1.本发明涉及生物合成技术领域，尤其涉及一种高通量核酸打印机。
背景技术：
2.传统的dna合成通常是在柱式合成仪上完成的，传统柱式合成仪体积较大，但合成反应仅发生在合成柱中的微孔玻璃小球表面上，而受限于合成柱的尺寸，柱式合成仪的通量通常不高，只能达到1500～1600范围。
3.目前，对于dna合成的研究方向包括喷墨打印、电化学合成、光化学合成与热化学合成等方式进行高通量合成，其中，喷墨打印是在合成芯片上打微孔形成分隔的细小单元，微孔与微孔之间通过物理墙分隔开，而试剂以液滴的形式喷射到对应微孔中，这种方法会受到表面张力的影响，液滴的大小会有物理下限，从而限制合成通量进一步提高，同时喷墨打印的控制系统需要十分精确复杂，体积较大，成本较高；而光化学合成通过控制曝光以产生脱保护，可以利用阵列式曝光图案实现高通量合成，但合成过程需要精密的光路控制，系统复杂，成本较高，该技术基本已经被放弃；此外，热化学合成利用具有微电极阵列的合成芯片，通过独立控制芯片中每个电极上的温度来诱导脱保护的发生，进而控制每个电极上的合成，但是该方法需要克服芯片上的热扩散，目前技术还不成熟，开发成本较高，距离实现商业化还需要漫长的过程。
4.因此，需要一种高通量核酸打印机，采用电化学方法进行合成，能够高效快速地在芯片上进行高通量原位合成；同时，整体设备体积较小，利于小型化集成，成本较低。
技术实现要素：
5.针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高通量核酸打印机，采用电化学方法进行合成，能够高效快速地在芯片上进行高通量原位合成；同时，整体设备体积较小，利于小型化集成，成本较低。所述技术方案如下：
6.本发明提供了一种高通量核酸打印机，包括壳体、加样机构、微流控液路机构、合成机构与电化学机构，
7.所述加样机构包括多种原料试剂，每种所述原料试剂分别装载于一个试剂瓶中，所述试剂瓶设置于所述壳体的两侧；多种所述原料试剂包括多种碱基试剂与多种辅助试剂；
8.所述合成机构包括夹持组件与至少一个高通量合成芯片，所述夹持组件位于所述壳体的上部，所述夹持组件内部具有至少一个容纳腔，所述高通量合成芯片一一对应地安装于所述容纳腔；
9.所述微流控液路机构与所述加样机构连接，所述微流控液路机构还与所述合成机构连接，用于向所述容纳腔加入所述原料试剂和排出所述高通量合成芯片产生的废液；
10.所述电化学机构用于对所述高通量合成芯片施加合成电压或者合成电流，以使得所述碱基试剂在所述高通量合成芯片上进行原位合成，得到目标产物。
11.进一步地，所述高通量核酸打印机还包括导入机构，所述导入机构设置于所述壳体上，用于导入所述目标产物的序列文件，以使得所述合成机构按照所述序列文件进行原位合成。
12.进一步地，所述辅助试剂至少包括tca试剂、acn试剂、act试剂、盖帽试剂a、盖帽试剂b、氧化剂和备用试剂。
13.进一步地，所述加样机构还包括多个固定组件，所述固定组件与所述试剂瓶一一对应设置；所述固定组件包括固定件与卡接件，所述固定件固定于所述壳体的侧面，所述卡接件插设于所述固定件，并且所述卡接件与所述固定件能够在水平方向上相对移动，所述卡接件与所述试剂瓶相匹配，用于将所述试剂瓶固定于所述固定件。
14.进一步地，所述固定件中设置固定槽，用于放置所述试剂瓶的瓶口，所述固定槽的内径不小于所述试剂瓶的瓶口外径；所述卡接件设置葫芦形槽，所述葫芦形槽的最大直径不小于所述试剂瓶的瓶口外径，所述葫芦形槽的最小直径不小于所述试剂瓶的瓶颈外径，且所述葫芦形槽的最小直径小于所述试剂瓶的瓶口外径。
15.进一步地，所述高通量合成芯片为硅基芯片，所述高通量合成芯片中包括8～1000万的微阵列电极。
16.进一步地，所述容纳腔内部还设置至少一个进样盖，所述进样盖一一对应设置于所述高通量合成芯片上方，以使得所述进样盖与所述高通量合成芯片之间形成密闭的反应腔体；所述进样盖上设置第一进液孔与第一出液孔，所述第一进液孔用于向所述反应腔体中加入所述原料试剂，所述第一出液孔用于排出所述废液。
17.进一步地，所述微流控液路机构包括多通道切换阀，所述多通道切换阀的每个通道入口分别与所述试剂瓶的出液管道连接，所述多通道切换阀的通道出口与所述合成机构连接，用于控制不同的所述原料试剂分别进样。
18.进一步地，所述微流控液路机构还包括高精度压力调节器与多个压力阀，所述高精度压力调节器与多个所述压力阀连接，用于调节所述压力阀的开度；所述压力阀与惰性气体储存器连接，所述压力阀还与所述试剂瓶的进气管道一一对应设置，用于控制对应的所述原料试剂的进样流速。
19.进一步地，所述高通量核酸打印机内部还包括温控机构，所述温控机构位于所述合成机构的下方；所述温控机构包括制冷片、散热片与散热风扇，所述制冷片位于所述高通量合成芯片的下方，所述散热片设置于所述制冷片的下方，所述散热风扇位于所述散热片的下方或者所述散热片的侧面；并且所述壳体的至少一面为镂空面，所述镂空面与所述散热风扇之间形成散热通道。
20.实施本发明，具有如下有益效果：
21.1、本发明采用具有大量微阵列电极的高通量合成芯片，利用电化学方法进行合成，能够高效快速地在高通量合成芯片上实现高通量原位合成；同时，整体设备体积较小，小型化与集成化程度高，成本也低。
22.2、本发明采用高精度压力调节器与多通道切换阀相配合，控制多种原料试剂的准确进样，进样流速控制精确，有利于合成反应的精确、稳定地进行。
23.3、本发明采用温控机构，通过多处保温结构，能够有效维持高通量合成芯片的工作环境温度处于预设范围内，有利于合成反应的顺利进行，合成效率高；同时，通过制冷片、
散热片与散热风扇的配合，能够有效避免过热现象的发生，维护高通量核酸打印机的运行安全性。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所使用的附图作简单的介绍，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
25.图1为本发明的一个可能的实施方式中高通量核酸打印机打开时的结构示意图；
26.图2为图1中高通量核酸打印机主视图；
27.图3为图1中高通量核酸打印机闭合时的结构示意图；
28.图4为图3中高通量核酸打印机的左视图；
29.图5为图3中高通量核酸打印机的右视图；
30.图6为图3中高通量核算打印机的背面示意图；
31.图7为本发明的一个可能的实施方式中固定组件与试剂瓶处于拆卸状态时的结构示意图；
32.图8为本发明的一个可能的实施方式中固定组件与试剂瓶处于固定状态时的结构示意图；
33.图9为本发明的一个可能的实施方式中固定组件的结构示意图；
34.图10为图7中试剂瓶在另一角度下的结构示意图；
35.图11为本发明的一个可能的实施方式中定位防脱件的结构示意图；
36.图12为本发明的一个可能的实施方式中卡接件的结构示意图；
37.图13为本发明的一个可能的实施方式中导向槽与卡接件的装配示意图；
38.图14为图8中试剂瓶总成的剖面图；
39.图15为本发明的一个可能的实施方式中基于芯片的合成组件的爆炸图；
40.图16为本发明的一个可能的实施方式中进样盖的结构示意图；
41.图17为图16中进样盖底部的结构示意图；
42.图18为图1中基于芯片的合成组件的纵向半剖视图；
43.图19为本发明的一个可能的实施方式中合成机构处于打开状态时的结构示意图；
44.图20为图19中第一夹具的结构示意图；
45.图21为图19中基于芯片的合成组件与第二夹具的装配示意图；
46.图22为本发明的一个可能的实施方式中合成机构处于闭合状态时的结构示意图；
47.图23为图22中合成机构的剖面图；
48.图24为本发明的另一个可能的实施方式中进样盖的结构示意图；
49.图25为图24中进样盖装配于合成机构时的横向剖面示意图；
50.图26为图25中进样盖装配于合成机构时的纵向半剖示意图；
51.图27为本发明的其他可能的实施方式中基于芯片的合成组件的结构爆炸图；
52.图28为微流控液路机构的液路示意图；
53.图29为合成机构与温控机构的位置关系示意图；
54.图30为温控机构的结构半剖面图。
55.其中，图中附图标记对应为：100-壳体，101-导入机构，102-镂空面，103-触摸屏，104-状态运行灯，200-加样机构，210-试剂瓶，211-进气管道，212-出液管道，220-固定件，221-导向槽，222-固定槽，223-固定塞，224-密封环，230-卡接件，231-葫芦形槽，2311-瓶口连接端，2312-瓶颈连接端，232-限位部，240-定位防脱件，241-第一定位防脱孔，242-第二定位防脱孔，300-合成机构，301-基于芯片的合成组件，302-夹持组件，310-高通量合成芯片，311-电极连接点，312-参比电极，320-进样盖，321-第一进液孔，322-第一出液孔，323-第一定位部，324-第一避让槽，325-第一导向部，330-反应腔体，340-第一密封部，341-第二密封部，350-安装座，351-安装槽，352-第二定位部，360-第一夹具，361-电极引出结构，362-第一电极引出线，363-第二电极引出线，365-第二进液孔，366-第二出液孔，370-第二夹具，371-第三导向部，380-容纳腔，381-拆卸部，390-锁紧结构，391-锁紧卡扣，392-弹性件，3920-控制开关，400-微流控液路机构，420-高精度压力调节器，430-压力阀，440-多通道切换阀，450-进气接头，460-废液接口，500-温控机构，501-制冷片，502-散热片，503-散热风扇，504-导热层。
具体实施方式
56.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，因此不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
57.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本发明的实施例能够以除了下述图示或下述描述以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
58.实施例
59.本实施例提供一种高通量核酸打印机，用于合成dna或者rna，如说明书附图1～42所示，该高通量核酸打印机包括壳体100、加样机构200、微流控液路机构400、合成机构300与电化学机构，其中，加样机构200包括多种原料试剂，每种原料试剂分别装载于一个试剂瓶210中，每个试剂瓶210均通过一个对应的固定组件固定于壳体100的两侧，并且通过微流控液路机构400向合成机构300中加入原料试剂，以促进合成反应的发生；需要说明的是，如图1所示，合成机构300包括夹持组件302与两个基于芯片的合成组件301，该基于芯片的合成组件301中设置一种高通量合成芯片310，夹持组件302位于壳体100的上部，其内部具有两个容纳腔380，该容纳腔380与基于芯片的合成组件301一一对应设置，用于安装固定高通量合成芯片310；该高通量合成芯片310属于一种电化学芯片，则电化学机构用于对该高通量合成芯片310施加合成电压或者合成电流，以使得原料试剂能够在高通量合成芯片310上进行原位合成，得到目标产物；此外，微流控液路机构400还与合成机构连接，用于将高通量
合成芯片310上因合成反应所产生的废液排出，保证合成反应能够持续稳定地进行，合成通量高；而如图3所示，在壳体100上，还设置触摸屏103与状态运行灯104，便于操作人员操作，也便于向操作人员指示该高通量核酸打印机的状态，并在出现故障时及时提醒操作人员进行故障排除，安全性高。
60.具体地，多种原料试剂包括多种碱基试剂与多种辅助试剂，而辅助试剂包括三氯乙酸试剂(tca试剂)、乙腈试剂(acn试剂)、活化剂(act试剂)、盖帽试剂a、盖帽试剂b、氧化剂和备用试剂；以合成dna为例，在图5所示的方向上，上面一排试剂瓶210中装载的分别是act试剂、碱基试剂g、act试剂、碱基试剂c，下面一排试剂瓶210中装载的分别是act试剂、碱基试剂a、act试剂、碱基试剂t，而act试剂对应活化其右侧相邻的碱基试剂，在进样时可以选择将两者在出液管道212中先混合再注入合成机构300，也可以依次注入合成机构300中，在合成机构中混合进而活化；而这些原料试剂的装载位置也不是唯一固定的，可以按照实际需要进行调整，只要保证微流控液路机构400能够找准所需的原料试剂，在进样时能够准确控制所需的一种原料试剂进样即可。
61.而在图4所示方向上，左侧的两个试剂瓶分别用于装载tca试剂和acn试剂，其中，tca试剂用于脱保护，acn试剂用于清洗该高通量核酸打印机中的管路；右侧的五个试剂瓶210中分别装载盖帽试剂a、盖帽试剂b、氧化剂和两瓶不同的备用试剂，此处的备用试剂可以选择为上述多种碱基试剂和多种辅助试剂中的任意一种，以使得合成过程中出现意外情况时，能够替换对应的原料试剂，保证合成反应的正常进行。
62.具体地，每个试剂瓶210均通过固定组件固定于壳体100上，如图7所示，该固定组件包括固定件220与卡接件230，其中，固定件220的底部设置导向槽221，而卡接件230设置于该导向槽221中，能够在水平方向上沿着导向槽221相对于固定件220移动；该卡接件230上设置有葫芦形槽231，该葫芦形槽231用于与试剂瓶210卡接；如图7所示，当卡接件230水平拉出时，由固定组件与试剂瓶组成的整个试剂瓶总成处于拆卸状态，此时试剂瓶210能够自由上下移动，试剂瓶210向上移动能够穿过葫芦形槽231卡入固定件220中，此时将卡接件230向内推进，能够使得整个试剂瓶总成处于固定状态，如图8所示，此时葫芦形槽231将试剂瓶210稳定固定于固定件220中，固定牢靠，安装与拆卸都方便。
63.具体地，如图9所示，固定件220中设置固定槽222，该固定槽222用于放置试剂瓶210的瓶口，在本说明书的一个可能的实施方式中，固定槽222的内径不小于试剂瓶瓶口210的瓶口外径，以使得试剂瓶210能够顺利插入固定槽222中；而在本实施例中，固定槽222的底部轮廓与试剂瓶210的瓶口相匹配，即固定槽222的底部内径可以选择设置为与试剂瓶210的瓶口外径相等，以便于试剂瓶210瓶口插入时能够直接定位，快速方便。
64.具体地，如图9和图10所示，固定件220还包括固定塞223，该固定塞223设置于固定槽222中，用于塞紧试剂瓶210的瓶口，则该固定塞223的上部与固定槽222的轮廓相匹配，而固定塞223的底部轮廓与试剂瓶210的瓶口内径轮廓相匹配，以使得固定塞223既能够放置到固定槽222中，又能够与试剂瓶210连接；在本说明书的一个可能的实施方式中，固定塞223的底部直径可以选择设置为等于试剂瓶210的瓶口内径，良好的匹配关系能够起到一定的定位作用，同时还能够起到部分密封的作用；而在本说明书的另一个可能的实施方式中，固定塞223的底部直径可以设置为大于试剂瓶210的瓶口内径，而固定塞223的材质可以选择为橡胶、弹性塑料等弹性材质，使得固定塞223与试剂瓶210瓶口之间过盈配合，安装时能
够起到初步固定的作用，且密封效果更好。
65.具体地，如图9所示，在本说明书的一个可能的实施方式中，固定塞223的外围表面上还设置密封环224，该密封环224在试剂瓶210安装时位于固定塞223与试剂瓶210瓶口之间，与试剂瓶210过盈配合，进一步密封试剂瓶210；而试剂瓶210中装载有原料试剂，需要向外输出以实现进样功能，则如图14所示，固定塞223中设置进气管道211和出液管道212，并且进气管道211的底部位于试剂瓶210中的液面之上，同时，出液管道212的底部始终位于试剂瓶210中的液面之下，以便于外部向瓶内进气时，利用液面压强差驱动原料试剂沿出液管道212输出，保证加样机构的顺利进样。
66.具体地，如图12所示，葫芦形槽231的一端为瓶口连接端2311，用于与试剂瓶210的瓶口相匹配；而葫芦形槽231的另一端为瓶颈连接端2312，用于与试剂瓶210的瓶颈相匹配卡接；则在本实施例中，瓶口连接端2311位于卡接件230上远离拉出方向的一端该瓶口连接端2311的直径不小于试剂瓶210的瓶口外径，以便于试剂瓶210的瓶口穿过从而插入固定槽222中；而瓶颈连接端2312位于卡接件230上靠近拉出方向的一端，其直径不小于试剂瓶210的瓶颈外径，以便水平推进时能够顺利将试剂瓶210的瓶颈卡入瓶颈连接端2312的槽体中，同时，瓶颈连接端2312的直径小于试剂瓶210的瓶口直径，即瓶颈连接端2312的直径小于瓶口连接端2311的直径，以保证推进结束后，试剂瓶210处于固定状态时不会从葫芦形槽231中脱出掉落；此外，在本实施例中，在瓶口连接端2311与瓶颈连接端2312之间的过渡段，为了保证卡接件230能够顺利卡紧，过渡段的宽度可以设置为等于瓶颈连接端2312的直径；而在本说明书的另一个可能的实施方式中，过渡段可以设置为由瓶口连接端2311至瓶颈连接端2312逐渐变窄的渐变式结构，而过渡段的末端宽度等于瓶颈连接端2312的直径，避免卡接件230推进过程中出现卡顿甚至卡死的情况，导致固定失效。
67.具体地，如图8与图14所示，卡接件230上还设置至少一个限位部232，该限位部232位于卡接件230的一侧，当卡接件230推进至固定状态时，限位部232刚好与导向槽221的端面相抵接，以避免卡接件230移动距离过大，导致葫芦形槽231的边壁磕碰试剂瓶210；而在本实施例中，该限位部232设置为四个，以图13中所示方向为基准，其中两个限位部232分别位于卡接件230的外部，假设为第一限位部，则第一限位部能够限制卡接件230能够推进至固定状态时的卡接位置，保证卡接位置的准确性，而两个第一限位部分别位于卡接件230的两侧，以保证限位平衡；同时，另两个限位部232假设为第二限位部，则第二限位部位于卡接件230内部的两侧，能够限制卡接件230能够拉出的最大距离，避免卡接件230脱落。
68.此外，在本说明书的一个可能的实施方式中，卡接件230推进时可以选择不推至预先设置的卡接位置，而以小于最大推进距离的行程进行推进，只要保证试剂瓶210的瓶口位置已经离开与之完全匹配的瓶口连接端2311即可，此时无论是过渡段还是瓶颈连接端2312都可以起到稳定固定的作用。
69.具体地，如图10、图11和图13所示，固定件220与卡接件230之间还设置至少两个定位防脱件240，该定位防脱件240与固定件220可拆卸连接，并且，该定位防脱件240同时还与卡接件230可拆卸连接，则在固定状态下，固定件220与卡接件230的相对位置能够被定位防脱件240限制，起到较好的防脱作用，使卡接件230不会轻易发生相对移动导致卡接失效，甚至试剂瓶210脱落的情况。
70.具体地，如图10与图13所示，在本实施例中，固定件220上设置两个第一定位防脱
孔241，卡接件230上设置两排第二定位防脱孔242，同样以图13中方向为基准，第一定位防脱孔241分别位于固定件220的两侧，两排第二定位防脱孔242分别位于卡接件230的两侧，则以右侧的第一定位防脱孔241与第二定位防脱孔242为例，一个定位防脱件240能够穿过第一定位防脱孔241，进而插入一排第二定位防脱孔242中的一个，使得固定件220与卡接件230相对固定在当前位置，此时左侧的定位防脱件240也插入与右侧第二定位防脱孔242平行的一个第二定位防脱孔242中，定位平衡；需要说明的是，每一排中均包括多个沿拉出方向排列的第二定位防脱孔242，则定位防脱件240插入不同的第二定位防脱件242，代表卡接件230固定于不同的卡接位置，即在保证葫芦形槽231能够牢固地卡住试剂瓶210的前提下，卡接件230以小于最大推进距离的行程进行推进，并最终停止在该卡接位置处，卡接灵活。
71.在本说明书的一个可能的实施方式中，定位防脱件240可以选择为定位顶丝，定位顶丝的底部设置限制凸起，该限制凸起的宽度小于定位顶丝上部的宽度，同时限制凸起与第二定位防脱孔242相匹配，从而实现良好的防脱效果。
72.具体地，如图15所示，在合成机构300中，基于芯片的合成组件301除了包括高通量合成芯片310，还包括进样盖320、反应腔体330与安装座350，其中，安装座350的上表面设置安装槽351，高通量合成芯片310安装于该安装槽351内；而进样盖320位于高通量合成芯片310上方，该进样盖320上设置多个输液孔，用于供原料试剂通过，进而加入到反应腔体330中，反应腔体330由进样盖320覆盖于高通量合成芯片310上形成，即反应腔体330与高通量合成芯片310的部分上表面相对应，将该部分上表面设为工作区域，则在该基于芯片的合成组件工作时，原料试剂在该工作区域上进行原位合成反应，得到目标产物(即核酸)，从而实现高通量合成；而根据实际的生产需求的不同，目标产物可以选择为dna，也可以选择为rna，适用范围广泛。
73.具体地，高通量合成芯片310为硅基芯片，即半导体芯片，该高通量合成芯片310中包括电极层与控制电路层(cmos电路层)，电极层位于反应腔体330的下方，而控制电路层又位于电极层的下方，用于控制电极层中电流回路的通断；并且，该高通量合成芯片310中包括8～1000万的微阵列电极，所有微阵列电极均位于电极层，将每一个微阵列电极均看作一个电极单元，则通过控制电极层的控制，在每一个电极单元上均能够独立进行合成反应，那么在一个高通量合成芯片310上，就能够合成8～1000万种dna或者rna，相比于传统方法仅有几十万的通量，该基于芯片的合成组件的合成通量得到大大提高。
74.具体地，每一个微阵列电极、即电极单元均包括工作电极与对电极，工作电极与对电极设置于同一平面内，而原位合成反应仅发生于工作电极上，对电极用于与工作电极组成回路，以使得工作电极中有电流通过；此外，在本实施例中，高通量合成芯片310上设置多个电极连接点311，用于使工作电极和对电极与外部的电化学机构连接，当电化学机构对微阵列电极施加合成电压(或者合成电流)时，工作电极对应的区域产生电压(或者流过电流)，以使得原料试剂在该区域上发生原位合成反应，生成目标产物；而控制电极层能够控制与电化学机构连通的微阵列电极的位置以及数量，从而实现不同区域工作电极上的原位合成反应，实现多种目标产物的合成，通量高，适用范围广泛；此外，该基于芯片的合成组件能够实现短链dna的合成，还能够进行dna原位纯化与拼接，从而合成长链dna，大幅降低长链dna合成的成本。
75.可选地，在本说明书的一个可能的实施方式中，每个电极单元、即微阵列电极可以
选择设置为50μm
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50μm的方形单元，每个电极单元之间的在横向方向与纵向方向上的间距均可以选择为50μm，但本发明对此并不做限定，仅是提供一种可能的实施方式，在保证高通量合成芯片310的高通量合成功能有效的前提下，电极单元还可以设置为其他形状与大小。
76.具体地，在本说明书的一个可能的实施方式中，微阵列电极还可以为三电极结构，即微阵列电极中还包括参比电极312，工作电极、对电极和参比电极312三者共同形成三电极结构，而控制电路层能够控制参比电极312的连通，当需要连接参比电极312时，可以选择将参比电极312与工作电极以及对电极连入同一回路，稳定性更好；也可以选择仅连通工作电极与对电极的回路，而不连接参比电极312，灵活性好，操作方式多变。
77.具体地，该基于芯片的合成组件301还包括第一密封部340，如图15所示，在竖直方向上，第一密封部340设置于进样盖320的内侧面与高通量合成芯片310的上表面之间，并且第一密封部340的中部为空心结构，该空心结构的边缘与反应腔体330的边缘相对应，从而为反应腔体330预留出空间，避免因第一密封部340遮挡导致原料试剂无法到达高通量合成芯片310表面，进而影响合成反应的正常进行。
78.具体地，如图16与图17所示，在本说明书的一个可能的实施方式中，第一密封部340为o型密封圈，该o型密封圈设置于进样盖320底部，可以选择为橡胶材质的弹性密封圈，以提升密封性。
79.而在本说明书的另一个可能的实施方式中，即如图15所示，第一密封部340设置为密封胶，采用密封胶将进样盖320与高通量合成芯片310密封，该密封胶可以选择为双面胶，双面胶的上侧面与进样盖320粘接密封，下侧面与安装座350粘接密封，材料易得，成本低廉；在本说明书的另一个可能的实施方式中，进样盖320与安装座350之间还可以通过焊接或者键合等方式密封；在本说明书的其他可能的实施方式中，进样盖320与安装座350设置为一体结构，两者中部形成密封腔体从而实现密封作用，能够减少装配的零件数量，也能够避免第一密封部340意外漏气造成反应腔体330的污染。
80.具体地，如说明书附图15所示，为了保证反应腔体330中能够正常进样，输液孔包括第一进液孔321与第一出液孔322，并且第一进液孔321与第一出液孔322均与反应腔体330连通，以使得原料试剂能够通过第一进液孔321流入反应腔体330，而合成反应所产生的废液又能够从第一出液孔322流出，如图4所示，在壳体100的侧面设置有两个废液接口460，将第一出液孔322通过微流控液路机构400的管路连接到废液接口460，即可将废液经由废液接口排到废液瓶中；此外，第一进液孔321与第一出液孔322的设置位置可以对调，以满足多种不同的实际需求。
81.具体地，如图15与图16所示，在基于芯片的合成组件301中还包括两个第二密封部341，其中一个第二密封部341与第一进液孔321的外侧面相匹配，用于在第一进液孔321与外部连接进样时，防止原料试剂从两者的接触面之间意外渗出；而另一个第二密封部341与第一出液孔322相匹配，用于密封，那么两个第二密封部341之间相配合，就能够密封进样盖320的外侧面，避免原料试剂的意外渗漏，也能够避免污染反应腔体330以及外部环境对合成反应造成的不良影响；此外，第二密封部341上还可以设置背胶，用于将第二密封部341固定于进样盖320上，固定牢靠，进一步降低意外泄漏发生的风险。
82.具体地，如图17与图18所示，基于芯片的合成组件301中还包括定位结构，该定位结构包括第一定位部323与第二定位部352，其中，第一定位部323位于进样盖320的下表面，
而第二定位部352位于安装座350上，则第一定位部323与第二定位部352相匹配，即可实现进样盖320与安装座350之间良好的定位，进而有利于提升密封效果；而在本实施例中，第一定位部323为朝向下方设置的定位凸起，而第二定位部352为与该定位凸起形状相匹配的定位凹槽，安装时定位方便快速；而在本说明书的一个可能的实施方式中，还可以将第一定位部323设置为定位凹槽，而将第二定位部352设置为定位凸起，设置方式灵活多变；此外，在本说明书的其他可能的实施方式中，还可以设置两组以及两组以上的定位结构，则两组定位结构相配合，能够唯一确定进样盖320与安装座350之间的位置，进一步提升定位便利性。
83.具体地，在本说明书的一个可能的实施方式中，如图19与图22所示，夹持组件302还包括第一夹具360与第二夹具370，容纳腔380设置于第二夹具370的上表面；根据实际合成的需求，容纳腔380与基于芯片的合成组件301均可以选择设置为一组，则该合成机构300为单通道合成机构；在本实施例中，如图21所示，基于芯片的合成组件301还可以设置为两个，则该合成机构300能够进行两通道同步合成，提升整体机构的合成效率；而在本说明书的一个可能的实施方式中，还可以将基于芯片的合成组件301设置为四个、八个、十六个甚至更多，从而实现四通道、八通道、十六通道等多通道同步合成，进一步提升生产效率。
84.具体地，第一夹具360的一端与第二夹具370的一端转动连接，以使得夹持组件302能够在闭合状态与打开状态之间切换，而在本说明书的一个可能的实施方式中，第一夹具360与第二夹具370之间能够转动的转动角度设置为0～100
°
；也就是说，在如图22所示的闭合状态下，第一夹具360与第二夹具370之间的角度为0
°
，第一夹具360覆盖于第二夹具370上；而在如图19所示的打开状态下，第一夹具360与第二夹具370之间的角度为100
°
，即在夹持组件302打开过程中，第一夹具360相对于第二夹具370转动过100
°
；而在本说明书的一个可能的实施方式中，该转动角度也可以选择为0～90
°
，打开时第一夹具360垂直于第二夹具370，具有足够的视野，便于操作人员将基于芯片的合成组件301放置到容纳腔380中，使用简单方便；另外，将第一夹具360与第二夹具370转动连接的一端均设为转动连接端，则转动连接端的连接方式可以设置为合页连接，也可以设置为销轴连接，本发明对此不作限定，只要能够实现顺畅转动的连接方式都可以在本说明书的保护范围之内。
85.具体地，如图19所示，该夹持组件302还包括设置于第一夹具360与第二夹具370之间的锁紧结构390，用于在夹持组件302处于闭合状态时锁紧第一夹具360与第二夹具370；在本实施例中，该锁紧结构390为卡接式结构，包括两个锁紧卡扣391，如图20所示，其中一个锁紧卡扣391固定设置于第一夹具360上，而如图21所示，另一个锁紧卡扣391设置于第二夹具370中，则当两个锁紧卡扣391相接触时即可相匹配卡接，将第一夹具360与第二夹具370锁紧；而如说明书附图23所示，第二夹具370中设置锁紧卡扣391的位置上还设置弹性件392，该弹性件392一端与第二夹具370中的锁紧卡扣391相连接，如图1所示，壳体100上设置控制开关3920，该控制开关3920与下方的锁紧卡扣391固定连接，当需要打开夹持组件302时，仅需要在第二夹具370外侧通过控制开关3920向内部推动锁紧卡扣391，即可将两个锁紧卡扣391分离；而在锁紧状态下，弹性件392向锁紧卡扣391施加一个向外的力，使得该锁紧卡扣391与第一夹具360中的锁紧卡扣391卡接牢固，避免夹持组件302意外打开影响合成反应的正常进行；而在本说明书的一个可能的实施方式中，该弹性件392可以选择为弹簧，成本较低。
86.具体地，该合成机构300中还包括多个电极引出结构361，该电极引出结构361的一
端与电极连接点311电性连接，另一端用于与电化学机构连接；在本实施例中，如说明书附图20所示，该电极引出结构361设置于第一夹具360上，而如图16所示，进样盖320上设置贯穿该进样盖320的第一避让槽324，该第一避让槽324与电极连接点311对应设置，用于将电极连接点311暴露出进样盖320，同时，该第一避让槽324还与电极引出结构361对应设置，便于电极连接点311与电极引出结构361对应连接，进而与外部的电化学机构连接；此外，在本实施例的一个具体的实施方式中，如图5所示，电极引出结构361可以设置为引针，材料易得，基于芯片的合成组件的加工成本低。
87.具体地，如图24～26所示，在本说明书的另一个可能的实施方式中，进样盖320上也可以选择不设置第一避让槽324，而在进样盖320上直接设置电极引出结构361，通过进样盖302直接穿过第一夹具360与外部加样机构200连通，则如图24所示，该电极引出结构361包括第一电极引出线362与第二电极引出线363，其中，第一电极引出线362与电极连接点311对应设置，用于使工作电极与对电极连接到外部的电化学机构。
88.而第二电极引出线363用于使参比电极312与外部的电化学机构连接，则如图25与图26所示，在本实施例中，参比电极312可以设置于进样盖320的内侧面上，并且位于反应腔体330所对应的区域，而第二电极引出线363设置于参比电极312对应位置的上方，且第二电极引出线363竖直贯穿进样盖320，以便于第二电极引出线363的顶端与电化学机构连接。
89.具体地，如图20所示，在本实施例中，当电极引出结构361设置于第一夹具360上时，第一夹具360上还设置第二进液孔365与第二出液孔366，第二进液孔365与第一进液孔321对应设置，以便于外部的加样机构与该合成机构300连接，从而从加样机构200中通过第二进液孔365和第一进液孔321向反应腔体330中注入原料试剂；而第二出液孔366与第一出液孔322对应设置，以便于合成反应所产生的废液经由第一出液孔322和第二出液孔366向外排出，保证该用于合成核酸的合成机构能够持续稳定运行。
90.具体地，如图21所示，基于芯片的合成组件301上设置第一导向部325，用于指示基于芯片的合成组件301的安装方向与安装位置，而第二夹具370上可以对应设置第三导向部371，第一导向部325与第三导向部371之间相匹配，从能能够保证安装方向与安装位置的唯一性，使得安装准确；例如，该第一导向部325可以设置于安装座350的一角，形成缺口形第一导向部325，若没有按照正确的方式放置基于芯片的合成组件301，则会与容纳腔380的边壁、即第三导向部371相抵触，从而起到导向作用。
91.具体地，如图21所示，第二夹具270上设置至少一个拆卸部381，该拆卸部381与容纳腔380一一对应，呈凹槽状设置于容纳腔380的一侧，在本实施例中，该拆卸部381可以与容纳腔380为一体结构，在加工第二夹具379时，拆卸部381与容纳腔380一体开槽成型；则当需要将基于芯片的合成组件301取出时，操作人员能够轻易拿取，便利性高。
92.具体地，如说明书附图27所示，对于基于芯片的合成组件301，在保证其具有足够强度的前提下，还可以取消设置安装座350，而直接将进样盖320和高通量合成芯片310组成的基于芯片的合成组件301直接安装到相匹配的容纳槽380中，节省装配零件的数量，也节省设备成本。
93.具体地，如图2所示，壳体100上还设置导入机构101，用于导入目标产物的序列文件，而在高通量核酸打印机中还包括控制机构，该控制机构能够监控并获取各个机构的状态信息并进行逻辑运算，进而对整个高通量核酸打印机的工作流程进行控制，而序列文件
即通过导入机构101导入控制机构中，以使得合成机构300能够按照序列文件中目标产物的序列进行原位合成，合成精确，可靠性高；而在本说明书的一个可能的实施方式中，该导入机构101可以选择为usb接口，使用方便，占用空间小。
94.具体地，如图28所示，微流控液路机构400包括多通道切换阀440，该多通道切换阀440包括多个通道入口与一个通道出口，且多通道切换阀440的每个通道入口分别与一种原料试剂的出液管道212连接，而多通道切换阀440的通道出口与合成机构300(即第一进液孔321与第二进液孔365)连接，用于控制不同的原料试剂分别依次进样，控制方便准确，成本较低。
95.具体地，该微流控液路机构400还包括高精度压力调节器420与多个压力阀430，其中，高精度压力调节器420与多个压力阀430连接，用于精确调控各个压力阀430的开度，而压力阀430一端与惰性气体储存器连接，而如图5所示，壳体100侧面设置进气接头450，能够与惰性气体储存器连接；压力阀430另一端与试剂瓶210的进气管道211一一对应设置用于控制对应的原料试剂的进样流速。
96.在本实施例中，压力阀420设置为十二个，分别控制acn试剂的进样、tca试剂的进样、act试剂与碱基试剂g的混合进样、act试剂与碱基试剂c的混合进样、act试剂与碱基试剂a的混合进样、act试剂与碱基试剂t的混合进样、盖帽试剂a的进样、盖帽试剂b的进样、氧化剂的进样、备用试剂一的进样、备用试剂二的进样以及对管道进行吹气操作；相对应地，该多通道切换阀440为十二通道切换阀，即包括十二个通道入口，而一个中间口作为通道出口。
97.则当需要其中一种原料试剂进行进样时，以acn试剂的进样为例，假设acn试剂对应的通道入口为通道一，则将多通道切换阀440的通道入口切换至通道一与通道出口连通，高精度压力调节器420能够控制惰性气体的压力以及流速，从而控制装有acn试剂的试剂瓶210中的压力，使得acn试剂能够在液压作用下从出液管道212中移入合成机构300中，精确控制acn试剂的进样流速；而当需要另一种原料试剂进样时，则将多通道切换阀440的通道入口切换至与该原料试剂对应的通道，实现多种原料试剂的可控进样，控制精度高，进液流速可控。
98.具体地，如图28所示，对于具有两个高通量合成芯片310的合成机构300，在通道出口与合成机构300之间还可以设置三通阀，该三通阀具有一个入口与两个出口，两个出口与两个高通量合成芯片310分别连接，能够控制两个高通量合成芯片310表面的分别进样，也能够实现两个高通量合成芯片310表面的同步进样；类似地，还可以在设置一个两进一出的三通阀，用于将两个高通量合成芯片310上产生的废液共同收集起来，排入同一个废液瓶中；同样地，该高通量核酸打印机上具有两个废液接口460，则在废液接口460之前还可以设置一个一进两出的三通阀，该三通阀的入口与两进一出的三通阀的出口连接，而出口分别与两个废液接口460对应连接，则能够控制废液排入任意一个废液接口460所连接的废液桶中；例如，在其中一个废液接口460连接的废液桶已经装满，同时另一个废液桶未满的情况下，控制机构能够控制该三通阀，将出口接入另一个废液接口460所连接的废液桶，有利于提升整体机构运行的稳定性。
99.此外，在高精度压力调节器420与压力阀430之间的连接管道上设置压力传感器，能够实时监控进气压力，使得控制机构能够实时调节高精度压力调节器420，使得通入试剂
瓶210中的压力在预设范围内，压力足够驱动试剂瓶210中的原料试剂通过出液管道212输出；而在多通道切换阀440的通道出口与合成机构300之间的连接管道上也可以设置压力传感器，用于判断微流控液路机构400是否漏液，有利于及时发出警报，消除故障，从而保证高通量核酸打印机的稳定运行。
100.具体地，如图29所示，该高通量核酸打印机还包括温控机构500，整体位于合成机构300的下方，用于维持高通量合成芯片310的工作环境温度在预设温度的范围之内，而在本实施例中，该预设温度可以选择为0～90
°
，在该预设温度范围内，更有利于高通量合成芯片310上合成反应的进行；如说明书附图30所示，该温控机构500包括制冷片501、散热片502与散热风扇503，其中，制冷片501设置于第二夹具370的底部，并且，制冷片501对应容纳腔380设置，即制冷片501可以选择设置为两个及两个以上，以使得过多的热量能够朝向高通量合成芯片310下方转移；散热片502位于制冷片501的下方，散热风扇503又设置于散热片502的下方或者散热片502的侧面，能够加快散热片502区域内的空气流动，从而提升散热效果，通过制冷片501、散热片502以及散热风扇503所形成的一条散热路径，能够有效散热，避免过热现象发生。
101.并且，壳体100的至少一面上开设镂空面102，如图6所示，该镂空面102可以选择设置于壳体100的背面，而在壳体100的两侧，能够开设面积较小的栅状镂空面，以使得镂空面102与散热风扇503之间形成散热通道，便于热量散出。
102.具体地，在本说明书的一个可能的实施方式中，制冷片501为帕尔贴制冷片，一面吸热，另一面散热，导热效果优秀，能够在保证高通量合成芯片310的工作环境温度稳定的情况下，有效进行散热，避免过热现象的发生，安全性高。
103.可选地，在本说明书的另一个可能的实施方式中，容纳腔380底部可以设置为导热材质，设为导热层504，则导热层504的设置能够便于过多热量向下转移，经由制冷片501、散热片502以及散热风扇503散出；而对于导热层504周围的边壁(不包括底部边壁)，即第二夹具370，可以选择为保温材料；相对应地，第一夹具360也可以选择为保温材质，进一步提升保温效果。
104.在本说明书的一个可能的实施方式中，导热层504与散热片502的材质均可以选择铝或者铜等导热性能优秀的材质；而在本说明书的另一个可能的实施方式中，制冷片501与导热层504之间还设置导热硅脂，制冷片501与散热片502之间也设置导热硅脂，以进一步提升散热效果。
105.此外，在本实施例中，合成机构300上发生的合成反应属于亚磷酰胺三脂法，技术较为成熟，合成过程中循环利用脱保护、偶联、氧化与加帽步骤来实现一个碱基的循环增加；而采用电化学机构向高通量合成芯片310施加电压进行电化学合成，本质上是利用电化学致酸的方法取代了传统合成方法中的酸性试剂。
106.需要说明的是，电极单元工作过程中，工作电极表面会聚集大量氢离子，容易朝向远离该工作电极的位置随机扩散；而在本实施例中，每个电极单元之间无需通过物理结构分隔开，同时，在电化学活化剂中添加弱碱，能够将扩散出来的氢离子中和消耗，能够实现定点位置上的合成，抑制电化学产生的氢离子的扩散，避免对临近电极单元的影响；在本说明书的一个可能的实施方式中，弱碱的添加量可以选择为很小的量，只需保证能够消耗扩散的氢离子即可，而未完全消耗的氢离子富集在对应的工作电极表面，也不会对临近电极
单元造成不良影响，整体合成效率高，合成准确性也高。
107.该高通量核酸打印机的工作流程包括上机确认流程、合成流程、设备清洗流程以及结束流程，其中，上机确认流程用于确认设备的各个机构均处于正常状态，能够开始进行合成；而合成流程用于根据序列文件中的碱基序列，依次合成g碱基、c碱基、a碱基和c碱基(此处仅作列举，碱基序列以实际的序列文件为准，序列文件不同，则合成顺序也不同)，并且，每一种碱基的每一次合成均包括脱保护(deblock)、缩合(couple)、盖帽反应(cap)与氧化反应(oxidize)四个步骤。
108.具体地，在本说明书的一个可能的实施方式中，上机确认流程可以包括以下步骤：
109.s101，确认所有试剂瓶以及试剂瓶中原料试剂的体积，以确保合成反应所需的试剂足够；
110.s102，确认废液接口与对应的废液桶是否装配完成，且该步骤与s101步骤可以调换顺序执行；
111.s103，安装测试芯片a和测试芯片b，以备后续测试确认；
112.s104，确认测试芯片a和测试芯片b的电极导通情况；
113.s105，对加样机构进行通液测试，包括acn试剂通液测试、tca试剂通液测试、ett试剂与碱基试剂g混合液体的通液测试、ett试剂与碱基试剂c混合液体的通液测试、ett试剂与碱基试剂a混合液体的通液测试、ett试剂与碱基试剂t混合液体的通液测试、盖帽试剂a通液测试、盖帽试剂b通液测试、氧化剂通液测试、备用试剂一通液测试与备用试剂二通液测试，以及acn试剂清洗管路的通液测试；
114.s106，确认清洗管路中的吹气功能是否正常。
115.具体地，在本说明书的一个可能的实施方式中，将两个高通量合成芯片设为高通量合成芯片a与高通量合成芯片b，则合成流程可以按照以下步骤进行(以g-c-a-t-顺序为例)：
116.s201，向高通量合成芯片a导入序列文件，向高通量合成芯片b导入序列文件；其中，实际合成时可以选择只导入其中一个高通量合成芯片，而另一个高通量合成芯片闲置；
117.s202，安装高通量合成芯片a与高通量合成芯片b，或者仅安装其中一个高通量合成芯片；
118.s203，按照脱保护、缩合、盖帽反应与氧化反应四个步骤合成g碱基；
119.s204，按照脱保护、缩合、盖帽反应与氧化反应四个步骤合成c碱基；
120.s205，按照脱保护、缩合、盖帽反应与氧化反应四个步骤合成a碱基；
121.s206，按照脱保护、缩合、盖帽反应与氧化反应四个步骤合成t碱基；
122.s207，根据序列文件中的实际序列，循环s203～s206步骤；
123.s208，额外执行一次脱保护步骤，关闭所有压力阀并将整个高通量核酸打印机中的所有阀门均复位。
124.具体地，在本说明书的一个可能的实施方式中，设备清洗流程主要用于清洗微流控液路机构的管道，包括ett试剂与碱基试剂g的管路清洗、ett试剂与碱基试剂c的管路清洗、ett试剂与碱基试剂a的管路清洗、ett试剂与碱基试剂t的管路清洗，避免存在液体残留；此外，设备清洗流程还包括一步吹气清洗步骤，通过向管路中吹入惰性气体，进一步提升清洗效果；最后在清洗完毕之后，执行结束流程，将高通量合成芯片a与高通量合成芯片b
取出，并将高通量核酸打印机转入待机状态。
125.通过上述的实施例可以看出，本发明具有以下有益效果：
126.1、本发明采用具有大量微阵列电极的高通量合成芯片，利用电化学方法进行合成，能够高效快速地在高通量合成芯片上实现高通量原位合成；同时，整体设备体积较小，小型化与集成化程度高，成本也低。
127.2、本发明采用高精度压力调节器与多通道切换阀相配合，控制多种原料试剂的准确进样，进样流速控制精确，有利于合成反应的精确、稳定地进行。
128.3、本发明采用温控机构，通过多处保温结构，能够有效维持高通量合成芯片的工作环境温度处于预设范围内，有利于合成反应的顺利进行，合成效率高；同时，通过制冷片、散热片与散热风扇的配合，能够有效避免过热现象的发生，维护高通量核酸打印机的运行安全性。
129.以上所描述的仅为本发明的一些实施例而已，并不用于限制本发明，本行业的技术人员应当了解，本发明还会有各种变化和改进，任何依照本发明所做的修改、等同替换和改进都落入本发明所要求的保护的范围内。