本实用新型专利技术提供一种微滴数字核酸检测装置。所述微滴数字核酸检测装置包括液滴生成芯片、核酸扩增装置、荧光检测芯片三个部分。本实用新型专利技术针对现有的恒温扩增或非恒温扩增核酸检测操作复杂、难以实现POCT、检测难以绝对定量的核酸检测问题，提出一种新的基于微流控的高通量微液滴数字核酸检测低成本系统，可以满足高生物安全性、便携性、高效性的检测设备需求。求。求。
【技术实现步骤摘要】
微滴数字核酸检测装置
[0001]本技术属于现场定性检测领域，具体涉及一种微滴数字核酸检测装置。
技术介绍
[0002]传染病毒，具有很强的传播性且易于变异，防控难度大，对全球人民的健康和生活产生了极为严重的影响。在传染性病毒传播时，最好的解决方案是快速准确地检测出传染原并分离出载体以防止进一步传播。现有核酸检测操作复杂且耗时长，需要在生物安全实验室实施，难以实现现场应用。
[0003]目前核酸检测技术在临床医学领域上已经被较大范围地应用，但在抗疫一线的公共场合区域，例如火车站、飞机场、临检场所等，人流量巨大，现有核酸检测手段对实验环境要求较高且耗时较长，不能做到即时现场检测(point
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caretesting,POCT)，POCT检测仍然面临着如何有效地克服对周围环境的污染、如何减少实验所需的费用、如何降低仪器的复杂程度、怎样将检测操作最大程度上进行简化、如何实现绝对定量等一系列的问题。
技术实现思路
[0004]本技术提供一种微滴数字核酸检测装置，针对现有的恒温扩增或非恒温扩增核酸检测操作复杂、难以实现POCT、检测难以绝对定量的核酸检测问题。
[0005]本技术通过以下技术方案实现：
[0006]一种微滴数字核酸检测装置，所述微滴数字核酸检测装置包括液滴生成芯片、核酸扩增装置和荧光检测芯片；所述液滴生成芯片通过核酸扩增装置和荧光检测芯片相连接，所述微滴数字核酸检测装置在不低于大气压的压力下使用。
[0007]所述液滴生成芯片包括米字形、十字形或T形液滴生成通道1、液滴生成芯片进口2、过滤段3、稳流段4及一个液滴生成芯片出口5，每个所述液滴生成芯片进口2均连通一个过滤段3，每个所述过滤段3均连通一个稳流段4，多个所述稳流段4均连通一个米字形、十字形或T形液滴生成通道1的一端，所述米字形、十字形或T形液滴生成通道1连通液滴生成芯片出口5。
[0008]进一步的，每个所述过滤段3包括多组过滤柱3
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1，每组过滤柱3
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1为多个过滤柱交错设置。
[0009]进一步的，所述液滴生成芯片进口2包括分散相进口和连续相进口，所述米字形液滴生成通道1包括分散相进口和连续相进口，所述米字形液滴生成通道1 的连续相位于分散相外侧，连续相流体从两侧对称给分散相流体施加剪切力；
[0010]所述十字形液滴生成通道1包括分散相进口和连续相进口，所述十字形液滴生成通道1的连续相流体分为两路流动，同样从两端对称挤压分散相；
[0011]所述T形液滴生成通道1包括分散相进口和连续相进口，所述T形液滴生成通道1的连续相流体从单侧挤压分散相；
[0012]进一步的，所述核酸扩增装置包括圆柱形核酸扩增装置和平面形核酸扩增装置；
所述圆柱形核酸扩增装置包括导热块Ⅰ11和导热块Ⅱ12以及其上所缠绕的管路，所述导热块Ⅰ11上设置加热孔Ⅰ13，所述加热孔Ⅰ13的辐射范围内设置多个温控孔Ⅰ14，所述导热块Ⅱ12的一端设置加热孔Ⅱ15，所述加热孔Ⅱ15的辐射范围内设置温控孔Ⅱ16，所述导热块Ⅰ11和导热块Ⅱ12之间通过绝热材料相连接，所述导热块Ⅰ11、导热块Ⅱ12与绝热材料形成类似圆柱形的结构。
[0013]进一步的，所述平面形核酸扩增装置包括导热板25以及其上所刻蚀的微通道28，对导热板25上不同位置加热，并通过温控使不同区域温度不同。
[0014]进一步的，将导热块Ⅰ11和导热块Ⅱ12或导热板25分成几个区域，每个区域对应核酸扩增过程的不同温度需求，以液流速度和路程来控制液滴内反应试剂的加热时间，从而在加热的微小管道内实现扩增。
[0015]进一步的，所述荧光检测芯片包括荧光检测芯片进口21、荧光检测芯片出口22和支路23，所述荧光检测芯片进口21和荧光检测芯片出口22通过支路23 相连接，所述支路23上为笔直通路或在笔直通路上设置蛇形弯曲段，所述支路 23允许多个液滴并排流动。
[0016]进一步的，所述荧光检测芯片为透光结构的微通道，能被激光透射。
[0017]本技术的有益效果是：
[0018]1、本技术可实现液滴的绝对定量检测；通过对荧光液滴个数的识别，得到病毒核酸的准确浓度。
[0019]2、相比于PCR仪通过仪器的升降温变化达到扩增温度要求，本技术利用液体在多个温度区域流动来满足温度需求，可省去升降温过程缩短扩增时间。
[0020]3、本技术使用机器学习或其它算法在单一图像上可同时对几百个液滴进行高通量处理和识别，能够有效提高检测速度，减少检测段实验所需的时间。
[0021]4、本技术结合微流控技术，达到设备小型化、便携化，同时具有较高生物安全性。
附图说明
[0022]图1本技术的液滴生成芯片通道示意图，其中(a)米字形通道示意图， (b)十字形通道示意图，(c)过滤段示意图，(d)稳流段示意图，(e)米字形通道局部放大示意图，(f)十字形通道局部放大示意图。
[0023]图2本技术的圆柱加热器结构示意图，其中(a)铜块截面示意图，(b) 铜块三维示意图。
[0024]图3本技术的检测芯片通道示意图。
[0025]图4本技术的检测芯片内液滴排布示意图。
[0026]图5本技术的分类器处理紧密荧光液滴结果示意图。
[0027]图6本技术的实施例流程示意图。
[0028]图7本技术平面形加热器示意图。
具体实施方式
[0029]下面将结合本技术实施例中的附图对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的
实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0030]以常见非恒温扩增PCR(Polymerase Chain Reaction)聚合酶链式反应过程为例，一种微滴数字核酸检测装置，其中检测过程由成像设备或光电转换设备拍摄获得荧光液滴图像，并对其进行图像处理，其方法由机器学习或其它算法辅助实现，所述微滴数字核酸检测装置包括液滴生成芯片、核酸扩增装置和荧光检测芯片；所述液滴生成芯片通过核酸扩增装置和荧光检测芯片相连接，所述微滴数字核酸检测装置在不低于大气压的压力下使用；
[0031]针对常见的PCR扩增过程，以圆柱形加热装置为例，图6为其一流程示意图。其中图像处理方法由机器学习或其它算法辅助实施。
[0032]所述液滴生成芯片包括米字形、十字形或T形液滴生成通道1、液滴生成芯片进口2、过滤段3、稳流段4及液滴生成芯片出口5，每个所述液滴生成芯片进口2均连通一个过滤段3，每个所述过滤段3均连通一个稳流段4，多个所述稳流段4均连通一个米字形、十字形或T形液滴生成通道1的一端，所述米字形、十字形或T形液滴生成通道1连通本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种微滴数字核酸检测装置，其特征在于，所述微滴数字核酸检测装置包括液滴生成芯片、核酸扩增装置和荧光检测芯片；所述液滴生成芯片通过核酸扩增装置和荧光检测芯片相连接，所述微滴数字核酸检测装置在不低于大气压的压力下使用；所述液滴生成芯片包括米字形、十字形或T形液滴生成通道(1)、液滴生成芯片进口(2)、过滤段(3)、稳流段(4)及液滴生成芯片出口(5)，每个所述液滴生成芯片进口(2)均连通一个过滤段(3)，每个所述过滤段(3)均连通一个稳流段(4)，多个所述稳流段(4)均连通一个米字形、十字形或T形液滴生成通道(1)的一端，所述米字形、十字形或T形液滴生成通道(1)连通液滴生成芯片出口(5)。2.根据权利要求1所述一种微滴数字核酸检测装置，其特征在于，每个所述过滤段(3)包括多组过滤柱(3
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1)，每组过滤柱(3
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1)为多个过滤柱交错设置。3.根据权利要求1所述一种微滴数字核酸检测装置，其特征在于，所述米字形液滴生成通道(1)包括分散相进口和连续相进口，所述米字形液滴生成通道(1)的连续相位于分散相外侧，连续相流体从两侧对称给分散相流体施加剪切力；所述十字形液滴生成通道(1)包括分散相进口和连续相进口，所述十字形液滴生成通道(1)的连续相流体分为两路流动，同样从两端对称挤压分散相；所述T形液滴生成通道(1)包括分散相进口和连续相进口，所述T形液滴生成通道(1)的连续相流体从单侧挤压分散相。4.根据权利要求1所述一种微滴数字核酸检测装置，其特征在于，所述核酸扩增装置包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：李彪，李雯曦，王宇航，陈以铖，张馨予，帅永，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：新型
国别省市：
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