技术成熟度：实验室技术
转让方式：技术转让
预计投资资金(万元)：1000万以上
成果简述：自主研发的数字化 PCR 仪的主要创新点：使用硅基微反应池阵列芯片，其中
微反应池数目30600个（独立芯片上该数目高于目前商业化数字PCR所有芯片），
且每个微反应池相互独立，地址可循，单独扩增；可以实时跟踪采集不同循环数
时每个微反应池的荧光信号；采用基于迭代算法的图像判别分析软件，实现微反
应池物理地址定位，阳性荧光信号提取；具有很好的拓展性，能够通过在普通
PCR 热循环设备上进行阵列芯片的一次扩增反应，大大提升了芯片的反应通量；
配套试剂盒自主研发。
目前，国外厂商推出的数字 PCR 相关设备主要有:
①Fluidigm 公司的 Biomark 系统
这种系统的核心技术是微流控阵列微阀及控制通路的制备，研发成本较高，
同时每个独立芯片的微反应池数目太少，仅为 765 个，整个系统的通量增加完全
依靠增加阵列芯片的个数实现。
②Life Technologies 公司 QuantStudio™ 3D 数字 PCR 系统这种系统采用了高密度的纳升流控芯片技术，能够在每次运行中最多产生20,000 个数据点，每个微反应池体积为 0.8nL。该系统的光学系统与 PCR 热循环系统分离，因此在加热系统的设备选择方面具有较好的拓展性，同时可以在热循环系统进行多个芯片进行一次热循环反应，大大增加了反应通量。光学系统体积较小，便于实验室中的任意挪动，不足之处是不能实时对热循环过程进行跟踪信号采集，只能进行终点检测，对于一些假阳性点无法进行有效识别和剔除。
③ RainDance Technologies 公司 RainDrop™ 数字 PCR 系统&④美国伯乐
(Bio-Rad)公司微滴式数字 PCR 系统（ddPCR™）
这两种系统的工作原理非常相似，类似于乳液 PCR 原理，核心技术是能够形
成尺寸均一的油包水液滴，Bio-Rad 公司大约形成 20,000 个均一纳升大小的微
滴，而 RainDance Technologies 公司能够在半小时内均一地制备高达 1000 万个
皮升大小的液滴。形成的液滴装载在 tube 管中进行 PCR 热循环，然后再利用特
定的技术将液滴完整抽取进行每个液滴光信号独立读取，计算阳性和阴性微滴的
数量，从而以数字格式对靶 DNA 进行绝对定量分析。这两种系统的技术在回收
液滴进行荧光信号采集过程中存在液滴破损率较高的问题，同时由于均一尺寸的
液滴的产生是基于厂家的专利技术，因此只有厂家的试剂才能实现这一功能，在
后续的使用过程中会产生数额较大的试剂盒费用。
与四家公司的数字 PCR 设备相比，我们在数字 PCR 设备在研发过程中兼顾了
各家所长，避其不足。最终原理样机实现了数字 PCR 的实验效果，并且单个芯片
的通量为 30600 个，通过自主设计的光路系统可以实时跟踪每个反应池在不同循
环数的荧光信号，便于在结果分析中分析和剔除假阳性信号，同时设备具有很好
的拓展性，可以在普通 PCR 热循环系统实现阵列芯片的独立反应，大大增加了芯
片的反应通量。试剂盒仅为普通PCR扩增试剂，价格与市场PCR试剂盒成本相当，
大大节省了后期的实验费用。
