一种微小反应单元的生成装置及生成方法与流程

1.本发明涉及一种液滴生成技术，具体是一种微小反应单元的生成装置及生成方法。


背景技术：

2.近年来，在微升或纳升级别的微小反应单元内进行生物化学反应，成为了学术研究及产业应用的热点问题。例如，在数字pcr技术中，将核酸模板、反应液、引物及探针分配到微小的反应单元内，可以获得更高的检测灵敏度和对起始样本核酸分子的绝对定量检测。在高通量单细胞测序技术中，将单个细胞和反应液及编码微球分配到一个微小反应单元内，可以同时对上万个细胞进行分析，从单细胞水平揭示全基因组范围内所有基因的表达情况，非常有利于研究细胞间的表达异质性。上述技术近年来发展迅速，为生命科学研究和临床诊疗技术的发展做出了重要贡献。
3.目前实现微小反应单元的方法主要分为基于微纳加工技术所形成的微腔体，以及基于微流控技术生成的微液滴。相比微腔体，基于微流控技术的微液滴方法应用更为广泛。不过，不论是微腔体还是微液滴技术，现行产品中其参与反应物质进入微小反应单元的分配基本都是基于泊松分布原理，即每一个微小反应单元间相互独立，且反应物质的分配遵循随机性。在这种情况下，微小反应单元内不同物质的比例和分配方式无法准确控制，因而需要在对反应结果进行分析计算过程中利用一定的关系进行矫正，这必然影响实验结果的准确性。另一方面，一部分反应物质没有进入到微小反应单元内部，造成了反应物质的浪费，尤其是对于一些稀有较为珍贵的生物化学样本或试剂尤为明显。还有一些情况下，产生的微小反应单元包含多种类型，其中一部分或者大部分微小反应单元类型是预设期望之外的“无效反应单元”，由于微小反应单元内部所包含的反应物质组成及分配不符合试验预设期望，也造成了反应物质的浪费，尤其是对一些昂贵的反应物质或珍贵的生物化学样本，大大影响了反应的成本和经济性。
4.参见图1和图2，微流控芯片的微小反应单元生成结构10中，包含第一流体通道110和第二流体通道120。第一流体通道110内含有第一相流体111，第二流体通道120内含有第二相流体121，第一流体通道与一个或多个反应物质注入通道连接，包含不同类型的反应物质的流体通过该反应物质注入通道被注入到第一流体通道内。反应物质包含但不限于如下种类，例如:细胞、细菌、外泌体、病毒颗粒、磁珠、编码微球、凝胶微珠、载药微球、人工合成生物粒子、反应试剂等。不同类型的反应物质通过与其对应的反应物质注入通道被注入第一相流体通道内，其进入第一流体通道的过程遵循随机性原理。因此，包含有不同类型反应物质的第一相流体111在进入第二相流体通道120内生成微小反应单元时，反应物质的组成及分配也遵循随机性。
5.因此，现有技术中的微小反应单元存在内部不同物质的比例和分配方式难以精确控制进而影响实验结果的准确性，以及存在反应物质浪费的现象。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种微小反应单元的生成装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种微小反应单元的生成装置，包括：
8.控制单元，
9.至少一个第一流体通道，所述第一相流体通道内包含第一相流体；
10.至少一个第二流体通道，所述第二流体通道(120)内包含第二相流体，所述第二相流体与所述第一相流体为两种互不相溶的流体；
11.多个反应物质注入通道，分别与所述第一流体通道连通，并用于将反应物质输送至第一流体通道内；
12.一个或多个探测器，分别与所述控制单元电性连接，并用于识别第一流体通道和/或第二流体通道内部的反应物质并反馈指定信号到所述控制单元；
13.一个或多个驱动装置，分别与所述控制单元电性连接，并用于在接收到所述控制单元发出的控制指令后开启驱动作用，进而改变对应的所述反应物质的流体运动方向。
14.优选的，所述第二流体通道包括连通于所述第一相流体流入方向的若干个第二相流体注入通道。
15.优选的，所述反应物质注入通道包括第一反应物质注入通道、第二反应物质注入通道和第三反应物质注入通道，
16.所述第一反应物质注入通道与所述第一相流体通道交汇于第一交汇点处；所述第二反应物质注入通道与所述第一相流体通道交汇于第二交汇点处；
17.所述第三反应物质注入通道与所述第一相流体通道交汇于第三交汇点处；
18.所述第一交汇点、所述第二交汇点和所述第三交汇点完全重合、部分重合或不重合。
19.优选的，还包括第二反应物质控制通道，所述第二反应物质控制通道包括第一流向方向段和第二流向方向段，所述第二反应物质注入通道与所述第二反应物质控制通道的第一流向方向段连通，第二反应物质自第二反应物质控制通道入口进入所述第二反应物质控制通道的第一流向方向段，并通过第二反应物质控制通道的出口流出所述第二反应物质控制通道的第二流向方向段。
20.优选的，所述探测器为第一探测器，所述第一探测器设置在第一反应物质注入通道的外侧，且其探测口朝向所述第一反应物质注入通道内部，用于识别第一反应物质(131)并反馈出指定信号，
21.所述驱动装置为第一驱动装置，所述第一驱动装置设置在所述第二反应物质控制通道的第一流向方向段的外侧，所述第一驱动装置接收所述第一探测器发出的指定信号，并发出驱动力使得所述第二反应物质发生偏转并驱动至第二反应物质注入通道。
22.优选的，所述第二流体通道的管道向外侧延伸出一个分选通道，所述探测器还包括第二探测器，所述第二探测器设置在所述第二流体通道的外侧，且其探测口朝向所述第二流体通道内部，所述第二探测器与所述控制单元电性连接，用于识别在所述第二流体通道内生成并通过的第一微小反应单元内是否含有特定反应物质，并反馈指定信号。
23.优选的，所述驱动装置还包括第二驱动装置，所述第二驱动装置设置在所述分选通道与所述第二流体通道的交汇处的外侧，所述第二驱动装置与所述控制单元电性连接，并在接收到所述控制单元发出的控制指令时，启动并将所述第一微小反应单元驱动至所述分选通道中流出；
24.所述第二流体通道内生成并通过的第二微小反应单元自所述第二流体通道的出口流出。
25.优选的，还包括第一反应物质控制通道，所述第一反应物质控制通道包括第一流向方向段和第二流向方向段，所述第一反应物质注入通道与所述第一反应物质控制通道的第一流向方向段连通，包含第一反应物质的液体自第一反应物质控制通道的入口进入所述第一反应物质控制通道的第一流向方向段，并通过第一反应物质控制通道的出口流出所述第一反应物质控制通道的第二流向方向段。
26.优选的，所述第一探测器可替换地设置为第一反应物探测器和第二反应物探测器，所述第一反应物探测器设在所述第一反应物质控制通道的第三流向方向段的外侧，所述第二反应物探测器设置在所述第二反应物质控制通道的第一流向方向段的外侧，所述第一反应物探测器和第二反应物探测器分别与所述控制单元电性连接，
27.所述第一驱动装置可替换地设置为第一反应物驱动装置和第二反应物驱动装置，所述第一反应物驱动装置设在所述第一反应物质控制通道的第三流向方向段的外侧，所述第二反应物驱动装置设置在所述第二反应物质控制通道的第一流向方向段的外侧，所述第一反应物驱动装置和所述第二反应物驱动装置分别与所述控制单元电性连接。
28.优选的，包含第一反应物质的液体和包含第二反应物质的液体在进入第一相流体通道之前均先经过浓缩或稀释，所述液体为溶液、悬浮液或乳浊液。
29.优选的，所述反应物质经过预处理，带有可被所述探测器检测到的信号源，所述探测器为光信号传感器或相机或电感应器或磁感应器，所述信号源与所述探测器相适配。
30.优选的，所述探测器上设置有信号发出模块，所述控制单元上设有与所述信号发出模块相适配的信号接收模块。
31.优选的，所述第二流体通道可替换的设置为一个第二相流体储存腔，所述第二相流体储存腔与所述第一流体通道连通，且所述第二相流体储存腔内部包含不流动的所述第二相流体。
32.本发明还公开了一种微小反应单元的生成方法，采用上述的生成装置，包括以下步骤：
33.s1：依据预设试验条件对不同包含反应物质的液体浓度进行稀释或浓缩；
34.s2：将不同包含反应物质的液体加入到对应的所述反应物质注入通道中使其每次只能有一个反应物质通过探测识别区域；
35.s3：通过探测器识别进入到对应流体通道内的一种或几种反应物质，并反馈指定信号到所述控制单元，所述控制单元分析后向所述驱动装置发出控制指令，并控制所述驱动装置对一种或几种对应流体通道内的反应物质施加驱动作用，使其在流体通道交汇处改变流动方向；
36.s4：通过探测器识别和驱动装置干预，使得两种或多种反应物质按照预设期望的比例和分配方法进入第一相流体通道内；
37.s5：在外部压力作用驱动下，所述第一相流体(111)进入到第二流体通道(120)内，形成含有一种或多种反应物质的微小反应单元。
38.与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：采用本发明的生成装置生成的微小反应单元，区别于传统技术中基于泊松分布的微小反应单元生成方式，本发明中生成的微小反应单元内，可以有选择性的按照一定规律将不同反应物质加入到微小反应单元内，从而提高整个反应效率，节省关键反应物质的用量，并且保证反应结果的准确性。
附图说明
39.图1为本发明现有技术中微小反应单元的生成装置的结构示意图；
40.图2为本发明现有技术中微小反应单元的生成装置在加入不同反应物质时的结构示意图；
41.图3为本发明第一实施例中微小反应单元生成结构的结构示意图；
42.图4为本发明第一个实施例中微小反应单元生成结构加入反应物质后的示意图；
43.图5为本发明图4中的第一反应物质及相邻第一反应物质的间距的结构示意图；
44.图6为本发明第一个实施例中第一反应物质进入到探测位置时的状态示意图；
45.图7为本发明第一个实施例中第一反应物质和第二反应物质结合的结构示意图；
46.图8为本发明第二实施例中微小反应单元生成结构的结构示意图；
47.图9为本发明第三实施例中微小反应单元生成结构的结构示意图；
48.图10为本发明的探测器的结构示意图；
49.图11为本发明第四实施例中微小反应单元生成结构的结构示意图；
50.图12为本发明的微流控芯片结构示意图；
51.图13为图12的虚线框20内结构的放大图；
52.图14为微流控芯片上方施加第一探测器后的三维示意图；
53.图15为探测器对第一反应物质进行探测的一种方式的结构示意图；
54.图16为探测器对第一反应物质进行探测的另一种方式的结构示意图；
55.图17为驱动装置采用一种驱动方式的结构示意图；
56.图18为驱动装置采用另一种驱动方式的结构示意图。
具体实施方式
57.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
58.参见图3、图11，本发明提出一种微小反应单元的生成装置，包括：
59.控制单元，
60.至少一个第一流体通道110，所述第一相流体通道110内包含第一相流体111；
61.至少一个第二流体通道120，所述第二流体通道120内包含第二相流体121，第二相流体121与所述第一相流体111为两种互不相溶的流体，这样当第一相流体111被挤入第二相流体121内时，第一相流体会保持独立的形状，即微小单元，并不会被分散或者融入第二
相流体121中；
62.多个反应物质注入通道，分别与所述第一流体通道110连通，并用于将反应物质输送至第一流体通道110内；
63.一个或多个探测器，分别与控制单元电性连接，探测器用于识别第一流体通道110和/或第二流体通道120内部的反应物质并反馈指定信号到控制单元；
64.一个或多个驱动装置，分别与控制单元电性连接，驱动装置用于在接收到控制单元发来的控制指令后开启驱动作用，进而改变对应流体通道内部的反应物质的流体运动方向。
65.上述技术方案中，控制单元、第一流体通道110、第二流体通道120和多个反应物质注入通道形成用于微小反应单元生成的流体通道结构20，流体通道结构20属于微流控芯片30上的结构，探测器和驱动装置可以属于微流控芯片30的一部分，也可以不属于微流控芯片30的一部分，例如可以设置在仪器设备中，微流控芯片30加入到仪器设备中后与之配合使用。
66.本发明，通过采用探测器来识别流体通道内部的反应物质并根据检测到的反应物质反馈指定信号到控制单元，控制单元对于该指定信号进行分析，用于判断反应物质的状态，并根据注入的反应物质的状态根据需要发出控制指令，驱动装置在接收到控制单元发出的控制指令后启动驱动作用，进而改变反应物质的运动方向，这种技术方案可以有选择性的按照一定规律将不同反应物质加入到微小反应单元内，从而提高整个反应效率，节省关键反应物质的用量，并且保证反应结果的准确性。
67.参见图3，在一个实施例中，反应物质注入通道包括第一反应物质注入通道112、第二反应物质注入通道113和第三反应物质注入通道114，112a、113a和114a分别为第一反应物质注入通道入口、第二反应物质注入通道入口和第三反应物质注入通道入口，第一反应物质注入通道112、第二反应物质注入通道113和第三反应物质注入通道114内分别加入不同类型的反应物质。
68.第一反应物质注入通道112与第一流体通道110交汇于第一交汇点112b处，第二反应物质注入通道113与第一流体通道110交汇于第二交汇点113b处，第三反应物质注入通道114与第一流体通道110交汇于第三交汇点114b处。第一交汇点112b、第二交汇点113b和所述第三交汇点114b完全重合、部分重合或不重合。即在一些设计中，不同反应物质注入通道与第一流体通道110交汇于同一位置，在另一些设计中，不同反应物质注入通道与第一流体通道110分别交汇于不同一位置，即上述交汇处112b、113b和114b在第一相流体通道110内的位置可以重合、或其中几个重合，或完全不重合。此处的第一至第三反应物质注入通道仅仅为了对本发明内容及其相关技术信息进行解释说明，并非有任何限制作用。在一些设计中，反应物质注入通道的数量可以少于三个，也可以多于三个。
69.第一流体通道110与一个或多个反应物质注入通道连接，包含不同类型的反应物质的流体通过该反应物质注入通道被注入到第一流体通道110内，并逐渐向第二流体通道120的方向运动。
70.所述第二流体通道120包括连通第一相流体111流入方向的若干个第二相流体注入通道122，例如图3中可以在第二流体通道120的上方和下方分别设置一个第二相流体注入通道122，上下贯通，第二相流体121可以通过上下两方的第二相流体注入通道122注入进
第二流体通道120中。
71.在对微流控芯片各流体通道入口施加预设的驱动压力及流速情况下，第二相流体121经注入通道122经过交汇处120a时会产生流体剪切力，进而对进入第二流体通道120内的第一相流体111进行切割，从而在第二相流体121内生成含有第一相流体111的微小反应单元140。
72.参见图12和图13，本发明所用到的微流控芯片30中，其中虚线框内所示为用于生成微小反应单元的流体通道结构20。微流控芯片30内设置有为第一反应物质加入腔31、第二反应物质加入腔32、第三反应物质加入腔33、第二相流体加入腔34、反应收集腔35、第二反应物质回收腔36，第一反应物质131、第二反应物质132和第三反应物质133在微流控芯片30内分别通过第一反应物质加入腔31、第二反应物质加入腔32、第三反应物质加入腔33进入对应的反应物质注入通道(第一反应物质注入通道112、第二反应物质注入通道113和第三反应物质注入通道114)，通过第二相流体加入腔34将第二相流体121注入到第二流体通道120内，通过第二反应物质回收腔36收集滴落的第二反应物质132，通过反应收集腔35收集生成的微小反应物体。
73.参见图3和图4、图5和图14，本发明还包括第二反应物质控制通道152，第二反应物质控制通道152包括第一流向方向段和第二流向方向段，第二反应物质注入通道113通过交汇处113a与第二反应物质控制通道152的第一流向方向段连通，第一反应物质131和第三反应物质133通过第一反应物质注入通道112和第三反应物质注入通道114的入口112a和114a被注入到第一流体通道110内，第二反应物质132并不直接通过第二反应物质注入通道113进入第一流体通道110内，而是通过第二反应物质控制通道入口152a进入第二反应物质控制通道152的第一流向方向段，并通过第二反应物质控制通道的出口152b流出所述第二反应物质控制通道152的第二流向方向段。
74.探测器可选择的设置为第一探测器155，第一探测器155用于探测反应物质注入通道内部的反应物质，第一探测器155设置在第一反应物质注入通道112的外侧，且其探测口朝向所述第一反应物质注入通道112内部，用于识别第一反应物质131并根据第一反应物质131的注入情形反馈出指定信号。
75.驱动装置为第一驱动装置160，驱动装置用于驱动流经该通道内的反应物质并改变其流动方向，第一驱动装置160设置在第二反应物质控制通道152的第一流向方向段的外侧，并发出驱动力使得第二反应物质132发生偏转并驱动至第二反应物质注入通道(113)内，参见图6，170为第一驱动装置160所发出的驱动作用，其在第二反应物质控制通道152内的作用位置为152c。
76.图4为图3所示的实施例中加入反应物质后的示意图。在本实施例中，第一反应物质131为一种生物粒子，第二反应物质132为一种微球，第三反应物质133为反应试剂。其中，一个生物粒子与一个含有生物信息的微球结合，并且与一定量的反应试剂一起进入到一个微小反应单元内，从而完成试验预设的反应目标。第二反应物质132通过第二反应物质控制通道入口152a进入第二反应物质控制通道152，并且沿第二反应物质控制通道的出口152b流出第二反应物质控制通道152。
77.图4中，第一探测器155用于探测第一反应物质131进入第一反应物质注入通道的情况。当第一反应物质131进入第一反应物质注入通道112，并经过位置112c时，将被第一探
测器155所感知到，并向控制单元反馈出指定信号。图4中所示的时刻，并未标示出有第一反应物质131在探测位置112c处，此时第一探测器155不向控制单元反馈出指定信号。
78.为了控制在微小反应单元内的反应物质组成与分配，在本实施例中，包含第一反应物质131的液体经过有限浓缩或稀释，所述液体为溶液、悬浮液或乳浊液，使得第一反应物质131只能逐一通过第一反应物质注入通道入口进入第一反应物质注入通道112内，并且相邻第一反应物质131之间的间隔距离181远远大于第一反应物质131本身的尺寸大小。包含第一反应物质131的液体，可以在进行试验之前经过稀释之后加入到微流控芯片内部，也可以利用微流控芯片结构设计出对第一反应物质131液体的稀释装置，使得第一反应物质131在进入到第一反应物质注入通道112前已经处于满足试验要求的稀释浓度。
79.在本实施例中，第二反应物质132经过一定比例浓缩或稀释后被注入到第二反应物质控制通道152内，使得进入该通道内的第二反应物质132形成较为紧密排列且每次只能有一个第二反应物质132通过。包含第二反应物质132的液体，可以在进行试验之前经过浓缩或稀释之后加入到微流控芯片内部，也可以利用微流控芯片结构设计出对第二反应物质132液体的浓缩装置，液体可以为溶液、悬浮液或乳浊液。182为第二反应物质控制通道152内的第二反应物质之间的间隔距离。在本实施例中，第二反应物质132之间的间隔距离182为第二反应物质132本身大小的1-20倍，优选的，间隔距离182应设置为第二反应物质132本身大小的1.5-4倍。为了准确控制第一反应物质131与第二反应物质132在第一流体通道110内的组合，参见图4和图5，应该控制间隔距离181大于间隔距离182，通常控制间隔距离181为间隔距离182的1.5-200倍。为保证较高的反应效率，优选的，可将间隔距离181设置为间隔距离182的3-100倍。
80.参见图6，图6所示为第一反应物质131进入到探测位置112c时的状态。此时，第一探测器155探测到有第一反应物质131进入第一反应物质注入通道112内的探测位置112c，随即向控制单元反馈指定信号。控制单元接受到第一探测器的指定信号后，发出指令，开启第一驱动装置160，并发出驱动作用170，迫使第二反应物质控制通道152内部交汇口113a处的一个第二反应物质132改变流动方向，从而进入第二反应物质注入通道113内。
81.第一探测器155与第一驱动装置160在流体通道内发生作用的位置，以及驱动第一反应物质131液体和第二反应物质132液体的流体速度经过预先计算并分别精确设计，使得一个第一反应物质131经过探测位置112c后到达第一流体通道110内时刚好可以与一个第二反应物质132和需要的第三反应物质133的反应试剂结合，并且各组分之间的相对位置小于一个微小反应单元的平均尺寸，如图7所示。这样，当包含一个第一反应物质131、一个第二反应物质132和一部分第三反应物质133的反应试剂的第一相流体111进入第二流体通道120后，生成微小反应单元，且该微小反应单元内部包含的组分与反应物质分配完全符合试验预设期望。在没有探测到第一反应物质131时，第一探测器155不会反馈指定信号，这样第一驱动装置160不会产生驱动作用，也不会有第二反应物质132被注入到第二反应物质注入通道113内。
82.在本实施例中，因为包含第一反应物质131的液体经过一定比例稀释或浓缩，且当第一反应物质131进入探测位置112c后，一个第二反应物质132才会被送入注入第二反应物质注入通道113内。每一个第一反应物质131和一个第二反应物质132是成对进入第一流体通道110内部。在第一探测器155没有检测到第一反应物质131时也不会有第二反应物质132
进入第一流体通道110。因此，只要准确控制试验的条件，在第二流体通道120内收集到的微小反应单元只包含141和145两种类型。由于每一个第一反应物质131都会得到充分利用，并生成有效的微小反应单元。
83.第二反应物质控制通道152内，只有在第一探测器检测到第一反应物质131时才会被注入到第一相流体通道110内，其他的第二反应物质132经出口152b排出。出口152b可以连接回收腔，对未使用的第二反应物质132进行回收，并用于下一次试验。这样，本发明所提出的装置和方法，不仅大大减少了微小反应单元的类型，使得下一步反应和结构分析的难度大大降低，而且收集到有效反应单元的比例大大提高，进而可以大幅提高反应的效率。另外，本发明所提出的装置和方法，充分利用了反应物质，大大减少了反应物质浪费情况，提高了整个试验的经济性。这对于一些难以获取或者价格昂贵的反应物质尤为重要。
84.参见图8，在另外一些实施例中，微小反应单元生成的流体通道结构20还可以替换为流体通道结构21的结构，可以对所产生的微小反应单元做进一步优化。具体的，第二流体通道120上向外侧延伸出一个分选通道125，分选通道125可以设置在第二流体通道120的中部或者其他位置，分选通道125通过交汇处125a与第二相流体通道120连通。
85.参见图11，在另外一些实施例中，第二流体通道120可替换的设置为一个第二相流体储存腔130，第二相流体储存腔130与第一流体通道110连通，且第二相流体储存腔130内部包含不流动的第二相流体121。这种结构，当第一反应物质131与第二反应物质132通过第一流体通道110进入第二相流体储存腔130内后，在流体剪切力和表面张力的作用下，包含第一反应物质131和第二反应物质132的第一相流体111在第二相流体121内形成微小反应单元。在此实施例中，不含有分选通道。
86.探测器还包括第二探测器156，第二探测器156设置在所述第二流体通道120的外侧，且其探测口朝向所述第二流体通道120内部，第二探测器156与控制单元电性连接，第二探测器156用于探测微小反应单元内是否含有特定反应物质，本实施例中特指第一反应物质131和第二反应物质132，并反馈指定信号给控制单元。第二探测器156的工作原理、类型、安装方式及信号发生方式可以与第一探测器155相同，也可以不同，只要能够通过该第二探测器156在第二相流体通道120内部识别出该微小反应单元的类型即可。
87.驱动装置还包括第二驱动装置161，第二驱动装置161设置在分选通道125与第二流体通道120的交汇处的外侧，第二驱动装置161与控制单元电性连接，当微小反应单元145被探测器156识别到以后，控制单元发给在第二驱动装置161控制指令，第二驱动装置161启动并在其发出的驱动作用171作用下，将第一微小反应单元145驱动至分选通道125中流出，使得第二相流体通道120的出口120b处只收集到141一种微小反应单元。第二驱动装置161的工作原理、类型、安装方式及作用发生方式可以与第一驱动装置160相同，也可以不同，只要能够产生驱动作用并在微流体通道内分离两种不同类型的微小反应单元即可。
88.参见图9，在另外一个实施例中，微小反应单元生成的流体通道结构20还可以替换为流体通道结构22的结构，即在流体通道结构20的基础上，增加了第一反应物质控制通道151，第一反应物质控制通道151包括第三流向方向段和第四流向方向段，第一反应物质注入通道112与所述第一反应物质控制通道151的第三流向方向段连通，包含第一反应物质131的液体自第一反应物质控制通道151的入口进入第一反应物质控制通道151的第三流向方向段，并通过第一反应物质控制通道151的出口流出所述第一反应物质控制通道151的第
四流向方向段。第一反应物质131和第二反应物质132均在与其对应的第一反应物质控制通道151和第二反应物质控制通道152中输送，并流向回收腔。
89.在图8所述的实施例的基础上，第一探测器155可替换地设置为第一反应物探测器15501和第二反应物探测器15502，第一反应物探测器15501设在第一反应物质控制通道151的第三流向方向段的外侧，第二反应物探测器15502设置在第二反应物质控制通道152的第一流向方向段的外侧，第一反应物探测器15501和第二反应物探测器15502分别用于探测第一反应物质控制通道151和第二反应物质控制通道152内的反应物质，第一反应物探测器15501和第二反应物探测器15502分别与控制单元电性连接，当检测到有相对应的反应物质时将反馈指定信号到控制单元。
90.相对应的，第一驱动装置160可替换地设置为第一反应物驱动装置16001和第二反应物驱动装置16002，第一反应物驱动装置16001设在第一反应物质控制通道151的第三流向方向段的外侧，第二反应物驱动装置16002设置在第二反应物质控制通道152的第一流向方向段的外侧，第一反应物驱动装置16001和第二反应物驱动装置16002分别与控制单元电性连接，当控制单元接收到第一反应物探测器15501和/或第二反应物探测器15502反馈的指定信号后，发出控制指令，控制第一反应物驱动装置16001和/或第二反应物驱动装置16002改变该通道内反应物质流动方向。
91.在该实施例方案中，包含第一反应物质131的液体和包含第二反应物质132的液体在进入第一流体通道110之前均先经过浓缩或者稀释，使得第一反应物质131和第二反应物质132在对应的第一反应物质控制通道151和第二反应物质控制通道152内均紧密排列，且依次按顺序通过探测区域。经过准确计算及试验设计，安装在第一反应物质控制通道151上的第一反应物驱动装置16001和安装在第二反应物质控制通道152上的第二反应物驱动装置16002在收到各自探测器发出的反馈信号后按照一定的预定程序启动，使得一个第一反应物质131和一个第二反应物质132同时进入第一流体通道110内。
92.优选的，本发明中的反应物质经过预处理，带有可被探测器检测到的信号源，探测器为光信号传感器或相机或电感应器或磁感应器，信号源与探测器相适配，这样就可以通过探测器快速地找到带有信号源的反应物质。
93.在一种实施方案中，探测器为光信号传感器，通过探测反应物质上所绑定的光学信号，来实现对进入通道内的反应物质的识别。
94.在另外一种实施方案中，探测器可以是cmos或ccd相机，通过对第一流体通道110和/或第二流体通道120内部的反应物质拍照，并利用计算机分析算法对反应物质所形成的图像进行分析从而识别该处的反应物质。
95.在另外一种实施方案中，探测器为电或磁等感测器。反应物质被预先与某种可以与探测器发生关系的物体绑定，例如反应物质经过预先处理带有磁性或者导电性，当反应物质通过流道内部的探测区域时被对应的探测器感知到。
96.图10所示为另外一种实施方案中的探测器，与上述描述不同的是探测器在微流控芯片加工过程中被直接集成与微流控芯片的侧壁面或者底面，并在其上形成微传感器，用于对反应物质进行识别。
97.为了实现将探测器检测到的信号及时传递给控制单元，本发明中优选探测器上设置有信号发出模块，控制单元上设有与信号发出模块相适配的信号接收模块，通过信号的
传递实现控制单元实时掌握反应物质的运动状态。
98.例如，参见图15，为一种探测器155对第一反应物质131进行探测的方法。如图所示，探测器155发出探测作用到微流控通道内，形成探测反馈信号。当没有第一反应物质131进入探测区域内时，探测信号无变化；反之，当第一反应物质131进入探测区域内时，引起探测信号的变化，被探测器感知到，从而实现对第一反应物质131的探测作用。
99.图16为探测器的另外一种探测方法，此时探测器155为图像生成装置，如ccd传感器等，通过对第一反应物质进行前后拍照或记录视频，并对所得图像进行分析，从而探测是否有第一反应物质131经过。
100.同样，在一些实施方案中，驱动装置可以是设置在第一流体通道110和/或第二流体通道120外部的元件，通过释放物理场的方式，与流经通道内部的反应物质发生作用，从而改变反应物质的流动方向。例如，在微流控技术中机场使用的介电泳、表面声波和体声波，都可以用来作为本案中的驱动装置。
101.在另外一些实施方案中，驱动装置也可以是外部机械元件，通过挤压或力学作用使得流道内部的反应物质改变流动方向。
102.例如，参见图14，驱动装置160为一种非接触式驱动方式，即在微流控芯片内制作电极，并在电极中施加电信号，使得微流控通道内可以产生介电泳现象，或者表面声波现象等，进而用于改变第二反应物质在流道中的流动方向，此为实验室常用方法。
103.驱动装置也可以采用接触式，例如通过外部作用力挤压流道，使得第二反应物质改变其在微流控通道内部的流道方向，如图17所示。当没有第一反应物质进过时，驱动装置160后退到初始位置，微流控通道恢复原来的形状。
104.图18为驱动装置160的另一种驱动方式，通过一个通道113相对于的流道1601，在通道1601内施加压力，是的第二反应物质132经过时，有一部分流体从流道1601内流出并进入通道113，从而改变第二反应物质的流动方向。除此之外，还有一些其他实现方式，例如在交叉口113a出安装流体阀，用于切换第二反应物质的流动方向，此时驱动装置160为阀路系统和与其对应的控制装置。
105.本发明还公开了一种微小反应单元的生成方法，采用上述的生成装置，包括以下步骤：
106.s1：依据预设试验条件对不同包含反应物质的液体浓度进行稀释或浓缩；
107.s2：将不同包含反应物质的液体加入到对应的反应物质注入通道中使其每次只能有一个反应物质通过探测识别区域；
108.所述通道为多个反应物注入通道。
109.s3：通过探测器识别进入到对应流体通道内的一种或几种反应物质，并反馈指定信号到所述控制单元，所述控制单元分析后向所述驱动装置发出控制指令，并控制所述驱动装置对一种或几种对应流体通道内的反应物质施加驱动作用，使其在流体通道交汇处改变流动方向；
110.s4：通过探测器识别和驱动装置干预，使得两种或多种反应物质按照预设期望的比例和分配方法进入第一相流体通道内；
111.s5：在外部压力作用驱动下，所述第一相流体(111)进入到第二流体通道(120)内，形成含有一种或多种反应物质的微小反应单元。
112.本发明所提出的一种微小反应单元的生成装置和生成方法，具有以下技术效果：
113.(1)通过控制第一反应物质与第二反应物质进入第一流体通道的时间顺序，使得微液滴内所包含的反应物质类型大大减少，便于生成所预期的反应结果；
114.(2)反应收集单元内除特定类型的微小反应单元外，不含有常见于传统方法中无法避免的其他种类，大大降低了反应结果的数据分析难度；
115.(3)通过增加探测器和驱动装置，可以进一步对所产生的微液滴进行分选，使得收集单元内只含有唯一所预期类型的微小反应单元，所有前案中的方法均无法实现此结果；
116.(4)对于某些珍贵或稀有反应物质，在反应中被充分利用，不产生无效微液滴，提高了反应物质的利用率和成本，保证高质量的反应结果；
117.综上，采用本发明的生成装置生成的微小反应单元，区别于传统技术中基于泊松分布的微小反应单元生成方式，本发明中生成的微小反应单元内，可以有选择性的按照一定规律将不同反应物质加入到微小反应单元内，从而提高整个反应效率，节省关键反应物质的用量，并且保证反应结果的准确性。
118.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”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。
119.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
120.上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。