[發明專利]一種基因測序儀的熒光成像系統

有效

• 申請號: 201811474786.5
• 申請日: 2018-12-04
• 公開（公告）號: CN111272715B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 張鑫;喬彥峰;楊旺;陳新東;常松濤
• 申請（專利權）人: 長春長光華大智造測序設備有限公司
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;C12Q1/6869
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 廖金暉;彭家恩

本發明公開了一種基因測序儀的熒光成像系統，包括：光學系統；圖像傳感器，其包括熒光探測單元組和濾光片，每個熒光探測單元包括相鄰的四個像元，每個熒光探測單元覆蓋有一個濾光片單元，每個濾光片單元包括第一透射區和第二透射區；第一透射區覆蓋在熒光探測單元中的兩個像元上，僅用于透射第一種熒光標記物受激發產生的第一波段熒光；第二透射區覆蓋在熒光探測單元中的其他兩個像元上，僅用于透射第二波段熒光標記物受激發產生的第二波段熒光。從而本熒光成像系統可采用第二種熒光標記方法識別堿基，并且不需要復雜的結構即可高效讀取基因分子的堿基序列。

技術領域

本發明涉及基因測序技術領域，具體涉及一種基因測序儀的熒光成像系統。

背景技術

基因測序是指分析特定DNA片段的堿基序列，也就是腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)與鳥嘌呤(G)的排列方式。目前普遍使用熒光標記的方法進行基因測序，基因測序儀中成像系統的作用是用激光激發基因測序芯片上熒光標記物產生熒光，并收集熒光信號，再根據熒光成像識別堿基的類型。

現有技術中四種堿基有兩種熒光標記方法進行識別，如下：

第一種熒光標記方法：四類堿基結合四種不同的熒光標記物而產生四個不同的熒光波段，對四個波段熒光分別成像，以此識別堿基；

第二種熒光標記方法：只用兩種熒光標記物，即只產生兩個熒光波段。第一類堿基結合第一種熒光標記物，產生第一種波段熒光；第二類堿基結合第二種熒光標記物，產生第二種波段熒光；第三類堿基結合兩種熒光標記物，同時產生兩種波段熒光；第四類堿基不結合熒光標記物，不產生熒光。通過對兩個波段熒光分別成像，能夠識別堿基。

目前的測序儀，對于第一種熒光標記方法，需要獲得四幅圖像，對于第二種熒光標記方法，需要獲得兩幅圖像，每幅圖像對應一種熒光波段。

四幅或者兩幅圖像可以通過兩種成像方式獲得。第一種成像方式：光路中只有一個相機，每次成像獲得一種熒光波段圖像，通過切換濾光片和激發光，再依次獲得另外一種或者三種熒光波段圖像，這種方式時間利用率低，不利于提高測序通量；第二種成像方式：光路中有兩個或者四個相機，同時對兩種或者四種熒光波段進行成像，這種方式需要多個光路和相機，不利于減小儀器體積。而只需要一個筒鏡支路、通過在相機像元上設置像元濾光片實現光譜分光進行基因測序的方法尚未有報道。

發明內容

本申請提供一種結構簡單，且測序效率高的熒光成像系統。

一種實施例中提供一種基因測序儀的熒光成像系統，包括：

光學系統，其用于發射出一束激光至陣列有若干個四種基因分子的基因測序芯片上，并透射出一束由基因分子被激光照射激發產生的熒光；

圖像傳感器，其包括熒光探測單元組和濾光片，熒光探測單元組安裝在光學系統透射的熒光的光路上，熒光探測單元組包括若干個陣列的熒光探測單元，每個熒光探測單元與基因測序芯片上的每個基因分子一一對應；每個熒光探測單元包括相鄰的四個像元，每個熒光探測單元覆蓋有一個濾光片單元，每個濾光片單元包括第一透射區和第二透射區；第一透射區覆蓋在熒光探測單元中的兩個像元上，僅用于透射第一種熒光標記物受激發產生的第一波段熒光；第二透射區覆蓋在熒光探測單元中的其他兩個像元上，僅用于透射第二波段熒光標記物受激發產生的第二波段熒光。

進一步地，熒光探測單元的四個像元陣列呈田字型，對應的，濾光片的第一透射區和第二透射區陣列呈曰字型。

進一步地，光學系統為有限共軛距成像光學系統。

進一步地，光學系統包括激光發生器、分光鏡和光學成像單元，激光發生器用于發射激光，分光鏡傾斜安裝在激光發生器發射的激光的光路上，分光鏡用于將激光發生器發射的激光反射至基因測序芯片上，及用于透射基因分子上的熒光標記物被激光激發產生的熒光，光學成像單元安裝在分光鏡反射激光的光路上和透射熒光的光路上。