[發(fā)明專利]一種一體化手持型數(shù)字核酸檢測儀及核酸檢測方法

在審

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• 申請日: 2022-03-21
• 公開（公告）號: CN114540187A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王欣璐;張浩卿;劉小成;朱含亮;帕維爾·諾伊茨爾
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C12M1/38
• 分類號: C12M1/38;C12M1/34;C12M1/02;C12M1/00;C12Q1/686
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 王愛濤

1.一種一體化手持型數(shù)字核酸檢測儀，其特征在于，包括：集成為一體的芯片加樣封裝系統(tǒng)、熱循環(huán)系統(tǒng)和檢測分析系統(tǒng)；所述芯片加樣封裝系統(tǒng)包括微孔型dPCR芯片以及對所述微孔型dPCR芯片進行封裝的封裝蓋片，所述封裝蓋片包括由上至下依次覆蓋設(shè)置的蓋玻片、PDMS和Parylene C；所述熱循環(huán)系統(tǒng)用于對所述微孔型dPCR芯片進行熱循環(huán)；所述檢測分析系統(tǒng)用于拍攝熱循環(huán)結(jié)束后的微孔型dPCR芯片的熒光圖像，并對所述熒光圖像進行處理和分析。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化手持型數(shù)字核酸檢測儀，其特征在于，所述熱循環(huán)系統(tǒng)包括半導(dǎo)體制冷器和嵌入式電子設(shè)備；所述嵌入式電子設(shè)備控制所述半導(dǎo)體制冷器進行加熱和制冷。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一體化手持型數(shù)字核酸檢測儀，其特征在于，所述熱循環(huán)系統(tǒng)還包括：電阻式溫度傳感器、散熱器和散熱風(fēng)扇；所述電阻式溫度傳感器用于測量半導(dǎo)體制冷器的實時溫度；所述散熱器和所述散熱風(fēng)扇用于在所述嵌入式電子設(shè)備的控制下進行散熱。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化手持型數(shù)字核酸檢測儀，其特征在于，所述檢測分析系統(tǒng)包括：光學(xué)模塊、手機內(nèi)置攝像頭和圖像處理及結(jié)果分析應(yīng)用；所述光學(xué)模塊包括濾光片組以及發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管用于發(fā)出光照射到所述微孔型dPCR芯片上產(chǎn)生熒光信號；所述濾光片組用于對所述熒光信號進行過濾；所述手機內(nèi)置攝像頭用于拍攝熱循環(huán)結(jié)束后的dPCR芯片表面熒光圖像，所述圖像處理及結(jié)果分析應(yīng)用用于對所述dPCR芯片表面熒光圖像進行處理和分析。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化手持型數(shù)字核酸檢測儀，其特征在于，所述微孔型dPCR芯片的表面排布有多個大小一致的圓柱型反應(yīng)腔；多個反應(yīng)腔形成陣列結(jié)構(gòu)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一體化手持型數(shù)字核酸檢測儀，其特征在于，多個反應(yīng)腔的直徑不同。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化手持型數(shù)字核酸檢測儀，其特征在于，所述微孔型dPCR芯片的封裝過程具體包括：

將油滴滴在蓋玻片淀積了Parylene C的一面形成油膜；

將PCR反應(yīng)液覆蓋在數(shù)字dPCR芯片含有微孔的一面，用刮片刮去多余的PCR反應(yīng)液，放入芯片托盤；

將蓋玻片有油膜的一面放在數(shù)字dPCR芯片上完成封裝。

8.一種核酸檢測方法，其特征在于，包括：

通過權(quán)利要求1-7任一項所述的一體化手持型數(shù)字核酸檢測儀采集微孔型dPCR芯片的熒光圖像；

利用填充熒光素的微孔型dPCR芯片生成光照不均勻性模板；

對所述熒光圖像進行預(yù)處理，所述預(yù)處理包括：將所述熒光圖像灰度化，并對灰度化后的熒光圖像進行旋轉(zhuǎn)校正以及對所述熒光圖像中微孔位置進行定位校正；

基于所述模板校正預(yù)處理后的熒光圖像；

基于校正后的熒光圖像，提取微孔型dPCR芯片上每個反應(yīng)腔內(nèi)的平均熒光信號強度；

基于每個反應(yīng)腔內(nèi)的平均熒光信號強度，確定陽性孔數(shù)量，利用泊松分布確定微孔型dPCR芯片載入樣品中目標(biāo)基因拷貝數(shù)。