高通量的基因测序成像系统、方法及基因测序仪技术方案

本申请涉及高通量的基因测序成像系统、方法及基因测序仪，整形镜组接收光源的激发光束，整形后输出至振镜模组；振镜模组改变激发光束经二向色镜进入扫描物镜的角度和方向，以对移动载物台上的生物样品形成激发范围；二向色镜将生物样品应激产生的荧光反射到第一成像模块。利用了扫描物镜的大成像视野，通过改变振镜模块而随变激发光束进入扫描物镜的角度和方向，实现了振镜模组和扫描物镜之间的协同配合，移动载物台不参与运动即可实现生物样品的大视野成像扫描，相对于常规成像技术，实现单个成像面积的有效扩大，从而减少了移动载物台的运动次数及运动时间，缩减整体成像时间，在不增加设备成本和制造难度的前提下提高测序仪的图像采集能力。测序仪的图像采集能力。测序仪的图像采集能力。

【技术实现步骤摘要】
高通量的基因测序成像系统、方法及基因测序仪


[0001]本申请涉及基因测序仪成像系统领域，特别是涉及高通量的基因测序成像系统、方法及基因测序仪。

技术介绍

[0002]基因测序的通量主要受限于测序仪的图像采集能力、芯片密度大小以及包括碱基合成/切除在内的脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid，DNA)样品生化时间。其中，图像采集能力由单个成像视野(field of view，FOV，亦称视场)的面积、成像时间以及运动平台的移动速度所决定。常规的基因测序仪成像系统，带动生物样品运动实现全样品的扫描成像，其移动载物台的运动时间较长，限制图像采集能力的提升。
[0003]目前，提高图像采集能力的手段主要包括采用大视野物镜、通过增强样品荧光信号或提高激发光功率以减少样品曝光时间以及提高移动载物台的运动速度等，而上述手段往往受到物镜固有特性例如视野与分辨率的矛盾关系、移动载物台运动速度的机械上限以及样品对曝光时间的需求等方面的限制，无法进一步提高，限制了图像采集能力的提升。具体地说明如下。
[0004]首先，物镜的视野和分辨率是一对矛盾关系，提高物镜的视野必然导致分辨率的下降，同时会增大物镜的体积，增加其制造难度和成本。
[0005]其次，样品曝光时间的长短对图像质量的影响非常大，生物样品的荧光信号与染料密切相关，难以无限制提高；同时，提高激发光功率会存在因过度激发而导致生物样品损伤或荧光信号淬灭的风险。
[0006]再次，移动载物台属于高精密的机械设备，其移动速度受到机械加工、运动定位精度以及运动范围等方面的影响，提高运动速度对制造工艺和成本需求较大，不利于产品的集成和推广。

技术实现思路

[0007]基于此，有必要提供一种高通量的基因测序成像系统、方法及基因测序仪。
[0008]一种高通量的基因测序成像系统，其包括整形镜组、振镜模组、二向色镜、扫描物镜、移动载物台及第一成像模块；
[0009]所述整形镜组用于接收光源的激发光束，整形后输出至所述振镜模组；
[0010]所述振镜模组用于改变所述激发光束经所述二向色镜进入所述扫描物镜的角度和方向，以对所述移动载物台上的生物样品形成激发范围；
[0011]所述二向色镜还将所述生物样品应激产生的荧光反射到所述第一成像模块。
[0012]上述高通量的基因测序成像系统，充分利用了扫描物镜的大成像视野，通过改变振镜模块而随变激发光束进入扫描物镜的角度和方向，实现了振镜模组和扫描物镜之间的协同配合，在移动载物台不参与运动的前提下即可实现生物样品的大视野成像扫描，相对于常规成像技术，实现单个成像面积的有效扩大，从而减少了移动载物台的运动次数及运
动时间，缩减整体成像时间，在不增加设备成本和制造难度的前提下提高测序仪的图像采集能力，提升了测序效率，实现了高通量测序。
[0013]在其中一个实施例中，所述高通量的基因测序成像系统还包括工控机，所述工控机分别连接所述振镜模组、所述移动载物台及所述第一成像模块，所述工控机用于分别控制所述振镜模组的扫描参数及开关、所述移动载物台的移动参数及开关、所述第一成像模块的对焦参数及开关。
[0014]在其中一个实施例中，所述高通量的基因测序成像系统还包括光源，所述光源用于发出所述激发光束到所述整形镜组；
[0015]所述工控机还连接所述光源，且所述工控机还用于控制所述光源的输出参数及开关。
[0016]在其中一个实施例中，所述高通量的基因测序成像系统还包括光源，所述光源用于发出所述激发光束到所述整形镜组。
[0017]在其中一个实施例中，所述振镜模组包括至少一组振镜，且通过电机控制所述振镜模组或其各组振镜的偏转方向，以改变所述激发光束经所述二向色镜进入所述扫描物镜的角度和方向；及/或，
[0018]所述移动载物台设有载物台面及移动装置，所述移动装置用于带动所述载物台面在至少一个方向移动，以使所述移动载物台上的目标视场全部成像。
[0019]在其中一个实施例中，所述第一成像模块包括第一偏转镜、第一成像筒镜、第一滤光片以及第一成像装置；
[0020]所述第一偏转镜用于接收所述二向色镜所反射的所述荧光，且传输到所述第一成像筒镜，经所述第一滤光片滤光后聚焦到所述第一成像装置上。
[0021]在其中一个实施例中，所述高通量的基因测序成像系统还包括第二成像模块，所述第二成像模块包括第二二向色镜、第二成像筒镜、第二滤光片及第二成像装置；
[0022]所述第二二向色镜用于接收所述二向色镜所反射的部分所述荧光，且传输到所述第二成像筒镜，经所述第二滤光片滤光后聚焦到所述第二成像装置上；
[0023]所述第二二向色镜还用于将所述二向色镜所反射的部分所述荧光透射至所述第一偏转镜。
[0024]在其中一个实施例中，一种基因测序仪，其包括基因测序分析系统及任一项所述高通量的基因测序成像系统，所述基因测序分析系统连接所述高通量的基因测序成像系统的第一成像模块。
[0025]在其中一个实施例中，一种基因测序成像方法，其包括步骤：
[0026]通过整形镜组接收光源的激发光束，整形后输出至振镜模组；
[0027]通过振镜模组改变激发光束经二向色镜进入扫描物镜的角度和方向，对移动载物台上的生物样品形成激发范围；
[0028]将生物样品应激产生的荧光反射到第一成像模块；
[0029]调整移动载物台的位置，继续将生物样品应激产生的荧光反射到第一成像模块，直至移动载物台上的目标视场全部成像。
[0030]在其中一个实施例中，将生物样品应激产生的荧光反射到第一成像模块时，还将生物样品应激产生的荧光反射到第二成像模块。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本申请所述高通量的基因测序成像系统一实施例的结构示意图。
[0033]图2为本申请所述高通量的基因测序成像系统另一实施例的结构示意图。
[0034]图3为本申请所述高通量的基因测序成像系统另一实施例的结构示意图。
[0035]图4为本申请所述高通量的基因测序成像系统另一实施例的结构示意图。
[0036]图5为传统成像系统的单次成像获取单一视场的示意图。
[0037]图6为本申请所述高通量的基因测序成像系统一实施例的单次成像获取单一视场的示意图。
[0038]图7为传统成像系统的单次成像相对于9
×
9的目标视场的示意图。
[0039]图8为本申请所述高通量的基因测序成像系统另一实施例的单次成像相对于9
×
9的目标视场的示意图。
[0040]图9为传统成像系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高通量的基因测序成像系统，其特征在于，包括整形镜组(20)、振镜模组(30)、二向色镜(40)、扫描物镜(50)、移动载物台(70)及第一成像模块(90)；所述整形镜组(20)用于接收光源(10)的激发光束(101)，整形后输出至所述振镜模组(30)；所述振镜模组(30)用于改变所述激发光束(101)经所述二向色镜(40)进入所述扫描物镜(50)的角度和方向，以对所述移动载物台(70)上的生物样品(60)形成激发范围；所述二向色镜(40)还将所述生物样品(60)应激产生的荧光(102)反射到所述第一成像模块(90)。2.根据权利要求1所述高通量的基因测序成像系统，其特征在于，还包括工控机(80)，所述工控机(80)分别连接所述振镜模组(30)、所述移动载物台(70)及所述第一成像模块(90)，所述工控机(80)用于分别控制所述振镜模组(30)的扫描参数及开关、所述移动载物台(70)的移动参数及开关、所述第一成像模块(90)的对焦参数及开关。3.根据权利要求2所述高通量的基因测序成像系统，其特征在于，还包括光源(10)，所述光源(10)用于发出所述激发光束(101)到所述整形镜组(20)；所述工控机(80)还连接所述光源(10)，且所述工控机(80)还用于控制所述光源(10)的输出参数及开关。4.根据权利要求1所述高通量的基因测序成像系统，其特征在于，还包括光源(10)，所述光源(10)用于发出所述激发光束(101)到所述整形镜组(20)。5.根据权利要求1所述高通量的基因测序成像系统，其特征在于，所述振镜模组(30)包括至少一组振镜，且通过电机控制所述振镜模组(30)或其各组振镜的偏转方向，以改变所述激发光束(101)经所述二向色镜(40)进入所述扫描物镜(50)的角度和方向；及/或，所述移动载物台(70)设有载物台面及移动装置，所述移动装置用于带动所述载物台面在至少一个方向移动，以使所述移动载物台(70)上的目标视场全部成像。6.根据权利要求1至5中任一项所述高通量的基因测序成像系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨少壮，刘长根，张兴斌，张伟波，肖育劲，
申请(专利权)人：珠海市大道测序生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：