CN115433675B

CN115433675B - 核酸测序系统及测序控制方法

Info

Publication number: CN115433675B
Application number: CN202210927120.0A
Authority: CN
Inventors: 王谷丰
Original assignee: Shenzhen Sailu Medical Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Sailu Medical Technology Co ltd
Priority date: 2022-08-03
Filing date: 2022-08-03
Publication date: 2024-02-23
Anticipated expiration: 2042-08-03
Also published as: CN115433675A; WO2024027119A1

Abstract

本申请涉及核酸测序技术领域，公开了一种核酸测序系统及测序控制方法，包括生化反应装置、上样装置、检测装置和转移装置，生化反应装置实现芯片的开放式浸泡，实现试剂的重复实用，通过上样装置实现测试芯片向生化反应装置的进样和出样，以及对试剂槽进液和排液，由此可便于反应前试剂的灌注、反应过程中试剂的补液以及整个测序完成后试剂的排出，通过转移装置将芯片在上样装置、生化反应装置和检测装置间转移，保证反应和测试的连续性。另外，各装置的数量分别可根据具体的节拍进行合理配置，组合方式较为灵活，从而可通过调整流程或各装置的增减、替换进一步开发系统的测序能力，无需系统整体升级迭代，由此能够节省成本。

Description

核酸测序系统及测序控制方法

技术领域

本申请涉及核酸测序技术领域，尤其是涉及一种核酸测序系统及测序控制方法。

背景技术

目前的二代测序技术中，生化反应部分通常是采用微流控系统实现，主要是通过动力源、选择阀和管路等配合，将试剂盒流体可控地流过流动池的流体通道并和连接于流动池衬底上的待测序的核酸链接触，实现生化反应，该过程需要精准的温控系统和封闭流体系统，确保整个生化反应的充分进行，成本较高且易出现反应不均衡而影响检测结果的问题，并且试剂利用率低。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种核酸测序系统，能够采用开放式的生化反应方式，实现试剂的进液和排液，以及测试芯片的移动，从而便于芯片的上料、反应、检测和下料，有助于提高检测效率。本申请还提出一种测序控制方法。

根据本申请第一方面实施例的核酸测序系统，包括生化反应装置、上样装置、检测装置和转移装置，所述生化反应装置包括反应容器、移动机构、进液机构和排液机构，所述反应容器设置有多个具有开口的试剂槽，所述试剂槽用于盛放试剂并且浸泡待测的芯片，所述移动机构用于将所述芯片在设定的所述试剂槽之间转移；所述进液机构连通于所述试剂槽，用于移取设定试剂并向设定的所述试剂槽进液，所述排液机构连通于所述试剂槽，用于排出所述试剂槽内的试剂；所述上样装置包括进出料机构，所述进出料机构包括若干承载件和移动机构，所述承载件用于承载芯片，所述移动机构连接于所述承载件，并用于驱使所述承载件靠近或远离所述反应容器，以对芯片进样或出样；所述检测装置用于承接从所述生化反应装置转移出的芯片并对所述芯片进行成像检测分析；所述转移装置用于获取芯片并用于所述芯片在所述上样装置、所述生化反应装置或所述检测装置之间的相互转移。

本申请第一方面实施例的反应容器至少具有如下有益效果：生化反应装置实现芯片的开放式浸泡，实现试剂的重复实用，通过上样装置实现测试芯片向生化反应装置的进样和出样，以及对试剂槽进液和排液，由此可便于反应前试剂的灌注、反应过程中试剂的补液以及整个测序完成后试剂的排出，检测装置用于在设定的生化反应后采集芯片图片并检测分析，其中，通过转移装置将芯片在上样装置、生化反应装置和检测装置间转移，保证反应和测试的连续性。另外，本测序系统中，上样装置、生化反应装置和检测装置之间由转移装置衔接，各装置的数量分别可根据具体的节拍进行合理配置，组合方式较为灵活，从而可通过调整流程或各装置的增减、替换进一步开发系统的测序能力，无需系统整体升级迭代，由此能够节省成本。

根据本申请一些实施例的核酸测序系统，所述反应容器包括承托件和多个反应池，多个所述反应池按设定方式排布，并连接于承托件，各所述反应池内部设有所述试剂槽，所述试剂槽贯通所述反应池的顶部表面形成所述开口，以供所述芯片进出，所述反应池的壁体上设置有连通于所述试剂槽的进液孔和出液孔；所述进液机构包括进液组件和进液管路，各所述进液孔分别连接所述进液管路，所述进液组件用于移取设定试剂，并通过设定的所述进液管路向所述试剂槽进液；所述排液机构包括排液组件和排液管路，各所述出液孔分别连接所述排液管路，所述排液组件用于将所述试剂槽内的试剂通过所述排液管路排出。

根据本申请一些实施例的核酸测序系统，所述生化反应装置中，至少部分所述试剂槽还设置有第一温控模块，用于对相应的所述试剂槽内的试剂进行温度控制，所述第一温控模块包括温度保护开关，所述温度保护开关用于限制所述试剂槽的最大温度。

根据本申请一些实施例的核酸测序系统，所述移动机构包括移动组件和夹持组件，所述夹持组件适于持取所述芯片，所述移动机构连接于所述夹持组件，用于驱使所述夹持组件相对所述反应容器移动以将所述芯片在设定的所述试剂槽之间转移。

根据本申请一些实施例的核酸测序系统，所述反应容器中，多个所述试剂槽以设定方式分布形成多个反应区，各所述反应区分别具有多个所述试剂槽，对应于各所述反应区的位置分别设置有所述移动机构，各所述移动机构用于在对应的所述反应区内取放和移动所述芯片，所述移动机构能够在各所述反应区取放和移动所述芯片。

根据本申请一些实施例的核酸测序系统，所述反应容器中，还包括缓冲区，所述缓冲区具有若干所述试剂槽，所述缓冲区位于相邻所述反应区之间，相邻的所述移动机构能够在所述缓冲区内取放和移动所述芯片，所述移动机构能够在所述缓冲区取放和移动所述芯片。

根据本申请一些实施例的核酸测序系统，所述上样装置还包括存储机构，所述存储机构包括若干存储区，所述存储区用于存储核酸测序所需的试剂，所述进液机构还包括移液器，所述移液器通过所述进液管路连接于所述进液组件，所述移液器用于获取存储于所述存储区的试剂。

根据本申请一些实施例的核酸测序系统，所述存储机构包括第一存储区和第二存储区，所述第一存储区配置为在常温下存储试剂，所述第二存储区设置有第二温控模块，所述第二温控模块用于使所述第二存储区的温度维持在设定温度范围内，以便在所述温度范围内存储试剂，所述温度范围低于常温。

根据本申请一些实施例的核酸测序系统，所述检测装置包括采图平台和图像采集仪，所述采图平台用于定位从所述生化反应装置移出的芯片，所述图像采集仪对应于所述采图平台设置，用于对置于所述采图平台上的芯片采集图像。

根据本申请一些实施例的核酸测序系统，所述检测装置还包括配置有图像处理模块的工作站，所述工作站用于接收所述图像采集仪生成的图像并通过图像处理模块处理获取核酸序列信息。

根据本申请一些实施例的核酸测序系统，所述采图平台包括吸附盘、真空管路和排废管路，所述真空管路用于连接真空气源并连通于所述吸附盘，用于在所述吸附盘形成负压以吸附芯片，所述排废管路连通于所述真空管路的设定位置，用于收集和排除从吸附盘进入所述真空管路的废液。

根据本申请一些实施例的核酸测序系统，所述转移装置包括行走机构和机械臂，所述行走机构连接于所述机械臂，用于承载并驱使所述机械臂沿设定方向移动，所述机械臂的执行端设置有末端抓手，用于取放芯片；所述行走机构和所述机械臂配合能够驱使所述末端抓手在所述上样装置、所述生化反应装置和所述检测装置之间移动。

根据本申请一些实施例的核酸测序系统，所述末端抓手包括手指驱动组件和手指，所述手指驱动组件连接于所述手指并用于驱动所述手指张开或闭合；所述末端抓手上还设置有抓取传感器、释放传感器和芯片有无传感器。

根据本申请一些实施例的核酸测序系统，所述系统中，1台所述生化反应装置对应设置1台或多台所述检测装置。

根据本申请一些实施例的核酸测序系统，所述生化反应装置还包括主控机和多个感测单元，各所述试剂槽分别设置有一感测单元，所述感测单元用于感测对应的所述试剂槽内是否容纳有芯片，并将感测信号发送至所述主控机；所述主控机能够根据所述感测信号控制所述移动机构按设定程序取放和移动至少一个芯片。

根据本申请一些实施例的核酸测序系统，所述生化反应装置还包括控制箱，所述控制箱通讯连接于所述进液机构，用于控制所述进液机构的进液操作；所述控制箱还通讯连接于所述排液机构，用于控制所述排液机构的排液操作；所述主控机还用于根据设定的试剂槽状态指示所述控制箱控制所述进液机构进液或控制所述排液机构排液。

根据本申请一些实施例的核酸测序系统，所述上样装置、所述转移装置和所述检测装置通讯连接于所述主控机，所述主控机用于控制所述上样装置对芯片的进样和出样操作、所述生化反应装置对芯片的浸泡操作、所述检测装置对芯片的成像检测分析操作，以及控制所述转移装置件将芯片在所述上样装置、所述生化反应装置和所述检测装置之间转移。

本申请第二方面实施例的测序控制方法，包括：

反应及检测：对试剂槽内是否置有芯片进行感测并形成感测信号，根据感测信号并按预设的测序模式控制移动机构将芯片移动至相应的试剂槽中进行浸泡反应，以及控制转移装置将已完成设定反应过程的芯片转移至检测装置进行成像检测；

进液和排液：在反应及检测前，控制进液机构按预设程序向多个试剂槽分别灌注设定的试剂；在反应及检测的过程中，响应于设定的反应参数信号控制进液机构对设定的试剂槽补液；在反应及检测结束后，响应于芯片总数处理完成信号控制排液机构对试剂槽排液。

本申请第二方面实施例的核酸测序方法，至少具有如下有益效果：通过对多个试剂槽灌注试剂，从而能够支持通过浸泡的方式进行生化反应，通过将芯片移动至像一个的试剂槽中进行浸泡反应，同一试剂槽能够先后浸泡多个芯片，实现试剂的重复使用，并且，通过在反应及检测的过程中对相应的试剂槽补液，能够保证生化反应的持续进行，芯片可持续上料、浸泡反应和成像检测，能够有效提高反应效率，从而提高测序通量。

根据本申请一些实施例的测序控制方法，所述测序模式包括：PCR过程、一链测序过程、BARCODE1测序过程、BARCODE2测序过程和二链测序过程，其中，PCR过程在其余各过程之前，一链测序过程在二链测序过程之前。

根据本申请一些实施例的测序控制方法，所述反应参数信号包括在反应及检测过程中对芯片进行计数生成的数量信号，或者，对反应进行的时间进行感测生成的时间信号，或者，对试剂槽的液位进行感测生成的液位信号。

根据本申请一些实施例的测序控制方法，所述方法还包括温度控制：根据预设程序控制盛放有设定试剂的所述试剂槽的温度，以将设定的浸泡反应所需的试剂温度控制在所需的温度范围内。

根据本申请一些实施例的测序控制方法，所述方法还包括芯片上下料：根据所述感测信号并按预设程序控制进出料机构驱使承载件靠近反应容器，并控制转移装置将待测芯片转移至所述反应容器实现上料，或将反应及检测完成后的芯片转移至所述承载件实现下料。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

图1为本申请实施例核酸测序系统的结构示意图；

图2为图1所示出实施例的俯视图；

图3为本申请实施例中生化反应装置的结构示意图；

图4为本申请实施例中反应容器的结构示意图；

图5为本申请实施例反应容器的俯视图；

图6为图5中的A-A截面的剖视图；

图7为图5中的B-B截面的剖视图；

图8为本申请一实施例中反应容器的分解示意图；

图9为本申请实施例中进液机构和排液机构的连接示意图；

图10为本申请实施例中进液机构的部分连接示意图；

图11为本申请实施例中排液机构的部分连接示意图；

图12为本申请实施例中排液机构的另一部分连接示意图；

图13为本申请实施例中反应容器的简化图；

图14为本申请实施例中上样装置的结构示意图；

图15为本申请实施例中上样装置的部分结构示意图；

图16为图14示出实施例中上样装置的俯视图；

图17为本申请实施例中上样装置的进出样机构的部分结构示意图；

图18为本申请实施例中上样装置和生化反应装置的示意图；

图19为本申请实施例中检测装置的结构示意图；

图20为检测装置的采图平台的部分控制原理图；

图21为本申请实施例中转移装置的末端抓手的结构示意图；

图22为末端抓手的控制原理图；

图23为本申请实施例的核酸测序系统的工作流程示意图；

图24为本申请实施例中反应容器的试剂槽的一种分布方案示意图；

图25为芯片在反应容器中进行生化反应的一个流程图；

图26为本申请实施例的测序控制方法进行双端测序的流程示意图。

附图标记：

生化反应装置10；

反应容器100，试剂槽101，进液孔102，出液孔103，承托件104，托盘105，侧壁106，反应池107，安装部108，集液槽109，排废孔110，安装口111，反应区112，缓冲区113；

进液机构120，进液组件121，进液管路122，进液泵123，第一控制阀124，第二控制阀125；

排液机构130，排液组件131，排液管路132，排液泵133，第三控制阀134，废液容器135，废液泵136，废液管路137；

控制箱140；

移动机构150，移动组件151，夹持组件152；

上样装置20；

机架210，平台211，机柜212，到位感应器213；

进出料机构220，第一承载件221，第二承载件222，第一移载组件223，第二移载组件224，第一容纳槽225，第二容纳槽226，第一位置227，第二位置228，第三位置229，第四位置230，存储机构240；

检测装置30；

图像采集仪310，采图平台320，吸附盘321，真空管路322，排废管路323，隔离腔体324，排废泵325，真空泵326；

转移装置40；

行走机构410，机械臂420，末端抓手430，手指驱动组件431，手指432，压缩气源433，调压过滤器434，二位五通阀435，调速器436，消声器437；

主控机50。

具体实施方式

以下将结合实施例对本申请的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本申请的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本申请的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，如果涉及到方位描述，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或器件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请实施例的描述中，如果某一特征被称为“设置”、“固定”、“连接”、“安装”在另一个特征，它可以直接设置、固定、连接在另一个特征上，也可以间接地设置、固定、连接、安装在另一个特征上。在本申请实施例的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个以上，如果涉及到“多个”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

核酸测序中，采用开放的流体系统实现，通过将待测芯片反复浸泡多种试剂实现开放式的生化反应，在反应过程中需要试剂种类多，以及需要将芯片在多种试剂中转移以便进行相应的反应，与目前常用的二代测序方法相比，能够重复利用试剂，减少了测序成本，并且开放式反应系统能够满足测序要求以及时空组学研究需求。但目前的检测设备对试剂的添加方式复杂，导致操作较为繁杂，难以对多种试剂进行多次灌注和补液，完成设定反应和成像检测的芯片无法及时移出，影响后续芯片的反应及检测，难以进行操作节拍的优化，从而影响检测效率。本申请实施例提供了一种核酸测序系统及测序控制方法，能够采用开放式的生化反应方式，实现试剂的进液和排液，以及测试芯片的转移，从而便于芯片的上料、反应、检测和下料，有助于提高检测效率。

参考图1和图2，根据本申请第一方面实施例的核酸测序系统，包括生化反应装置10、上样装置20、检测装置30和转移装置40，其中，生化反应装置10用于为芯片提供生化反应的场所，上样装置20用于芯片的进样、出样和试剂进液、排液，检测装置30用于承接从生化反应装置10转移出的芯片并对芯片进行成像检测分析。转移装置40用于将芯片在生化反应装置10、上样装置20和检测装置30之间转移，实现芯片在整个测序流程中的转移。

参考图3，生化反应装置10包括反应容器100、移动机构150、进液机构120和排液机构130。反应容器100设置有多个具有开口的试剂槽101，试剂槽101用于盛放试剂并且浸泡待测的芯片，实现芯片的开放式浸泡。移动机构150用于将芯片在设定的试剂槽101之间转移，芯片能够进行相应的生化反应，单个试剂槽101能够先后浸泡多个芯片，实现试剂的重复使用。进液机构120连通于试剂槽101，用于移取设定试剂并向设定的试剂槽101进液。排液机构130连通于试剂槽101，用于排出试剂槽101内的试剂，从而能够对试剂槽101进液和排液。由此可便于反应前试剂的灌注、反应过程中试剂的补液以及整个测序完成后试剂的排出。

参考图1和图2，上样装置20包括进出料机构220，进出料机构220包括若干承载件和移动机构150，承载件用于承载芯片，移动机构150连接于承载件，并用于驱使承载件靠近或远离反应容器100，以对芯片进样或出样。通过上样装置20实现测试芯片向生化反应装置10的进样和出样，保证反应和测试的连续性。

参考图1和图2，在一些实施例中，转移装置40包括行走机构410和机械臂420，行走机构410连接于机械臂420，用于承载并驱使机械臂420沿设定方向移动，机械臂420的执行端设置有末端抓手430，用于取放芯片；行走机构410和机械臂420配合能够驱使末端抓手430在上样装置20、生化反应装置10和检测装置30之间移动，从而在各装置进行相关的操作、反应或检测，保证测序流程的进行。

并且，本申请实施例的核酸测序系统中，上样装置20、生化反应装置10和检测装置30之间由转移装置40衔接，各装置的数量分别可根据具体的节拍进行合理配置，组合方式较为灵活，从而可通过调整流程或各装置的增减、替换进一步开发系统的测序能力，无需系统整体升级迭代，由此能够节省成本。例如，在一些实施例中，每1台生化反应装置10可对应设置1台或多台检测装置30，图1和图2中示出的是1台生化反应装置10对应设置2台检测装置30的方案。

其中，机械臂420可采用常用的六轴机械臂420，行走机构410可以采用常用的直线运动机构，从而实现机械臂420运动空间的拓展，使得末端抓手430能够在更大的范围内活动，适用于各装置之间位置较为分散的情况，或者装置数量较多、芯片需要移动的范围较大的情况。当然，在机械臂420的活动范围可以覆盖各个装置的设定位置，从而覆盖芯片所需移动的范围的方案中，也可以省去行走机构410。

上述各装置可采用对称的布局放置，例如，以配置2台检测装置30的方案为例，生化反应装置10和上样装置20分别设置于转移装置40的两侧，2台检测装置30分别对应于生化反应装置10和上样装置20对称设置于转移装置40的两侧，由此，在中部形成活动通道，转移装置40可通过行走机构410带动机械臂420在该通道中移动，从而能够到达各装置的对应位置以便于芯片的取放和转移。

参考图4至图9，在一些实施例中，反应容器100的各试剂槽101分别连通有进液孔102和出液孔103；进液机构120包括进液组件121和进液管路122，各进液孔102分别连接进液管路122，进液组件121用于移取设定试剂，并通过设定的进液管路122向试剂槽101进液。排液机构130包括排液组件131和排液管路132，各出液孔103分别连接排液管路132，排液组件131用于将试剂槽101内的试剂通过排液管路132排出。由此，通过进液孔102、出液孔103、进液机构120和排液机构130能够对试剂槽101进行进液和排液，从而便于试剂的灌注、补液和更新，以便于芯片多次浸泡操作的持续进行，有助于提高反应效率，进而提高核酸测序的效率。

与现有的二代测序方法相比，避免了封闭流体系统的使用，同一试剂槽101可依次浸泡多个芯片，避免试剂浪费。由此，测序系统具备一定的柔性，可根据需要调整芯片上料浸泡和浸泡完成后下料的节拍，并依此配置前、后工序的工作节拍，例如可调整搭配上样装置20的数量、进样操作、出样操作等，以及调整搭配检测装置30的数量、检测时间等等，形成支持多种柔性组合方案的系统，便于进一步挖掘测序系统的测序效率，调整方便，无需整体升级迭代，从而节约升级成本。

参考图1至图3，在一些实施例中，生化反应装置10还包括移动机构150，其中，移动机构150包括移动组件151和夹持组件152，夹持组件152适于持取芯片，移动机构150连接于夹持组件152，用于驱使夹持组件152相对反应容器100移动以置入设定的试剂槽101中进行浸泡。通过移动机构150实现芯片在不同试剂槽101之间的移动，以便于芯片多次浸泡操作的持续进行，有助于提高反应效率，进而提高核酸测序的效率。

其中，移动组件151可采用机械设备中常用的多轴机械手实现，夹持组件152可采用气缸驱动的抓手，包括两个手指和一个气缸，气缸驱动手指相向或相离运动从而闭合或打开，可实现芯片的抓取和释放。夹持组件152还可设置多个传感器，包括为抓取传感器、释放传感器和芯片有无检测传感器。抓取传感器用于感测两个手指是否正确闭合，可通过距离传感器或在闭合位置设置光电传感器实现该检测。释放传感器用于感测两个手指是否正确打开，可通过距离传感器或在打开位置设置光电传感器实现该检测。芯片有无检测传感器用于在开始抓取时感测抓手对应位置上是否有芯片，以及用于在转移过程中感测抓手上是否持有芯片，并且用于在释放是感测抓手上是否有芯片，由此保证抓取前能够顺利抓取芯片，抓取时能够识别芯片跌落，释放后确保芯片顺利释放。可通过接触式或非接触式的传感器实现芯片的检测。多个传感器实现芯片取放和转移操作过程的相关检测，从而提高操作的安全性，便于识别异常情况从而提高芯片抓取转移效率。

在一些实施例的测序系统中，生化反应装置10还可以包括主控机50和多个感测单元，各试剂槽101分别设置有一感测单元，感测单元用于感测对应的试剂槽101内是否容纳有芯片，并将感测信号发送至主控机50；主控机50通讯连接于移动机构150，用于控制移动组件151的对夹持组件152的移动操作以及控制夹持组件152对芯片的取放操作。主控机50能够根据感测信号控制移动机构150按设定程序取放和移动至少一个芯片。例如，设定程序可以设定每个芯片浸泡不同类型试剂的顺序和浸泡时间等等，以及，可在芯片上设置识别码，通过读取模块读取识别码获取每个芯片的样本信息，从而通过预设程序进行芯片的浸泡和转移。

主控机50是一个在工业控制应用中广泛使用的反馈回路部件，例如可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。由此可知，本申请实施例通过设定程序和感测信号实现移动组件151的对夹持组件152的移动操作以及控制夹持组件152对芯片的取放操作为本领域技术人员根据现有的控制器功能可轻易实现的，其原理及控制方法在此不做赘述。

具体而言，反应容器100可以采用一体式结构，也可以采用由多个结构件装配形成的分体式结构，试剂槽101、进液孔102和出液孔103可以采用多种方式实现。例如：参考图2至图4，在一些实施例的生化反应装置10中，反应容器100包括承托件104和多个反应池107，多个反应池107按设定方式排布，并连接于承托件104，各反应池107内部设有试剂槽101，试剂槽101贯通反应池107的顶部表面形成开口，以供芯片进出，进液孔102和出液孔103设置于反应池107的壁体上并连通于试剂槽101。由此，承托件104和多个反应池107可单独加工，并且，试剂槽101具有设定的深度以便于容纳芯片，可根据试剂槽101所需的尺寸配置反应池107的尺寸，而承托件104只需能够连接并承托反应池107即可，由此能够减轻反应容器100整体重量和材料用量。

其中，生化反应过程中的一些试剂具有一定的温度要求，为满足温度要求，目前一些采用开放式测序方法的系统中，通过设置升降装置和水浴锅，在进行具有温控需求的反应时，通过升降装置将装载有芯片和试剂的容器放入水浴锅中，实现反应温度的控制，虽然与传统的二代测序方案相比，温控方案更为简易，省去了精确的温控系统，节约了成本，但整个测序过程需要对容器进行多次升降移动，增加了机构的复杂度和控制难度。本申请一些实施例的测序系统中，反应容器100的至少部分试剂槽101还可设置第一温控模块，用于调节试剂槽101内的试剂的温度，以便于进行具有一定温度要求的反应，无需移动反应容器100。其中，第一温控模块可包括温控器、加热器、温度传感器和温度保护开关，加热器可连接于反应池107的外壁，通过对反应池107加热实现试剂槽101内试剂的温度调节，加热器可选用贴片形式的加热贴，可贴附于反应池107的外壁，也可以通过内嵌的方式成型于反应池107的壁体上。

温度保护开关可作为安全器件，用于限制试剂槽101的最大温度。温度传感器和温度保护开关通讯连接于温控器，可通过温度传感器感测反应池107的温度形成温度信号，温控器接收该温度信号并指示加热器工作，在温度超过设定值时还可通过温度保护开关切换加热器的启停从而停止加热。与现有的二代测序方法相比，无需对整个生化反应装置10配置精准的温控系统，能够有效降低成本，且针对性地对部分试剂槽101实现温度控制，可便于反应温度的管理，避免出现反应的不均衡的现象。

参考图6，在一些实施例中，至少部分反应池107的壁体上还设若干安装部108，温度传感器和/或温度保护开关连接于安装部108，该部分反应池107可用于进行具有设定温度要求的浸泡反应，安装部108可便于温度传感器和/或温度保护开关的安装，安装部108可以是设置于反应池107外壁的孔状或槽状结构，温度传感器和/或温度保护开关可设置于该孔状或槽状结构内部，可避免凸出于反应池107外壁或减少凸出于反应池107外壁的部分，从而避免碰撞损伤。

参考图4至图8，在一些实施例中，承托件104包括托盘105和侧壁106，托盘105连接于侧壁106的顶部，托盘105设置有多个贯通的安装口111，反应池107设置于安装口111内并抵持于托盘105的顶部，由此实现反应池107的承托。另外，承托件104的侧壁106支撑于托盘105的底部，从而能够将托盘105抬起，可通过侧壁106与工作台的安装实现反应容器100的定位固定，以便于通过机械手进行芯片的取放和转移。其中，托盘105的顶部还可以设置有集液槽109，用于承接收集芯片转移过程中的滴液，托盘105还开设有若干排废孔110，排废孔110连接于集液槽109，排废孔110还连接有排液管路132，排液组件131用于通过排液管路132排出集液槽109内的液体，避免液体溢出而污染台面或其他电器件。

在一些实施例中，反应容器100也可以采用一体式的结构，例如，反应容器100包括本体，该本体上多个位置设置有试剂槽101，试剂槽101贯通该本体的顶部形成供芯片进出的开口，本体的底部封闭试剂槽101，从而能够盛放试剂；本体的侧部或底部设置连通试剂槽101的进液孔102和出液孔103，实现进液和排液的需求。该本体可以设置为一体式结构，可简化装配。

参考图9和图10，在一些实施例的测序系统中，进液组件121包括进液泵123、第一控制阀124和第二控制阀125，第一控制阀124适于通过进液管路122引入测试设定的试剂，第二控制阀125通过进液管路122连接于试剂槽101的进液孔102，进液泵123通过进液管路122连接于第一控制阀124和第二控制阀125之间，用于将所需试剂通过进液管路122、第一控制阀124和第二控制阀125通入试剂槽101中，第一控制阀124用于选择通入设定试剂，第二控制阀125用于选择设定的试剂槽101。其中，进液泵123可采用注射泵或柱塞泵，实现试剂的泵送，控制阀可选用旋转阀或三通阀，实现相应的进液管路122的通断切换。图9和图10以第一控制阀124和第二控制阀125采用旋转阀为例示出了其连接关系，本申请实施例不限于图示的连接方式。

参考图9和图10，在一些实施例的生化反应装置10中，第一控制阀124包括多个第一阀门，第一阀门用于通过进液管路122连接用于储存试剂的容器，由此可通过多个第一控制阀124中多个第一阀门的通断选择所需通入的试剂。第二控制阀125包括多个第二阀门，第二阀门用于连接试剂槽101的进液孔102，由此可通过第二控制阀125中多个第二阀门的通断选择设定的试剂槽101注入由第一控制阀124通入的试剂。

参考图9，进液机构120包括多组进液组件121，多个第二控制阀125的第二阀门的数量之和不小于试剂槽101的数量，各试剂槽101通过进液孔102和进液管路122与各第二阀门一一对应连接，从而每个试剂槽101都可以通过第一控制阀124和第二控制阀125选择所需注入的试剂种类。

图11为本申请实施例中排液机构的部分连接示意图，参考图9和图11，在一些实施例中，排液组件131包括排液泵133和第三控制阀134，第三控制阀134通过排液管路132连接于试剂槽101的出液孔103，排液泵133通过排液管路132连接于第三控制阀134，用于将设定的试剂槽101中的试剂排出，第三控制阀134用于选择设定的试剂槽101。排液机构130还可包括废液容器135，用于收集排液机构130排出的液体。其中，第三控制阀134可以选用旋转阀或三通阀，图9和图11以第三控制阀134选用旋转阀为例示意出了其连接关系，本申请实施例不限于图示的连接方式。

参考图9和图11，第三控制阀134可包括多个第三阀门，第三阀门用于连接试剂槽101的出液孔103，进液机构120包括多组排液组件131，多个第三控制阀134的第三阀门的数量之和不小于试剂槽101的数量，各试剂槽101通过出液孔103和排液管路132与各第三阀门一一对应连接。从而每个试剂槽101都可以通过第三控制阀134选择所需排液的试剂槽101进行排液。

图12为本申请实施例中排液机构的另一部分连接示意图，参考图12，对于托盘105上设置有集液槽109的反应容器100，排液机构130还可以设置废液泵136和废液管路137，用于连接托盘105上的排废孔110，以将集液槽109内的液体排出，从而清除芯片转移过程产生的滴液。

参考图3，在上述实施例中，生化反应装置10还包括控制箱140，控制箱140通讯连接于进液机构120，用于控制进液机构120的进液操作；控制箱140还通讯连接于排液机构130，用于控制排液机构130的排液操作，例如控制各控制阀选择各阀门的通断，以及控制进液泵123和排液泵133。通过控制箱140实现泵阀控制是本领域的成熟技术，其原理及控制方法在此不做赘述。

在一些实施例中，主控机50还用于根据设定的试剂槽101状态指示控制箱140控制进液机构120进液或控制排液机构130排液。试剂槽101状态可包括通过计数器反馈的已进行浸泡的芯片数量，或通过计时器或设定程序反馈的已进行反应的时长，或通过液位传感器感测的液面位置。

参考图3至图5，以及图13，在一些实施例中，反应容器100的多个试剂槽101以设定方式分布形成多个反应区112，各反应区112分别具有多个试剂槽101，并且，对应于各反应区112的位置分别设置有移动机构150，各移动机构150用于在对应的反应区112内取放和移动芯片。另外，反应容器100中，还可包括缓冲区113（图中采用虚线框进行示意），缓冲区113具有若干试剂槽101，缓冲区113位于相邻反应区112之间，相邻的移动机构150能够在缓冲区113内取放和移动芯片。由此，可实现相邻移动机构150的协作，芯片在相邻的反应区112之间转移时，可先通过一个反应区112的移动机构150将芯片放置于缓冲区113的试剂槽101，再通过另一反应区112的移动机构150抓取缓冲区113内的芯片从而转移至另一反应区112进行浸泡，避免时空交集而发生干涉。缓冲区113还可以用于暂存反应完成等待转到光学装置进行图像采集的芯片。

在一些实施例中，各反应区112中的设定位置还可以预留部分试剂槽101作为上料位或下料位，例如，以图13示出的布局方式为例，两个反应区112分别位于缓冲区113的左右两侧，左侧反应区112远离移动机构150的一侧预留多个（图中为3个）试剂槽101作为上料位，用于接收从上样装置20的第一承载件221转移而来的待测芯片，转移装置40将芯片上料至该上料位，以便移动机构150获取芯片并进行后续的浸泡反应。反应区112远离移动机构150的一侧预留多个（图中为3个）试剂槽101作为下料位，用于存放反应完成后等待移出反应容器100的芯片，移动机构150将反应完成的芯片放置于该下料位，以便转移装置40在该下料位获取芯片并移出反应容器100。

参考图14和图15，上样装置20包括机架210、进出料机构220和存储机构240，进出料机构220包括第一承载件221、第二承载件222和移载机构，移载机构连接于机架210，用于驱使第一承载件221和第二承载件222沿进出料方向往复移动，第一承载件221用于承载待测序的芯片，第二承载件222用于承载测序完成后的芯片。存储机构240连接于机架210，包括第一存储区和第二存储区，第一存储区配置为在常温下存储试剂，可用于存储没有额外的温度要求的试剂，例如检测过程中使用到的一些中间缓冲液和清洗液等。第二存储区设置有第二温控模块，第二温控模块用于使第二存储区的温度保持在设定温度范围内，以便在相应的温度范围内存储试剂，该温度范围低于常温，因此可以储存具有低温要求的试剂，例如一些含有酶，或者样本的试剂。

因此，本申请实施例的核酸测序系统在工作时，可通过进出样机构的第一承载件221实现待测芯片的承载，并通过移载机构进样，以便于后续转移装置40对待测芯片进行上料至反应容器100，通过转移装置40将生化反应装置10已检测完成的芯片进行下料并承载于第二承载件222，并通过移载机构移出实现出样。通过存储机构240的第一存储区和第二存储区实现具有不同温度要求的试剂的存储和供给。上样装置20实现芯片的进样和出样，并且满足不同温度要求的多种试剂的存储和供给，从而便于核酸测序系统中的芯片和试剂的对外交互，实现芯片和试剂的有序管理，以便核酸测序的有序进行。

参考图14和图16，本申请的一些实施例，移载机构包括第一移载组件223和第二移载组件224。第一移载组件223连接于第一承载件221，用于驱使第一承载件221沿进出料方向往复移动至第一位置227或第二位置228，从而可将承载有待测芯片的第一承载件221放置于第一位置227，并通过第一移载组件223移动至第二位置228实现芯片的进样，便于后续芯片的上料检测。第二移载组件224连接于第二承载件222，用于驱使第二承载件222沿进出料方向往复移动至第三位置229或第四位置230，从而将第二承载件222移动至第三位置229，用于承载检测完成后的芯片，并通过第二移载组件224移出至第四位置230，实现芯片的出料。第二位置228与第三位置229相对应，便于对同一生化反应装置10进行进料和出料。

其中，机架210上对应于第二位置228设置有到位感应器213，用于感测第一承载件221移动到第二位置228，以便于芯片上料。机架210上对应于第三位置229也设置有到位感应器213，用于感测第二承载件222移动到第三位置229，以便于芯片下料至第二承载件222上。

上述实施例中，第一移载组件223和第二移载组件224可相互独立，从而实现进样和出样的分别操作，有助于优化节拍。第一移载组件223和第二移载组件224可采用步进电机、伺服电机或直线电机实现。

图17为本申请实施例中上样装置20的进出样机构的部分结构示意图，其中示出了第一承载件221及第一移载组件223，参考图14和图17，在一些实施例中，第一承载件221设置有若干第一容纳槽225，第一容纳槽225适于收容待测序的芯片，例如，第一容纳槽225可设置为与芯片外形相适配的窄缝结构，能够收容芯片并可实现芯片的有效定位，从而便于机械化的上料操作。其中，第一容纳槽225的数量可以是1个或多个，例如2个、3个、4个、5个、6个或更多，多个第一容纳槽225沿第一设定方向间隔排布设置，从而实现待测芯片的有序进料，该第一设定方向可以与第一承载件221的进料方向一致，或者垂直于该进料方向，具体的排布方向可根据后续工序的结构进行合理配置。

在一些实施例中，第一容纳槽225内设置有第一传感器，用于检测第一容纳槽225内芯片的有无，第一传感器可选用工业生产中常用的有无检测传感器，例如限位开关或光电传感器等，由此便于后续检测工序准确获取第一承载件221上的芯片，例如通过机械手抓取芯片时，避免机械手空抓，从而确保抓取的准确性和安全性。

在一些实施例中，第二承载件222设置有若干第二容纳槽226，第二容纳槽226适于收容测序完成后的芯片，例如，第二容纳槽226可设置为与芯片外形相适配的窄缝结构，能够收容芯片。其中，第二容纳槽226的数量可以是1个或多个，例如2个、3个、4个、5个、6个或更多，多个第二容纳槽226沿第二设定方向间隔排布设置，实现芯片的有序回收和出料。其中，第二容纳槽226内还可以设置第二传感器，用于检测第二容纳槽226内芯片的有无，第二传感器选用工业生产中常用的有无检测传感器，例如限位开关或光电传感器等，由此可避免芯片重叠放置于同一第二容纳槽226而发生碰撞风险，保证安全性。需要说明的是，在一些实施例中，第二承载件222的结构与第一承载件221的结构可以相同，也可以不同。采用相同结构的第一承载件221和第二承载件222时，由于芯片进料时需要保持一定的位置精度以便于被后续工序准确获取，第一承载件221需要时常清洁维护，以保持第一容纳槽225对芯片的定位的准确性，而出料时，对芯片的定位要求低，因此第二承载件222的维护要求低于第一承载件221。

在一些实施例中，对于无需对检测完成后的芯片有序摆放的情况，第二承载件222也可以不设置上述的多个第二容纳槽226，而只需具有用于承载芯片的承载部即可，从而可避免芯片回收时的对位放置，能够有效简化结构和操作控制。

参考图14和图15，第二温控模块可采用半导体制冷或压缩制冷的方式，以冷却第二存储区中的试剂。例如，第二温控模块包括半导体制冷器或压缩式制冷器，半导体制冷器或压缩式制冷器用于对第二存储区内的试剂制冷以维持在所需温度范围内，例如，在一些实施例中，第二温控模块用于使第二存储区的试剂保持在4℃至8℃之间，该温度适于保存一些含有酶或者样本的试剂，可采用常用的温控器实现温度的反馈和半导体制冷器或压缩式制冷器的工作状态的调节，从而维持所需的温度范围。半导体制冷器不需制冷剂、具有体积小、无噪音，重量轻等特点，且工作可靠，操作简便。压缩式制冷器主要包括压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器，通过压缩机的抽吸压缩、冷凝器的放热冷凝、节流阀的节流降压、蒸发器的吸热汽化的不停循环过程，达到使被冷对象温度下降目的，具有较高的制冷系数。两种制冷方式均能够实现第二存储区的有效制冷，具体实施时可根据实际的制冷和安装需求进行合理选择配置。

在一些实施例中，存储机构240还包括试剂针和第三移载组件，第三移载组件连接于试剂针，用于驱使试剂针相对第一存储区和第二存储区移动，通过试剂针抽取所需的试剂以便灌注和补液。

移液器是实验设备中通常用来准确移取一定体积的溶液的量器，因此，存储机构240也可根据试剂的体积和灌注或补液要求选择合适规格的移液器，以实现各试剂的定量移取，从而进行灌注或补液。

参考图14和图15，在一些实施例中，机架210包括平台211和机柜212，平台211位于机柜212的顶部，进出料机构220设置于平台211上，存储机构240设置于机柜212的内部，由此形成上下布局的结构，整体较为紧凑，可减少占用面积。

参考图18，转移装置40可用于在第一承载件221、生化反应装置10和第二承载件222之间移动转移芯片。转移装置40可位于第一承载件221和第二承载件222的同一侧，第一承载件221和第二承载件222可沿进样方向靠近或远离移动机构，从而便于芯片的进料和出料。其中，转移装置40可以采用多轴机械臂420，实现夹持机构的位置转移，夹持机构可以采用机械抓手或吸盘，实现芯片的持取。

进料时，可将装载有待测芯片的第一承载件221放置于第一移载组件223，通过第一移载组件223将第一承载件221朝向生化反应装置10方向移动，实现芯片的进料，转移装置40相对于上样装置20移动至第一承载件221处获取承载于第一承载件221上的待测芯片，并转移至生化反应装置10，从而将待测芯片上料至生化反应装置10。

检测完成后，芯片出料时，可通过转移装置40在生化反应装置10处获取通过生化反应装置10检测完成的芯片，再移动至第二承载件222处放置，通过第一移载组件223驱使第二承载件222移动以将收集的芯片送出，实现出料。

由上述可知，核酸测序系统工作时，通过上样装置20向生化反应装置10的试剂容器提供试剂，以及向生化反应装置10提供待测芯片以及回收测试完成的芯片，实现芯片和试剂的对外交互，并且便于检测过程中所需的试剂的灌注和补液，有助于加快处理节拍，提高测序效率。

参考图19，在一些实施例中，检测装置30包括采图平台320和图像采集仪310，采图平台320用于定位从生化反应装置10移出的芯片，图像采集仪310对应于采图平台320设置，用于对置于采图平台320上的芯片采集图像。可通过转移装置40将芯片从生化反应装置10移出以及放置于采图平台320上进行图像采集，另外，检测装置30还可包括配置有图像处理模块的工作站，工作站用于接收图像采集仪310生成的图像并通过图像处理模块处理，从而分析获取核酸序列信息。可采用本领域中常用的图像处理模块实现上述的处理和分析，其原理和算法在此不做赘述。

参考图19和图20在一些实施例中，采图平台320包括吸附盘321、真空管路322和排废管路323，真空管路322用于连接真空气源并连通于吸附盘321，用于在吸附盘321形成负压以吸附芯片，排废管路323连通于真空管路322的设定位置，用于收集和排除从吸附盘321进入真空管路322的废液，并设置隔离腔体324，液体会首先进入到隔离腔体324内，通过排废泵325抽离，从而避免废液进入真空气源，进而大大提高了真空泵326的使用寿命。真空气源可以是场地布设的真空管路322，将真空管路322通过管线接入从而实现吸附盘321的真空吸附功能，也可以是自带真空泵326，将真空泵326通过真空管路322连接从而实现吸附盘321的真空吸附功能。在一些实施例中，采图平台320还设置破真空阀，可以很好的破真空，使得芯片的释放更快，有助于加快处理节拍。

参考图21和图22，在一些实施例中，转移装置40的末端抓手430包括手指驱动组件431和手指432，手指驱动组件431连接于手指432并用于驱动手指432张开或闭合；末端抓手430上还设置有抓取传感器、释放传感器和芯片有无传感器，其作用与前文实施例中生化反应装置10的夹持组件152相似，在此不做赘述。手指驱动组件431可以采用双向气缸实现，通过气缸驱动手指432的张合运动控制是本领域的习知技术，在此不做赘述，仅做简单介绍，其控制原理图参考图22，气缸接入压缩气源433，通过调压过滤器434、二位五通阀435和两个调速器436连接于手指432，其中还可以在二位五通阀435处设置两个消声器437，减少噪音。调压过滤器434用于调整从压缩气源433进入气缸的气压。生化反应装置10中的夹持组件152也可以采用与该末端抓手430相似的结构及控制方式。

参考图23，在一些实施例中，生化反应装置10设置上述的主控机50，并且上样装置20、转移装置40和检测装置30通讯连接于主控机50，主控机50可通过TCP/IP协议控制上样装置20、转移装置40和检测装置30，例如，主控机50用于控制上样装置20对芯片的进样和出样操作、生化反应装置10对芯片的浸泡操作、检测装置对芯片的成像检测分析操作，以及控制转移装置40件将芯片在上样装置20、生化反应装置10和检测装置30之间转移。

参考图1、图2、图23和图23，本申请第二方面实施例的测序控制方法，包括反应及检测以及进液和排液的控制，其中：

反应及检测：对试剂槽101内是否置有芯片进行感测并形成感测信号，根据感测信号并按预设的测序模式控制移动机构150将芯片移动至相应的试剂槽101中进行浸泡反应，以及控制转移装置40将已完成设定反应过程的芯片转移至检测装置30进行成像检测；

进液和排液：在反应及检测前，控制进液机构按预设程序向多个试剂槽101分别灌注设定的试剂；在反应及检测的过程中，响应于设定的反应参数信号控制进液机构对设定的试剂槽101补液；在反应及检测结束后，响应于芯片总数处理完成信号控制排液机构130对试剂槽101排液。

其中，上述的反应参数信号可包括在反应及检测过程中对芯片进行计数生成的数量信号，或者，对反应进行的时间进行感测生成的时间信号，或者，对试剂槽101的液位进行感测生成的液位信号。例如，可通过计数器实现反应芯片的计数，当该计数达到设定数量时生成数量信号，感应与该数量信号控制进液机构对设定的试剂槽101补液；或者通过计时器进行反应时间的计时，当反应时间达到设定时长时生成时间信号，响应于该时间信号控制进液机构对设定的试剂槽101补液；或者通过液位传感器感测试剂槽101的液位，感测试剂槽101的液位低于设定液位时生成液位信号，响应于该液位信号控制进液机构对设定的试剂槽101补液。上述方式仅为列举的可行的实施方式，具体实施时，还可以采用其他方式控制进液机构进行补液。

由上述的控制方法可知，通过对多个试剂槽101灌注试剂，从而能够支持通过浸泡的方式进行生化反应，通过将芯片移动至下一个的试剂槽101中进行浸泡反应，同一试剂槽101能够先后浸泡多个芯片，实现试剂的重复使用，并且，通过在反应及检测的过程中对相应的试剂槽101补液，能够保证生化反应的持续进行，芯片可持续上料、浸泡反应和成像检测，能够有效提高反应效率，从而提高测序通量。另外，与现有测序系统和测序方法针对建立文库之后的测序流程相比，本申请实施例核酸测序系统基于开放式的生化反应、柔性的装置组合和流程控制，使得随机序列的合成与测序成为可能。本申请实施例的核酸测序系统及测序控制方法也适用于进行时空组学的研究。

在一些实施例中，测序控制方法还包括芯片上下料：根据感测信号并按预设程序控制进出样机构驱使承载件靠近反应容器100，并控制转移装置40将待测芯片转移至反应容器100实现上料，或将反应及检测完成后的芯片转移至承载件实现下料。参考图23，测序过程如下：

开始测序时，通过上述芯片上下料方法将上样装置20上的待测芯片上料至生化反应装置10的反应容器100；

通过上述反应及检测方法依次进行杂交扩增和第一步合成反应，反应完成后转移至检测装置30（光机模块）进行拍照成像以及检测分析；

判断是否达到需要的轮数，若否，则切除反应后进行第二步合成反应，应完成后转移至检测装置30（光机模块）进行拍照成像以及检测分析，重复该过程直至判断达到所需轮数；若是，则下料至上样装置20，结束测序流程。

可以理解的是，核酸测序所需的生化反应需要使用多种试剂，芯片在不同的试剂中浸泡从而进行相应的生化反应，一些反应需要在设定的温度下进行，因此，在一些实施例中，测序控制方法还包括温度控制：根据预设程序控制盛放有设定试剂的试剂槽101的温度，以将设定的浸泡反应所需的试剂温度控制在所需的温度范围内。可通过第一温控模块实现相应试剂槽101的温度控制，可通过设定程序控制第一温控模块的开启、工作时长和关闭等。反应容器100设置多个试剂槽101实现多种试剂的盛放，试剂槽101的排布方式可根据生化反应的流程、试剂槽101的加热需求、循环反应的方式等等进行合理配置。

参考图24，作为一种示例，图24示出了反应容器100试剂槽101的一种布局方式，其中反应容器100包括39个试剂槽101，以每行13个的方式排成三排，为便于说明，三排试剂槽101分别标记为A、B、C，并通过数字从一侧向另一侧对应标记13列，可以通过排号和列号组合表达相应位置的试剂槽101（或试剂），例如A1表示位于A排第1列的试剂槽101。在本实施例中，包括多种试剂：重扩增试剂、样品试剂、扩增试剂、变性试剂、消化试剂、U试剂、阻断试剂、测序引物1、测序引物2、标签引物1、标签引物2、G试剂、CLEAVE试剂、合成试剂A、合成试剂B、清洗试剂、预清洗试剂等等。

本示例中，位于中部的A7、B7、C7三个试剂槽101用于盛放清洗试剂和预清洗试剂，作为缓冲区，缓冲区将试剂槽101分为两个反应区，两个反应区的试剂槽101分别设置相应试剂，且均具有清洗试剂，各反应区中均包括具有第一温控模块的试剂槽101和常温的试剂槽101。对应于两个反应区的位置分别设置移动机构150，实现各反应区芯片的分别转移，需要芯片跨越两个反应区时，可先将芯片放置于缓冲区，再通过另一移动机构150将芯片移动到设定的试剂槽101中，避免时空间的干涉。由此，可根据试剂槽101和试剂的分别进行反应的控制。

各反应区中的设定位置还可以预留部分试剂槽101作为上料位或下料位，例如，C1、C2、C3为上料位，C11、C12、C13为下料位，转移装置40将芯片上料至该上料位，以便移动机构150获取芯片并进行后续的浸泡反应。移动机构150将反应完成的芯片放置于该下料位，以便转移装置40在该下料位获取芯片并移出反应容器100。

所有的生化反应都在上述试剂槽101中进行浸泡完成，开始反应时，先对需要温度控制的试剂槽101开启温度设置，然后开始前清洗并清理处理的芯片次数计数，然后开始对试剂槽101灌注全部的新鲜试剂，并进行芯片的浸泡反应，当结束后将芯片移出并将芯片计数加一，然后查看是否处理完所有的芯片，如果处理完成所有的芯片，则进行试剂槽101后清洗然后结束流程。如果没有处理完成所有的芯片，则判断是否达到设定的需要补液的芯片数，如果是，则从前清洗试剂槽101开始并全部灌注新鲜试剂，否则就补损失试剂并等待下一个芯片进入浸泡反应。例如，反应区的试剂槽101的工作流程参考图25，试剂槽101的控制可按如下流程进行：

S1，开始反应时，对相应试剂槽101开启第一温控模块；

S2，进行试剂槽101前清洗，并清零芯片计数；

S3，进行试剂槽101的灌注；

S4，按预设程序将芯片浸泡至设定试剂槽101中进行反应；

S5，反应完成后将芯片移出反应容器100并对芯片计数加一；

S6，判断是否处理完所有的芯片，若是，则进行S8；若否，则进行S7；

S7，判断是否达到设定的芯片数量，若是，则进行S2至S6；若否，则继续S4至S6，并补液；

S8，进行试剂槽101后清洗操作，结束反应流程。

具体的，参考图24，本申请提供一种示例，采用的试剂包括：重扩增试剂、样品试剂、扩增试剂、变性试剂、消化试剂、U试剂、阻断试剂、测序引物1、测序引物2、标签引物1、标签引物2、G试剂、CLEAVE试剂、合成试剂A、合成试剂B、清洗试剂、预清洗试剂。试剂种类的选择以及各试剂槽101内的试剂可根据具体的反应需求和芯片的移动方式进行合理分布，本示例中各试剂槽101及其试剂采用如下分布：

需要说明的是，上述分布仅作为一种可实施的方式的参考示例，不是固定的分布方式，各试剂槽101及其试剂可根据实际情况调整布置。

上述方法中，根据设定的测序模式进行反应及检测控制，参考图26，示出了双端测序模式，包括：PCR过程、一链测序过程、BARCODE1测序过程、BARCODE2测序过程和二链测序过程。其中，PCR过程在其余各过程之前，一链测序过程在二链测序过程之前。参考图24至图26，具体过程如下：

PCR过程：

开始测序时，芯片被放置到上样装置20（例如放置于第一承载件上）并通过上样装置20进料，通过转移装置40将芯片转移到反应容器100的上料位C1至C3，然后进行PCR过程1或PCR过程2。结合上述试剂槽101分布示例，PCR过程1或PCR过程2具体如下：

PCR过程1：

C1(C2,C3)-A2-(A5-A6-A3-A4)-A5-A6-A7-A8-A11-B7-B2-A5-B3-A5-B4-A5。其中，(A5-A6-A3-A4)表示该部分进行多次循环。

PCR过程2：

C1(C2,C3)-A2-A7-(A11-A12-A9-A10)-A11-A8-A11-A10-B7-B2-A5-B3-A5-B4-A5。其中，(A11-A12-A9-A10)表示该部分继续进行多次循环。

一链测序过程：

PCR过程结束后，进行FIRST过程，且在FIRST过程反应完成后，控制移动机构150将芯片转移到下料位C11至C13；结合上述试剂槽101分布示例，FIRST过程可为：C5-C6-C7-C8-C9-C10-C11(C12，C13)；

控制转移装置40将下料位C11至C13的芯片转移到检测装置30进行拍照成像检测，当检测装置30为多个时，可通过感测选择转移至空余的检测装置30；

成像检测完成后进行SEQENCE过程，在SEQENCE过程反应完成后，控制移动机构150将芯片转移到下料位C11至C13；结合上述试剂槽101分布示例，SEQENCE过程可以为：C1(C2,C3)-C4-C5-C6-C7-C8-C9-C10-C11(C12,C13)；

成像检测完成后，控制转移装置40将芯片转移回反应容器100，判断是否完成指定轮数，若否，则返回SEQENCE过程开始继续进行反应；若是，则进入BARCODE1测序过程。

BARCODE1测序过程：

控制转移装置40将芯片转移到上料位C1至C3，进行BARCODE1过程；BARCODE1过程可以是：C1(C2,C3)-A4-A5-A7-C8-C9-C10-C11(C12,C13)；

成像检测完成后，控制转移装置40将芯片转移回反应容器100，判断是否完成指定轮数，若否，则返回SEQENCE过程开始继续进行反应；若是，则进入BARCODE2测序过程。

BARCODE2测序过程：

控制转移装置40将芯片转移到上料位C1至C3，进行BARCODE2过程；BARCODE2过程可以是：C1(C2,C3)-A7-A10-B10-C8-C9-C10-C11(C12,C13)；

成像检测完成后，控制转移装置40将芯片转移回反应容器100，判断是否完成指定轮数，若否，则返回SEQENCE过程开始继续进行反应；若是，则进入二链测序过程。

二链测序过程：

后续芯片被放置到上样装置20（例如放置于第一承载件上）并通过上样装置20进料，通过转移装置40将芯片转移到反应容器100的上料位C1至C3；

进行PE过程1或PE过程2。结合上述试剂槽101分布示例，PE过程1或PE过程2具体如下：

PE过程1：

C1(C2,C3)-A1-(A4-A5-A6-A3)-A5-A4-A5-A7-B11-A7-A4-A5-B3-B7-B9-B7-A5。其中，(A4-A5-A6-A3)表示该部分进行多次循环；

PE过程2：

C1(C2,C3)-A1-A7-(A10-A11-A12-A9)-A11-A10-A11-B11-A7-A4-B3-B7-B9-B7-A5。其中，(A10-A11-A12-A9)表示该部分进行多次循环；

PE过程1或PE过程2结束后，进行FIRST过程，且在FIRST过程反应完成后，控制移动机构150将芯片转移到下料位C11至C13；结合上述试剂槽101分布示例，FIRST过程可为：C5-C6-C7-C8-C9-C10-C11(C12，C13)；

成像检测完成后，控制转移装置40将芯片转移回反应容器100，判断是否完成指定轮数，若否，则返回SEQENCE过程开始继续进行反应；若是，控制转移装置40将下料位C11至C13的芯片转移到上样装置20（例如第二承载件）进行出样，结束测序过程。

由上述可知，本申请实施例的核酸测序系统和测序控制方法，可用于进行核酸检测，能够完成：研究者样本的杂交、扩增、单端或者双端核酸检测、生物标签的检测功能。并可配备有服务器进行fastQ文件的输出。同时由于其开放性的反应系统和流体设计，还能够用于时空组学研究，除了完成整个测序的过程外，还能完成时空组学研究需要的全部生化过程。

上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims

1.核酸测序系统，其特征在于，包括：

生化反应装置，包括反应容器、移动机构、进液机构和排液机构，所述反应容器设置有多个具有开口的试剂槽，所述试剂槽用于盛放试剂并且浸泡待测的芯片，至少部分所述试剂槽还设置有第一温控模块，用于对相应的所述试剂槽内的试剂进行温度控制，所述移动机构用于将所述芯片在设定的所述试剂槽之间转移；所述进液机构连通于所述试剂槽，用于移取设定试剂并向设定的所述试剂槽进液，所述排液机构连通于所述试剂槽，用于排出所述试剂槽内的试剂；多个所述试剂槽以设定方式分布形成多个反应区和缓冲区，各所述反应区分别具有多个所述试剂槽，各所述反应区中的设定位置预留部分所述试剂槽作为上料位或下料位，所述缓冲区具有若干所述试剂槽，所述缓冲区位于相邻所述反应区之间；对应于各所述反应区的位置分别设置有所述移动机构，各所述移动机构用于在对应的所述反应区内取放和移动所述芯片，相邻的所述移动机构能够在所述缓冲区内取放和移动所述芯片；

上样装置，包括进出料机构，所述进出料机构包括若干承载件和移动机构，所述承载件用于承载芯片，所述移动机构连接于所述承载件，并用于驱使所述承载件靠近或远离所述反应容器，以对芯片进样或出样；

检测装置，用于承接从所述生化反应装置转移出的芯片并对所述芯片进行成像检测分析；

转移装置，所述生化反应装置和所述上样装置分别设置于所述转移装置的两侧，所述上样装置、所述生化反应装置和所述检测装置之间由所述转移装置衔接，所述转移装置用于获取芯片并用于所述芯片在所述上样装置、所述反应容器的所述上料位或下料位、或所述检测装置之间的相互转移。

2.根据权利要求1所述的核酸测序系统，其特征在于，所述反应容器包括承托件和多个反应池，多个所述反应池按设定方式排布，并连接于承托件，各所述反应池内部设有所述试剂槽，所述试剂槽贯通所述反应池的顶部表面形成所述开口，以供所述芯片进出，所述反应池的壁体上设置有连通于所述试剂槽的进液孔和出液孔；所述进液机构包括进液组件和进液管路，各所述进液孔分别连接所述进液管路，所述进液组件用于移取设定试剂，并通过设定的所述进液管路向所述试剂槽进液；所述排液机构包括排液组件和排液管路，各所述出液孔分别连接所述排液管路，所述排液组件用于将所述试剂槽内的试剂通过所述排液管路排出。

3.根据权利要求1所述的核酸测序系统，其特征在于，所述生化反应装置中，所述第一温控模块包括温度保护开关，所述温度保护开关用于限制所述试剂槽的最大温度。

4.根据权利要求1所述的核酸测序系统，其特征在于，所述移动机构包括移动组件和夹持组件，所述夹持组件适于持取所述芯片，所述移动机构连接于所述夹持组件，用于驱使所述夹持组件相对所述反应容器移动以将所述芯片在设定的所述试剂槽之间转移。

5.根据权利要求2所述的核酸测序系统，其特征在于，所述上样装置还包括存储机构，所述存储机构包括若干存储区，所述存储区用于存储核酸测序所需的试剂，所述进液机构还包括移液器，所述移液器通过所述进液管路连接于所述进液组件，所述移液器用于获取存储于所述存储区的试剂。

6.根据权利要求5所述的核酸测序系统，其特征在于，所述存储机构包括第一存储区和第二存储区，所述第一存储区配置为在常温下存储试剂，所述第二存储区设置有第二温控模块，所述第二温控模块用于使所述第二存储区的温度维持在设定温度范围内，以便在所述温度范围内存储试剂，所述温度范围低于常温。

7.根据权利要求1所述的核酸测序系统，其特征在于，所述检测装置包括采图平台和图像采集仪，所述采图平台用于定位从所述生化反应装置移出的芯片，所述图像采集仪对应于所述采图平台设置，用于对置于所述采图平台上的芯片采集图像。

8.根据权利要求7所述的核酸测序系统，其特征在于，所述检测装置还包括配置有图像处理模块的工作站，所述工作站用于接收所述图像采集仪生成的图像并通过图像处理模块处理获取核酸序列信息。

9.根据权利要求7所述的核酸测序系统，其特征在于，所述采图平台包括吸附盘、真空管路和排废管路，所述真空管路用于连接真空气源并连通于所述吸附盘，用于在所述吸附盘形成负压以吸附芯片，所述排废管路连通于所述真空管路的设定位置，用于收集和排除从吸附盘进入所述真空管路的废液。

10.根据权利要求1所述的核酸测序系统，其特征在于，所述转移装置包括行走机构和机械臂，所述行走机构连接于所述机械臂，用于承载并驱使所述机械臂沿设定方向移动，所述机械臂的执行端设置有末端抓手，用于取放芯片；所述行走机构和所述机械臂配合能够驱使所述末端抓手在所述上样装置、所述生化反应装置和所述检测装置之间移动。

11.根据权利要求10所述的核酸测序系统，其特征在于，所述末端抓手包括手指驱动组件和手指，所述手指驱动组件连接于所述手指并用于驱动所述手指张开或闭合；所述末端抓手上还设置有抓取传感器、释放传感器和芯片有无传感器。

12.根据权利要求1所述的核酸测序系统，其特征在于，所述核酸测序系统中，1台所述生化反应装置对应设置1台或多台所述检测装置。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的核酸测序系统，其特征在于，所述生化反应装置还包括主控机和多个感测单元，各所述试剂槽分别设置有一感测单元，所述感测单元用于感测对应的所述试剂槽内是否容纳有芯片，并将感测信号发送至所述主控机；所述主控机能够根据所述感测信号控制所述移动机构按设定程序取放和移动至少一个芯片。

14.根据权利要求13所述的核酸测序系统，其特征在于，所述生化反应装置还包括控制箱，所述控制箱通讯连接于所述进液机构，用于控制所述进液机构的进液操作；所述控制箱还通讯连接于所述排液机构，用于控制所述排液机构的排液操作；所述主控机还用于根据设定的试剂槽状态指示所述控制箱控制所述进液机构进液或控制所述排液机构排液。

15.根据权利要求13所述的核酸测序系统，其特征在于，所述上样装置、所述转移装置和所述检测装置通讯连接于所述主控机，所述主控机用于控制所述上样装置对芯片的进样和出样操作、所述生化反应装置对芯片的浸泡操作、所述检测装置对芯片的成像检测分析操作，以及控制所述转移装置件将芯片在所述上样装置、所述生化反应装置和所述检测装置之间转移。

16.测序控制方法，其特征在于，应用于权利要求1至15中任一项所述的核酸测序系统，所述测序控制方法包括：

反应及检测：对试剂槽内是否置有芯片进行感测并形成感测信号，根据感测信号并按预设的测序模式控制移动机构将芯片移动至相应的试剂槽中进行浸泡反应，在需要芯片跨越两个反应区时，先将芯片放置于缓冲区，再通过另一移动机构将芯片移动到设定的试剂槽中进行浸泡反应，以及控制转移装置将所述反应容器中已完成设定反应过程的芯片转移至检测装置进行成像检测；

进液和排液：在反应及检测前，控制进液机构按预设程序向多个试剂槽分别灌注设定的试剂；在反应及检测的过程中，响应于设定的反应参数信号控制进液机构对设定的试剂槽补液；在反应及检测结束后，响应于芯片总数处理完成信号控制排液机构对试剂槽排液；

温度控制：根据预设程序通过所述第一温控模块控制盛放有设定试剂的所述试剂槽的温度，以将设定的浸泡反应所需的试剂温度控制在所需的温度范围内；

芯片上下料：根据所述感测信号并按预设程序控制进出料机构驱使承载件靠近反应容器，并控制转移装置将待测芯片转移至所述反应容器的上料位实现上料，或将反应及检测完成后转移到所述反应容器的下料位的芯片转移至所述承载件实现下料。

17.根据权利要求16所述的测序控制方法，其特征在于，所述测序模式包括：PCR过程、一链测序过程、BARCODE1测序过程、BARCODE2测序过程和二链测序过程，其中，PCR过程在其余各过程之前，一链测序过程在二链测序过程之前。

18.根据权利要求17所述的测序控制方法，其特征在于，所述反应参数信号包括在反应及检测过程中对芯片进行计数生成的数量信号，或者，对反应进行的时间进行感测生成的时间信号，或者，对试剂槽的液位进行感测生成的液位信号。