本發(fā)明涉及數(shù)字pcr定量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于數(shù)字pcr的裝置及方法。

背景技術(shù)：

聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(pcr)是一種用于放大擴(kuò)增特定的dna片段的分子生物學(xué)技術(shù)，微液滴的生成是微液滴式數(shù)字pcr技術(shù)的重要組成部分，目前常用的微液滴生成方法主要有以下兩種：1、將油相和水相放入同一個(gè)容器中，利用物理或化學(xué)方法，讓水相在油相中形成液滴；2、將油相和水相分別放置在兩個(gè)容器內(nèi)，驅(qū)動(dòng)水相和油相流動(dòng)，將油相和水相在管道內(nèi)混合，利用兩相的剪切力形成液滴。

為實(shí)施以上兩種方法，通常需要比較復(fù)雜的設(shè)備以及外部能源的驅(qū)動(dòng)，而對(duì)于液滴的控制則多通過(guò)控制閥以及復(fù)雜的控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，設(shè)備成本高，體積大，不適于大規(guī)模推廣。因此，如何提供一種體積小、成本低，且便于人們對(duì)液滴進(jìn)行控制的裝置，成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種用于數(shù)字pcr的裝置及方法，該裝置體積小、成本低，易于操作，該方法使人們能夠更加容易地對(duì)液滴進(jìn)行控制。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種用于數(shù)字pcr的裝置，包括：

水相容器和油相容器，所述水相容器的容積和所述油相容器的容積均是可調(diào)的；

微管道，所述微管道的一端設(shè)置有用于與所述水相容器連通的第一針頭管和用于與所述油相容器連通的第二針頭管，另一端設(shè)置有第一通氣閥；

收集瓶，所述收集瓶與所述第一通氣閥連通，所述收集瓶上設(shè)置有排氣閥。

優(yōu)選地，在上述裝置中，還包括加壓器，所述微管道遠(yuǎn)離所述收集瓶的一端設(shè)置有用于與所述加壓器連通的第三針頭管。

優(yōu)選地，在上述裝置中，所述第三針頭管上設(shè)置有第二通氣閥。

優(yōu)選地，在上述裝置中，所述水相容器和/或所述油相容器為注射器。

優(yōu)選地，在上述裝置中，所述微管道以預(yù)設(shè)匝數(shù)纏繞布設(shè)在導(dǎo)熱片上，或者所述微管道以預(yù)設(shè)次數(shù)的弓形循環(huán)鋪設(shè)在導(dǎo)熱片的表面。

優(yōu)選地，在上述裝置中，所述預(yù)設(shè)匝數(shù)為20匝～40匝。

一種用于數(shù)字pcr的方法，所述方法使用如上述任意一項(xiàng)所公開(kāi)的裝置，所述方法包括：

步驟a，打開(kāi)所述第一通氣閥和所述排氣閥，由所述第一針頭管或所述第二針頭管向所述微管道內(nèi)注滿(mǎn)預(yù)設(shè)粘稠度的礦物油，關(guān)閉所述第一通氣閥；

步驟b，將盛有空氣和水相的水相容器的出口與所述第一針頭管連接，將盛有空氣和油相的油相容器的出口與所述第二針頭管連接，調(diào)整所述水相容器和所述油相容器的位置，使所述水相不封堵所述水相容器的出口，使所述油相不封堵所述油相容器的出口，所述水相容器與所述油相容器導(dǎo)通；

步驟c，調(diào)節(jié)所述水相容器和/或所述油相容器的容積，使所述水相容器和所述油相容器內(nèi)的空氣壓強(qiáng)增大；

步驟d，再次調(diào)整所述水相容器和所述油相容器的位置，使所述水相封堵所述水相容器的出口，使所述油相封堵所述油相容器的出口，打開(kāi)第一通氣閥，所述水相容器內(nèi)的空氣推動(dòng)所述水相流過(guò)所述微管道，所述油相容器內(nèi)的空氣推動(dòng)所述油相流過(guò)所述微管道。

優(yōu)選地，在上述方法中，在所述步驟c和所述步驟d之間還包括：

通過(guò)所述排氣閥向所述收集瓶?jī)?nèi)通入預(yù)設(shè)體積的空氣，使所述收集瓶?jī)?nèi)的空氣壓強(qiáng)增大。

根據(jù)上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的用于數(shù)字pcr的裝置中，微管道的一端與水相容器和油相容器連通，另一端設(shè)置有第一通氣閥，水相容器的容積和油相容器的容積均是可調(diào)的，使用時(shí)，關(guān)閉第一通氣閥，通過(guò)調(diào)節(jié)水相容器和/或油相容器的容積可以使水相容器和油相容器內(nèi)的空氣壓強(qiáng)增大，使微管道兩端形成壓力差，然后打開(kāi)第一通氣閥，水相和油相將自發(fā)流動(dòng)，通過(guò)改變油相容器和水相容器內(nèi)壓縮空氣的體積比可以控制微液滴的間距。另外，通過(guò)調(diào)整與第一通氣閥連通的收集瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)，既可以使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行在末端為大氣壓的環(huán)境下，也可以使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行在末端高于大氣壓的環(huán)境下。

本發(fā)明提供的用于數(shù)字pcr的方法中，在增大水相容器和油相容器內(nèi)的空氣壓強(qiáng)之前，首先向微管道內(nèi)注滿(mǎn)了預(yù)設(shè)粘稠度的礦物油，通過(guò)改變礦物油的粘稠度可以對(duì)液滴的流速進(jìn)行控制。而且，在微管道內(nèi)的液體開(kāi)始流動(dòng)后，可以通過(guò)改變第一通氣閥的開(kāi)度對(duì)液體的流速進(jìn)行控制。

綜上所述，本發(fā)明利用系統(tǒng)內(nèi)部高于外部大氣的壓力實(shí)現(xiàn)液滴的自動(dòng)生成和流動(dòng)，不需要外界動(dòng)力源，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使得裝置體積小、成本低，易于操作，并使人們能夠更加容易地對(duì)液滴進(jìn)行控制。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種用于數(shù)字pcr的裝置的示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種用于數(shù)字pcr的裝置的示意圖；

圖3是圖1中件4的一種布置形式的示意圖；

圖4是圖1中件4的另一種布置形式的示意圖。

圖中標(biāo)記為：

1、水相容器；2、油相容器；3、針頭管；4、微管道；5、第一通氣閥；6、排氣閥；7、收集瓶；8、加壓器；9、第二通氣閥。

具體實(shí)施方式

為了便于理解，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

參見(jiàn)圖1，為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種用于數(shù)字pcr的裝置的示意圖，該裝置包括水相容器1、油相容器2、微管道4和收集瓶7。

其中，水相容器1的容積和油相容器2的容積均是可調(diào)的；

微管道4的一端設(shè)置有用于與水相容器1連通的第一針頭管和用于與油相容器2連通的第二針頭管，另一端設(shè)置有第一通氣閥5；

收集瓶7與第一通氣閥5連通，收集瓶7上設(shè)置有排氣閥6。

如圖1所示，兩個(gè)針頭管3組成y型管，用于連通微管道4、水相容器1和油相容器2，水相容器1和/或油相容器2可以為注射器。

參見(jiàn)圖2，為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種用于數(shù)字pcr的裝置的示意圖，實(shí)施例二與實(shí)施例一的區(qū)別僅在于，實(shí)施例二提供的裝置還包括加壓器8，微管道4遠(yuǎn)離收集瓶7的一端設(shè)置有用于與加壓器8連通的第三針頭管，如圖2所示，三個(gè)針頭管3組成叉形管，用于連通微管道4、水相容器1、油相容器2和加壓器8，加壓器8可以為注射器。

為了便于封堵加壓器8與微管道4之間的管路，可以在第三針頭管上設(shè)置有第二通氣閥9，如圖2所示。

具體實(shí)際應(yīng)用中，微管道4可以采用如圖3和圖4所示的兩種布置形式，在圖3所示的布置形式中，微管道4以預(yù)設(shè)匝數(shù)纏繞布設(shè)在導(dǎo)熱片上，而在圖4所示的布置形式中，微管道4以預(yù)設(shè)次數(shù)的弓形循環(huán)鋪設(shè)在導(dǎo)熱片的表面。預(yù)設(shè)匝數(shù)和預(yù)設(shè)次數(shù)是根據(jù)pcr擴(kuò)增所需的熱循環(huán)次數(shù)而設(shè)定的，例如pcr擴(kuò)增的熱循環(huán)次數(shù)一般為20次～40次，因此可以將預(yù)設(shè)匝數(shù)設(shè)定為20匝～40匝。

基于本發(fā)明所提供的裝置，本發(fā)明提供了一種用于數(shù)字pcr的方法，該方法包括：

s1，打開(kāi)第一通氣閥5和排氣閥6，由第一針頭管或第二針頭管向微管道4內(nèi)注滿(mǎn)預(yù)設(shè)粘稠度的礦物油，關(guān)閉第一通氣閥5。

具體實(shí)際應(yīng)用中，可以取截面尺寸為0.3mm×0.6mm的特氟龍管2米作為微管道4，取規(guī)格為34g的針頭管3兩只，按照?qǐng)D1所示將針頭管3與微管道4連接并粘牢。微管道4末端通過(guò)第一通氣閥5與收集瓶7連接在一起，排氣閥6通過(guò)管道與收集瓶7連接，將整個(gè)系統(tǒng)密封好。打開(kāi)第一通氣閥5和排氣閥6，由針頭管3向微管道4內(nèi)注滿(mǎn)預(yù)設(shè)粘稠度的礦物油，然后關(guān)閉第一通氣閥5。

s2，將盛有空氣和水相的水相容器1的出口與第一針頭管連接，將盛有空氣和油相的油相容器2的出口與第二針頭管連接，調(diào)整水相容器1和油相容器2的位置，使水相不封堵水相容器1的出口，使油相不封堵油相容器2的出口，水相容器1與油相容器2導(dǎo)通。

具體實(shí)際應(yīng)用中，可以取兩只10ml注射器分別作為水相容器1和油相容器2。兩只注射器推桿起始位置均在10ml位置，向油相容器2注入3ml礦物油(油相)，向水相容器1內(nèi)注入1ml核酸溶液(水相)，將兩個(gè)注射器通過(guò)兩個(gè)針頭管3接入系統(tǒng)，將兩只注射器平放，使水相容器1與油相容器2導(dǎo)通。

s3，調(diào)節(jié)水相容器1和/或油相容器2的容積，使水相容器1和油相容器2內(nèi)的空氣壓強(qiáng)增大。

將油相容器2由10ml推入到6ml位置并固定，水相容器從10ml推入到2ml位置并固定，由于空氣受到壓縮，所以水相容器1和油相容器2內(nèi)的空氣壓強(qiáng)將增大。

s4，再次調(diào)整水相容器1和油相容器2的位置，使水相封堵水相容器1的出口，使油相封堵油相容器2的出口，打開(kāi)第一通氣閥5，水相容器1內(nèi)的空氣推動(dòng)水相流過(guò)微管道4，油相容器2內(nèi)的空氣推動(dòng)油相流過(guò)微管道4。

將平放的兩只注射器豎直放置，使水相封堵水相容器1的出口，使油相封堵油相容器2的出口，打開(kāi)第一通氣閥5，整個(gè)系統(tǒng)就與外部大氣壓形成導(dǎo)通，微管道4兩端形成壓力差，進(jìn)而推動(dòng)油相和水相流動(dòng)形成液滴。

實(shí)施本發(fā)明提供的方法時(shí)，可以在裝置組裝完成前，通過(guò)改變微管道4的長(zhǎng)度和管徑，或者改變注滿(mǎn)微管道4的礦物油的粘稠度，對(duì)液滴的流速進(jìn)行控制，還可以在裝置組裝完成后，通過(guò)改變第一通氣閥5的開(kāi)度對(duì)液滴的流速進(jìn)行控制。

為了調(diào)整微管道4兩端的壓力差，使整個(gè)系統(tǒng)在高于大氣壓的環(huán)境下運(yùn)行，可以在步驟s3與s4之間增加如下步驟：通過(guò)排氣閥6向收集瓶7內(nèi)通入預(yù)設(shè)體積的空氣，使收集瓶7內(nèi)的空氣壓強(qiáng)增大，關(guān)閉排氣閥6，例如，取5ml注射器接入排氣閥6末端，將5ml注射器由5ml位置推到頭，然后關(guān)閉排氣閥6。需要說(shuō)明的是，收集瓶7內(nèi)的空氣壓強(qiáng)增大后也應(yīng)當(dāng)小于水相容器1和油相容器2內(nèi)空氣壓縮后的壓強(qiáng)，以保證微管道4內(nèi)的液體向收集瓶7方向流動(dòng)，因此可以根據(jù)收集瓶7的容積來(lái)確定需要通入的空氣的預(yù)設(shè)體積。

本發(fā)明提供的用于數(shù)字pcr的裝置中，微管道4的一端與水相容器1和油相容器2連通，另一端設(shè)置有第一通氣閥5，水相容器1的容積和油相容器2的容積均是可調(diào)的，使用時(shí)，關(guān)閉第一通氣閥5，通過(guò)調(diào)節(jié)水相容器1和/或油相容器2的容積可以使水相容器1和油相容器2內(nèi)的空氣壓強(qiáng)增大，使微管道4兩端形成壓力差，然后打開(kāi)第一通氣閥5，水相和油相將自發(fā)流動(dòng)，通過(guò)改變油相容器2和水相容器1內(nèi)壓縮空氣的體積比可以控制微液滴的間距。另外，通過(guò)調(diào)整與第一通氣閥5連通的收集瓶7內(nèi)的壓強(qiáng)，既可以使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行在末端為大氣壓的環(huán)境下，也可以使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行在末端高于大氣壓的環(huán)境下。

本發(fā)明提供的用于數(shù)字pcr的方法中，在增大水相容器1和油相容器2內(nèi)的空氣壓強(qiáng)之前，首先向微管道4內(nèi)注滿(mǎn)了預(yù)設(shè)粘稠度的礦物油，通過(guò)改變礦物油的粘稠度可以對(duì)液滴的流速進(jìn)行控制。而且，在微管道4內(nèi)的液體開(kāi)始流動(dòng)后，可以通過(guò)改變第一通氣閥5的開(kāi)度對(duì)液體的流速進(jìn)行控制。

綜上所述，本發(fā)明利用系統(tǒng)內(nèi)部高于外部大氣的壓力實(shí)現(xiàn)液滴的自動(dòng)生成和流動(dòng)，不需要外界動(dòng)力源，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使得裝置體積小、成本低，易于操作，并使人們能夠更加容易地對(duì)液滴進(jìn)行控制。

對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。