本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種基因測序芯片、基因測序裝置以及基因測序方法。

背景技術(shù)：

隨著基因測序技術(shù)的不斷發(fā)展，基因測序技術(shù)逐漸成為現(xiàn)代分子生物學(xué)研究中最常用的技術(shù)，具有廣泛的應(yīng)用場景。因此，用于基因測序的裝置具有較大的市場空間。

從1977年第一代基因測序發(fā)展至今，基因測序技術(shù)取得了相當(dāng)大的發(fā)展，第一代sanger測序技術(shù)，第二代高通量測序技術(shù)，第三代單分子測序技術(shù)，第四代納米孔測序技術(shù)，目前市場主流的測序技術(shù)仍以第二代高通量測序?yàn)橹鳌?/p>

第二代高通量測序技術(shù)主要包括illumina的邊合成邊測序技術(shù)，thermofisher的離子半導(dǎo)體測序技術(shù)、連接法測序技術(shù)和roche的焦磷酸測序技術(shù)等，其中illumina憑借其超高通量和相對較長的讀長的優(yōu)勢，占有超過70％的市場份額。

通常的基因測序技術(shù)會對各種堿基進(jìn)行不同的熒光基團(tuán)修飾，當(dāng)這些堿基與待測基因片段配對時，熒光基團(tuán)釋放；此時，通過光學(xué)系統(tǒng)檢測熒光顏色便可確定堿基的種類，從而得到待測基因片段序列。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明至少一個實(shí)施例提供一種基因測序芯片、基因測序裝置以及基因測序方法。該基因測序芯片包括第一基板、公共電極、第二基板以及液晶層。第一基板與第二基板相對設(shè)置，液晶層設(shè)置在第一基板與第二基板之間。第二基板遠(yuǎn)離第一基板的一側(cè)包括至少一個凹入第二基板的凹槽，凹槽用于放置待測樣本，各凹槽靠近第一基板的底部設(shè)置有離子敏感膜，離子敏感膜被配置為感應(yīng)凹槽內(nèi)發(fā)生的基因測序反應(yīng)產(chǎn)生的離子以產(chǎn)生電壓并與公共電極產(chǎn)生電場，從而可驅(qū)動該液晶層中的液晶分子偏轉(zhuǎn)。由此，該基因測序芯片可提供更簡單，成本更低的基因測序。

本發(fā)明至少一個實(shí)施例提供一種基因測序芯片，其包括：第一基板；公共電極；第二基板，與所述第一基板相對設(shè)置；液晶層，設(shè)置在所述第一基板與所述第二基板之間，所述第二基板遠(yuǎn)離所述第一基板的一側(cè)包括至少一個凹入所述第二基板的凹槽，所述凹槽被配置為放置待測樣本，各所述凹槽靠近所述第一基板的底部設(shè)置有離子敏感膜，所述離子敏感膜被配置為感應(yīng)所述凹槽內(nèi)發(fā)生的基因測序反應(yīng)產(chǎn)生的離子以產(chǎn)生電壓并與所述公共電極產(chǎn)生電場。

例如，在本發(fā)明一實(shí)施例提供的基因測序芯片中，所述離子敏感膜包括氫離子敏感膜。

例如，在本發(fā)明一實(shí)施例提供的基因測序芯片中，所述至少一個凹槽包括多個所述凹槽，所述多個凹槽在所述第二基板上呈陣列設(shè)置。

例如，在本發(fā)明一實(shí)施例提供的基因測序芯片中，所述公共電極設(shè)置在所述第一基板靠近所述液晶層的一側(cè)。

例如，在本發(fā)明一實(shí)施例提供的基因測序芯片中，所述公共電極包括多個條狀公共電極，所述公共電極和所述離子敏感膜同層設(shè)置，各所述條狀公共電極設(shè)置在相鄰的所述凹槽之間。

例如，在本發(fā)明一實(shí)施例提供的基因測序芯片中，所述公共電極包括多個條狀公共電極，所述離子敏感膜包括多個條狀敏感膜，所述公共電極和所述離子敏感膜同層設(shè)置，所述條狀公共電極和所述條狀敏感膜交替間隔設(shè)置在所述凹槽的底部。

例如，本發(fā)明一實(shí)施例提供的基因測序芯片中還包括：第一偏光片；以及第二偏光片，所述第一偏光片和所述第二偏光片設(shè)置在所述液晶層的兩側(cè)。

例如，本發(fā)明一實(shí)施例提供的基因測序芯片中還包括：背光源，設(shè)置在所述第一偏光片遠(yuǎn)離所述第二偏光片的一側(cè)，或者，設(shè)置在所述第二偏光片遠(yuǎn)離所述第一偏光片的一側(cè)。

例如，在本發(fā)明一實(shí)施例提供的基因測序芯片中，所述凹槽平行于所述第一基板的橫截面的形狀包括圓形和正多邊形至少之一。

例如，在本發(fā)明一實(shí)施例提供的基因測序芯片中，所述凹槽的平行于所述第一基板的橫截面的最大尺寸的范圍為10-100μm。

例如，本發(fā)明一實(shí)施例提供的基因測序芯片還包括：第三基板、進(jìn)樣口和出樣口，第三基板設(shè)置在所述第二基板遠(yuǎn)離所述第一基板的一側(cè)，所述第三基板包括至少一個流道，所述流道與所述凹槽連通，所述進(jìn)樣口和所述出樣口設(shè)置在所述第三基板上并與所述流道連通。

本發(fā)明至少一個實(shí)施例提供一種基因測序裝置，其包括：基因測序芯片；以及感光裝置，所述基因測序芯片包括上述任一項(xiàng)所述的基因測序芯片，所述感光裝置被配置為感測所述至少一個凹槽所在位置處的出光。

例如，在本發(fā)明一實(shí)施例提供的基因測序裝置中，所述感光裝置包括ccd圖像傳感器。

本發(fā)明至少一個實(shí)施例提供一種基因測序芯片的基因測序方法，所述基因測序芯片包括上述任一項(xiàng)所述的基因測序芯片，所述基因測序方法包括：在凹槽中放入待測樣本；依次向所述凹槽加入四種不同的脫氧核糖核苷三磷酸并分別通過離子敏感膜感應(yīng)堿基配對反應(yīng)釋放的離子并產(chǎn)生感應(yīng)電壓，此電壓與公共電極產(chǎn)生電場，；以及檢測所述液晶偏轉(zhuǎn)的情況，并通過所述液晶偏轉(zhuǎn)的情況判斷發(fā)生配對反應(yīng)的脫氧核糖核苷三磷酸。

例如，在本發(fā)明一實(shí)施例提供的基因測序裝置中，檢測所述液晶偏轉(zhuǎn)的情況，并通過所述液晶偏轉(zhuǎn)的情況判斷發(fā)生配對反應(yīng)的脫氧核糖核苷三磷酸包括：通過感光裝置和偏光片感測偏振光通過所述液晶的情況來檢測所述液晶偏轉(zhuǎn)的情況。

附圖說明

為了更清楚地說明本公開實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅涉及本公開的一些實(shí)施例，而非對本公開的限制。

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種基因測序芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2a為本發(fā)明一實(shí)施例提供的另一種基因測序芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2b為本發(fā)明一實(shí)施例提供的另一種基因測序芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種凹槽的平面示意圖；

圖4為本發(fā)明一實(shí)施例提供的另一種基因測序芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種基因測序芯片的平面示意圖；

圖6為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種基因測序芯片的工作原理示意圖；

圖7為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種基因測序裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖8為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種基因測序方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本公開實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本公開實(shí)施例的附圖，對本公開實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例是本公開的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；谒枋龅谋竟_的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在無需創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本公開保護(hù)的范圍。

除非另外定義，本公開使用的技術(shù)術(shù)語或者科學(xué)術(shù)語應(yīng)當(dāng)為本公開所屬領(lǐng)域內(nèi)具有一般技能的人士所理解的通常意義。本公開中使用的“第一”、“第二”以及類似的詞語并不表示任何順序、數(shù)量或者重要性，而只是用來區(qū)分不同的組成部分?！鞍ā被蛘摺鞍钡阮愃频脑~語意指出現(xiàn)該詞前面的元件或者物件涵蓋出現(xiàn)在該詞后面列舉的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件?！斑B接”或者“相連”等類似的詞語并非限定于物理的或者機(jī)械的連接，而是可以包括電性的連接，不管是直接的還是間接的。

在通常的基因測序技術(shù)中，需要對各種堿基進(jìn)行不同的熒光基團(tuán)修飾，當(dāng)這些堿基與待測基因片段配對時，熒光基團(tuán)釋放；此時，通過光學(xué)系統(tǒng)檢測熒光顏色便可確定堿基的種類，從而得到待測基因片段序列。也就是說，通常的基因測序技術(shù)不僅需要對堿基進(jìn)行熒光標(biāo)記，還需要有激光光源和光學(xué)系統(tǒng)。因此，通常的基因測序技術(shù)的基因測序系統(tǒng)比較復(fù)雜，并且對堿基進(jìn)行熒光基團(tuán)修飾標(biāo)記的化學(xué)試劑比較昂貴，從而增加基因測序的時間和成本。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種基因測序芯片、基因測序裝置以及基因測序方法。該基因測序芯片包括第一基板、公共電極、第二基板以及液晶層。第一基板與第二基板相對設(shè)置，液晶層設(shè)置在第一基板與第二基板之間。第二基板遠(yuǎn)離第一基板的一側(cè)包括至少一個凹入第二基板的凹槽，凹槽用于放置待測樣本，各凹槽靠近第一基板的底部設(shè)置有離子敏感膜，離子敏感膜可感應(yīng)凹槽中發(fā)生的基因測序反應(yīng)產(chǎn)生的離子并產(chǎn)生電壓，從而與公共電極產(chǎn)生電場以驅(qū)動該液晶層中的液晶分子偏轉(zhuǎn)。由此，該基因測序芯片可利用離子敏感膜感應(yīng)堿基配對反應(yīng)中產(chǎn)生的離子(例如，氫離子)并產(chǎn)生電壓，并產(chǎn)生控制液晶層中液晶分子偏轉(zhuǎn)的電場，從而利用液晶光學(xué)開關(guān)技術(shù)來判斷是否發(fā)生堿基配對反應(yīng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)基因測序。而且，由于采用該基因測序芯片的基因測序技術(shù)無需對各種堿基進(jìn)行熒光標(biāo)記，也不需要激光光源和光學(xué)系統(tǒng)，因此，采用該基因測序芯片的基因測序技術(shù)的系統(tǒng)更簡單，成本更低。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例提供的基因測序芯片、基因測序裝置以及基因測序方法進(jìn)行說明。

實(shí)施例一

本實(shí)施例提供一種基因測序芯片。圖1為根據(jù)本實(shí)施例的一種基因測序芯片；如圖1所示，該基因測序芯片包括第一基板110、公共電極120、第二基板130以及液晶層140。第一基板110和第二基板130相對設(shè)置，液晶層140設(shè)置在第一基板110和第二基板130之間。第二基板130遠(yuǎn)離第一基板110的一側(cè)包括至少一個凹入第二基板130的凹槽136，凹槽136可放置待測樣本并用于對待測樣本進(jìn)行基因測序；凹槽136靠近第一基板110的底部設(shè)置有離子敏感膜132，離子敏感膜132可感應(yīng)凹槽136中發(fā)生的基因測序反應(yīng)，例如堿基配對反應(yīng)產(chǎn)生離子并產(chǎn)生電壓以與公共電極120形成電場，以控制位于第二基板130靠近第一基板110的一側(cè)的液晶層130中的液晶分子發(fā)生旋轉(zhuǎn)。

在本實(shí)施例提供的基因測序芯片中，可利用離子敏感膜感應(yīng)凹槽中發(fā)生的基因測序反應(yīng)，例如堿基配對反應(yīng)，產(chǎn)生的離子(例如，氫離子)并產(chǎn)生電壓，例如能斯特電壓，并產(chǎn)生控制液晶層中液晶分子偏轉(zhuǎn)的電場(例如，與公共電極產(chǎn)生電場)，從而利用液晶光學(xué)開關(guān)技術(shù)來判斷是否發(fā)生堿基配對反應(yīng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)基因測序。例如，如圖1所示，將待測樣本210放入凹槽136中，并依次向凹槽136加入四種不同的脫氧核糖核苷三磷酸220。如圖1中左邊的凹槽所示，若待測樣本與當(dāng)前加入的脫氧核糖核苷三磷酸發(fā)生堿基配對反應(yīng)，離子敏感膜感應(yīng)堿基配對反應(yīng)釋放的離子(例如，氫離子)并可產(chǎn)生電壓，從而與公共電極形成電場并控制該凹槽所在位置處的液晶層中的液晶分子偏轉(zhuǎn)；如圖1中右邊的凹槽所示，若待測樣本與當(dāng)前加入的脫氧核糖核苷三磷酸不發(fā)生堿基配對反應(yīng)，離子敏感膜不產(chǎn)生電壓，該凹槽所在位置處的液晶層中的液晶分子不偏轉(zhuǎn)。此時，可通過判斷通過該凹槽所在位置處的液晶層的光線的偏振方向或者旋向是否發(fā)生改變(例如，向該液晶層的一側(cè)照射偏振光，并在該液晶層的另一側(cè)通過檢偏器和光感應(yīng)裝置來檢測是否有光通過)來判斷離子敏感膜上是否有電壓，從而判斷待測樣本與當(dāng)前加入的脫氧核糖核苷三磷酸是否發(fā)生堿基配對反應(yīng)，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)基因測序。值得注意的是，由于采用該基因測序芯片的基因測序技術(shù)無需對各種堿基進(jìn)行熒光標(biāo)記，也不需要激光光源和光學(xué)系統(tǒng)，因此，采用該基因測序芯片的基因測序技術(shù)的系統(tǒng)更簡單，成本更低。需要說明的是，由于單個待測樣本與脫氧核糖核苷三磷酸發(fā)生的堿基配對反應(yīng)釋放的離子較少，可通過對待測樣本進(jìn)行擴(kuò)增，同時發(fā)生多次堿基配對反應(yīng)，從而使得離子敏感膜能夠感應(yīng)并產(chǎn)生電壓。

例如，第一基板可包括玻璃基板、塑料基板或其他透明基板，從而便于透光。

例如，公共電極可選用透明金屬電極，例如，氧化銦錫(ito)電極。當(dāng)然，本發(fā)明實(shí)施例包括但不限于此，公共電極也可采用不透明電極，通過在公共電極上設(shè)置多個開口以實(shí)現(xiàn)透光。

例如，凹槽可通過刻蝕第二基板而形成。當(dāng)然，本發(fā)明實(shí)施例包括但不限于此，凹槽也可采用其他方法形成。

例如，在本實(shí)施例一示例提供基因測序芯片中，凹槽平行于第一基板的橫截面的形狀包括圓形和正多邊形至少之一。當(dāng)然，本發(fā)明實(shí)施例包括但不限于此。

例如，在本實(shí)施例一示例提供基因測序芯片中，凹槽平行于第一基板的橫截面的最大尺寸的范圍為10-100μm。需要說明的是，當(dāng)凹槽平行于第一基板的橫截面為圓形時，最大尺寸為圓形的直徑，當(dāng)凹槽的橫截面為正多邊形時，最大尺寸為正多邊形的對角線。

例如，在本實(shí)施例一示例提供的基因測序芯片中，離子敏感膜可包括氫離子敏感膜。需要說明的是，氫離子敏感膜的電位可響應(yīng)于氫離子而變化。例如，氫離子敏感膜可利用固定在氫離子敏感膜上的氫離子識別材料，例如四氮化三硅(si3n4)有選擇性地結(jié)合氫離子，從而發(fā)生膜電位或膜電流的改變。當(dāng)然，本發(fā)明實(shí)施例包括但不限于此，離子敏感膜也可根據(jù)實(shí)際情況采用其他離子敏感膜。

例如，氫離子敏感膜為透明的，從而便于觀察偏振光的透過情況。

例如，氫離子敏感膜的材料包括有機(jī)材料或無極材料。例如，氫離子敏感膜的材料可選自氮化硅(sinx)、鋰玻璃、二氧化硅(sio2)以及氧化鋁(al2o3)中的一種或多種。

例如，在本實(shí)施例一示例提供的基因測序芯片中，如圖1所示，公共電極120設(shè)置在第一基板110靠近液晶層140的一側(cè)。由此，當(dāng)離子敏感膜132產(chǎn)生電壓時，可與公共電極120產(chǎn)生垂直于液晶層140的電場，從而驅(qū)動液晶層140中的液晶分子偏轉(zhuǎn)。需要說明的是，圖1示出的公共電極120整面設(shè)置在第一基板110上，從而可減少對公共電極120進(jìn)行圖案化的工藝。然而，本發(fā)明實(shí)施例包括但不限于此，公共電極也可與離子敏感膜對應(yīng)設(shè)置。也就是說，公共電極僅設(shè)置在凹槽所在位置處的第一基板上。

例如，在本實(shí)施例一示例提供基因測序芯片中，如圖1所示，該基因測序芯片還包括封框膠190，設(shè)置在第一基板110和第二基板130之間并位于第一基板110的周邊區(qū)域以將液晶層140密封在第一基板110和第二基板130之間。

例如，在本實(shí)施例一示例提供的基因測序芯片中，至少一個凹槽包括多個凹槽，多個凹槽在第二基板上呈陣列設(shè)置。由此，通過設(shè)置多個凹槽可同時對多個待測樣本進(jìn)行檢測，從而大大提高基因測序的效率。另外，多個凹槽在第二基板上呈陣列設(shè)置便于對多個凹槽進(jìn)行編號。

實(shí)施例二

本實(shí)施例提供一種基因測序芯片。圖2a示出了根據(jù)本實(shí)施例的一種基因測序芯片。如圖2a所示，與實(shí)施例一不同的是，公共電極120包括多個條狀公共電極1200，公共電極120和離子敏感膜132同層設(shè)置，各條狀公共電極1200設(shè)置在相鄰的凹槽136之間。由此，當(dāng)離子敏感膜產(chǎn)生電壓時，設(shè)置在相鄰的凹槽之間條狀公共電極可與離子敏感膜產(chǎn)生橫向電場，驅(qū)動液晶層的液晶分子偏轉(zhuǎn)。此時，可通過判斷通過該凹槽所在位置處的液晶層的光線的偏振方向或者旋向是否發(fā)生改變(例如，向該液晶層的一側(cè)照射偏振光，并在該液晶層的另一側(cè)通過檢偏器和光感應(yīng)裝置來檢測是否有光通過)來判斷離子敏感膜上是否有電壓，從而判斷待測樣本與當(dāng)前加入的脫氧核糖核苷三磷酸是否發(fā)生堿基配對反應(yīng)，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)基因測序。

例如，圖2b示出了根據(jù)本實(shí)施例的一種基因測序芯片。如圖2b所示，公共電極120包括多個條狀公共電極1200，離子敏感膜132包括多個條狀敏感膜1320，公共電極120和離子敏感膜132同層設(shè)置，條狀公共電極1200和條狀敏感膜1320交替間隔設(shè)置在凹槽136的底部。由此，當(dāng)離子敏感膜產(chǎn)生電壓時，條狀公共電極和條狀敏感膜可產(chǎn)生橫向電場，驅(qū)動液晶層的液晶分子偏轉(zhuǎn)。此時，可通過判斷通過該凹槽所在位置處的液晶層的光線的偏振方向或者旋向是否發(fā)生改變(例如，向該液晶層的一側(cè)照射偏振光，并在該液晶層的另一側(cè)通過檢偏器和光感應(yīng)裝置來檢測是否有光通過)來判斷離子敏感膜上是否有電壓，從而判斷待測樣本與當(dāng)前加入的脫氧核糖核苷三磷酸是否發(fā)生堿基配對反應(yīng)，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)基因測序。

例如，圖3為根據(jù)本實(shí)施例的一種基因測序芯片中凹槽的平面示意圖。如圖3所示，在本實(shí)施例一實(shí)施例提供的基因測序芯片中，公共電極120包括多個條狀公共電極1200，多個條狀公共電極1200通過公共電極連接部1201相連。離子敏感膜132包括多個條狀敏感膜1320，多個條狀公共電極1320通過離子感應(yīng)膜連接部1321相連。公共電極120和離子敏感膜132同層設(shè)置，條狀公共電極1200和條狀敏感膜1320交替間隔設(shè)置在凹槽136的底部。當(dāng)然，本發(fā)明實(shí)施例包括但不限于此，公共電極和離子敏感膜同層設(shè)置時還可采用其他形狀，只要條狀公共電極和條狀敏感膜可產(chǎn)生橫向電場，驅(qū)動液晶層的液晶分子偏轉(zhuǎn)即可。

實(shí)施例三

在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例提供一種基因測序芯片。圖4示出了根據(jù)本實(shí)施例的一種基因測序芯片。如圖4所示，該基因測序芯片還包括第一偏光片181和第二偏光片182。第一偏光片181和第二偏光片182設(shè)置在液晶層140的兩側(cè)，第一偏光片181的透過軸與第二偏光片182的透過軸相互垂直或旋向相反。需要說明的是，當(dāng)?shù)谝黄馄偷诙馄瑸榫€偏光片時，第一偏光片的透過軸與第二偏光片的透過軸相互垂直，當(dāng)?shù)谝黄馄偷诙馄瑸閳A偏轉(zhuǎn)片或橢圓偏振片時，第一偏光片的透過軸與第二偏光片的透過軸旋向相反。

在本實(shí)施例提供的基因測序芯片中，由于在液晶層的兩側(cè)設(shè)置了第一偏光片和第二偏光片，并且第一偏光片的透過軸與第二偏光片的透過軸相互垂直或旋向相反。當(dāng)液晶層中的液晶分子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)時，從液晶層的一側(cè)入射的光無法從該液晶層的另一側(cè)出射。然而，當(dāng)凹槽中的待測樣本與當(dāng)前加入的脫氧核糖核苷三磷酸發(fā)生堿基配對反應(yīng)，離子敏感膜感應(yīng)堿基配對反應(yīng)釋放的離子(例如，氫離子)并可產(chǎn)生電壓，從而與公共電極形成電場并控制該凹槽所在位置處的液晶層中的液晶分子偏轉(zhuǎn)時，在該凹槽所在的位置處，從液晶層的一側(cè)入射的光可以從該液晶層的另一側(cè)出射。由此，可通過觀察或檢測是否有光出射便可判斷凹槽中的待測樣本與當(dāng)前加入的脫氧核糖核苷三磷酸是否發(fā)生堿基配對反應(yīng)。因此，采用該基因測序芯片的基因測序技術(shù)操作簡單，成本較低。

值得注意的是，本發(fā)明實(shí)施例包括但不限于此，在本實(shí)施例提供的基因測序芯片中，第一偏光片的透過軸與第二偏光片的透過軸方向可以相同，當(dāng)液晶層中的液晶分子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)時，從液晶層的一側(cè)入射的光可以從該液晶層的另一側(cè)出射。然而，當(dāng)凹槽中的待測樣本與當(dāng)前加入的脫氧核糖核苷三磷酸發(fā)生堿基配對反應(yīng)，離子敏感膜感應(yīng)堿基配對反應(yīng)釋放的離子(例如，氫離子)并可產(chǎn)生電壓，從而與公共電極形成電場并控制該凹槽所在位置處的液晶層中的液晶分子偏轉(zhuǎn)時，在該凹槽所在的位置處，從液晶層的一側(cè)入射的光無法從該液晶層的另一側(cè)出射。由此，可通過觀察或檢測是否有光出射便可判斷凹槽中的待測樣本與當(dāng)前加入的脫氧核糖核苷三磷酸是否發(fā)生堿基配對反應(yīng)。

例如，在本實(shí)施例一示例提供的基因測序芯片中，該基因測序芯片還可包括背光源170，背光源170可在第一偏光片181遠(yuǎn)離第二偏光片182的一側(cè)；或者，背光源170也可設(shè)置在第二偏光片182遠(yuǎn)離第一偏光片181的一側(cè)。例如，如圖4所示，背光源170設(shè)置在第一偏光片181遠(yuǎn)離第二偏光片182的一側(cè)。由此，可將背光源集成在該基因測序芯片中，從而擴(kuò)大該基因檢測基板的使用范圍。

例如，在本實(shí)施例一示例提供的基因測序芯片中，如圖4所示，該基因測序芯片還可包括第三基板150，設(shè)置在第二基板130遠(yuǎn)離第一基板110的一側(cè)。第三基板150包括至少一個流道163，流道163與凹槽136連通。由此，可通過第三基板對凹槽進(jìn)行一定的保護(hù)，提供一個相對穩(wěn)定的反應(yīng)環(huán)境。另外，還可通過流道同時向多個凹槽加入四種不同的脫氧核糖核苷三磷酸。

例如，在本實(shí)施例一示例提供的基因測序芯片中，如圖4所示，該基因測序芯片還包括進(jìn)樣口161和出樣口162，進(jìn)樣口161和出樣口162設(shè)置在第三基板150上并與流道163連通。由此，可通過進(jìn)樣口加入四種不同的脫氧核糖核苷三磷酸或洗滌劑，可通過出樣口排出四種不同的脫氧核糖核苷三磷酸或洗滌劑。

圖5示出了一種根據(jù)本實(shí)施例的基因測序芯片的平面示意圖。如圖5所示，至少一個凹槽136包括多個凹槽136，多個凹槽136呈陣列設(shè)置。

例如，如圖5所示，第三基板150包括多個流道163，分別與陣列設(shè)置的多個凹槽136的各行對應(yīng)，并且各流道163至少與一個進(jìn)樣口161和一個出樣口162相連通。

圖6示出了一種根據(jù)本實(shí)施例的基因測序芯片的工作原理圖。如圖6所示，將待測樣本放入凹槽中，并依次向凹槽加入四種不同的脫氧核糖核苷三磷酸。如圖6中左邊的凹槽所示，若待測樣本與當(dāng)前加入的脫氧核糖核苷三磷酸發(fā)生堿基配對反應(yīng)，離子敏感膜感應(yīng)堿基配對反應(yīng)釋放的離子(例如，氫離子)并可產(chǎn)生電壓，從而與公共電極形成電場并控制該凹槽所在位置處的液晶層中的液晶分子偏轉(zhuǎn)；如圖6中右邊的凹槽所示，若待測樣本與當(dāng)前加入的脫氧核糖核苷三磷酸不發(fā)生堿基配對反應(yīng)，離子敏感膜不產(chǎn)生電壓，該凹槽所在位置處的液晶層中的液晶分子不偏轉(zhuǎn)。此時，從該基因測序芯片一側(cè)入射的光在圖6中左邊的凹槽所在位置處射出，而從該基因測序芯片一側(cè)入射的光在圖6中其他位置無法從該基因測序芯片射出。由此，可在該基因測序芯片的另一側(cè)觀察或檢測各凹槽所在位置處是否有光出射便可判斷該凹槽中的待測樣本與當(dāng)前加入的脫氧核糖核苷三磷酸是否發(fā)生堿基配對反應(yīng)。記錄當(dāng)前加入的脫氧核糖核苷三磷酸的種類，便可獲知該凹槽中待測樣本當(dāng)前的堿基類型。通過多次上述的過程便可獲取待測樣本的堿基序列。

實(shí)施例四

本實(shí)施例提供一種基因測序裝置。圖7示出了根據(jù)本實(shí)施例的一種基因測序裝置。如圖7所示，該基因測序裝置包括根據(jù)上述實(shí)施例中任一項(xiàng)的基因測序芯片。該基因測序裝置還包括感光裝置，感光裝置用于感測該基因測序芯片中至少一個凹槽所在位置處的出光。需要說明的是，上述的凹槽所在位置處的出光指環(huán)境光或背光源發(fā)出的光從該基因測序芯片一側(cè)入射并透過該基因測序芯片上凹槽所在位置處的出光。由此，可通過感光裝置判斷從該基因測序芯片一側(cè)入射的光是否從凹槽所在位置處射出。

例如，在本實(shí)施例一示例提供的基因測序裝置中，感光裝置可包括ccd圖像傳感器。由于ccd圖像傳感器的靈敏度較高，并且可將光學(xué)信號轉(zhuǎn)換為模擬電流信號，便于使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析。

實(shí)施例五

本實(shí)施例提供一種基因測序芯片的基因測序方法。該基因測序芯片采用上述實(shí)施例中任一項(xiàng)所描述的基因測序芯片。圖8示出了根據(jù)本實(shí)施例的一種基因測序方法。如圖8所示，該基因測序方法包括步驟s501-s503。

步驟s501：在凹槽中放入待測樣本。

步驟s502：依次向凹槽加入四種不同的脫氧核糖核苷三磷酸并分別通過離子敏感膜感應(yīng)堿基配對反應(yīng)釋放的離子。

例如，離子敏感膜可通過與公共電極形成橫向電場、縱向電場以及多維電場中的至少之一來控制液晶偏轉(zhuǎn)。

步驟s503：檢測液晶偏轉(zhuǎn)的情況，并通過液晶偏轉(zhuǎn)的情況判斷發(fā)生配對反應(yīng)的脫氧核糖核苷三磷酸。

在本實(shí)施例提供的基因測序方法中，若當(dāng)前加入的脫氧核糖核苷三磷酸與待測樣本發(fā)生堿基配對反應(yīng)，離子敏感膜可感應(yīng)該堿基配對反應(yīng)釋放的離子并產(chǎn)生感應(yīng)電壓，此電壓與公共電極產(chǎn)生電場，，從而可通過液晶發(fā)生偏轉(zhuǎn)來判斷當(dāng)前加入的脫氧核糖核苷三磷酸與待測樣本發(fā)生堿基配對反應(yīng)。若當(dāng)前加入的脫氧核糖核苷三磷酸與待測樣本沒有發(fā)生堿基配對反應(yīng)，離子敏感膜不會產(chǎn)生電壓，液晶不偏轉(zhuǎn)，從而可通過液晶不偏轉(zhuǎn)判斷當(dāng)前加入的脫氧核糖核苷三磷酸與待測樣本沒有發(fā)生堿基配對反應(yīng)。記錄當(dāng)前加入的脫氧核糖核苷三磷酸的種類，便可獲知該凹槽中待測樣本當(dāng)前的堿基類型。通過多次上述的過程便可獲取待測樣本的堿基序列。

例如，通過依次向凹槽加入四種包括不同的堿基的脫氧核糖核苷三磷酸(例如，四種包括不同的堿基的脫氧核糖核苷三磷酸，其中四種堿基可為胞嘧啶、鳥嘌呤、腺嘌呤和胸腺嘧啶或者胞嘧啶、鳥嘌呤、腺嘌呤和尿嘧啶)，四種包括不同的堿基的脫氧核糖核苷三磷酸依次與凹槽中的待測樣本，例如dna片段相接觸，當(dāng)待測樣本上的堿基與當(dāng)前加入的脫氧核糖核苷三磷酸發(fā)生堿基配對時，釋放離子，例如氫離子。此時，離子敏感膜可感應(yīng)該堿基配對反應(yīng)釋放的離子并產(chǎn)生感應(yīng)電壓，此電壓與公共電極產(chǎn)生電場，，從而可通過液晶發(fā)生偏轉(zhuǎn)來判斷當(dāng)前加入的脫氧核糖核苷三磷酸與待測樣本發(fā)生堿基配對反應(yīng)；經(jīng)過多輪上述的步驟便可確定待測樣本的基因序列。該基因測序方法不需要對四種堿基進(jìn)行不同顏色的熒光標(biāo)記便可實(shí)現(xiàn)基因測序，可簡化基因測序的流程；并且采用該基因測序方法的系統(tǒng)更簡單，成本更低，利于基因測序技術(shù)的推廣和利用。

例如，脫氧核糖核苷三磷酸為可逆終止脫氧核糖核苷三磷酸，該基因測序方法還包括：清洗凹槽中加入的可逆終止脫氧核糖核苷三磷酸，并加入疏基試劑。在完成待測樣本(例如，dna片段)上一個位置的堿基類型檢測后，需要清洗掉在凹槽中加入的可逆終止脫氧核糖核苷三磷酸，并加入疏基試劑。需要說明的是，與普通的脫氧核糖核苷三磷酸不同，可逆終止脫氧核糖核苷三磷酸的3′端連接一個疊氮基團(tuán)，在dna合成過程中不能形成磷酸二酯鍵，因而會中斷dna的合成，如果加入疏基試劑，疊氮基團(tuán)就會斷裂，并在原來位置形成一個羥基。在加入疏基試劑后可繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)位置的堿基類型檢測，檢測方法與上述方法相同，在此不再贅述。

例如，當(dāng)待測樣本為dna片段時，上述的可逆終止脫氧核糖核苷三磷酸可包括可逆終止三磷酸腺嘌呤脫氧核糖核苷酸、可逆終止三磷酸胸腺嘧啶脫氧核糖核苷酸、可逆終止三磷酸胞嘧啶脫氧核糖核苷酸和可逆終止三磷酸鳥嘌呤脫氧核糖核苷酸。若凹槽中加入的且發(fā)生反應(yīng)的脫氧核糖核苷三磷酸為三磷酸腺嘌呤脫氧核糖核苷酸，則此時待測樣本(例如，dna片段)上的堿基為胸腺嘧啶；如果凹槽中加入的且發(fā)生反應(yīng)的脫氧核糖核苷三磷酸為三磷酸胸腺嘧啶脫氧核糖核苷酸，則此時待測樣本(例如，dna片段)上的堿基為腺嘌呤；如果凹槽中加入的且發(fā)生反應(yīng)的脫氧核糖核苷三磷酸為三磷酸胞嘧啶脫氧核糖核苷酸，則此時待測樣本(例如，dna片段)上的堿基為鳥嘌呤；如果凹槽中加入的且發(fā)生反應(yīng)的脫氧核糖核苷三磷酸為三磷酸鳥嘌呤脫氧核糖核苷酸，則此時待測樣本(例如，dna片段)上的堿基為胞嘧啶。

例如，在本實(shí)施例一示例提供的基因測序方法中，可通過感光裝置和偏光片感測偏振光通過液晶的情況來檢測液晶偏轉(zhuǎn)的情況。例如，當(dāng)偏光片的偏振方向與偏振光的偏振方向相互垂直或旋向相反時，若液晶不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則感光裝置無法感測到通過液晶的偏振光，若液晶發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏振光的偏振方向因液晶的偏轉(zhuǎn)而改變，則感光裝置可感測到通過液晶的偏轉(zhuǎn)光。需要說明的是，上述的偏振光可通過另外設(shè)置偏光片來產(chǎn)生。

例如，在本實(shí)施例一示例提供的基因測序方法中，在凹槽內(nèi)放入待測樣本可包括：對待測樣本進(jìn)行擴(kuò)增以形成多個相同的待測樣本；以及將多個相同的待測樣本放入凹槽。由于單個待測樣本與脫氧核糖核苷三磷酸發(fā)生的堿基配對反應(yīng)釋放的離子較少，可通過對待測樣本進(jìn)行擴(kuò)增，多個相同的待測樣本同時發(fā)生多次堿基配對反應(yīng)，從而使得離子敏感膜能夠感應(yīng)并產(chǎn)生電壓。

有以下幾點(diǎn)需要說明：

(1)本發(fā)明實(shí)施例附圖中，只涉及到與本發(fā)明實(shí)施例涉及到的結(jié)構(gòu)，其他結(jié)構(gòu)可參考通常設(shè)計(jì)。

(2)在不沖突的情況下，本發(fā)明同一實(shí)施例及不同實(shí)施例中的特征可以相互組合。

以上所述，僅為本公開的具體實(shí)施方式，但本公開的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本公開揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本公開的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本公開的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。