生成彩色图像的系统及高通量测序仪技术方案

本申请涉及一种生成彩色图像的系统及高通量测序仪，包括：物镜、二向色镜组、管镜以及信号捕获元件，管镜与物镜相匹配，物镜将携带荧光标记的样本在混合波长激光光束照射下激发的荧光聚焦折射成荧光光束，二向色镜组透射物镜聚焦折射后的荧光光束，二向色镜组透射后的荧光光束经管镜会聚成像后，到达信号捕获元件，进行彩色成像。上述系统通过物镜的无限远平场复消色差特性，使用二向色镜组透射荧光光束，让散射的混合波长激光光束与荧光光束在同一个路径上传播，高效过滤掉非有效光，实现高纯度的荧光光束到达信号捕获元件，且简化了光学系统的结构，能减少荧光光束的吸收或散射，提高彩色成像的效率。

A system for generating color images and a high-throughput sequencer

The present application relates to a system for generating color images and a high-throughput sequencer, including: objective lens, dichroic lens group, tube mirror and signal acquisition element. The tube mirror matches the objective lens. The objective lens refracts the fluorescent focusing of the sample carrying fluorescent label under the irradiation of a mixed-wavelength laser beam into a fluorescent beam. The dichroic lens group transmits the fluorescent beam after focusing and refracting. The fluorescent beams transmitted by the chromotropic mirror group converge to the signal acquisition element for color imaging. The above-mentioned system transmits fluorescent beams through an infinite flat-field achromatic property of the objective lens, using dichroic mirrors to make the scattered mixed-wavelength laser beams propagate along the same path with the fluorescent beams, efficiently filters out the non-effective light, achieves high-purity fluorescent beams reaching the signal acquisition element, simplifies the structure of the optical system, and reduces the absorption or scattering of the fluorescent beams. To improve the efficiency of color imaging.

【技术实现步骤摘要】
生成彩色图像的系统及高通量测序仪
本申请涉及光学
，特别是涉及一种生成彩色图像的系统及高通量测序仪。
技术介绍
碱基识别是高通量基因测序的核心环节，它主要是指从含有碱基信息的荧光光束点图中获得基因序列信息。现有技术普遍采用多个单色相机采集荧光光束，主要通过判定单色图像中不同荧光光束点的强度来识别碱基。然而目前基于单色相机以及灰度图像的碱基识别方式，需要多个二向色镜或者分光棱镜，光学系统的机构复杂，导致安装调试不便且效率较低。
技术实现思路
基于此，有必要针对现有的光学系统的机构复杂导致安装调试不便且效率较低问题，提供一种生成彩色图像的系统及高通量测序仪。一种生成彩色图像的系统，包括：物镜、二向色镜组、管镜以及信号捕获元件，管镜与物镜相匹配，物镜将携带荧光标记的样本在混合波长激光光束照射下激发的荧光聚焦折射成荧光光束，二向色镜组透射物镜聚焦折射后的荧光光束，二向色镜组透射后的荧光光束经管镜会聚成像后，到达信号捕获元件，进行彩色成像。在其中一个实施例中，还包括对焦组件，对焦组件用于发射对焦光斑光束，对焦光斑光束经二向色镜组反射至物镜，物镜将对焦光斑光束聚焦于样本上。在其中一个实施例中，还包括多带通滤光片，多带通滤光片设置于管镜与信号捕获元件之间，用于截止散射的混合波长激光光束以及散射的对焦光斑光束、并高透荧光光束。在其中一个实施例中，还包括反射镜，反射镜设置于管镜与多带通滤光片之间，用于将管镜会聚成像后的荧光光束反射至多带通滤光片上。在其中一个实施例中，还包括反射镜，反射镜设置于管镜与信号捕获元件之间，用于将管镜会聚成像后的荧光光束反射至信号捕获元件上。在其中一个实施例中，二向色镜组包括第一二向色镜以及第二二向色镜，第一二向色镜与第二二向色镜设置于物镜与管镜之间，第一二向色镜将混合波长激光光束反射至物镜，经物镜到达样本，第二二向色镜将对焦光斑光束反射至物镜，经物镜到达样本。在其中一个实施例中，还包括光源组件，光源组件用于生成混合波长激光光束。在其中一个实施例中，光源组件包括：用于发射至少两种单色波长激光的激光光源、单色波长激光聚焦镜片组、合光装置以及混合波长激光聚焦镜，激光光源发射至少两种单色波长激光，经单色波长激光聚焦镜片组聚焦后，通过合光装置混合为初始混合波长激光光束，初始混合波长激光光束经混合波长激光聚焦镜聚焦耦合后，形成混合波长激光光束。在其中一个实施例中，对焦组件包括光斑发生器、对焦传感器、电机以及滤光器，对焦传感器与电机集成于光斑发生器中，光斑发生器发射的对焦光斑光束经滤光器过滤后，由第二二向色镜反射至物镜，聚焦于样本上，对焦光斑光束在样本平面的光斑成像沿原光路返回至对焦传感器，在对焦传感器与电机的共同控制下，控制物镜的物平面自动聚焦于样品。上述生成彩色图像的系统，物镜将携带荧光标记的样本在混合波长激光光束照射下激发的荧光聚焦折射成荧光光束，二向色镜组透射物镜聚焦折射后的荧光光束，二向色镜组透射后的荧光光束经管镜会聚成像后，到达信号捕获元件，进行彩色成像。上述系统通过物镜的无限远平场复消色差特性，使用二向色镜组透射荧光光束，让散射的混合波长激光光束与荧光光束在同一个路径上传播，高效过滤掉非有效光，实现高纯度的荧光光束到达信号捕获元件，且简化了光学系统的结构，能减少荧光光束的吸收或散射，提高彩色成像的效率。在其中一个实施例中，本申请还提高一种高通量测序仪，包括上述生成彩色图像的系统。高通量测序仪包括生成彩色图像的系统，可通过混合激光光束去激发样本中携带荧光标记的核苷酸(核苷酸的碱基部分经荧光标记)，发射出相应波长(波段)荧光光束，并对荧光光束进行聚集成像，以及采集成像光学信号输出彩色碱基图像，从而高效地完成基因组序列的测定。附图说明图1为一个实施例中生成彩色图像的系统的结构示意图；图2为一个实施例中生成彩色图像的系统的详细结构示意图；图3为另一个实施例中生成彩色图像的系统的详细结构示意图；图4为一个实施例中光源组件的结构示意图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。如图1所示，本申请提供一种生成彩色图像的系统，包括：物镜100、二向色镜组200、管镜300以及信号捕获元件400，管镜300与物镜100相匹配，物镜100将携带荧光标记的样本A在混合波长激光光束00照射下激发的荧光聚焦折射成荧光光束01，二向色镜组200透射物镜100聚焦折射后的荧光光束01，二向色镜组200透射后的荧光光束01经管镜300会聚成像后，到达信号捕获元件400，进行彩色成像。样本A即为基因芯片，基因芯片表面的流通槽携带荧光标记核苷酸，混合波长激光光束00为包含至少3种波长(波段)的激光光束，其可用于激发携带荧光标记的核苷酸发射出荧光；物镜100包括显微物镜120，属于无限远平场复消色差平常物镜，其数值孔径大于0.4，焦距大于8mm，放大倍率为15X，可将混合波长激光光束00聚焦投射在样本A(基因芯片中的携带荧光标记的核苷酸)上，并可聚焦携带荧光标记的核苷酸被激发后发射的荧光，进一步将聚焦的荧光折射成荧光光束01(平行光束)，可以理解的是，显微物镜120的放大倍率以及焦距可根据实际技术需要进行选择，在此不作限定；管镜300与显微物镜120相匹配使用，用于会聚荧光光束01进行成像，管镜300可以是一片或者多片镜片组成；二向色镜组200包括多个二向色镜，二向色镜又称双色镜，常用于激光技术，其特点是对一定波长的光几乎完全透过，而对另一些波长的光几乎完全反射；信号捕获元件400可捕获荧光光束01成像后的光学信号、并进行光电转换彩色成像，输出彩色碱基图像，碱基是指嘌呤和嘧啶的衍生物，是核苷酸的成分。具体的，二向色镜组200将混合波长激光光束00直角折射到显微物镜120，经显微物镜120聚焦透射到携带荧光标记的核苷酸上，样本A受混合波长激光光束00激发后发射出荧光，显微物镜120聚焦放大荧光并进一步折射成荧光光束01，二向色镜组200透射显微物镜120聚焦折射后的荧光光束01，透射后的荧光光束01经管镜300会聚成像后，到达信号捕获元件400，信号捕获元件400捕获荧光光束01成像后的光学信号、并进行光电转换彩色成像，输出彩色碱基图像。上述系统通过物镜100的无限远平场复消色差特性，使用二向色镜组200透射荧光光束01，让散射的混合波长激光光束00与荧光光束01在同一个路径上传播，且高效过滤掉非有效光，且实现高纯度的荧光光束01到达信号捕获元件400，简化了光学系统的结构，并减少荧光光束01的吸收或散射，提高彩色成像的效率。在其中一个实施例中，还包括对焦组件，对焦组件用于发射对焦光斑光束03，对焦光斑光束03经二向色镜组200反射至物镜100，物镜100将对焦光斑光束03聚焦于样本A上。本实施例中，对焦组件为自动对焦组件，自动对焦是利用物体光反射的原理，将反射的光学信号被捕获元件400上的传感器CCD(chargecoupleddevice，电荷耦合器件)接受。具体的，对焦组件用于发射自动对焦的光斑光束，简称对焦光斑光束03，对焦光斑光束03具有特定性状，发射出的对焦光斑光束0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生成彩色图像的系统，其特征在于，包括：物镜、二向色镜组、管镜以及信号捕获元件，所述管镜与所述物镜相匹配，所述物镜将携带荧光标记的样本在混合波长激光光束照射下激发的荧光聚焦折射成荧光光束，所述二向色镜组透射所述物镜聚焦折射后的荧光光束，所述二向色镜组透射后的荧光光束经所述管镜会聚成像后，到达所述信号捕获元件，进行彩色成像。

【技术特征摘要】
1.一种生成彩色图像的系统，其特征在于，包括：物镜、二向色镜组、管镜以及信号捕获元件，所述管镜与所述物镜相匹配，所述物镜将携带荧光标记的样本在混合波长激光光束照射下激发的荧光聚焦折射成荧光光束，所述二向色镜组透射所述物镜聚焦折射后的荧光光束，所述二向色镜组透射后的荧光光束经所述管镜会聚成像后，到达所述信号捕获元件，进行彩色成像。2.根据权利要求1所述的生成彩色图像的系统，其特征在于，还包括对焦组件，所述对焦组件用于发射对焦光斑光束，所述对焦光斑光束经所述二向色镜组反射至所述物镜，所述物镜将所述对焦光斑光束聚焦于所述样本上。3.根据权利要求1所述的生成彩色图像的系统，其特征在于，还包括多带通滤光片，所述多带通滤光片设置于所述管镜与所述信号捕获元件之间，用于截止散射的混合波长激光光束以及散射的对焦光斑光束、并高透所述荧光光束。4.根据权利要求3所述的生成彩色图像的系统，其特征在于，还包括反射镜，所述反射镜设置于所述管镜与所述多带通滤光片之间，用于将所述管镜会聚成像后的荧光光束反射至所述多带通滤光片上。5.根据权利要求1所述的生成彩色图像的系统，其特征在于，还包括反射镜，所述反射镜设置于所述管镜与所述信号捕获元件之间，用于将所述管镜会聚成像后的荧光光束反射至所述信号捕获元件上。6.根据权利要求1至5任意一项所述的生成彩色图像的系统，其特征在于，所述二向色镜组包括第一二向色镜以及第二二向色...

【专利技术属性】
技术研发人员：张必良，李俞锋，J奥维利·亚当斯，
申请(专利权)人：广州市锐博生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44