基因测序光学系统及基因测序光学系统测序方法技术方案

本发明专利技术实施例提供基因测序光学系统及基因测序光学系统测序方法，涉及医疗设备技术领域。其中，基因测序光学系统包括：激发模块、测序模块和TDI成像组件，其中测序模块利用分光组件将待检测样本产生的荧光信号分为四路目标荧光信号，TDI成像组件中集成的四个TDI成像芯片基于目标荧光信号对碱基分别进行荧光成像，得到基因测序结果。由于只需要一个成像通道，因此每个通道必须的套筒透镜及滤光片也只需要一组，能够显著降低成本。同时，由于TDI成像组件中集成了四个与碱基一一对应的TDI成像芯片，能够在一次拍摄过程中分别得到四种碱基的图像，因此能够实现快速成像。并且集成化的成像芯片能够使电路更小型化，进一步降低系统的成本。的成本。的成本。

【技术实现步骤摘要】
基因测序光学系统及基因测序光学系统测序方法


[0001]本专利技术涉及医疗设备
，尤其涉及基因测序光学系统及基因测序光学系统测序方法。

技术介绍

[0002]基因测序是指分析特定DNA片段的碱基序列，也就是腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)与鸟嘌呤(G)的排列方式。目前普遍使用荧光标记的方法进行基因测序，基因测序光学系统用激光激发基因测序芯片上荧光标记物产生荧光，并收集荧光信号，四种碱基结合不同的荧光标记物而产生四种不同的荧光波段，以此识别碱基。一个基因分子含有多个碱基，测序时，其中一个碱基会被接上一个荧光标记物，荧光标记物受激光激发会产生荧光信号。
[0003]相关技术中，基因测序光学系统需要通过多通道的方式进行成像，常见的为四通道成像系统或者双通道成像系统。对于双通道成像系统，每个相机需要在样品的同一位置曝光两次，基于相机本身的限制，曝光一次后需要数十毫秒的数据传输时间，再加上两次数据传输的时间，必然造成成像时间的延长。四通道成像系统，每个通道的相机在样品同一位置拍摄一次，分别得到四种碱基的图像。虽然四通道成像系统相比于双通道成像系统可以节约至少一半的成像时间，但由于每个通道的套筒透镜及滤光片价值较高，导致四通道成像系统的成本较高。因此如何在降低系统成本的同时实现快速成像，成为了亟待解决的技术问题。

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光学系统及基因测序光学系统测序方法，能够降低系统成本，同时能够实现快速成像。
[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光学系统，用于激发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，所述待检测样本包括四种碱基，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]成像模块，用于利用所述激发光束对所述待检测样本进行成像；
[0008]所述成像模块包括：
[0009]测序模块，用于利用所述激发光束照射所述待检测样本产生四路目标荧光信号；
[0010]TDI成像组件，包括集成的四个TDI成像芯片，所述TDI成像芯片与所述碱基一一对应，所述TDI成像组件用于利用所述TDI成像芯片基于所述目标荧光信号对所述碱基分别进行荧光成像，得到基因测序结果；
[0011]所述测序模块包括：
[0012]物镜，用于接收并汇聚所述激发光束至所述待检测样本，还用于收集所述待检测样本受激发生成的荧光信号；
[0013]分光组件，沿所述荧光信号的光路设置于所述物镜后方，用于接收所述荧光信号，并将所述荧光信号分成四路目标荧光信号，所述目标荧光信号与所述碱基一一对应。
[0014]在一实施例，所述TDI成像组件还包括：套筒透镜；
[0015]所述套筒透镜用于接收四路所述目标荧光信号，并会聚所述目标荧光信号的光路与对应的所述TDI成像芯片匹配；
[0016]所述TDI成像芯片用于在预设位置接收经过所述套筒透镜会聚光路的所述目标荧光信号，对所述碱基进行荧光成像。
[0017]在一实施例，所述测序模块还包括：第一二向色镜；
[0018]所述第一二向色镜用于将接收到的所述激发光束反射至所述物镜；
[0019]所述第一二向色镜还用于将接收到的所述物镜出射的所述荧光信号透射至所述分光组件。
[0020]在一实施例，所述分光组件用于对所述荧光信号进行分光，得到四路对应于所述碱基的目标荧光信号，所述TDI成像芯片的成像面位于对应的所述碱基的所述目标荧光信号的焦点位置。
[0021]在一实施例，所述分光组件用于对所述荧光信号进行分光，得到对应于所述碱基的四路目标荧光信号。
[0022]在一实施例，所述分光组件包括以下至少之一：透射光栅、反射光栅或棱镜。
[0023]在一实施例，所述激发装置包括：光源和照明组件；
[0024]所述光源用于产生激光信号；
[0025]所述照明组件沿所述激光信号的光轴设置于所述光源的后方，用于根据所述激光信号形成激发光束。
[0026]在一实施例，所述光源包括：第一光源、第二光源和合束组件；
[0027]所述第一光源用于发射第一激光信号；
[0028]所述第二光源用于发射第二激光信号；
[0029]所述合束组件设置于所述第一激光信号与所述第二激光信号的相交处，所述合束组件用于对所述第一激光信号进行透射，对所述第二激光信号进行反射，以对所述第一激光信号与所述第二激光信号进行合束，形成所述激光信号。
[0030]在一实施例，所述照明组件包括以下至少一种：球面透镜、非球面透镜、柱面透镜、鲍威尔棱镜、透镜阵列、反射镜或滤光片。
[0031]在一实施例，还包括承载所述待检测样本的位移台，所述位移台用于以预设移动速度移动所述待检测样本，以使得移动过程中所述待检测样本的不同位置均可受激发生成所述荧光信号，所述预设移动速度根据所述TDI成像芯片的行频确定。
[0032]在一实施例，所述预设移动速度表示为：
[0033][0034]其中，V
s
表示预设移动速度，f表示所述TDI成像芯片的行频，C表示所述TDI成像芯片的像素尺寸，M表示所述光学系统的成像放大倍率。
[0035]在一实施例，还包括滤光片，所述滤光片沿所述目标荧光信号的光轴设置于所述套筒透镜的后方，用于对经过所述套筒透镜会聚光路后的四路所述目标荧光信号分别进行
滤光，滤除混杂在所述目标荧光信号中的残留的所述激发光束，得到对应的四路滤光信号；
[0036]所述TDI成像芯片用于在预设位置接收所述滤光信号，并根据所述滤光信号对所述碱基进行荧光成像。
[0037]在一实施例，所述激发模块还包括光束整形模块，所述光束整形模块设置在所述照明组件发出所述激发光束的光路上，所述光束整形模块用于将所述激发光束在一维方向上整形成照明光斑。
[0038]为实现上述目的，本专利技术实施例的第二方面提出了一种基因测序光学系统测序方法，其特征在于，应用于如第一方面任一项所述的基因测序光学系统，所述方法包括：
[0039]所述激发模块产生激发所述待检测样本的激发光束，所述待检测样本包括：四种碱基，每种所述碱基发出的荧光信号的波段均不相同；
[0040]所述测序模块利用所述激发光束以预设扫描频率对所述待检测样本进行扫描，以产生四路对应于所述碱基的目标荧光信号；
[0041]扫描过程中，所述物镜采集所述目标荧光信号并传输至所述TDI成像组件；
[0042]所述TDI成像组件基于所述目标荧光信号对所述碱基分别进行荧光成像，得到基因测序结果。
[0043]在一实施例，所述TDI成像组件基于所述目标荧光信号对所述碱基分别进行荧光成像，得到基因测序结果，还包括：
[0044]分别利用所述TDI成像芯片基于所述目标荧光信号得到对应的所述碱基的图像；
[0045]将四种所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基因测序光学系统，用于激发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，所述待检测样本包括四种碱基，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；成像模块，用于利用所述激发光束对所述待检测样本进行成像；所述成像模块包括：测序模块，用于利用所述激发光束照射所述待检测样本产生四路目标荧光信号；TDI成像组件，包括集成的四个TDI成像芯片，所述TDI成像芯片与所述碱基一一对应，所述TDI成像组件用于利用所述TDI成像芯片基于所述目标荧光信号对所述碱基分别进行荧光成像，得到基因测序结果；所述测序模块包括：物镜，用于接收并汇聚所述激发光束至所述待检测样本，还用于收集所述待检测样本受激发生成的荧光信号；分光组件，沿所述荧光信号的光路设置于所述物镜后方，用于接收所述荧光信号，并将所述荧光信号分成四路目标荧光信号，所述目标荧光信号与所述碱基一一对应。2.根据权利要求1所述的一种基因测序光学系统，其特征在于，所述TDI成像组件还包括：套筒透镜；所述套筒透镜用于接收四路所述目标荧光信号，并会聚所述目标荧光信号的光路与对应的所述TDI成像芯片匹配；所述TDI成像芯片用于在预设位置接收经过所述套筒透镜会聚光路的所述目标荧光信号，对所述碱基进行荧光成像。3.根据权利要求1所述的一种基因测序光学系统，其特征在于，所述测序模块还包括：第一二向色镜；所述第一二向色镜用于将接收到的所述激发光束反射至所述物镜；所述第一二向色镜还用于将接收到的所述物镜出射的所述荧光信号透射至所述分光组件。4.根据权利要求3所述的一种基因测序光学系统，其特征在于，所述分光组件用于对所述荧光信号进行分光，得到四路对应于所述碱基的目标荧光信号，所述TDI成像芯片的成像面位于对应的所述碱基的所述目标荧光信号的焦点位置。5.根据权利要求1所述的一种基因测序光学系统，其特征在于，所述分光组件包括以下至少之一：透射光栅、反射光栅或棱镜。6.根据权利要求1所述的一种基因测序光学系统，其特征在于，所述激发装置包括：光源和照明组件；所述光源用于产生激光信号；所述照明组件沿所述激光信号的光轴设置于所述光源的后方，用于根据所述激光信号形成激发光束。7.根据权利要求6所述的一种基因测序光学系统，其特征在于，所述光源包括：第一光源、第二光源和合束组件；所述第一光源用于发射第一激光信号；所述第二光源用于发射第二激光信号；
所述合束组件设置于所述第一激光信号与所述第二激光信号的相交处，所述合束组件用于对所述第一激光信号进行透射，对所述第二激光信...

【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：