[發明專利]與測序芯片直接耦合的CCD相機

有效

• 申請號: 201210165396.6
• 申請日: 2012-05-24
• 公開（公告）號: CN102703310A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 任魯風;王緒敏;李運濤;周曉光;袁麗娜;馮玉臣;秦奕;韓偉靜;谷嵐;滕明靜;俞育德;于軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院北京基因組研究所;中國科學院半導體研究所
• 主分類號: C12M1/34
• 分類號: C12M1/34
• 代理公司: 北京金信立方知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 黃威;郭迎俠

技術領域

本發明涉及DNA測序技術領域，具體涉及一種與測序芯片直接耦合的CCD相機，使光纖面板可直接與測序芯片接觸，保證了高信噪比的測序信號的獲取。

背景技術

焦磷酸測序技術是由4種酶催化的同一反應體系中的酶級聯化學發光反應。焦磷酸測序技術的原理是：引物與模板DNA退火后，在DNA聚合酶（DNA?polymerase）、ATP硫酸化酶（ATP?sulfurylase）、熒光素酶（luciferase）和三磷酸腺苷雙磷酸酶（Apyrase）四種酶的協同作用下，將引物上每一個dNTP的聚合與一次光信號的釋放偶聯起來，通過檢測光的釋放和強度，達到實時測定DNA序列的目的。焦磷酸測序技術的反應體系由反應底物、待測單鏈、測序引物和四種酶構成。反應底物為5’-磷酰硫酸（adenosine-5’-phosphosulfate，APS）和熒光素（luciferin）。

在每一輪測序反應中，反應體系中只加入一種脫氧核苷酸三磷酸（dNTP），如果它剛好能和DNA模板的下一個堿基配對，則會在DNA聚合酶的作用下，添加到測序引物的3’末端，同時釋放出一個分子的焦磷酸（PPi）。在ATP硫酸化酶的作用下，生成的PPi可以和APS結合形成ATP，在熒光素酶的催化下，生成的ATP又可以和熒光素結合形成氧化熒光素，同時產生可見光。通過微弱光檢測裝置及處理軟件可獲得一個特異的檢測峰，峰值的高低則和相匹配的堿基數成正比。如果加入的dNTP不能和DNA模板的下一個堿基配對，則上述反應不會發生，也就沒有檢測峰。反應體系中剩余的dNTP和殘留的少量ATP在Apyrase的作用下發生降解。待上一輪反應完成后，加入另一種dNTP，使上述反應重復進行，根據獲得的峰值圖即可讀取準確的DNA序列信息。

整體操作流程描述如下：DNA樣品通過破碎后，應用建庫試劑進行加接頭、單鏈捕獲、結合至微球、微乳液PCR擴增、破乳液，獲得建立在微球上的DNA文庫，應用加樣板將文庫和測序反應需要的酶等鋪放至具有微反應池的測序芯片，測序芯片和測序試劑安裝至主機上，通過控制計算機根據模塊數量和位置啟動測序程序，自動化進行測序反應，產生的數據傳輸至數據分析計算機，完成測序后應用計算分析軟件進行圖像處理、序列讀出、質量分析、序列拼接等工作，最終得到DNA樣本的序列信息。

測序芯片設置于測序芯片安裝座內，測序過程中，在測序芯片上發生化學反應，產生可見光，通過CCD（Charge?Couple?Device）相機捕捉測序反應所產生的光信號，即可得到所需要的測序信息。測序芯片的用于進行測序反應的一側設有很多微小的微反應池，測序芯片微反應池的邊長為23μm，深度為25μm，測序芯片是透明的，CCD相機從測序芯片的另一側讀取測序反應產生的光信號。由于測序信號為極其微弱的可見光波段的光信號，因此需要盡可能地縮短進行測序反應的測序芯片與用于捕捉光信號的光纖面板之間的距離，提高CCD相機的光纖面板的耦合效率，以保證測序工作的效率。現有技術的CCD相機的相機體的前端裝有一光學鏡頭，測序反應所產生的微弱的可見光經過該光學鏡頭被位于相機體內的光纖面板所捕捉，進而產生相應的電信號，形成相應的圖像。由于測序信號為極其微弱的可見光波段的光信號，由于光學鏡頭的存在，光信號在傳輸過程中會造成一定的衰減，影響了傳輸到光纖面板上的光信號的強度。

發明內容

本發明要解決的問題是，提供一種與測序芯片直接耦合的CCD相機，能夠直接獲取測序反應的光信號，提高光耦合效率。

為解決上述問題，本發明提供了一種與測序芯片直接耦合的CCD相機，所述測序芯片裝卡于DNA測序儀的測序芯片安裝座內，所述CCD相機包括相機體機體和位于所述相機體內的用于捕捉測序反應的光信號的光纖面板，所述光纖面板的一端伸出所述相機體的前端直接與所述測序芯片的一側面直接接觸以獲取在測序芯片的另一側面上進行的測序反應所產生的光信號。

作為優選，所述光纖面板的光纖芯徑為1-15μm。

作為進一步地優選，所述光纖面板的光纖芯徑為6μm

作為優選，所述相機體的前端連接有連接法蘭，所述連接法蘭的前端具有用于插入設于所述測序芯片安裝座上并圍繞在所述測序芯片外側的環形凹槽并與其緊密配合的凸圈。

作為優選，所述光纖面板的端面伸出所述凸圈。

作為優選，所述光纖面板的端面伸出所述凸圈1-3mm。

作為優選，所述光纖面板的端面伸出所述凸圈2mm。