[发明专利]一种基因测序仪的荧光成像系统

说明书

本发明公开了一种基因测序仪的荧光成像系统，包括：光学系统；图像传感器，其包括荧光探测单元组和滤光片，荧光探测单元组安装在光学系统透射的荧光的光路上，荧光探测单元组由若干个荧光探测单元阵列而成，并且每个荧光探测单元与基因测序芯片上的每个基因分子一一对应；每个荧光探测单元包括相邻的四个像元，每个荧光探测单元覆盖有一个滤光片，滤光片包括与四个像元一一对应的四块区域，每块区域用于透射一种荧光标记物受激发产生的荧光。四种碱基分别携带一种荧光标记物，一种荧光标记物受激发产生的荧光仅透过滤光片的一个区域，通过像元识别透过的荧光，判断受激发荧光标记物的类型，进而判断被读取碱基的类型。其结构简单，测序效率高。

技术领域

本发明涉及基因测序技术领域，具体涉及一种基因测序仪的荧光成像系统。

背景技术

基因测序是指分析特定DNA片段的碱基序列，也就是腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)与鸟嘌呤(G)的排列方式。目前普遍使用荧光标记的方法进行基因测序，基因测序仪中成像系统的作用是用激光激发基因测序芯片上荧光标记物产生荧光，并收集荧光信号，四种碱基结合不同的荧光标记物而产生四个不同的荧光波段，以此识别碱基。

一个基因分子含有多个碱基，测序时，其中一个碱基会被接上一个荧光标记物，荧光标记物受激光激发会产生荧光信号。

对四个不同的荧光波段分别成像可以通过时分复用或空分复用实现。时分复用是指分时先后激发不同荧光波段或者分时切换不同波段滤光片实现四个波段分别成像，成像系统结构相对简单，但测序效率低；空分复用是指同时激发四个荧光波段，通过滤光片分光实现同时对四个荧光波段成像，成像系统结构复杂，但测试效率高；也可以采用两种方法结合使用，分时每次同时对两个波段成像，兼顾结构复杂度和测序效率。

现有时分复用和空分复用技术都是在光学系统光路中设置滤光片实现分光，需要多个筒镜支路，结构复杂，而只需要一个筒镜支路、通过在相机像元上设置像元滤光片实现光谱分光进行基因测序的方法尚未有报道。

发明内容

本申请提供一种结构简单，且测序效率高的荧光成像系统。

一种实施例中提供一种基因测序仪的荧光成像系统，包括：

光学系统，其用于发射出一束激光至阵列有若干个四种基因分子的基因测序芯片上，并透射出一束由基因分子被激光照射激发产生的荧光；

图像传感器，其包括荧光探测单元组和滤光片，荧光探测单元组安装在光学系统透射的荧光的光路上，荧光探测单元组包括若干个阵列的荧光探测单元，每个荧光探测单元与基因测序芯片上的每个基因分子一一对应；每个荧光探测单元包括相邻的四个像元，每个荧光探测单元覆盖有一个滤光片，滤光片包括与四个像元一一对应的四块区域，每块区域用于透射一种荧光标记物受激发产生的荧光。

进一步地，述荧光探测单元的四个像元阵列呈田字型，对应的，滤光片的四块区域阵列呈田字型。

进一步地，光学系统为有限共轭距成像光学系统。

进一步地，光学系统包括激光发生器、分光镜和光学成像单元，激光发生器用于发射激光，分光镜倾斜安装在激光发生器发射的激光的光路上，分光镜用于将激光发生器发射的激光反射至基因测序芯片上，及用于透射基因分子上的荧光标记物被激光激发产生的荧光，光学成像单元安装在分光镜反射激光的光路上和透射荧光的光路上。

进一步地，光学成像单元包括物镜和镜筒，物镜安装在分光镜反射激光的光路上，镜筒安装在分光镜透射荧光的光路上。

进一步地，激光发生器为双波长激光发生器，双波长激光发生器用于发射两种波长的激光，每种波长的激光用于激发两种荧光标记物产生荧光。

进一步地，分光镜与激光发生器发射的激光的光轴呈45°倾斜设置。

进一步地，物镜的焦距为10mm。