数字PCR（Digital PCR）技术是继一代普通PCR、二代荧光定量PCR之后的第三代PCR技术。其原理是将含有待测核酸分子的荧光定量PCR反应体系分散至数以万计的微体积单元，合理控制样品浓度，每个微体积不含或至多只包含1个待测核酸分子。PCR扩增过程中，每个微体积作为一个独立的反应单元，扩增完成后，只有包含待测核酸分子的微体积单元才能产生荧光信号。逐个检测每个微体积单元的荧光信号，有荧光信号判读为 1，无荧光信号判读为 0，计数即得到样本中待测核酸分子的拷贝数。在实际的数字PCR分析中，还需考虑泊松分步原理进行统计学处理，计算出待检核酸分子的拷贝数或浓度。

数字PCR是一种全新的核酸检测和定量方法，直接检测目标序列的拷贝数，实现真正意义上的绝对定量。检测过程无需对照样品和标准曲线，定量结果不依赖于C_t值，与传统定量PCR相比，具有前所未有的灵敏度、准确性、特异性和精确性，开启了一场核酸定量分析的革命。

数字PCR的上述优点使其受到普遍关注并迅速在体外诊断特别是分子诊断领域展现出广泛的应用前景，具体应用方向包括肿瘤、遗传病、二代测序文库精确定量和结果验证、传染病、环境监测、产前诊断、转基因成分鉴定、基因表达分析等众多领域，其中尤以肿瘤的早期诊断和个体化用药检测最受关注和重视，发展最为迅速。

自2011年Bio-Rad公司推出QX100^TM液滴数字PCR系统以来，全球数字PCR市场迅速扩张。2012年，全球数字PCR销售即已达到8180万美元，2013年更是增至1.39亿美元。根据美国市场研究机构bccResearch发布的研究报告，2014-2018年，全球数字PCR市场的年复合增长率将高达28.6%。其中，国内数字PCR市场更是呈爆炸式增长，仅2015一年，Bio-Rad QX100/200的装机量就达50多台。除了数字PCR系统本身，其相关耗材和试剂的市场更大。

虽然数字PCR、特别是液滴数字PCR技术本身已相对成熟，但液滴数字PCR相关产品总体上仍处于发展初期，还存在一些不足，一定程度上制约了该技术的普及应用。在实际使用过程中，我们发现目前的液滴数字PCR产品存在以下问题中的一条或多条：首先是分析样品的通量较低，不适用于临床高通量分析的要求；其次，液滴数字PCR系统价格昂贵，相关芯片比较复杂，芯片造价偏高，使用成本较高，不利于其普及推广；三，操作流程未能做到全封闭，不符合临床诊断分析的要求。

针对实际使用过程中遇到的问题和使用要求，我们设计了一款新型的液数字PCR系统（原理样机）、配套使用的微流控芯片以及相应的操作流程。该液滴数字PCR系统由液滴生成装置和液滴检测装置两部分组成。液滴生成装置可快速（≥1000个液滴/秒·样本）生成指定数量的液滴用于数字PCR扩增，液滴检测装置可快速（2-3分钟/样本）、连续检测多个样本，基本满足临床使用中高通量检测的需要；配套使用的液滴生成微流控芯片均为一次性使用，且设计简单，成本低，大幅降低使用成本，每块芯片可同时处理8个样本；整个操作流程全封闭，可避免样品之间的交叉污染，检测过程全自动，满足临床检测的需求。与现有商品化液滴数字PCR产品相比，该系统性能指标优异，操作流程相对简单，运行成本较低，完全满足临床使用需要，在分子诊断领域具有广泛的应用前景。

曾绍江，博士，深圳市博瑞生物科技有限公司技术总监，2011年毕业于大连化学物理研究所，从事微流控芯片相关的转化医学研究，包括基于液滴数字PCR的肿瘤标记物的检测和单细胞研究。申请人已在Lab On a Chip, Analytical Chemistry等国外权威期刊发表论文多篇，单篇论文引用超过80次；参与撰写专著《微流控芯片实验室》和《图解版微流控芯片实验室》；申请国内专利1项；主持国家自然基金青年基金一项，辽宁省教育厅科学研究项目一项，另参与国家自然基金面上基金两项；已共同培养两名硕士研究生。