(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 202210771244.4 (22)申请日 2022.06.30 (71)申请人 中国科学院苏州生物医学工程 技术 研究所 地址 215163 江苏省苏州市高新区科灵路 88号 (72)发明人 汪舜　罗刚银　王进贤　杨天航　 张晓亮　吕鑫　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 项凯 (51)Int.Cl. C12M 1/00(2006.01) C12M 1/04(2006.01) C12M 1/10(2006.01)C12M 1/34(2006.01) C12M 1/36(2006.01) C12M 1/38(2006.01) C12M 1/42(2006.01) C12M 1/12(2006.01) C12Q 1/6837(2018.01) B01L 3/00(2006.01) B01L 7/00(2006.01) (54)发明名称 基于旋转阀的PCR装置及检测方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于旋转阀的PCR装置及检 测方法， 包括微流控芯片所述微流控芯片内设置 有生成油道、 回流油道、 样品通道和通气通道， 其 中所述生 成油道的一端和样品油道侧壁连通， 所 述微流控芯片位于扩增载体处还设置有进样通 道和出样通道， 所述进样通道和出样通道均和扩 增载体连通； 旋转阀内设置有富集腔； 扩增读数 模块， 适于对扩增载体内生 成好的微滴进行扩增 以及适于检测时检测读数； 气路模块， 适于实现 微滴生成和微滴检测时的微滴流动控制； 压紧调 节模块， 适于对微流控芯片进行压紧并且对旋转 阀进行旋转调节， 本发明具有一体化全封闭检 测， 同时在旋转阀上富集， 赋予旋转阀额外的功 能， 减少微流控芯片的尺寸， 提高微流控芯片的 集成度的效果。 权利要求书2页 说明书11页 附图11页 CN 115058314 A 2022.09.16 CN 115058314 A 1.一种基于 旋转阀的PCR装置， 其特 征在于， 包括： 微流控芯片(1)， 所述微流控芯片(1)内设置有生成油道(7)、 回流油道(8)、 样品通道 (9)和通气通道(10)， 其中所述生 成油道(7)的一端和样品油道侧壁连通， 所述生 成油道(7) 内的生成油进入到样品油道内， 对样品进行剪切形成微滴， 所述通气通道(10)一端和外部 连通， 还包括扩增载体(11)和旋转阀(12)， 所述微流控芯片(1)位于扩增载体(11)处还设置 有进样通道(13)和出样通道(14)， 所述进样通道(13)和出样通道(14)均和扩增载体(11)连 通； 旋转阀(12)沿其轴线旋转设置在微流控芯片(1)上， 当所述旋转阀(12)旋转到生成位 时， 所述样品通道(9)和 进样通道(13)连通， 出样通道(14)和通气通道(10)连通， 当所述旋 转阀(12)旋转到检测位时， 所述出样通道(14)和样品通道(9)连通， 所述进样通道(13)和回 流油道(8)连通， 所述扩增载体(11)内的微滴通过出样通道(14)进入到样品通道(9)内， 回 流检测； 其中所述旋转阀(12)内设置有富集腔(15)， 当所述旋转阀(12)旋转至生 成位时， 所 述富集腔(15)的底部和顶部分别与样品通道(9)和进样通道(13)连通； 扩增读数模块(5)， 适于对扩增载体(11)内生成好的微滴进行扩增以及适于检测时检 测读数； 气路模块(3)， 适于实现微 滴生成和微 滴检测时的微 滴流动控制； 压紧调节模块(4)， 适于对微流控芯片(1)进行压紧并且对旋转阀(12)进行旋转调节， 位于微流控芯片(1)的正上 方； 显示模块(2)， 适于对微 滴检测结果显示； 安装架(6)， 所述微流控芯片(1)、 扩增读数模块(5)、 气路模块(3)、 压紧调节模块(4)和 显示模块(2)均设置在安装架(6)上。 2.根据权利 要求1所述的基于旋转阀的PCR装置， 其特征在于， 所述扩增 读数模块(5)包 括光学读数模块(51)、 至少一个扩增模块(52)和U型架(53)， 所述光学读数模块(51)和扩增 模块(52)均设置在U型架(53)内， 所述微流控芯片(1)设置在扩增模块(52)上， 所述U型架 (53)外壁上设置有第一滑块(54)， 所述安装架(6)上设置有第一滑轨(55)， 所述第一滑块 (54)沿第一滑轨(55)长度方 向滑动设置在第一滑轨(55)内， 适于带动U型架(53)上扩增 模 块(52)和光学读数模块(52)， 从压紧调节模块(4)下方脱离， 或者进入压紧调节模块(4)正 下方。 3.根据权利要求2所述的基于旋转阀的PCR装置， 其特征在于， 所述光学读数模块(51) 设置在微流控芯片(1)的下方， 所述光学读数模块(51)包括至少两个光源(515)、 对应设置 的二色镜(512)和透镜(513)， 所述光源发出的光经过二色镜(512)折射并经过透镜(513)聚 焦进入到微流控芯片(1)内， 还包括PD(514)和透镜(513)， 微滴激发出荧光后透过多个二色 镜(512)再次经 过透镜(513)进入到P D测得荧光信号。 4.根据权利要求2所述的基于旋转阀的PCR装置， 其特征在于， 所述扩增模块(52)包括 设置在扩增载体(11)底部的加热底座(521)， 所述加热底座(521)上开设有放置槽(522)， 适 于扩增载体(11)放置于放置槽(522)内和放置槽(522)内壁抵触， 所述加热底座(521)下方 依次设置有帕尔贴(523)、 散热片(524)和风扇(525)， 通过帕尔贴(523)来实现扩增升降温 循环， 完成扩增。 5.根据权利要求2所述的基于旋转阀的PCR装置， 其特征在于， 所述扩增模块(52)包括 金属的环形热盖(526)， 所述进样通道(13)和出样通道(14)均 设置在环形热盖(526)内， 所权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115058314 A 2述扩增载体(11)套设在环形热盖(526)的底部并且和环形热盖(526)密封， 所述环形热盖 (526)上设置有第一加热件(527)， 所述第一加热件(527)和环形 热盖(526)贴合。 6.根据权利 要求1所述的基于旋转阀的PCR装置， 其特征在于， 所述微流控芯片(1)位于 所述旋转阀(12)处设置有固定件(25)， 适用于对旋转阀(12)进行限位密封， 在微流控芯片 (1)上对旋转阀(12)进行压紧并且密封接触面， 所述旋转阀(12)的顶部开设有扳手槽(24)， 所述固定件(25)的顶部开设有和扳手槽(24)连通的容纳孔(26)。 7.根据权利 要求1所述的基于旋转阀的PCR装置， 其特征在于， 所述压紧调 节模块(4)包 括移动板(42)和驱动移动板(42)朝向靠近或者远离微流控芯片(1)方向设置的第一 驱动件 (41)， 所述移动板(42)上还设置有调节扳手(43)以及驱动调节扳手(43)移转动的第二 驱动 件(44)， 所述移动板(42)上还设置有两个压紧件(45)， 分别和微流控芯片(1)上的扩增载体 (11)以及储液区对应， 适于对 扩增载体(1 1)以及储液区抵紧密封 。 8.根据权利 要求1‑7任一所述的基于旋转阀的PCR装置， 其特征在于， 所述气路模块(3) 包括气罐(31)， 所述气罐(31)设置有三条通道分别和生成油道(7)、 回流油道(8)以及样品 通道(9)背向扩增载体(11)一端 连通， 适于驱动生 成油、 回流油以及样品在生 成油道(7)、 回 流油道(8)以及样品通道(9)移动， 三条 所述通道上均设置有比例阀以及 传感器。 9.根据权利要求8所述的基于旋转阀的PCR装置， 其特征在于， 所述气罐(31)位置处还 设置有过滤器(32)以及气泵(33)， 所述气泵(33)的进气口和过滤器(32)连通， 出气口和气 罐(31)连通。 10.一种检测方法， 其特征在于， 所述方法使用权利要求1 ‑9任一所述的基于旋转阀的 PCR装置， 包括如下步骤： 微滴生成： 旋转旋转阀(12)， 将旋转阀(12 )旋转到生成位， 样品通道(9 )和进样通道 (13)连通， 出样通道(14)和通气通道(10)连通， 往样品通道(9)内样品， 生 成油道(7)内通入 生成油并施压正压， 所述生 成油进入到样品通道(9)内， 形成剪切流， 将样品分割成微滴， 并 在旋转阀(12)的作用下通入到进样通道(13)内， 最终进入到扩增载体(1 1)内； 微滴扩增： 启动扩增模块(52)， 扩增载体(11)开始进行数 次热循环， 对扩增载体(11)腔 内的微滴进行加热， 完成微 滴扩增； 微滴回流检测： 再 次旋转旋转阀(12)， 将旋转阀(12)移动到检测位， 出样通道(14)和样 品通道(9)连通， 所述进样通道(13)和回流油道(8)连通， 对回流通道一侧施压正压， 将回流 油从回油油道 通入到进样通道(13)并压入到扩增载体(11)内， 扩增载体(11)内的微滴首先 被压入到出样通道(14)内， 并回流到样 品通道(9)内， 同时往生成油到内施压正压， 将生成 油从生成油道(7)和样品通道(9)的连通处通入到样品通道(9)内， 将微滴间隔， 光学读数模 块(51)， 对准样品通道(9)， 微 滴回流经 过时， 对微 滴进行核酸检测。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115058314 A 3