CN115404156A - 基因测序装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基因测序装置，基因测序装置包括预灌注机构、试剂驱动部和流动池，预灌注机构包括基座和第一预灌部，基座具有第一流道，第一预灌部具有第二流道，其中，第一预灌部处于第一预灌注位置的情况下，第一流道和第二流道连通，第一预灌部处于第一存储位置的情况下，第一流道和第二流道断开；试剂驱动部用于驱动试剂流动，试剂驱动部和第一流道连通；流动池具有第三流道，流动池处于连接位置的情况下，第一预灌部处于第一存储位置，第三流道和第一流道连通。该方案在对流动池进行检测前，先将第一预灌部移动到第一预灌注位置并运行试剂驱动部，这样可将第一流道内的气泡排出，从而避免了待检测样本质量受气泡影响，提高了检测精度。

Description

基因测序装置

技术领域

本发明涉及检测装置技术领域，具体而言，涉及一种基因测序装置。

背景技术

现有的基因检测仪器中，样本固定于流动池(即芯片)之中，流动池与检测试剂之间通过管路保证流体性连接，在开始检测样本前，若不对管路中的空气进行完全排空则会对仪器的泵液精度、反应完全性、检测准确性等产生影响影响。

为了保证仪器性能，在试剂槽中的多种试剂通过检测流动池前，通常需要将仪器内管路中的气体排空并充满对应的试剂，该步骤通常称为预灌注。近几年新发展的旁路辅助替换技术可用于流动池前的试剂预灌注，但此方案仍会在主流路中残存气泡并将气泡泵入流动池，影响检测精度。

发明内容

本发明提供了一种基因测序装置，以消除或降低基因测序装置试剂预灌注后管路内的空气残留，提供检测精度。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基因测序装置，包括：预灌注机构，预灌注机构包括基座和第一预灌部，基座具有第一流道，第一预灌部具有第二流道，第一预灌部可移动到第一预灌注位置或第一存储位置，其中，第一预灌部处于第一预灌注位置的情况下，第一流道和第二流道连通，第一预灌部处于第一存储位置的情况下，第一流道和第二流道断开；试剂驱动部，用于驱动试剂流动，试剂驱动部和第一流道连通；流动池，流动池具有第三流道，流动池可移动到连接位置，流动池处于连接位置的情况下，第一预灌部处于第一存储位置，第三流道和第一流道连通。

进一步地，流动池还可移动到分离位置，流动池处于分离位置的情况下，第三流道和第一流道断开，第一预灌部处于第一预灌注位置。

进一步地，预灌注机构还包括：回弹机构，回弹机构对第一预灌部施加弹力，流动池在移动到连接位置的过程中，流动池推动第一预灌部移动到第一存储位置；流动池在离开连接位置的过程中，回弹机构推动第一预灌部移动到第一预灌注位置。

进一步地，预灌注机构还包括：固定座，固定座和基座连接，固定座具有导向孔，第一预灌部可滑动地穿设在导向孔中，回弹机构的两端分别和固定座、第一预灌部抵接。

进一步地，第一预灌部和基座铰接，回弹机构为设置在基座上的扭簧，回弹机构和第一预灌部抵接。

进一步地，预灌注机构还包括：密封机构，第一预灌部处于第一预灌注位置的情况下，密封机构对第一预灌部施加朝向基座的作用力。

进一步地，密封机构包括：第一磁吸件，设置在基座上；第二磁吸件，设置在第一预灌部上，第一预灌部处于第一预灌注位置的情况下，第一磁吸件和第二磁吸件吸合。

进一步地，密封机构包括：连接件，设置在基座上；弹性压片，和连接件连接，第一预灌部处于第一预灌注位置的情况下，弹性压片压住第一预灌部。

进一步地，预灌注机构还包括：第一密封圈，围绕第二流道的开口设置；第二密封圈，围绕第三流道的开口设置；其中，第一预灌部处于第一预灌注位置的情况下，第一密封圈和第一流道的开口对接；流动池处于连接位置的情况下，第二密封圈和第一流道的开口对接。

进一步地，基座具有多个第一流道，第二流道具有多个开口，流动池具有多个第三流道；其中，第一预灌部处于第一预灌注位置的情况下，多个第一流道和第二流道的多个开口一一对应地连通；流动池处于连接位置的情况下，多个第一流道和多个第三流道一一对应地连通。

进一步地，基座还具有第四流道，第四流道和第一流道间隔设置，预灌注机构还包括第二预灌部，第二预灌部具有第五流道，第五流道和第二流道连通；第二预灌部可移动到第二预灌注位置或第二存储位置，其中，第二预灌部处于第二预灌注位置的情况下，第四流道和第五流道连通，第二预灌部处于第二存储位置的情况下，第四流道和第五流道断开；流动池处于连接位置的情况下，第二预灌部处于第二存储位置，第三流道的两端分别和第一流道、第四流道连通。

进一步地，流动池还可移动到分离位置，流动池处于分离位置的情况下，第三流道和第一流道、第四流道均断开，第一预灌部处于第一预灌注位置，第二预灌部处于第二预灌注位置；预灌注机构还包括软管，第五流道和第二流道通过软管连接；流动池在移动到连接位置的过程中，流动池推动第一预灌部移动到第一存储位置，流动池推动第二预灌部移动到第二存储位置。

进一步地，基因测序装置还包括：试剂存储模块，试剂存储模块用于存储不同种类的试剂；试剂切换模块，试剂存储模块、基座均和试剂切换模块连接，试剂切换模块用于选择不同种类的试剂供应至基座的第一流道；废液收集模块，废液收集模块用于收集从预灌注机构和流动池输出的废液。

应用本发明的技术方案，提供了一种基因测序装置，基因测序装置包括预灌注机构、试剂驱动部和流动池，预灌注机构包括基座和第一预灌部，基座具有第一流道，第一预灌部具有第二流道，其中，第一预灌部处于第一预灌注位置的情况下，第一流道和第二流道连通，第一预灌部处于第一存储位置的情况下，第一流道和第二流道断开；试剂驱动部用于驱动试剂流动，试剂驱动部和第一流道连通；流动池具有第三流道，流动池处于连接位置的情况下，第一预灌部处于第一存储位置，第三流道和第一流道连通。采用该方案，在对流动池进行检测前，先将第一预灌部移动到第一预灌注位置并运行试剂驱动部，这样形成了流动通路，有足够多的试剂流过第一流道，从而可将第一流道内的气泡通过第二流道排出，消除或减少了第一流道内的气泡，然后将流动池与第一流道连通进行检测，从而避免了待检测样本质量受气泡影响，提高了检测精度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的实施例一提供的基因测序装置的结构示意图(第一预灌部处于第一存储位置)；

图2示出了图1中的基因测序装置的另一结构示意图(第一预灌部处于第一预灌注位置)；

图3示出了图1的剖视图；

图4示出了实施例一中的基因测序装置在无流动池插入时的液路连接图；

图5示出了实施例一中的基因测序装置在有流动池插入时的液路连接图；

图6示出了本发明的实施例二提供的基因测序装置的结构示意图(第一预灌部处于第一存储位置)；

图7示出了图6中的基因测序装置的另一结构示意图(第一预灌部处于第一预灌注位置)；

图8示出了图6的剖视图；

图9示出了本发明的实施例三提供的基因测序装置的结构示意图(第一预灌部处于第一存储位置)；

图10示出了图9中的基因测序装置的另一结构示意图(第一预灌部处于第一预灌注位置)；

图11示出了图9的剖视图；

图12示出了本发明的实施例四提供的基因测序装置的结构示意图(第一预灌部处于第一存储位置)；

图13示出了图12中的基因测序装置的另一结构示意图(第一预灌部处于第一预灌注位置)；

图14示出了实施例四中的基因测序装置在无流动池插入时的液路连接图；

图15示出了实施例四中的基因测序装置在有流动池插入时的液路连接图；

图16示出了本发明的实施例中进行试剂预灌注的流程示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

11、基座；12、第一流道；13、固定座；15、第一密封圈；16、第二密封圈；17、第四流道；18、软管；20、第一预灌部；21、第二流道；31、试剂驱动部；32、试剂存储模块；33、试剂切换模块；34、废液收集模块；40、流动池；41、第三流道；50、回弹机构；60、密封机构；61、第一磁吸件；62、第二磁吸件；63、连接件；64、弹性压片；70、第二预灌部；71、第五流道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图5所示，本发明的实施例提供了一种基因测序装置，包括：预灌注机构，预灌注机构包括基座11和第一预灌部20，基座11具有第一流道12，第一预灌部20具有第二流道21，第一预灌部20可移动到第一预灌注位置或第一存储位置，其中，第一预灌部20处于第一预灌注位置的情况下，第一流道12和第二流道21连通，第一预灌部20处于第一存储位置的情况下，第一流道12和第二流道21断开；试剂驱动部31，用于驱动试剂流动，试剂驱动部31和第一流道12连通；流动池40，流动池40具有第三流道41，流动池40可移动到连接位置，流动池40处于连接位置的情况下，第一预灌部20处于第一存储位置，第三流道41和第一流道12连通。其中，两个流道断开是指两个流道不连通。流动池40也可以理解为芯片。基座11也可以称为流体岐管块。

其中，试剂驱动部31和第一流道12连通不限于两者直接连通，通过其他管道连通也可以，而且，试剂驱动部31可位于第一流道12的上游或下游，只要能驱动第一流道12内的试剂流动即可。

采用该方案，在对流动池40进行检测前，先将第一预灌部20移动到第一预灌注位置并运行试剂驱动部31，这样第一流道12和第二流道21连通，并且试剂可以流动，形成了流动通路，有足够多的试剂流过第一流道12，从而可将第一流道12内的气泡从第二流道21排出，消除或减少了第一流道12内的气泡，然后将流动池40与第一流道12连通，使试剂进入流动池40进行检测，从而避免了待检测样本质量受气泡影响，提高了检测精度。

在本实施例中，流动池40还可移动到分离位置，流动池40处于分离位置的情况下，第三流道41和第一流道12断开，第一预灌部20处于第一预灌注位置。即当一个流动池40检测完成后，将流动池40从连接位置取走，然后第一预灌部20重新移动到第一预灌注位置，这样第一流道12和第二流道21连通，使第一流道12内保持充满试剂的状态，从而避免了气泡进入，以保证下一次检测的质量。

在本实施例中，预灌注机构还包括：回弹机构50，回弹机构50对第一预灌部20施加弹力，流动池40在移动到连接位置的过程中，流动池40推动第一预灌部20移动到第一存储位置；流动池40在离开连接位置的过程中，回弹机构50推动第一预灌部20移动到第一预灌注位置。采用该方案，当流动池40在离开连接位置的过程中，可通过回弹机构50的弹力使第一预灌部20移动到第一预灌注位置，这样无需人工操作，提高了用户体验。

在本实施例中，预灌注机构还包括：固定座13，固定座13和基座11连接，固定座13具有导向孔，第一预灌部20可滑动地穿设在导向孔中，回弹机构50的两端分别和固定座13、第一预灌部20抵接。通过导向孔可对第一预灌部20进行导向，以使第一预灌部20按照预定路径往返移动。具体地，回弹机构50可采用弹簧等结构。

在本实施例中，预灌注机构还包括：密封机构60，第一预灌部20处于第一预灌注位置的情况下，密封机构60对第一预灌部20施加朝向基座11的作用力。这样可通过密封机构60使第一流道12和第二流道21保持密封连接，避免试剂泄漏。

具体地，密封机构60包括：第一磁吸件61，设置在基座11上；第二磁吸件62，设置在第一预灌部20上，第一预灌部20处于第一预灌注位置的情况下，第一磁吸件61和第二磁吸件62吸合。即通过第一磁吸件61和第二磁吸件62的相互吸引进行密封。其中，第一预灌部20为T形，第二磁吸件62为两个，第二流道21的开口位于两个第二磁吸件62之间，这样可以提高密封效果。

或者，如图6至图8所示，在本发明的实施例二中，与上述实施例不同的是，密封机构60包括：连接件63，设置在基座11上；弹性压片64，和连接件63连接，第一预灌部20处于第一预灌注位置的情况下，弹性压片64压住第一预灌部20。弹性压片64具有弹性，第一预灌部20在第一预灌注位置的情况下，通过弹性压片64压紧第一预灌部20，从而保持密封。

在实施例一或实施例二中，预灌注机构还包括：第一密封圈15，围绕第二流道21的开口设置；第二密封圈16，围绕第三流道41的开口设置；其中，第一预灌部20处于第一预灌注位置的情况下，第一密封圈15和第一流道12的开口对接；流动池40处于连接位置的情况下，第二密封圈16和第一流道12的开口对接。通过设置密封圈可以提高密封效果，避免试剂在两个流道的连接位置泄漏。

如图9至图11所示，在实施例三中，与上述实施例不同的是，基座11具有多个第一流道12，第二流道21具有多个开口，流动池40具有多个第三流道41；其中，第一预灌部20处于第一预灌注位置的情况下，多个第一流道12和第二流道21的多个开口一一对应地连通；流动池40处于连接位置的情况下，多个第一流道12和多个第三流道41一一对应地连通。这样可对流动池40的多个流道内的样本同时进行检测，提高了检测效率。

如图12至图15所示，在本发明的实施例四中，与上述实施例不同的是，第一预灌部20和基座11铰接，回弹机构50为设置在基座11上的扭簧，回弹机构50和第一预灌部20抵接。通过回弹机构50可驱动第一预灌部20转动。

进一步地，基座11还具有第四流道17，第四流道17和第一流道12间隔设置，预灌注机构还包括第二预灌部70，第二预灌部70具有第五流道71，第五流道71和第二流道21连通；第二预灌部70可移动到第二预灌注位置或第二存储位置，其中，第二预灌部70处于第二预灌注位置的情况下，第四流道17和第五流道71连通，第二预灌部70处于第二存储位置的情况下，第四流道17和第五流道71断开；流动池40处于连接位置的情况下，第二预灌部70处于第二存储位置，第三流道41的两端分别和第一流道12、第四流道17连通。即当第二预灌部70处于第二存储位置且第一预灌部20处于第一预灌注位置的情况下，第一流道12、第二流道21、第五流道71和第四流道17连通，这样形成了流动通路，从而可以进行排气，避免流道内的气泡影响检测质量。其中，第二预灌部70可设置为和第一预灌部20相同的结构。

在本实施例中，流动池40还可移动到分离位置，流动池40处于分离位置的情况下，第三流道41和第一流道12、第四流道17均断开，第一预灌部20处于第一预灌注位置，第二预灌部70处于第二预灌注位置；预灌注机构还包括软管18，第五流道71和第二流道21通过软管18连接；流动池40在移动到连接位置的过程中，流动池40推动第一预灌部20移动到第一存储位置，流动池40推动第二预灌部70移动到第二存储位置。即当流动池40移动到连接位置后，第一流道12、第三流道41和第四流道17连通，从而可对流动池40进行检测。

在上述实施例中，基因测序装置还包括：试剂存储模块32，试剂存储模块32用于存储不同种类的试剂；试剂切换模块33，试剂存储模块32、基座11均和试剂切换模块33连接，试剂切换模块33用于选择不同种类的试剂供应至基座11的第一流道12；废液收集模块34，废液收集模块34用于收集从预灌注机构和流动池40输出的废液。可选地，基因测序装置还包括传感器，传感器用于检测第一预灌部20的位置，以判断第一预灌部20是否移动到位。

现有的预灌注方式为了将流动池入口与出口连通而实现流动池入口前试剂预灌注，需要人工插入废旧流动池进行预灌注，并在灌注完后人工替换废旧流动池和检测流动池，目前该方案存在着自动化程度不高、用户体验差等问题。为了更清楚理解本方案，下面进一步进行说明。

预灌注装置(即第一预灌部或第二预灌部)由3部分组成，分别包括1)密封机构、2)回弹机构、3)流体管路结构，其结构和材质特征在于：

1)密封机构包含密封垫、密封垫固定头、密封紧固装置。

其中密封垫为具有通孔的元件，孔道直径大于等于流体管路直径，排列形式包括单通孔道、多通孔道，或一分多通孔道及其串并联形式，材质为工程塑料、金属、橡胶圈、橡胶、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等弹性体，以及上述材料的复合材料或组合；

密封垫固定头用于对密封垫进行固定，其内部有流道，一端与密封垫上的一个或多个通孔连接，一端与后端预灌注管路连接，同时该机构具有与回弹机构相固定的结构，用于实现两者间力或力矩的传递。该元件的材质为工程塑料(PP聚丙烯、PEI聚醚酰亚胺、PEEK聚醚醚酮等)、金属。

密封紧固装置用于给密封圈施加方向指向流体歧管块的压力，保证密封可靠性。在不同实施例中其可为卡簧、弹片、磁铁、电磁铁等元件(不限于上述元件)。

密封机构可相对于流体歧管块(即基座)发生相对移动。密封机构在使用中有两个工况位置，1：预灌注位置，指密封机构与流体歧管块实现流体性连接时密封机构所处位置。2：存储位置：指当流动池插入后，密封机构被流动池推出并达到静止时密封机构所处的位置。

2)回弹机构包括弹性体、机构固定座。其中机构固定座用于对一套或多套压紧机构、回弹机构、预灌注管道进行支撑与固定。其材质包括但不限于塑料(PEI、PEEK、PP)、金属等。

弹性体作用为当外力或外力矩使密封机构与流体歧管块入口发生相对位移后，提供回复力或力矩，从而保证外力、力矩撤销后密封机构可回到预定位置，与流体歧管块上的试剂孔位进行流体连接。在具体实施例中，其可为弹簧、扭簧、弹性橡胶垫、磁铁、电磁铁，其材质可为金属、工程塑料、橡胶，以及上述材料的复合材料或组合。

3)流体管路结构包括预灌注管路和流体歧管块。

其中预灌注管路用于将密封固定头与机器后端泵、阀等流体部件实现流体性连接，其材质包括但不限于塑料(PEI、PEEK、PTFE、PFA)、金属等。流体歧管块用于实现将仪器中各试剂管路与密封机构实现流体性连接，其中可包含一条或多条管道、密封垫、泵、阀、试剂针、流动池式芯片固定座等元件，歧管块出口端为用于与一个或多个流动池式芯片的一个或多个入口流体性连接的开口，同时开口处可安装密封垫用于保证与芯片入口形成有效的流体性密封，但密封垫也可安装于芯片入口、出口端，从而降低整体管路体积。此出口端可与密封垫固定头上管道孔或流动池出、入口进行流体性的连接。

同时在歧管块上也具有与密封紧固装置相配合的压紧机构，其作用是：一方面当密封垫固定头与歧管块上对应试剂出口相接近时，对密封垫固定头施加引导力或力矩用于引导密封垫固定头与歧管块上对应试剂出口对齐、同心；另一方面当密封垫固定头与歧管块试剂出口对齐后，其可与密封紧固装置相配合，形成施加于密封圈的正压力，保证密封垫固定头与歧管块试剂出口形成密封的流体性连接。在具体实施例中，其可为磁铁、电磁铁、卡座、卡扣、机械抓手，其材质可为金属、工程塑料、橡胶，其材质包括但不限于塑料(PEI、PEEK、PTFE、PFA(全氟烷氧基烷烃)、金属等。

如图16所示，预灌注装置使用流程主要包括6个步骤：

1)插入待预灌注的试剂槽，试剂槽通过管路、歧管块、试剂针等方式与流体歧管块形成流体性连接。且此时无需插入待检测的流动池式芯片。

2)在无外力、外力矩作用时密封垫固定头由于受到弹性体施加的回复力或回复力矩移动至歧管块出口端附近，此时流体歧管块上压紧机构通过限位、磁吸等方式对密封垫固定头施加引导力或力矩，引导密封垫固定头与歧管块上对应试剂出口对齐、同心；随后压紧机构可与密封紧固装置通过限位、磁吸等方式配合，形成施加于密封圈的正压力，保证密封垫固定头与歧管块试剂出口形成密封的流体性连接。

3)当到位传感器检测到密封垫固定头处于预灌注位置时，仪器控制流体管路结构中的阀门使得待灌注试剂、预灌注管路、流体动力源(泵)形成流体性的连接，随后流体动力源驱动待灌注试剂通过管道、密封垫、密封垫固定头以及固定头后端的预灌注管路，从而实现此试剂在流动池式芯片入口前管路的预灌注工作。

4)切换阀门选择下一种试剂，使得不同待灌注试剂依次重复步骤3，直至预定灌注试剂全部完成灌注工作。

5)由机械手、人工从prime机构侧面插入待检测芯片，此时随着待检测芯片逐渐插入，芯片或芯片框体与密封垫固定头形成物理性干涉，密封垫固定头在芯片、芯片框体外力性作用下加压弹性体发生形变，从而使得密封垫固定头与流体歧管块入口之间发生相对位移，两者原有的流体性连接随即断开。当待检测芯片继续插入直至到位后，待检测芯片的入口与流体歧管块上试剂出口相对齐并实现流体性连接，而密封垫固定头则因弹性体形变而退缩。仪器随即开始对待检测芯片执行泵液、温控、检测等相关工作。

6)当对芯片检测完毕后，取出已检测芯片，在取出过程中，由于密封垫固定头所受外力、外力矩逐渐消失，使得受挤压的弹性体形变逐渐回复，弹性体推动密封垫固定头移动至与歧管块出口端附近，此时流体歧管块上压紧机构通过限位、磁吸等方式对密封垫固定头施加引导力或力矩，引导密封垫固定头与歧管块上对应试剂出口对齐、同心；同时压紧机构可与密封紧固装置通过限位、磁吸等方式相配合，形成施加于密封圈的正压力，保证密封垫固定头与歧管块试剂出口形成密封的流体性连接。

实施例一：

1.装置结构：

适配单通道测序芯片的流体歧管块，其具有一入口流道(即第一流道12)。

密封垫固定头(即第一预灌部20)为一T形PEI件，其一端有与歧管块入口相配合的流道入口(即第二流道21)，流道入口处安装有橡胶密封垫。密封垫两侧销孔内各安装有圆柱形钕铁硼磁铁作为密封紧固装置，此处磁铁下表面极性与磁铁上表面极性相反，以保证两磁铁可相互吸引。固定头末端有一接口用于与预灌注管路实现流体性连接，在固定头内部有流道用于实现固定头入口密封垫与出口接头间的流体性连接。在固定头后端，有一阶梯型变径用于实现与回弹机构一端相固定。

机构固定座为一不锈钢压块，其上有两个螺孔用于将固定座与流体歧管块相固定，固定块中部有一阶梯型通孔，用于穿过密封垫固定头3，同时通孔中的阶梯也用于对弹性体的另一端进行固定。

单通道流动池测序生物芯片，一侧为内壁经表面化学修饰的硅，另一侧为石英玻璃。硅片四周被芯片框所包围，芯片框上在芯片进出液口附近嵌套有密封垫。

该装置的布局如图4和图5所示，试剂存储模块与试剂切换模块连接，试剂切换模块与流体歧管块入口连接，预灌注结构与试剂驱动单元连接，试剂驱动单元的排出口与废液收集模块连接。同时流体歧管块出口与试剂驱动模块的另一入口连接。

2.试剂预灌注：

1)插入待预灌注的试剂槽，试剂槽通过管路、歧管块、试剂针等方式与流体歧管块形成流体性连接。且此时无需插入待检测芯片。

2)在无外力作用时密封垫固定头由于受到弹簧施加的回复力移动至与歧管块出口端附近，此时流体歧管块上磁性压紧机构通过磁吸方式与密封垫固定头上的磁性密封紧固装置相吸引，从而引导密封垫固定头与歧管块上对应试剂出口对齐、同心。随后两个磁性机构间的吸引力，形成施加于密封圈的正压力，保证密封垫固定头与歧管块试剂出口形成密封的流体性连接。

3)当密封垫固定头处于预灌注位置时，试剂存储模块、切换模块、流体歧管块入口、预灌注机构、试剂驱动单元、废液筹集模块形成流体性连接，随后试剂驱动单元工作，驱动待灌注试剂通过管道、密封垫进入密封垫固定头随后进入固定头后端的预灌注管路，从而实现此试剂在流体歧管块入口前管路的预灌注工作。

4)试剂切换模块工作，使得不同待灌注试剂依次重复步骤3，直至预定灌注试剂全部完成灌注工作。

5)插入待检测芯片，此时随着待检测芯片逐渐插入，芯片框体与密封垫固定头形成物理性干涉，密封垫固定头在芯片框体外力性作用下对弹簧产生挤压形变，从而使得密封垫固定头与流体歧管块入口之间发生相对位移，两者原有的流体性连接随即断开。当待检测芯片继续插入直至到位后，待检测芯片的入口与流体歧管块上试剂出口相对齐并实现流体性连接，而密封垫固定头则因弹性体变形而退缩。仪器随即开始对待检测芯片执行泵液、温控、检测等相关工作。

6)当对芯片检测完毕后，取出已检测芯片，在取出过程中，由于密封垫固定头所受外力逐渐消失，使得受挤压的弹簧形变逐渐回复，弹簧推动密封垫固定头移动至与歧管块出口端附近，此时流体歧管块上磁吸压紧机构通过磁吸方式对密封垫固定头施加引导力，使得密封垫固定头与歧管块上对应试剂出口对齐、同心；随后压紧机构可与密封紧固装置通过磁吸方式相配合，形成施加于密封圈的下压力，保证密封垫固定头与歧管块试剂出口形成密封的流体性连接。

实施例二：

1.装置结构：

适配单通道测序芯片的流体歧管块，其具有一个流道入口，流道入口两侧各有一固定有压片(即弹性压片64)的立柱作为压紧机构。

密封垫固定头为一T形PEI件，其一端有与歧管块入口相配合的流道入口，流道入口处安装有橡胶密封垫。固定头T形部分向密封垫两侧各有凸出，用于作为密封紧固装置。固定头末端有一接口用于与预灌注管路实现流体性连接，在固定头内部有流道用于实现固定头入口密封垫与出口接头间的流体性连接。在固定头后端，有一阶梯型变径用于实现与回弹机构一端相固定。

机构固定座为一不锈钢压块，其上有两个螺孔用于将固定座与流体歧管块相固定，固定块中部有一阶梯型通孔，用于穿过密封垫固定座，同时通孔中的阶梯也用于对弹性体的另一端进行固定。

单通道流动室测序生物芯片，一侧内壁为带有修饰的硅，另一侧为石英玻璃。硅片四周被芯片框所包围，芯片框上在芯片进出液口附近嵌套有密封垫。

该装置在仪器液路系统中的布局与实施例一的图4所示一致，试剂存储模块与试剂切换模块连接，试剂切换模块与流体歧管块入口连接，预灌注结构与试剂驱动单元连接，试剂驱动单元的排出口与废液收集模块连接。同时流体歧管块出口与试剂驱动模块的另一入口连接。

2.试剂预灌注：

1)插入待预灌注的试剂槽，试剂槽通过管路、歧管块、试剂针等方式与流体歧管块形成流体性连接。且此时无需插入待检测芯片。

2)在无外力作用时密封垫固定头由于受到弹簧施加的回复力移动至与歧管块出口端附近，此时流体歧管块上的压片机构在弹性体与密封垫固定头间相互挤压形变，形成施加于密封圈的下压力，保证密封垫固定头与歧管块试剂出口形成密封的流体性连接。

3)当密封垫固定头处于预灌注位置时，试剂存储模块、切换模块、流体歧管块入口、预灌注机构、试剂驱动单元、废液筹集模块形成流体性连接，随后试剂驱动单元工作，驱动待灌注试剂通过管道、密封垫进入密封垫固定头随后进入固定头后端的预灌注管路，从而实现此试剂在流体歧管块入口前管路的预灌注工作。

4)试剂切换模块工作，使得不同待灌注试剂依次重复步骤3，直至预定灌注试剂全部完成灌注工作。

5)插入待检测芯片，此时随着待检测芯片逐渐插入，芯片框体与密封垫固定头形成物理性干涉，密封垫固定头在芯片框体外力性作用下对弹簧产生挤压形变，从而使得密封垫固定头与流体歧管块入口之间发生相对位移，两者原有的流体性连接随即断开。当待检测芯片继续插入直至到位后，待检测芯片的入口与流体歧管块上试剂出口相对齐并实现流体性连接，而密封垫固定头则因弹性体变形而退缩。仪器随即开始对待检测芯片执行泵液、温控、检测等相关工作。

6)当对芯片检测完毕后，取出已检测芯片，在取出过程中，由于密封垫固定头所受外力逐渐消失，使得受挤压的弹簧形变逐渐回复，弹簧推动密封垫固定头移动至与歧管块出口端附近，此时流体歧管块上的压片机构在弹性体与密封垫固定头间相互挤压形变，形成施加于密封圈的下压力，保证密封垫固定头与歧管块试剂出口形成密封的流体性连接。

实施例三：

1.装置结构：

适配双通道测序芯片的流体歧管块，其具有两个入口流道，流道入口外侧的销孔内各安装一圆柱形钕铁硼磁铁作为压紧机构。

密封垫固定头为一T形PEI件，其一端有与歧管块入口相配合的流道入口，流道入口处安装有橡胶密封垫。密封垫两侧销孔内各安装有一圆柱形钕铁硼磁铁作为密封紧固装置，此处磁铁下表面极性与磁铁上表面极性相反，以保证两磁铁可相互吸引。固定头末端有一接口用于与预灌注管路实现流体性连接，在固定头内部有流道用于实现固定头入口密封垫与出口接头间的流体性连接。在固定头后端，有一阶梯型变径用于实现与回弹机构一端相固定。

机构固定座为一不锈钢压块，其上有两个螺孔用于将固定座与流体歧管块相固定，固定块中部有一阶梯型通孔，用于穿过密封垫固定座，同时通孔中的阶梯也用于对弹性体的另一端进行固定。

双通道流动池测序生物芯片，一侧为内壁经表面化学修饰、厚度为硅，另一侧为石英玻璃。硅片四周被芯片框所包围，芯片框上在芯片进出液口附近嵌套有密封垫。

该装置中试剂存储模块与试剂切换模块连接，试剂切换模块与流体歧管块入口连接，预灌注结构与试剂驱动单元连接，试剂驱动单元的排出口与废液收集模块连接。同时流体歧管块出口与试剂驱动模块的另一入口连接。

2.试剂预灌注：

1)插入待预灌注的试剂槽，试剂槽通过管路、歧管块、试剂针等方式与流体歧管块形成流体性连接。且此时无需插入待检测芯片。

2)在无外力作用时密封垫固定头由于受到弹簧施加的回复力移动至与歧管块出口端附近，此时流体歧管块上磁性压紧机构通过磁吸方式与密封垫固定头上的磁性密封紧固装置相吸引，从而引导密封垫固定头与歧管块上对应试剂出口对齐、同心。随后两个磁性机构间的吸引力，形成施加于密封圈的正压力，保证密封垫固定头与歧管块试剂出口形成密封的流体性连接。

3)当密封垫固定头处于预灌注位置时，试剂存储模块、切换模块、流体歧管块入口、预灌注机构、试剂驱动单元、废液筹集模块形成流体性连接，随后试剂驱动单元工作，驱动待灌注试剂通过管道、密封垫进入密封垫固定头随后进入固定头后端的预灌注管路，从而实现此试剂在流体歧管块入口前管路的预灌注工作。

4)试剂切换模块工作，使得不同待灌注试剂依次重复步骤3，直至预定灌注试剂全部完成灌注工作。

5)插入待检测芯片，此时随着待检测芯片逐渐插入，芯片框体与密封垫固定头形成物理性干涉，密封垫固定头在芯片框体外力性作用下对弹簧产生挤压形变，从而使得密封垫固定头与流体歧管块入口之间发生相对位移，两者原有的流体性连接随即断开。当待检测芯片继续插入直至到位后，待检测芯片的入口与流体歧管块上试剂出口相对齐并实现流体性连接，而密封垫固定头则因弹性体变形而退缩。仪器随即开始对待检测芯片执行泵液、温控、检测等相关工作。

6)当对芯片检测完毕后，取出已检测芯片，在取出过程中，由于密封垫固定头所受外力逐渐消失，使得受挤压的弹簧形变逐渐回复，弹簧推动密封垫固定头移动至与歧管块出口端附近，此时流体歧管块上磁吸压紧机构通过磁吸方式对密封垫固定头施加引导力，使得密封垫固定头与歧管块上对应试剂出口对齐、同心；随后压紧机构可与密封紧固装置通过磁吸方式相配合，形成施加于密封圈的下压力，保证密封垫固定头与歧管块试剂出口形成密封的流体性连接。

实施例四：

1.装置结构：

适配单通道测序芯片的流体歧管块，其具有一个流道入口，流道入口和出口两侧的销孔内各安装一圆柱形钕铁硼磁铁作为压紧机构。

密封垫固定头为一T形PEI件，其一端有与歧管块入口相配合的流道入口，流道入口处安装有橡胶密封垫。密封垫两侧销孔内各安装有一圆柱形钕铁硼磁铁作为密封紧固装置。固定头末端有一接口用于与另一密封垫固定头实现流体性连接，在固定头内部有流道用于实现固定头入口密封垫与出口接头间的流体性连接。在固定头后端，转轴形机构用于与转轴相连接。转轴旁有一扭簧作为弹性体，其一侧与密封垫固定头接触，另一侧与固定于流体歧管块上。

单通道流动室测序生物芯片，一侧内壁为带有修饰的硅，另一侧为石英玻璃。硅片四周被芯片框所包围，芯片框上在芯片进出液口附近嵌套有密封垫。

该装置的布局如图14所示，试剂存储模块与试剂切换模块连接，试剂切换模块与流体歧管块入口连接，预灌注机构1与预灌注机构2相连接。流体歧管块出口与试剂驱动单元连接，试剂驱动单元的排出口与废液收集模块连接。

2.试剂预灌注：

1)插入待预灌注的试剂槽，试剂槽通过管路、歧管块、试剂针等方式与流体歧管块形成流体性连接。且此时无需插入待检测芯片。

2)在无外力作用时密封垫固定头由于受到扭簧施加的回复力矩移动至与歧管块出、入口附近，此时流体歧管块上磁性压紧机构通过磁吸方式与密封垫固定头上的磁性密封紧固装置相吸引，从而引导密封垫固定头与歧管块上对应试剂出口对齐、同心。随后两个磁性机构间的吸引力，形成施加于密封圈的下压力，保证密封垫固定头与歧管块试剂出口形成密封的流体性连接。

3)当密封垫固定头处于预灌注位置时，试剂存储模块、切换模块、流体歧管块入口、预灌注机构1、预灌注机构2(即两个预灌部)、流体歧管块出口、试剂驱动单元、废液筹集模块形成流体性连接，随后试剂驱动单元工作，驱动待灌注试剂通过管道、密封垫进入密封垫固定头随后进入固定头后端的预灌注管路，从而实现此试剂在流体歧管块入口前管路的预灌注工作。

4)试剂切换模块工作，使得不同待灌注试剂依次重复步骤3，直至预定灌注试剂全部完成灌注工作。

5)插入待检测芯片，此时随着待检测芯片逐渐插入，芯片框体与密封垫固定头形成物理性干涉，密封垫固定头在芯片框体外力性作用下对扭簧产生挤压形变，从而使得密封垫固定头与流体歧管块出、入口之间发生相对位移，两者原有的流体性连接随即断开。当待检测芯片继续插入直至到位后，待检测芯片的入口与流体歧管块上试剂出口相对齐并实现流体性连接，而密封垫固定头则因弹性体变形而退缩。仪器随即开始对待检测芯片执行泵液、温控、检测等相关工作。

6)当对芯片检测完毕后，取出已检测芯片，在取出过程中，由于密封垫固定头所受外力逐渐消失，使得受挤压的扭簧形变逐渐回复，扭簧推动密封垫固定头移动至与歧管块出、入口端附近，此时流体歧管块上磁吸压紧机构通过磁吸方式对密封垫固定头施加引导力，使得密封垫固定头与歧管块上对应试剂出口对齐、同心；随后压紧机构可与密封紧固装置通过磁吸方式相配合，形成施加于密封圈的下压力，保证密封垫固定头与歧管块试剂出口形成密封的流体性连接。

本发明所要解决的技术问题包括：1)降低试剂预灌注后管路内的空气残留，从而保证待检测样本质量不受气泡影响。2)减少高成本电磁阀的使用，降低机构成本。3)使用简单可靠的结构，提高机构使用的可靠性。4)进一步降低用户操作流程，提高用户使用体验。

本发明的有益效果在于：1)在预灌注过程中无需插入废旧芯片，减少了用户工作量、降低了人工错误风险、提升了用户体验。2)预灌注过程可实现对芯片入口前全部管路的预灌注工作，使得灌注完成并放入芯片后不会灌注有气泡的试剂进入芯片，有效避免了气泡对样本检测质量的影响。3)整体机构无高成本电磁阀等部件，使得机构成本更低。4)此机构结构简单，可靠性高。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基因测序装置，其特征在于，包括：

预灌注机构，所述预灌注机构包括基座(11)和第一预灌部(20)，所述基座(11)具有第一流道(12)，所述第一预灌部(20)具有第二流道(21)，所述第一预灌部(20)可移动到第一预灌注位置或第一存储位置，其中，所述第一预灌部(20)处于所述第一预灌注位置的情况下，所述第一流道(12)和所述第二流道(21)连通，所述第一预灌部(20)处于所述第一存储位置的情况下，所述第一流道(12)和所述第二流道(21)断开；

试剂驱动部(31)，用于驱动试剂流动，所述试剂驱动部(31)和所述第一流道(12)连通；

流动池(40)，所述流动池(40)具有第三流道(41)，所述流动池(40)可移动到连接位置，所述流动池(40)处于所述连接位置的情况下，所述第一预灌部(20)处于所述第一存储位置，所述第三流道(41)和所述第一流道(12)连通。

2.根据权利要求1所述的基因测序装置，其特征在于，所述流动池(40)还可移动到分离位置，所述流动池(40)处于所述分离位置的情况下，所述第三流道(41)和所述第一流道(12)断开，所述第一预灌部(20)处于所述第一预灌注位置。

3.根据权利要求2所述的基因测序装置，其特征在于，所述预灌注机构还包括：

回弹机构(50)，所述回弹机构(50)对所述第一预灌部(20)施加弹力，所述流动池(40)在移动到所述连接位置的过程中，所述流动池(40)推动所述第一预灌部(20)移动到所述第一存储位置；所述流动池(40)在离开所述连接位置的过程中，所述回弹机构(50)推动所述第一预灌部(20)移动到所述第一预灌注位置。

4.根据权利要求1所述的基因测序装置，其特征在于，所述预灌注机构还包括：

密封机构(60)，所述第一预灌部(20)处于所述第一预灌注位置的情况下，所述密封机构(60)对所述第一预灌部(20)施加朝向所述基座(11)的作用力。

5.根据权利要求4所述的基因测序装置，其特征在于，所述密封机构(60)包括：

第一磁吸件(61)，设置在所述基座(11)上；

第二磁吸件(62)，设置在所述第一预灌部(20)上，所述第一预灌部(20)处于所述第一预灌注位置的情况下，所述第一磁吸件(61)和所述第二磁吸件(62)吸合。

6.根据权利要求5所述的基因测序装置，其特征在于，所述密封机构(60)包括：

连接件(63)，设置在所述基座(11)上；

弹性压片(64)，和所述连接件(63)连接，所述第一预灌部(20)处于所述第一预灌注位置的情况下，所述弹性压片(64)压住所述第一预灌部(20)。

7.根据权利要求1所述的基因测序装置，其特征在于，所述预灌注机构还包括：

第一密封圈(15)，围绕所述第二流道(21)的开口设置；

第二密封圈(16)，围绕所述第三流道(41)的开口设置；

其中，所述第一预灌部(20)处于所述第一预灌注位置的情况下，所述第一密封圈(15)和所述第一流道(12)的开口对接；所述流动池(40)处于所述连接位置的情况下，所述第二密封圈(16)和所述第一流道(12)的开口对接。

8.根据权利要求1所述的基因测序装置，其特征在于，所述基座(11)具有多个所述第一流道(12)，所述第二流道(21)具有多个开口，所述流动池(40)具有多个所述第三流道(41)；其中，所述第一预灌部(20)处于所述第一预灌注位置的情况下，多个所述第一流道(12)和所述第二流道(21)的多个开口一一对应地连通；所述流动池(40)处于所述连接位置的情况下，多个所述第一流道(12)和多个所述第三流道(41)一一对应地连通。

9.根据权利要求1所述的基因测序装置，其特征在于，所述基座(11)还具有第四流道(17)，所述第四流道(17)和所述第一流道(12)间隔设置，所述预灌注机构还包括第二预灌部(70)，所述第二预灌部(70)具有第五流道(71)，所述第五流道(71)和所述第二流道(21)连通；所述第二预灌部(70)可移动到第二预灌注位置或第二存储位置，其中，所述第二预灌部(70)处于所述第二预灌注位置的情况下，所述第四流道(17)和所述第五流道(71)连通，所述第二预灌部(70)处于所述第二存储位置的情况下，所述第四流道(17)和所述第五流道(71)断开；所述流动池(40)处于所述连接位置的情况下，所述第二预灌部(70)处于所述第二存储位置，所述第三流道(41)的两端分别和所述第一流道(12)、所述第四流道(17)连通。

10.根据权利要求9所述的基因测序装置，其特征在于，

所述流动池(40)还可移动到分离位置，所述流动池(40)处于所述分离位置的情况下，所述第三流道(41)和所述第一流道(12)、所述第四流道(17)均断开，所述第一预灌部(20)处于所述第一预灌注位置，所述第二预灌部(70)处于所述第二预灌注位置；

所述预灌注机构还包括软管(18)，所述第五流道(71)和所述第二流道(21)通过所述软管(18)连接；所述流动池(40)在移动到所述连接位置的过程中，所述流动池(40)推动所述第一预灌部(20)移动到所述第一存储位置，所述流动池(40)推动所述第二预灌部(70)移动到所述第二存储位置。

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