POCT定量核酸检测用微流控装置、检测系统及检测方法

摘要

本发明涉及POCT定量核酸检测用微流控装置、检测系统及检测方法。该微流控装置包括芯片、对芯片进行加液的加液机构、对芯片1上PCR反应进行温度控制的温控机构及获取芯片上PCR反应的光学信息的感光机构。该装置将含有核酸分子的反应体系液体进行充分分散，以能够在每一微反应腔内形成一个独立反应体系，从而对于每一反应体系所产生的荧光信息进行分析在进行计数分析以及统计，得到绝对定量的样品核酸量，分析灵敏度高。

权利要求

1.POCT定量核酸检测用微流控装置，其特征在于，包括：芯片，所述芯片上形成有若干个用于PCR反应的微反应腔，每一所述微反应腔均具有液流口，所述微反应腔成矩阵紧密布置，所述微反应腔之间相互分隔；

加液机构，包括压力源、加液器及形成于芯片内的液流通道，所述液流通道与所述液流口连通，所述加液器、所述液流通道和所述微反应腔连通形成一加液循环，所述压力源促使液体在所述加液循环内流动，所述液体在所述微反应腔内形成微液滴；

温控机构，用于控制所述微反应腔内进行PCR反应所需温度；及感光机构，所述感光机构包括若干感光膜，所述感光膜包裹于微反应腔外，所述感光膜感应所述微反应腔内产生的微反应光学信息；

其中，所述加液器包括：

连通管道；

成容器状的储液箱及成容器状的回收箱，所述储液箱通过一所述连通管道与所述液流通道的一端连通，所述回收箱通过另一所述连通管道与所述液流通道的另一端连通；及设置于所述连通管道上的震荡元件，所述震荡元件包括震荡体及与所述震荡体传动连接的动作体，所述动作体具有延伸至所述连通管道内且靠近所述微反应腔的一端，所述震荡体通过供电产生震荡作用，带动所述动作体在所述连通管道内动作，以产生微液滴。

2.根据权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，所述加液器还包括设置于所述连通管道上且靠近所述震荡元件设置的混液件，所述混液件包括：壳体，所述壳体内形成有相互交叉的两个流路，其中一个所述流路用于连通所述储液箱与一所述液流通道、或用于连通所述回收箱与另一所述液流通道，另一所述流路连通至所述压力源；及

转动连接于所述连通管道内的混合转子，所述混合转子承接两个所述流路释放的液体与气体，并通过转动将所述液体与所述气体混合。

3.根据权利要求2所述的微流控装置，其特征在于，所述加液器还包括设置于所述连通管道上的阀。

4.根据权利要求1‑3任一项所述的微流控装置，其特征在于，若干所述微反应腔沿同一平面排布形成一反应层，所述芯片上形成有多个所述反应层。

5.根据权利要求4所述的微流控装置，其特征在于，所述温控机构包括设置于相邻所述反应层之间的温控通道及温控源，所述温控源用于向所述温控通道内提供温度变化的流体，以对所述反应层的所述微反应腔进行温度控制。

6.根据权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，所述微反应腔的最大宽度为10 300~

微米。

7.POCT定量核酸检测系统，其特征在于：包括：权利要求1‑6任一项所述的微流控装置；

加载平台，用于承载所述微流控装置，并提供所述芯片的微反应腔中产生PCR反应的所需能量；

图像采集系统，用于向所述微反应腔进行荧光激发，并采集激发光照区域中的被测样品的图像，所述图像采集系统与所述感光膜连接；

控制器，电连接所述图像采集系统和所述加载平台，用于控制所述微反应腔内反应所需条件；

计算器，连接所述控制器，用于将所述芯片上的所述微反应腔得到的图像信息进行处理，分析计算出样品中的核酸量。

8.权利要求7所述的POCT定量核酸检测系统的定量核酸的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将所述微流控装置装载于所述加载平台上；

S2、通过所述加液机构对所述微反应腔进行加液，使得所述加液器、所述液流通道和所述微反应腔连通形成一加液循环，通过所述压力源促使液体在所述加液循环内流动，所述液体在所述微反应腔内形成微液滴；

S3、通过温控机构控制所述微反应腔内温度，以进行PCR反应；

S4、通过所述感光机构获取所述微反应腔进行PCR反应产生的光学信息；

S5、所述图像采集系统获取所述感光机构的光学信息并将其转换成图像；

S6、所述计算器获取所述图像信息进行处理，分析计算出样品中的核酸量。

说明书

POCT定量核酸检测用微流控装置、检测系统及检测方法

技术领域

[0001] 本发明涉及核酸检测技术领域，尤其涉及POCT定量核酸检测用微流控装置、检测系统及检测方法。

背景技术

[0002] 核酸是生物体内的高分子化合物，核酸包括脱氧核糖核酸(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，还在
蛋白质的生物合成上也占重要位置，核酸还在生长、遗传、变异等一系列重大生命现象中起
决定性的作用。现有的核酸分析技术采用核酸扩增及杂交技术，这种技术的优越性在于具
有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，其进行检测的具体过程为，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，由于对于
POCT即时检验(point‑of‑care testing)的检测需求不断扩张，对于现场检测，快速检测的
要求不断凸显。

发明内容

[0004] 有鉴于此，有必要提供一种POCT定量核酸检测用微流控装置，用以解决上述问题中的至少一个问题。

[0005] 本发明提供一种POCT定量核酸检测用微流控装置，包括：

[0006] 芯片，所述芯片上形成有若干个用于PCR反应的微反应腔，每一所述微反应腔均具有液流口，所述微反应腔成矩阵紧密布置，所述微反应腔之间相互分隔；

[0007] 加液机构，包括压力源、加液器及形成于芯片内的液流通道，所述液流通道与所述液流口连通，所述加液器、所述液流通道和所述微反应腔连通形成一加液循环，所述压力源
促使液体在所述加液循环内流动，所述液体在所述微反应腔内形成微液滴；

[0008] 温控机构，用于控制所述微反应腔内进行PCR反应所需温度；及

[0009] 感光机构，所述感光机构包括若干感光膜，所述感光膜包裹于微反应腔外，所述感光膜感应所述微反应腔内产生的微反应光学信息。

[0010] 具体的，所述加液器包括连通管道、成容器状的储液箱及成容器状的回收箱，所述储液箱通过一所述连通管道与所述液流通道的一端连通，所述回收箱通过另一所述连通管
道与所述液流通道的另一端连通。

[0011] 进一步的，所述加液器还包括设置于所述液流通道上的震荡元件，所述震荡元件包括震荡体及与所述震荡体传动连接的动作体，所述震荡体具有延伸至所述芯片外部的电
连接端，所述动作体具有延伸至所述液流通道内且靠近所述微反应腔的一端，所述震荡体
通过供电产生震荡作用，带动所述动作体在所述液流通道内反复动作，以产生微液滴。

[0012] 进一步的，所述加液器还包括设置于所述连通管道上且靠近所述震荡元件设置的混液件，所述混液件包括：

[0013] 壳体，所述壳体内形成有相互交叉的两个流路，其中一个所述流路用于连通所述储液箱与一所述液流通道、或用于连通所述回收箱与另一所述液流通道，另一所述流路连
通至所述压力源；及

[0014] 转动连接于所述连通管道内的混合转子，所述混合转子承接两个所述流路释放的液体与气体，并通过转动将所述液体与所述气体混合。

[0015] 进一步的，所述加液器还包括设置于所述连通管道上的阀。

[0016] 更多的，若干所述微反应腔沿同一平面排布形成一反应层，所述芯片上形成有多个所述反应层。

[0017] 具体的，所述温控机构包括设置于相邻所述反应层之间的温控通道及温控源，所述温控源用于向所述温控通道内提供温度变化的流体，以对所述反应层的所述微反应腔进
行温度控制。

[0018] 具体的，所述微反应腔的最大宽度为10～300微米。

[0019] 本发明还提供的一种POCT定量核酸检测系统：包括：

[0020] 所述的微流控装置；

[0021] 加载平台，用于承载所述微流控装置，并提供所述芯片的微反应腔中产生PCR反应的所需能量；

[0022] 图像采集系统，用于向所述微反应腔进行荧光激发，并采集激发光照区域中的被测样品的图像，所述图像采集系统与所述感光膜连接；

[0023] 控制器，电连接所述图像采集系统和所述加载平台，用于控制所述微反应腔内反应所需条件；

[0024] 计算器，连接所述控制器，用于将所述芯片上的所述微反应腔10得到的图像信息进行处理，分析计算出样品中的核酸量。

[0025] 本发明还提供一种所述的POCT定量核酸检测系统的定量核酸的检测方法，包括以下步骤：

[0026] S1、将所述微流控装置置于所述加载平台上；

[0027] S2、通过所述加液机构对所述微反应腔进行加液，在所述加液器、所述液流通道和所述微反应腔连通形成一加液循环，通过所述压力源促使液体在所述加液循环内流动，所
述液体在所述微反应腔内形成微液滴；

[0028] S3、通过温控机构控制所述微反应腔内温度，以进行PCR反应；

[0029] S4、通过所述感光机构获取所述微反应腔进行PCR反应产生的光学信息；

[0030] S5、所述图像采集系统获取所述感光机构的光学信息并将其转换成图像；

[0031] S6、所述计算器获取所述图像信息进行处理，分析计算出样品中的核酸量。

[0032] 有益效果：

[0033] 1、本发明提供的POCT定量核酸检测用微流控装置，其PCR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。其能够快速检测，前处理只需粗提，
无需培养或增殖过程，具体极高的检测灵敏度，检测极限低至一个目标模板。

[0034] 2、本发明提供的POCT定量核酸检测用微流控装置，能够在芯片上实现微反应，容易增加反应单元数量，实现高通量；同时还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；液滴产生、PCR扩增及数据检测一键完成，不需要人工干预。

[0035] 3、本发明提供的POCT定量核酸检测系统，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。

附图说明

[0036] 图1为本发明实施例提供的芯片的俯视示意图。

[0037] 图2为本发明实施例提供的芯片的截面示意图。

[0038] 图3为本发明实施例提供的芯片的另一截面示意图。

[0039] 图4为本发明实施例提供的芯片的局部截面示意图。

[0040] 图5为本发明实施例提供的芯片与加液机构及温控机构的连接示意图。

[0041] 图6为本发明实施例提供的芯片与加液机构及温控机构的另一连接示意图。

[0042] 图7为本发明实施例提供的加液器的连接结构示意图。

[0043] 图8为图7中的限位部处的局部结构图。

[0044] 图9为本发明实施例提供的混合转子的立体结构示意图。

[0045] 图10为图7中的连通管道设置有震荡元件处的局部结构图。

[0046] 图11为本发明实施例提供的POCT定量核酸检测系统的整体结构示意图。

[0047] 图12为本发明实施例提供的POCT定量核酸检测系统的检测方法的流程示意图。

[0048] 图13为图12中的S2的具体步骤流程图。

[0049] 1芯片、10微反应腔、100液流口、1000反应层、11导线、

[0050] 2加液机构、20压力源、

[0051] 21加液器、210连通管道、2100限位部、211储液箱、212回收箱、213震荡元件、2130震荡体、2131动作体、214混液件、2140壳体、21400流路、2141混合转子、21410螺旋叶片、215
阀、

[0052] 22液流通道、

[0053] 3温控机构、30温控通道、31温控源、4感光机构、40感光膜、

[0054] 5加载平台、6图像采集系统、7控制器、8计算器。

具体实施方式

[0055] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于
限定本发明。

[0056] 如图1‑6、11，本发明实施例提供一种POCT定量核酸检测用微流控装置包括芯片1、对芯片1进行加液的加液机构2、对芯片1上PCR反应进行温度控制的温控机构3及获取芯片1
上PCR反应的光学信息的感光机构4。本发明提供的POCT定量核酸检测用微流控装置，其将
含有核酸分子的反应体系液体分散，以能够在芯片1上形成若干个反应体系，以便在每一反
应体系独立进行反应，从而对于每一反应体系所产生的荧光信息进行分析在进行计数分析
以及统计，得到绝对定量的样品核酸量，分析灵敏度高。而本发明提供的微流控装置，特点
在于其独特的加液机构以及能够通过感光机构即时获取反应信息，不仅能够实现高灵敏度
检测，而且检测准确度高，检测通量大。

[0057] 其中，如图1、2、3、4所示，芯片1上形成有若干个用于PCR反应的微反应腔10，每一微反应腔10均具有液流口100，微反应腔10成矩阵紧密布置，微反应腔10之间相互分隔，每
一微反应腔10内可形成一个PCR反应体系。

[0058] 其中，如图5、6所示，加液机构2包括压力源20、加液器21及形成于芯片1内的液流通道22。液流通道22与液流口100连通，加液器21、液流通道22和微反应腔10连通形成一加
液循环，压力源20促使液体在加液循环内流动，液体在微反应腔10内形成微液滴，以对反应
体系进行充分分隔，不仅能够为提高检测灵敏度提供条件，还能为提供检测通路提供基础。

[0059] 其中，温控机构3用于控制微反应腔10内进行PCR反应所需温度。

[0060] 其中，感光机构4包括若干感光膜40。感光膜40包裹于微反应腔10外，感光膜10感应微反应腔10内产生的微反应光学信息。

[0061] 具体的，加液器21包括连通管道210、成容器状的储液箱211及成容器状的回收箱212。储液箱211通过一连通管道210与液流通道22的一端连通，回收箱212通过另一连通管
道210与液流通道22的另一端连通。储液箱211用于储存PCR反应所需试剂及样品液，以形成
PCR反应所需体系，回收箱212用于回收在微反应腔10内形成的反应废液。具体的，压力源20
产生正压，驱动储液箱211内液体通过连通管道210与液流通道22，最终进入微反应腔10内
进行分隔，并在微反应腔10内形成微液滴，也即形成了微反应体系；再通过压力源20还可产
生负压，将微反应腔10内的微液滴回收，经过液流通道22的另一端，流经另一连通管道210，
回收至回收箱212，从而完成整个在微反应腔10内的微滴反应。

[0062] 另外，为便于芯片1的重复利用，加液器21还包括清洗箱和消毒箱。清洗箱盛放清洗液，通过类似上述的液体流动方式，在将微反应腔10内的残液进行清洗和除垢。而消毒箱
盛放消毒液，同样通过上述的液体流动方式，对微反应腔10、液体通道22和连通管道210进
行消毒处理。更进一步的，为便于保持芯片1内部这些通道和腔室绝对洁净，避免多次使用
产生的核酸残留产生交叉污染而影响检测结果，可对这些通道和腔室进行干热和湿热灭
菌，及核酸去活，芯片1的材料须具有耐高温要求，如耐高温无机材料、有机材料及无机有机
结合材料，如硼酸有机硅单体共聚材料。

[0063] 进一步的，如图7‑10所示，加液器21还包括设置于连通管道210上的震荡元件213。震荡元件213包括震荡体2130及与震荡体2130传动连接的动作体2131，动作体2131具有延
伸至连通管道210内且靠近微反应腔11的一端，震荡体2130通过供电产生震荡作用，带动动
作体2131在连通管道210内动作，以产生微液滴。

[0064] 更进一步的，加液器21还包括设置于连通管道210上且靠近震荡元件213设置的混液件214，用于对融入的连通管道210内的气流和液流进行混合。

[0065] 具体的，如图7所示，混液件214包括壳体2140和混合转子2141。其中，壳体2140内形成有相互交叉的两个流路21400，其中一个流路21400用于连通储液箱211与液流通道22、
或用于连通回收箱212与另一液流通道22，另一流路21400连通至压力源20。也即是，壳体
2140的两个流路21400一个用于流经气流，另一个用于流经液流。混合转子2141转动连接于
连通管道210内，混合转子2141承接两个流路21400释放的液体与气体，并通过转动将液体
与气体混合。具体的，混合转子2141在承接的气流为压力源20提取的气流，混合转子2141的
转动作用，可来自气流、液流或者气流和液流的共同冲击作用。

[0066] 经过混合转子2141的转动作用，其可产生混有气流的微液滴，然而为促使这些微液滴能够在一定时间内稳定地运行，以抵达微反应腔10内，在连通管道210上于混合转子
2141的下游处(即流向微反应腔10的方向)设置一震荡元件213，震荡体2130可在外加的交
变电场作用下产生震动，而由于动作体2131与其传动连接，也跟随产生震动，进而在连通管
道210进一步产生分隔液滴的作用，促使进入微反应腔10内的液滴足够细小。

[0067] 更具体的，由于本发明实施例采用了动作体2131进行动作震荡以产生微液滴，而不便于将震荡体2130直接设置于连通管道210内，减少了其液滴电接触的影响，也减少了对
于元件的腐蚀和管路中微液滴的污染影响，从而能够保持管道内的洁净度。为实现对动作
体2131的传动，更多实施方式是，震挡体2130通过磁驱动动作体2131动作，二者并未产生直
接接触，从而进一步上述想要达到的效果。

[0068] 因而，具体的实施方式中，如图10所示，动作体2131成微针状，其一端截面积大、另一端截面积小，微针由大端至下端的截面积不断变小，促使动作体2131的大端与连通管道
210紧密配合而始终抵接于连通管道210内壁，而其小端能够脱离连通管道210内壁，从而动
作体2131沿着连通管道210的长度方向动作，促使流经的流体在动作体2131大端处被挤压
而在其小端处释放，如此形成微液滴。其中，为限制动作体2131在连通管道210内的动作区
间，具体的对于动作体2131外周的连通管道210产生弧形弯折，以对动作体2131的长度方向
动作进行限制。对于动作体2131的限位具有多种限制方式，而连通管道210弧形弯折的方
式，不仅能够对动作体2131进行限位，相对于其他限制方式(如连通管道210内壁凸起等方
式)具有易于清洁管道内壁的优势。

[0069] 更具体的，由于混合转子2141作用为承接两路流体，其制作的尺寸不可能达到微米级别，从而连通管道210设置混合转子2141的部位也与其相适应，而下游的设置震动元件
213处可以使连通管道210的截面减小。因而，更多的实施方式是，连通管道210在储液箱211
至微反应腔10的液体流向上，其截面积不断减少，以便于形成微液滴。

[0070] 而对于混合转子2141在连通管道210内的转动以及限制，更多的实施方式中，连通管道210内壁形成限位部2100，以将混合转子2141限制在限位部2100处转动。同样地，为减
少限位部2100对于连通管道210内壁的流向表面产生过多的凸起或者弯折，造成其流向表
面产生不利于流体流动的扰动，也为便于对连通管道210内壁进行清洁和灭菌，具体的，限
位部2100设置在壳体2140的两个流路21400交叉处，两个流路21400在汇合后截面积不断减
小。

[0071] 对应地，如图9所示，混合转子2141成梯台状，其一端面积大于另一端面，且混合转子2141的大端至小端的截面积不断减小。而连通管道210在两个流路21400汇合后截面积进
一步减小，将限制混合转子2141沿其大端至小端方向滑动。另外，混合转子2141的大端中心
抵接在两个流路21400对应的连通管道210内壁汇合处，以限制混合转子2141沿其小端至其
大端的滑动。如此，通过如此两个方向的限制，能够将混合转子2141限制在两个流路21400
的交叉处，视此处为限位部2100。而且，混合转子2141内部形成有螺旋叶片21410，使得由两
个流路21400经混合转子2141大端进入其内，冲击其内壁的螺旋叶片21410，从而促使混合
转子2141不断转动，以不断承接两个流路21400中带入的气流和液流。同时在混合转子2141
的小端不断释放产生的微液滴。

[0072] 由于在通过压力源20提供气流，再经过加液器21向微反应腔10内进加液，以及回收微反应腔10内液体的流体流向不同，因而，更多的实施方式中，加液器21还包括设置于连
通管道210上的阀215。如此，在压力源20通过正压驱动储液箱211内液体通过连通管道210
与液流通道22，最终进入微反应腔10内进行分隔，并在微反应腔10内形成微液滴，也即形成
了微反应体系，此过程中，将设置于连通回收箱212管道上的阀关闭，防止加液进入回收箱
212。同样地，在进行微反应腔10液体回收时，同样可将设置于连通至储液箱211上的阀215
关闭。如此，两个过程互补干扰。

[0073] 实际上，由于微反应腔10内产生的PCR反应，所要获取检测结果，是通过其反应产生的荧光来感知，而对于这些光学信息的获取，微反应腔10成扁平化的平面设置可有利于
获取这些光学信息。而为提高检测灵敏度，微反应腔10的最大宽度为10～300微米，促使进
入微反应腔10内的液滴足够分隔。

[0074] 为便于对本发明实施例提供的微流控装置，能够提高其检测灵敏度，对于反应体系进行更多的分隔，以为提高其检测的通量，如可同时检测多个样品，更多的实施方式中，
如图2‑4所示，若干微反应腔10沿同一平面排布形成一反应层1000，芯片1上形成有多个反
应层1000。

[0075] 为同时检测多个样品，而这些样品之间并不能进行相互混合，以免产生相互影响，如可将同一反应层1000对应一加液循环，或者将同一反应层1000进行分隔，分别形成一加
液循环，每一加液循环对应一样品进行加液分隔。如此，每一加液循环对每一样品进行分
隔，产生若个微反应体系，能够实现在同一芯片1上同时检测多个样品，还能兼顾检测灵敏
度。这对于一些需要提高检测通量而对于检测灵敏度要求不高的应用场景下非常实用，能
够节省芯片，减低检测成本。当然，若要同时提高检测通量和检测灵敏度，可采用多个芯片
进行。

[0076] PCR反应的进程是通过控制反应温度而推进的，其反应过程为若干加热循环。一般而言，一个加热循环包括三个温度段，变性段、退火段和延伸段，每一个温度段的处理温度
均不相同，因而需要对微反应腔10的温度进行精确控制。更多的实施方式中，温控机构3包
括设置于相邻反应层1000之间的温控通道30及温控源31。温控源31用于向温控通道30内提
供温度变化的流体，以对反应层1000的微反应腔10进行温度控制。具体的，温控源31可为通
入的热风和冷流体，热风可通过电加热风，冷流体可为液氮或干冰。

[0077] 另一方面，如图11所示，本发明实施例还提供POCT定量核酸检测系统，其包括上述实施例所述的微流控装置、加载平台5、图像采集系统6、控制器7和计算器8。

[0078] 加载平台5，用于承载微流控装置，并用于提供芯片1的微反应腔10中产生PCR反应的所需能量。加载平台5不仅能够固定芯片1，还能提供加液机构2、温控机构3和感光机构4
所需的能量，以保证微反应腔10内反应正常进行。

[0079] 图像采集系统6，用于向微反应腔10进行荧光激发，并采集激发光照区域中的被测样品的图像，图像采集系统6与感光膜40连接。具体的，图像采集系统6包括图像转换器、光
学镜组和激发光源，图像转换器用于将感光膜40获得的信息转换成图像信息。光学镜组包
括但不限于光学镜头、多向色镜及滤光片等部件，激发光源包括但不限于LED光源、激光光
源、卤素灯光源等。更具体的，为便于促使每一微反应腔10外包裹的感光膜40能够将其获取
的光学信息进行传递至图像采集系统6，在芯片1内部还嵌入有导线11，从感光膜40延伸至
图像采集系统6。

[0080] 控制器7，电连接图像采集系统6和加载平台5，用于控制微反应腔10内反应所需条件，如此控制微反应腔10内加液、温控、清洗、消毒等所需条件。

[0081] 计算器8，连接控制器7，用于将芯片1上的微反应腔10得到的图像信息进行处理，分析计算出样品中的核酸量。具体的，采集图像上传到计算器8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。

[0082] 更多的实施方式中，控制器7和计算器8可集成化设置，作为整个核酸检测系统的控制和数据分析的核心部件，用于控制核酸检测系统按照既定的程序工作的中央处理器。
此中央处理器主要包括微处理器、通信模块、光源驱动模块、加液驱动模块和温控驱动模
块。微处理器是中央处理器的核心部件，负责外围接口电路、光源驱动模块、加液驱动模块、
温控驱动模块及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器进行交
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发出光源，经多向色镜反
射后照射到微流控芯片1的微反腔10区域，激发阳性模板发出荧光。加液驱动驱动模块，控
制压力源动作，为压力源产生所需的正压或负压以驱动加液器进行加液。温控驱动模块，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。

[0083] 进而，如图12所示，本发明实施例还提供上述实施例所述POCT定量核酸检测系统的定量核酸的检测方法，包括以下步骤：

[0084] S1、将所述芯片装载于所述加载平台上；

[0085] S2、通过所述加液机构对所述微反应腔进行加液，在所述加液器、所述液流通道和所述微反应腔连通形成一加液循环，通过所述压力源促使液体在所述加液循环内流动，所
述液体在所述微反应腔内形成微液滴；

[0086] S3、通过温控机构控制所述微反应腔内温度，以进行PCR反应；

[0087] S4、通过所述感光机构获取所述微反应腔进行PCR反应产生的光学信息；

[0088] S5、所述图像采集系统获取所述感光机构的光学信息并将其转换成图像；

[0089] S6、所述计算器获取所述图像信息进行处理，分析计算出样品中的核酸量。

[0090] 其中的，如图13所示，S2步骤具体包括：

[0091] S21、压力源产生正压，驱动储液箱内液体通过连通管道与液流通道，进入微反应腔内进行，并在微反应腔内形成微液滴；

[0092] S22、通过压力源产生负压，将微反应腔内的微液滴经过液流通道的另一端，流经另一连通管道，回收至回收箱。

[0093] 其中的，S21步骤中，通过混液件214在连通管路210内产生初步液滴，再进而经过震动元件213产生最终的微液滴。

[0094] 进一步的，上述的核酸定量的检测方法，还包括对芯片1及加液循环内进行清洗、消毒及灭活的步骤。

[0095] 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)。

[0096] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，
都应涵盖在本发明的保护范围之内。