CN106434272B - 基因测序仪、自动调平装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基因测序仪、自动调平装置及方法。该自动调平装置用于调平测序反应小室，包括安装平台、调平板、至少一转动机构、至少一驱动机构、图像采集装置以及控制装置；调平板包括与转动机构连接将调平板整体可转动设置在安装平台上的转动支点部、以及与驱动机构连接的转动驱动部；图像采集装置与测序反应小室对应设置，并采集测序反应小室的反应通道的至少两个位置点与图像采集装置之间的距离信息；控制装置与图像采集装置、驱动机构通信连接，并根据图像采集装置采集的距离信息输出控制信号，以控制驱动机构带动调平板转动，使反应通道的至少两个位置点与图像采集装置的距离一致或距离差值在预设范围内。本发明实现自动调平、效率高。

Description

基因测序仪、自动调平装置及方法

技术领域

本发明涉及基因测序领域，尤其涉及一种基因测序仪、自动调平装置及方法。

背景技术

基因测序技术是通过基因测序仪来检测核酸，通过数据处理得到核酸序列。目前的基因测序仪，其测序过程由一系列机械、电子通信、生物、化学、光学等操作所组成，待测DNA片段样品设置在基因测序仪的反应小室中进行测序反应，测序时反应试剂通过反应通道流经测序反应小室与待测样品发生测序反应。测序反应结束后通过图像采集装置进行测序图像采集，通过后期处理后获得基因序列。

由于基因测序对精度的要求非常高，属于微米级，任何一个组件的操作出现偏差都会导致测序结果不理想，因此，基因测序仪在进行图像采集之前需要对样品平台进行调平，使得待图像采集区域在同一个水平面上，以保证采集的测序图像的清晰度。目前，在现有技术中，基因测序仪的样品平台采用手动调节，在测试时需要反复调整样品平台的水平度，以保证待测试样品处于同一水平面上，此调试过程需要多次手动操作调整，调整分析过程目前主要还需要较大程度的人工参与，需要花费大量的时间，调试过程复杂、耗时长，不利于实现快速的基因测序。

因而需要一种自动调平装置和方法，解决以上难题，保证能够高效率的实现自动调平测序反应小室，保证测序过程顺利、高效率地进行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基因测序仪、自动调平装置及方法，旨在解决现有技术中调平自动化程度低、效率不高的技术问题。

为了实现本发明目的，本发明提供一种自动调平装置，用于调平测序反应小室，包括安装平台、设置在所述安装平台上且供所述测序反应小室放置于其上的调平板、至少一转动机构、至少一驱动机构、图像采集装置以及控制装置；

所述调平板包括与所述转动机构连接将所述调平板整体可转动设置在所述安装平台上的转动支点部、以及与所述驱动机构连接的转动驱动部；

所述图像采集装置与所述测序反应小室对应设置，并采集所述测序反应小室的反应通道的至少两个位置点分别与所述图像采集装置之间的距离信息；采集时，所述图像采集装置与所述位置点正对；

所述控制装置与所述图像采集装置、驱动机构通信连接，并根据所述图像采集装置采集的所述距离信息输出控制信号，控制所述驱动机构带动所述调平板转动，使所述反应通道的所述至少两个位置点与所述图像采集装置的距离一致或距离差值在预设范围内。

其中，所述转动支点部和转动驱动部在所述调平板上位于不同侧，以便于调平板的转动调平。

所述转动支点部为一个或两个，转动驱动部对应可为两个或一个。

其中，所述转动机构包括固定在所述安装平台上的轴座、以及转轴，所述调平板通过所述转轴与所述轴座可转动连接；

所述转动支点部位于所述调平板安装所述转轴的一侧；所述转动驱动部位于所述调平板与安装所述转轴相对的另一侧。

其中，所述位置点为两个，所述两个位置点的连线方向与所述转轴的轴线方向形成一定夹角，优选的，两个位置点的连线方向与所述转轴的轴线方向大致垂直；或者，

所述位置点为三个或以上，并且任意三个所述位置点不在同一直线上，如各位置点连线构成多边形。

其中，所述反应通道为窄条形通道或者为宽条形通道，所述反应通道的长度方向与所述转轴的轴线方向形成一定夹角，优选的，所述反应通道的长度方向与所述转轴的轴线方向大致垂直。

其中，在一次调平中，所述位置点位于同一反应通道内。

其中，所述转动机构包括设置在所述转动支点部和所述安装平台之间的万向调节组件。

其中，所述转动驱动部为至少两个，并与所述转动支点部在所述调平板上呈多边形排布设置。

当所述转动驱动部为两个，两个所述转动驱动部与所述转动支点部在所述调平板上呈三角形排布设置；当所述转动驱动部为三个或以上，三个或以上的所述转动驱动部与所述转动支点部在所述调平板上呈四边形、五边形等多边形排布设置。

其中，所述万向调节组件包括球形铰链组件、万向节组件、或者其它可多方向调节的调节机构。

其中，所述位置点为三个或以上，任意三个所述位置点不在同一直线上。

其中，所述反应通道为窄条形通道或者为宽条形通道。

其中，所述图像采集装置采集所述反应通道的不在同一直线上至少三个位置点的距离信息；

并且，所述控制装置根据所述至少三个位置点的距离信息输出控制信号，控制所述驱动机构带动所述调平板转动，使所述反应通道的所述至少三个位置点与所述图像采集装置的距离一致或距离差值在预设范围内。

其中，所述驱动机构包括驱动电机、连接在所述驱动电机输出轴上的微距丝杆、以及与所述微距丝杆啮合的螺母；

所述螺母固定安装在所述转动驱动部上，所述微距丝杆与所述螺母啮合带动所述转动驱动部移动，进而带动所述调平板绕所述转动机构转动。

其中，所述微距丝杆通过联轴器与所述驱动电机连接。

其中，所述微距丝杆穿过所述转动驱动部的末端设有圆弧面结构或球体；

所述安装平台上设有支撑件，所述圆弧面结构或球体与所述支撑件的顶面形成点面接触。

其中，该自动调平装置还包括至少一个连接在所述调平板和安装平台之间、将所述调平板拉紧的弹性拉紧机构。

其中，所述弹性拉紧机构包括于所述调平板和安装平台之间固定在所述安装平台上的固定套、在所述调平板和安装平台之间可来回移动地设置在所述固定套上的销件、以及设置在所述销件和固定套之间驱使所述销件移动复位的弹性件；

所述销件一端位于所述固定套内、另一端穿过所述调平板并卡合在所述调平板上；所述调平板设有通孔供所述销件的另一端穿过，且所述通孔与所述销件的该另一端之间留有间隙。

为了更好地实现本发明的目的，本发明还提供了一种基因测序仪，包括上述任一项的自动调平装置。

为了更好地实现本发明的目的，本发明还提供一种自动调平方法，用于调平测序反应小室，包括以下步骤：

A、将测序反应小室放置于调平板上，并与图像采集装置对应；

B、所述图像采集装置采集所述测序反应小室的反应通道的至少两个位置点与所述图像采集装置之间的距离信息，并将所述距离信息发送至控制装置；

C、所述控制装置根据所述图像采集装置采集的所述距离信息输出控制信号，以控制驱动机构带动所述调平板转动，使所述反应通道的所述至少两个位置点与所述图像采集装置的距离一致或距离差值在预设范围内。

其中，步骤A中，测序反应小室为一个或多个。测序反应小室为多个时，需对每个测序反应小室分别调平，逐个进行步骤B、C的操作。

其中，所述测序反应小室为单通道或多通道测序反应小室。

当所述测序反应小室为多通道测序反应小室时，在一次调平中，优选所述位置点位于同一反应通道内。

步骤A中，测序反应小室与图像采集装置可在调平板的同一侧或不同侧。

本发明通过驱动机构、图像采集装置和控制装置相配合，控制装置根据图像采集装置采集的测序反应小室的反应通道的位置点距离信息，控制驱动机构带动调平板转动以调平，实现调平的自动化，调平速度快，效率高。

附图说明

图1是本发明一实施例的自动调平装置的平面结构示意图。

图2是图1所示自动调平装置中沿A-A线的剖面结构示意图。

图3是图1所示自动调平装置中沿B-B线的剖面结构示意图。

图4是本发明一实施例的自动调平装置中图像采集装置采集其与位置点之间距离信息的结构示意图。

图5是本发明另一实施例的自动调平装置的平面结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

本发明提供了一种自动调平装置，用于调平测序反应小室，使得测序反应小室的反应通道的采集区域在同一个平面上，以保证采集的测序图像的清晰度。该自动调平装置包括安装平台、设置在安装平台上且供测序反应小室放置于其上的调平板、至少一转动机构、至少一驱动机构、图像采集装置以及控制装置。

调平板包括与转动机构连接将调平板整体可转动设置在安装平台上的转动支点部、以及与驱动机构连接的转动驱动部；图像采集装置与测序反应小室对应设置，并采集测序反应小室的反应通道的至少两个位置点分别与图像采集装置之间的距离信息；采集时，图像采集装置与位置点正对。该控制装置与图像采集装置、驱动机构通信连接，并根据图像采集装置采集的距离信息输出控制信号，控制驱动机构带动调平板转动，使反应通道的至少两个位置点与图像采集装置的距离一致或距离差值在预设范围内。

本发明通过驱动机构、图像采集装置和控制装置相配合，控制装置根据图像采集装置采集的测序反应小室的反应通道的位置点距离信息，控制驱动机构带动调平板转动以调平，实现调平的自动化，调平速度快，效率高。

其中，测序反应小室的反应通道可为窄条形通道、宽条形通道或中间宽两端窄的通道或其它类型通道等。所述测序反应小室可为单通道测序反应小室，也可为多通道测序反应小室。根据实际使用情况，安装平台可相对水平面呈垂直状态放置，调平板也大致相对水平面呈垂直设置于安装平台的一侧，使得测序反应小室呈竖直放置在调平板上；安装平台也可呈水平放置，从而调平板呈水平放置在安装平台上，使得测序反应小室也呈水平放置在调平板上。

基于三点确定一个平面的原理，通过将调平板上任何三点的位置进行调平，即可实现该三点所在平面处于同一水平面上。因此，调平板的转动支点部可为一个或两个，转动驱动部对应可为两个或一个。调平板的转动支点部和转动驱动部优选位于不同侧，以便于调平板的转动调平。控制驱动机构带动调平板转动主要对调平板进行微量调平，达到调平测序反应小室的效果。

其中，参考图1-5所示，该安装平台10为安装支承件，用于供调平板20、至少一转动机构30、至少一驱动机构40等安装于其上。在安装平台10的一优选实施例中，该安装平台10可以为平板状，图像采集装置50和调平板20分别位于安装平台的两侧。调平板20通过转动机构30和驱动机构40安装在安装平台10上；而图像采集装置50可以通过基因测序仪的其它结构件固定安装，并与调平板20相对，并且在安装平台10上开设有通孔，以供光线通过，便于图像采集装置50采集测序反应小室1的图像。

在安装平台的另一优选实施例中，与上述实施例的区别在于，安装平台可以为中空框架式结构，并且，图像采集装置50也可以直接固定安装在该安装平台上。

在图像采集装置的第一优选实施例中，图像采集装置50可以包括CCD图像传感器，利用CCD图像传感器采集测序反应小室1待测DNA片段样品的图像，并转化为数字信号，以供基因测序仪进行后期处理，获得基因序列。可以理解的，图像采集装置也可以为其它图像传感器，只要能够获得测序反应小室1的待测DNA片段样品图像即可。

优选的，图像采集装置50还可以设置有光学镜头，以便于更好的采集图像。通过光学镜头可以进行聚焦、放大图像、改变光线路径等，使得CCD图像传感器等能更好的获得图像。

在本实施例中，图像采集装置50对应测序反应小室1设于安装平台10远离调平板20的一侧，图像采集装置50的观察口与测序反应小室1垂直相对，如图2所示。

图像采集装置50可采用固定方式设置，如固定安装在基因测序仪的机架上，对多个测序反应小室1逐个进行调平时，每个测序反应小室小室的调平工作分别独立进行，移动测序反应小室1，使测序反应小室1与图像采集装置50对应，进而采集位置信息进行调平操作。

在图像采集装置的第二优选实施例中，与图像采集装置的第一优选实施例的区别在于，图像采集装置可与测序反应小室1设于安装平台10同一侧，只要使得测序反应小室1在图像采集装置的光路上即可。另外，光路还可以通过反光镜等器件转弯，不影响图像采集装置的采集效果，使得图像采集装置的设置位置灵活，不限于与测序反应小室1同一侧或相对侧。

在图像采集装置的第三优选实施例中，与图像采集装置的第一优选实施例的区别在于，图像采集装置也可采用可移动方式设置，调平时，可适当移动图像采集装置，使其与需要调平的测序反应小室1对应；这样可以避免测序反应小室1的移动，并且可以增加测序反应小室1的数量，可以实现多个测序反应小室1的一次性测试，提高效率。

图像采集装置在采集测序反应小室的反应通道的位置点与其之间的距离信息时，图像采集装置与位置点正对，使得采集获得的距离信息是图像采集装置与位置点之间在垂直方向上的距离信息。

参考图4所示，在采集反应通道100的两个位置点a、b或两个以上位置点的距离信息时，先使图像采集装置50与位置点a正对，如图4中(1)所示，以采集图像采集装置50与该位置点a之间的距离信息，再使图像采集装置50与位置点b正对，如图4中(2)所示，以采集图像采集装置50与该位置点b之间的距离信息，以此类推，然后再将两个或多个距离信息发送给控制装置进行处理。

图像采集装置50分别与两个位置点a、b或两个以上位置点的正对关系，可以通过移动图像采集装置50实现，也可以通过移动测序反应小室1实现。

当然，当图像采集装置50较大，反应通道中待采集距离信息的两个或两个以上位置点与图像采集装置50均可认为是正对的时候，可直接进行距离信息的采集，然后将距离信息发给控制装置进行处理。

另外，当图像采集装置的中轴线落在反应通道中两个位置点连线或两个以上位置点所在平面的中间时，可视为图像采集装置与位置点正对，图像采集装置可直接采集其与两个或两个以上位置点之间的距离信息。

转动机构用于连接调平板的转动支点部，实现调平板在安装平台上并相对安装平台可转动。在转动机构的第一优选实施例中，转动机构30可包括相配合的轴座31和转轴32，该轴座31和转轴32分别固定在安装平台20和调平板20上，使得调平板20通过两个转动支点部与安装平台10可转动连接，如图2所示。两个转动支点部位于调平板20一侧，调平板20的相对另一侧可以转动支点部所在一侧为中心轴在两个相对方向上来回转动。

在转动机构的第二优选实施例中，转动机构包括万向调节组件，设置在转动支点部和安装平台之间。万向调节组件的一个具体实施例中，万向调节组件包括球形铰链组件。球形铰链组件的连接方式，与第一优选实施例的区别在于，使得调平板20通过一个转动支点部与安装平台10可转动连接(单点连接)，调平板20通过该一个转动支点部可相对安装平台10向各方向的转动，如图4所示。万向调节组件的另一个实施例中，万向调节组件包括万向节组件，同样可使得调平板通过一个转动支点部与安装平台可转动连接。

可以理解的，万向调节组件也可包括其它可多方向调节的调节机构。

驱动机构用于连接调平板的转动驱动部，实现调平板可转动以调平。转动驱动部为至少两个，并与转动支点部在调平板上呈多边形排布设置。当转动驱动部为两个，两个转动驱动部与转动支点部在调平板上呈三角形排布设置；当转动驱动部为三个或以上，三个或以上的转动驱动部与转动支点部在调平板上呈四边形、五边形等多边形排布设置。

驱动机构的第一优选实施例中，驱动机构40为一个，调平板20的转动驱动部为一个，与该一个驱动机构40连接。驱动机构40包括且不限于驱动电机41、连接在驱动电机41输出轴上的微距丝杆42、以及与微距丝杆42啮合的螺母43，如图2所示。微距丝杆42和螺母43配合在调平板20上，将驱动电机41输出轴的圆周转动转换为轴向移动，驱使调平板20的转动驱动部所在一侧移动。

驱动机构的第二优选实施例中，与第一优选实施例的区别在于，驱动机构40为两个，调平板20的转动驱动部为两个，分别与该两个驱动机构40连接，如图5所示。两个驱动机构40包括的部件可参照第一优选实施例；两个驱动机构40可位于调平板20的一侧或两侧，以分别驱使所在侧的移动。

可以理解的，驱动机构也可包括气缸等其它驱动组件，只要能带动调平板的微量转动以调平即可。

本发明的自动调平装置，还可包括至少一个弹性拉紧机构，连接在调平板和安装平台之间，将调平板拉紧，使得调平板能够稳定在安装平台上，相较于不设置弹性拉紧机构的自动调平装置，调平板稳定。

弹性拉紧机构的一个实施例中，如图3所示，弹性拉紧机构60可包括固定套61、可移动设置在固定套61上的销件62、以及驱使销件62移动复位的弹性件63。固定套61于调平板20和安装平台10之间固定在安装平台10上，从而销件62在调平板20和安装平台10之间可来回移动。弹性件63设置在销件62和固定套61之间。

弹性拉紧机构60还包括卡合在销件62的外周的卡簧64，将销件62位于调平板20上的一端卡合在调平板20上，避免销件62脱离调平板20。

可以理解的，弹性拉紧机构的结构、数量、位置不限定，只要能够拉紧调平板，以能够对称实现调平板在安装平台上的固定为佳。弹性拉紧机构具有弹性的特点，可以在拉近调平板的情况下不影响调平板的微量转动。

如图1-3所示，其示出了本发明的自动调平装置的一个实施例，包括安装平台10、调平板20、至少一转动机构30、至少一驱动机构40、图像采集装置50以及控制装置(未图示)。

调平板20上放置的测序反应小室1可为一个或多个，多个测序反应小室1安装在调平板20上会有位置误差，在测序时需要对各个测序反应小室1进行调平。测序反应小室1调平时逐个进行。

图像采集装置50对应测序反应小室1设于安装平台10远离调平板20的一侧，图像采集装置50的观察口与测序反应小室1垂直。对多个测序反应小室1逐个进行调平时，逐个移动测序反应小室1，使测序反应小室1与图像采集装置50对应。

安装平台10上对应图像采集装置50开设有通孔，以供光线通过，在图像采集装置50和测序反应小室1之间形成通路，方便图像采集装置50采集测序反应小室1的反应通道上的位置点的距离信息及采集测序反应小室1的图像。

转动机构30将调平板20整体可转动设置在安装平台10上。如图2所示，转动机构30包括轴座31以及转轴32，轴座31固定在安装平台10上，调平板20通过转轴32与轴座31可转动连接。

转动支点部位于调平板20安装转轴32的一侧。在图1所示的结构中，调平板20通过转轴32与轴座31连接，使得调平板20对应转轴32的两端有两个转动支点部。转动支点部为与转轴32端部配合的孔部。

转动驱动部位于调平板20与安装转轴32相对的另一侧，用于与驱动机构40连接，使得调平板20可绕转轴32转动，进而带动该另一侧的转动，以实现调平。在本实施例中，驱动机构40设有一个，调平板20包括一个转动驱动部与该驱动机构40连接；该一个转动驱动部和两个转动支点部在调平板20上确定一个平面，测序反应小室1在调平板20上落在该平面区域内。

如图2所示，驱动机构40包括驱动电机41、连接在驱动电机41输出轴上的微距丝杆42、以及与微距丝杆42啮合的螺母43。

螺母43固定安装在调平板20的转动驱动部上，微距丝杆42与螺母43啮合带动转动驱动部上下移动，进而带动调平板20绕转动机构30转动。在驱动电机41的正、反方向转动下，带动微距丝杆42相对螺母43和调平板20正、反转动，从而带动调平板20具有转动驱动部的该侧向靠近或远离安装平台10的方向移动。

驱动电机41可通过电机座46安装在安装平台10上。该驱动电机41优选步进电机，以实现调平板20的精确移动。

其中，微距丝杆42的螺距大小的选择与图像采集装置50的分辨率以及驱动电机41的精度有关，可根据图像采集装置50的分辨率以及驱动电机41的精度选择。

微距丝杆42通过联轴器44与驱动电机41连接，优选弹性联轴器，可缓冲微距丝杆42转动产生的径向力对调平板20的影响。

其中，安装平台10上设有支撑件45，供微距丝杆42穿过转动驱动部的末端支撑其上，可防止微距丝杆42末端磨损。驱动机构40在带动调平板20转动时，驱动电机41通过联轴器44带动微距丝杆42转动，微距丝杆42相对螺母43和调平板20转动，使得调平板20相对微距丝杆42的轴向来回转动。

支撑件45可为柱状体，横截面形状不限定，其高度小于调平板20和安装平台10之间的距离，以不落在调平板20的来回转动行程内为准。

其中，微距丝杆42穿过转动驱动部的末端设有圆弧面结构47或球体，微距丝杆42通过圆弧面结构47或球体与支撑件45的顶面形成点面接触，较于面面接触方式减小了摩擦，防止两者间因面面接触产生的磨损，提高调节精度。圆弧面结构47可在微距丝杆42末端上加工形成，球体可通过钢球焊接在微距丝杆42末端上形成。如图2所示，本实施例中，微距丝杆42末端经加工形成了圆弧面结构47，与支撑件45点面接触。

进一步地，本实施例的自动调平装置的优选实施方式中，还包括至少一个弹性拉紧机构60，连接在调平板20和安装平台10之间，将调平板20拉紧，使得调平板20能够稳定在安装平台10上，相较于不设置弹性拉紧机构60的自动调平装置，调平板20稳定。

如图3所示，弹性拉紧机构60包括固定套61、可移动设置在固定套61上的销件62、以及驱使销件62移动复位的弹性件63。固定套61于调平板20和安装平台10之间固定在安装平台10上，从而销件62在调平板20和安装平台10之间可来回移动。弹性件63设置在销件62和固定套61之间。

具体地，销件62可一端位于固定套61内、另一端穿过调平板20并卡合在调平板20上。弹性件63可选用压簧，套设在销件62位于固定套61内一端的外周。压簧在销件62和固定套61之间对销件62施加一个向固定套61方向移动的力，进而通过销件62对调平板20施加一个拉紧的力，使调平板20在安装平台10上保持稳定。销件62可为销钉。

调平板20设有通孔21供销件62的另一端穿过。通孔21内径大于销件42对应一端的外径，使得通孔21与销件62的该另一端之间留有间隙，该间隙可避免销件62在移动过程中出现别死的情况。

其中，弹性拉紧机构60还可包括卡簧64，卡簧64卡合在销件62于调平板20上一端的外周。销件62该端的外周对应设有卡槽供卡簧64定位其上。卡槽的深度小于卡簧64的宽度，使得卡簧64定位在销件62上的同时还卡在调平板20上，避免销件62脱离调平板20。

进一步的，弹性拉紧机构60设有两个，分别位于转动驱动部的两侧，使得调平板20受力均匀。

可以理解地，弹性拉紧机构60并不限于以上的固定套61、销件62等，也可为拉簧组件或其它弹性组件。弹性拉紧机构60的数量、设置位置可根据具体情况进行调整。

对应该图1-3所示实施例的自动调平装置，测序反应小室1的反应通道优选为窄条形通道，其长度方向与转轴32的轴线方向大致垂直；反应通道的至少两个位置点位于其长度方向。当图像采集装置50自动聚焦采图时，可以忽略反应通道窄边方向相对图像采集装置50的垂直度；反应通道只需要在长度方向相对图像采集装置50垂直即可。其中，对于窄条形通道，位置点选取两个。两个位置点的连线方向与转轴32的轴线方向形成一定夹角，优选的，两个位置点的连线方向与转轴32的轴线方向大致垂直。

测序反应小室1的反应通道可有多个，其长度方向与转轴32的轴线方向大致垂直，只要其长度方向一致即可。

其中，反应通道的长度方向与转轴32的轴线方向大致垂直，在反应通道的两端上取位置点(可参考图4中的位置点a、b)，图像采集装置50分别与反应通道两端上的位置点正对并分别采集该两个位置点与图像采集装置50之间的距离信息，通过比较该两个位置点的距离信息是否一致或距离差值在预设范围内，即可判断反应通道所在的平面是否与图像采集装置50垂直，调平板20是否调平。在该两个位置点的距离差值不在预设范围内时，控制装置控制驱动机构40带动调平板20转动，使得两个位置点的距离差值一致或在预设范围内，实现调平。两个位置点可在反应通道的两末端上，也可在反应通道长度方向上具有一定距离的位置上。

所述的窄条形通道的宽度为0.5-3mm，长度为10-80mm。对应该种窄条形通道，作为一种参考实施例，其上两个位置点与图像采集装置50的距离差值要求在1-20μm。

测序反应小室1的反应通道也可为宽条形通道(相对窄条形通道而言)，其长度方向优选与转轴32的轴线方向大致垂直。所述位置点为两个时，该两个位置点的连线与转轴32的轴线方向形成一定夹角，优选的，两个位置点的连线方向与转轴32的轴线方向大致垂直；所述位置点为三个或三个以上时，任意三个位置点不在同一直线上，各位置点连线构成多边形，如呈三角形、四边形等。需要说明的是，当所述位置点为三个或三个以上时，所述反应通道的长度方向无特殊限定。

针对位置点与测序反应小室1、反应通道的个数之间的关系，需要进一步说明的是：

在测序反应小室1有多个的前提下：

当同一测序反应小室1上的位置点仅有两个时，所述位置点之间的连线与转轴32的轴线方向形成一定夹角；优选的，两个位置点的连线方向与转轴32的轴线方向大致垂直，与其他方案相比，本方案的灵敏度更高。

当同一测序反应小室1上的位置点有三个或三个以上时，所述位置点不在同一直线上。

在测序反应小室有多个反应通道的前提下，所述位置点可在同一个反应通道，也可在不同反应通道。

当同一测序反应小室1上的位置点仅有两个时，所述位置点之间的连线与转轴32的轴线方向形成一定夹角；优选的，两个位置点的连线方向与转轴32的轴线方向大致垂直，与其他方案相比，本方案的灵敏度更高。

当同一测序反应小室1上的位置点有三个或三个以上时，所述位置点不在同一直线上。

优选的，每个反应通道中均含有两个或两个以上的位置点，即，对每个反应通道分别进行调平，本方案可避免反应通道之间可能存在的通道表面不平导致的采图效果不佳的问题，保证采图质量，提高测序准确率。

当每个反应通道均含有两个位置点时，所述位置点之间的连线与转轴32的轴线方向形成一定夹角；优选的，所述反应通道的长度方向一致，与转轴32的轴线方向大致垂直，每个反应通道中的两个位置点的连线方向与转轴32的轴线方向大致垂直，与其他方案相比，本方案的灵敏度更高。

如图5所示，其示出了本发明的自动调平装置的另一个实施例，包括安装平台10、调平板20、至少一转动机构30、至少一驱动机构40、图像采集装置50以及控制装置(未图示)。

其中，转动机构30有一个，驱动机构40有两个。调平板20包括一个转动支点部以与转动机构30连接、两个转动驱动部以分别与两个驱动机构40连接。

两个转动驱动部与转动支点部在调平板20上呈三角形排布设置。该一个转动支点部和两个转动驱动部在调平板20上确定一个平面，测序反应小室1在调平板20上落在该平面区域内。

如图5所示，转动机构30包括设置在转动支点部和安装平台10之间的万向调节组件。优选地，万向调节组件包括球形铰链组件。调平板20通过该球形铰链组件与安装平台10之间形成单点转动连接，调平板20可以该球形铰链组件为中心轴向多个方向转动。

球形铰链组件可采用现有技术实现。

两个转动驱动部在调平板20上可位于同一侧且与转动支点部相对，也可位于不同侧上，从而两个驱动机构40可连接在调平板20的同一侧或不同侧。

为使得调平板20能够稳定在安装平台10上，该实施例的自动调平装置还可包括至少一个弹性拉紧机构60，连接在调平板20和安装平台10之间，将调平板20拉紧。

作为一种优选实施方式，弹性拉紧机构60可设有两个，对称位于球形铰链组件的两侧。可以理解地，弹性拉紧机构60不限于两个，其数量、设置位置可根据具体情况进行调整。

两个驱动机构40相间隔设置，且与球形铰链组件相对。

该实施例的驱动机构40、弹性拉紧机构60均可参照上述图1-3所示实施例中相关所述，在此不再赘述。

该实施例的自动调平装置，相较于上述图1-3所示的实施例，适用于窄条形、宽条形(相对于窄条形)的反应通道，也适用于中间宽、两端窄的反应通道，扩散更为均匀、无死角。

对于宽条形(相对于窄条形)的反应通道，位置点优选为三个或以上，并且任意三个位置点不在同一直线上，如各位置点连线构成多边形，如呈三角形、四边形等。

图像采集装置50(参考图2所示)采集反应通道的不在同一直线上的至少三个位置点的距离信息；控制装置根据至少三个位置点的距离信息输出控制信号，控制驱动机构40带动调平板20转动，使反应通道的至少三个位置点与图像采集装置50的距离一致或距离差值在预设范围内。距离差值的预设范围根据至少三个位置点之间距离有不同的设置，位置点之间距离以尽可能大同时方便测定为宜。

本发明还提供一种基因测序仪，包括上述任一实施例的自动调平装置。

在测序时，参考图1-5，将测序反应小室1放置于自动调平装置的调平板20上。测序反应小室1根据调平板20的设置方式可竖直放置、水平放置等。通过对调平板20的自动化调平，从而实现测序反应小室1的调平，使得测序反应小室1的反应通道的采集区域在同一个水平面上，以保证采集的测序图像的清晰度。

本发明还提供一种自动调平方法，用于调平测序反应小室1，参考图1-5，其可包括以下步骤：

A、将测序反应小室1放置于调平板20上，并与图像采集装置50对应。

B、图像采集装置50采集测序反应小室1的反应通道的至少两个位置点的距离信息，并将距离信息发送至控制装置。

C、控制装置根据图像采集装置50采集的距离信息输出控制信号，以控制驱动机构40带动调平板20转动，使反应通道的至少两个位置点与图像采集装置50的距离一致或距离差值在预设范围内。

通过上述自动调平方法，实现测序反应小室的自动化调平，调平速度快，效率高。

该自动调平方法中，测序反应小室1可为一个或多个。测序反应小室1为多个时，在步骤A中，可将多个测序反应小室1一次放在调平板20上。对测序反应小室1逐个进行步骤B、C的操作。多个测序反应小室1也可以逐个放在调平板20上，逐个进行步骤B、C的操作。

测序反应小室1与图像采集装置50可在调平板20的同一侧或不同侧，图像采集装置50的设置方式灵活多变，具体可根据上述的自动调平装置中相关所述。以下通过具体实施方式对本发明的自动调平方法进行详细说明。

对于窄条形的反应通道，该自动调平方法可采用上述图1-3所示实施例的自动调平装置实现，参考图1-3，该方法具体包括以下步骤：

A、将测序反应小室1放置于调平板20上，并与图像采集装置50对应；测序反应小室1落在调平板20的转动支点部和转动驱动部确定的平面内，并且使得测序反应小室1的反应通道的长度方向与转动机构30的转轴32的轴线方向垂直。

B、图像采集装置50采集反应通道长度方向上两端的两个位置点的距离信息，并将距离信息发送至控制装置。

两个位置点也可不在两端上，只要相隔有适当距离的两个点也可。距离信息为位置点与图像采集装置50之间的距离。

C、控制装置根据接收到的距离信息，判断两个位置点与图像采集装置50的距离是否一致或距离差值在预设范围内，根据判断结果输出控制信号，以控制驱动机构40带动调平板20转动，使反应通道的至少两个位置点与图像采集装置50的距离一致或距离差值在预设范围内。

具体地，该步骤C中，将靠近转动机构30的位置点作为第一位置点，靠近驱动机构40的位置点作为第二位置点。在两个位置点与图像采集装置50的距离差值不在预设范围内的情况下：当第一位置点的距离信息小于第二位置点的距离信息时，控制装置输出相应的控制信号以控制驱动机构40带动调平板20向靠近安装平台10的方向转动，减小第二位置点的距离信息，使得两个位置点距离信息一致或距离差值在预设范围内；当第一位置点的距离信息大于第二位置点的距离信息时，控制装置输出相应的控制信号以控制驱动机构40带动调平板20向远离安装平台10的方向转动，增大第二位置点的距离信息，使得两个位置点距离信息一致或距离差值在预设范围内。

对于宽条形的反应通道，同样适用上述的自动调平方法中，不同的是，在步骤B中，图像采集装置50采集反应通道上的连线与转轴32的轴线方向大致垂直的两个位置点的距离信息，并将距离信息发送至控制装置。

对于宽条形或中间宽、两端窄的反应通道，该自动调平方法可采用上述图5所示实施例的自动调平装置实现，参考图5，该方法具体包括以下步骤：

A、将测序反应小室1放置于调平板20上，并与图像采集装置50(如图2中所示)对应；测序反应小室1落在调平板20的转动支点部和转动驱动部确定的平面内。

B、图像采集装置50采集反应通道上不在同一直线上的至少三个位置点的距离信息，并将距离信息发送至控制装置。

C、控制装置根据接收到的距离信息，判断至少三个位置点与图像采集装置50的距离是否一致或距离差值在预设范围内，根据判断结果输出控制信号，以控制驱动机构40带动调平板20转动，使反应通道的至少三个位置点与图像采集装置50的距离一致或距离差值在预设范围内。

具体地，以采集三个位置点的距离信息为例：该步骤C中，将靠近转动机构30的位置点作为第一位置点，其它两个靠近驱动机构40的位置点作为第二位置点和第三位置点。在三个位置点与图像采集装置50的距离差值不在预设范围内的情况下：当第一位置点的距离信息小于第二位置点和第三位置点的距离信息时，控制装置输出相应的控制信号以分别控制相应的驱动机构40带动调平板20向靠近安装平台10的方向转动，减小第二位置点和第三位置点的距离信息，使得三个位置点距离信息一致或距离差值在预设范围内；当第一位置点的距离信息大于第二位置点和第三位置点的距离信息时，控制装置输出相应的控制信号以分别控制相应的驱动机构40带动调平板20向远离安装平台10的方向转动，增大第二位置点和第三位置点的距离信息，使得三个位置点距离信息一致或距离差值在预设范围内。

此外，当第一位置点的距离信息小于第二位置点的距离信息，而大于第三位置点的距离信息时，控制装置输出相应的控制信号以分别控制相应的驱动机构40带动第二位置点所在调平板20的一侧向靠近安装平台10的方向转动、第三位置点所在调平板20的一侧向远离安装平台10的方向转动，使得三个位置点距离信息一致或距离差值在预设范围内。当第一位置点的距离信息大于第二位置点的距离信息，而小于第三位置点的距离信息时，反之进行调平。

上述的自动调平方法中，当采集的位置点为四个或以上时，该四个或以上的位置点的连线为多边形。总之，对于三个或以上的位置点，只要不在同一直线上即可。

需要说明的是，所述安装平台10上的测序反应小室1可为1个或多个，所述测序反应小室为单通道或多通道测序反应小室。

优选的，所述测序反应小室1为多通道测序反应小室，在一次调平中，优选所述位置点位于同一反应通道内。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (13)

1.一种自动调平装置，用于调平测序反应小室(1)，其特征在于，包括安装平台(10)、设置在所述安装平台(10)上且供所述测序反应小室(1)放置于其上的调平板(20)、至少一转动机构(30)、至少一驱动机构(40)、图像采集装置(50)以及控制装置；

所述调平板(20)包括与所述转动机构(30)连接将所述调平板(20)整体可转动设置在所述安装平台(10)上的转动支点部、以及与所述驱动机构(40)连接的转动驱动部；

所述图像采集装置(50)与所述测序反应小室(1)对应设置，并采集所述测序反应小室(1)的反应通道上的至少两个位置点分别与所述图像采集装置(50)之间的距离信息；采集时，所述图像采集装置(50)与所述位置点正对；

所述控制装置与所述图像采集装置(50)、驱动机构(40)通信连接，并根据所述图像采集装置(50)采集的所述距离信息输出控制信号，控制所述驱动机构(40)带动所述调平板(20)转动，使所述反应通道的所述至少两个位置点与所述图像采集装置(50)的距离一致或距离差值在预设范围内。

2.根据权利要求1所述的自动调平装置，其特征在于，所述转动机构(30)包括固定在所述安装平台(10)上的轴座(31)、以及转轴(32)，所述调平板(20)通过所述转轴(32)与所述轴座(31)可转动连接；

所述转动支点部位于所述调平板(20)安装所述转轴(32)的一侧；所述转动驱动部位于所述调平板(20)与安装所述转轴(32)相对的另一侧。

3.根据权利要求2所述的自动调平装置，其特征在于，所述位置点为两个，所述两个位置点的连线方向与所述转轴(32)的轴线方向大致垂直；或者，

所述位置点为三个或以上，并且任意三个所述位置点不在同一直线上。

4.根据权利要求3所述的自动调平装置，其特征在于，所述反应通道为窄条形通道或者为宽条形通道，所述反应通道的长度方向与所述转轴(32)的轴线方向大致垂直。

5.根据权利要求1所述的自动调平装置，其特征在于，所述转动机构(30)包括设置在所述转动支点部和所述安装平台(10)之间的万向调节组件；

所述转动驱动部为至少两个，并与所述转动支点部在所述调平板(20)上呈多边形排布设置。

6.根据权利要求5所述的自动调平装置，其特征在于，所述万向调节组件包括球形铰链组件或万向节组件。

7.根据权利要求1所述的自动调平装置，其特征在于，所述图像采集装置(50)采集所述反应通道的不在同一直线上的至少三个位置点的距离信息；

并且，所述控制装置根据所述至少三个位置点的距离信息输出控制信号，控制所述驱动机构(40)带动所述调平板(20)转动，使所述反应通道的所述至少三个位置点与所述图像采集装置(50)的距离一致或距离差值在预设范围内。

8.根据权利要求1所述的自动调平装置，其特征在于，所述驱动机构(40)包括驱动电机(41)、连接在所述驱动电机(41)输出轴上的微距丝杆(42)、以及与所述微距丝杆(42)啮合的螺母(43)；

所述螺母(43)固定安装在所述转动驱动部上，所述微距丝杆(42)与所述螺母(43)啮合带动所述转动驱动部移动，进而带动所述调平板(20)绕所述转动机构(30)转动。

9.根据权利要求8所述的自动调平装置，其特征在于，所述微距丝杆(42)通过联轴器(44)与所述驱动电机(41)连接；

所述微距丝杆(42)穿过所述转动驱动部的末端设有圆弧面结构(47)或球体；

所述安装平台(10)上设有支撑件(45)，所述圆弧面结构(47)或球体与所述支撑件(45)的顶面形成点面接触。

10.根据权利要求1-9任一项所述的自动调平装置，其特征在于，该自动调平装置还包括至少一个连接在所述调平板(20)和安装平台(10)之间、将所述调平板(20)拉紧的弹性拉紧机构(60)。

11.根据权利要求10所述的自动调平装置，其特征在于，所述弹性拉紧机构(60)包括于所述调平板(20)和安装平台(10)之间固定设在所述安装平台(10)上的固定套(61)、在所述调平板(20)和安装平台(10)之间可来回移动地设置在所述固定套(61)上的销件(62)、以及设置在所述销件(62)和固定套(61)之间驱使所述销件(62)移动复位的弹性件(63)；

所述销件(60)一端位于所述固定套(61)内、另一端穿过所述调平板(20)并卡合在所述调平板(20)上；所述调平板(20)设有通孔(21)供所述销件(62)的另一端穿过，且所述通孔(21)与所述销件(62)的该另一端之间留有间隙。

12.一种基因测序仪，其特征在于，包括权利要求1-11任一项所述的自动调平装置。

13.一种自动调平方法，用于调平测序反应小室(1)，其特征在于，包括以下步骤：

A、将测序反应小室(1)放置于调平板(20)上，并与图像采集装置(50)对应；

B、所述图像采集装置(50)采集所述测序反应小室(1)的反应通道的至少两个位置点与所述图像采集装置(50)之间的距离信息，采集时，所述图像采集装置(50)与所述位置点正对；并将所述距离信息发送至控制装置；

C、所述控制装置根据所述图像采集装置(50)采集的所述距离信息输出控制信号，以控制驱动机构(40)带动所述调平板(20)转动，使所述反应通道的所述至少两个位置点与所述图像采集装置(50)的距离一致或距离差值在预设范围内。