基因测序反应设备和基因测序系统技术方案

技术编号：41312470 阅读：3 留言：0更新日期：2024-05-13 14:55

一种基因测序反应设备和基因测序系统。基因测序反应设备包括：浸泡反应装置，包括多个浸泡反应区，浸泡反应区用于盛放基因测序反应用化学试剂以通过将表面具有DNA样品加载结构并加载有DNA样品的测序芯片浸泡于化学试剂内实现基因测序反应；内部转移装置，包括沿闭合轨迹循环移动的内部移料单元，多个浸泡反应区沿闭合轨迹依次设置，内部移料单元用于取得、携带和释放测序芯片，以将测序芯片插入浸泡反应区或从浸泡反应区中抽离。基因测序系统包括前述的基因测序反应设备。所述基因测序反应设备和基因测序系统能采用浸泡方式实现基因测序反应。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基因测序，特别涉及一种基因测序反应设备和基因测序系统。

技术介绍

1、第二代基因测序技术基于第一代sanger测序技术发展而来，具有低成本，高通量，自动化等特征，极大地推进了基因测序产业的发展。第二代基因测序技术目前已经广泛应用于全基因组测序、转录组测序、宏基因组测序等，是分析生物的进化与分类，研究癌症、自闭症等疾病相关基因，以及进行体外诊断等的有力工具，促进了人们对于生命科学的进一步了解，也推动了健康产业的发展。

2、经过十年的发展，第二代基因测序技术已相对较为成熟，新的测序平台和产品也代次更迭，朝着低成本和高通量的趋势迅猛发展。以目前最常用的边合成边测序的基因测序方法为例，其通过捕捉新合成的末端的标记来确定dna的序列，主要包括：1)测序文库制备，将dna随机打断成小片段；2)pcr扩增，产生成千上万重复片段；3)不同碱基添加不同的荧光标记，进行荧光成像测序。

3、现有技术中，第二代基因测序技术主要包括illumina的sbs测序技术，和bgi的cpas测序技术。这两种测序技术都基于dna合成的可逆性末端循环，即3’-oh可逆性的阻断和再生，其基本原理是：1)将待测样品装载到芯片上；2)在dntp(datp，dctp，dgtp，dttp)的3’-oh加一个阻断，在碱基上加一个检测基团；3)每次反应时，因为阻断的存在，只会加上一个互补的dntp；4)用技术手段检测该dntp所携带的基团后，用试剂对阻断基团进行切除，进行下一步反应(p085，基因组学，2016年第一版，杨焕明著)。

<p>4、以bgi的cpas测序技术为例，其主要包括以下过程：

5、测序芯片制备。基因组dna首先经过片段化处理，再加上接头序列，并环化形成单链环状dna，随后使用的滚环扩增技术(rolling circle amplification,rca)可将单链环状dna扩增2-3个数量级，所产生的扩增产物称为dna纳米球(dna nanoball，dnb)，把dna纳米球平铺到经过氨基表面修饰的硅片上，每个氨基修饰位点仅固定一个纳米球，在硅片表面形成dna纳米球规则阵列，再加以封装，形成测序芯片。

6、液路系统控制dna合成。测序引物和不同发光波长的荧光标记探针通过液路系统进入测序芯片，引物和探针在dna连接酶的作用下完成dna的合成，并且完成相应的洗脱和切除再生过程。

7、成像检测。使用激光激发荧光探针发光，不同发光波长代表不同的碱基。发出的荧光经显微成像系统被ccd/cmos记录。

8、系统控制软件实现测序过程的自动化。整个测序过程包括进液、光学聚焦和拍照，图像采集和存储、平台移动和扫描等都由软件自动控制完成。

9、图像处理和分析。由ccd/cmos记录的荧光信号经过计算机进行图像处理和分析，实现碱基识别。

10、以上现有技术的第二代测序方法需要精确的温度控制和流体控制，成本较高，且容易出现反应不均匀现象。基因测序反应所用的化学试剂都是一次性使用，利用率较低，进一步提高了测序成本。另外，现有技术的基因测序系统，还普遍存在通量较低的情况。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种能采用浸泡方式实现基因测序反应的基因测序反应设备和基因测序系统。

2、本专利技术第一方面提供一种基因测序反应设备，包括：浸泡反应装置，包括多个浸泡反应区，所述浸泡反应区用于盛放基因测序反应用化学试剂以通过将表面具有dna样品加载结构并加载有dna样品的测序芯片浸泡于化学试剂内实现基因测序反应；内部转移装置，包括沿闭合轨迹循环移动的内部移料单元，所述多个浸泡反应区沿所述闭合轨迹依次设置，所述内部移料单元用于取得、携带和释放所述测序芯片，以将所述测序芯片插入所述浸泡反应区或从所述浸泡反应区中抽离。

3、进一步地，所述内部转移装置还包括闭合轨结构，所述内部移料单元安装于所述闭合轨结构上，所述闭合轨结构包括带动所述内部移料单元沿所述闭合轨迹移动的移料单元驱动部。

4、进一步地，所述闭合轨结构还包括用于形成所述闭合轨迹的闭合轨迹形成部和沿所述闭合轨迹移动的移动安装部，所述移料单元驱动部与所述移动安装部驱动连接，所述内部移料单元安装于所述移动安装部上。

5、进一步地，所述闭合轨迹形成部包括闭合轨道，所述移动安装部包括滑动设置于所述闭合轨道上的滑块和/或所述移动安装部包括滚动设置于所述闭合轨道上的小车。

6、进一步地，所述移料单元驱动部包括动力源和闭合传输结构，所述动力源驱动所述闭合传输结构沿所述闭合轨迹移动，所述移动安装部固定于所述闭合传输结构上。

7、进一步地，所述内部转移装置包括沿所述闭合轨迹依次设置的多个所述内部移料单元。

8、进一步地，所述闭合轨迹为平面轨迹。

9、进一步地，所述平面轨迹水平设置。

10、进一步地，所述内部转移装置还包括定位机构，所述定位机构用于在所述内部移料单元移动至与浸泡反应区对应的位置时，精确定位所述内部移料单元的位置。

11、进一步地，所述定位机构包括定位驱动机构、第一定位结构和第二定位结构，所述第一定位结构与所述定位驱动机构驱动连接，所述第二定位结构相对于所述内部移料单元固定设置，通过所述定位驱动机构驱动所述第一定位结构向所述第二定位结构移动以与所述第二定位结构形状配合实现所述内部移料单元的精确定位。

12、进一步地，所述第一定位结构和所述第二定位结构中的一个包括凸起部，另一个包括所述凸起部形状配合的凹入部。

13、进一步地，所述内部移料单元包括移料驱动机构和与所述移料驱动机构驱动连接的内部取料部。

14、进一步地，所述基因测序反应设备包括带动所述内部移料单元沿所述闭合轨迹移动的移料单元驱动部，所述内部转移装置包括沿所述闭合轨迹依次设置的多个内部移料单元，其中，所述内部移料单元包括一个动力源，各所述内部移料单元均与所述动力源驱动连接并在所述动力源的带动下同步移动；或者，所述内部移料单元包括多个动力源，每个动力源按组驱动内部移料单元，由同一个动力源驱动的一组内部移料单元的各内部移料单元同步移动。

15、进一步地，所述基因测序反应设备还包括上料装置，所述上料装置包括用于放置所述测序芯片的上料存储位，所述上料装置位于所述闭合轨迹附近以使所述内部移料单元能够从所述上料存储位取得所述测序芯片；和/或，所述基因测序反应设备还包括下料装置，所述下料装置包括用于放置所述测序芯片的下料存储位，所述下料装置位于所述闭合轨迹附近以使所述内部移料单元能够将所述测序芯片释放至所述下料存储位。

16、进一步地，所述上料装置包括多个所述上料存储位；和/或，所述下料装置包括多个所述下料存储位。

17、进一步地，所述上料装置还包括上料转动部，所述多个上料存储位设置于所述上料转动部上并能跟随所述上料转动部转动；和/或，所述下料装置还包括下料转动部，所述多个下料存储位设置于所述下本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基因测序系统，包括基因测序反应设备(300)、光学检测设备(200)和外部移送设备(100)，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的基因测序系统，所述内部移料单元(322)包括沿闭合轨迹循环移动，所述多个浸泡反应区沿所述闭合轨迹依次设置。

3.根据权利要求2所述的基因测序系统，其特征在于，所述内部转移装置(320)还包括闭合轨结构(321)，所述内部移料单元(322)安装于所述闭合轨结构(321)上，所述闭合轨结构(321)包括带动所述内部移料单元(322)沿所述闭合轨迹移动的移料单元驱动部。

4.根据权利要求3所述的基因测序系统，其特征在于，所述闭合轨结构(321)还包括用于形成所述闭合轨迹的闭合轨迹形成部和沿所述闭合轨迹移动的移动安装部，所述移料单元驱动部与所述移动安装部驱动连接，所述内部移料单元(322)安装于所述移动安装部上。

5.根据权利要求4所述的基因测序系统，其特征在于，所述闭合轨迹形成部包括闭合轨道(3213)，所述移动安装部包括滑动设置于所述闭合轨道(3213)上的滑块(3214)和/或所述移动安装部包括滚

6.根据权利要求5所述的基因测序系统，其特征在于，所述移料单元驱动部包括动力源(3211)和闭合传输结构，所述动力源(3211)驱动所述闭合传输结构沿所述闭合轨迹移动，所述移动安装部固定于所述闭合传输结构上。

7.根据权利要求2所述的基因测序系统，其特征在于，所述内部转移装置(320)包括沿所述闭合轨迹依次设置的多个所述内部移料单元(322)。

8.根据权利要求2所述的基因测序系统，其特征在于，所述闭合轨迹为平面轨迹。

9.根据权利要求8所述的基因测序系统，其特征在于，所述平面轨迹水平设置。

10.根据权利要求1所述的基因测序系统，其特征在于，所述内部转移装置(320)还包括定位机构(323)，所述定位机构(323)用于在所述内部移料单元(322)移动至与浸泡反应区对应的位置时，精确定位所述内部移料单元(322)的位置。

11.根据权利要求10所述的基因测序系统，其特征在于，所述定位机构(323)包括定位驱动机构、第一定位结构和第二定位结构，所述第一定位结构与所述定位驱动机构驱动连接，所述第二定位结构相对于所述内部移料单元(322)固定设置，通过所述定位驱动机构驱动所述第一定位结构向所述第二定位结构移动以与所述第二定位结构形状配合实现所述内部移料单元(322)的精确定位。

12.根据权利要求11所述的基因测序系统，其特征在于，所述第一定位结构和所述第二定位结构中的一个包括凸起部，另一个包括所述凸起部形状配合的凹入部。

13.根据权利要求1所述的基因测序系统，其特征在于，所述内部移料单元(322)包括移料驱动机构和与所述移料驱动机构驱动连接的内部取料部。

14.根据权利要求2所述的基因测序系统，其特征在于，所述基因测序反应设备(300)包括带动所述内部移料单元(322)移动的移料单元驱动部，所述内部转移装置(320)包括多个内部移料单元(322)，其中，

15.根据权利要求1至14中任一项所述的基因测序系统，其特征在于，

16.根据权利要求15所述的基因测序系统，其特征在于，

17.根据权利要求16所述的基因测序系统，其特征在于，

18.根据权利要求17所述的基因测序系统，其特征在于，

19.根据权利要求15所述的基因测序系统，其特征在于，

20.根据权利要求19所述的基因测序系统，其特征在于，

21.根据权利要求15所述的基因测序系统，其特征在于，

22.根据权利要求1至14中任一项所述的基因测序系统，其特征在于，所述基因测序反应设备(300)还包括用于记录所述测序芯片(400)的反应次数的计数装置。

23.根据权利要求22所述的基因测序系统，其特征在于，

24.根据权利要求1至14中任一项所述的基因测序系统，其特征在于，所述浸泡反应装置(310)还包括温控装置，所述温控装置用于控制所述浸泡反应区的化学试剂的温度。

25.根据权利要求24所述的基因测序系统，其特征在于，所述浸泡反应装置(310)包括一个或多个浸泡容器，所述浸泡容器包括一个或多个所述浸泡反应区。

26.根据权利要求25所述的基因测序系统，其特征在于，所述温控装置包括温度控制部和水浴锅(311)，所述水浴锅(311)用于盛放能够传递热量的液体，所述浸泡容器设置于所述水浴锅(311)中，所述温度...

【技术特征摘要】

1.一种基因测序系统，包括基因测序反应设备(300)、光学检测设备(200)和外部移送设备(100)，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的基因测序系统，所述内部移料单元(322)包括沿闭合轨迹循环移动，所述多个浸泡反应区沿所述闭合轨迹依次设置。

5.根据权利要求4所述的基因测序系统，其特征在于，所述闭合轨迹形成部包括闭合轨道(3213)，所述移动安装部包括滑动设置于所述闭合轨道(3213)上的滑块(3214)和/或所述移动安装部包括滚动设置于所述闭合轨道(3213)上的小车。

7.根据权利要求2所述的基因测序系统，其特征在于，所述内部转移装置(320)包括沿所述闭合轨迹依次设置的多个所述内部移料单元(322)。

8.根据权利要求2所述的基因测序系统，其特征在于，所述闭合轨迹为平面轨迹。

9.根据权利要求8所述的基因测序系统，其特征在于，所述平面轨迹水平设置。

13.根据权利要求1所述的基因测序系统，其特征在于，所述内部移料单元(322)包括移料驱动机构和与所述移料驱动机构驱动连接的内部取料部。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的基因测序系统，其特征在于，

16.根据权利要求15所述的基因测序系统，其特征在于，

17.根据权利要求16所述的基因测序系统，其特征在于，<...

【专利技术属性】
技术研发人员：马炜，徐讯，伍家波，倪鸣，魏栋，
申请(专利权)人：深圳华大智造科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：

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