一种一体化数字PCR系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术公开了一种一体化数字PCR系统及其使用方法，该系统包含一个集成空腔的高密度微腔阵列式数字PCR芯片、光学检测模块、热水循环温控模块、流体控制模块和中央控制模块；该系统应用于核酸样品检测时，首先将数字PCR芯片固定于光学检测模块载物台上，并在芯片各接口装配好与样品管和热水罐连通的通管；然后，启动中央控制模块，设置控制程序相关参数，通过控制程序控制流体控制模块、热水循环温控模块和光学检测模块依次实现：充样、样品离散化、热水循环扩增、芯片扫描记录、数据分析等操作。基于数字PCR芯片的微腔阵列和集成空腔结构组合，该系统可使得数字PCR检测全部流程在单一仪器上完成，提高了检测效率和结果的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种一体化数字PCR系统及其使用方法
本专利技术属于微流控芯片分析
，具体涉及一种一体化数字PCR系统及其使用方法。
技术介绍
数字PCR(digitalPCR,dPCR)技术是继实时荧光定量PCR(QuantitativeReal-timePCR)技术之后的第三代定量核酸检测技术，是一种核酸绝对定量技术，与传统PCR相比，具有以下突出优势：可不依赖标准曲线而实现绝对核酸定量，对抑制剂具有较高耐受性、可分析复杂混合物，能够实现及微量核酸样本检测、复杂背景下稀有突变检测和表达量微小差异鉴定等。其工作原理是通过将样品分解为成千上万甚至数百万个液滴(每个微滴都作为一个独立的PCR反应单元)，直至每个液滴中含有一个或零个标靶分析，当所有液滴同时进行PCR扩增后，含有标靶分析的液滴会因标靶分析扩增产生阳性信号，而不含标靶分子的液滴则没有信号，最后通过对阳性信号进行统计计数，并根据泊松分布公式计算，可以推算出样品的原始浓度或标靶分子含量，该技术特别适合应用于拷贝数变异、突变检测、基因相对表达研究等。由于其巨大技术优势，数字PCR技术近年来受到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种一体化数字PCR系统，其特征在于，包括数字PCR芯片(1)、光学检测模块(2)、流体控制模块(3)、热水循环温控模块(4)和中央控制模块(5)；/n所述数字PCR芯片(1)放置于光学检测模块(2)上的二维步进扫描平台(2-6)上，并与所述热水循环温控模块(4)及流体控制模块(3)连接，所述流体控制模块(3)还分别与所述热水循环温控模块(4)及中央控制模块(5)连接，所述热水循环温控模块(4)及光学检测模块(2)均与所述中央控制模块(5)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种一体化数字PCR系统，其特征在于，包括数字PCR芯片(1)、光学检测模块(2)、流体控制模块(3)、热水循环温控模块(4)和中央控制模块(5)；
所述数字PCR芯片(1)放置于光学检测模块(2)上的二维步进扫描平台(2-6)上，并与所述热水循环温控模块(4)及流体控制模块(3)连接，所述流体控制模块(3)还分别与所述热水循环温控模块(4)及中央控制模块(5)连接，所述热水循环温控模块(4)及光学检测模块(2)均与所述中央控制模块(5)连接。


2.根据权利要求1所述的一体化数字PCR系统，其特征在于，所述数字PCR芯片(1)为集成空腔的高密度微腔阵列式结构；
所述数字PCR芯片(1)包括顶层玻璃盖片(1-1)、薄膜层(1-2)、空腔层(1-3)和底层玻璃基片(1-4)；
所述顶层玻璃盖片(1-1)设置有进样口通孔(1-11)、出样口通孔(1-12)、第一进水口通孔(1-13)和第一出水口通孔(1-14)；
所述薄膜层(1-2)上设置有聚二甲基硅氧烷微腔阵列结构(1-21)、样品进样口(1-22)、废液出样口(1-23)、第二进水口通孔(1-24)和第二出水口通孔(1-25)，所述聚二甲基硅氧烷微腔阵列结构(1-21)由若干并行的微管道(1-211)串联若干微腔(1-212)形成，所述微管道(1-211)的两端分别与所述样品进样口(1-22)和废液出样口(1-23)连接；所述第二进水口通孔(1-24)和第二出水口通孔(1-25)分设于聚二甲基硅氧烷微腔阵列结构(1-21)的两侧；所述薄膜层(1-2)上设置有聚二甲基硅氧烷微腔阵列结构(1-21)的一侧为结构面，另一侧为非结构面；
所述空腔层(1-3)上设置有第三进水口(1-31)、第三出水口(1-32)和空腔区(1-33)，所述空腔区(1-33)在薄膜层(1-2)上的投影面积覆盖其上的聚二甲基硅氧烷微腔阵列结构(1-21)区域；
所述第一进水口通孔(1-13)、第二进水口通孔(1-24)及第三进水口(1-31)一一对应且相互连通，所述第一出水口通孔(1-14)、第二出水口通孔(1-25)和第三出水口(1-32)一一对应且相互连通，所述进样口通孔(1-11)与所述样品进样口(1-22)对应且相互连通，所述出样口通孔(1-12)与所述废液出样口(1-23)对应且相互连通；
所述顶层玻璃盖片(1-1)与所述薄膜层(1-2)的结构面键合形成闭合微管路体系，所述薄膜层(1-2)的非结构面、空腔层(1-3)与底层玻璃基片(1-4)键合形成封闭空腔；
所述数字PCR芯片(1)的进样口通孔(1-11)通过通管与样品管(6)的出口连接，所述通管上设置有第一阀门(7)。


3.根据权利要求2所述的一体化数字PCR系统，其特征在于，所述聚二甲基硅氧烷微腔阵列结构(1-21)内包括至少1000个微腔，且每个所述微腔的几何形状及尺寸均一致；
所述聚二甲基硅氧烷微腔阵列结构(1-21)为非通透结构，且每个微腔(1-212)底部的聚二甲基硅氧烷薄膜构成微腔(1-212)与空腔层(1-3)之间的隔离膜，所述隔离膜的厚度为20～200微米。


4.根据权利要求2所述一体化数字PCR系统，其特征在于，所述空腔层(1-3)为通透结构，所述空腔层(1-3)通过聚二甲基硅氧烷、双面胶带或胶片刻画制成，所述空腔层(1-3)的厚度为30～1000微米。


5.根据权利要求2所述的一体化数字PCR系统，其特征在于，所述光学检测模块(2)包括二维步进扫描平台(2-6)、明场光学组件和荧光显微光学组件；
所述明场光学组件设置于所述二维步进扫描平台(2-6)的上方，所述荧光显微光学组件设置于所述二维步进扫描平台(2-6)的下方，所述二维步进扫描平台(2-6)与所述中央控制模块(5)连接；
所述二维步进扫描平台(2-6)用于放置数字PCR芯片(1)；
所述明场光学元件用于观察数字PCR芯片(1)进样的完整性；
所述荧光显微光学组件用于进行PCR结果检测。


6.根据权利要求2所述的一体化数字PCR系统，其特征在于，所述流体控制模块(3)包括流体控制电路(3-1)、真空泵(3-2)、第二阀门(3-3)和废液瓶(3-4)；
所述流体控制电路(3-1)分别与所述第一阀门(7)的控制端及中央控制模块(5)连接；
所述流体控制电路(3-1)还分别与所述真空泵(3-2)、第二阀门(3-3)及热水循环温控模块(4)中的三通阀门(4-4)连接，所述真空泵(3-2)的进气口通过通管与所述废液瓶(3-4)的出气口连接，所述第二阀门(3-3)的输出端口通过通管与所述废液瓶(3-4)的进料口连接，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，谢腾宝，武银，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50