POCT定量核酸检测用微流控装置、检测系统及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及POCT定量核酸检测用微流控装置、检测系统及检测方法。该微流控装置包括芯片、对芯片进行加液的加液机构、对芯片1上PCR反应进行温度控制的温控机构及获取芯片上PCR反应的光学信息的感光机构。该装置将含有核酸分子的反应体系液体进行充分分散，以能够在每一微反应腔内形成一个独立反应体系，从而对于每一反应体系所产生的荧光信息进行分析在进行计数分析以及统计，得到绝对定量的样品核酸量，分析灵敏度高。分析灵敏度高。分析灵敏度高。

【技术实现步骤摘要】
POCT定量核酸检测用微流控装置、检测系统及检测方法


[0001]本专利技术涉及核酸检测
，尤其涉及POCT定量核酸检测用微流控装置、检测系统及检测方法。

技术介绍

[0002]核酸是生物体内的高分子化合物，核酸包括脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid，DNA)和核糖核酸(ribonucleic acid，RNA)两大类。核酸不仅是基本的遗传物质，还在蛋白质的生物合成上也占重要位置，核酸还在生长、遗传、变异等一系列重大生命现象中起决定性的作用。现有的核酸分析技术采用核酸扩增及杂交技术，这种技术的优越性在于具有的高灵敏度和特异性，通过核酸扩增技术以及杂交技术对核酸进行检测分析，从而可实现但不限于，细菌、病毒等微生物检测，肿瘤等疾病诊断，产前无损DNA诊断，遗传疾病的风险预警，以及药物筛选、精准医疗等生物医学领域应用。
[0003]核酸分析的前提是核酸扩增，即聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction，PCR)，称PCR扩增，在体外通过特定的酶促进反应，进行一段特定DNA或RNA片段扩增，从而获取大量的目标DNA片段。核酸分析方法经历了三个发展阶段。第一阶段就是普通的PCR扩增仪，扩增后的模板DNA经凝胶电泳分析，定性地检测目标片段的有无，而不能对起始模板进行定量检测。第二个阶段，在PCR扩增反应体系中加入荧光基团，利用荧光信号积累实时监测整个PCR进程，最后通过扩增产物达到阈值时所经历的循环次数和标准曲线来定量起始模板的浓度。实时荧光定量PCR采用校准品和样品之间的比较来进行相对定量检测，校准品和样品间由于背景不同而引入偏差，对于低拷贝数的靶DNA难以检测。同时DNA提取过程中引入的杂质可能对扩增产生抑制作用。第三个阶段代表是美国Bio
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Rad公司的QX200液滴式数字PCR，其进行检测的具体过程为，首先对样品进行微液滴化处理，将含有核酸分子的反应体系分散为成千上万个纳升级的液滴，其中每个微滴不含或含有一个待检核酸靶分子，每个微滴都作为一个独立的PCR反应器，经PCR扩增后，有荧光信号的液滴为1，没有荧光信号的液滴0，最终根据泊松分布原理以及阳性液滴的比例，分析软件可计算给出待检靶分子的浓度或拷贝数。液滴式数字PCR具有极高的扩增效率和特异性，检测灵敏度可达到0.001％。通过计数分析检测结果，不需要标准曲线，可实现绝对定量。QX200液滴式数字PCR的样品检测需要三个仪器分三步来完成，首先在液滴产生仪器中产生液滴，用PCR管将液滴收集后转移到PCR扩增仪中进行扩增，扩增结束后再将扩增产物转移到数据读取分析仪中进行结果读取，分析过程繁琐、复杂、周期长，不适合进行快速的核酸分析与检测，由于对于POCT即时检验(point
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care testing)的检测需求不断扩张，对于现场检测，快速检测的要求不断凸显。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，有必要提供一种POCT定量核酸检测用微流控装置，用以解决上述问题中的至少一个问题。
[0005]本专利技术提供一种POCT定量核酸检测用微流控装置，包括：
[0006]芯片，所述芯片上形成有若干个用于PCR反应的微反应腔，每一所述微反应腔均具有液流口，所述微反应腔成矩阵紧密布置，所述微反应腔之间相互分隔；
[0007]加液机构，包括压力源、加液器及形成于芯片内的液流通道，所述液流通道与所述液流口连通，所述加液器、所述液流通道和所述微反应腔连通形成一加液循环，所述压力源促使液体在所述加液循环内流动，所述液体在所述微反应腔内形成微液滴；
[0008]温控机构，用于控制所述微反应腔内进行PCR反应所需温度；及
[0009]感光机构，所述感光机构包括若干感光膜，所述感光膜包裹于微反应腔外，所述感光膜感应所述微反应腔内产生的微反应光学信息。
[0010]具体的，所述加液器包括连通管道、成容器状的储液箱及成容器状的回收箱，所述储液箱通过一所述连通管道与所述液流通道的一端连通，所述回收箱通过另一所述连通管道与所述液流通道的另一端连通。
[0011]进一步的，所述加液器还包括设置于所述液流通道上的震荡元件，所述震荡元件包括震荡体及与所述震荡体传动连接的动作体，所述震荡体具有延伸至所述芯片外部的电连接端，所述动作体具有延伸至所述液流通道内且靠近所述微反应腔的一端，所述震荡体通过供电产生震荡作用，带动所述动作体在所述液流通道内反复动作，以产生微液滴。
[0012]进一步的，所述加液器还包括设置于所述连通管道上且靠近所述震荡元件设置的混液件，所述混液件包括：
[0013]壳体，所述壳体内形成有相互交叉的两个流路，其中一个所述流路用于连通所述储液箱与一所述液流通道、或用于连通所述回收箱与另一所述液流通道，另一所述流路连通至所述压力源；及
[0014]转动连接于所述连通管道内的混合转子，所述混合转子承接两个所述流路释放的液体与气体，并通过转动将所述液体与所述气体混合。
[0015]进一步的，所述加液器还包括设置于所述连通管道上的阀。
[0016]更多的，若干所述微反应腔沿同一平面排布形成一反应层，所述芯片上形成有多个所述反应层。
[0017]具体的，所述温控机构包括设置于相邻所述反应层之间的温控通道及温控源，所述温控源用于向所述温控通道内提供温度变化的流体，以对所述反应层的所述微反应腔进行温度控制。
[0018]具体的，所述微反应腔的最大宽度为10～300微米。
[0019]本专利技术还提供的一种POCT定量核酸检测系统：包括：
[0020]所述的微流控装置；
[0021]加载平台，用于承载所述微流控装置，并提供所述芯片的微反应腔中产生PCR反应的所需能量；
[0022]图像采集系统，用于向所述微反应腔进行荧光激发，并采集激发光照区域中的被测样品的图像，所述图像采集系统与所述感光膜连接；
[0023]控制器，电连接所述图像采集系统和所述加载平台，用于控制所述微反应腔内反应所需条件；
[0024]计算器，连接所述控制器，用于将所述芯片上的所述微反应腔10得到的图像信息
进行处理，分析计算出样品中的核酸量。
[0025]本专利技术还提供一种所述的POCT定量核酸检测系统的定量核酸的检测方法，包括以下步骤：
[0026]S1、将所述微流控装置置于所述加载平台上；
[0027]S2、通过所述加液机构对所述微反应腔进行加液，在所述加液器、所述液流通道和所述微反应腔连通形成一加液循环，通过所述压力源促使液体在所述加液循环内流动，所述液体在所述微反应腔内形成微液滴；
[0028]S3、通过温控机构控制所述微反应腔内温度，以进行PCR反应；
[0029]S4、通过所述感光机构获取所述微反应腔进行PCR反应产生的光学信息；
[0030]S5、所述图像采集系统获取所述感光机构的光学信息并将其转换成图像；
[0031]S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.POCT定量核酸检测用微流控装置，其特征在于，包括：芯片，所述芯片上形成有若干个用于PCR反应的微反应腔，每一所述微反应腔均具有液流口，所述微反应腔成矩阵紧密布置，所述微反应腔之间相互分隔；加液机构，包括压力源、加液器及形成于芯片内的液流通道，所述液流通道与所述液流口连通，所述加液器、所述液流通道和所述微反应腔连通形成一加液循环，所述压力源促使液体在所述加液循环内流动，所述液体在所述微反应腔内形成微液滴；温控机构，用于控制所述微反应腔内进行PCR反应所需温度；及感光机构，所述感光机构包括若干感光膜，所述感光膜包裹于微反应腔外，所述感光膜感应所述微反应腔内产生的微反应光学信息。2.根据权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，所述加液器包括连通管道、成容器状的储液箱及成容器状的回收箱，所述储液箱通过一所述连通管道与所述液流通道的一端连通，所述回收箱通过另一所述连通管道与所述液流通道的另一端连通。3.根据权利要求2所述的微流控装置，其特征在于，所述加液器还包括设置于所述连通管道上的震荡元件，所述震荡元件包括震荡体及与所述震荡体传动连接的动作体，所述动作体具有延伸至所述连通管道内且靠近所述微反应腔的一端，所述震荡体通过供电产生震荡作用，带动所述动作体在所述连通管道内动作，以产生微液滴。4.根据权利要求3所述的微流控装置，其特征在于，所述加液器还包括设置于所述连通管道上且靠近所述震荡元件设置的混液件，所述混液件包括：壳体，所述壳体内形成有相互交叉的两个流路，其中一个所述流路用于连通所述储液箱与一所述液流通道、或用于连通所述回收箱与另一所述液流通道，另一所述流路连通至所述压力源；及转动连接于所述连通管道内的混合转子，所述混合转子承接两个所述流路释放的液体与气体，并通过转动将所述液体与所述气体混合。5.根据权利要求3所述的微流控装置，其特征在于，所述加液器还包括设置于所述连...

【专利技术属性】
技术研发人员：王奔，
申请(专利权)人：王奔，
类型：发明
国别省市：