一种激发装置及基因测序系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种激发装置及基因测序系统，该激发装置包括：光源阵列、偏折超透镜以及合束透镜；偏折超透镜设置在光源阵列的出光侧，合束透镜设置在偏折超透镜的出光侧；光源阵列包括多个光源，每个光源用于发射一种激发光；每种激发光用于激发待测样品中具有相应荧光标记的分子产生相应的荧光信号；偏折超透镜用于接收多种激发光，并将多种激发光分别以不同偏转角射向合束透镜的同一区域；偏转角表示激发光射出偏折超透镜的出射角；合束透镜用于将入射的多种激发光进行准直得到合束激发光并射出。通过本实用新型专利技术实施例提供的激发装置及基因测序系统，采用偏折超透镜将不同波长的激发光合束，使其更加轻薄，体积小，结构简单且成本更低。且成本更低。且成本更低。

【技术实现步骤摘要】
一种激发装置及基因测序系统


[0001]本技术涉及基因测序
，具体而言，涉及一种激发装置及基因测序系统。

技术介绍

[0002]脱氧核糖核酸(DNA)由双螺旋结构组成，其通过四种碱基互补而连接。四种碱基不同的排列组合方式中蕴藏了生命体遗传信息的秘密，因此，对于四种碱基的排列顺序进行测量对于遗传学有着重大意义。经过三代的发展，现阶段的基因测序通过单分子检测技术能够实现对核酸进行“边合成边检测”，通过检测每次合成的碱基的所释放的荧光信号颜色(四种碱基荧光信号波段不同)得出碱基类型，从而测出整段核酸的序列。
[0003]目前，单分子检测技术中的激发模块通常使用多个传统透镜，以将不同激发光源进行合束，最终通过共聚焦的方式获得不同的荧光信号(例如，在每个激发光源的出光侧分别设置用于准直和聚焦的多个传统透镜)；而这种结构的激发模块体积庞大，不利于小型化、便携化。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本技术实施例的目的在于提供一种激发装置及基因测序系统。
[0005]第一方面，本技术实施例提供了一种激发装置，包括：光源阵列、偏折超透镜以及合束透镜；所述偏折超透镜设置在所述光源阵列的出光侧，所述合束透镜设置在所述偏折超透镜的出光侧；所述光源阵列包括多个光源，每个所述光源用于发射一种激发光，多种所述激发光的波长不同；且每种所述激发光用于激发待测样品中具有相应荧光标记的分子产生相应的荧光信号；所述偏折超透镜用于接收多种所述激发光，并将多种所述激发光分别以不同偏转角射向所述合束透镜的同一区域；所述偏转角表示所述激发光射出所述偏折超透镜的出射角；所述合束透镜用于将入射的多种所述激发光准直并合束得到合束激发光，并将所述合束激发光射出；所述合束激发光表示由多种所述激发光形成的平行光。
[0006]可选地，光源阵列设置于所述偏折超透镜的焦平面处。
[0007]可选地，偏折超透镜与所述合束透镜之间的距离满足：2f1≤d≤5f1；其中，d表示所述偏折超透镜与所述合束透镜之间的距离；f1表示所述偏折超透镜的焦距。
[0008]可选地，偏折超透镜包括多个超透镜单元，所述超透镜单元与所述光源一一对应；所述超透镜单元用于接收对应光源所发射的一种所述激发光，并将所述激发光以相应的偏转角射向所述合束透镜。
[0009]可选地，每个所述超透镜单元表面具有多个第一纳米结构，所述超透镜单元的相位分布满足：
[0010][0011]其中，表示所述超透镜单元的相位；r
i
表示第i个超透镜单元中的第一纳米结构与所述第i个超透镜单元的中心点之间的距离；λ
1,i
表示第i种激发光的波长；α
i
表示第i种激发光的偏转角；f1表示所述偏折超透镜的焦距；i＝1、2、
···
、n，n表示所述激发光的种类数量。
[0012]可选地，合束透镜包括：合束超透镜。
[0013]可选地，合束超透镜包括多个第二纳米结构；所述第二纳米结构用于将入射的多种所述激发光准直并合束，得到所述合束激发光并射出。
[0014]可选地，合束超透镜的相位分布满足：
[0015][0016]其中，表示所述合束超透镜表面r位置处的第二纳米结构，将第i种波长的激发光调制为以第i种偏转角射出时的相位；r表示所述第二纳米结构与所述合束超透镜的中心点之间的距离；λ
1,i
表示第i种激发光的波长；αi表示第i种激发光的偏转角；i＝1、2、
···
、n，n表示所述激发光的种类数量。
[0017]可选地，合束超透镜包括多个阵列式排布的纳米结构单元；所述纳米结构单元包括：多种种类数量与所述激发光的种类数量相同的纳米柱；每种所述纳米柱用于将相应的激发光调制为平行光射出；多种所述平行光构成所述合束激发光。
[0018]可选地，合束超透镜的相位分布满足：
[0019][0020]其中，表示所述合束超透镜表面ri
′
位置处的纳米柱，将第i种波长的激发光调制为以第i种偏转角射出时的相位；ri
′
表示第i种纳米柱与所述合束超透镜的中心点之间的距离；λ
1,i
表示第i种激发光的波长；αi表示第i种激发光的偏转角；i＝1、2、
···
、n，n表示所述激发光的种类数量。
[0021]可选地，n＝4。
[0022]第二方面，本技术实施例还提供了一种基因测序系统，包括：如上所述任意一种激发装置、载样台和接收装置；所述激发装置用于向所述载样台发射合束激发光，所述合束激发光表示由多种所述激发光形成的平行光；所述载样台用于放置待测样品；所述接收装置用于接收在所述合束激发光的作用下，由所述待测样品生成的具有不同波长的荧光信号。
[0023]可选地，接收装置包括：物镜、分束镜、目镜和多个设置在不同位置的探测器；所述分束镜用于接收所述激发装置发射的所述合束激发光，并将部分所述合束激发光反射向所述物镜；所述物镜用于将射入的所述合束激发光透射向所述载样台表面放置的待测样品；所述物镜还用于收集在所述合束激发光的作用下，由所述待测样品生成的具有不同波长的荧光信号，并将所述具有不同波长的荧光信号依次射向所述分束镜和所述目镜；所述目镜用于将所述具有不同波长的荧光信号分别射向不同的探测器中。
[0024]可选地，物镜为超透镜。
[0025]可选地，物镜包括多个第三纳米结构；多个所述第三纳米结构设置在所述物镜的
中央区域，用于将射入的所述合束激发光聚焦射向所述载样台。
[0026]可选地，第三纳米结构对射入的合束激发光提供的相位调制满足：
[0027][0028]其中，表示所述物镜的中央区域的相位；R表示所述第三纳米结构与所述物镜的中心点之间的距离；λ
1,i
表示第i种激发光的波长；f2表示所述物镜的焦距；i＝1、2、
···
、n，n表示所述激发光的种类数量。
[0029]可选地，物镜还包括：多个第四纳米结构，多个所述第四纳米结构共面设置在多个所述第三纳米结构的周围；所述第四纳米结构对射入的具有不同波长的荧光信号提供的相位调制满足：
[0030][0031]其中，表示所述物镜具有所述第四纳米结构的区域的相位；R
′
表示所述第四纳米结构与所述物镜的中心点之间的距离；λ2,j表示第j种荧光信号的波长；f2表示所述物镜的焦距；j＝1、2、
···
、m，m表示所述荧光信号的种类数量。
[0032]可选地，目镜为超透镜。
[0033]可选地，目镜包括多个第五纳米结构；所述第五纳米结构用于将射入的具有不同波长的荧光信号，分别聚焦至不同的探测器中。
[0034]可选地，目镜的相位分布满足：
[0035][0036]其中，表示所述目镜的相位；r
′
表示所述第五纳米结构与所述目镜的中心点之间的距离；λ本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激发装置，其特征在于，包括：光源阵列(1)、偏折超透镜(2)以及合束透镜(3)；所述偏折超透镜(2)设置在所述光源阵列(1)的出光侧，所述合束透镜(3)设置在所述偏折超透镜(2)的出光侧；所述光源阵列(1)包括多个光源(11)，每个所述光源(11)用于发射一种激发光，多种所述激发光的波长不同；且每种所述激发光用于激发待测样品中具有相应荧光标记的分子产生相应的荧光信号；所述偏折超透镜(2)用于接收多种所述激发光，并将多种所述激发光分别以不同偏转角射向所述合束透镜(3)的同一区域；所述偏转角表示所述激发光射出所述偏折超透镜(2)的出射角；所述合束透镜(3)用于将入射的多种所述激发光准直并合束得到合束激发光，并将所述合束激发光射出；所述合束激发光表示由多种所述激发光形成的平行光。2.根据权利要求1所述的激发装置，其特征在于，所述光源阵列(1)设置于所述偏折超透镜(2)的焦平面处。3.根据权利要求1所述的激发装置，其特征在于，所述偏折超透镜(2)与所述合束透镜(3)之间的距离满足：2f1≤d≤5f1；其中，d表示所述偏折超透镜(2)与所述合束透镜(3)之间的距离；f1表示所述偏折超透镜(2)的焦距。4.根据权利要求1所述的激发装置，其特征在于，所述偏折超透镜(2)包括多个超透镜单元(21)，所述超透镜单元(21)与所述光源(11)一一对应；所述超透镜单元(21)用于接收对应光源(11)所发射的一种所述激发光，并将所述激发光以相应的偏转角射向所述合束透镜(3)。5.根据权利要求4所述的激发装置，其特征在于，每个所述超透镜单元(21)表面具有多个第一纳米结构(211)，所述超透镜单元(21)的相位分布满足：其中，表示所述超透镜单元(21)的相位；r
i
表示第i个超透镜单元(21)中的第一纳米结构(211)与所述第i个超透镜单元(21)的中心点之间的距离；λ
1,i
表示第i种激发光的波长；α
i
表示第i种激发光的偏转角；f1表示所述偏折超透镜(2)的焦距；i＝1、2、
···
、n，n表示所述激发光的种类数量。6.根据权利要求1所述的激发装置，其特征在于，所述合束透镜(3)包括：合束超透镜(31)。7.根据权利要求6所述的激发装置，其特征在于，所述合束超透镜(31)包括多个第二纳米结构；所述第二纳米结构用于将入射的多种所述激发光准直并合束，得到所述合束激发光并射出。8.根据权利要求7所述的激发装置，其特征在于，所述合束超透镜(31)的相位分布满足：
其中，表示所述合束超透镜(31)表面r位置处的第二纳米结构，将第i种波长的激发光调制为以第i种偏转角射出时的相位；r表示所述第二纳米结构与所述合束超透镜(31)的中心点之间的距离；λ
1,i
表示第i种激发光的波长；α
i
表示第i种激发光的偏转角；i＝1、2、
···
、n，n表示所述激发光的种类数量。9.根据权利要求6所述的激发装置，其特征在于，所述合束超透镜(31)包括多个阵列式排布的纳米结构单元(310)；所述纳米结构单元(310)包括：多种种类数量与所述激发光的种类数量相同的纳米柱(3101)；每种所述纳米柱(3101)用于将相应的激发光调制为平行光射出；多种所述平行光构成所述合束激发光。10.根据权利要求9所述的激发装置，其特征在于，所述合束超透镜(31)的相位分布满足：其中，表示所述合束超透镜(31)表面r
i
′
位置处的纳米柱(3101)，将第i种波长的激发光调制为以第i种偏转角射出时的相位；r
i
′
表示第i种纳米柱(3101)与所述合束超透镜(31)的中心点之间的距离；λ
1,i
表示第i种激发光的波长；α
i
表示第i种激发光的偏转角；i＝1、2、
···
、n，n表示所述激发光的种类数量。11.根据权利要求5、8、10任一所述的激发装置，其特征在于，n＝4。12.一种基因测序系统，其特征在于，包括：如上述权利要求1
‑
11中任意...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵小波，郝成龙，谭凤泽，朱健，
申请(专利权)人：深圳迈塔兰斯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：