測序反應小室、基因測序反應臺及基因測序系統的製作方法

2023-05-06 00:28:51

專利名稱：測序反應小室、基因測序反應臺及基因測序系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及核苷酸領域，特別涉及一種測序反應小室、基因測序反應臺 及基因測序系統。
背景技術：
現有傳統測序技術普遍採用凝膠電泳的方式來區分不同鹼基長度。
現有一種技術是在DNA聚合時加入雙脫氧核苷三磷酸(ddNTP)，雙脫 氧核苷三磷酸在脫氧核糖的3'位置缺少一個羥基，故不能同後續的dNTP形 成磷酸二酯鍵。在存在ddCTP、 dCTP和三種其他的dNTP的情況下，將引物、 模板和DNA聚合酶一起保溫，形成一種全部具有相同的5'-引物端和以ddC 殘基為3，端結尾的一系列長短不一片段的混合物，對於四種鹼基，每組製品 中(選用標記四個鹼基中的任一種)的各個組分將按其鏈長的不同得到分離， 製得相應的放射性自顯影，或螢光圖譜。從所得圖譜即可直接讀得DNA的鹼 基序列。採用該現有技術為對於基因片段單獨一個一個的測序，讀序比較長； 由於基因片段必須每一個單獨操作上樣，導致通量無法得到很大程度上的提 高，目前仍然為十個到幾十。另外該現有技術對每一個基因片段都需要單獨 地進行克隆，工作繁瑣而且時間周期長。
現有另一種技術是寡核苷酸陣列，又稱DNA晶片技術， 一般採取利用事 先在晶片表面準備的寡核苷酸陣列來做為雜交探針，將須測樣品的基因片段 處理成耙片斷，通過對探針和靶的雜交來測定樣品中基因片段的序列和數量。 由於探針只能是根據已知序列事先合成，所以該現有技術是一個封閉系統， 不能測定未知序列，只能是對樣品中是否含已知的基因片段進行分析。該現 有技術採用在同一基底上合成多種探針，具有高通量的特點，但是由於雜交 反應是非獨立進行，各序列間相互影響較大，所以數據準確性不夠。

發明內容
本發明目的之一在於提出一種測序反應系統，實現高通量快速測序反應。
本發明提出一種測序反應小室，用於DNA片段與試劑進行測序反應，包 括
反應腔，所述反應腔的 一側內壁上固定多個DNA片段；試劑入口和試劑出口 ，分別設於反應腔另一側內壁的兩端，分別用於供試劑流入反應腔中和供試劑 從反應腔中流出。
優選地，上述測序反應小室包括平行相對的帶孔蓋樣片、載樣片，和 夾在帶孔蓋樣片和載樣片之間的墊片；所述墊片中部設有通孔，墊片的兩面 分別與帶孔蓋樣片和載樣片緊密貼合，通孔與帶孔蓋樣片內側和載樣片內側 形成封閉的反應腔；所述載樣片內側作為反應腔的一側內壁固定DNA片段； 作為反應腔的另一側內壁，帶孔蓋樣片兩端設有第一通孔和第二通孔，分別 將所述反應腔與外部導通，形成試劑入口和試劑出口 。
優選地，上述墊片的通孔採用兩段狹小中部寬大的葉狀，通孔狹小的兩 端分別與帶孔蓋樣片的第一通孔和第二通孔對應，形成試劑入口和試劑出口 。
優選地，上述測序反應小室固定DNA片l爻的一側和/或另一側為透明。
優選地，上述DNA片段附著在至少一小珠上，所述至少一小珠固定在反 應腔內壁。
優選地，上述DNA片段分別直接固定在所述反應腔的一側內壁上。 本發明還提供一種基因測序反應臺，用於實現並控制DNA片段與試劑進 行測序反應，包括內壁固定多個DNA片段的測序反應小室；對測序反應進 行加熱和溫度控制的溫度控制組件；和對測序反應試劑進行控制的試劑控制 組件。
優選地，上述溫度控制組件包括加熱組件和測溫組件；測溫組件對測序 反應的溫度進行實時測定，測得的反應溫度用於控制加熱組件對測序反應小 室進4於加熱。
優選地，上述基因測序反應臺還包括加熱玻片，用於實現對測序反應加 熱；加熱玻片覆在所述測序反應小室外，由力口熱組件力。熱，通過測序反應小 室熱傳導實現為反應腔中的測序反應加熱並控制反應溫度。
優選地，上述基因測序反應臺對測序反應小室固定DNA片段的一側或另 一側進行力口熱。
優選地，上述試劑控制組件包括貯存至少一種試劑的試劑倉；從所述 試劑倉貯存的至少一種試劑中選取一種或幾種試劑的試劑閥門；將選取的試 劑注入所述測序反應小室的試劑注入組件；和將經過測序反應的試劑從測序 反應小室中導出的試劑導出組件。
優選地，上述測序反應小室採用平ii、直立或傾斜;改置。 本發明還提出 一種基因測序系統，用於實現並控制DNA片段與試劑進行 測序反應，並對測序反應進行數據採集和處理，包括內壁固定多個DNA片 段，用於進行基因測序反應的測序反應小室；用於對測序反應觀察和/或成像 的成像組件；採集成像數據的數據採集組件；和對測序反應進行控制，處理
採集到的成像數據的控制組件。
優選地，上述測序反應小室包括反應腔，所述反應腔的一側內壁上固
定多個DNA片段；試劑入口和試劑出口，分別設於反應腔另一側內壁的兩端， 分別用於供試劑流入反應腔中和供試劑從反應腔中流出。
優選地，上述DNA片段附著在至少一小珠上，至少一小珠固定在測序反 應小室一側內壁上；或所述DNA片段分別直接固定在所述測序反應小室的一 側內壁上。
優選地，上述基因測序系統還包括測溫組件，對測序反應的溫度進行 實時測定，將測得的反應溫度發送給所述控制組件，供控制組件分析測得的 反應溫度，產生溫度控制指令；加熱組件，根據所述控制組件發出的溫度控 制指令對所述測序反應小室進行加熱。
優選地，上述基因測序系統還包括根據所述控制組件控制，對測序反 應試劑進行選:f又、注入和/或導出的試劑控制組件。
優選地，上述成l象組件包括固定於測序反應小室一側的光源；位於測 序反應小室同側的成^f象器件和透鏡組；所述成像器件通過透鏡組對所述測序 反應小室進行成像。
上述測序反應小室採用平放、直立或傾斜放置。
優選地，上述基因測序系統還包括支撐組件，將所述測序反應小室和 成像組件分別固定和/或排布，使基因測序系統平穩。
上述支撐組件還包括調節裝置，供調節測序反應小室和成像組件之間 的位置關係。
本發明將多個DNA片段固定在小容量反應腔中以作為測序時的短標籤陣 列，使得測序反應在沒有擴散勢壘的試劑中進行，大大提高試劑與DNA片段 的可接觸性，進而縮短反應時間；對試劑的濃度和劑量要求較低，即對試劑 的消耗較少，降低測序成本。而多個DNA片段的同時固定在一個反應小室裡 為對於多個片斷的平行反應的實現提供一個平臺。本發明實現高通量測序的 自動化，可整合反應溫度控制、試劑控制、成像、數據採集和處理等多種功 能，可實現快速測序反應，且讀出序列的通量較大，效率較高。


圖1是本發明第 一 實施例的測序反應小室結構示意圖2是本發明第二、第七實施例的測序反應小室詳細結構示意圖3是本發明第二實施例的反應腔結構爆炸示意圖4是本發明第三實施例的基因測序反應臺組件結構示意圖5是本發明第三實施例的基因測序反應臺詳細結構示意圖； 圖6是本發明第四實施例的基因測序反應臺另 一詳細結構示意圖； 圖7是本發明第五實施例的基因測序系統組件結構示意圖； 圖8是本發明第六實施例的基因測序系統詳細組件結構示意圖； 圖9是本發明第七、第八實施例的基因測序系統部分組件結構示意圖。 本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步 說明。
具體實施例方式
本發明通過將多個DNA片段固定在測序反應小室中以作為測序時的短標 籤陣列，使試劑直接流過DNA片段，避免了擴散勢壘，實現試劑DNA片段發 生測序反應。
本發明提出第一實施例。參照圖l所示的測序反應小室結構示意圖，測序 反應小室l包括反應腔ll、試劑入口12和試劑出口13，反應腔ll的一側內壁上 固定多個DNA片段IOO,試劑入口 12和試劑出口 13分別設於反應腔11另一側內 壁的兩端，分別用於供試劑流入反應腔11中和供試劑從反應腔11中流出。
上述反應腔l 1固定DNA片段100的 一側和/或另 一側為透明。
利用本測序反應小室l進行基因測序，是將多個DNA片段100固定在反應 腔11中，供試劑通過試劑入口 12流入反應腔11,與DNA片段100發生測序反應； 透過反應腔ll固定DNA片段100的一側，對發生測序反應的DNA片段觀察和/ 或成像；經過測序反應的試劑從試劑出口 13流出反應腔11。
本實施例的DNA片段100可以分別固定在所述反應腔11的一側內壁上；也 可以附著在至少一小珠上，至少一小珠固定在反應腔內壁。
具體來說，DNA片段分別固定在所述反應腔11的一側內壁上，是將由軟 性物質製成的帶有至少 一位點陣列的罩具壓覆在一表面，作為DNA分子之間 的分隔物，DNA分子相互分隔開並單獨擴增，擴增後在該表面上形成符合至 少一位點陣列的可尋址的DNA片段陣列。固定了DNA片段100的該表面即反應 腔ll的一側內壁。
DNA片段100附著在至少一小珠上，至少一小珠固定在反應腔內壁，是將 DNA片段通過在DNA鏈末端標記生物素的方法固定在離散的固體表面例如平 面上的獨立位點或者獨立的小珠上，所述獨立位點或者小珠固定在反應腔內 壁形成符合至少一位點的陣列。
基於上述第一實施例，本發明以DNA片段固定在小珠為例提出第二實施 例。參照圖2所示的測序反應小室詳細結構示意圖，測序反應小室l包括平行 相對的帶孔蓋樣片14、載樣片15,和夾在帶孔蓋樣片14和載樣片15之間的墊
片16。結合圖3所示的反應腔結構爆炸示意圖，墊片16中部設有通孔161，墊 片16的兩面分別與帶孔蓋樣片14和載樣片15緊密貼合，通孔161與帶孔蓋樣片 14內側和載樣片15內側形成封閉的反應腔11 。載樣片15內側作為反應腔11的 一側內壁固定多個小珠IO，小珠IO上分別固定DNA片段IOO (圖未示)。作為 反應腔ll的另一側內壁，帶孔蓋樣片14兩端設有第一通孔141和第二通孔142， 分別將反應腔ll與外部導通，形成試劑入口12和試劑出口13 。
本實施例中，小珠10為玻璃製成，按照預先設定的至少一位點固定在載 樣片15內側，形成富集的小珠陣列或平面點陣。
上述帶孔蓋樣片14選用平整的玻片或石英片；採用雷射或機械鑽孔工藝 形成第一通孔141和第二通孔142。載樣片15選用平整的玻片。帶孔蓋樣片14 和/或載樣片15為透明。墊片16選用自粘性墊片，優選採用軟性高分子材料如 矽膠、橡膠、PDMA、聚苯乙烯等，兩面可分別與帶孔蓋樣片14和載樣片15 粘貼，優選為墊片16自粘貼。墊片16的通孑L161採用兩段狹小中部寬大的葉狀， 通孑U61狹小的兩端分別與帶孔蓋樣片14的第一通孑U41和第二通孑L142對應， 形成試劑入口 12和試劑出口 13。墊片16分別與帶孔蓋樣片14和載樣片15大面 積接觸形成非強壓力條件下的密封。
本實施例可通過改變墊片16的厚度和通孔161的面積實現不同容量和尺 寸的測序反應小室。墊片16的厚度可以根據需要選擇，優選方案為從0.125 mm 到0.5mm;通孔161的面積也可根據需要選擇，優選採用240mm2,形成的反 應腔ll優選容量為60微升。
本實施例提出通孔161的面積為240 mnf為優選方案，該方案足以以50% 的填充率容納多於5百萬個直徑為5 um的小珠10，或可容納1600萬個直徑為3 um的塑料珠，或可容納1億2000萬個直徑為1 um的小珠10。本實施例提出墊片 16的厚度為250um為優選方案，結合上述通孑U61的面積為240mm2，形成的反 應腔ll優選容量為60微升。該優選方案保證昂貴的試劑(如連接酶和螢光 寡核芬酸、聚合酶和螢光核苷酸)可以被最大限度地利用。
本實施例可供靈活選擇反應腔ll容量以適應實際要求，僅需要更換墊片 16的尺寸即可實現改變反應腔11容量。由於一般測序預實驗要求只耗費少量 的試劑以確定一項試驗計劃的可行性，上述特性對於測序預實驗尤其有利。 由於反應腔ll容量可以較小，沒有擴散勢壘，測序反應速度很快從而使得每 次測序反應耗費的試劑很少，僅約相當於現有技術方案的10%，進一步降低測 試成本。
為^f更於注入試劑，本實施例還設置試劑入口導管17和試劑出口導管18， 分別與試劑入口 12和試劑出口 13連通，實現將試劑導入反應腔ll和將試劑從 反應腔ll中導出。
利用本測序反應小室1進行基因測序的工作原理與上一 實施例類似，具體
是將多個小珠10固定在載樣片15內側。試劑沿試劑入口導管17，通過試劑入 口12流入反應腔11，與小珠10上的DNA片段100發生測序反應。透過載樣片15 和/或帶孔蓋樣片14對發生測序反應的DNA片段100觀察和/或成像；經過測序 反應的試劑通過試劑出口 13,沿試劑出口導管18流出反應腔11 。
本發明提出第三實施例，參照圖4所示， 一種基因測序反應臺包括測序反 應小室1 、對測序反應進行加熱和溫度控制的溫度控制組件2和對測序反應試 劑進行控制的試劑控制組件3 。
溫度控制組件2包括加熱組件21和測溫組件22，測溫組件22對測序反應的 溫度進行實時測定，測得的反應溫度用於控制加熱組件21對測序反應小室1進 行力口熱。
為便於實現測序反應溫度控制，本實施例在前述實施例基礎上提出採用 蓋玻片19實現對測序反應加熱。參照圖5所示的基因測序反應臺詳細結構示意 圖，蓋玻片19覆在測序反應小室1外，蓋玻片19由加熱組件21加熱，通過測序 反應小室l熱傳導實現為反應腔ll中的測序反應加熱並控制反應溫度。蓋玻片 19優選採用氧化銦錫(ITO)鍍膜玻片。
試劑控制組件3包括試劑倉31、試劑閥門32、試劑注入組件33和試劑導出 組件34。其中試劑倉31貯存至少一種試劑，試劑闊門32從多種試劑中選取一 種或幾種試劑；試劑注入組件33通過試劑入口導管17將選取的試劑注入測序 反應小室l的反應腔ll;試劑導出組件34將經過測序反應的試劑沿試劑出口導 管18，從測序反應小室l中導出。
本實施例的試劑注入組件33和/或試劑導出組件34選用注射器式的液體泵 實現。
優選的，本實施例提出測序反應小室1包括平行相對的帶孔蓋樣片14、載 樣片15,和夾在帶孔蓋樣片14和載樣片15之間的墊片16。參照圖5，墊片16中 部設有通孔161，墊片16的兩面分別與帶孔蓋樣片14和載樣片15緊密貼合，通 孔161與帶孔蓋樣片14內側和載樣片15內側形成封閉的反應腔11。載樣片15內 側作為反應腔11的一側內壁固定多個DNA片段100 (圖未示)或多個附著了 DNA片段的小珠IO (以下簡稱小珠IO)。本實施例的蓋玻片19覆在測序反應小 室1帶孔蓋樣片14的外側，蓋玻片19由加熱組件21加熱，通過帶孔蓋樣片14熱 傳導實現為反應腔ll中的測序反應加熱並控制反應溫度。即蓋玻片19對測序 反應小室1未固定DNA片段100或小珠10的一側(即前文所述另一側)加熱。
蓋玻片19優選採用氧化銦錫(ITO)鍍膜玻片。帶孔蓋樣片14釆用玻片或石 英片以實現良好的熱傳導。
利用本基因測序反應臺進行基因測序，具體是將多個DNA片段100或小珠 IO固定在測序反應小室I內。試劑閥門32選取試劑倉31中的試劑，試劑注入組 件33通過試劑入口導管17將試劑注入測序反應小室1 。加熱組件21才艮據測溫組 件22測得的反應溫度對蓋玻片19加熱，對測序反應實現溫度控制。反應腔ll 中的試劑與DNA片段100發生測序反應，透過測序反應小室l對發生測序反應 的DNA片段100觀察和/或成像。試劑導出組件34將經過測序反應的試劑沿試 劑出口導管18，從測序反應小室l中導出。
本實施例的蓋玻片19和帶孔蓋樣片14均具有一定的牢固性，熱傳導性 能良好，可重複用於多次測序反應，實現進一步降低測序反應成本；蓋玻片 19和帶孔蓋樣片14透光性好，有利於對發生測序反應的DNA片段100觀察
源,用普通的成像^件清晰地觀察和/丄ii，極大地降低測序成本:、'
基於上述實施例，本發明提出第四實施例，控制測序反應的溫度和試劑， 以便採集並處理成像數據。
一種基因測序反應臺包括測序反應小室1 、對測序反應進行加熱和溫度控 制的溫度控制組件2和根據所述控制組件控制，對測序反應試劑進行選取、注 入和/或導出的試劑控制組件3。
參照圖6，與第三實施例相比，本實施例的蓋玻片19緊密貼覆在測序反應 小室1載樣片15的外側，蓋玻片19由加熱組件21加熱，通過載樣片15熱傳導實 現為反應腔ll中的測序反應加熱並控制反應溫度。即蓋玻片19對測序反應小 室I固定多個DNA片段IOO (圖未示)或小珠10的一側加熱。蓋玻片19優選採 用氧化銦錫(ITO)鍍膜玻片。載樣片15採用透光的玻片或石英片以實現良好的 熱傳導。
本實施例的蓋玻片19和載樣片15均具有一定的牢固性，熱傳導性能良 好，可重複用於多次測序反應，實現進一步降低測序反應成本；蓋玻片19和 載樣片15透光性好，有利於對發生測序反應的DNA片段100觀察和/或成像。
通的成i器件清晰地觀察^/口或i像:極大地降^氐測序成本。'''、°
本實施例還包括底座7，固定測序反應小室l,保持其平穩以便進行測序 反應。
本實施例與上述實施例的測序反應小室l均可採用平放，也可採用直立或 傾斜放置。例如第二實施例的測序反應小室l，其平行相對的帶孔蓋樣片14、 載樣片15可以與水平面平行、垂直或呈一定夾角傾斜，使試劑入口12和試劑 出口13不處於同一水平面。為提高成像效果，本實施例提出將測序反應小室l
直立放置，試劑從反應腔ll一端注入反應腔ll,,人另一端導出反應腔ll。上述 一端可以比另一端高，也可比另一端低。
優選地，本實施例提出將試劑從反應腔ll較低的一端注入反應腔ll,從
較高的另一端導出反應腔ll，可使試劑充滿反應腔ll,與多個DNA片段100充 分接觸，保證DNA片段100與試劑充分發生測序反應，進而使成像數據質量更 高。
本發明提出第五實施例，如圖7所示的基因測序系統，包括內壁固定多個 DNA片段，用於進行基因測序反應的測序反應小室l、用於對測序反應觀察和 /或成像的成像組件4、採集成像數據的數據採集組件5和對測序反應的溫度和/ 或試劑進^^控制，處理採集到的成像數據的控制組件6。
測序反應系統還包括對測序反應進行加熱和溫度控制的溫度控制組件2 和對測序反應試劑進行控制的試劑控制組件3 。控制組件6控制溫度控制組件2 實現對測序反應進行加熱和溫度控制；控制試劑控制組件3實現對測序反應試 劑的控制。成像組件4對測序反應小室1中測序反應採集成像數據，獲得的成 像數據經數據採集組件5發送給控制組件6，控制組件6對成像數據進行管理和 分析處理。
基於上述實施例，本發明提出第六實施例，如圖8所示的基因測序系統。 本實施例基因測序系統的溫度控制組件2包括加熱組件21和測溫組件22，測溫 組件22對測序反應的溫度進行實時測定，將測得的反應溫度發送給控制組件 6。控制組件6分析測得的反應溫度，產生溫度控制指令並發送給加熱組件21， 控制加熱組件21對測序反應小室l進行加熱，具體是採用氧化銦錫(ITO)鍍膜玻 片實現加熱。
本實施例的試劑控制組件3包括試劑倉31、試劑閥門32、試劑注入組件33 和試劑導出組件34。其中試劑倉31貯存多種試劑；控制組件6控制試劑閥門32 從多種試劑中選取一種或幾種試劑，進而控制試劑注入組件33通過試劑入口 導管17注入測序反應小室1的反應腔l 1 。控制組件6控制試劑導出組件34將經 過測序反應的試劑沿試劑出口導管18，從測序反應小室1中導出。
本實施例的成像組件4包括光源41、透鏡組42和成像器件43 (圖8未示)， 光源41固定於測序反應小室1的一側，成像器件43和透鏡組42位於測序反應小 室1的同側，成像器件43通過透鏡組42對測序反應小室1進行成像。具體來說， 光源41採用螢光光源；透鏡組42包括入射光濾色片、分光鏡、聚焦成像透鏡 組和出射光濾色片；成像器件43採用CCD探頭。
本實施例產生的測序反應成像信號強度很高，可採用常規的汞短弧光燈
作為光源41實現對測序反應小室1的照明，並且使得成像器件43可採用大 規格CCD探頭實現，具體可採用如400萬到1100萬像素的CCD探頭。本實 施例的數據採集組件5採用讀出器(亞秒全幅時間)實現，可實現高速率數 據採集並提高全部數據的通量。本實施例可供靈活選擇測序反應小室1尺寸
及容量以適應實際要求，較小尺寸的測序反應小室1使得可以利用整個成像 器件43的像素，而單幅成像時間僅需0.5-5秒即可獲取測序所需的足夠成像 數據。
本實施例的光源41通過分光濾色系統和透鏡組42組成聚焦成像系統照射 到測序反應小室1中的DNA片段100上，還可採用自動切換關學濾色模塊實現 多色成像。
本實施例對成像數據進行分析，還可建立資料庫以管理成像數據。具體 來說，採用資料庫儲存並管理至少一位點得到的圖像數據，從中提取生成反 映計算後信號強度的數據文件。
本實施例的基因測序系統由控制組件6控制進行DNA片段循環測序，整合 反應溫度控制、試劑控制、成像、數據採集和處理等多種功能。
基於上述實施例，本發明提出第七實施例。參照圖2，基因測序系統的測 序反應小室1包括平行相對的帶孔蓋樣片14、載樣片15,和夾在帶孔蓋樣片14 和載樣片15之間的墊片16。墊片16中部設有通孔161，墊片16的兩面分別與帶 孔蓋樣片14和載樣片15緊密貼合，通孔161與帶孔蓋樣片14內側和載樣片15內 側形成封閉的反應腔ll。載樣片15內側作為反應腔11的一側內壁固定多個 DNA片I殳IOO (圖未示)或小i朱10。
結合圖9，本實施例的光源41固定於測序反應小室1的帶孔蓋樣片14一側， 成{象器件43和透鏡組42位於測序反應小室1的同側，成^f象器件43通過透鏡組42 透過載樣片15對反應腔11中的測序反應進行成像。
本實施例的光源41也可固定於測序反應小室1的載樣片15—側，成像器件 43和透鏡組42位於測序反應小室1的帶孔蓋樣片14一側，成像器件43通過透鏡 組42透過帶孔蓋樣片14對反應腔11中的測序反應進行成像。採用該方案與透 過載樣片15對反應腔11中的測序反應進行成像方案相比，測序反應更充分， 成像效果好，但基因測序系統結構較為複雜。
基於上述各實施例，本發明提出第八實施例。參照圖9示出的基因測序系 統部分結構，基因測序系統還包括支撐組件8，將基因測序系統的測序反應小 室l、溫度控制組件2、試劑控制組件3 (圖未示)和成像組件4等多個組件分
別固定或排布，使組件間滿足上述位置關係和工作關係，並使得基因測序系 統平穩。
具體來說，支撐組件8包括系統底板81、架設在系統底板81上的平臺82， 和實現82平穩、減少晃動的至少二支柱83。支撐組件8還包括分別與平臺82垂 直的第一支柱84和第二支柱85,第一支柱84和第二支柱85平行並立，分別固 定承託測序反應小室l、溫度控制組件2、試劑控制組件3 (圖未示)和成像組 件4等多個組件。為便於操作本實施例的基因測序系統，第一支柱84和第二支 柱85上還可設置調節裝置，以調節測序反應小室l、溫度控制組件2、試劑控 制組件3 (圖未示)和成像組件4等多個組件的位置關係。調節裝置可採用旋 鈕結合螺杆實現。
本實施例進行測序反應過程如下測序反應的多種不同反應試劑通過試 劑閥門32分裝在試劑倉31中。進行測序反應時，由控制組件6選取所需試劑， 並控制試劑注入組件33抽取定量試劑，注入到測序反應小室l。溫度控制組件 2調節控制測序反應小室1內溫度，以保證測序反應的進行。在每一個反應結 束後，控制組件6從試劑倉31選取清洗試劑，清洗測序反應小室l，然後換取 下一步反應的試劑。在所有的測序反應步驟結束後，DNA片斷的鹼基的信息 通過成像組件4記錄下來。通過調節調節裝置使測序反應小室l中固定在不同 位置的DNA片斷分別對準成^f象組件4，以便對測序反應小室l中每一處成像面 積上的DNA片斷採集成像數據，供儲存和後期序列分析。
本實施例與上述實施例的測序反應小室l均可釆用平放，也可採用直立或 傾斜放置。例如第二實施例的測序反應小室l,其平行相對的帶孔蓋樣片14、 載樣片15可以與水平面平行、垂直或呈一定夾角傾斜，使試劑入口12和試劑 出口13不處於同一水平面。
為避免氣泡影響成像，保證成像效果，本實施例提出測序反應小室l直立 放置，試劑從反應腔ll底端注入反應腔ll,從頂端導出反應腔ll。
測序反應小室l也可傾斜放置，測序反應小室l兩端間具有以高度差。將 試劑從反應腔ll較低的一端注入反應腔ll,從較高的另一端導出反應腔ll，可 使試劑充滿反應腔ll,與DNA片段100充分接觸，保證DNA片段100與試劑充 分發生測序反應，並且避免氣泡影響成像效果，使成像數據質量更高。
以上所述僅為本發明的優選實施例，並非因此限制本發明的專利範圍， 凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接 或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。
權利要求
1.一種測序反應小室，用於DNA片段與試劑進行測序反應，包括反應腔，所述反應腔的一側內壁上固定多個DNA片段；試劑入口和試劑出口，分別設於反應腔另一側內壁的兩端，分別用於供試劑流入反應腔中和供試劑從反應腔中流出。
2. 如權利要求l所述的測序反應小室，其特徵在於，包括 平行相對的帶孔蓋樣片、載樣片，和夾在帶孔蓋樣片和載樣片之間的墊片；所述墊片中部設有通孔，墊片的兩面分別與帶孔蓋樣片和載樣片緊密貼 合，通孔與帶孔蓋樣片內側和載樣片內側形成封閉的反應腔； 所述載樣片內側作為反應腔的一側內壁固定DNA片段； 作為反應腔的另 一側內壁，帶孔蓋樣片兩端設有第 一通孔和第二通孔， 分別將所述反應腔與外部導通，形成試劑入口和試劑出口 。
3. 如權利要求l所述的測序反應小室，其特徵在於 所述墊片的通孔釆用兩段狹小中部寬大的葉狀，通孔狹小的兩端分別與 帶孔蓋樣片的第一通孔和第二通孔對應，形成試劑入口和試劑出口 。
4. 如權利要求1至3任意一項所述的測序反應小室，其特徵在於 所述測序反應小室固定DNA片4殳的一側和/或另 一側為透明。
5. 如權利要求1至3任意一項所述的測序反應小室，其特徵在於 所述DNA片段附著在至少一小珠上，所述至少一小珠固定在反應腔內壁。
6. 如權利要求1至3任意一項所述的測序反應小室，其特徵在於 所述DNA片段分別直接固定在所述反應腔的一側內壁上。
7. —種基因測序反應臺，用於實現並控制DNA片段與試劑進行測序反應， 包括內壁固定多個DNA片段的測序反應小室； 對測序反應進行加熱和溫度控制的溫度控制組件； 和對測序反應試劑進行控制的試劑控制組件。
8. 如權利要求7所述的基因測序反應臺，其特徵在於 所述溫度控制組件包括加熱組件和測溫組件；測溫組件對測序反應的溫度進行實時測定，測得的反應溫度用於控制加 熱組件對測序反應小室進行加熱。
9. 如權利要求8所述的基因測序反應臺，其特徵在於 還包括加熱玻片，用於實現對測序反應加熱；加熱玻片;ft在所述測序反應小室外，由加熱組件加熱，通過測序反應小 室熱傳導實現為反應腔中的測序反應加熱並控制反應溫度。
10. 如權利要求7至9任意一項所述的基因測序反應臺，其特徵在於 對測序反應小室固定DNA片段的一側或另 一側進行加熱。
11. 如權利要求7所述的基因測序反應臺，其特徵在於，所述試劑控制組 件包括貯存至少 一種試劑的試劑倉；從所述試劑倉貯存的至少一種試劑中選取一種或幾種試劑的試劑閥門； 將選取的試劑注入所述測序反應小室的試劑注入組件； 和將經過測序反應的試劑^v測序反應小室中導出的試劑導出組件。
12. 如權利要求7、 8、 9或11所述的基因測序反應臺，其特徵在於 所述測序反應小室釆用平放、直立或傾斜放置。
13. —種基因測序系統，用於實現並控制DNA片段與試劑進行測序反應， 並對測序反應進行lt據採集和處理，包括內壁固定多個DNA片段，用於進行基因測序反應的測序反應小室； 用於對測序反應觀察和/或成像的成像組件； 採集成像數據的數據採集組件；和對測序反應進行控制，處理採集到的成像數據的控制組件。
14. 如權利要求13所述的基因測序系統，其特徵在於，所述測序反應小 室包括反應腔，所述反應腔的一側內壁上固定多個DNA片段； 試劑入口和試劑出口，分別設於反應腔另一側內壁的兩端，分別用於供 試劑流入反應腔中和供試劑從反應腔中流出。
15. 如權利要求13所述的基因測序系統，其特徵在於 所述DNA片段附著在至少一小珠上，至少一小珠固定在測序反應小室一側內壁上；或所述DNA片段分別直接固定在所述測序反應小室的 一側內壁上。
16. 如權利要求13至15任意一項所述的基因測序系統，其特徵在於，還 包括測溫組件，對測序反應的溫度進行實時測定，將測得的反應溫度發送給 所述控制組件，供控制組件分析測得的反應溫度，產生溫度控制指令；加熱組件，根據所述控制組件發出的溫度控制指令對所述測序反應小室 進行力口熱。
17. 如權利要求13至15任意一項所述的基因測序系統，其特徵在於，還 包括根據所述控制組件控制，對測序反應試劑進行選取、注入和/或導出的試 劑控制組件。
18. 如權利要求13至15任意一項所述的基因測序系統，其特徵在於，所 述成像組件包括固定於測序反應、室 一側的光源； 位於測序反應小室同側的成像器件和透鏡組； 所述成像器件通過透鏡組對所述測序反應小室進行成像。
19. 如權利要求13至15任意一項所述的基因測序系統，其特徵在於 所述測序反應小室採用平》文、直立或傾斜放置。
20. 如權利要求13至15任意一項所述的基因測序系統，其特徵在於，還 包括支撐組件，將所述測序反應小室和成像組件分別固定和/或排布，使基因 測序系統平穩。
21. 如權利要求20所述的基因測序系統，其特徵在於，所述支撐組件還 包括調節裝置，供調節測序反應小室和成像組件之間的位置關係。
全文摘要
本發明提出一種測序反應小室，用於DNA片段與試劑進行測序反應，包括反應腔，所述反應腔的一側內壁上固定多個DNA片段；試劑入口和試劑出口，分別設於反應腔另一側內壁的兩端，分別用於供試劑流入反應腔中和供試劑從反應腔中流出。本發明將多個DNA片段固定在小容量反應腔中以作為測序時的短標籤陣列，使得測序反應在沒有擴散勢壘的試劑中進行，大大提高試劑與DNA片段的可接觸性，進而縮短反應時間；對試劑的濃度和劑量要求較低，即對試劑的消耗較少，降低測序成本。而多個DNA片段的同時固定在一個反應小室裡為對於多個片斷的平行反應的實現提供一個平臺。本發明實現高通量測序的自動化，可實現快速測序反應。
文檔編號C12Q1/68GK101368206SQ200810132008
公開日2009年2月18日 申請日期2008年7月16日 優先權日2008年7月16日
發明者盛司潼 申請人:深圳華因康基因科技有限公司