加载装置及基因测序系统的制作方法

本实用新型涉及基因技术领域，特别是指一种用于将若干液体反应剂加载于裸测序芯片上进行生化反应的加载装置，加载方法，及应用该装置的基因测序系统。

背景技术：

本部分旨在为权利要求书中陈述的本实用新型的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

基因测序芯片(如硅片)需要和多种不同试剂进行生物反应才能够在其表面固定或携带基因分子或核酸分子，加载试剂过程中换液速度、换液量、换液时间、换液温度、换液平稳性都需要严格控制，并且更换试剂过程中芯片不能接触空气，所以芯片加载反应过程需要在特别制作的封闭装置里面进行。以基因纳米球分子(DNB)的加载为例，现有技术方案是一种硅片封闭式DNB加载方法，该方法预先将每一芯片进行特殊加工封装(首先芯片正面固定位置盖设玻璃片，边缘点胶封装使内部形成流道，其中流道两端对应芯片上开设进液口和出液口，且组合的芯片-玻璃片采用边框固定)，封装后的芯片将DNB 或试剂连通进液口，经出液口的注射器抽液产生负压，反应剂从进液口吸入流道并充满后进行生物反应，继续抽液更换流道中反应剂直至反应完全。

上述硅芯片DNB加载方法，每一芯片的封装加工复杂，而且流道的精度、密封性要求极高，封装时芯片的报废率高；同时辅材(玻璃片、边框)需求量大，成本高；不仅如此，每一芯片均需封装处理，不利于灵活使用，尤其是芯片一旦进气泡后很难排除，且封装玻璃片后不利于进行快速、大通量自动化生物反应。

技术实现要素：

鉴于以上内容，有必要提供一种改进的用于将若干液体反应剂加载于裸测序芯片上的加载装置、加载方法及基因测序系统，可以进行快速、大通量自动化生物反应。

本实用新型提供的技术方案为：一种加载装置，用于将液体反应剂加载于测序芯片上进行生化反应，包括盖板和底座，所述盖板底面上开设有密封槽和流道槽，所述流道槽设于所述密封槽的内侧，且至少有一C型结构，所述盖板通过嵌入所述密封槽的密封件抵触于所述测序芯片上并形成腔体，所述流道槽设有进液口和出液口，所述进液口或所述出液口通过所述盖板内部的对应流道跨越所述密封槽，且与所述底座上的电磁阀连通，所述电磁阀用于控制加液和排液。

进一步地，所述腔体为方形。

进一步地，所述流道槽设有一直槽和与其正对的C槽，所述流道槽上设有若干进液口和出液口，所述进液口或所述出液口与所述底座的接口处设有第二密封件。

具体地，所述直槽的端部分别设有一进液口和一出液口。

具体地，所述C槽的拐角处分别设有一出液口。

进一步地，所述进液口或所述出液口与所述底座的接口处设有第二密封件。

进一步地，所述第二密封件嵌入所述盖板内部，且抵触于所述底座上。

进一步地，所述电磁阀包括对应数量的进液阀、排液阀及一排气阀，其中所述进液阀与输液口、所述进液口以管道相连导通成加液流路，每一所述排液阀与对应的一所述出液口、以及废液口以管道相连导通成排液流路，所述排气阀与所述输液口、所述进液阀、至少一所述排液阀及所述废液口以管道相连导通成排气流路。

具体地，所述电磁阀设有5个，包括1个进液阀、1个排气阀及 3个排液阀，其中所述进液阀与输液口、所述进液口以管道相连导通成加液流路，每一所述排液阀与对应的一所述出液口、以及废液口以管道相连导通成排液流路，所述排气阀与所述输液口、所述进液阀、至少一所述排液阀及所述废液口以管道相连导通成排气流路。

进一步地，所述底座自上而下依次设有第一导热板、阀座和第二导热板，所述阀座为中空结构，所述第一导热板的底部与所述第二导热板接触且固定，所述第一导热板的侧边上表面与所述盖板接触且螺钉固定，且下表面与所述阀座接触。

进一步地，所述第一导热板的顶面设有一侧导通外部的凹槽，用于卡设所述测序芯片，且安装后所述测序芯片顶面与所述第一导热板的侧边上表面平齐。

进一步地，所述第一导热板的凹槽出口用于所述测序芯片的伸出，且伸出部分设有夹持件。

进一步地，所述盖板与所述底座之间通过螺钉固定来实现腔体的深度调节，所述盖板上设有定位通孔。

本实用新型进一步提供一种基因测序系统，为裸测序芯片浸泡反应测试系统，包括流体系统、加热系统、以及所述的加载装置，所述流体系统与所述加载装置的输液口连通，且自动程序控制所述电磁阀的开启和关闭，所述加热系统与所述加载装置的第二导热板的底部接触来提供并控制反应所需的温度。

与现有技术相比，本实用新型提供的加载装置，用于将液体反应剂加载于测序芯片上进行生化反应，包括盖板和底座，所述盖板底面上开设有密封槽和流道槽，所述流道槽设于所述密封槽的内侧，且至少有一C型结构，所述盖板通过嵌入所述密封槽的密封件抵触于所述测序芯片上并形成腔体，所述流道槽设有进液口和出液口，所述进液口或所述出液口通过所述盖板内部的对应流道跨越所述密封槽，且与所述底座上的电磁阀连通，所述电磁阀用于控制加液和排液。该装置的应用使得测序芯片不需要昂贵的封装处理，反应剂可直接加载于裸测序芯片上，成本低，操作便捷；其加载方法，简单，高效，加载过程无气泡，换液平稳充分，有利于快速、大通量的自动化生物反应；应用其的基因测序系统可自动将不同反应剂加载至裸测序芯片上，使其携带基因分子或核酸分子，不仅提高了测序芯片的利用率，测序通量大；而且单次即可实现重复验证测试的需要，测试效率高，测试结果更准确；同时自动化加载程序控制，结合密封腔体设计，使得多次加载的系统误差小，测试结果更可靠。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型一实施方式的加载装置的立体图。

图2为图1所示的加载装置从一视角呈现的分解图。

图3为图1所示的加载装置从另一视角呈现的分解图。

图4为图1所示的盖板在进液口处的纵剖视图。

图5为图1所示的盖板的仰视图。

附图标记说明:

加载装置 100

盖板 10

密封件 11

第二密封件 12

定位通孔 13

螺纹通孔 14

密封槽 15

流道槽 16

进液口 161

第一出液口 162

第二出液口 163

第三出液口 164

第一导热板 20

阀座 30

输液口 1

废液口 2

测序芯片 50

第二导热板 60

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型实施例。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型实施例的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型实施例，所描述的实施方式仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型实施例保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型实施例。

基因测序系统，用于检测基因分子或核酸分子上的碱基对排序规律，分析预测疾病及患病风险。该系统通过将溶解有基因分子或核酸分子的不同液体反应剂加载在测序芯片上充分反应，使得测序芯片表面按一定规律携带若干条基因分子或核酸分子主链，然后将每一条主链上基团逐个进行碱基配对、荧光标记、拍照，从而获得完整的序列。其中将溶解有基因分子或核酸分子的不同液体反应剂加载至测序芯片上是首要关键步骤，决定了后期的测序通量及测序质量。

因为测序芯片50需要和多种不同试剂进行生物反应，现预封装芯片加载方法，封装处理成本高且繁琐，报废率高、测序芯片50的利用率低，且无法杜绝气泡的进入，会影响生化反应的进行(反应中测序芯片50不能接触空气)，不利于快速、大通量自动化生物反应，所以本实用新型据此设计了C型流道盖板式的加载装置100。

下面结合图1至图5将对本实用新型的加载装置100的整体结构作详细的阐述。

该装置100用于将液体反应剂加载于测序芯片上进行生化反应，其应用使得测序芯片50不需要昂贵的封装处理，反应剂可直接加载于裸测序芯片50上，成本低，操作便捷。

图1示出了该装置100的主体结构，主要包括：

盖板10，盖设于测序芯片50之上，用与测序芯片50形成密封结构；

测序芯片50，置于盖板10和底座之间，且外部设有夹持件(图中未示出)，便于拿取；

底座，从底部支撑测序芯片50，并提供热源和安装电磁阀(图中未示出)。

其中，底座还包括第一导热板20和阀座30，阀座30的左侧边、右侧边外安装有电磁阀(图中未示出)，前侧边设有输液口1和废液口2。

为详细描述密封结构，将图1所示的整体结构的内部组件沿纵向分解，如图2和图3所示。

本实施方式中，该加载装置100从顶部至底部依次设有盖板10、密封件11、第二密封件12、测序芯片50、第一导热板20、阀座30、第二导热板60。

请一并参阅图5，所述盖板10底面上开设有密封槽15。本实施方式中，密封槽15为盖板10底面上的正方形的凹槽，该凹槽呈倒凸字形(如图4所示)，相应的所述密封件11也为倒凸字形，密封件11 顶部可完全嵌入密封槽15中，且其底部抵触于所述测序芯片50上，从而所述盖板10、所述测序芯片50、所述密封件11之间形成方形的腔体，所述盖板10与所述测序芯片50之间的间隙控制在100微米以下(相对于常规容器的腔体而言，该间隙极小)。

可以理解，所述密封槽15、密封件11的形状不限定为本实施方式；在其他实施方式中，所述腔体的形状不限定为方形，可以是圆形或其他。

如图5所示，所述盖板10底面上还设有流道槽16，所述流道槽 16设于所述密封槽15的内侧。本实施方式中，所述流道槽16设有2 条，一条平行于密封槽15的一侧边的直形流道槽16，另一条是与其相对C型流道槽16，为C型结构，端部开设至垂直边的中点处，2 个流道槽16与邻近的密封槽15的内侧边有一定距离，密封槽15与流道槽16两者不导通。流道槽16的作用在于有效排除气体，避免换液时测序芯片50与空气接触，并引导液体流向。

可以理解，C型流道槽16的端部位置不限定为本实施方式；在其他实施方式中，所述流道槽16不一定对应液体进入方向和排出方向。

从图5中进一步看出，所述流道槽16设有一进液口161和数个出液口(162、163、164)，如图4所示，所述进液口161或所述出液口(162、163、164)通过所述盖板内部的对应流道跨越所述密封槽 15，且导通外部。所述进液口161或所述出液口(162、163、164) 与外部的接口处设有第二密封件12，所述第二密封件12嵌入所述盖板10内部。本实施方式中，所述流道槽16的端部共设有1个进液口 161和3个出液口(162、163、164)，分别位于密封槽15的4个内角区。相应地第二密封件12设有4个，也为倒凸字形。结合图4可见，4个第二密封件12的端部抵触于阀座30上，如此，进液口161 或出液口与阀座30上装载的电磁阀(图中未示出)导通。

可以理解，出液口(162、163、164)的数量不限定为本实施方式；在其他实施方式中，所述进液口161的位置、数量不限定为本实施方式。

图2所示的盖板10顶部边缘设有贯穿的螺纹通孔14，与第一导热板20上的孔相对应，用于两者的螺纹锁紧，实现腔体的深度的调控。

可以理解，盖板10与第一导热板20不一定螺纹锁紧，也可以是上下顶部卡紧，或为其他方式，仅需满足紧固功能和调控功能即可。

所述阀座30为中空结构。本实施方式中，所述阀座30外侧壁安装有5个所述电磁阀(图中未示出)，包括1个进液阀、1个排气阀及3个排液阀，其中所述进液阀与输液口1、所述进液口161以管道相连导通成加液流路，每一所述排液阀与对应的一所述出液口、以及废液口2以管道相连导通成排液流路，所述排气阀与所述输液口1、所述进液阀、至少一所述排液阀及所述废液口2以管道相连导通成排气流路。具体实施方式中，进液阀与输液口1距离最近且导通，第三排液阀距离所述废液口2最近。其中，直形流道槽16上的进液口161、进液阀及输液口1导通，直形流道槽16上的第一出液口162、第一排液阀、废液口2导通，C型流道槽16上的第二出液口163、第二排液阀、废液口2导通，C型流道槽16上的第三出液口164、第三排液阀、废液口2导通，排气阀的一端口与进液阀导通，且排气阀的另一端口与3条排液流路同时导通，所以排气阀可去除管道中的气体以及待换液体(各种反应剂)。由于C型流道槽的第二出液口163(拐角处)与邻近的端部之间导通，相应地，C型流道槽的第三出液口164 (拐角处)与邻近的端部之间也导通，此延伸出的流道部分一方面可以在注液或换液时起到引流的作用，解决边缘地区换液不充分的问题，另一方面提供了一个为气泡导流的通道，能辅助排出进入液体(反应试剂)加载区的气泡。

可以理解，进液口161、出液口的数量和位置不受限定，相应地，所述电磁阀的数量和功能即不限定为上述配置，能够满足排气、加液、排液操作即可。

所述测序芯片50，置于所述第一导热板20上，顶面被盖板10 与密封件11合围形成腔体。本实施方式中，腔体密封区域的测序芯片50为方形，所述测序芯片50边缘卡设于所述第一导热板20上，所述测序芯片50顶面与所述第一导热板20的侧边上表面平齐。所述测序芯片50伸出所述第一导热板20的区域为扇形，且该扇形部分设有夹持件，具体地，夹持件设于测序芯片50上方，以粘连方式固定，便于拿取，不污染已携带有基因分子或核酸分子的测序芯片50表面。

可以理解，所述测序芯片50的形状不限定为本实施方式，满足尽可能高的利用率和确保可夹持即可。

所述第一导热板20的底部与所述第二导热板60接触，且从第二导热板60的底部向上螺钉固定，所述第一导热板20的侧边上表面与所述盖板10接触且螺钉固定，且侧边下表面与所述阀座30接触并卡合。所述盖板10上设有定位通孔13，与第一导热板20以插销定位。第一导热板20、第二导热板60的形状根据实际需要设定，在此不作赘述。

下面结合图5对本实用新型的加载装置100的加液过程作进一步具体地阐述。

步骤1：首次加液时，开启所述排气阀，吸入液体，去除管道空气；

步骤2：开启所述进液阀、第一排液阀，且关闭排气阀，液体沿直形流道槽16流向第一出液口162；

步骤3：当液体到达所述第一出液口162，关闭第一排液阀，且开启第二排液阀，液体自直形流道槽16平铺流向第二出液口163，并充分填充第二出液口163至邻近C型流道槽16的端部之间的流道；

步骤4：当液体到达第二出液口163，关闭第二排液阀，且开启第三排液阀，液体填满C型流道槽16至第三出液口164，及另一端部，关闭所述进液阀及所述第三排液阀静待反应完全。

下面结合图5对本实用新型的加载装置100的换液过程作进一步具体地阐述。

步骤1：开启所述排气阀，吸入新的液体，更换管道中已反应的液体(废液)；

步骤2：开启所述进液阀、第一排液阀，且关闭排气阀，液体沿直形流道槽16流向第一出液口162，同时废液从第一出液口162中抽出或挤出到排液流路，直至从废液口2排出；

步骤3：当液体到达所述第一出液口162，关闭第一排液阀，且开启第二排液阀，液体沿直形流道槽16平铺流向第二出液口163，及其邻近的C型流道槽16的端部，同时废液从第二出液口163中抽出或挤出到排液流路，直至从废液口2排出；此阶段第二排液阀的开启时间需比首次加液时开启时间更长，主要是由于液体自身的粘度致使流速比气体的排空速度要低。

步骤4：当液体到达第二出液口163，关闭第二排液阀，且开启第三排液阀，液体填满C型流道槽16至第三出液口164，及其另一端部，同时废液从第三出液口164中抽出或挤出到排液流路，直至从废液口2排出，关闭所述进液阀及所述第三排液阀静待反应完全。

综上，应用该装置的加载方法，简单，高效，加载过程无气泡，换液平稳，边缘区域换液更充分，有利于快速、大通量的自动化生物反应。

本实用新型提供的应用该加载装置100的基因测序系统，还包括流体系统、加热系统。

其中：

所述流体系统与所述输液口1连通，且自动程序控制所述电磁阀的开启和关闭；

所述加热系统与所述第二导热板60的底部接触来提供并控制反应所需的温度。

该系统可自动将各种液体反应剂加载至裸测序芯片50上，换液过程高效、稳定，无气泡，不仅提高了测序芯片50的利用率，反应通量大；而且单次即可实现重复验证测试的需要，测试效率高，测试结果更准确；同时自动化加载程序控制，结合密封腔体设计，使得多次加载的系统误差小，测试结果更可靠。

以上实施方式仅用以说明本实用新型实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本实用新型实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本实用新型实施例的技术方案的精神和范围。