[发明专利]微液滴检测装置

说明书

本发明提供一种微液滴检测装置，该检测装置包括第一部件、第二部件和第三部件，所述第一部件是微液滴检测时用于间隔油和上浮油的加样以及检测后废液收集的装置，所述第二部件是微液滴检测芯片，和所述第三部件是装有微液滴进行微液滴PCR扩增的容器；所述第二部件固定连接在所述第一部件的上表面；和所述第三部件可拆卸地固定连接在第一部件的下表面。该微液滴检测装置，可以快速、可靠、便捷、以及无污染的检测微液滴样品的荧光信号；该微液滴检测装置的材料和加工成本低，有利于临床检测和其他生物检测的广泛应用。

技术领域

本发明涉及微液滴数字PCR技术领域，具体涉及一种微液滴检测装置。

背景技术

微液滴数字PCR技术(droplet digital PCR，ddPCR)是一种基于单分子PCR的核酸绝对定量分析技术。微液滴数字PCR技术以其高灵敏度、高准确性的优势正成为业界下一个革命性技术。近几年来，随着微纳米制造技术和微流体技术(micro-nanofabrication andmicrofluidics)的发展，微液滴数字PCR技术遇到了突破技术瓶颈的最佳契机。该技术借助微流控芯片，生成直径为数微米到数百微米的液滴；微液滴包裹单分子或单细胞，达到反应与检测全封闭，全集成。微液滴数字PCR系统工作原理是：首先通过特殊的微液滴生成仪将待测样品均分到大量纳升级(直径为数微米到数百微米)的“油包水”微液滴中，微液滴的数量在百万级别。由于微液滴数量足够多，微液滴之间被油层相互隔离，因此每个微液滴相当于一个“微型反应器”，微液滴中只含有待测样品的DNA单分子；然后，针对这些微液滴被转移到EP管中，在一个常规PCR仪中进行反应。经过PCR扩增反应的微液滴，通过特殊的微液滴分析仪逐个对液滴的荧光信号进行检测，有荧光信号的微滴判读为1，没有荧光信号的微滴判读为0。最后，根据泊松分布原理及阳性微滴的个数与比例即可得出待测样品的目标DNA分子数目，实现对核酸样本的绝对定量。微液滴数字PCR技术的一个关键步骤是快速、可靠的判定微液滴样品的荧光信号识别出来，统计阳性微液滴的个数和比例。

微液滴样品荧光信号的判定依赖一个核心技术：微液滴荧光检测装置的设计和加工，利用激光激发微液滴内产物的荧光信号高低来区分阴性微液滴和阳性微液滴。微液滴数字PCR技术的常规流程是：生成的微液滴被转移到EP管中，在一个常规PCR仪中进行反应。经过PCR扩增反应的微液滴，被注入到一个微液滴荧光检测装置中，配合特殊的微液滴分析仪进行荧光信号检测。该微液滴荧光检测装置被广泛应用与临床检测需要具备以下原则：(1)含有经过PCR扩增反应的微液滴的EP管，与该微液滴荧光检测装置密闭连接，无需转移，减小可能的交叉污染；(2)微液滴在特殊微液滴分析仪作用下，被注入到该微液滴荧光检测装置中；微液滴流经激光检测区时，单排整齐排列，便于荧光信号的准确检测；(3)检测后的微液滴被收集到一个密闭的储存容器中，减小可能的交叉污染；(4)该微液滴荧光检测装置一次性使用，材料和加工成本低，(5)针对该微液滴荧光检测装置的操作便捷。针对以上原则，基于微流控技术的微液滴检测芯片具有很大的应用前景。

目前，基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)的微流控芯片已被广泛用于检测微液滴。首先，研究人员利用软光刻工艺(人工操作)加工具备微米量级的PDMS微液滴芯片。当PDMS微液滴芯片制备成功后，在其样品入口、微液滴生成出口利用机械加工工艺打孔，装配进样管、出样管。EP管中的“油相”样品、“微液滴”样品通过手工方式吸入到注射器中。然后，通过外部注射泵将“油相”样品、“微液滴”样品样品经过进样管注入PDMS微液滴芯片中。在预先设计好的流道区域，光学检测系统逐个对液滴的荧光信号进行检测。最后，被检测的微液滴经过出样管被收集到常规实验耗材中，例如EP管。尽管PDMS微液滴芯片材料研发成本低、实验室加工工艺简单，但是其存在的不足包括：

(1)PDMS微液滴检测芯片与含有“微液滴”样品的EP管开放式连接，容易造成交叉污染。

(2)检测后的微液滴被收集到一个开放的EP管中，容易造成交叉污染。