一种带观测装置的单细胞液滴生成仪的制作方法

本技术属于单细胞测序，尤其涉及一种带观测装置的单细胞液滴生成仪。

背景技术：

1、目前，使用最广泛的商业化的单细胞生成技术是基于微流控芯片的单细胞液滴生成技术，即通过气压驱动微流控芯片储液槽内的多相液体流动，通过油相切割水相，形成单细胞液滴。由于气压驱动方法控制的是压差而非直接控制流量，各相的实际流量受流阻影响较大，而流阻受微流道尺寸及疏水性差异、各相液体中的气泡或杂质等因素影响较大。因此，在流阻变化的情况下，会产生液滴大小、各成分比例不均一，甚至无法正常切割液滴的现象。而这些异常，往往只有在液滴生成完之后的镜检环节甚至测序结果中才会被发现。

2、公开号为cn116426364a的中国专利文献公开了一种单细胞液滴生成和分装系统及方法，包括微滴生成装置、检测装置和筛选装置、以及接收装置；所述微滴生成装置包括生成油滴主体，所述生成油滴主体上形成有样本通道和油相通道，所述样本通道和油相通道的底部汇合形成检测通道，所述检测通道的底部连接分离通道和下侧通道；所述检测装置和筛选装置设置在所述检测通道内，所述检测装置用于检测所述微滴是否为单细胞液滴，如果是单细胞液滴则通过所述筛选装置筛选进入至下侧通道并通过所述下侧通道进入至后接收单元，如果不是单细胞液滴则通过所述筛选装置筛选后进入至分离通道流出。所述单细胞液滴生成和分装系统解决了现有油包水单细胞微滴中含有过多空微滴和多细胞微滴的技术问题。

3、上述专利方案中，虽然检测装置能够对液滴进行检查，但是由于液滴尺寸小，因此观测镜头会占据较大的空间，而且还要具备背景光补偿、镜头调整等辅助装置，由此，再将上述系统集成为仪器设备时，将占据较大的空间，移动和使用都不方便。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中单细胞液滴生成观测中镜头及相关辅助装置占据空间大的技术问题，本实用新型的一个目的在于提供一种带观测装置的单细胞液滴生成仪，通过将长镜头卧式布置，采用反射方式观测水平放置的微流控芯片，降低整体高度，使结构紧凑，减小占用体积。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案实现：一种带观测装置的单细胞液滴生成仪，包括仪器主体，安装在所述仪器主体上的微流控芯片，设置在所述仪器主体上的液滴生成观测系统；所述液滴生成观测系统包括安装在所述仪器主体上的成像单元和显示屏。

3、所述成像单元包括镜头，所述镜头采用卧式布置在所述微流控芯片的上方或下方；反射镜，所述反射镜与所述镜头位于所述微流控芯片同一侧；所述反射镜具有倾斜的与所述微流控芯片的液滴生成位置正对的反射平面；所述镜头的视场位置与所述反射平面正对。

4、所述镜头的卧式布置，即镜头与相机之间呈水平布置，所述微流控芯片水平放置，通过所述反射镜转换光路方向，使所述微流控新品的液滴生成位置在所述镜头内成像，降低了所述仪器主体的占用空间，使所述仪器主体更加紧凑。

5、进一步地，所述液滴生成观测系统包括位置调节机构，所述位置调节机构安装在所述仪器主体上；对焦机构，所述对焦机构安装在所述位置调节机构上；所述反射镜和所述镜头安装在所述对焦机构上，调节所述位置调节机构，调整所述镜头与所述反射平面之间的距离以实现对焦；调节所述位置调节机构，调整所述反射平面与所述微流控芯片的液滴生成位置正对。

6、增加了对各种所述微流控芯片的兼容性，同时所述位置调节机构在移动的同时所述反射镜与所述镜头同步进行移动，保持焦距，避免影响对焦机构，提高了调节的便利性。

7、进一步地，所述成像单元包括固定连接在所述位置调节机构上的光源；所述光源与所述镜头分别位于所述微流控芯片的两侧或同一侧并与所述微流控芯片的液滴生成位置正对。

8、所述光源用于为成像提供背景光，提高所述成像单元的成像质量，所述位置调节机构调节过程中，所述光源与所述反射镜同时进行移动，无需再次调整所述光源，从而降低了人工工作量；当所述光源与所述镜头位于同一侧时，所述光源与所述镜头集成在一起，作为同轴光源。

9、优选地，所述位置调节机构和所述对焦机构上分别设置有刻度尺；在一次试验后，能够将对应的刻度尺的示数进行记录，在之后的多次试验中，可根据记录的示数进行快速调节对焦，缩短了准备时间。

10、进一步地，所述仪器主体上设置气压驱动系统；所述气压驱动系统包括纵向滑动连接在所述微流控芯片上方的汇流板、固定连接在所述仪器主体上的升降机构以及固定连接在所述仪器主体上的多通道精密气压控制单元；所述汇流板固定连接在所述升降机构下端；所述汇流板上具有与所述微流控芯片上的加液腔相同个数的气压输出口；所述气压输出口的气压可独立控制。

11、采用气压驱动的方式调整所述汇流板与所述微流控芯片相抵，能够增加所述气压输出口与所述微流控芯片上的加液腔连接紧密性，防止漏气，同时避免人工靠近操作，影响试验精度。

12、优选地，所述汇流板与所述微流控芯片对接处设置芯片密封垫；以保证各所述加液腔不漏气且相互间不串气；提高所述气压驱动系统的气压调节准确性，提高生成液滴的成功率。

13、进一步地，所述仪器主体上设置芯片底座模块；所述芯片底座模块包括滑动连接在所述仪器主体上的芯片托架和固定连接在所述仪器主体上的用于驱动所述芯片托架滑动的芯片进出仓机构；所述微流控芯片安装在所述芯片托架上。

14、由于所述微流控芯片上的所述加液腔与所述气压输出口尺寸都很小，且要求所述加液腔与所述气压输出口的对接精度和密封性，通过自动化程序控制所述芯片托架的位置，能够提高所述芯片托架的定位精度，继而保证所述加液腔能够与所述气压输出口正对。同时避免人工操作玷污或震动所述微流控芯片，继而保障所述微流控芯片的试验精度。

15、进一步地，所述微流控芯片包括基底，收集通道，所述收集通道成型在所述基底上；收集腔，所述收集腔成型在所述收集通道末端；废液通道，所述废液通道成型在所述基底上并与所述收集通道连通；废液腔，所述废液腔成型在所述所述废液通道末端；分选装置，所述分选装置用于使所述收集通道内的液滴进入到所述废液通道内；所述收集通道内的流阻小于所述废液通道内的流阻。

16、分选装置的加入将进一步的提高收集腔内合格的单细胞液滴的比率，并且分选全程采用图像自动识别的自动化程序介入，分选速率和准备率都较高，完全无需人工介入。

17、可选地，所述分选装置包括正负电极；所述正负电极设置在所述基底上位于所述废液通道与所述收集通道的连通处。

18、所述正负电极尺寸小，通过电子信号的输入调整所述液滴的流向，电子信号的调控与所述单细胞液滴生成仪的主机集成在一起，提高了系统集成性，降低了控制单元数量，从而降低了成本。

19、可选地，所述分选装置包括柔性腔体，所述柔性腔体设置设置在所述基底上位于所述废液通道与所述收集通道的连通处；所述仪器主体上设置激荡器；所述激荡器产生动作挤压所述柔性腔体。

20、所述激荡器以机械动作的方式驱动液滴的流向改变，相较于所述正负电极的电场作用，机械驱动方式稳定性和准备性更高。

21、进一步地，所述液滴生成观测系统还包括图像识别单元和统计单元，其中所述图像识别单元对从所述图像采集单元获得的图像进行识别分析，判断液滴异常与否及异常类型，所述统计单元统计图像分析数据并在显示屏中呈现出来。

22、进一步地，所述仪器主体设置反馈调节控制器，所述反馈调节控制器根据所述图像识别单元的分析结果，对所述多通道精密气压控制单元输出反馈控制信号，所述多通道精密气压控制单元适当调整各通道气压以矫正液滴生成形态。

23、相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

24、(1)能够把单细胞液滴生成过程可视化，从而让操作人员能及时发现可能存在的问题，在液滴生成过程中就对成功与否进行预判。

25、(2)镜头采用卧式布置，以反射的方式观察水平设置的微流控芯片，位置调机构和对焦机构的都沿水平方向滑动调整，降低了仪器主体的的整体高度，使仪器主体结构紧凑，占用空间小。

26、(3)自动化水平高，能够对液滴进行图像识别、数据统计以及反馈调节，自动对生成的液滴进行研判，自动将不合格液滴排入废液腔内，降低人工操作难度和工作量。