数字聚合酶链式反应检测芯片、方法及其液路系统与流程

本发明涉及聚合酶链式反应检测技术领域，特别是涉及一种数字聚合酶链式反应检测芯片、方法及其液路系统。

背景技术：

聚合酶链式反应(polymerasechainreaction，pcr)是一种体外扩增特定核酸的分子生物学技术，具有特异性强、灵敏度高、高效快捷、操作简单等优点。其中，数字聚合酶链式反应(digitalpolymerasechainreaction，dpcr)是第三代pcr技术，数字聚合酶链式反应是将含有引物、模板、荧光探针及聚合酶等组份的pcr反应体系分成众多微小的、独立的反应单元。经过pcr扩增反应后，对每个反应单元的荧光信号进行检测，有目标dna片段的微滴在扩增后会发出较强荧光，即阳性微滴；无目标dna片段的微滴在扩增后只有微弱的本底荧光，即阴性微滴；将阳性微滴记为1，阴性微滴则记为0，再根据泊松分布原理，计算得出目标dna的起始拷贝数或浓度。

数字聚合酶链式反应中的样品微滴的粒径一般在100μm以下，如dna样本通常是从细胞或组织内提取，粒径在50μm以下。样品微滴在数字聚合酶链式反应检测芯片中经过样品准备、样品进入、样品检测和管道清洗等流程。但是传统的数字聚合酶链式反应检测芯片中液路系统的管道设计不合理，样品微滴在管道内损耗及死体积都比较严重，且当管道粘壁和动力不足时，样品微滴在管道内的损耗会更加严重，进而导致样品微滴的利用率低、损耗大，能够分析检测到的样本量少。

此外，数字聚合酶链式反应检测芯片对样品微滴检测分析完成后，以免对后续的检测造成污染，需要对样品微滴流经过的管道进行清洗，传统数字聚合酶链式反应检测芯片中液路系统的进样管道内会存在死体积，较难清洗，易造成样品微滴间的污染。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种能够保证样品微滴逐个通过、易清洗、死体积小及样品微滴利用率高的数字聚合酶链式反应检测芯片、方法及其液路系统。

一种数字聚合酶链式反应检测芯片的液路系统，包括第一连通阀、第二连通阀、第三连通阀、第一抽射管道、第二抽射管道、第一储液管道、第二储液管道、进样管道、检测管道、第一输油管道及第二输油管道；

所述第一抽射管道的一端用于连接第一抽射装置，所述第一抽射管道的另一端连接所述第一连通阀，所述第二抽射管道的一端用于连接第二抽射装置，所述第二抽射管道的另一端连接所述第二连通阀；

所述第一储液管道的一端连接所述第一连通阀，所述第一储液管道的另一端用于连接储液装置，所述第二储液管道的一端用于连接所述储液装置，所述第二储液管道的另一端连接所述第三连通阀；

所述进样管道的一端连接所述第三连通阀，所述进样管道的另一端用于连接供样装置；

所述检测管道的一端连接所述第二连通阀，所述检测管道的另一端连接所述第三连通阀及废液回收装置；

所述第一输油管道的一端连接所述第一连通阀，所述第一输油管道的另一端用于连接供油装置；所述第二输油管道的一端连接所述第二连通阀，所述第二输油管道的另一端用于连接所述供油装置。

在其中一个实施例中，所述第一连通阀、所述第二连通阀和所述第三连通阀均为三通阀。

在其中一个实施例中，所述第一连通阀为三通阀，所述第二连通阀和所述第三连通阀共同组成八通阀。

在其中一个实施例中，所述进样管道的内径为0.8mm。

在其中一个实施例中，所述检测管道的内径为50μm-100μm。

在其中一个实施例中，所述第一输油管道用于连接所述供油装置的一端与所述第二输油管道用于连接所述供油装置的一端共管道设置。

在上述任一个实施例中，还包括第四连通阀，所述检测管道能够通过所述第四连通阀连接所述废液回收装置。

在其中一个实施例中，所述第四连通阀为二通阀。

本发明中聚合酶链式反应检测芯片的液路系统包括第一连通阀、第二连通阀、第三连通阀、第一抽射管道、第二抽射管道、第一储液管道、第二储液管道、进样管道、检测管道、第一输油管道及第二输油管道，通过该第一抽射管道的一端用于连接第一抽射装置，另一端连接该第一连通阀，该第二抽射管道的一端用于连接第二抽射装置，另一端连接该第二连通阀；该第一储液管道的一端连接该第一连通阀，另一端用于连接储液装置，该第二储液管道的一端连接该储液装置，该第二储液管道的另一端用于连接该第三连通阀；该进样管道的一端连接该第三连通阀，另一端用于连接供样装置；该检测管道的一端连接该第二连通阀，另一端连接该第三连通阀及废液回收装置；该第一输油管道的一端连接该第一连通阀，另一端用于连接供油装置；该第二输油管道的一端连接该第二连通阀，另一端用于连接该供油装置。

本发明中聚合酶链式反应检测芯片的液路系统中的管道设计合理，液路系统结构简单，样品微滴在管道内的损耗及死体积都较小，且样品微滴可以在该检测管道中逐个通过，样品微滴的利用率高，能够分析检测到的样品微滴数量多。此外，液路系统的进样管道和检测管道的死体积小，通过第一连通阀、第二连通阀及第三连通阀间的连通配合，可以较好的清洗管道，减少样品微滴间的污染。

此外，还要必要提供一种数字聚合酶链式反应检测芯片。

一种数字聚合酶链式反应检测芯片，包括上述任一实施例所述数字聚合酶链式反应检测芯片的液路系统，所述液路系统上还设有光学检测窗口，光学检测装置通过所述光学检测窗口检测分析所述检测管道中样品微滴的光谱数据。

该数字聚合酶链式反应检测芯片通过使用数字聚合酶链式反应检测芯片的液路系统，样品微滴的利用率高，能够分析检测到的样品微滴数量多，并且可以较好的清洗管道。

此外，还要必要提供一种数字聚合酶链式反应检测方法。

一种数字聚合酶链式反应检测方法，使用上述实施例所述数字聚合酶链式反应检测芯片检测样品微滴，所述数字聚合酶链式反应检测方法包括如下步骤：

控制所述第一连通阀将所述第一抽射管道与所述第一输油管道连通，并控制所述第二连通阀将所述第二抽射管道与所述第二输油管道连通，通过所述第一抽射装置和所述第二抽射装置将所述供油装置中的油分别抽吸到所述第一抽射管道和所述第二抽射管道中；

控制所述第一连通阀将所述第一抽射管道与所述第一储液管道连通，并控制所述第三连通阀将所述第二储液管道与所述进样管道连通，通过所述第一抽射装置将所述供样装置中的样品微滴抽吸到所述储液装置中；

控制所述第三连通阀将所述第二储液管道与所述检测管道连通，并控制所述第二连通阀将所述第二抽射管道与所述检测管道连通，通过所述第一抽射装置和所述第二抽射装置分别将所述第一抽射管道和所述第二抽射管道中的油与所述储液装置中的样品微滴混合成油包样品微滴，所述第一抽射装置和所述第二抽射装置并控制所述油包样品微滴依次逐个通过所述检测管道，所述光学检测装置通过所述光学检测窗口检测分析所述油包样品微滴，检测完成后的所述油包样品微滴流入到所述废液回收装置。

该数字聚合酶链式反应检测方法通过使用数字聚合酶链式反应检测芯片检测样品微滴，样品微滴的损耗较低，检测到的样品微滴的数量多，样品微滴的利用率高。

附图说明

图1为一实施方式中聚合酶链式反应检测芯片的液路系统示意图；

图2为一实施方式中包含一个二通阀的聚合酶链式反应检测芯片的液路系统示意图；

图3为一实施方式中包含一个八通阀的聚合酶链式反应检测芯片的液路系统示意图。

附图标记说明如下：

10、聚合酶链式反应检测芯片的液路系统，20、第一抽射装置，30、第二抽射装置，40、储液装置，50、供样装置，60、光学检测窗口，70、废液回收装置，80、供油装置，101、第一连通阀，102、第二连通阀，103、第三连通阀，104、第四通阀，105、八通阀；111、第一抽射管道，112、第二抽射管道，121、第一储液管道，122、第二储液管道，130、进样管道，140、检测管道，151、第一输油管道，152.第二输油管道。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示的一实施方式中数字聚合酶链式反应检测芯片的液路系统10，包括第一连通阀101、第二连通阀102、第三连通阀103、第一抽射管道111、第二抽射管道112、第一储液管道121、第二储液管道122、进样管道130、检测管道140、第一输油管道151及第二输油管道152。可选地，该第一连通阀101、该第二连通阀102和该第三连通阀103均为三通阀。

在其中一个实施例中，该进样管道130的内径为0.8mm，可以控制样品的进液量50μl-100μl。

在其中一个实施例中，该检测管道140的内径为50μm-100μm，可以将微小的样品液滴传输到检测芯片中进行荧光信光谱信号的检测。

该第一抽射管道111的一端用于连接第一抽射装置20，该第一抽射管道111的另一端连接该第一连通阀101，该第二抽射管道112的一端用于连接第二抽射装置30，该第二抽射管道112的另一端连接该第二连通阀102。

该第一储液管道121的一端连接该第一连通阀101，该第一储液管道121的另一端用于连接储液装置40，该第二储液管道122的一端连接该储液装置40，该第二储液管道122的另一端用于连接该第三连通阀103。

该进样管道130的一端连接该第三连通阀103，该进样管道130的另一端用于连接供样装置50。

该检测管道140的一端连接该第二连通阀102，该检测管道的另一端连接该第三连通阀103及废液回收装置70。

该第一输油管道151的一端连接该第一连通阀101，该第一输油管道151的另一端用于连接供油装置80；该第二输油管道152的一端连接该第二连通阀102，该第二输油管道152的另一端用于连接该供油装置80。可选地，该第一输油管道151用于连接该供油装置80的一端与该第二输油管道152用于连接该供油装置80的一端共管道设置。

本发明中聚合酶链式反应检测芯片的液路系统10包括第一连通阀101、第二连通阀102、第三连通阀103、第一抽射管道111、第二抽射管道112、第一储液管道121、第二储液管道122、进样管道130、检测管道140、第一输油管道151及第二输油管道152，通过该第一抽射管道111的一端用于连接第一抽射装置20，另一端连接该第一连通阀102，该第二抽射管道112的一端用于连接第二抽射装置30，另一端连接该第二连通阀102；该第一储液管道121的一端连接该第一连通阀101，另一端用于连接储液装置40，该第二储液管道121的一端连接该储液装置40，该第二储液管道122的另一端用于连接该第三连通阀103；该进样管道130的一端连接该第三连通阀103，另一端用于连接供样装置50；该检测管道140的一端连接该第二连通阀102，另一端连接该第三连通阀103及废液回收装置70；该第一输油管道151的一端连接该第一连通阀101，另一端用于连接供油装置80；该第二输油管道152的一端连接该第二连通阀102，另一端用于连接该供油装置80。

本发明中聚合酶链式反应检测芯片的液路系统10中的管道设计合理，液路系统结构简单，样品微滴在管道内的损耗及死体积都较小，且样品微滴可以在该检测管道140中逐个通过，样品微滴的利用率高，能够分析检测到的样品微滴数量多。此外，液路系统的进样管道130和检测管道140的死体积小，通过第一连通阀101、第二连通阀102及第三连通阀103间的连通配合，可以较好的清洗管道，减少样品微滴间的污染。

如图1所示的一实施方式中该数字聚合酶链式反应检测芯片的液路系统10还设有光学检测窗口60，光学检测装置(图未示)通过所述光学检测窗口60检测分析所述检测管道140中样品微滴的光谱数据。其抽样检查过程包括如下步骤：

控制该第一连通阀101将该第一抽射管道111与该第一输油管道151连通，并控制该第二连通阀102将该第二抽射管道112与该第二输油管道152连通，通过该第一抽射装置20和该第二抽射装置30将该供油装置80中的油分别抽吸到该第一抽射管道111和该第二抽射管道112中；

控制该第一连通阀101将该第一抽射管道111与该第一储液管道121连通，并控制该第三连通阀103将该第二储液管道122与该进样管道130连通，通过该第一抽射装置20将该供样装置50中的样品微滴抽吸到该储液装置40中；

控制该第三连通阀103将该第二储液管道122与该检测管道140连通，并控制该第二连通阀102将该第二抽射管道112与该检测管道140连通，通过该第一抽射装置20和该第二抽射装置30分别将该第一抽射管道111和该第二抽射管道112中的油与该储液装置40中的样品微滴混合成油包样品微滴，该第一抽射装置20和该第二抽射装置30并控制该油包样品微滴依次逐个通过该检测管道140，该光学检测装置通过该光学检测窗口60检测分析该油包样品微滴，检测完成后的该油包样品微滴流入到该废液回收装置70。

其清洗过程包括如下步骤：

控制该第一连通阀101将该第一抽射管道111与该第一输油管道151连通，并控制该第二连通阀102将该第二抽射管道112与该第二输油管道152连通，通过该第一抽射装置20和该第二抽射装置30将该供油装置80中的油分别抽吸到该第一抽射管道111和该第二抽射管道112中；

控制该第一连通阀101将该第一抽射管道111与该第一储液管道121连通，并控制该第二连通阀102将该第二抽射管道112与该检测管道140连通，通过该第一抽射装置20和该第二抽射装置30分别将该第一抽射管道111和该第二抽射管道112中的油推出，同时控制第三连通阀103切换连通进样管道130或检测管道140，不断的用油冲击清洗进样管道13和检测管道140。

通过使用数字聚合酶链式反应检测芯片的液路系统10检查分析样品微滴，样品微滴的利用率高，能够分析检测到的样品微滴数量多，并且可以较好的清洗管道。

如图2所示的一实施方式中的数字聚合酶链式反应检测芯片的液路系统10相对于如图1所示的数字聚合酶链式反应检测芯片的液路系统10还包括一个第四连通阀104，该第四连通阀104的一端连接检测通道140，另一端连接废液回收装置70。检测完成后的该油包样品微滴通过第四连通阀104再流入到该废液回收装置70。可选地，该第四连通阀104为二通阀。

该数字聚合酶链式反应检测芯片的液路系统10的清洗过程包括如下步骤：

控制该第一连通阀101将该第一抽射管道111与该第一输油管道151连通，并控制该第二连通阀102将该第二抽射管道112与该第二输油管道152连通，通过该第一抽射装置20和该第二抽射装置30将该供油装置80中的油分别抽吸到该第一抽射管道111和该第二抽射管道112中；

控制该第一连通阀101将该第一抽射管道111与该第一储液管道121连通，并控制该第二连通阀102将该第二抽射管道112与该检测管道140连通，通过该第一抽射装置20和该第二抽射装置30分别将该第一抽射管道111和该第二抽射管道112中的油推出，同时控制第三连通阀103切换连通进样管道130或检测管道140，并且多次控制第四连通阀104开启/关闭，不断的用油冲击清洗进样管道130和检测管道140。

该数字聚合酶链式反应检测芯片的液路系统10通过第三连通阀103和第四连通阀104的连通配合，增大管道中油的瞬间冲量，实现持续冲击清洗进样管道13和检测管道140，较易清洗掉粘附在进样管道13和检测管道140上的样品微滴。

如图3所示的一实施方式的数字聚合酶链式反应检测芯片的液路系统10相对于图1或图2所示的数字聚合酶链式反应检测芯片的液路系统10，其使用八通阀105替代该第二连通阀102和该第三连通阀103。该八通阀105可以用于连接第二储液管道122、第二抽射管道112、进样管道130、检测管道140及第二输油管道152。

如图3所示的一实施方式中该数字聚合酶链式反应检测芯片的液路系统10还设有光学检测窗口60，光学检测装置(图未示)通过所述光学检测窗口60检测分析所述检测管道140中样品微滴的光谱数据。其抽样检查过程包括如下步骤：

控制该第一连通阀101将该第一抽射管道111与该第一输油管道151连通，并控制该八通阀105将该第二抽射管道112与该第二输油管道152连通，通过该第一抽射装置20和该第二抽射装置30将该供油装置80中的油分别抽吸到该第一抽射管道111和该第二抽射管道112中；

控制该第一连通阀101将该第一抽射管道111与该第一储液管道121连通，并控制该八通阀105将该第二储液管道122与该进样管道130连通，通过该第一抽射装置20将该供样装置50中的样品微滴抽吸到该储液装置40中；

控制该八通阀105将该第二储液管道122与该检测管道140连通，并控制该八通阀105将该第二抽射管道112与该检测管道140连通，通过该第一抽射装置20和该第二抽射装置30分别将该第一抽射管道111和该第二抽射管道112中的油与该储液装置40中的样品微滴混合成油包样品微滴，该第一抽射装置20和该第二抽射装置30并控制该油包样品微滴依次逐个通过该检测管道140，该光学检测装置通过该光学检测窗口60检测分析该油包样品微滴，检测完成后的该油包样品微滴流入到该废液回收装置70。

其清洗过程包括如下步骤：

控制该第一连通阀101将该第一抽射管道111与该第一输油管道151连通，并控制该八通阀105将该第二抽射管道112与该第二输油管道152连通，通过该第一抽射装置20和该第二抽射装置30将该供油装置80中的油分别抽吸到该第一抽射管道111和该第二抽射管道112中；

控制该第一连通阀101将该第一抽射管道111与该第一储液管道121连通，并控制该八通阀105将该第二抽射管道112与该检测管道140连通，通过该第一抽射装置20和该第二抽射装置30分别将该第一抽射管道111和该第二抽射管道112中的油推出，同时控制八通阀105切换连通进样管道130或检测管道140，并且多次控制第四连通阀104开启/关闭，不断的用油冲击清洗进样管道130和检测管道140。

该数字聚合酶链式反应检测芯片的液路系统10采用八通阀105替代第二连通阀102和第三连通阀103，提升了液路系统的承压能力，减少了管道中的死体积及损耗；并通过八通阀105和第四连通阀104的连通配合，增大管道中油的瞬间冲量，实现持续冲击清洗进样管道130和检测管道140，较易清洗掉粘附在进样管道13和检测管道140上的样品微滴。

上述任一实施方式中所述的该数字聚合酶链式反应检测芯片的液路系统10可以应用于数字聚合酶链式反应检测芯片技术领域，但也不局限于该技术领域。当应用于数字聚合酶链式反应检测芯片领域时，该数字聚合酶链式反应检测芯片的液路系统10还设有光学检测窗口60，光学检测装置通过该光学检测窗口60检测分析该检测管道140中样品微滴的光谱数据。

该数字聚合酶链式反应检测芯片通过使用数字聚合酶链式反应检测芯片的液路系统10，可以完成样品微滴的抽样-检测-清洗，样品微滴的利用率高，能够分析检测到的样品微滴数量多，且可以较好的清洗管道。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。