[发明专利]一种数字PCR结果读取装置及读取方法

说明书

本发明涉及核酸分析领域，本发明设计的数字PCR芯片，尤其是通过微透镜阵列与光电转换器件直接贴合，避免使用复杂的光路系统，体积小，便携，适合现场检测。同时将微透镜阵列与电感耦合成像技术或互补金属氧化物半导体成像器件相结合，通过面成像方式，对核酸扩增过程结束后的油包水微滴进行快速成像，可以大幅降低检测时间。本发明亦可用于微流控芯片、微阵列芯片的成像、分析。

技术领域

本发明涉及核酸分析领域，利用微透镜阵列与成像器件相结合实现数字PCR结果快速读取，本发明亦可用于微流控芯片、微阵列芯片的成像、分析领域。

背景技术

随着疫情在全球的蔓延，如何快速、便捷的进行核酸检测，如何准确、高效的识别检测结果一直是各国科学家所极其关注的领域。现有技术中，CN 103674934 B公开了题为“用于化学发光检测的微流控芯片成像仪器和系统”的现有技术，其可以对微流控芯片上的化学发光信号进行有效收集和分析。又例如CN102928969A公开了一种微透镜增强型滑块式共聚焦光学扫描仪，该扫描仪同时驱动微透镜阵列和排列了多个透光针孔的不透光滑块以设定的恒定速度往复滑动来扫描样品。再例如CN105319197A公开了一种基于微透镜阵列的液滴微流控芯片,该发明通过优化设计检测区域的液滴流动管路来提高并行检测通道数量。在成像方式上，上述几项专利主要针对观测面积较大的芯片或微孔板，观察面积约为几平方厘米到几十平方厘米，因此均使用传统的以透镜组为主的光路系统。而传统的透镜组光路方式的物距一般较长，占据空间较大，待测芯片或微孔板上的光信号只有很少一部分能够进入透镜组，因此限制了成像灵敏度，光的捕获效率较低。

现有数字PCR产品中，在信号读取过程中，大多采用油包水微滴结构，直径约为150微米，读取装置一般采用光电倍增管进行信号读取。检测时，一般将微滴推入毛细管或微流控通道中，流动过程中，通过PMT进行逐点检测，PMT的灵敏度较高，但是检测时间较长，以微孔板载体为例，一般在2个小时以上。

因此，需要一种成像灵敏度高且体积较小、易于携带且能快速读取数据的装置。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供的一种数字PCR结果读取装置。

本发明包括数字PCR芯片、光源、微透镜阵列、CCD或CMOS相机，进一步包括成像软件。其中，所微透镜阵列用于读取时将激发的荧光聚焦在CCD或者CMOS相机的靶面上。

本发明中的数字PCR是一种核酸分子绝对定量技术，相对于传统的实时定量PCR，数字PCR能够直接数出DNA分子的拷贝数，可以实现对起始样品的绝对定量。本发明将数字PCR芯片设计为平面结构，数字PCR芯片上检测区域面积与电感耦合器件CCD或互补金属氧化物半导体成像器件CMOS相机的靶面面积相同或相近。数字PCR芯片分为上下两层。芯片上层起到盖片的作用，材质、厚度和颜色无要求，形状为平板。芯片下层材质为透明的塑料、橡胶、玻璃或者石英，包含但不限于环烯烃类共聚物（COC）、聚碳酸酯（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚苯乙烯（PS）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）、玻璃或石英等。芯片下层厚度约为0.1-3.5mm，包括有样本池。芯片下层可以采用具有滤光功能的材质或镀膜，这样可以不需使用滤光片，进一步缩短光程，提高检测灵敏度。样本池的高度大于数字PCR油包水微滴结构的直径，小于数字PCR油包水微滴结构的2倍直径。样本池底面可以根据需要，或者CCD或CMOS相机的靶面的形状进行设计。

因此，本发明提供一种数字PCR结果读取装置，包括数字PCR芯片和整体成像系统，其特征在于：所述整体成像系统包括微透镜阵列，CCD或CMOS相机，包括或者不包括光源，其中：所述数字PCR芯片包括芯片上层，芯片下层和样本池，所述样本池设置在所述芯片上层与所述芯片下层之间，通过所述样本池以及芯片上层、芯片下层配合实现待测样本的承载；所述芯片上层由透明或非透明的平板材料制成，所述芯片下层由透明材料制成；所述样本池的高度大于数字PCR油包水微滴结构直径，同时小于所述数字PCR油包水微滴结构直径的2倍；所微透镜阵列用于读取时激发的荧光聚焦在CCD或者CMOS相机的靶面上。