一种基因测序仪的制作方法

1.本实用新型涉及一种基因测序仪，属于生物、化学检测领域。


背景技术：

2.基因测序是一种新型基因检测技术，能够从血液或者人体附属物中分析测定基因序列，预测患多种疾病的可能性，如癌症或白血病等。基因测序相关产品和技术已由实验室研究演变到临床使用。基因芯片或者说测序芯片是基因测序用的芯片。目前已经有多种多样的基因测序芯片问世。基因芯片的测序原理是杂交测序方法，即通过与一组已知序列的核酸探针杂交进行核酸序列测定的方法，在一块基片表面固定了序列已知的靶核苷酸的探针。当溶液中带有荧光标记的核酸序列，与基因芯片上对应位置的核酸探针产生互补匹配时，通过确定荧光强度，获得一组序列完全互补的探针序列。据此可重组出待测核酸的序列。根据测序方法的不同，测序仪的设计也完全不一样。在单芯片设计的测序仪中，由于流体进样和光学成像交替进行，流体系统和光学系统总有一方处于空闲状态，造成了时间和资源的低效利用。为提高测序通量，在一台测序仪中可以设计多张芯片同步进行测序反应，此时协调流体系统和光学系统配合使得测序效率最大化则成为一个难题。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题。由于光学系统的成本往往更高，因此一个合理的解决方案是使光学系统连续进行成像工作，暂不成像的芯片则由流体系统进样发生测序化学反应，通过光学系统和流体系统的配合，实现光学系统运行效率最大化，进而实现测序效率最大化。
4.本技术公开了一种基因测序仪，其特征在于，包括：
5.支撑台，支撑台设置有减震机构；支撑台上方安装平移台组件；
6.多套测序单元组件，每套测序单元组件包括芯片台，芯片台用于承载测序芯片，芯片台安装在平移台组件上；芯片包含至少一个芯片入口和至少一个芯片出口，待测核酸在芯片中发生测序反应；成像区域由芯片的可拍照区域组成；
7.多套流体系统，每套流体系统分别连接一套测序单元组件并提供试剂；
8.光学成像系统，用于激发并收集测序芯片中的光学信号；
9.平移台组件，用于将成像区域连续移动到所述光学成像系统的视野中，实现光学成像系统在成像区域连续扫描。
10.根据优选的实施方式，芯片的成像区域指的是一张芯片的不同成像区域。即，多套测序单元组件只放置一张芯片。
11.根据优选的实施方式，芯片的成像区域指的是多张芯片中的每一张芯片的不同成像区域。即，多套测序单元组件放置多张芯片。
12.根据优选的实施方式，核酸测序仪还包括控制器，控制流体系统按照预定的顺序向其连接的测序单元组件提供所需的试剂。
13.根据优选的实施方式，每套流体系统包括：
14.试剂仓，用于储存测序反应所需的试剂；
15.试剂选择部件，适于连接到试剂仓，其可控制以从多条试剂流动路径中选择一条试剂流动路径至芯片入口；
16.动力部件，包括泵，与芯片出口连接，可操作以控制对于芯片的流体流动。
17.根据优选的实施方式，所述泵是注射泵，动力部件还包括与注射泵连通的选择阀，选择阀有多个端口，其中一个端口与芯片出口连通，另一个端口与废液储器连通。
18.根据优选的实施方式，试剂仓包括低温区，低温区内包含半导体温控组件及传热组件，用于制冷。试剂仓还包括常温区，用于放置常温试剂。
19.根据优选的实施方式，测序芯片下方安装有加热和制冷功能的半导体温控组件，用于控制芯片的温度。
20.根据优选的实施方式，光学系统包括：
21.荧光产生及收集模块，包括激发激光器、照明光路、相机、筒镜、物镜；
22.自动聚焦模块，包括对焦传感器、物镜驱动器。
23.根据优选的实施方式，相机为tdi线阵扫描相机。
24.根据优选的实施方式，物镜的数值孔径大于等于0.5，视场范围大于2mm。
25.根据优选的实施方式，测序仪还包括框架组件，光学系统安装于框架组件上；框架组件为竖直结构，其底部与支撑台连接。
26.根据优选的实施方式，测序芯片下方安装有真空吸盘，可通过负压将测序芯片吸附在芯片台上。
27.根据优选的实施方式，流体系统还包括入口汇流板，包括一个入口、流体通路和出口，入口汇流板的出口与芯片入口通过密封结构密封连接。
28.根据优选的实施方式，测序仪还包括数据处理系统，用于从光学成像系统获取图像并处理，将图像信号转换为读出的基因序列，输出序列质量等参考信息。
29.有益效果：
30.1.本实用新型公开的测序仪通过为每块芯片提供一套流体系统，使得每块芯片中的流体、化学反应能够独立进行，测序反应完成后利用平移台组件快速移动芯片使其就位，再利用光学成像系统对测序反应后的芯片进行成像反应，通过计算，可以使不同芯片的流体、化学反应交替进行，使得光学成像系统能够连续不断地对芯片进行成像，减少了光学系统的等待时间，提高了单位时间内的测序数据产出量。
31.2.将测序化学反应和高速线扫描成像系统结合，可缩短每次测序所需的总时间，提高数据的产出速度，适合对时效性要求较高的使用场景。
附图说明
32.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1.示出了测序仪的实施例。
34.图2.示出了底座的实施例。
35.图3.示出了平移台组件和测序单元组件的实施例。
36.图4.示出了芯片台的实施例。
37.图5.示出了芯片的实施例。
38.图6.示出了光学成像系统的实施例。
39.图7.示出了光学成像系统部件布局的实施例。
40.图8.示出了流体系统的实施例。
具体实施方式
41.为了进一步说明本实用新型的核心内容，现将本实用新型用下面的例子作为说明。实施例是为了进一步解释实用新型内容部分，并不对于本实用新型造成限制。
42.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
43.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
44.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
45.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
46.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
47.本实用新型公开一种基因测序仪，芯片、光学系统和流体系统的数量根据光学扫描和流体、生化反应的时间比例设计，使光学系统进行连续的光学拍照，从而使光学系统的
运行效率达到最大化，进而使得测序效率最大化，即单位时间内得到更高的测序通量。
48.本技术中，连续的光学拍照是指对一张芯片拍照结束之前，另一张芯片已经准备好拍照状态，可以在拍完第一张之后，直接移动第二张芯片到位并进行光学信号采集。以此类推，在某一张芯片拍照结束之前，下一张已经达到可拍照状态，实现拍照过程的真正连续。通过加快流体、温控、反应的总时长，并根据这个总时长来调整芯片台的数量，实现无间隔的连续拍照。novaseq测序仪的两张芯片，由于流体、温控、测序反应的整体过程较慢，必须让拍照等待。mgiseq t7通过机械手移动芯片到拍照平台，每次拍照前需要芯片移动、对准、判断平整性，产生一定的拍照时间间隔，上述两个测序平台均不能真正实现连续的光学拍照。
49.本技术中，所述基因测序仪包括：基因测序芯片，用于容纳待测序的核酸序列，并在芯片中发生测序化学反应。芯片内部具有一个或多个流体通道(简称为流道)，流道是发生测序反应的场所，每个流道有若干个出入孔，便于与外部进行试剂交换。芯片腔体内表面光滑或者有阵列式微坑，可在其表面或微坑内部发生测序反应。测序反应包括文库分子的附着，以及可选的，核酸分子的扩增。例如的，流道可以包括被固定在一个或更多个表面上的位置或位点处的测序模板。流道可以包括图案化阵列，如微阵列、纳米阵列等。实际上，这些位置或位点可以以规律重复的图案、复杂的非重复图案、或者以随机的排列设置在支撑体的一个或更多个表面上。为了使测序化学反应能够发生，芯片流道还允许引入用于反应、冲洗等的物质，该物质例如的包括各种试剂、缓冲液和其他反应介质。物质流过流道，并可在各个位点处接触感兴趣的分子。
50.进一步地，所述测序仪包括流体系统，用于控制基因测序芯片的试剂交换。流体系统包括试剂仓，用于存储测序反应涉及的各类流体，例如的，测序反应试剂、扩增反应试剂、清洗试剂和/或超纯水等。流体系统使用泵作为动力源，为试剂流动提供动力，可选的，泵可以是注射泵，注射泵可以包括注射器针管以及电机，注射泵上还包括与注射泵连通的选择阀(例如的，三通阀)，选择阀有多个端口，其中一个端口与芯片出口连通，另一个端口与废液储器连通。流体系统还包括试剂选择部件，实现不同试剂的切换，例如的，试剂选择部件可以是阀结构，阀结构可以由旋转阀、夹管阀、平阀、电磁阀、止回阀、压电阀和/或三通阀等中的一种或多种实现。在优选的实施方式中，试剂选择部件为旋转阀。旋转阀可以是一个或多个，当为多个时，优选的，使用时进行串联，可以增加可选试剂的种类数。试剂通过管路传输并设计有与芯片连通并与外部密封的接口，在更换芯片后仍然有良好的试剂交换效果。此外，流体系统中还包含压力、流速、气泡等传感器模块，用于监测流体系统是否正常运行。在流体系统出现故障时发出报警信号。其他类型的传感器也可能证明是合适的。
51.进一步地，所述测序仪还包括温控系统，用于控制试剂、芯片或测序仪的其他组件，从而保证测序反应的顺利进行。芯片的温控系统同时具有加热和制冷功能，便于通过温度加速或抑制测序反应的进行，安装于芯片台下方。芯片台的热板的上方与芯片紧密接触，实现温度传递，热板下方与半导体制冷器件紧密接触，通过导热材料实现快速传热，半导体制冷器件再与冷却装置接触，用于半导体制冷器件的散热。控制试剂的温控系统位于试剂仓内，试剂仓包括低温区和常温区，低温区通过半导体温控组件制冷，通过金属块传热，主要用于冷藏试剂，防止试剂在常温下发生变质；常温区包括常温储存的各类试剂，常温区由于空气传热慢而保持室温。
52.进一步地，所述测序仪还包括光学成像系统，用于检测发生测序反应的芯片中的荧光信号。光学成像系统可激发并收集测序芯片中的荧光信号，从而识别芯片中发生的测序反应。此外，光学成像系统还包含自动对焦组件，可在成像过程中保证成像系统处于合焦状态，从而保证产出的图像质量。光学系统具有多种调节装置，用于保证成像系统各组件的对齐，以及成像系统与芯片的对准。
53.优选的，本技术中的光学成像系统所使用的相机为tdi(time delay integration，时间延迟积分)线阵相机，进一步的，tdi相机是工业级或者科学级tdi相机。tdi相机的感光芯片的多行像素能够进行逐行电荷转移，来对同一目标进行多次曝光成像，通过同步tdi相机与芯片台，可以显著减少芯片的拍照时间，提高测序通量。
54.自动对焦组件主要包括对焦传感器、二向色镜和物镜驱动器。对焦传感器可主动发射检测光(例如的，红外光)，被二向色镜反射后进入物镜，通过物镜照射到芯片表面，芯片表面的反射光可原路返回到对焦传感器中，通过检测返回光来判断当前离焦量，并对物镜驱动器进行反馈控制，从而在芯片移动过程中保持实时合焦状态。
55.本技术中，所述光学成像系统还包括用于成像的物镜、筒镜。物镜和筒镜组合形成无限远光学成像光路，将样品发射或反射的光会聚在相机的感光器件表面。物镜的选择主要需考虑分辨率、视场、放大倍率的需求。分辨率要求越高，对物镜的数值孔径(na)的要求越高。视场和放大倍率相互制约，提高一方时，另一方面则需要做相应的牺牲。因此物镜的选择需要综合考虑各方面因素再进行设计。由于样品位点之间的间距为亚微米级，根据瑞利判据(rayleigh criterion)，要求物镜的数值孔径na≧0.5。此外，为了提高成像的速度，需要提高tdi相机的视场。对于10t/天的测序通量要求，物镜的物方视场直径要求为2.5mm以上。目前商品化的物镜，其像方视场一般为20-25mm范围，为了实现不低于2.5mm的物方视场，其成像倍率约为10倍。在实际应用中可根据需要进行调整，一般为5～20倍范围。在具体应用中，筒镜的具体焦距数值根据物镜的焦距、tdi相机的像素尺寸和数量以及光学成像系统所需要的放大倍数和分辨率来设置。筒镜与物镜的组合需要满足畸变、场曲等成像限制要求，筒镜补偿物镜的剩余像差。
56.进一步地，本技术的测序仪还包括控制器，控制器包括平移台控制器，用于控制检测平台(在本实施例中为平移台组件)的移动速度与tdi相机的频率匹配并保持同步，同时控制器还用于控制光源的开启与tdi相机的拍照保持同步。具体地，在本实施方式中，为达到上述目的，控制器与放置芯片载体的平移台组件通信连接，当平移台组件到达指定位置时，控制器同时触发光源与tdi相机，使芯片、光源及tdi相机同步，同时tdi相机的频率自动匹配平移台组件的移动速度，使生成的图像不变形。平移台组件可被控制于x方向上及与x垂直的y方向上移动，可使平移台组件被移动或定位至预设位置。物镜可被控制于z方向进行移动，z方向同时垂直于x方向与y方向。此外，控制器还控制流体系统和温控系统按照预定的顺序向其控制的测序单元组件提供所需的反应试剂，在预定的温度下发生测序反应。控制器电联接和/或通信联接到流体系统驱动组件和温控系统，并适于使二者执行如本技术所公开的各种功能。
57.进一步地，所述测序仪还包括数据处理系统，用于从光学成像系统获取图像并处理，将图像信号转换为读出的基因序列，输出序列质量等参考信息。
58.进一步地，所述测序仪中的芯片、流体、温控、光学等系统可以为各一套或多套的
组合，根据各系统的工作时长、时序、成本等因素进行优化设计，实现最高的测序仪运行效率。
59.下面参考图1至图8描述根据本实用新型实施例的基因测序仪。
60.参见图1，本实施方式提供一种测序仪100，所述测序仪100用于分析基因序列。其中所述测序仪100包括底座110，框架组件120，平移台组件130，测序单元组件140(包含两套芯片台和两张基因测序芯片)，流体控制组件150，光学成像系统160以及试剂仓170。所述框架组件120以及平移台组件130安装在底座110上，芯片台组件140安装在平移台组件130上，流体控制组件安装在平移台130或底座110上，光学成像系统160安装在框架组件120上。
61.参阅图2，本实施方式展示了测序仪的底座部分的结构，底座110包括减震座111，基板112，平移台安装板113。底板112上安装有平面调整座115，用于微调安装板113的位置和倾角；调节螺丝114将基板112和安装板113连接，并可以调整安装板113的俯仰。平移台安装板113上安装有平面调整座116，用于微调平移台的位置和倾角。
62.参阅图3，本实施方式展示了平移台组件带动测序单元组件在不同方向上的运动状态示意图，图3a展示的是平移台组件带动芯片台在x方向(即芯片短边)运动的状态示意图，图3b展示的是平移台组件带动芯片台在y方向(即芯片长边)运动的状态示意图，芯片台在平移台组件的带动下可在xy方向迅速、精准地移动。本实施方式中，一个平移台组件上安装有两个芯片台，每个芯片台上可承载一张芯片，当一张芯片发生完测序反应后，平移台组件在平移台控制器的控制下带动此芯片至光学成像系统的成像视野进行成像，另一张不成像的芯片则进行正常的流体或测序化学反应，待测序化学反应完成后，立即将此芯片移动至光学成像系统的成像视野进行成像，使得两张芯片的光学成像和测序化学反应连续交替进行。在此过程中光学系统能够连续成像，从而大大提高了数据产出效率。
63.在优选的实施方式中，平移台组件130、芯片台组件140、流体控制组件150，光学成像系统160以及试剂仓170的数量不限于1个，还可以为2个或更多个。每个芯片台上可以承载一张芯片，但是多个芯片台140上安装的芯片数量还可以是2个，3个或多于3个，当然，也可以为1个。需要说明的是，芯片台的数量主要取决于流体、化学反应和光学成像的时间比例，保证光学系统有最高的使用率。光学系统的成本在整机成本中占比最高，因此需要尽可能使光学系统连续工作。例如的，当光学成像的时间与流体、化学反应的总时间比例为1:1时，应使用一套光学系统和两套芯片台，在其中一个芯片台进行光学成像时另一个芯片进行流体、化学过程，二者交替运行可达到光学系统的最高效率。还例如的，当光学成像的时间与流体、化学反应的总时间比例为1:2时，应使用一套光学系统和3套芯片台，在其中一个芯片台进行光学成像时另2个芯片进行流体、化学过程，三者交替运行可达到光学系统的最高效率。
64.参阅图4，本实施方式中，芯片台组件140包括芯片台基座141，测序芯片142，汇流板143，真空吸盘144，温控组件145，以及芯片定位销146等。芯片台基座固定在平移台130上，流体转接器143，真空吸盘144，温控组件145，芯片定位销均安装于芯片台基座141。汇流板143可连接流体管路和芯片，保证试剂能够正常流通，并且包含密封圈设计防止漏气。真空吸盘144通过负压将测序芯片142吸附在芯片台上，从而使芯片保持良好的平整度，并且不会在测序过程中发生位移。温控组件145可实现芯片的加热、制冷等温度控制，从而保证测序反应顺利进行。芯片定位销146可保证更换不同芯片时的位置一致性。
65.参阅图5，本实施方式中，测序芯片142包含上板1423，胶层1422，底板1421。上板1421，底板1422表面为平面或含有阵列式微坑，也可能刻蚀有凹陷或突起的图案。胶层1422将底板和上板连接在一起，并形成一个可容纳测序试剂的空腔。底板1421包含若干个通孔，将芯片内部的空腔与外界连通，便于进行试剂交换。在其他实施方式中，可能不包含胶层1422，使用液态胶或其他键合方式将上板和底板连接成一个整体。
66.参阅图6，本实施方式中，光学成像系统160包含光学底板161，相机162，筒镜163，物镜164，照明光路165，对焦传感器166，安装座167，光纤168等组件。安装座167上安装了筒镜163，物镜驱动器，照明光路165，以及对焦传感器166。安装座167和筒镜163与光学底板161相连，固定成为一个稳定的整体。相机162安装在筒镜163上，将成像系统收集的光信号转换为电信号并输出图像。照明光路165接收从光纤168传入的激发光，并将其整形为成像所需的光斑形状。在其他实施方式中，激发光不一定通过光纤传入，可能直接以空间光的形式输入。对焦传感器166可主动检测成像系统的合焦程度，保证成像过程中始终处于合焦状态，从而输出稳定清晰的图像。
67.参阅图7，本实施方式中，光学成像系统主要由照明、对焦和成像等子系统组成。照明子系统主要包括激发光源(未示出)，光纤168，柱面镜1651，柱面镜1652和二向色镜1653，光纤将激发光源的产生的光束传导至照明系统的光轴，使用1651、1652两个柱面镜对光束进行整形，生成与成像视野相匹配的照明光斑(该实施方式中光斑尺寸为2.32x0.128 mm)被二向色镜1653反射后通过物镜164照射到被成像的样品表面。成像系统主要由物镜164，发射滤光片1655、1656，筒镜163，相机162组成。物镜164收集样品发出的光信号，二向色镜1653，1654设计成对荧光波段有较高透过率，滤光片1655，1656可进一步过滤杂光，只透过荧光信号，经过筒镜163后在相机162的传感器表面成像，将荧光信号转化为电信号。对焦系统主要由对焦传感器166，二向色镜1654和物镜驱动器组成。对焦传感器166可主动发射红外光，被二向色镜1654反射后通过物镜164照射到样品表面，样品表面的反射光可原路返回到对焦传感器166中，通过检测返回光来判断当前离焦量，并对物镜驱动器进行反馈控制，从而在样品移动过程中保持实时合焦状态。
68.在本实施方式中，光源为激光光源(图中未示出，光源可以在光纤168左侧)，光学成像系统是一个测序拍照成像系统，用于给核酸样品拍照以分析核酸样品的序列。待测核酸样品可以放置在样品台上，核酸样品的四种碱基被同一种荧光染料标记，经物镜164出射的激光激发核酸样品发出一定波长的荧光。成像子系统包括一个tdi相机162，此tdi相机的设置使光学成像系统具有一个成像通道，tdi相机162前设置筒镜163与滤光片1655和1656，滤光片仅允许一种波长范围的荧光进入tdi相机162，使tdi相机162记录碱基发出的荧光信号。成像模块还包括多个分光装置1653和1654，所述分光装置1653和1654通过反射一种波长范围的光及透过另一种波长范围的光而引导所需波长范围的光进入成像通道，从而被tdi相机162记录。
69.参阅图8，本实施方式中，一套平移台组件上可安装两套测序单元组件，即两个芯片台以及其上承载的芯片，每张芯片配备一套独立的流体系统。以左侧的流体系统为例，每套流体系统主要包括旋转阀151-1，进液端汇流板152-1、出液端汇流板153-1，传感器模块154-1，注射器泵150-1，废液瓶156-1以及连接各组件的管路组成。旋转阀151-1为多进一出结构，可将不同的进液端连接到不同的试剂容器，通过控制旋转阀可控制公共出液端的试
剂，从而实现不同试剂的切换。两个旋转阀串联可增加可选试剂的种类数。进液端汇流板152-1、为一分四结构，可将公共管路传输的试剂平均分为四份，分别供给到芯片140-1的4条流道中。出液端汇流板153-1连通芯片的4个出口和传感器模块154-1，可实时监测流体系统中的压力、流速等，在流体系统出现故障时发出报警信号。注射器泵150-1是流体系统的动力源，其在运行过程中产生负压，使特定的试剂通过管路和汇流板进入芯片中。经过芯片的试剂以废液的形式储存在废液瓶156-1中，待测序结束后进行清理。右侧的流体系统供给到芯片140-2的4条流道，与左侧的流体系统相互独立运行。
70.实施例1
71.1.试剂准备。将两张测序芯片分别安装到两个芯片台上，两张测序芯片分别简称为芯片1和芯片2，将测序所需试剂安装到对应位置并与管路连接。
72.2.文库扩增。含有待测基因序列的测序文库分别通过芯片1和芯片2对应的流体系统进入测序芯片，与被芯片中的相应基团捕获，而后扩增试剂进入测序芯片，芯片下方的温控系统控制芯片到达测序反应进行所需的温度，进行文库扩增过程。
73.3.测序循环
74.a.引物结合。含有测序引物的溶液通过流体系统进入测序芯片，与芯片中扩增完成的dna链结合。
75.b.流体进样。清洗试剂、测序反应试剂、油封试剂等试剂在流体系统的控制下以设计的顺序、速度和体积进入芯片1中。
76.c.测序化学反应。温控系统根据测序化学所需的温度和时间，对芯片台的温度进行控制，保证测序反应正常发生。
77.d.光学成像。芯片1的测序化学反应完成后，光学成像系统对芯片1进行扫描成像，获取测序信号。与此同时，对于芯片2，同步进行步骤b,c的流体进样和测序化学反应。
78.e.光学成像。芯片2的测序化学反应完成后，此时光学成像系统此时已经完成对芯片1的扫描成像，可以继续对芯片2进行扫描成像，获取测序信号。与此同时，对于芯片1，同步进行步骤b,c的流体进样和测序化学反应。
79.注：在一次完整的测序流程中，以上每个步骤可能多次执行，其中的若干项可以以某种顺序循环进行多次。
80.4.仪器清洗。完成以上过程后，将清洗试剂与管路连接，在流体系统的控制下进行仪器清洗流程，从而去除流体系统内的残留试剂，为下一次测序流程做准备。
81.5.数据分析。光学成像系统完成测序图像的采集后，数据分析系统对采集的图像进行分析，输出测序数据、测序报告等。数据分析系统不一定在所有图像采集完成后才开始分析，只要有图像产生，即可实时对测序图像进行处理。
82.实施例2
83.1.试剂准备。将三张测序芯片分别安装到三个芯片台上，三张测序芯片分别简称为芯片1、芯片2和芯片3，将测序所需试剂安装到对应位置并与管路连接。
84.2.文库扩增。含有待测基因序列的测序文库分别通过芯片1、芯片2和芯片3对应的流体系统进入测序芯片，与被芯片中的相应基团捕获，而后扩增试剂进入测序芯片，芯片下方的温控系统控制芯片到达测序反应进行所需的温度，进行文库扩增过程。
85.3.测序循环
86.a.引物结合。含有测序引物的溶液通过流体系统进入测序芯片1，
87.2，3，与芯片中扩增完成的dna链结合。
88.b.流体进样。清洗试剂、测序反应试剂、油封试剂等试剂在流体系统的控制下以设计的顺序、速度和体积进入芯片1、芯片2中，其中芯片2的流体进样晚于芯片1。
89.c.测序化学反应。温控系统根据测序化学所需的温度和时间，对芯片台的温度进行控制，保证芯片1和芯片2的测序反应正常发生，且
90.芯片2的测序反应晚于芯片1发生。
91.d.光学成像。芯片1的测序化学反应完成后，光学成像系统开始对芯片1进行扫描成像，获取测序信号。与此同时，对于芯片3，同步开始步骤b,c的流体进样和测序化学反应。
92.e.光学成像。此时，光学成像系统已经完成对芯片1的扫描成像，而芯片2的测序化学反应也已经完成，光学成像系统继续对芯片2进行扫描成像，获取测序信号。与此同时，对于芯片1，同步开始步骤b,c的流体进样和测序化学反应。
93.f.光学成像。此时，光学成像系统已经完成对芯片2的扫描成像，而芯片3的测序化学反应也已经完成，光学成像系统继续对芯片3进行扫描成像，获取测序信号。与此同时，对于芯片2，同步开始步骤b,c的流体进样和测序化学反应。
94.注：在一次完整的测序流程中，以上每个步骤可能多次执行，其中的若干步骤(例如的，步骤d,e,f)可以循环进行多次。
95.4.仪器清洗。完成以上过程后，将清洗试剂与管路连接，在流体系统的控制下进行仪器清洗流程，从而去除流体系统内的残留试剂，为下一次测序流程做准备。
96.数据分析。光学成像系统完成测序图像的采集后，数据分析系统对采集的图像进行分析，输出测序数据、测序报告等。数据分析系统不一定在所有图像采集完成后才开始分析，只要有图像产生，即可实时对测序图像进行处理。
97.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种基因测序仪，其特征在于，包括：支撑台，支撑台设置有减震机构；支撑台上方安装平移台组件；多套测序单元组件，每套测序单元组件包括芯片台，芯片台用于承载测序芯片，芯片台安装在平移台组件上；芯片包含至少一个芯片入口和至少一个芯片出口，待测核酸在芯片中发生测序反应；成像区域由芯片的可拍照区域组成；多套流体系统，每套流体系统分别连接一套测序单元组件并提供试剂；光学成像系统，用于激发并收集测序芯片中的光学信号；平移台组件，用于将成像区域连续移动到所述光学成像系统的视野中，实现光学成像系统在成像区域连续扫描。2.根据权利要求1所述的测序仪，其特征在于，所述成像区域指的是一张芯片的不同成像区域。3.根据权利要求1所述的测序仪，其特征在于，所述成像区域指的是多张芯片中的每一张芯片的不同成像区域。4.根据权利要求1所述的测序仪，其特征在于，还包括控制器，控制流体系统按照预定的顺序向其连接的测序单元组件提供所需的试剂。5.根据权利要求1所述的测序仪，其特征在于，每套流体系统包括：试剂仓，用于储存测序反应所需的试剂；试剂选择部件，适于连接到试剂仓，其可控制以从多条试剂流动路径中选择一条试剂流动路径至芯片入口；动力部件，包括泵，与芯片出口连接，可操作以控制芯片的流体流动。6.根据权利要求5所述的测序仪，其特征在于，所述泵是注射泵，动力部件还包括与注射泵连通的选择阀，所述选择阀有多个端口，其中一个端口与芯片出口连通，另一个端口与废液储器连通。7.根据权利要求5所述的测序仪，其特征在于，试剂仓包括低温区，低温区内包含半导体温控组件及传热组件，用于制冷。8.根据权利要求1所述的测序仪，其特征在于，测序芯片下方安装有加热和制冷功能的半导体温控组件，用于控制芯片的温度。9.根据权利要求1所述的测序仪，其特征在于，所述光学成像系统包括：荧光产生及收集模块，包括激发激光器、照明光路、相机、筒镜、物镜；自动聚焦模块，包括对焦传感器、物镜驱动器。10.根据权利要求9所述的测序仪，其特征在于，所述相机为tdi线阵扫描相机。11.根据权利要求9所述的测序仪，其特征在于，所述物镜的数值孔径大于等于0.5，视场范围大于2mm。12.根据权利要求1所述的测序仪，其特征在于，还包括框架组件，所述光学成像系统安装于框架组件上；所述框架组件为竖直结构，其底部与支撑台连接。13.根据权利要求1所述的测序仪，其特征在于，所述测序芯片下方安装有真空吸盘，通过负压将测序芯片吸附在芯片台上。

技术总结
本实用新型公开一种基因测序仪，包括芯片台、支撑台、流体系统、平移台组件。本实用新型公开的测序仪通过为每块芯片提供一套流体系统，使得每块芯片中的流体、化学反应能够独立进行，测序反应完成后利用平移台组件快速移动芯片使其就位，再利用光学成像系统对测序反应后的芯片进行成像反应，通过计算，可以使不同芯片的流体、化学反应交替进行，使得光学成像系统能够连续不断地对芯片进行成像，减少了光学系统的等待时间，提高了单位时间内的测序数据产出量。据产出量。据产出量。


技术研发人员：杜灵国 谭靖恺 乔朔
受保护的技术使用者：赛纳生物科技（广州）有限公司
技术研发日：2023.03.01
技术公布日：2023/9/16