CN207108999U - 基因测序仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基因测序仪，包括机座、设有基因测序芯片的测序平台、用于向基因测序芯片供应基因测序用试剂的试剂供应装置，该试剂供应装置包括旋转盘、用于驱使旋转盘旋转的旋转驱动件，旋转盘上具有多个沿周向间隔分布且用于安装测试试剂筒的安装工位，测试试剂筒包括固定安装在旋转盘上且用于储存基因测序用试剂的筒体、相对筒体滑动伸缩设置的活塞杆，试剂供应装置还包括固设于机座上且具有出液口的出液座，在旋转盘的旋转带动下多个测试试剂筒的出口交替地与出液口相对接而交替地处于供液工位。该基因测序仪能够实现对基因测序用试剂的快速、精准上样，大大地提高了上样效率和基因测序效率，使得基因测序的整个周期能够大幅度地缩短。

Description

基因测序仪

技术领域

本实用新型涉及一种基因测序仪。

背景技术

基因测序是一种新型基因检测技术，能够从血液或唾液中分析测定基因全序列，预测罹患多种疾病的可能性，个体的行为特征及行为合理。基因测序技术能锁定个人病变基因，提前预防和治疗。基因测序技术发展至今，相应的基因测序仪也历经了翻天覆地的变化，从通量、测序准确度、测序周期、读长等方面都在不断提升，应用也越来越广泛，基因测序的最关键部件也主要依赖基因测序芯片完成。

近年来，基因测序方面的研究多是围绕着基因芯片的开发而进行的，也获得了突出的成就与发展，然而，目前应用于临床或研究的基因测序仪基本上都还是使用大型的工厂级或桌面级的测序仪，这就需要专业的技术人员来进行手动上样等操作，技术要求非常高。每次上样时上样量并不能精准控制，上样效率极低，若需要对某一生物样本的完整基因链进行测序，则通常需要至少一天的时间才能够完成，测序周期较长。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术的问题，提供一种基因测序仪，其具有上样量精确、上样效率高、测序周期短等多重优点。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基因测序仪，包括机座、设于所述机座上的测序平台，所述测序平台上设有基因测序芯片，所述基因测序仪还包括用于向所述基因测序芯片供应基因测序用试剂的试剂供应装置，所述试剂供应装置包括旋转盘、用于驱使所述旋转盘绕自身轴心线旋转的旋转驱动件，所述旋转盘上具有多个沿周向间隔分布且用于安装测试试剂筒的安装工位，所述测试试剂筒包括固定安装在所述旋转盘上且用于储存基因测序用试剂的筒体、相对所述筒体滑动伸缩设置的活塞杆，所述试剂供应装置还包括固设于所述机座上且具有出液口的出液座，所述出液座的所述出液口与所述测序平台之间连接有试剂输送管，在所述旋转盘的旋转带动下，多个所述测试试剂筒的出口交替地与所述出液口相对接而交替地处于供液工位，所述机座上还设有用于推压所述供液工位上所述测试试剂筒的活塞杆而实现供液的供液驱动装置。

优选地，所述旋转盘包括旋转轴、安装于所述旋转轴上的第一旋转盘与第二旋转盘，所述第二旋转盘绕所述旋转轴的轴心线旋转地连接在所述出液座上，所述第一旋转盘的周向上间隔地设有多个用于卡接所述筒体尾部的定位卡槽，所述第二旋转盘上开设有多个沿周向间隔地分布且供所述筒体的头部沿轴向插入的定位插孔，所述定位卡槽与所述定位插孔一一对应地设置。

进一步地，所述第二旋转盘的轴端面与所述出液座的轴端面相动密封地贴合在一起。

进一步地，所述旋转驱动件为用于驱使所述旋转轴绕自身轴心线旋转的驱动电机，所述驱动电机的电机座固定安装在所述出液座上，且所述电机座与所述旋转盘分设于所述出液座的相异两侧。

进一步地，所述旋转轴的轴心线沿水平方向延伸，每个所述测试试剂筒的轴心线均与所述旋转轴的轴心线相平行。

优选地，所述供液驱动装置包括设于所述机座上的第一电机、固接于所述第一电机输出轴上的第一丝杠、与所述第一丝杠相配合的第一螺母，所述第一螺母上固定连接有第一推压头，所述第一推压头正对位于所述供液工位上所述测试试剂筒的活塞杆外端部。

进一步地，所述第一推压头上具有传感器，所述机座上设有用于控制所述第一电机工作状态的控制器，当所述第一推压头与所述活塞杆的外端部相接触时，所述传感器发出触发信号至所述控制器以使得所述控制器开始以预设的推压量推压所述活塞杆。

优选地，所述的机座上还设有用于收集自所述基因测序芯片上流出的试剂的废液盒。

进一步地，所述基因测序仪还包括用于向所述基因测序芯片供应冲洗用试剂的芯片冲洗装置，所述芯片冲洗装置包括固定地安装在所述机座上且用于储存冲洗用试剂的冲洗试剂筒，所述出液座上设有冲洗通道，所述冲洗通道连通所述冲洗试剂筒与所述出液口。

更进一步地，所述冲洗试剂筒包括固设在所述机座上的冲洗筒体、相对所述冲洗筒体滑动伸缩的冲洗活塞杆，所述机座上还设有用于推压所述冲洗活塞杆以向所述出液口供应冲洗用试剂的冲洗驱动装置。

更进一步地，所述冲洗驱动装置包括设于所述机座上的第二电机、固接于所述第二电机输出轴上的第二丝杠、与所述第二丝杠相配合的第二螺母，所述第二螺母上固定连接有第二推压头，所述第二推压头与所述冲洗活塞杆的外端部相对设置并能够沿运动方向压紧在所述冲洗活塞杆的外端部上。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型的基因测序仪，其能够实现对基因测序用试剂的快速、精准上样和持续供液，大大地提高了上样效率和基因测序效率，使得基因测序的整个周期能够大幅度地缩短。同时，该基因测序仪的结构非常紧凑，整体体积相比现有技术中的基因测序仪有了大幅度的减小，这使其具有便携式的优点，为基因测序的研究与检测带来了极大的便利。

附图说明

附图1为本实用新型的基因测序仪的立体结构示意图一；

附图2为本实用新型的基因测序仪的立体结构示意图二；

附图3为本实用新型的基因测序仪的主视结构示意图一；

附图4为本实用新型的基因测序仪的主视结构示意图二；

附图5为沿附图4中A-A向剖视结构示意图；

附图6为沿附图4中B-B向剖视结构示意图；

其中：1、机座；2、旋转盘；21、第一旋转盘；21a、第一卡盘；21b、第二卡盘；22、第二旋转盘；23、旋转轴；24、驱动电机；

3、出液座；31、出液口接头；

4、冲洗试剂筒安装座；4a、第一卡座；4b、第二卡座；

5、测试试剂筒；51、筒体；51a、筒体主体；51b、筒体头端；51c、筒体凸缘；52、活塞杆；52a、活塞杆体；52b、活塞杆端头；

6、冲洗试剂筒；61、冲洗试剂筒；62、冲洗活塞杆；

7、第一推压头；8、第二推压头；

9、测序平台；91、线缆接头；92、试剂入口接头；93、试剂出口接头；10、废液盒；11、试剂输送管；12、试剂输出管；

13、供液驱动装置；131、第一电机；132、第一丝杠；133、第一螺母；

14、冲洗驱动装置；141、第二电机；142、第二丝杠；143、第二螺母。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例来对本实用新型的技术方案作进一步的阐述。

参见图1至图6所示的基因测序仪，其包括机座1、设于机座1上的测序平台9，测序平台9上设有基因测序芯片（图中未示出），该基因测序芯片在接触到测试样品试剂后获取样品分子的数量和序列信息，测序平台9上设有线缆接头91，以用于将基因测序芯片获取的信息通过数据线进行传输收集。

参见图1至图4所示，该基因测序仪还包括用于向基因测序芯片供应基因测序用试剂的试剂供应装置，该试剂供应装置包括旋转盘2、用于驱使该旋转盘2绕自身轴心线旋转的旋转驱动件，旋转盘2上具有多个沿周向间隔分布且用于安装测试试剂筒5的安装工位。测试试剂筒5包括固定安装在旋转盘2上且用于储存基因测序用试剂的筒体51、相对筒体51滑动伸缩地设置的活塞杆52。

试剂供应装置还包括固设于机座1上的出液座3，该出液座3上具有出液口，该出液口与测序平台9之间连接有试剂输送管11。在旋转盘2的旋转带动下，多个测试试剂筒5的出口交替地与出液口相对接而交替地处于供液工位，机座1上还设有用于推压供液工位上测试试剂筒5的活塞杆52而实现供液的供液驱动装置。亦即，当旋转盘2旋转至其上某一测试试剂筒5的出口对准出液座3上的出液口时，该测试试剂筒5即处于供液工位，此时通过供液驱动装置驱使活塞杆52运动便可将测试试剂筒5筒体51中的基因测序用试剂推压挤入出液口，然后经试剂输送管11传送至基因测试芯片处。具体地，出液座3上开设有沿其厚度方向贯穿的通孔，该通孔即构成出液口，该出液口的外端设有出液口接头31，测序平台9上设有试剂入口接头92，试剂输送管11连接在出液口接头31与试剂入口接头92之间以实现试剂的传送。

参见图1至图4所示，旋转盘2包括旋转轴23、安装在旋转轴23上的第一旋转盘21与第二旋转盘22，在本实施例中，旋转轴23的轴心线沿水平方向延伸，每个安装在旋转盘2上的测试试剂筒5的轴心线均与旋转轴23的轴心线相平行。第一旋转盘21与第二旋转盘22均固定地设置在旋转轴23上，且第一旋转盘21与第二旋转盘22之间的间距可根据测试试剂筒5的尺寸来进行相应的调整。

第二旋转盘22可绕旋转轴23的轴心线旋转地连接在出液座3上，且第二旋转盘22的轴端面与出液座3的轴端面相动密封地贴合在一起，这样，在测试试剂筒5的出口与出液座3上的出液口相接合时，从测试试剂筒5中流出的基因测序用试剂能够无漏地进入出液口而经试剂输送管11被传送至基因测序芯片处。

参见图1至图4、图6所示，第一旋转盘21的周向上间隔地设有多个用于卡接筒体51尾部的定位卡槽，第二旋转盘22上开设有多个沿周向间隔分布且供筒体51的头部沿轴向插入的定位插孔（图中未标示），上述的定位卡槽与定位插孔相一一对应地设置，以共同形成对多个测试试剂筒5的定位安装。

在本实施例中，测试试剂筒5采用的为注射器，参见图2所示，该测试试剂筒5的筒体51包括筒体主体51a、位于筒体主体51a头端且呈柱状的筒体头端51b、位于筒体主体51a尾端的筒体凸缘51c；活塞杆52包括能够滑动地穿设在筒体主体51a中的活塞杆体52a、设于活塞杆杆体52a尾端且截面直径较大的活塞杆端头52b。

参见图2、图6所示，在本实施例中，第一旋转盘21上的定位卡槽按照如下方式设置：第一旋转盘21包括第一卡盘21a和第二卡盘21b，第一卡盘21a与第二卡盘21b这两者上均沿周向间隔地开设有弧形凹槽，其中第一卡盘21a上开设的弧形凹槽供筒体主体51a穿过及提供其支撑，第二卡盘21b上开设的弧形凹槽则供活塞杆体52a穿过，第一卡盘21a与第二卡盘21b之间沿轴向具有间隙地设置，以供筒体凸缘51c插入其中。这样，在定位安装测试试剂筒5时，将其筒体51的筒体头端51b沿轴向插设在第二旋转盘22的定位插孔中，其筒体51尾部支撑在第一旋转盘21上且通过筒体凸缘51c卡接于第一卡盘21a与第二卡盘21b之间的间隙中，如此便实现了对测试试剂筒5的定位与安装。

旋转驱动件可采用能够驱使旋转轴23绕自身轴心线旋转的驱动电机24，在本实施例中，该驱动电机24的电机座固定地安装在出液座3上，且该驱动电机24与旋转盘2分设于出液座3的相异两侧。这样能够在第二旋转盘22与出液座3之间保持面—面动密封贴合的前提下，降低对驱动电机24的性能要求而降低成本。

参见图1至图4，及图5所示，供液驱动装置包括设于机座1上的第一电机131、固接于第一电机131输出轴上的第一丝杠132、与第一丝杠132相配合的第一螺母133，以及固定地连接在第一螺母133上的第一推压头7，其中第一丝杠132的轴心线沿水平方向延伸，并与旋转轴23的轴心线相平行。设置时，第一电机131、第一丝杠132及第一螺母133均收容于机座1的内腔中，第一推压头7向上伸出并正对位于供液工位上测试试剂筒5的活塞杆52外端部。供液工作时，第一电机131旋转而驱使第一丝杠132旋转，使得第一螺母133沿第一丝杠132直线运动而使得第一推压头7相应地沿水平方向运动，进而抵挡至活塞杆端头52b后推动活塞杆52相对筒体51运动而实现基因测序用试剂的定量推出。

在本实施例中，第一推压头7上设有传感器（图中未示出），机座1上设有用于控制第一电机131工作状态的控制器（图中未示出），当第一推压头7与活塞杆52的外端部相接触时，亦即第一推压头7开始抵触在活塞杆端头52b的外端面上时，上述传感器发出信号至控制器，控制器在接收到该信号后再驱使第一电机131相应工作而使得第一螺母133输出设定的位移，从而使得第一推压头7以预设的位移量运动而使得活塞杆52发生相应的位移，进而确保以定量的方式输出基因测序用试剂。试验时，可根据不同的检测要求来设定第一推压头7的推压运动速度，以使得测试试剂筒5中的基因测序用试剂以设定的流速流向基因测试芯片处供其采集信息。

参见各附图所示，该基因测序仪还包括用于向基因测序芯片供应冲洗用试剂的芯片冲洗装置，该芯片冲洗装置包括固定地安装在机座1上且用于储存冲洗用试剂的冲洗试剂筒6，出液座3上设有冲洗通道（图中未示出），该冲洗通道连通冲洗试剂筒6与出液口。参见图1至图4所示，冲洗试剂筒6包括固设于机座1上的冲洗筒体61、相对冲洗筒体61滑动伸缩的冲洗活塞杆62，机座1上还设有用于推压冲洗活塞杆62以向出液口供应冲洗用试剂的冲洗驱动装置14。

在本实施例中，冲洗试剂筒6采用的也是注射器，其安装在机座1上时其轴心线与旋转轴23的轴心线也是平行设置的，机座1上固定地设置有冲洗试剂筒安装座4，参见图2及图6所示，该冲洗试剂筒安装座4包括第一卡座4a与第二卡座4b，两者上均开设有弧形槽且两者之间形成间隙而供冲洗筒体61尾端的凸缘插入定位；出液座3上开设有供冲洗筒体61头端插入的穿孔，同时，出液座3上还设有用于支撑冲洗筒体61头端部的弧形支撑部。

参见图1至图5所示，冲洗驱动装置14包括设于机座1上的第二电机141、固接于第二电机141输出端上的第二丝杠142、与第二丝杠142相配合的第二螺母143，第二螺母143上固定连接有第二推压头8，该第二推压头8与冲洗活塞杆62的外端部相对设置并能够沿运动方向压紧在冲洗活塞杆62的外端部上。

在这里，第二电机141、第二丝杠142、第二螺母143也收容于机座1的内腔中，第二推压头8向上伸出并正对冲洗活塞杆62的外端部。冲洗工作时，第二电机141旋转而驱使第二丝杠142旋转，使得第二螺母143沿第二丝杠142直线运动而使得第二推压头8相应地沿水平方向运动，进而抵挡至冲洗活塞杆62的外端部并推动冲洗活塞杆62相对冲洗筒体61运动而实现冲洗试剂的定量推出。该芯片冲洗装置的使用，或者说该冲洗用试剂的输出，不仅能够对基因测序芯片进行冲洗，还能够对试剂输送管11内进行冲洗，以避免不同的基因测序用试剂之间造成交叉污染，影响测序的精准度。

该基因测序仪还包括设置于机座1上的废液盒10，以用于收集经基因测序芯片流出的试剂，亦即废液。在不断地向基因测序芯片供应基因测序用试剂或冲洗试剂的过程中，基因测序芯片获取基因测序用试剂的基因信息的同时，试剂自动流向废液盒10。废液盒10设置呈抽屉式，该废液盒10与测序平台9之间连接有试剂输出管12，以使得基因测序芯片上的试剂自动地传输至废液盒10中。具体地，参见图3、图4所示，测序平台9上安装有试剂出口接头93，试剂输出管12的一端连接在该试剂出口接头93上，其另一端插入废液盒10中。

在某些实施例中，还可以增设抽吸装置以将基因测序芯片上的试剂自动地抽吸清除并通过废液盒10收集。

在本实施例中，基因测序用样本试剂有四组，即测试试剂筒5设置有四个，相应地，旋转盘2上的安装工位有四个，且沿周向均匀间隔地分布。当供液工位处完成供液操作后，旋转驱动件驱动旋转盘2旋转90°，将下一安装工位处的测试试剂筒5传送至供液工位处。在该过程中，冲洗驱动装置14工作而同步地进行冲洗工作；冲洗完成后，下一次的供液工作开始。

以下具体阐述下本实施例的工作过程：

参见各附图所示，在制备好基因测序用试剂后，将四个测试试剂筒5分别安装在旋转盘2的四个安装工位上，并安装储存有冲洗用试剂的冲洗试剂筒6。然后根据需要设定每次供液时的供液量和冲洗用的冲洗液供应量，以确定供液驱动装置13和冲洗驱动装置14工作时每次均以定量的方式供液。

待上述准备工作就绪后，启动基因测序仪的电源，旋转驱动件驱使旋转盘2旋转，使得其中一个安装工位上的测试试剂筒5到达供液工位，供液驱动装置13工作，第一推压头7朝向测试试剂筒5运动，并在抵触到活塞杆52的外端部后输出设定的位移，完成定量供液，测试试剂经出液口再经试剂输送管11被传送至基因测序芯片处进行基因测序，然后自动流向废液盒10；接着，供液驱动装置13复位，在该过程中，一方面，冲洗驱动装置14启动并推压冲洗活塞杆62运动而定量输出冲洗用试剂，该冲洗用试剂经出液口、试剂输送管11被传送至基因测序芯片处而对试剂输送管11及基因测序芯片进行冲洗，以防止上一基因测序用试剂残留，冲洗用试剂自动流向废液盒10；另一方面，旋转驱动件驱使旋转盘2旋转90°，使得下一安装工位上的测试试剂筒5转换至供液工位处。按照上述顺序循环，便实现了整个测序过程的自动化上样，每次上样的试样量能够得到精准控制，上样效率大幅的提高，错误率也大幅降低。

当然，在某些实施例中，也可以不额外设置上述的芯片冲洗装置也能够实现基因测序用样本试剂供液后的冲洗操作，而可通过在旋转盘2上增设一安装工位来安装冲洗用试剂筒，在旋转盘2旋转实现某一安装工位处测试试剂筒完成供应基因测序用样本试剂的供液后，旋转盘2再旋转而使得上述冲洗试剂筒到达供液工位进行持续供液，若采用该种结构，虽然结构上有所简化，但整个基因测序仪的工作效率便会有所下降。

综上，采用上述结构的基因测序仪，可使得通常需要1天以上才可以完成的基因测序工作缩短至1小时甚至30分钟以内，为基因测序工作带来了极大的便利，更利于实验室研究与临床使用。同时，采用本实用新型的基因测序仪，还能够使得其整体结构大大地简化与缩小，目前可以制成台座式而可便携携带的结构，为基因测序的研究与检测带来了极大的便利。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基因测序仪，包括机座、设于所述机座上的测序平台，所述测序平台上设有基因测序芯片，其特征在于：所述基因测序仪还包括用于向所述基因测序芯片供应基因测序用试剂的试剂供应装置，所述试剂供应装置包括旋转盘、用于驱使所述旋转盘绕自身轴心线旋转的旋转驱动件，所述旋转盘上具有多个沿周向间隔分布且用于安装测试试剂筒的安装工位，所述测试试剂筒包括固定安装在所述旋转盘上且用于储存基因测序用试剂的筒体、相对所述筒体滑动伸缩设置的活塞杆，所述试剂供应装置还包括固设于所述机座上且具有出液口的出液座，所述出液座的所述出液口与所述测序平台之间连接有试剂输送管，在所述旋转盘的旋转带动下，多个所述测试试剂筒的出口交替地与所述出液口相对接而交替地处于供液工位，所述机座上还设有用于推压所述供液工位上所述测试试剂筒的活塞杆而实现供液的供液驱动装置。

2.根据权利要求1所述的基因测序仪，其特征在于：所述旋转盘包括旋转轴、安装于所述旋转轴上的第一旋转盘与第二旋转盘，所述第二旋转盘绕所述旋转轴的轴心线旋转地连接在所述出液座上，所述第一旋转盘的周向上间隔地设有多个用于卡接所述筒体尾部的定位卡槽，所述第二旋转盘上开设有多个沿周向间隔地分布且供所述筒体的头部沿轴向插入的定位插孔，所述定位卡槽与所述定位插孔一一对应地设置。

3.根据权利要求2所述的基因测序仪，其特征在于：所述第二旋转盘的轴端面与所述出液座的轴端面相动密封地贴合在一起，所述旋转轴的轴心线沿水平方向延伸，每个所述测试试剂筒的轴心线均与所述旋转轴的轴心线相平行。

4.根据权利要求2所述的基因测序仪，其特征在于：所述旋转驱动件为用于驱使所述旋转轴绕自身轴心线旋转的驱动电机，所述驱动电机的电机座固定安装在所述出液座上，且所述电机座与所述旋转盘分设于所述出液座的相异两侧。

5.根据权利要求1所述的基因测序仪，其特征在于：所述供液驱动装置包括设于所述机座上的第一电机、固接于所述第一电机输出轴上的第一丝杠、与所述第一丝杠相配合的第一螺母，所述第一螺母上固定连接有第一推压头，所述第一推压头正对位于所述供液工位上所述测试试剂筒的活塞杆外端部。

6.根据权利要求5所述的基因测序仪，其特征在于：所述第一推压头上具有传感器，所述机座上设有用于控制所述第一电机工作状态的控制器，当所述第一推压头与所述活塞杆的外端部相接触时，所述传感器发出触发信号至所述控制器以使得所述控制器开始以预设的推压量推压所述活塞杆。

7.根据权利要求1所述的基因测序仪，其特征在于：所述的机座上还设有用于收集自所述基因测序芯片上流出的试剂的废液盒。

8.根据权利要求1至7任一所述的基因测序仪，其特征在于：所述基因测序仪还包括用于向所述基因测序芯片供应冲洗用试剂的芯片冲洗装置，所述芯片冲洗装置包括固定地安装在所述机座上且用于储存冲洗用试剂的冲洗试剂筒，所述出液座上设有冲洗通道，所述冲洗通道连通所述冲洗试剂筒与所述出液口。

9.根据权利要求8所述的基因测序仪，其特征在于：所述冲洗试剂筒包括固设在所述机座上的冲洗筒体、相对所述冲洗筒体滑动伸缩的冲洗活塞杆，所述机座上还设有用于推压所述冲洗活塞杆以向所述出液口供应冲洗用试剂的冲洗驱动装置。

10.根据权利要求9所述的基因测序仪，其特征在于：所述冲洗驱动装置包括设于所述机座上的第二电机、固接于所述第二电机输出轴上的第二丝杠、与所述第二丝杠相配合的第二螺母，所述第二螺母上固定连接有第二推压头，所述第二推压头与所述冲洗活塞杆的外端部相对设置并能够沿运动方向压紧在所述冲洗活塞杆的外端部上。