[發(fā)明專利]微液滴檢測裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711074983.3
• 申請日: 2017-11-06
• 公開（公告）號: CN109752353A
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 荊高山;白宇;王博;蘇世圣;付明珠;郭永;王勇斗
• 申請（專利權(quán)）人: 北京新羿生物科技有限公司;清華大學(xué)
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N33/53;G01N33/533;C12M1/00;B01L3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種微液滴檢測裝置，該檢測裝置包括第一部件、第二部件和第三部件，所述第一部件是微液滴檢測時用于間隔油和上浮油的加樣以及檢測后廢液收集的裝置，所述第二部件是微液滴檢測芯片，和所述第三部件是裝有微液滴進行微液滴PCR擴增的容器；所述第二部件固定連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連接在第一部件的下表面。該微液滴檢測裝置，可以快速、可靠、便捷、以及無污染的檢測微液滴樣品的熒光信號；該微液滴檢測裝置的材料和加工成本低，有利于臨床檢測和其他生物檢測的廣泛應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微液滴數(shù)字PCR技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微液滴檢測裝置。

背景技術(shù)

微液滴數(shù)字PCR技術(shù)(droplet digital PCR，ddPCR)是一種基于單分子PCR的核酸絕對定量分析技術(shù)。微液滴數(shù)字PCR技術(shù)以其高靈敏度、高準(zhǔn)確性的優(yōu)勢正成為業(yè)界下一個革命性技術(shù)。近幾年來，隨著微納米制造技術(shù)和微流體技術(shù)(micro-nanofabrication andmicrofluidics)的發(fā)展，微液滴數(shù)字PCR技術(shù)遇到了突破技術(shù)瓶頸的最佳契機。該技術(shù)借助微流控芯片，生成直徑為數(shù)微米到數(shù)百微米的液滴；微液滴包裹單分子或單細(xì)胞，達(dá)到反應(yīng)與檢測全封閉，全集成。微液滴數(shù)字PCR系統(tǒng)工作原理是：首先通過特殊的微液滴生成儀將待測樣品均分到大量納升級(直徑為數(shù)微米到數(shù)百微米)的“油包水”微液滴中，微液滴的數(shù)量在百萬級別。由于微液滴數(shù)量足夠多，微液滴之間被油層相互隔離，因此每個微液滴相當(dāng)于一個“微型反應(yīng)器”，微液滴中只含有待測樣品的DNA單分子；然后，針對這些微液滴被轉(zhuǎn)移到EP管中，在一個常規(guī)PCR儀中進行反應(yīng)。經(jīng)過PCR擴增反應(yīng)的微液滴，通過特殊的微液滴分析儀逐個對液滴的熒光信號進行檢測，有熒光信號的微滴判讀為1，沒有熒光信號的微滴判讀為0。最后，根據(jù)泊松分布原理及陽性微滴的個數(shù)與比例即可得出待測樣品的目標(biāo)DNA分子數(shù)目，實現(xiàn)對核酸樣本的絕對定量。微液滴數(shù)字PCR技術(shù)的一個關(guān)鍵步驟是快速、可靠的判定微液滴樣品的熒光信號識別出來，統(tǒng)計陽性微液滴的個數(shù)和比例。

微液滴樣品熒光信號的判定依賴一個核心技術(shù)：微液滴熒光檢測裝置的設(shè)計和加工，利用激光激發(fā)微液滴內(nèi)產(chǎn)物的熒光信號高低來區(qū)分陰性微液滴和陽性微液滴。微液滴數(shù)字PCR技術(shù)的常規(guī)流程是：生成的微液滴被轉(zhuǎn)移到EP管中，在一個常規(guī)PCR儀中進行反應(yīng)。經(jīng)過PCR擴增反應(yīng)的微液滴，被注入到一個微液滴熒光檢測裝置中，配合特殊的微液滴分析儀進行熒光信號檢測。該微液滴熒光檢測裝置被廣泛應(yīng)用與臨床檢測需要具備以下原則：(1)含有經(jīng)過PCR擴增反應(yīng)的微液滴的EP管，與該微液滴熒光檢測裝置密閉連接，無需轉(zhuǎn)移，減小可能的交叉污染；(2)微液滴在特殊微液滴分析儀作用下，被注入到該微液滴熒光檢測裝置中；微液滴流經(jīng)激光檢測區(qū)時，單排整齊排列，便于熒光信號的準(zhǔn)確檢測；(3)檢測后的微液滴被收集到一個密閉的儲存容器中，減小可能的交叉污染；(4)該微液滴熒光檢測裝置一次性使用，材料和加工成本低，(5)針對該微液滴熒光檢測裝置的操作便捷。針對以上原則，基于微流控技術(shù)的微液滴檢測芯片具有很大的應(yīng)用前景。

目前，基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)的微流控芯片已被廣泛用于檢測微液滴。首先，研究人員利用軟光刻工藝(人工操作)加工具備微米量級的PDMS微液滴芯片。當(dāng)PDMS微液滴芯片制備成功后，在其樣品入口、微液滴生成出口利用機械加工工藝打孔，裝配進樣管、出樣管。EP管中的“油相”樣品、“微液滴”樣品通過手工方式吸入到注射器中。然后，通過外部注射泵將“油相”樣品、“微液滴”樣品樣品經(jīng)過進樣管注入PDMS微液滴芯片中。在預(yù)先設(shè)計好的流道區(qū)域，光學(xué)檢測系統(tǒng)逐個對液滴的熒光信號進行檢測。最后，被檢測的微液滴經(jīng)過出樣管被收集到常規(guī)實驗耗材中，例如EP管。盡管PDMS微液滴芯片材料研發(fā)成本低、實驗室加工工藝簡單，但是其存在的不足包括：

(1)PDMS微液滴檢測芯片與含有“微液滴”樣品的EP管開放式連接，容易造成交叉污染。

(2)檢測后的微液滴被收集到一個開放的EP管中，容易造成交叉污染。