[发明专利]一种基于微流控芯片的液滴PCR扩增检测装置

权利要求书

1.一种基于微流控芯片的液滴PCR扩增检测装置，其特征在于：该装置包括微流控芯片(1)、XYZ运动单元(2)、PCR扩增单元(3)和检测单元(4)；微流控芯片(1)放置于PCR扩增单元(3)中，进行扩增反应；PCR扩增单元(3)固定在XYZ运动单元(2)上，以达到三维控制PCR扩增单元运动进而控制微流控芯片位置的目的，检测单元(4)固定于装置一侧，其检测镜头正对微流控芯片进而实现实时微流控芯片(1)图像获取，并进行自动聚焦与图像拼接；

微流控芯片(1)包括注样孔(1-1)、盖片(1-2)、结构片(1-3)、底片(1-4)、液滴扩增反应室(1-5)、出样孔(1-6)、盖片注样孔(1-7)、盖片出样孔(1-8)以及芯片位置标记(1-9)；由生成液滴方法收集液滴到离心管中，并用移液枪吸取到微流控芯片(1)中，微流控芯片采用三明治结构，上下分别为盖片(1-2)和底片(1-4)，中间夹着结构片(1-3)，三者通过双面胶进行连接粘连；结构片(1-3)中镂空的六边形部分即为液滴扩增反应室(1-5)；盖片(1-2)高度设计大于1mm，以加大微流控芯片(1)的整体硬度与质量，使微流控芯片有一定的刚性，不易弯折，便于与注样出样孔相连；同时，为减少热量损失，结构片(1-3)、底片(1-4)的厚度小于0.2mm；在盖片(1-2)上与结构片(1-3)六边形区域的两端对齐的位置分别打了直径范围0.5mm-1mm的盖片注样孔(1-7)和盖片出样孔(1-8)，注样孔(1-1)、出样孔(1-6)位于盖片(1-2)的上面，与注样孔(1-7)和盖片出样孔(1-8)相连，高度3-6mm，方便移液枪枪尖能够顺利插入；液滴通过注样孔注入结构片(1-3)的液滴扩增反应室(1-5)中，腔室采用六边形结构利于排气，注完液滴后，将注样孔(1-1)、出样孔(1-6)注入矿物油即可封住芯片进行扩增反应；同时在结构片(1-3)上印有芯片位置标记(1-9)，此标记与荧光相机(4-1)、XYZ运动单元(2)相互配合，实现多次不同位置拍照，完成芯片液滴存储区域的图像完整获取；

XYZ运动单元(2)包括高精度Z方向运动平台(2-1)、Z相机转接板(2-2)、Y轴电机(2-3)、Y轴主动轮(2-4)、Y轴从动轮(2-5)、Y轴皮带(2-6)、Y轴导轨(2-7)、微小光耦a(2-8)、Y轴滑块(2-9)、X轴电机(2-10)、X轴主动轮(2-11)、X轴从动轮(2-12)、X轴导轨(2-13)、微小光耦b(2-14)、卡位开关a(2-15)、卡位开关b(2-16)、X轴滑块(2-17)、装置底板(2-18)、X轴皮带(2-19)；采用图像检测方法进行检测，在20倍放大倍数下，采用控制XYZ运动单元(2)运动，多次拍摄反应腔不同位置图像，再将多幅图像进行图像拼接完成大面积范围内的图像获取；

设计两套电机驱动装置用于实现前后左右运动，一套基于X轴方向，另一套基于Y轴方向；X轴电机(2-10)带动X轴主动轮(2-11)、X轴从动轮(2-12)通过X轴皮带(2-19)完成X轴运动，X轴通过微小光耦a(2-8)、微小光耦b(2-14)控制X轴电机(2-10)位置；Y轴电机(2-3)带动Y轴主动轮(2-3)、Y轴从动轮(2-5)通过Y轴皮带(2-6)完成Y轴运动，Y轴通过卡位开关a(2-15)、控制电机位置(2-16)；将Y轴方向电机驱动装置的底板固定在X轴驱动装置X轴滑块(2-17)上，完成二维平面的前后左右运动目标；而X轴滑块(2-17)则与PCR扩增单元(3)相连，完成不同芯片区位置的采集需要；Z轴方向运动采用高精度Z方向运动平台(2-1)控制，XY方向运动通过使PCR扩增单元运动实现，Z方向运动通过使相机运动实现，整体实现三维运动照相控制。