[发明专利]用于DNA测序仪的控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及DNA测序技术领域，具体涉及一种用于DNA测序仪的控制系统。

背景技术

在DNA测序技术领域，焦磷酸测序技术（pyrosequencing），是由Nyren等人于1987年发展起来的一种新型的酶级联测序技术，其可重复性和精确性能与Sanger法DNA测序技术相媲美，而速度却大大提高。

焦磷酸测序技术是由4种酶催化的同一反应体系中的酶级联化学发光反应。焦磷酸测序技术的原理是：引物与模板DNA退火后，在DNA聚合酶（DNA polymerase）、ATP硫酸化酶（ATP sulfurylase）、荧光素酶（luciferase）和三磷酸腺苷双磷酸酶（Apyrase）四种酶的协同作用下，将引物上每一个dNTP的聚合与一次光信号的释放偶联起来，通过检测光的释放和强度，达到实时测定DNA序列的目的。焦磷酸测序技术的反应体系由反应底物、待测单链、测序引物和四种酶构成。反应底物为5’-磷酰硫酸（adenosine-5’-phosphosulfate，APS）和荧光素（luciferin）。

在每一轮测序反应中，反应体系中只加入一种脱氧核苷酸三磷酸（dNTP），如果它刚好能和DNA模板的下一个碱基配对，则会在DNA聚合酶的作用下，添加到测序引物的3’末端，同时释放出一个分子的焦磷酸（PPi）。在ATP硫酸化酶的作用下，生成的PPi可以和APS结合形成ATP，在荧光素酶的催化下，生成的ATP又可以和荧光素结合形成氧化荧光素，同时产生可见光。通过微弱光检测装置及处理软件可获得一个特异的检测峰，峰值的高低则和相匹配的碱基数成正比。如果加入的dNTP不能和DNA模板的下一个碱基配对，则上述反应不会发生，也就没有检测峰。反应体系中剩余的dNTP和残留的少量ATP在Apyrase的作用下发生降解。待上一轮反应完成后，加入另一种dNTP，使上述反应重复进行，根据获得的峰值图即可读取准确的DNA序列信息。

整体操作流程描述如下：DNA样品通过破碎后，应用建库试剂进行加接头、单链捕获、结合至微球、微乳液PCR扩增、破乳液，获得建立在微球上的DNA文库，应用加样板将文库和测序反应需要的酶等铺放至具有微反应池的测序芯片，测序芯片和测序试剂安装至主机上，通过控制计算机根据模块数量和位置启动测序程序，自动化进行测序反应，产生的数据传输至数据分析计算机，完成测序后应用计算分析软件进行图像处理、序列读出、质量分析、序列拼接等工作，最终得到DNA样本的序列信息。刻有微反应池的测序芯片由芯径25μm厚度2mm的光纤面板进行单面光纤芯层刻蚀得到，刻蚀深度40μm，芯片上共计约300万个微反应池，其中成像部分约120万个微反应池。微反应池测序芯片是测序反应的载体，载有测序模板的DNA Beads及各种测序反应用酶均位于刻有微反应池的测序芯片中。

测序过程中，在测序芯片上发生化学反应，产生可见光，通过CCD（Charge Couple Device）相机捕捉测序反应所产生的光信号，即可得到所需要的测序信息。

发明人发现现有技术的DNA测序仪，只有一个反应仓，一台仪器只能进行一项试验，工作效率不高。为了提高工作效率，发明人制作了具有多个反应仓的DNA测序仪，由于多个反应仓的存在就产生了适时为多个反应仓供应反应试剂和缓冲液以及使用一个CCD相机适时采集多个反应仓内的光信号的协调问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种用于具有多个反应仓的DNA测序仪的控制系统，控制试剂供应组件为每个反应仓适时提供测序反应的反应试剂以及缓冲液，控制CCD相机运动以及时读取每个反应仓内的光信号。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于DNA测序仪的控制系统，所述DNA测序仪包括多个反应仓；用于采集每个所述反应仓内的DNA测序反应所产生的光信号的CCD相机；用于支撑所述CCD相机的可二维调整的支撑装置，所述支撑装置包括驱动CCD相机在不同的反应仓之间切换的第一伺服电机和驱动所述CCD相机靠近或远离其中一个反应仓的第二伺服电机，所述支撑装置上沿靠近或远离所述反应仓的方向上设有多个用于检测所述CCD相机位置的传感器；以及为多个所述反应仓提供反应试剂和缓冲液的试剂供应组件，所述试剂供应组件包括用于抽取测序反应试剂的第一蠕动泵、用于抽取缓冲液的第二蠕动泵、用于选择试剂的第一多通换向阀和用于选择反应仓的第二多通换向阀，所述第一多通换向阀和第二多通换向阀均为由电机驱动的旋转阀；