一种基于多分散液滴的数字核酸检测装置及其应用方法

本发明涉及检验器械，尤其是一种基于多分散液滴的数字核酸检测装置及其应用方法。

背景技术：

1、生物分子的定量检测，如定量检测核酸分子，可以提高疾病的诊断率和帮助监测疾病的进展以及辅助治疗。传统的定量核酸检测基于标准曲线对待测目标进行定量。然而，不同样品由于杂质等因素可能导致扩增效率不同，影响分析方法的准确性。过低浓度的核酸模板扩增以后难以检测到产物信号。

2、数字核酸检测技术的发展在一定程度上克服了传统定量核酸检测的局限性，数字核酸检测方法将大量反应体积划分为数千或数百万个小反应容器或液滴，每个液滴含有零或一个目标分子。因为每个阳性液滴只对应一个目标分子的放大，所以这种方法将输出信号数字化，使得可以通过计算阳性及阴性液滴的数量计算目标分子的浓度，从而实现绝对目标定量。此外，数字核酸检测方法的皮升反应体积减少了扩散的影响，从而加快反应速度并提高信噪比。

3、目前，数字核酸扩增技术主要采用微流控方法形成微反应体系，利用微流控芯片装置产生液滴主要是在微小的流体管道中将不相容的液体分散成均匀的液滴，微流控液滴的生成方法需要不同压力源同时驱动油相和水相并且依赖于微流控芯片的几何形状和流体流速引起的界面张力和粘性剪切应力，所以微流控系统需要专门的芯片、昂贵的设备以及专业的技术人员来操作，使得数字化核酸检测技术难以推广使用。

4、现有的基于单分散液滴的数字核酸检测技术主要采用微流控方法形成微反应体系，装置复杂、操作繁琐且需要受过一定培训的实验人员才能操作，微流控芯片的加工也较为复杂、成本较高、通量低，不适合普及推广。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供一种高效实用的自动化的，一种基于多分散液滴的数字核酸检测装置及其应用方法。

2、一方面，本发明实施例提供了一种基于多分散液滴的数字核酸检测装置，包括：

3、控制电路，用于响应于目标对象的输入指令，生成控制信号；

4、容器装载模块，用于装载待反应液体；

5、多分散液滴生成模块，用于根据控制信号，通过预设频率和振幅带动容器装载模块进行振动，使待反应液体生成大量的分散液滴；

6、温控模块，用于根据控制信号，向分散液滴提供预设反应温度；

7、成像模块，用于根据控制信号，对反应完成后的分散液滴进行产物信号采集；

8、位移模块，用于根据控制信号，调整容器装载模块相对于多分散液滴生成模块的距离，完成预设频率和振幅的设置；和，移动成像模块到容器装载模块处，辅助成像模块进行产物信号采集。

9、进一步，控制电路分别与温控模块、位移模块和多分散液滴生成模块电性连接，位移模块分别与温控模块和成像模块连接，温控模块固定设置在容器装载模块。

10、进一步，容器装载模块包括储液容器储液容器的装载装置；其中，储液容器用于承载待反应液体；待反应液体包括含有表面活性剂的油性液体以及反应试剂。

11、进一步，多分散液滴生成模块包括振动装置和振动托架；

12、振动装置包括电机或压电传感器，振动装置的活动部件与振动托架连接，振动托架用于承载容器装载模块。

13、进一步，温控模块包括加热模组，加热膜组包括金属底板、加热丝和温度传感器，加热丝和温度传感器设置在金属底板内。

14、进一步，位移模块包括用于控制成像模块移动的第一运动机构；

15、第一运动机构包括用于带动成像模型在z轴垂直运动的丝杆、用于对成像模块在x轴平移导向的第一导向件、用于控制丝杆运动的第一电机、用于控制第一导向件运动的第二电机、用于成像模块在z轴的初始位置归零的第一限位传感器和用于成像模块在x轴的初始位置归零的第二限位传感器。

16、进一步，位移模块包括用于控制容器装载模块移动的第二运动机构；

17、第二运动机构包括用于对容器装载模块在y轴平移导向的第二导向件、用于控制第二导向件运动的第三电机和用于容器装载模块在y轴的初始位置归零的第三限位传感器。

18、进一步，成像模块包括激发光源、发射滤光片、激发滤光片、成像透镜和光学成像传感器。

19、进一步，控制电路包括单片机、比例积分微分控制模块以及连接电路；

20、其中，比例积分微分控制模块用于控制温控模块向分散液滴提供预设反应温度；单片机用于协调管理位移模块中各部件，并管理与上位机的通信交互；上位机用于获取目标对象的输入指令；输入指令包括温度调节指令、振动调节指令、成像采集指令和位移模块移动容器装载模块的第一移动指令以及移动成像模块的第二移动指令。

21、第二方面，本发明实施例还提供了一种基于多分散液滴的数字核酸检测装置的应用方法，

22、包括以下步骤：

23、向容器装载模块加入待反应液体；

24、通过控制电路响应于目标对象的输入指令，生成控制信号；

25、利用位移模块根据控制信号调整容器装载模块相对于多分散液滴生成模块的距离，完成预设频率和振幅的设置；

26、利用多分散液滴生成模块根据控制信号，通过预设频率和振幅带动容器装载模块进行振动，使待反应液体生成大量的分散液滴；

27、利用温控模块根据控制信号，向分散液滴提供预设反应温度；

28、利用位移模块根据控制信号移动成像模块到容器装载模块处，辅助成像模块进行产物信号采集；

29、利用成像模块根据控制信号，对反应完成后的分散液滴进行产物信号采集。

30、上述本发明实施例中的一个或多个技术方案具有如下优点：在容器装载模块装载待反应液体；进而通过控制电路响应于目标对象的输入指令，生成控制信号；利用位移模块根据控制信号调整容器装载模块相对于多分散液滴生成模块的距离，完成预设频率和振幅的设置；利用多分散液滴生成模块根据控制信号，通过预设频率和振幅带动容器装载模块进行振动，使待反应液体生成大量的分散液滴；利用温控模块根据控制信号，向分散液滴提供预设反应温度；利用位移模块根据控制信号移动成像模块到容器装载模块处，辅助成像模块进行产物信号采集；利用成像模块根据控制信号，对反应完成后的分散液滴进行产物信号采集。本发明实施例无需任何复杂芯片结构和微流控液滴生成液路，极大地降低了成本；通过将多分散液滴生成模块、控温模块及产物信号采集模块集成在一个装置上，并通过控制电路实现各模块的调控能够自动化完成基于多分散液滴的数字核酸检测。

技术特征：

1.一种基于多分散液滴的数字核酸检测装置，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于多分散液滴的数字核酸检测装置，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的一种基于多分散液滴的数字核酸检测装置，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的一种基于多分散液滴的数字核酸检测装置，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的一种基于多分散液滴的数字核酸检测装置，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的一种基于多分散液滴的数字核酸检测装置，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的一种基于多分散液滴的数字核酸检测装置，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的一种基于多分散液滴的数字核酸检测装置，其特征在于：

9.根据权利要求1所述的一种基于多分散液滴的数字核酸检测装置，其特征在于：

10.一种基于多分散液滴的数字核酸检测装置的应用方法，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种基于多分散液滴的数字核酸检测装置及其应用方法，本发明通过将多分散液滴生成模块、控温模块及产物信号采集模块集成在一个装置上，并通过控制电路实现各模块的调控能够自动化完成基于多分散液滴的数字核酸检测，在储液容器种载入含有表面活性剂的油性液体及样品后，设定参数并运行即可自动完成数字化核酸检测流程，操作简便；无需微流控芯片的多分散液滴生成装置与数字核酸检测技术巧妙结合，并且无需任何复杂芯片结构和微流控液滴生成液路，极大地降低了成本，可广泛应用于检验器械技术领域。

技术研发人员：王佳思,李晟,周建华
受保护的技术使用者：中山大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15