基因测序仪及基因测序仪的使用方法技术

本发明专利技术实施例提供基因测序仪及基因测序仪的使用方法，涉及医疗设备技术领域。其中，基因测序仪包括激发模块和测序模块，激发模块包括：光源、光阑和偶次非球面反射镜；测序模块包括：高通量物镜、测序单元和至少一个成像单元。本实施例在基因测序仪中设计大数值孔径同时兼顾大成像视野的高通量显微物镜，满足高通量测序应用场景，提高检测效率，同时利用偶次非球面反射镜结合一个光阑，以简单的光路形式实现高斯光斑的匀化，有效的避免不必要的光漂白，提高扫描成像的效率以及后续测序的结果准确率。确率。确率。

【技术实现步骤摘要】
基因测序仪及基因测序仪的使用方法


[0001]本专利技术涉及医疗设备
，尤其涉及基因测序仪及基因测序仪的使用方法。

技术介绍

[0002]目前，在基因测序中，需利用显微成像技术对生物芯片上的碱基进行荧光成像。显微成像技术在基因测序的应用越来越广泛，检测需求也随之多样化，因此对基因测序仪的检测效率和检测准确度要求也随之升高。
[0003]相关技术中的基因测序仪由于光学系统设计指标要求较低，并不能满足高标准的检测需求。例如，一些基因测序仪的物镜测序通量较低，检测耗时久效率低，另外一些基因测序仪激发荧光染料的激光符合高斯分布，其位于成像视野中心的光强较强，而位于成像视野边缘的光强较弱，激发照明效果较差，激发效率低，影响扫描成像的效率以及后续测序的检测结果准确率，不能满足高检测需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例的主要目的在于提出一种基因测序仪及基因测序仪的使用方法，通过在基因测序仪中设计大数值孔径同时兼顾大成像视野的显微物镜，满足高通量测序应用场景，提高检测效率。同时实现高斯光斑的匀化，避免不必要的光漂白，提高扫描成像的效率以及后续测序的结果准确率。
[0005]为实现上述目的，本专利技术实施例的第一方面提出了一种基因测序仪，用于激发基因测序芯片上的待检测样本并采集所述待检测样本发射的荧光信号进行荧光成像，包括：
[0006]激发模块，用于产生激发所述待检测样本的激发光束；
[0007]测序模块，用于利用所述激发光束对所述待检测样本进行荧光成像；
[0008]所述激发模块包括：
[0009]光源，所述光源用于产生激光信号；
[0010]光阑，所述光阑沿所述激光信号的光轴放置于所述光源的后方，所述光阑用于对入射的激光信号进行空间滤波，以形成滤波信号；
[0011]偶次非球面反射镜，所述偶次非球面反射镜沿所述滤波信号的光轴放置于所述光阑的后方，所述偶次非球面反射镜用于根据所述滤波信号形成激发光束；
[0012]所述测序模块包括：
[0013]高通量物镜，用于接收并汇聚所述激发光束到所述测序单元；
[0014]测序单元，用于利用所述激发光束照射所述待检测样本产生荧光信号；
[0015]至少一个成像单元，用于利用所述荧光信号进行荧光成像；
[0016]所述高通量物镜包括：
[0017]沿物方到像方依次同轴排列的第一透镜组、第二透镜组及第三透镜组，其中，
[0018]第一透镜组包括顺次设置的第一弯月透镜和第二弯月透镜；
[0019]第二透镜组包括顺次设置的第一双凸透镜、第一双凹透镜、第二双凸透镜、第三双
凸透镜、第三弯月透镜及第四双凸透镜，所述第一双凸透镜、所述第一双凹透镜及所述第二双凸透镜组成第一胶合透镜，所述第三弯月透镜及所述第四双凸透镜组成第二胶合透镜，所述第三双凸透镜具有正光焦度；
[0020]第三透镜组包括顺次设置的第四弯月透镜、第五弯月透镜、第二双凹透镜及第五双凸透镜，所述第四弯月透镜及所述第五弯月透镜组成第三胶合透镜，所述第二双凹透镜及所述第五双凸透镜组成第四胶合透镜。
[0021]在一些实施例，所述测序模块还包括：第二二向色镜和中继透镜组；
[0022]所述第二二向色镜用于透射所述测序单元发射的荧光信号至所述中继透镜组，以形成第一荧光信号。
[0023]在一些实施例，所述测序模块还包括：中继透镜组，所述中继透镜组包括第四透镜组和第五透镜组；
[0024]所述高通量物镜用于接收所述荧光信号，并向所述第二二向色镜透射所述荧光信号；中继透镜组所述第四透镜组具有负光焦度，所述第四透镜组沿所述荧光信号的光轴设置于所述物镜的后方，用于根据所述荧光信号进行形成第一光信号；
[0025]所述第五透镜组具有正光焦度，所述第五透镜组沿所述第一光信号的光轴设置于所述第四透镜组的后方，用于根据所述第一光信号形成所述第一荧光信号。
[0026]在一些实施例，所述成像单元包括：套筒透镜和相机，所述测序模块还包括：第三二向色镜和两个所述成像单元；
[0027]所述第三二向色镜用于反射所述第一荧光信号得到第一成像信号；
[0028]所述第三二向色镜还用于透射所述第一荧光信号得到第二成像信号；
[0029]两个所述成像单元的套筒透镜分别用于接收所述第一成像信号和所述第二成像信号，并输出光信号至对应的相机，以利用光信号进行荧光成像。
[0030]在一些实施例，所述测序单元包括：
[0031]测序芯片，用于承载所述待检测样本；
[0032]位移台，用于放置所述测序芯片，以利用所述激发光束照射所述待检测样本产生荧光信号。
[0033]在一些实施例，所述基因测序仪还包括：第一二向色镜和自动对焦模块；
[0034]所述第一二向色镜用于透射对焦激光信号至所述自动对焦模块；
[0035]所述自动对焦模块用于根据所述对焦激光信号生成相对高度测量信号发送至所述测序模块；
[0036]所述测序模块用于根据所述相对高度测量信号调节所述高通量物镜与所述测序芯片的之间的高度相对位移相对高度测量信号相对高度测量信号。
[0037]在一些实施例，所述自动对焦模块包括：扩束镜、第四二向色镜、第五色镜、第六二向色镜、两个激光信号发射及滤波单元和计算单元激光信号发射及滤波单元；
[0038]所述第四二向色镜用于对两个所述激光信号发射及滤波单元的所述激光发射单元分别发射的准直激光信号进行合束，生成合束激光信号；
[0039]所述扩束镜用于对所述合束激光信号进行扩束得到扩束激光信号；
[0040]所述第五色镜用于反射所述扩束激光信号通过所述高通量物镜至所述测序芯片，并透射来自所述高通量物镜传输的所述测序芯片反射的光斑；
[0041]所述第六二向色镜用于反射所述光斑得到第一对焦光信号；
[0042]所述第六二向色镜还用于透射所述光斑得到第二对焦光信号；
[0043]两个所述激光信号发射及滤波单元的所述滤波单元分别用于接收所述第一对焦光信号和所述第二对焦光信号；
[0044]所述计算单元用于根据两个所述激光信号发射及滤波单元的所述滤波单元输出的信号强度比值计算生成相对高度测量信号。
[0045]在一些实施例，所述激光发射单元包括：激光二极管和准直镜；
[0046]所述激光二极管用于发射激光信号至所述准直镜；
[0047]所述准直镜用于对所述激光信号进行准直生成准直激光信号。
[0048]在一些实施例，所述滤波单元包括汇聚镜、针孔滤波片和光电二极管；
[0049]所述汇聚镜用于接收所述第一对焦光信号或所述第二对焦光信号，并汇聚至对应的所述针孔滤波片；
[0050]所述针孔滤波片用于将汇聚后的所述第一对焦光信号或所述第二对焦光信号进行滤波得到对应的滤波信号；
[0051]所述光电二极管用于接收对应的所述滤波信号。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基因测序仪，用于激发基因测序芯片上的待检测样本并采集所述待检测样本发射的荧光信号进行荧光成像，其特征在于，包括：激发模块，用于产生激发所述待检测样本的激发光束；测序模块，用于利用所述激发光束对所述待检测样本进行荧光成像；所述激发模块包括：光源，所述光源用于产生激光信号；光阑，所述光阑沿所述激光信号的光轴放置于所述光源的后方，所述光阑用于对入射的激光信号进行空间滤波，以形成滤波信号；偶次非球面反射镜，所述偶次非球面反射镜沿所述滤波信号的光轴放置于所述光阑的后方，所述偶次非球面反射镜用于根据所述滤波信号形成激发光束；所述测序模块包括：高通量物镜，用于接收并汇聚所述激发光束到测序单元；测序单元，用于利用所述激发光束照射所述待检测样本产生荧光信号；至少一个成像单元，用于利用所述荧光信号进行荧光成像；所述高通量物镜包括：沿物方到像方依次同轴排列的第一透镜组、第二透镜组及第三透镜组，其中，第一透镜组包括顺次设置的第一弯月透镜和第二弯月透镜；第二透镜组包括顺次设置的第一双凸透镜、第一双凹透镜、第二双凸透镜、第三双凸透镜、第三弯月透镜及第四双凸透镜，所述第一双凸透镜、所述第一双凹透镜及所述第二双凸透镜组成第一胶合透镜，所述第三弯月透镜及所述第四双凸透镜组成第二胶合透镜，所述第三双凸透镜具有正光焦度；第三透镜组包括顺次设置的第四弯月透镜、第五弯月透镜、第二双凹透镜及第五双凸透镜，所述第四弯月透镜及所述第五弯月透镜组成第三胶合透镜，所述第二双凹透镜及所述第五双凸透镜组成第四胶合透镜。2.根据权利要求1所述的一种基因测序仪，其特征在于，所述测序模块还包括：第二二向色镜和中继透镜组；所述高通量物镜用于接收所述荧光信号，并向所述第二二向色镜透射所述荧光信号；所述第二二向色镜用于透射所述荧光信号至所述中继透镜组，以形成第一荧光信号。3.根据权利要求2所述的一种基因测序仪，其特征在于，中继透镜组所述中继透镜组包括第四透镜组和第五透镜组；所述第四透镜组具有负光焦度，所述第四透镜组沿所述荧光信号的光轴设置于所述物镜的后方，用于根据所述荧光信号进行形成第一光信号；所述第五透镜组具有正光焦度，所述第五透镜组沿所述第一光信号的光轴设置于所述第四透镜组的后方，用于根据所述第一光信号形成所述第一荧光信号。4.根据权利要求2所述的一种基因测序仪，其特征在于，所述成像单元包括：套筒透镜和相机，所述测序模块还包括：第三二向色镜和两个所述成像单元；所述第三二向色镜用于反射所述第一荧光信号得到第一成像信号；所述第三二向色镜还用于透射所述第一荧光信号得到第二成像信号；两个所述成像单元的套筒透镜分别用于接收所述第一成像信号和所述第二成像信号，
并输出光信号至对应的相机，以利用光信号进行荧光成像。5.根据权利要求2所述的一种基因测序仪，其特征在于，所述测序单元包括：测序芯片，用于承载所述待检测样本；位移台，用于放置所述测序芯片，以利用所述激发光束照射所述待检测样本产生荧光信号。6.根据权利要求5所述的一种基因测序仪，其特征在于，所述基因测序仪还包括：第一二向色镜和自动对焦模块；所述第一二向色镜用于透射对焦激光信号至所述自动对焦模块；所述自动对焦模块用于根据所述对焦激光信号生成相对高度测量信号发送至所述测序模块；所述测序模块用于根据所述相对高度测量信号调节所述高通量物镜与所述测序芯片的之间的高度相对位移。7.根据权利要求6所述的一种基因测序仪，其特征在于，所述自动对焦模块包括：扩束镜、第四二向色镜、第五色镜、第六二向色镜、激光信号发射及滤波单元和计算单元所述激光信号发射及滤波单元包括：激光发射单元和滤波单元；激光信号发射及滤波单元所述第四二向色镜用于对两个所述激光信号发射及滤波单元的所述激光发射单元分别发射的准直激光信号进行合束，生成合束激光信号；所述扩束镜用于对所述合束激光信号进行扩束得到扩束激光信号；所述第五色镜用于反射所述扩束激光信号通过所述高通量物镜至所述测序芯片，并透射来自所述高通量物镜传输的所述测序芯片反射的光斑；所述第六二向色镜用于反射所述光斑得到第一对焦光信号；所述第六二向色镜还用于透射所述光斑得到第二对焦光信号；两个所述激光信号发射及滤波单元的所述滤波单元分别用于接收所述第一对焦光信号和所述第二对焦光信号；所述计算单元用于根据两个所述激光信号发射及滤波单元的所述滤波单元输出的信号强度比值计算生成相对高度测量信号。8.根据权利要求7所述的一种基因测序...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈龙超，梁倩，王谷丰，
申请(专利权)人：深圳赛陆医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：