微液滴荧光检测系统与方法技术方案

本发明专利技术提供一种微液滴荧光检测系统及方法，其中一种微液滴荧光检测系统，包括：样品保持单元，具有存储待检测样品的样品存储部以及用于对待检测样品形成单层平铺的平铺通道，样品存储部与平铺通道管道连接；光学成像单元，与平铺通道对应设置，用于对处于平铺通道中的待检测样品进行光学成像；流体驱动单元，具有进样剂驱动部，进样剂驱动部与样品存储部可选择贯通，用于通过进样剂驱动部中的进样剂将待检测样品由样品存储部转移至平铺通道中。本发明专利技术的一种微液滴荧光检测系统及方法，通过对微液滴分批次进行光学成像，避免了现有技术中芯片面积对ddPCR技术应用的限制，能够实现高通量的微液滴检测。

Fluorescence detection system and method of microdroplet

【技术实现步骤摘要】
微液滴荧光检测系统与方法
本专利技术涉及微流控
，具体涉及一种微液滴荧光检测系统及方法。
技术介绍
微液滴式数字PCR(dropletdigitalPCR，ddPCR)是近年来新兴的一种PCR技术。在原用PCR的技术基础上，该技术进行了大幅度革新。与经典的荧光定量PCR相比，ddPCR可以对DNA或者RNA分子采用绝对定量的方式进行分析，不需要标准曲线辅助分析。该技术将传统PCR中的每一份样品反应体系均分为若干份，样品仅被包裹与微液滴内，然后再进行PCR反应。PCR反应结束后，利用检测设备读取每一个微液滴的荧光信号值，再根据荧光信号值的阈值来区分每一个液滴，荧光信号高于阈值的微液滴称为阳性液滴，荧光信号低于阈值的微液滴成为阴性液滴，根据泊松分布原理以及阴性液滴的个数以及比例，计算样品靶分子的起始拷贝数。该技术以及被广泛应用于癌症分子标志物的发现、传染病研究、基因结构变异分析、基因表达分析等领域。在对PCR后的微液滴进行荧光检测时，常常会用到成像法，利用微液滴芯片将待检测样品液滴在芯片内实现单层平铺，随后利用CCD或者CMOS对其进行荧光成像并分析其阴阳性。样品中微液滴的数量与在芯片内平铺所需的面积成正比，虽然更多的微液滴数能增大ddPCR技术的检测范围，但同时也需要更大的芯片面积。在实际应用中，一个样品中往往含有数万甚至数百万个微液滴，由于芯片是通过精密加工的，芯片面积往往受到限制，导致限制了样品检测的液滴数。基于前述的限制，现有的利用成像法的检测系统往往只能对实现低于3万的液滴数检测，限制了ddPCR技术的应用场景。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种微液滴荧光检测系统及方法，通过对微液滴分批次进行光学成像，避免了现有技术中芯片面积对ddPCR技术应用的限制，能够实现高通量的微液滴检测。为了解决上述问题，本专利技术提供一种微液滴荧光检测系统，所述系统包括：样品保持单元，具有存储待检测样品的样品存储部以及用于对待检测样品形成单层平铺的平铺通道，所述样品存储部与所述平铺通道管道连接；光学成像单元，与所述平铺通道对应设置，用于对处于所述平铺通道中的待检测样品进行光学成像；流体驱动单元，具有进样剂驱动部，所述进样剂驱动部与所述样品存储部可选择贯通，用于通过所述进样剂驱动部中的进样剂将所述待检测样品由所述样品存储部转移至所述平铺通道中。优选地，所述样品保持单元还包括废液存储部，所述废液存储部通过所述平铺通道与所述样品存储部管道连接。优选地，所述流体驱动单元还包括清洗剂驱动部，所述清洗剂驱动部与所述平铺通道管道连接，以驱使所述清洗剂驱动部中的清洗剂清洗所述平铺通道中的所述待检测样品。优选地，所述进样剂驱动部包括注射泵；和/或，所述清洗剂驱动部包括注射泵。优选地，所述平铺通道的高度与所述待检测样品中微液滴的直径相等。优选地，所述样品保持单元的材料为聚碳酸酯；和/或，所述平铺通道朝向所述光学成像单元的一侧侧壁的材料为透光材料；和/或，所述平铺通道远离所述光学成像单元的一侧侧壁上具有反射材料。优选地，所述光学成像包括明场成像，所述光学成像单元包括成像部件、宽谱光源，所述宽谱光源用于为明场成像提供白光照明。优选地，所述光学成像还包括荧光场成像，所述光学成像单元还包括滤光片组，用于在进行荧光场成像时发射特定波段的激发光和接收特定波段的荧光。优选地，所述成像部件包括CMOS相机。本专利技术还提供一种微液滴荧光检测方法，采用上述的微液滴荧光检测系统进行，包括如下步骤：第一批检测样品平铺步骤，控制流体驱动单元中的进样剂驱动部运转使样品存储部中的待检测样品中的第一批检测样品进入平铺通道，当所述第一批检测样品单层平铺于所述平铺通道中时，控制所述进样剂驱动部停止运转；光学成像步骤，启动光学成像单元对处于所述平铺通道中的所述第一批检测样品进行检测；清洗步骤，控制流体驱动单元中的清洗剂驱动部运转清洗所述第一批检测样品进入废液存储部，当所述第一批检测样品完全进入所述废液存储部时，控制清洗剂驱动部停止运转；重复所述第一批检测样品平铺步骤、光学成像步骤、清洗步骤，直到所述样品存储部中的待检测样品全部完成检测。本专利技术提供的一种微液滴荧光检测系统及方法，能够对所述样品存储部中的待检测样品分批次的进行单层平铺、检测操作，从而无需对芯片的面积加工的过大来满足待检测样品对平铺面积的高需求，也即避免了现有技术中芯片面积对ddPCR技术应用的限制，通过分批次的进样、平铺检测的方式实现高通量的微液滴检测；另外，由于此种方式极大程度的降低了随芯片面积的需求，从而极大程度的降低了相应系统的设计成本。附图说明图1为本专利技术实施例的微液滴荧光检测系统的示意图；图2为图1中的流体驱动单元中进样剂驱动部与样品存储部贯通的状态示意图；图3为图1中的流体驱动单元中清洗剂驱动部与平铺通道贯通的状态示意图；图4为采用本专利技术的微液滴荧光检测系统获得的明场成像照片；图5为采用本专利技术的微液滴荧光检测系统获得的荧光场成像照片。附图标记为：1、样品保持单元；11、样品存储部；12、平铺通道；13、废液存储部；14、第一通道；15、第二通道；2、光学成像单元；3、流体驱动单元；100、待检测样品。具体实施方式结合参见图1至图5所示，根据本专利技术的实施例，提供一种微液滴荧光检测系统，包括：样品保持单元1，具有存储待检测样品100的样品存储部11以及用于对待检测样品100形成单层平铺的平铺通道12，所述样品存储部11与所述平铺通道12管道连接；光学成像单元2，与所述平铺通道12对应设置，用于对处于所述平铺通道12中的待检测样品100进行光学成像；流体驱动单元3，具有进样剂驱动部，所述进样剂驱动部与所述样品存储部11可选择贯通，用于通过所述进样剂驱动部中的进样剂将所述待检测样品100由所述样品存储部11转移至所述平铺通道12中，在一种具体的实施方式中，例如所述进样剂为液体，具体的可以为氟代烷烃链，而所述待检测样品100则为油包水液滴，其中的油相成分与所述进样剂的成分相同，当所述进样剂在所述进样剂驱动部的作用下进入所述样品存储部11内时，其中的所述待检测样品100在所述进样剂的作用下向上浮起，并最终浮至所述平铺通道12的高度，待检测样品100进入所述平铺通道12内并被形成单层平铺，此时所述光学成像单元2对已形成的单层平铺的所述待检测样品100进行检测，检测完毕后，将所述平铺通道12内的已检测完毕的样品移除(例如可以采用通入高压压缩气体的方式)，然后再次控制所述进样剂驱动部运转并实现如前述的上浮、平铺、检测、移除的过程，直至将所述样品存储部11内的全部待检测样品100全部检测完毕，从而实现分批次的对待检测样品100实现检测。由此可见，采用本专利技术中技术方案，能够对所述样品存储部11中的待检测样品100分批次的进行单层平铺、检测操作，从而无需对芯片的面积加工的过大来满足待检测样品对平铺面积的高需求，也即避免了现有技术中芯片面积对ddPCR技术应用的限制，通过分批次的进样、平铺检测的方式实现高通量的微液滴检测；另外，由于此种方式极大程度的降低了随芯片面积的需求，从而极大程度的降低了相应系统的设计成本。前述的进样剂驱动部例如可以通过第一通道14与所述样品存储部11形成管道连接(如图2)，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.微液滴荧光检测系统，其特征在于，所述系统包括：样品保持单元(1)，具有存储待检测样品(100)的样品存储部(11)以及用于对待检测样品(100)形成单层平铺的平铺通道(12)，所述样品存储部(11)与所述平铺通道(12)管道连接；光学成像单元(2)，与所述平铺通道(12)对应设置，用于对处于所述平铺通道(12)中的待检测样品(100)进行光学成像；流体驱动单元(3)，具有进样剂驱动部，所述进样剂驱动部与所述样品存储部(11)可选择贯通，用于通过所述进样剂驱动部中的进样剂将所述待检测样品(100)由所述样品存储部(11)转移至所述平铺通道(12)中。

【技术特征摘要】
1.微液滴荧光检测系统，其特征在于，所述系统包括：样品保持单元(1)，具有存储待检测样品(100)的样品存储部(11)以及用于对待检测样品(100)形成单层平铺的平铺通道(12)，所述样品存储部(11)与所述平铺通道(12)管道连接；光学成像单元(2)，与所述平铺通道(12)对应设置，用于对处于所述平铺通道(12)中的待检测样品(100)进行光学成像；流体驱动单元(3)，具有进样剂驱动部，所述进样剂驱动部与所述样品存储部(11)可选择贯通，用于通过所述进样剂驱动部中的进样剂将所述待检测样品(100)由所述样品存储部(11)转移至所述平铺通道(12)中。2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述样品保持单元(1)还包括废液存储部(13)，所述废液存储部(13)通过所述平铺通道(12)与所述样品存储部(11)管道连接。3.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述流体驱动单元(3)还包括清洗剂驱动部，所述清洗剂驱动部与所述平铺通道(12)管道连接，以驱使所述清洗剂驱动部中的清洗剂清洗所述平铺通道(12)中的所述待检测样品(100)。4.根据权利要求3所述的检测系统，其特征在于，所述进样剂驱动部包括注射泵；和/或，所述清洗剂驱动部包括注射泵。5.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述平铺通道(12)的高度与所述待检测样品(100)中微液滴的直径相等。6.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述样品保持单元(1)的材料为聚碳酸酯；和/或，所述平铺通道(...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏世圣，盛天成，郭永，杜晓纯，白宇，
申请(专利权)人：新羿制造科技北京有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11