[发明专利]一种基于微球和微孔板的检测设备及其使用方法

说明书

本发明提供一种基于微球和微孔板的检测设备及其使用方法。所述检测设备包括样品处理部分和检测部分；所述检测部分包括多色荧光激发模块、前散射成像模块、荧光发射滤光模块和交变电场控制模块；所述前散射成像模块用于放置微孔板芯片并对所述微孔板芯片的微孔进行成像，所述交变电场控制模块用于控制所述微孔板芯片中微球的移动。本发明提供的检测设备在微孔板芯片上施加电场将微球推入微孔板芯片的微孔中，并利用前散射光成像模块进行成像，更加清楚地获取微孔板芯片中各个微孔的反应状态，从而实现对待测目标分子的准确定性和定量。

技术领域

本发明属于生物检测技术领域，具体涉及一种用于分子诊断的检测设备，尤其涉及一种基于微球和微孔板的检测设备。

背景技术

分子诊断是利用分子生物学的技术和方法研究人体内源性(即机体自身的基因)或外源性(如病毒、细菌等)生物分子和分子体系的存在、结构或表达调控变化，为疾病的预防、预测、诊断、治疗和转归提供信息和决策依据。核酸扩增技术在分子诊断领域中应用范围最广。

相比于传统的临床诊断方法，分子诊断可以弥补传统临床诊断方法的某些缺陷，比如，分子诊断能直接揭示病原体的存在，能客观反映病原体在人体内感染及活动情况，可以作为临床治疗中的一个有效监控手段。另外采用分子诊断还可以检测到常规检测方法难以检测到的病原体，例如可以克服酶免检测技术中从感染到抗体产生的窗口期问题。

目前商业化的分子诊断主要基于PCR扩增技术及不同的检测技术结合，具体来说通常包括：将少量的细菌或病毒的DNA分子有选择性的大量复制或将病毒的RNA分子逆转录后的DNA有选择性的大量复制，通过设计好的引物将特定的核酸序列复制并修饰好以进行检测。常见的检测方式包括二代基因测序、扩增时的实时荧光检测、毛细管电泳(一代测序)、流式荧光检测和基因杂交芯片等方法。PCR扩增技术实现分子诊断的方法存在一些问题，例如：极易出现交叉污染，现有的临床分子检验还需要高度熟练的操作人员，同时对场地要求高，其中PCR临床诊断还必须将样品处理、扩增和检测在分隔的房间内进行，而且为了避免污染前期投入较高，而且污染后难以清理且难以做多指标检测。

微流控芯片(microfluidic chip)将包括核酸提取、逆转录、扩增、检测等多个步骤在一个封闭的微小体积内完成。微流控芯片具有液体流动可控、消耗试样和试剂极少、分析速度成十倍上百倍地提高等特点，它可以在几分钟甚至更短的时间内进行上百个样品的同时分析，并且可以在线实现样品的预处理及分析全过程。所有反应物在样本加入后即为封闭系统，不会污染。

但是，微流控芯片的表面积较小，而且被分成了较多的微孔，液滴或微球等进入微孔时容易受到表面张力等作用力的影响，无法进入微孔中，影响结果的准确性。同时，传统的基于PCR扩增的微流控芯片检测设备一般不具有成像系统，只负责将检测到的荧光信号的多少和强度转换成数据，实现对荧光分子或待测检测样品的定性和定量，实验者无法直观地观察到检测结果，使得实验结果存在不确定性。

在微观尺寸对目标物质的操控和实时观察应用非常广泛，例如对偶联有抗体或核酸的微米级微球的操控可以对这些偶联的分子进行分子之间作用力的研究。

常规的操控方法主要适用扫描探针显微镜、磁镊或光镊，使用扫描探针显微镜是将微球直接粘在探针针尖处，通过多自由度的压电陶瓷移动针尖来移动微球。磁镊是通过改变磁场强度和方向来直接操纵含有磁性材料的微球。光镊则是通过在介质中制造可以捕获微球的光能势井，利用对势井的移动来移动微球，通常对微球操控产生的力在fN-nN的范围内。扫描探针方法和光镊方法通常只能对单微球或数量很小的微球进行操纵，通量极低。磁镊可以平行对数百个微球进行操纵，但通量同样较低，难以满足要求，且由于磁场强度不均匀，难以实现每个微球的平行操控。

因此，急需要开发一种能够快捷有效地将微球转入微孔板芯片中，同时使研究者更加直观准确地获取实验结果的检测设备，以满足生物检测技术领域的研究需求。

发明内容