科创中国

行业领域

生物与新医药技术

需求背景

随着科学技术的不断发展，分子检测技术在生物医学、食品安全、环境监测等领域的应用越来越广泛。然而，传统的分子检测方法往往操作复杂、耗时较长，且对操作人员的技能要求较高。因此，研发一种模块化全自动的分子检测装备，以提高检测效率和准确性，降低操作难度，满足市场需求，具有重要的现实意义。

模块化全自动分子检测装备的研发需要攻克一系列关键技术，包括微流控芯片设计、生物分子识别与捕获、信号放大与检测、数据处理与分析等。这些技术的发展将有助于实现分子检测装备的高效、快速、准确和智能化，为相关领域的科研和产业应用提供有力支持。

需解决的主要技术难题

需要解决以下主要技术难题：

1. 微流控芯片设计：微流控芯片是实现模块化全自动分子检测的核心部件，其设计需要考虑流体动力学、生物分子相互作用等因素，以实现高效的样本处理和信号检测。

2. 生物分子识别与捕获：在分子检测过程中，需要高效、准确、选择性地识别和捕获目标生物分子。这需要开发新型的生物分子识别元件和捕获策略，以提高检测的准确性和特异性。

3. 信号放大与检测：为了提高分子检测的灵敏度，需要开发高性能的信号放大器和检测器，实现对微弱信号的实时、高灵敏度检测。

4. 数据处理与分析：分子检测结果需要进行复杂的数据处理和分析，以提取有用信息。这需要研究和开发高效的数据处理算法，实现对大量数据的快速处理和智能分析。

5. 系统集成与优化：模块化全自动分子检测装备涉及多个子系统的集成与优化，需要研究合适的系统集成方法和技术，实现各子系统之间的协同工作，提高整体性能。

6. 设备稳定性与可靠性：为了确保分子检测装备在长时间运行过程中的稳定性和可靠性，需要研究和开发高性能的材料、结构设计和故障诊断方法。

7. 成本降低与规模化生产：为了推动模块化全自动分子检测装备的产业化进程，需要降低设备成本，实现规模化生产。这需要研究低成本的材料、制造工艺和自动化生产设备，以及优化供应链管理等。

期望实现的主要技术目标

相关技术指标或要求

1)微流体控制技术 在较小空间尺度内精确控制液体的转移、混合，固液分离等过程；完成样本的前处理（包括细胞、细菌、病毒外壳的裂解，核酸的提取和纯化等操作），PCR反应体系构建、并转移至反应容器内等步骤。要求：样本体积可兼容200～1000ul，样本类型兼容痰液、血液、分泌物、脱落细胞等，转移速度不小于5ml/min，前处理过程不超过10分钟，核酸得率不低于95%；

2)微加工技术 亚毫米尺度的微加工、制造工艺，包括微流控芯片（或检测卡、盒等形式）、微阀、微泵等元件的批量制造、成型工艺；键合、装配工艺等，要求良品率不低于90%；

3)自动化生产工艺 将液态、固态试剂进行分装、芯片（或检测卡、盒）的组装、封装等自动化流水线生产工艺和装备，要求良品率不低于90%；

4)高灵敏度光学检测器件 荧光素检测限低于10pg/ml，线性范围1pg/ml～0.5ug/ml；

处理进度