数字PCR检测定量系统技术方案

本申请公开了一种数字PCR检测定量系统，包括快速生成大量微液滴的液滴生成装置、微泵装置、微管道、液滴温度循环装置、光学成像与检测装置和控制器。液滴温度循环装置对位于液滴生成装置内的微液滴或位于管道内非预设位置处的微液滴进行温度循环以完成PCR扩增，然后利用微泵装置将完成PCR扩增的微液滴抽回到管道预设位置处，以利用安装至管道预设位置处的光学成像与检测装置对该位置处的微液滴进行荧光信号采集并绘制相应散点图以计算原菌液样本的模板数量；控制器控制流体运动的流动速度和流动方向、液滴温度循环装置的温度升降和光学成像与检测装置的工作状态。本申请实现了数字PCR的便携化，制备了光机电一体化、且全自动化工作流程的数字PCR系统。

【技术实现步骤摘要】
数字PCR检测定量系统
本申请涉及数字聚合酶链式反应
，特别是涉及一种数字PCR检测定量系统。
技术介绍
PCR(PolymeraseChainReaction，聚合酶链式反应)为一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术，通过模拟天然DNA分子的复制过程可将微量的DNA在生物体外大幅增加；从而可将原来低于检测线目标基因扩增到可以分析的级别以进行定性分析，该技术操作简单，灵敏度高，被广泛应用于多种病原微生物及寄生虫的检测。数字PCR为当今最先进、检测灵敏度最高的核酸定量方法，相关技术中的数字PCR方法，在液滴制备、液滴PCR与液滴分析这3个关键单元操作依赖多个体积庞大的设备，整个系统不仅体积庞大、重量重，而且能耗高，无法实现数字PCR的便携化，远达不到世界卫生组织定义的“理想型PCR诊断”标准。以商品化的Bio-RadQX200数字PCR仪举例，其系统由液滴生成器、温度循环扩增仪与荧光检测器3个单元仪器构成，该系统的总长度、宽度与高度分别达到1.34m，1.27m与0.62m。鉴于此，如何实现数字PCR的便携化，制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数字PCR检测定量系统，其特征在于，包括液滴生成装置、微泵装置、微管道、液滴温度循环装置、光学成像与检测装置和控制器；/n其中，所述液滴生成装置用于将原菌液样本在预设时间内生成数量不低于预设数量阈值的微液滴；/n所述微泵装置用于将所有微液滴泵入所述微管道内，并将完成PCR扩增的微液滴抽回到管道的预设位置处；/n所述液滴温度循环装置用于对位于所述液滴生成装置内的微液滴或者是位于所述微管道非所述预设位置处的微液滴进行温度循环以完成所述原菌液样本的PCR扩增；/n所述光学成像与检测装置安装在所述微管道的预设位置处，用于对所述预设位置处的微液滴进行荧光信号采集并绘制相应散点图以计算得到所述原菌...

【技术特征摘要】
1.一种数字PCR检测定量系统，其特征在于，包括液滴生成装置、微泵装置、微管道、液滴温度循环装置、光学成像与检测装置和控制器；
其中，所述液滴生成装置用于将原菌液样本在预设时间内生成数量不低于预设数量阈值的微液滴；
所述微泵装置用于将所有微液滴泵入所述微管道内，并将完成PCR扩增的微液滴抽回到管道的预设位置处；
所述液滴温度循环装置用于对位于所述液滴生成装置内的微液滴或者是位于所述微管道非所述预设位置处的微液滴进行温度循环以完成所述原菌液样本的PCR扩增；
所述光学成像与检测装置安装在所述微管道的预设位置处，用于对所述预设位置处的微液滴进行荧光信号采集并绘制相应散点图以计算得到所述原菌液样本的模板数量；
所述控制器用于控制所述微泵装置驱动流体运动的流动速度和流动方向、所述液滴温度循环装置的温度升降和所述光学成像与检测装置的工作状态。


2.根据权利要求1所述的数字PCR检测定量系统，其特征在于，所述液滴生成装置为微流控微液滴芯片或离心管模组；
所述离心管模组包括置于集液瓶的离心管、与所述微泵装置输出端相连并用于注射水性试剂的注射器、与所述注射器的注射头连通的导流管、所述导流管的末端伸入到所述离心管内，且所述导流管的末端与所述离心管的底端保持用于生成预设尺寸液滴的预设距离；
所述离心管预先设置容量不高于预设容量阈值的油性试剂，以形成由油性试剂所覆盖于液滴上表面的分层结构；所述水性试剂为所述原菌液样本和PCR试剂的混合试剂。


3.根据权利要求2所述的数字PCR检测定量系统，其特征在于，所述离心管还包括第一孔和插入所述第一孔的第一管道，所述第一管道的另一端与连续相存储装置相连，以用于在PCR扩增过程中通过所述微泵装置将所述连续相存储装置中的连续相试剂以不高于预设流速阈值的流速冲入至所述离心管内；所述预设流速阈值根据所述连续相试剂的挥发速度确定。


4.根据权利要求2所述的数字PCR检测定量系统，其特征在于，所述离心管模组还包括调节机构和步进电机垂直架；
所述调节机构用于夹持所述导流管并调节其末端高度；所述步进电机垂直架用于夹持所述离心管并推到所述离心管在液滴流出过程中向上移动；相应的，
所述控制器还用于控制所述调节机构和所述步进电机垂直架的工作状态和运动参数。


5.根据权利要求1至4任意一项所述的数字PCR检测定量系统，其特征在于，所述微管道为由多个子管道通过相应微阀门串联而成，且包括用于容纳液滴以进行PCR扩增的PCR扩增子管道和荧光检测子管道；
所述PCR扩增子管道设置在所述液滴温度循环装置上，且所述PCR扩增子管道的深度与液滴直径相匹配，以使泵入所述PCR扩增子管道的液滴在管道内平铺排列；
所述荧光检测子管道的管道外安装所述光学成像与检测装置，所述荧光检测子管道的管道内径与液滴直径相匹配，以使泵入所述荧光检测子管道的所有液滴在进行荧光检测过程中依次单独通过管道。


6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴文明，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22