[发明专利]一种台阶式生物芯片以及用于检测该生物芯片的基因测序装置

说明书

本发明公开了一种台阶式生物芯片，该台阶式生物芯片包括基底以及位于基底顶端携带有生物信息的荧光小球，相邻荧光小球中心点距基底底边A的高度为等数值递增或递减。本发明还公开了用于检测上述台阶式生物芯片的基因测序装置，该基因测序装置包括芯片放置平台以及放置在平台上的台阶式生物芯片，还包括位于芯片放置平台上方的显微物镜以及以一定入射角度照射在台阶式生物芯片上的照明光源。本发明基因测序装置无需使用高分辨率的显微物镜，只要使用标准的显微物镜即可得到高分辨率的成像，且装置中无需使用滤光片，从而使基因测序装置的成本大大降低。

技术领域

本发明涉及一种台阶式生物芯片以及用于检测该生物芯片的基因测序装置，属于光学测量技术领域。

背景技术

基因测序是一种新型的医疗检测技术，意义非常重大，因此国内外热度居高不下。如何实现低成本高速率的基因测序一直都是众多公司的研究方向。

目前实现产业化的基因测序装置都是采用搭载高NA的20X显微物镜(为了实现高分辨率，通常分辨率在亚微米级)，实现荧光信号收集；且采用同轴照明，同时通过配合高精度抑制激光进入相机的滤光片(截止深度大于6)来提高基因测序装置的信噪比，从而实现荧光信号的成像分析。因此现有基因测序设备成本非常高，对各个器件的要求也极为苛刻。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种台阶式生物芯片，该台阶式的生物芯片，台阶式生物芯片能够使基因测序装置通过在同一视场范围内拍摄多幅图像来获取信息，一幅图像代表一个台阶深度，假设该芯片有N个台阶，那么同一视场内可拍摄N幅图像(通过移动Z轴)，通过记录拍摄的次数，能够精准的知道这些图像的位置。若该装置使用的物镜的分辨率是δ，通过使用台阶式生物芯片，能够使物镜的分辨率提高到δ/N。

本发明还要解决的技术问题是提供一种用于检测上述台阶式生物芯片的基因测序装置，该基因测序装置无需使用高分辨率的显微物镜，只要使用标准的显微物镜即可得到高分辨率的成像，且装置中无需使用滤光片，从而使基因测序设备的成本大大降低。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种台阶式生物芯片，包括基底以及位于基底顶端携带有生物信息的荧光小球，相邻荧光小球中心点距基底底边A的高度为等数值递增或递减。

其中，相邻荧光小球呈阶梯状排布，多个呈阶梯状排布的荧光小球为一组，生物芯片上依次排布有多组呈阶梯状排布的荧光小球。

一种用于检测上述台阶式生物芯片的基因测序装置，包括芯片放置平台以及放置在平台上的台阶式生物芯片，还包括位于芯片放置平台上方的显微物镜以及以一定入射角度照射在台阶式生物芯片上的照明光源；其中，所述台阶式生物芯片包括基底以及位于基底顶端携带有生物信息的荧光小球，相邻荧光小球中心点距基底底边A的高度为等数值递增或递减。

其中，每组呈阶梯状排布的荧光小球中，相邻荧光小球的高度差大于显微物镜的2倍焦深。

其中，所述照明光源发出的入射光与生物芯片的夹角大于0°小于90°，具体为照明光源的入射角度大于arctan(D/2L)；其中，D为显微物镜的直径，L为物镜到生物芯片的垂直距离。

相邻荧光小球的水平间隔为亚微米级，台阶的深度(相邻荧光小球中心点的垂直高度差)大于物镜的2倍焦深，防止不同台阶深度的荧光像相互影响，保证一次拍照只针对一个深度的荧光信号，通过台阶信息确认相关信号(即快递定位到对应发光的荧光小球)，实现低NA物镜高分辨率成像。

与现有技术相比，本发明技术方案具有的有益效果是：