本发明涉及生物医学、农业、食品卫生等检验检疫系统，具体地说是一种基于高效液滴微反应器的绝对定量数字核酸分析系统，主要用于检测核酸的分子结构，从而分析生物的属性，属于生物、医学检测领域，包括共聚焦荧光图像采集系统、微流控芯片、温度循环加热系统、电动加载平台、自动进样装置、控制器和计算机，微液滴的产生、PCR扩增在同一片微流控芯片上完成，该微流控芯片既完成液滴产生功能又完成PCR扩增(微反应器)功能。本发明简化了绝对定量核酸分析过程的复杂性，一键式完成核酸分析过程，无需培养和增菌过程，实现快速检测，大大提高了绝对定量核酸检测的灵敏度，同时大幅度降低了绝对定量核酸分析的样品使用量，实现高通量检测。
1.一种基于高效液滴微反应器的绝对定量数字核酸分析系统，其特征在于:包括共聚焦荧光图像采集系统，用于向微流控芯片(6)进行荧光激发，并采集激发光照区域中的被测样品的图像；
微流控芯片(6)，放置在温度循环加热系统(7)上；
温度循环加热系统(7)，安装在电动加载平台(8)上，用于在控制器(10)的控制下，对微流控芯片(6)进行循环加热；
电动加载平台(8)，用于承载微流控芯片(6)及温度循环加热系统(7)，进而带动微流控芯片(6)进行水平直线运动、或垂直直线运动、或曲线运动；
自动进样装置(9)，用于样品注入，实现微流控芯片(6)上的液滴产生并使产生的液滴进入到微反应器中；
控制器(10)，连接并控制共聚焦荧光图像采集系统、温度循环加热系统(7)、电动加载平台(8)和自动进样装置(9)的工作；
计算机(11)，连接控制器(10)，用于将采集到的微流控芯片(6)上的PCR微反应器的图像进行滤波、边缘检测、直方图计算、确定检出限、二值化处理、计算明场下所有液滴数量、计算荧光场下液滴数量、分析计算绝对模板数及样品浓度；
所述自动进样装置(9)包括动力源(12)、执行机构(13)及通气装置(14)，其中执行机构(13)连接于动力源(12)的输出端，所述执行机构的执行端连接有通气装置(14)；所述通气装置(14)包括通气管(1401)、常闭电磁阀(1402)、三通(1403)、负压真空泵(1404)及真空吸盘(1405)，该三通(1403)连接于所述执行机构(13)的执行端，一端连接所述真空吸盘(1405)，另一端通过通气管(1401)与所述负压真空泵(1404)相连，第三端通过通气管(1401)与大气相连，并在与大气相连的通气管(1401)上设有所述常闭电磁阀(1402)；所述动力源(12)、负压真空泵(1404)及常闭电磁阀(1402)分别与所述控制器(10)电连接。
2.按权利要求1所述基于高效液滴微反应器的绝对定量数字核酸分析系统，其特征在于:所述共聚焦荧光图像采集系统位于微流控芯片(6)的上方，激发微流控芯片(6)上PCR微反应器区域，并采集光照区域的图像，所述共聚焦荧光图像采集系统包括图像传感器(1)、光学镜组(2)和滤光片(3)，还包括：激发光源(5)，用于在控制器(10)的控制下发出光源，照射到二向色镜(4)上；
二向色镜(4)，用于反射所述激发光源(5)发出的光源，使反射光照射到微流控芯片(6)上的任一个PCR微反应器区域，激发阳性模板发出荧光，发出的荧光经所述二向色镜(4)透射后通过所述滤光片(3)和光学镜组(2)至图像传感器(1)，实现成像。
3.按权利要求1所述基于高效液滴微反应器的绝对定量数字核酸分析系统，其特征在于:所述微流控芯片(6)包括多个液滴生成器(603)及多个PCR微反应器(601)，每个PCR微反应器(601)具有各自独立的液滴生成器(603)、各自的进样口(602)及油相进样口(607)，多个所述PCR微反应器(601)共用一个出口(604)，所述出口用于连接自动进样装置(9)，通过所述自动进样装置(9)真空抽气生成液滴并使其进入到各PCR微反应器(601)中；每个所述PCR微反应器(601)分别通过通道(605)与出口(604)相连，在每个所述通道(605)上均设有对液体倒流产生缓冲作用的缓冲区(606)。
4.按权利要求3所述基于高效液滴微反应器的绝对定量数字核酸分析系统，其特征在于:所述通气装置(14)的真空吸盘(1405)随执行机构(13)移动罩在所述微流控芯片(6)的出口(604)上，通过所述负压真空泵(1404)将进样口(602)中的样品抽入到PCR微反应器(601)中进行反应、检测；所述真空吸盘(1405)的内径大于微流控芯片(6)的出口(604)的外径，该真空吸盘(1405)落到微流控芯片(6)的出口(604)上时将所述出口(604)罩住，且不与所述出口(604)接触，并与微流控芯片(6)密封吸附。
5.按权利要求1所述基于高效液滴微反应器的绝对定量数字核酸分析系统，其特征在于:所述执行机构(13)为滑块导轨执行机构，包括垂直导轨(1301)、滑块A(1303)、水平导轨(1302)、位置传感器(1304)、联动杆(1305)、滑块B(1306)及气缸B(1312)，所述动力源(12)为气缸A，该气缸A的输出端连接有滑块A(1303)，所述滑块A(1303)与安装在气缸A上的垂直导轨(1301)滑动连接，所述水平导轨(1302)安装在滑块A(1303)上，在该水平导轨(1302)上设有气缸B(1312)，所述气缸B(1312)的输出端连接有与水平导轨(1302)滑动连接的滑块B(1306)，所述垂直导轨(1301)及水平导轨(1302)上分别安装有与控制器(10)电连接的位置传感器(1304)；所述三通(1403)通过联动杆(1305)连接于该滑块B(1306)上。
6.按权利要求1所述基于高效液滴微反应器的绝对定量数字核酸分析系统，其特征在于:所述执行机构(13)为丝杠丝母执行机构，包括丝杠A(1307)、丝母A(1308)、电机B(1309)、丝母B(1310)、丝杠B(1311)、位置传感器(1304)及联动杆(1305)，所述动力源(12)为电机A，该电机A的输出端连接有丝杠A(1307)，所述丝母A(1308)与丝杠A(1307)螺纹连接，所述电机B(1309)安装在该丝母A(1308)上，输出端连接有所述丝杠B(1311)，所述丝母B(1310)螺纹连接于丝杠B(1311)上，所述丝杠A(1307)及丝杠B(1311)上分别安装有与控制器(10)电连接的位置传感器(1304)；所述三通(1403)通过联动杆(1305)连接于该丝母B(1310)上。
7.按权利要求1所述基于高效液滴微反应器的绝对定量数字核酸分析系统，其特征在于:所述温度循环加热系统(7)的一个循环加热过程包括三个温度段：
或，所述温度循环加热系统(7)仅包括一个恒温温度段；
或，所述温度循环加热系统(7)仅包括两个变温的温度段；
8.按权利要求1所述基于高效液滴微反应器的绝对定量数字核酸分析系统，其特征在于:所述电动加载平台(8)为二维、三维、多维或旋转运动平台。
9.按权利要求1所述基于高效液滴微反应器的绝对定量数字核酸分析系统，其特征在于:所述控制器(10)包括微处理器，用于控制循环加热驱动模块、电动平台驱动模块、光源驱动模块、真空泵驱动模块、进样定位驱动模块和通信模块；
通信模块，连接微处理器，用于控制器(10)与计算机(11)之间的交互通信；
光源驱动模块，与微处理器相连，用于连接共聚焦荧光图像采集系统，并驱动共聚焦荧光图像采集系统中的激发光源发出激发光；
循环加热驱动模块，与微处理器相连，用于控制温度循环加热系统(7)循环加热的各段温度、控制各温度段的加热时间及循环次数；
电动平台驱动模块，与微处理器相连，用于控制电动加载平台(8)在水平、垂直方向上的直线运动，或沿顺时针或逆时针方向转动；
真空泵驱动模块，与微处理器相连，用于控制驱动真空泵动作，为自动进样装置(9)产生负压驱动；
进样定位驱动模块，与微处理器相连，用于控制自动进样装置(9)的真空吸盘(1405)与微流控芯片(6)的出口(604)对接，实现进样。
一种基于高效液滴微反应器的绝对定量数字核酸分析系统
技术领域
[0001] 本发明涉及生物医学、农业、食品卫生等检验检疫系统，具体地说是一种基于高效液滴微反应器的绝对定量数字核酸分析系统，主要用于检测核酸的分子结构，从而分析生物的属性，属于生物、医学检测领域。
背景技术
[0002] 核酸是生物体内的高分子化合物。包括脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid，DNA)和核糖核酸(ribonucleic acid，RNA)两大类。核酸不仅是基本的遗传物质，而且在蛋白质的生物合成上也占重要位置，因而在生长、遗传、变异等一系列重大生命现象中起决定性的作用。核酸分析技术的优越性在于它的高灵敏度和特异性，通过核酸扩增技术以及杂交技术对核酸进行检测分析，从而可实现但不限于，细菌、病毒等微生物检测，肿瘤等疾病诊断，产前无损DNA诊断，遗传疾病的风险预警，以及药物筛选、精准医疗等生物医学领域应用。
[0003] 核酸分析的前提是核酸扩增，即聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction，PCR)，称PCR扩增，在体外通过特定的酶促进反应，进行一段特定DNA或RNA片段扩增，从而获取大量的目标DNA片段。核酸分析方法经历了三个发展阶段。第一阶段就是普通的PCR扩增仪，扩增后的模板DNA经凝胶电泳分析，定性地检测目标片段的有无，而不能对起始模板进行定量检测。第二个阶段，在PCR扩增反应体系中加入荧光基团，利用荧光信号积累实时监测整个PCR进程，最后通过扩增产物达到阈值时所经历的循环次数和标准曲线来定量起始模板的浓度。实时荧光定量PCR采用校准品和样品之间的比较来进行相对定量检测，校准品和样品间由于背景不同而引入偏差，对于低拷贝数的靶DNA难以检测。同时DNA提取过程中引入的杂质可能对扩增产生抑制作用。第三个阶段代表是美国Bio-Rad公司的QX200液滴式数字PCR，其特征在于，首先对样品进行微液滴化处理，将含有核酸分子的反应体系分散为成千上万个纳升级的液滴，其中每个微滴不含或含有一个待检核酸靶分子，每个微滴都作为一个独立的PCR反应器，经PCR扩增后，有荧光信号的液滴为1，没有荧光信号的液滴0，最终根据泊松分布原理以及阳性液滴的比例，分析软件可计算给出待检靶分子的浓度或拷贝数。液滴式数字PCR具有极高的扩增效率和特异性，检测灵敏度可达到0.001％。通过计数分析检测结果，不需要标准曲线，可实现绝对定量。QX200液滴式数字PCR的样品检测需要三个仪器分三步来完成，首先在液滴产生仪器中产生液滴，用PCR管将液滴收集后转移到PCR扩增仪中进行扩增，扩增结束后再将扩增产物转移到数据读取分析仪中进行结果读取，分析过程繁琐、复杂、周期长，不适合进行快速的核酸分析与检测。
发明内容
[0004] 针对现有技术的上述不足之处，本发明的目的在于提供一种基于高效液滴微反应器的绝对定量数字核酸分析系统。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0006] 本发明包括共聚焦荧光图像采集系统，用于向微流控芯片进行荧光激发，并采集激发光照区域中的被测样品的图像；
[0007] 微流控芯片，放置在温度循环加热系统上；
[0008] 温度循环加热系统，安装在电动加载平台上，用于在控制器的控制下，对微流控芯片进行循环加热；
[0009] 电动加载平台，用于承载微流控芯片及温度循环加热系统，进而带动微流控芯片进行水平直线运动、或垂直直线运动、或曲线运动；
[0010] 自动进样装置，用于样品注入，实现微流控芯片上的液滴产生并使产生的液滴进入到微反应器中；
[0011] 控制器，连接并控制共聚焦荧光图像采集系统、温度循环加热系统、电动加载平台和自动进样装置的工作；
[0012] 计算机，连接控制器，用于将采集到的微流控芯片上的PCR微反应器的图像进行滤波、边缘检测、直方图计算、确定检出限、二值化处理、计算明场下所有液滴数量、计算荧光场下液滴数量、分析计算绝对模板数及样品浓度；
[0013] 其中:所述共聚焦荧光图像采集系统位于微流控芯片的上方，激发微流控芯片上PCR微反应器区域，并采集光照区域的图像，所述共聚焦荧光图像采集系统包括图像传感器、光学镜组和滤光片，还包括：
[0014] 激发光源，用于在控制器的控制下发出光源，照射到二向色镜上；
[0015] 二向色镜，用于反射所述激发光源发出的光源，使反射光照射到微流控芯片上的任一个PCR微反应器区域，激发阳性模板发出荧光，发出的荧光经所述二向色镜透射后通过所述滤光片和光学镜组至图像传感器，实现成像；
[0016] 所述自动进样装置包括动力源、执行机构及通气装置，其中执行机构连接于动力源的输出端，所述执行机构的执行端连接有通气装置；所述通气装置包括通气管、常闭电磁阀、三通、负压真空泵及真空吸盘，该三通连接于所述执行机构的执行端，一端连接所述真空吸盘，另一端通过通气管与所述负压真空泵相连，第三端通过通气管与大气相连，并在与大气相连的通气管上设有所述常闭电磁阀；所述动力源、负压真空泵及常闭电磁阀分别与所述控制器电连接；
[0017] 所述微流控芯片包括多个液滴生成器及多个PCR微反应器，每个PCR微反应器具有各自独立的液滴生成器、各自的进样口及油相进样口，多个所述PCR微反应器共用一个出口，所述出口用于连接自动进样装置，通过所述自动进样装置真空抽气生成液滴并使其进入到各PCR微反应器中；每个所述PCR微反应器分别通过通道与出口相连，在每个所述通道上均设有对液体倒流产生缓冲作用的缓冲区；所述通气装置的真空吸盘随执行机构移动罩在所述微流控芯片的出口上，通过所述负压真空泵将进样口中的样品抽入到PCR微反应器中进行反应、检测；所述真空吸盘的内径大于微流控芯片的出口的外径，该真空吸盘落到微流控芯片的出口上时将所述出口罩住，且不与所述出口接触，并与微流控芯片密封吸附；
[0018] 所述执行机构为滑块导轨执行机构，包括垂直导轨、滑块A、水平导轨、位置传感器、联动杆、滑块B及气缸B，所述动力源为气缸A，该气缸A的输出端连接有滑块A，所述滑块A与安装在气缸A上的垂直导轨滑动连接，所述水平导轨安装在滑块A上，在该水平导轨上设有气缸B，所述气缸B的输出端连接有与水平导轨滑动连接的滑块B，所述垂直导轨及水平导轨上分别安装有与控制器电连接的位置传感器；所述三通通过联动杆连接于该滑块B上；
[0019] 所述执行机构为丝杠丝母执行机构，包括丝杠A、丝母A、电机B、丝母B、丝杠B、位置传感器及联动杆，所述动力源为电机A，该电机A的输出端连接有丝杠A，所述丝母A与丝杠A螺纹连接，所述电机B安装在该丝母A上，输出端连接有所述丝杠B，所述丝母B螺纹连接于丝杠B上，所述丝杠A及丝杠B上分别安装有与控制器电连接的位置传感器；所述三通通过联动杆连接于该丝母B上；
[0020] 所述温度循环加热系统的一个循环加热过程包括三个温度段：
[0021] 1)变性阶段持续t1秒；
[0022] 2)退火阶段持续t2秒；
[0023] 3)延伸阶段持续t3秒；
[0024] 或，所述温度循环加热系统仅包括一个恒温温度段；
[0025] 或，所述温度循环加热系统仅包括两个变温的温度段；
[0026] 各阶段温度值和持续时间在计算机上设置；
[0027] 所述电动加载平台为二维、三维、多维或旋转运动平台；
[0028] 所述控制器包括
[0029] 微处理器，用于控制循环加热驱动模块、电动平台驱动模块、光源驱动模块、真空泵驱动模块、进样定位驱动模块和通信模块；
[0030] 通信模块，连接微处理器，用于控制器与计算机之间的交互通信；
[0031] 光源驱动模块，与微处理器相连，用于连接共聚焦荧光图像采集系统，并驱动共聚焦荧光图像采集系统中的激发光源发出激发光；
[0032] 循环加热驱动模块，与微处理器相连，用于控制温度循环加热系统循环加热的各段温度、控制各温度段的加热时间及循环次数；
[0033] 电动平台驱动模块，与微处理器相连，用于控制电动加载平台在水平、垂直方向上的直线运动，或沿顺时针或逆时针方向转动；
[0034] 真空泵驱动模块，与微处理器相连，用于控制驱动真空泵动作，为自动进样装置产生负压驱动；
[0035] 进样定位驱动模块，与微处理器相连，用于控制自动进样装置的真空吸盘与微流控芯片的出口对接，实现进样。
[0036] 本发明的优点与积极效果为：
[0037] 相对于已有的绝对定量核酸分析系统，本发明的优势在于大大简化了绝对定量核酸分析过程的复杂性、提高了绝对定量核酸分析过程的检测灵敏度和时效性，大大降低了绝对定量核酸分析的样品使用量，实现高通量检测。本发明优势特征在于微液滴的产生、PCR扩增反应在同一片微流控芯片上完成，该微流控芯片既完成液滴产生功能又完成PCR扩增(微反应器)功能；在PCR扩增之后由专用的图像采集装置对液滴进行光学采样，之后再由高效计算软件进行核酸分析。本发明系统可实现皮升级的微量样品检测，检测极限低至一个模板(一个检测分子)。分条阐述如下：
[0038] 1.反应体系在微流控芯片上的微反应器内完成，样品极其微量，实现皮升级检测。
[0039] 2.快速检测。前处理只需粗提，无需培养或增菌过程，全部过程2～5小时完成。
[0040] 3.极高的检测灵敏度，检测极限低至一个目标模板。
[0041] 4.芯片上实现微反应，容易增加反应单元数量，实现高通量。
[0042] 5.可在同一个芯片上实现多个样品的并行检测，大大提高检测效率。
[0043] 6.液滴产生、PCR扩增及数据检测一键完成，不需要人工干预。
[0044] 7.可实现智能控制的一键式进样、核酸扩增及荧光检测，具有高效的核酸计算分析软件及友好的人机界面。
[0045] 8.相对于现有的正压、负压、电动、重力等各种进样方法，本发明的自动进样装置优势在于将样品注入到微流控芯片的进样口后不再需要人工干预，整个进样过程由控制器控制一键式完成，完全智能化。
[0046] 9.自动进样装置采用负压进样，只要有一个出口，无论有几个进样口，都只需一个负压真空泵即可完成。
[0047] 10.自动进样装置适应性广，适合各种通道类型的微流控芯片进样。
附图说明
[0048] 图1为本发明的系统构成框图；
[0049] 图2为本发明微流控芯片形式之一(8个PCR微反应器)；
[0050] 图3为本发明微流控芯片形式之二(4个PCR微反应器)；
[0051] 图4为系统控制器框图；
[0052] 图5为核酸分析系统功能结构图；
[0053] 图6为本发明自动进样装置的结构示意图；
[0054] 图7为本发明自动进样装置另一种执行机构的结构示意图；
[0055] 图8为本发明自动进样装置中通气装置的结构示意图；
[0056] 其中：1为图像传感器，2为光学镜组，3为滤光片，4为二向色镜，5为激发光源，6为微流控芯片，601为PCR微反应器，602为进样口，603为液滴生成器，604为出口，605为通道，606为缓冲区，607为油相进样口，7为温度循环加热系统，8为电动加载平台，9为自动进样装置，10为控制器，11为计算机，12为动力源，13为执行机构，1301为垂直导轨，1302为水平导轨，1303为滑块A，1304为位置传感器，1305为联动杆，1306为滑块B，1307为丝杠A，1308为丝母A，1309为电机B，1310为丝母B，1311为丝杠B，1312为气缸B，14为通气装置，1401为通气管，1402为常闭电磁阀，1403为三通，1404为负压真空泵，1405为真空吸盘。
具体实施方式
[0057] 下面结合附图对本发明作进一步详述。
[0058] 本发明为可实现智能控制的一键式进样、核酸扩增、荧光检测核酸分析系统，如图1所示，包括共聚焦荧光图像采集系统、微流控芯片6、温度循环加热系统7、电动加载平台8、自动进样装置9、控制器10及计算机11，其中共聚焦荧光图像采集系统包括图像传感器1、光学镜组2和激发光源5，图像传感器1包括但不限于CCD相机、CMOS相机等图像采集装置，光学镜组2包括但不限于光学镜头、二向色镜4、滤光片3等部件，激发光源5包括但不限于LED光源、激光光源、卤素灯光源等。
[0059] 如图1所示，加完样品后的微流控芯片6放到电动加载平台8上，置于电动加载平台8上的还有温度循环加热系统7，该温度循环加热系统7位于微流控芯片6下方。自动进样装置9经控制器10控制对准微流控芯片6上的出口，负压抽真空产生液滴并使之进入到微反应器中。启动温度循环加热系统7开始对PCR微反应器进行PCR扩增，扩增结束后，打开激发光源5，激发光经二向色镜4反射后照射在微反应器区域，激发目标模板发出荧光，所发出荧光透射过二向色镜4，经滤光片3滤光、光学镜组2聚焦后照射到图像传感器1上，从而可采集被测样品图像。所采集图像上传到计算机后，经系统分析软件对图像进行滤波、边缘检测、直方图计算、确定检出限、二值化处理、计算明场下所有液滴数量、计算荧光场下液滴数量、分析计算绝对模板数及检测样品浓度等。
[0060] 微流控芯片6包括多个液滴生成器603和多个均匀分布的PCR微反应器601，每个PCR微反应器601具有各自独立的液滴生成器603、各自的进样口602及油相进样口607，每个液滴生成器603分别与进样口602及油相进样口607相连通，可同时检测多个不同的样品，或同一样品中的多种不同目标模板；所有的液滴生成器可以共用一个或多个油相及表面活性剂进口，如果采用多个油相及表面活性剂进口，这些进口也是相互连通的。每个PCR微反应器601内有柱状凸起或横亘的拦截坝，将PCR反应器601分割成数万个到数十万个小室，用于固定液滴。多个PCR微反应器601共用一个出口604，出口604用于连接自动进样装置9中的负压真空泵，通过自动进样装置9真空抽气生成液滴并使其进入到各PCR微反应器601中；每个PCR微反应器601分别通过通道605与出口604相连，在每个通道605上均设有缓冲区606，缓冲区606为蛇形(但不限于蛇形，包括一段直通道或储液式圆孔)，当负压真空泵撤离时对液体的倒流产生一个缓冲作用。本发明的PCR微反应器还兼作为检测区，样品充满PCR微反应器601后检测传感器即反馈信号给控制器10，控制器10立即停止负压真空泵1404工作，停止进样。
[0061] 本发明的PCR微反应器可为多个，如图2中所示的八个PCR微反应器，或如图3中所示的四个PCR微反应器，但不限于八个或四个。如图2所示，具有八个圆形PCR微反应器601，采集完成一个PCR微反应器图像后，图1中的电动加载平台8顺时针转动45°角，开始采集第二个PCR微反应器图像；以此类推，完成全部八个PCR微反应器的图像采集和处理。另外一种情况，电动加载平台8可逆时针旋转完成PCR微反应器图像的采集。还可以电动加载平台8顺时针旋转完成一部分PCR微反应器图像采集，然后逆时针旋转完成另一部分PCR微反应器图像采集。如图3所示，具有四个PCR微反应器601，采集完成一个PCR微反应器图像后，图1中的电动加载平台8顺时针转动90°角，开始采集第二个PCR微反应器图像；以此类推，完成全部四个PCR微反应器的图像采集和处理。另外一种情况，电动加载平台8可逆时针旋转完成PCR微反应器图像的采集。还可以电动加载平台8顺时针旋转完成一部分PCR微反应器图像采集，然后逆时针旋转完成另一部分PCR微反应器图像采集。
[0062] 另外一种情况，如果微反应器非如图2或图3所示的环形排列，而采用纵横排列，则电动加载平台8按照平行或垂直方向移动，完成所有图像的采集。
[0063] 如图6所示，自动取样装置9包括动力源12、执行机构13及通气装置14，其中执行机构13连接于动力源12的输出端，在执行机构的执行端连接有通气装置14。
[0064] 如图8所示，通气装置14包括通气管1401、常闭电磁阀1402、三通1403、负压真空泵1404及真空吸盘1405，该三通1403的顶部连接于执行机构的执行端，一端连接真空吸盘
1405，另一端通过通气管1401与负压真空泵1404相连，第三端通过通气管1401与大气相连，并在与大气相连的通气管1401上设有常闭电磁阀1402。真空吸盘1405的内径大于微流控芯片6的出口604的外径，当真空吸盘1405落到出口604上的时候，保证真空吸盘1405将出口
604罩住，并且不与出口604接触，从而避免了交叉污染。本发明的真空吸盘1405为具有弹性的硅胶材质，在真空吸盘1405罩在出口604上时与微流控芯片6密封吸附，可以起到很好的密封作用，保证足够的真空度实现负压进样。
[0065] 如图6所示，执行机构13为滑块导轨执行机构，包括垂直导轨1301、滑块A1303、水平导轨1302、滑块B1306、位置传感器1304、联动杆1305及气缸B1312，动力源12为气缸A，该气缸A的输出端连接有滑块A1303，滑块A1303与安装在气缸A上的垂直导轨1301滑动连接；水平导轨1302安装在滑块A1303上，在该水平导轨1302上设有气缸B1312，气缸B1312的输出端连接有与水平导轨1302滑动连接的滑块B1306，三通1403的顶部通过联动杆1305连接于该滑块B1306上。在垂直导轨1301及水平导轨1302上分别安装有与控制器10电连接的位置传感器1304。
[0066] 本发明的执行机构13不限于导轨运动，也可如图7所示，执行机构13为丝杠丝母执行机构，包括丝杠A1307、丝母A1308、电机B1309、丝母B1310、位置传感器1304、联动杆1305及丝杠B1311，动力源12为电机A，该电机A的输出端连接有丝杠A1307，丝母A1308与丝杠A1307螺纹连接，电机B1309安装在该丝母A1308上，输出端连接有丝杠B1311，丝母B1310螺纹连接于丝杠B1311上，三通1403的顶部通过联动杆1305连接于该丝母B1310上。在丝杠A1307及丝杠B1311上分别安装有与控制器10电连接的位置传感器1304。
[0067] 或者，执行机构还可以为旋转运动，带动通气装置达到微流控芯片6上的出口604处。
[0068] 本发明的动力源12、负压真空泵1404、常闭电磁阀1402及位置传感器1304分别与控制器10电连接。
[0069] 以执行机构13为滑块导轨执行机构为例，以嵌入式微处理器为核心的控制器10(本发明的控制器10为现有技术)控制整个自动进样装置9。当控制器10发出进样指令后，气缸A工作，带动滑块A1303在垂直导轨1301上移动，水平导轨1302随滑块A1303同步移动，水平导轨1302上的气缸B1312带动滑块B1306在水平导轨1302上移动(可先垂直移动后水平移动，或者先水平移动后垂直移动)，通过联动杆1305和通气装置14相连，通过控制执行机构13的水平或垂直运动使通气装置14到达指定位置，位置传感器1304反馈停止运动信号给控制器10，控制器10控制执行机构13停止移动，并使通气装置14上的真空吸盘1405刚好落在出口604处，并将出口604罩住。控制器10启动通气装置14中的负压真空泵1404工作，在负压的作用下，真空吸盘1405紧紧吸住微流控芯片6，并开始抽吸使样品池603中的样品从进样口602进入到PCR微反应器601，并在PCR微反应器601的位置进行检测；当样品全部充满PCR微反应器601，PCR微反应器601区域的检测传感器检测进样结束信号并反馈给控制器10提示进样完成，控制器10发出指令停止负压真空泵1404工作，并打开通气装置14的常闭电磁阀1402使空气进入到三通1403内释放真空吸盘1405，使真空吸盘1405离开微流控芯片6。随后，控制器10控制执行机构13带动通气装置14离开出口604，回到起始位置，完成一次进样过程。
[0070] 温度循环加热系统7，温控装置通过某种热交换器件，包括但不限于电加热器件(如半导体制冷片、电阻丝、电镀膜)、辐射加热器(如红外加热器)、介质换热器(介质包括但不限于水、空气、油、乙二醇、乙醇等载冷剂)等，实现循环加热，一个温度循环过程包括三个温度段：1)变性阶段持续t1秒，2)退火阶段持续t2秒，3)延伸阶段持续t3秒，各阶段温度值和持续时间可在控制计算机软件或仪器控制面板上设置。根据实际样品的检测要求，温度控制还可设置为一个恒温温度段，或只有两个变温的温度段。
[0071] 电动加载平台8，用于承载微流控芯片6和温度循环加热装置7，可以为二维、三维、多维或旋转运动平台，带动微流控芯片6进行水平或垂直直线运动，或为任意曲线运动，如此可以实现图像采集装置分时多区图像采集。
[0072] 控制器10是核酸分析系统的核心部件，它控制核酸分析系统按照既定的程序工作。控制器10主要包括微处理器、通信模块、光源驱动模块、循环加热驱动模块、电动平台驱动模块、真空泵驱动模块、进样定位驱动模块，如图4所示。微处理器是平台控制器的核心部件，负责外围接口电路、循环加热驱动模块、运动平台驱动模块、光源驱动模块、真空泵驱动模块、进样定位驱动模块、通信模块的控制与通信工作。通信模块通过一定媒体介质与计算机11进行交互通信，通信方式包括但不限于有线通信、无线通信、红外通信等，媒体介质包括但不限于空气、光纤、线缆、电磁波、红外线等。光源驱动模块驱动激发光源5发出光源，经二向色镜4反射后照射到微流控芯片6的PCR微反应器601区域，激发阳性模板发出荧光。负压真空泵驱动模块，控制驱动真空泵动作，为自动进样装置产生负压驱动。进样定位驱动模块，精确控制自动进样装置9中的真空吸盘1405与出口604对接，实现进样。循环加热驱动模块，精确控制循环加热的各段温度、控制各温度段的加热时间及循环次数。运动平台驱动模块，精确控制电动加载平台8在水平、垂直方向上的直线运动，或沿顺时针或逆时针方向转动。
[0073] 计算机11将采集到的液滴图像进行滤波、边缘检测、直方图计算、确定检出限、二值化处理、计算明场下所有液滴数量、计算荧光场下液滴数量、分析计算绝对模板数及检测样品浓度等。核酸分析系统功能结构框图如图5所示。
