CN210215369U - 一种基因测序仪光学系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基因测序仪光学系统，属于基因测序设备技术领域。它包括光源、准直镜头、二向色镜、物镜、待测基因样品生物芯片、成像镜头和多光谱相机；所述光源、准直镜头、二向色镜依次位于同一中心线上，其中光源包括多种不同波长的光源；所述二向色镜反射光线方向依次设置物镜、待测基因样品生物芯片；所述二向色镜反射光线相反方向依次设置成像镜头、多光谱相机。本实用新型基因测序光学系统能够准确、高灵敏地获取待测基因样品释放的光信号，具有结构紧凑、成本相对较低，可靠性好，检测数据准确，测序效率高等优点。

Description

一种基因测序仪光学系统

技术领域

本实用新型涉及一种基因测序仪光学系统，属于基因测序设备技术领域。

背景技术

基因测序(包括DNA测序和RNA测序)是研究核酸的重要方法。DNA测序是指分析特定DNA片段的碱基序列，也就是腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)和鸟嘌呤(G)的排列方式。同理，RNA测序是指分析特定RNA片段的碱基序列，也就是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)的排列方式。

目前普遍使用荧光标记的方法进行基因测序，即通过特定的光学结构对荧光标记的碱基进行激发，并采集相应荧光标记物发射的荧光信号，从而对碱基序列进行分析。但是，现有的基因测序仪光学系统结构复杂，调试不方便，而且成本也高。因此设计一种结构更简单的基因测序仪光学系统。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于：提供一种基因测序仪光学系统，它解决了目前基因测序仪光学系统结构复杂，调试不方便，而且成本也高的问题。

本实用新型所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：

一种基因测序仪光学系统，它包括光源、准直镜头、二向色镜、物镜、待测基因样品生物芯片、成像镜头和多光谱相机；

所述光源、准直镜头、二向色镜依次位于同一中心线上，其中光源包括多种不同波长的光源；

所述二向色镜反射光线方向依次设置物镜、待测基因样品生物芯片；

所述二向色镜反射光线相反方向依次设置成像镜头、多光谱相机。

作为优选实例，所述光源发射的多种不同波长的光束，通过光纤合束器合成一束光线。

作为优选实例，所述多光谱相机采用多通道马赛克结构的多光谱相机。

检测原理：

光源发射的光束经准直镜头准直后传输到二向色镜，经二向色镜反射和物镜聚焦到达待测基因样品生物芯片；在多种酶的系统作用下，当碱基正确配对时，待测基因样品生物芯片上的待测基因样品发生一个合成反应和一个化学发光反应的偶联，释放光信号，被激发产生的光信号经过物镜准直后透过二向色镜；再经过成像镜头聚焦到多光谱相机感光面上，多光谱相机连续采集的光信号通过现有的后续处理系统分析，即可获得相应的序列信息。

本实用新型的有益效果是：本实用新型基因测序光学系统能够准确、高灵敏地获取待测基因样品释放的光信号，具有结构紧凑、成本相对较低，可靠性好，检测数据准确，测序效率高等优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为实施例1的结构示意图；

图3为实施例2中四通道马赛克结构多光谱相机的感光面结构示意图。

图中：光源1，光纤合束器11，准直镜头2，二向色镜3，物镜4，待测基因样品生物芯片5，成像镜头6，多光谱相机7。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

如图1所示，一种基因测序仪光学系统，它包括光源1、准直镜头2、二向色镜3、物镜4、待测基因样品生物芯片5、成像镜头6和多光谱相机7；

光源1、准直镜头2、二向色镜3依次位于同一中心线上，其中光源1包括多种不同波长的光源1；

二向色镜3反射光线方向依次设置物镜4、待测基因样品生物芯片5；

二向色镜3反射光线相反方向依次设置成像镜头6、多光谱相机7。

多光谱相机7采用多通道马赛克结构的多光谱相机7。多通道马赛克结构的多光谱相机7为市售产品。

检测原理：

光源1发射的光束经准直镜头2准直后传输到二向色镜3，经二向色镜3反射和物镜4聚焦到达待测基因样品生物芯片5；在多种酶的系统作用下，当碱基正确配对时，待测基因样品生物芯片5上的待测基因样品发生一个合成反应和一个化学发光反应的偶联，释放光信号，被激发产生的光信号经过物镜4准直后透过二向色镜3；再经过成像镜头6聚焦到多光谱相机7感光面上，多光谱相机7连续采集的光信号通过现有的后续处理系统分析，即可获得相应的序列信息。

上述基因测序光学系统，通过二向色镜3分为两路光束，每路光束所经过的物镜4、准直镜头2、成像镜头6，进行特定波长的消色差，能够使得光信号采集系统获得清晰的信号，提高系统信噪比。整个光路系统设计紧凑，体积小，可进一步降低成本。

实施例1

如图2所示，采用两个光源1，每个光源1发射不同波长的光束，每种光束分别用于激发两种碱基发光，两种光束就可以激发四种碱基发光。能够将两种特定波长的激光光源(半导体激光器、大功率LED等)封装再一起作为光源1，两个激发光源交替工作，这样同一次待测基因样品有两种波长的光被激发，从而同时检测出两种碱基。

基因测序光学系统采用两个光源1，每个光源1发射不同波长的光束，两个光源1采用光纤合束器11合束后，再通过准直镜头2准直，然后经二向色镜3反射和物镜4聚焦到达待测基因样品生物芯片5上。这里，光纤合束器11的输出端光纤束采用多模或匀化光纤，可产生均匀的光斑输出。于是，被照区域的样品可以得到充分、均匀的激发，从而使得光信号采集装置获得的光信号更加精准。

实施例2

多光谱相机7采用多通道马赛克结构。比如，双通道形式，即只有两种滤光片像素单元，分别对应不同激光器激发产生的不同波长荧光。另外，四通道马赛克结构，可以通过合适的编码处理方法，进一步在算法上提高空间分辨率，即简单处理情况下四个滤光片像素单元对应一个空间像素，能够改为相邻组的交叠，比如横向三个滤光片像素单元对应两个空间像素单元。

如图3所示，多光谱相机7采用四通道马赛克结构(B1、B2、B3、B4四通道)。

本实用新型基因测序光学系统能够准确、高灵敏地获取待测基因样品释放的光信号，具有结构紧凑、成本相对较低，可靠性好，检测数据准确，测序效率高等优点。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本实用新型要求保护的范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种基因测序仪光学系统，其特征在于，它包括光源、准直镜头、二向色镜、物镜、待测基因样品生物芯片、成像镜头和多光谱相机；

所述光源、准直镜头、二向色镜依次位于同一中心线上，其中光源包括多种不同波长的光源；

所述二向色镜反射光线方向依次设置物镜、待测基因样品生物芯片；

所述二向色镜反射光线相反方向依次设置成像镜头、多光谱相机。

2.根据权利要求1所述一种基因测序仪光学系统，其特征在于，所述光源发射的多种不同波长的光束，通过光纤合束器合成一束光线。

3.根据权利要求1所述一种基因测序仪光学系统，其特征在于，所述多光谱相机采用多通道马赛克结构的多光谱相机。

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