半导体测序芯片及基因测序仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及基因测序设备领域，更具体地说，涉及一种半导体测序芯片及基因测序仪。
【背景技术】
[0002]高通量测序(High-ThroughputSequencing)又名下一代测序(Next Generat1nSequencing，NGS)，是相对于传统的桑格测序(Sanger Sequencing)而言的。随着新一代测序技术的发展，近年来出现了一种半导体测序方法(Sem1-conductor Sequencing)，其在半导体芯片的微孔中固定DNA链，并将测序引物与微孔中固定的DNA链杂交，随后依次掺入A、C、G、T，随着碱基的掺入，在聚合酶的作用下，测序引物发生延伸，并释放出氢离子，释放出的氢离子在穿过芯片的微孔底部时，能够被检测到，通过对氢离子的检测，从而实现对待测序列上碱基的实时判读，从而完全摆脱了利用光路系统进行碱基识别的限制，使测序过程更简单、快捷和低成本。
[0003]如图1所示，现有的半导体测序芯片底部含有非常多的微孔，用于固定DNA链；测序反应中的样品及所需的试剂，经与芯片底部相对的试剂入口和试剂出口出入半导体测序芯片；芯片中间的流动室的上下表面相互平行；在测序反应过程中，新加入的试剂在与流动室内流动时，试剂在芯片内部各个部分的流速不一致，新加入的试剂扩散至各个微孔中发生相应的测序反应的速度无规律可循，使得各微孔底部的传感器检测到的电荷变化所需的时间无规律，获得的测序数据存在干扰，影响测序的准确性。
[0004]因此需要一种新的半导体测序芯片及基因测序仪，提高试剂在芯片内部的各个部分的流速的一致性。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供了一种半导体测序芯片及基因测序仪，旨在解决现有技术中试剂在芯片内部的各个部分的流速的一致性差的问题。
[0006]为了实现发明目的，本发明提供了一种半导体测序芯片，所述半导体测序芯片从下到上依次为基底、流动室和芯片盖；
所述基底包括:传感器阵列，和位于传感器阵列之上的微孔阵列；
所述传感器阵列上有多个传感器，各传感器与微孔阵列上的微孔对应；
所述芯片盖上设有试剂入口和第一试剂出口，所述试剂入口和第一试剂出口分别位于流动室的两端；
所述芯片盖的内表面中间距离基底近，两边距离基底远；
所述半导体测序芯片还包括参比电极，所述参比电极与流动室内的液体连通，并提供参比电压给各个传感器。
[0007]其中，所述芯片盖内表面以芯片盖中心为中心呈两端对称。
[0008]其中，所述芯片盖的内表面在垂直方向上呈流线型。
[0009]其中，所述流动室在水平方向上两端小，中间大。
[0010]进一步的，所述流动室在水平方向上为两端狭小中部宽大的叶状。
[0011]其中，所述基底在与第一试剂出口的相对面设有第二试剂出口 ；所述第一试剂出口和第二试剂出口所连导管上均设有开关。
[0012]其中，所述半导体测序芯片还包括液体传感器，用于检测流动室中液体是否充满液体。
[0013]为了更好地实现发明目的，本发明还提供了一种基于上述任一种半导体测序芯片的基因测序仪。
[0014]其中，所述基因测序仪还包括与半导体测序芯片相连的振动部件，用于使半导体测序芯片在水平方向上震动。
[0015]其中，所述基因测序仪还包括流体控制模块、信号检测模块和数据处理模块；
所述流体控制模块，与半导体测序芯片连接，用于控制进入半导体测序芯片的试剂种类和流速；
所述信号检测模块，与半导体测序芯片连接，用于检测每个传感器所感应到的电荷变化；
所述数据处理模块，与信号检测模块连接，用于对信号检测模块所得的数据进行处理，最终得到半导体测序芯片内待测样品的序列信息。
[0016]由上可知，本发明通过对芯片盖内表面的特殊设计，使得试剂在半导体测序芯片流动室内各个部分的流速的一致性更好，进而减少了半导体测序芯片所得测序数据中的干扰信号，提高了测序的准确性。
【附图说明】
[0017]图1是现有技术中半导体测序芯片的结构示意图。
[0018]图2是本发明第一典型实施例中半导体测序芯片的结构示意图。
[0019]图3是本发明第一实施例中半导体测序芯片在垂直方向的剖视示意图。
[0020]图4是本发明第二实施例中半导体测序芯片在垂直方向的剖视示意图。
[0021]图5是本发明第三实施例中半导体测序芯片的流动室在水平方向的剖视示意图。
[0022]图6是本发明第二典型实施例中半导体测序芯片的结构示意图。
[0023]图7是本发明第三典型实施例中半导体测序芯片的结构示意图。
[0024]图8是本发明第五典型实施例中半导体测序芯片的基底的结构示意图。
[0025]图9是本发明第四实施例中基因测序仪的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
[0027]如图2所示，本发明提出第一典型实施例，一种半导体测序芯片，所述半导体测序芯片从下到上依次为基底1、流动室2和芯片盖3 ；
所述基底1包括:传感器阵列12，和位于传感器阵列之上的微孔阵列11 ;
所述传感器阵列12上有多个传感器121，各传感器121与微孔阵列11上的微孔111——对应；
所述芯片盖3上设有试剂入口 31和第一试剂出口 32，所述试剂入口 31和第一试剂出口 32分别位于流动室2的两端；
所述芯片盖的内表面中间距离基底近，两边距离基底远；
所述半导体测序芯片还包括参比电极4，所述参比电极4与流动室2内的液体连通，并提供参比电压给各个传感器121。
[0028]需要说明的是:
所述基底为流动室的底壁，芯片盖为流动室的上盖，基底与芯片盖之间的空间为流动室，通过上述芯片盖内表面的特殊设计，提高了流动室内各个部分的液体(试剂)在垂直方向上的流速的一致性，使得液体在流经流动室时扩散至各个微孔的速率仅与液体流经的路程相关，而这一差异是可以在后期处理过程中通过相应的算法去除的，经本发明的半导体测序芯片所得的数据中的干扰信息少，提高了测序的准确性。
[0029]针对芯片盖的内表面，在第一典型实施例的基础上，本发明提出第一实施例，如图3所示，所述芯片盖内表面以芯片盖中心为中心呈两端对称。
[0030]需要说明的是，本实施例中，芯片盖内表面以芯片盖中心为中心呈两端对称，能够进一步使得流动室内各个部分的液体(试剂)在垂直方向的流速的一致性更高，使得经本发明的半导体测序芯片所得的数据中的干扰信息进一步减少，进一步提高了测序的准确性。
[0031]其中，芯片盖外表面的形状不限，优选与水平面平行，以降低芯片盖的加工难度。
[0032]其中，芯片盖内表面的中心可为一与流动室在水平方向上的形状相似的平面。例如，当流动室在水平方向上为正方形时，芯片盖内表面的中心为正方形；当流动室在水平方向上为长方形时，芯片盖内表面的中心同样为按一定比例缩小的长方形。
[0033]针对芯片盖的内表面，在第一典型实施例的基础上，本发明提出第二实施例，如图4所示，所述芯片盖的内表面在垂直方向上呈流线型。
[0034]需要说明的是，本实施例中芯片盖内表面的流线型设计，能够减小试剂在流动室内流动时垂直方向上的阻力，提高试剂在流动室内的流动速度，减少试剂扩散至各微孔的时间差，进而提高测序数据的准确性。
[0035]更进一步的，所述芯片盖的内表面在垂直方向上呈流线型，并以芯片盖中心为中心呈两端对称。
[0036]本方案既能够提高流动室内各个部分的试剂流速的一致性，又能够提高试剂在流动室内的流动速度，减少试剂扩散至各微孔的时间差，进而提高测序数据的准确性。
[0037]针对流动室在水平方向上的形状，本发明在上述实施例的基础上，提出第三实施例，如图5所示，所述流动室在水平方向上两端小，中间大。
[0038]本实施例中方案，能够进一步提高流动室内各个部分的液体(试剂)在水平方向上的流速的一致性，使得液体在流经流动室时扩散至各个微孔的速率仅与液体流经的路程相关，而这一差异是可以在后期处理过程中通过相应的算法去除的，经本发明的半导体测序芯片所得的数据中的干扰信息少，提高了测序的准确性。
[0039]进一步的，所述流动室在水平方向上以流动室中心为中心呈两端对称。
[0040]需要说明的是，本方案中，流动室在水平方向上以流动室中心为中心呈两端对称，能够进一步使得流动室内各个部分的液体在水平方向的流速的一致性更高，使得经本发明的半导体测序芯片所得的数据中的干扰信息进一步减少，进一步提高了测序的准确性。
[0041]进一步的，所述流动室在水平方向上其边缘呈流线型。
[0042]需要说明的是，本方案中流动室水平方向的流线型设计，能够减小试剂在流动室内流动时水平方向上的阻力，提高试剂在流动室内的流动速度，减少试剂扩散至各微孔的时间差，进而提高测序数据的准确性。
[0043]更进一步的，所述流动室在水平方向上以流动室中心为中心呈两端对称，且流动室在水平方向上其边缘呈流线型。
[0044]本方案既能够提高流动室内各个部分的试剂流速的一致性，又能够提高试剂在流动室内的流动速度，减少试剂扩散至各微孔的时间差，进而提高测序数据的准确性。
[0045]更进一步的，所述流动室在水平方向上为两端狭小中部宽大的叶状。
[0046]针对基底，本发明在上述实施例的基础上提出第二典型实施例，如图6所示，所述基底1在与第一试剂出口 32的相