基因测序芯片、设备及制备方法与流程

本发明涉及基因测序领域，特别涉及一种基因测序芯片、一种基因测序设备、一种基因测序芯片的制备方法。

背景技术：

现有的基因测序芯片中，通常是在基板主体上设置测序槽(或者称测序孔)。被荧光基团标记的某一类碱基(腺嘌呤、胸腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤中的一种)在特定波长的光照的情况下被激发而发出特定颜色的光。通过对荧光基团受激发而发出的光进行检测，进而推断出基因中碱基的排序。测序槽内的荧光基团所发出的光部分直接从测序槽口向外射出，部分射向测序槽侧壁以外的介质内，并最终在该介质的顶面发生反射或全反射。射向测序槽侧壁以外的介质的光仅有少量能够被检测到，不利于基因测序的准确性的进一步提升。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种基因测序芯片、一种基因测序设备、一种基因测序芯片的制备方法。

为实现上述目的，提供一种基因测序芯片，包括：基板主体，所述基板主体的第一侧设置有至少一个测序槽，所述基板主体的第一侧且围绕所述测序槽的区域内设置有取光结构，所述取光结构用于将位于所述基板主体内且射向所述取光结构的光线从所述基板主体的第一侧取出。

可选地，在所述基板主体的第一侧且除设置有所述测序槽之外的其他区域均设置有所述取光结构。

可选地，所述取光结构包括：设置于所述基板主体的第一侧且呈周期性排布的多个微型槽。

可选地，所述微型槽的平行于所述基板主体的第一侧的表面的截面形状为圆形。

可选地，所述微型槽的圆形截面的直径d1满足：20nm≤d1≤250nm。

可选地，所述微型槽的槽深h1满足：20nm≤h1≤300nm。

可选地，在所述取光结构中，任意相邻两个所述微型槽的中心点之间的距离p1满足：40nm≤p1≤500nm。

可选地，所述测序槽的平行于所述基板主体的第一侧的表面的截面形状为圆形。

可选地，所述测序槽的圆形截面的直径d2满足：100nm≤d2≤2um。

可选地，所述测序槽的槽深h2满足：100nm≤h2≤2um。

可选地，所述测序槽的数量为多个，任意相邻两个所述测序槽的中心点之间的距离p2满足：200nm≤p2≤5um。

为实现上述目的，提供一种基因测序设备，包括：如上述的基因测序芯片。

为实现上述目的，提供一种基因测序芯片的制备方法，所述基因测序芯片为上述的基因测序芯片，所述制备方法包括：

提供所述基板主体；

在所述基板主体的第一侧上形成所述测序槽，以及在所述基板主体的第一侧上形成所述取光结构。

可选地，所述提供所述基板主体的步骤具体包括：

在衬底基板上形成压印胶；

所述在所述基板主体的第一侧上形成所述测序槽，以及在所述基板主体的第一侧上形成所述取光结构的步骤具体包括：

使用预定的纳米压印模板对所述压印胶进行压印处理，以形成所述测序槽和所述微型槽。

附图说明

图1为本发明实施例的基因测序芯片的截面图；

图2为本发明实施例的基因测序芯片的俯视图；

图3为本发明实施例的基因测序芯片的光路图；

图4为本发明实施例的基因测序芯片的制备方法的流程图；

其中，附图标记为：1、基板主体；2、测序槽；3、取光结构；31、微型槽；4、待测基因；5、荧光基团。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的基因测序芯片、设备及制备方法进行详细描述。

实施例1：

参照图1-3，本实施例提供一种基因测序芯片，包括：基板主体1，基板主体1的第一侧设置有至少一个测序槽2，基板主体1的第一侧且围绕测序槽2的区域内设置有取光结构3，取光结构3用于将位于基板主体1内且射向取光结构3的光线从基板主体1的第一侧取出。

基板主体1可以是单一材料形成的，也可以是多层材料叠层或混合形成的。

在进行基因测序时，待测基因4位于测序槽2内，待测基因4中特定荧光基团5标记。以图3当前视角，荧光基团5受激发而发出的光大部分通过测序槽2的槽口向上射出(以图3中较粗的箭头表示)。

现有技术中，荧光基团5向测序槽2的侧壁射出的光线会在测序槽2侧壁以外的介质的表面上发声反射或全反射，这部分光最终只有很少一部分会射向与基因测序芯片相对的光检测装置(未示出)。这不利于提高基因测序的准确度。而采用本实施例的方案，这部分光会被取光结构3取出(以图3中细箭头表示这部分光)。如此，与基因测序芯片配合的光检测装置能够检测到更大强度的光，从而有利于提高基因测序的准确度。

当然取光结构3可以完全包围测序槽2，也可以是部分包围测序槽2。无论哪种方式，均能提高射向取光结构3对应位置处的侧向出光的利用率。

可选地，在基板主体1的第一侧且除设置有测序槽2之外的其他区域均设置有取光结构3。即如图2所示，取光接结构是布满相邻测序槽2之间的区域，并且将每个测序槽2完全包围。如此，一方面可以更大程度地提高上述侧向出光的率用来，另一方面可以简化制造工艺。当然，以图3为例，图3中心位置处的取光结构3是可以去掉的，仍能实现每个测序槽2均都被取光结构3完全包围。

在本发明中，取光结构3可以为置于基板主体1的第一侧的独立结构，也可以是与基板主体1一体成型的结构，该两种情况均属于本发明的保护范围。例外，在实际应用中，还可以根据需要在取光结构3背向基板主体1的一侧设置其他结构(例如，盖板)，其也应属于本发明的保护范围。

可选地，如图1和图2所示，取光结构3包括：设置于基板主体1的第一侧且呈周期性排布的多个微型槽31。周期性排列的多个微型槽31所构成的结构相当于周期性的交替分布的两种介质(其中一种为空气，一种为基板主体1对应位置处的材料)。图2所示的例子中，微型槽31沿两个方向周期性地排布，相当于构成了二维光子晶体。实验发现，这种结构具有很好的取光特性，特别将原本在其所在界面上的全反射光变为部分反射光。当然微型槽31的形状不限于圆形，其周期性排列的两个方向不限于是垂直的两个方向。

可选地，微型槽31的平行于基板主体1的第一侧的表面的截面形状为圆形。

可选地，微型槽31的圆形截面的直径d1满足：20nm≤d1≤250nm。

可选地，微型槽31的槽深h1满足：20nm≤h1≤300nm。

可选地，在取光结构3中，任意相邻两个微型槽31的中心点之间的距离p1满足：40nm≤p1≤500nm。

微型槽31的槽深、形状及对应形状的尺寸、中心距等参数均会对其能够取光的光的波长范围造成影响。上述取值范围特别对应于可见光的波长范围。

可选地，测序槽2的平行于基板主体1的第一侧的表面的截面形状为圆形。

可选地，测序槽2的圆形截面的直径d2满足：100nm≤d2≤2um。

可选地，测序槽2的槽深h2满足：100nm≤h2≤2um。

可选地，测序槽2的数量为多个，任意相邻两个测序槽2的中心点之间的距离p2满足：200nm≤p2≤5um。

以上测序槽2的尺寸参数可使得测序槽2内的荧光基团5所发出全部光线中的大部分均能最终射向光检测装置。

实施例2：

本实施例提供一种基因测序设备，包括：基因测序芯片，该基因测序芯片采用实施例1提供的基因测序芯片。

该基因测序设备对其内基因测序芯片侧出光的检测更加准确，从而使得基因测序的结果更加准确。

实施例3：

参照图4并结合图1-3，本实施例提供一种基因测序芯片的制备方法，基因测序芯片为实施例1的基因测序芯片，制备方法包括：

步骤s1、提供基板主体。

步骤s2、在基板主体的第一侧上形成测序槽，以及在基板主体的第一侧上形成取光结构。

按照该制造方法制得的基因测序芯片，能够对其内后续放置的待测基因4上的荧光基团5发出的光得到更大程度的利用，从而提高基因测序的准确性。

对于步骤s2所形成的测序槽2和取光结构3的具体描述，可参见前述实施例中相应内容，此处不再赘述。

可选地，在一个具体例子中，详细制备方法包括以下步骤。

第一步，在衬底基板上形成压印胶。这种实施方式中，基板主体1包括一层衬底基板和一层压印胶。

第二步，使用预定的纳米压印模板对压印胶进行压印处理，以形成测序槽2和微型槽31。即通过压印的工艺，在压印胶中同时形成测序槽2和微型槽31。当然，周期性排列的微型槽31构成了取光结构3。

当然，测序槽2例如可以是通过对衬底基板进行刻蚀的工艺首先形成，随后再对测序槽2以外区域的衬底基板材料的顶层进行刻蚀得到微型槽31。周期性排列的微型槽31构成了取光结构3。本领域技术人员可以设计多种不同的详细的制备工艺步骤。本实施例对此不做特别限定。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。