(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210771248.2 (22)申请日 2022.06.30 (71)申请人 苏州中科医疗器 械产业发展 有限公 司 地址 215163 江苏省苏州市高新区科技城 科灵路88号 申请人 苏州国科医工科技发展 （集团） 有限 公司 (72)发明人 吕鑫　张晓亮　罗刚银　杨天航　 王进贤　汪舜　王弼陡　 (74)专利代理 机构 北京三聚阳光知识产权代理 有限公司 1 1250 专利代理师 张均莹 (51)Int.Cl. C12M 1/34(2006.01)C12M 1/04(2006.01) C12M 1/02(2006.01) C12M 1/36(2006.01) C12M 1/00(2006.01) C12Q 1/686(2018.01) B01L 3/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于平铺回流的PCR检测装置及其应用 (57)摘要 本发明涉及一种基于平铺回流的PCR检测装 置及其应用， 属于生物检测技术领域。 本发明提 供了一种PCR检测装置， 包 括液滴生成模块， 液滴 生成模块包括PCR微流控芯片、 芯片压头以及气 动模块， PCR微流控芯片包括主片、 离散相储液 池、 连续相储液池和废液池， 主片上设有离散相 进液口、 离散相流道、 连续相进液口、 连续相流 道、 微滴暂存腔、 微滴扩增腔和通气口， 离散相进 液口的一端与离散相储液池相连通， 另一端与离 散相流道相连通， 连续相进液口的一端与连续相 储液池连通， 另一端与连续相流道相连通， 离散 相流道和连续相流道的末端交汇形成流道口， 微 滴暂存腔的一端与流道口相连通， 另一端与微滴 扩增腔相连通。 所述PCR检测装置可实现一体化。 权利要求书2页 说明书13页 附图9页 CN 115181648 A 2022.10.14 CN 115181648 A 1.一种PCR检测装置， 其特征在于， 所述PCR检测装置包括液滴生成模块和驱动模块； 所 述液滴生成模块包括PCR微流控芯片、 芯片压头以及气动模块； 所述PCR微流控芯片包括主 片、 离散相储 液池、 连续相储液池以及废液池； 所述主片上设有离散相进 液口、 离散相流道、 连续相进液口、 连续相流道、 微滴暂存腔、 微滴扩增腔以及通气口； 所述离散相进液口的一 端与离散相储液池相连通， 另一端与离散相流道相连通； 所述连续相进液 口的一端与连续 相储液池连通， 另一端与连续相流道相连通； 所述离散相流道和连续相流道的末端交汇形 成流道口， 使得从连续相进液口流入连续相流道的连续相液体能够剪切从离散相进液口流 入离散相流道的离散相液体， 进而使得离散相液体能够在液力和界面张力的共同作用下生 成微滴； 所述微滴暂存腔的一端与流道口相连通， 另一端与微滴扩增腔相连通， 使 得在流道 口生成微滴能够经微滴暂存腔流入微滴扩增腔； 所述微滴扩增腔不与微滴暂存腔相连的一 端通过进气流道与通气口相连通； 所述芯片压头上设有三个通孔； 三个通孔的一端通过管 道与气动模块相连通， 另一端分别与P CR微流控芯片上的离散相储液池、 连续相储 液池以及 废液池相对应； 所述驱动模块用于驱动芯片 压头； 在驱动模块的驱动下， 所述芯片压头能够 压紧或离开P CR微流控芯片， 使得气动模块能够通过芯片压头的三个通孔与P CR微流控芯片 的离散相 储液池、 连续相储液池以及废液池相连通； 当芯片压头压紧PCR微流控芯片时， 所 述气动模块能够控制离散相储液池、 连续相储液池以及废液池在注入气压和连通大气 两个 状态下切换。 2.如权利要求1所述的PCR检测装置， 其特征在于， 所述离散相流道和连续相流道的末 端交汇形成十字流道口， 使得从连续相进 液口流入连续相流道的连续相液体能够从两侧剪 切从离散相进 液口流入离散相流道的离散相液体， 进而使得离散相液体能够在液力和界面 张力的共同作用下生成微 滴。 3.如权利要求1或2所述的PCR检测装置， 其特征在于， 所述微滴扩增 腔两侧设有若干凸 起。 4.如权利要求1～3任一项所述的PCR检测装置， 其特征在于， 所述PCR检测装置还包括 扩增模块； 所述扩增模块用于给PCR微流控芯片施加热量， 使得PCR微流控芯片内的生成的 微滴经历数次热循环完成核酸扩增。 5.如权利要求1～4任一项所述的PCR检测装置， 其特征在于， 所述PCR检测装置还包括 芯片抓取模块； 所述芯片抓取模块用于抓取PCR微流控芯片， 使得PCR微流控芯片的位置发 生改变。 6.如权利要求5所述的PCR检测装置， 其特征在于， 所述芯片抓取模块包括两个夹爪和 两个芯片夹取杆； 两个夹爪分别与两个芯片夹取杆 的两端相连接， 使得两个芯片夹取杆能 够在两个夹爪的控制下， 夹紧或松 开PCR微流控芯片的离散相储液池、 连续相储 液池以及废 液池。 7.如权利要求1～6任一项所述的PCR检测装置， 其特征在于， 所述PCR检测装置还包括 检测模块； 所述检测模块用于对PCR微 流控芯片的离 散相流道处的微 滴进行光学检测。 8.如权利要求1～7任一项所述的PCR检测装置， 其特征在于， 所述PCR检测装置还包括 进样模块； 所述进样模块用于对PCR微流控芯片的离散相储液池、 连续相 储液池和 /或废液 池加样， 以及， 吸去PCR微 流控芯片的离 散相储液池、 连续相储液池和/或废液池中的液体。 9.一种PCR检测方法， 其特征在于， 所述方法使用权利要求1～8任一项所述的PCR检测权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115181648 A 2装置， 包括如下步骤： 加样步骤： 将PCR微流控芯片放置在扩增模块的导热板上， 并在PCR微流控芯片的连续 相储液池和离 散相储液池分别加样生成油和待测样本mix； 微滴生成步骤： 加样结束后， 使用驱动模块驱动芯片压头压紧PCR微流控芯片， 使得气 动模块能够通过芯片压头的三个通孔与离散相储液池、 连续相储液池以及废液池相连通； 连通结束后， 通过气动模块向芯片 压头与离散相储液池和连续相储液池相对应的两个通孔 中通入气压， 并通过气动模块使得芯片压头与废液池相对应的通孔与大气相连通， 使得生 成油和待测样本 mix能够分别从连续相进 液口和离散相进 液口流入连续相流道和离散相流 道， 进而使得从连续相进 液口流入连续相流道的生成油能够在离散相流道和连续相流道末 端交汇形成的流道口处从两侧剪切从离散相进液 口流入离散相流道的待测样本mix， 最终 使得待测样本mix能够在液力和界面张力的共同作用下生成微滴， 生成的微滴经微滴暂存 腔流入微滴扩增腔， 不断生成的微滴和扩增油一起推动已经生成的微滴 继续向微滴扩增腔 移动， 直至微 滴平铺充满整个微 滴扩增腔； 微滴扩增步骤： 微滴生成结束后， 使用驱动模块驱动芯片压头离开PCR微流控芯片， 并 使用吸样 针对PCR微流控芯片的离散相储液池、 连续相储 液池和废液池 先加样扩增油， 再加 样密封油； 加样结束后， 使用芯片抓取模块夹取硅胶帽套设在离散相储液池、 连续相储液池 和废液池上； 套设结束后， 使用驱动模块驱动芯片压头压紧PCR微流控芯片， 使得气动模块 能够通过芯片压头的三个通孔与离散相储液池、 连续相储液池以及废液池相连通； 连通结 束后， 通过气动模块向芯片压头与离散相储液池、 连续相储液池和废液池相对应的三个通 孔中通入气压， 使得气动模块向芯片压头与离散相储液池、 连续相储液池和废液池相对应 的三个通孔中通入的气压能够增大微滴扩增腔内的压力， 抑制生成油受热气化， 同时， 导热 板下方帕尔贴产生的热量能够通过导热板传递到P CR微流控芯片的微滴扩增腔， 使 得PCR微 流控芯片内的已生成的微 滴全部于微滴扩增腔内经历数次热循环完成核酸扩增； 微滴回流步骤： 扩增结束后， 使用芯片抓取模块夹取PCR微流控芯片放置到检测模块的 放置台上； 放置结束后， 使用吸样 针吸出PCR微流控芯片的离散相储 液池中的扩增油和密封 油； 吸出结束后， 使用驱动模块驱动芯片压头压紧PCR微流控芯片， 使得气动模块能够通过 芯片压头的三个通孔与离散相储液池、 连续相储液池以及废液池相连通； 连通结束后， 通过 气动模块向芯片压头与连续相储液池和废液池相对应的两个通孔中通入气 压， 并通过气动 模块使得芯片 压头与离散相储液池相对应的通孔与大气相连通， 废液池受正压使得扩增油 能够从废液池进入微滴扩增腔， 推动微滴回流， 而连续相储液池中的扩增油继续流入连续 相流道， 在离散相流道和连续相流道末端交汇形成的流道口处对回流过来的微滴产生两侧 压力， 防止回流的微滴流入连续相流道， 并对回流的微滴进 行油相分 隔， 使回流进入离散相 流道的微 滴以一定间隔排列； 微滴检测步骤： 微滴回流结束后， 使用检测模块对进入离散相流道的微滴进行光学检 测。 10.权利要求1～8任一项所述的PCR检测装置或权利 要求9所述的PCR检测方法在PCR检 测中的应用。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115181648 A 3