用于DNA测序仪的控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于DNA测序仪的控制系统，包括PLC，与PLC电连接并第一、第二伺服电机的控制器；分别与所述PLC电连接并接收所述PLC的控制信号的第一、二蠕动泵和第一、第二多通换向阀的驱动电机；CCD相机与PLC电连接并接收所述PLC的控制信号，多个传感器分别与所述PLC电连接并向所述PLC发送CCD相机的位置信号。本发明专利技术的控制系统使具有多个反应仓的DNA测序仪的试剂供应组件为多个反应仓及时准确地供应试剂和缓冲液，并能使CCD相机适时地读取每个反应仓内的光信号，实现了多个反应同时进行，从而能同时对多个样本进行测序，大大提高了DNA测序效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及DNA测序
，具体涉及一种用于DNA测序仪的控制系统。
技术介绍
在DNA测序
，焦磷酸测序技术(pyrosequencing),是由Nyren等人于1987年发展起来的一种新型的酶级联测序技术，其可重复性和精确性能与Sanger法DNA测序技术相媲美，而速度却大大提高。 焦磷酸测序技术是由4种酶催化的同一反应体系中的酶级联化学发光反应。焦磷酸测序技术的原理是引物与模板DNA退火后，在DNA聚合酶(DNA polymerase),ATP硫酸化酶(ATP sulfurylase)、突光素酶(Iuciferase)和三磷酸腺苷双磷酸酶(Apyrase)四种酶的协同作用下，将引物上每一个dNTP的聚合与一次光信号的释放偶联起来，通过检测光的释放和强度，达到实时测定DNA序列的目的。焦磷酸测序技术的反应体系由反应底物、待测单链、测序引物和四种酶构成。反应底物为5’ -磷酰硫酸(adenosine-5J -phosphosulfate, APS)和突光素(IuciferinX在每一轮测序反应中，反应体系中只加入一种脱氧核苷酸三磷酸(dNTP)，如果它刚好能和DNA模板的下一个碱基配对，则会在DNA聚合酶的作用下，添加到测序引物的3’末端，同时释放出一个分子的焦磷酸(PPi)。在ATP硫酸化酶的作用下，生成的PPi可以和APS结合形成ATP，在荧光素酶的催化下，生成的ATP又可以和荧光素结合形成氧化荧光素，同时产生可见光。通过微弱光检测装置及处理软件可获得一个特异的检测峰，峰值的高低则和相匹配的碱基数成正比。如果加入的dNTP不能和DNA模板的下一个碱基配对，则上述反应不会发生，也就没有检测峰。反应体系中剩余的dNTP和残留的少量ATP在Apyrase的作用下发生降解。待上一轮反应完成后，加入另一种dNTP，使上述反应重复进行，根据获得的峰值图即可读取准确的DNA序列信息。整体操作流程描述如下DNA样品通过破碎后，应用建库试剂进行加接头、单链捕获、结合至微球、微乳液PCR扩增、破乳液，获得建立在微球上的DNA文库，应用加样板将文库和测序反应需要的酶等铺放至具有微反应池的测序芯片，测序芯片和测序试剂安装至主机上，通过控制计算机根据模块数量和位置启动测序程序，自动化进行测序反应，产生的数据传输至数据分析计算机，完成测序后应用计算分析软件进行图像处理、序列读出、质量分析、序列拼接等工作，最终得到DNA样本的序列信息。刻有微反应池的测序芯片由芯径25 y m厚度2mm的光纤面板进行单面光纤芯层刻蚀得到，刻蚀深度40 u m,芯片上共计约300万个微反应池，其中成像部分约120万个微反应池。微反应池测序芯片是测序反应的载体，载有测序模板的DNA Beads及各种测序反应用酶均位于刻有微反应池的测序芯片中。测序过程中，在测序芯片上发生化学反应,产生可见光,通过(XD (Charge CoupleDevice)相机捕捉测序反应所产生的光信号，即可得到所需要的测序信息。专利技术人发现现有技术的DNA测序仪，只有一个反应仓，一台仪器只能进行一项试验，工作效率不高。为了提高工作效率，专利技术人制作了具有多个反应仓的DNA测序仪，由于多个反应仓的存在就产生了适时为多个反应仓供应反应试剂和缓冲液以及使用一个CXD相机适时采集多个反应仓内的光信号的协调问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种用于具有多个反应仓的DNA测序仪的控制系统，控制试剂供应组件为每个反应仓适时提供测序反应的反应试剂以及缓冲液，控制CCD相机运动以及时读取每个反应仓内的光信号。为解决上述问题，本专利技术采用如下技术方案一种用于DNA测序仪的控制系统，所述DNA测序仪包括多个反应仓；用于采集每个所述反应仓内的DNA测序反应所产生的光信号的CCD相机；用于支撑所述CCD相机的可二维调整的支撑装置，所述支撑装置包括驱动CCD相机在不同的反应仓之间切换的第一伺服 电机和驱动所述CCD相机靠近或远离其中一个反应仓的第二伺服电机，所述支撑装置上沿靠近或远离所述反应仓的方向上设有多个用于检测所述CCD相机位置的传感器；以及为多个所述反应仓提供反应试剂和缓冲液的试剂供应组件，所述试剂供应组件包括用于抽取测序反应试剂的第一蠕动泵、用于抽取缓冲液的第二蠕动泵、用于选择试剂的第一多通换向阀和用于选择反应仓的第二多通换向阀，所述第一多通换向阀和第二多通换向阀均为由电机驱动的旋转阀；所述控制系统包括PLC;所述PLC分别与所述第一伺服电机的控制器和第二伺服电机的控制器电连接以控制所述第一伺服电机和第二伺服电机的启动、停止和转动方向；所述PLC分别与述第一蠕动泵、第二蠕动泵电连接以控制所述第一蠕动泵和第二蠕动泵的启动、停止和转速；所述PLC分别与所述第一多通换向阀的驱动电机和第二多通换向阀的驱动电机电连接以控制第一多通换向阀和第二多通换向阀的接通位置；所述PLC与所述CCD相机电连接以控制所述CCD相机的开、关状态；所述PLC还分别与所述多个传感器连接以接收所述传感器发出的CCD相机的位置信号。作为优选，所述控制系统还包括温度控制模块，所述温度控制模块包括与所述PLC连接的继电器和设置于所述反应仓内的温度传感器和半导体加热器，所述PLC接收来自所述温度传感器的信号并与所述继电器的初级回路连接，所述继电器的次级回路连接在所述半导体加热器的供电回路中。作为优选，所述控制系统还包括与所述PLC连接的上位机，所述上位机设置所述PLC运行的控制程序，并向所述PLC传送所述控制程序。作为优选，所述上位机通过RS232端口与所述PLC通信。作为优选，所述上位机通过USB端口与所述CXD相机通信，用于接收所述CXD相机所获取的图像数据。本专利技术的用于DNA测序仪的控制系统，使DNA测序仪的试剂供应组件为多个反应仓及时准确地供应试剂和缓冲液，并能使CXD相机适时地读取每个反应仓内的光信号，实现了多个反应同时进行，从而能同时对多个样本进行测序，大大提高了 DNA测序效率。附图说明图I为采用本专利技术的实施例的控制系统的DNA测序仪的立体结构示意图2为采用本专利技术的实施例的控制系统的DNA测序仪的反应仓组件的示意图；图3为图2的F-F向视图；图4为图2所示的反应仓组件中的其中一个反应仓的分解示意图；图5为图4所不的反应仓的底座的主视不意图；图6为图5的左侧视(局部剖视)示意图；图7为图4所示的反应仓的反应池体与导向杆配合的结构示意图；图8为图7的左侧视(局部剖视)示意图；图9为图8中的反应池体的结构示意图； 图10为图8中的导向杆的结构示意图；图11为图7的A-A向断面图；图12为图4所示的反应仓的安装座的主视示意图；图13为图12的左侧视(局部剖视)示意图；图14为图12的B-B向断面示意图；图15为图14的C-C向示意图；图16为图14中的滑动舌板的主视图；图17为图16的左视图；图18为图14中的挡板的立体结构示意图；图19为图18所示的挡板的侧视图；图20为图19的D-D向剖视图；图21为采用本专利技术的实施例的控制系统的DNA测序仪的CCD相机的结构示意图(相机体的前端连接有连接法兰);图22为图21中的连接法兰的主视图；图23为图22的E-E向剖视图；图24为采用本专利技术的实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于DNA测序仪的控制系统，所述DNA测序仪包括多个反应仓；用于采集每个所述反应仓内的DNA测序反应所产生的光信号的CCD相机；用于支撑所述CCD相机的可二维调整的支撑装置，所述支撑装置包括驱动CCD相机在不同的反应仓之间切换的第一伺服电机和驱动所述CCD相机靠近或远离其中一个反应仓的第二伺服电机，所述支撑装置上沿靠近或远离所述反应仓的方向上设有多个用于检测所述CCD相机位置的传感器；以及为多个所述反应仓提供反应试剂和缓冲液的试剂供应组件，所述试剂供应组件包括用于抽取测序反应试剂的第一蠕动泵、用于抽取缓冲液的第二蠕动泵、用于选择试剂的第一多通换向阀和用于选择反应仓的第二多通换向阀，所述第一多通换向阀和第二多通换向阀均为由电机驱动的旋转阀； 其特征在于，所述控制系统包括PLC ； 所述PLC分别与所述第一伺服电机的控制器和第二伺服电机的控制器电连接以控制所述第一伺服电机和第二伺服电机的启动、停止和转动方向； 所述PLC分别与述第一蠕动泵、第二蠕动泵电连接以控制所述第一蠕动泵和第二蠕动泵的启动、停止和转速；...

【专利技术属性】
技术研发人员：任鲁风，王绪敏，李运涛，周晓光，袁丽娜，冯玉臣，秦奕，韩伟静，谷岚，滕明静，俞育德，于军，
申请(专利权)人：中国科学院北京基因组研究所，中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：