进入所述分支流道15。
50.具体地，由于设有多个所述原料槽11，有的所述原料槽11与所述分支流道15连通，有的所述原料槽11与所述支流道14连通，所以基于所述原料槽11与所述支流道14连通的情况，所述微流体芯片还设有过滤结构2，所述过滤结构2设于所述支流道14和所述原料槽11的连接处，如此，能够将原材料中的杂质过滤，避免杂质进入所述支流道14。
51.具体地，基于所述原料槽11与所述分支流道15连通的情况，由于所述支流道14的宽度一般较窄，为了更好的进行过滤以及设置所述过滤结构2，所述微流体芯片还设有过滤流道16，所述过滤流道16连通所述分支流道15和所述原料槽11，即所述过滤流道16位于所述原料槽11和所述支流道14的连接处，所述过滤结构2位于所述过滤流道16内，所述过滤流道16的宽度大于所述支流道14的宽度。
52.进一步地，所述过滤流道16沿流动方向呈渐缩设置。
53.具体地，所述，所述过滤结构2包括多个过滤柱21，多个所述过滤柱21沿所述过滤流道16的宽度方向间隔设置，多个所述过滤柱21构成过滤部，所述过滤部设有两个，两个所述过滤部沿流动方向依次布设，其中，一所述过滤部中的所述过滤柱21与另一所述过滤部中相对应的所述过滤柱21错开设置，如此能够过滤掉大部分的杂质。
54.此外，为实现上述目的，本实用新型提供一种单细胞文库制备系统，所述单细胞文库制备系统包括上述技术方案中所述微流体芯片。需要说明的是，所述单细胞文库制备系统的微流体芯片的详细结构可参照上述微流体芯片的实施例，此处不再赘述；由于在本实用新型的单细胞文库制备系统中使用了上述微流体芯片，因此，本实用新型单细胞文库制备系统的实施例包括上述微流体芯片全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。
55.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。