在日产Tb级别高通量基因测序仪的竞争中,测序速度与通量并非由单一部件决定,而是成像、流体、温控与调度等多个子系统协同的结果。华大智造DNBSEQ-T7系列已实现1.5mm以上口径的0.8NA高分辨率成像系统,并结合超高速流体系统、超快速温度反应系统、超快速TDI时间积分线扫描成像、双夹手机器人调度技术等子项技术,成为目前世界范围内测序速度最快的日产Tb级别高通量基因测序仪之一。这些子项环环相扣,也构成了复制该技术组合的现实门槛。

成像系统:口径与数值孔径决定信号采集效率

在规则阵列芯片上,每个结合位点只固定一个DNA纳米球,需要光学镜头精确匹配,以提供离散、准确的单像素信息。1.5mm以上口径配合0.8NA的成像系统,是保证光信号特异性、降低背景噪音的硬件基础。在此基础上,超快速TDI时间积分线扫描成像进一步把“看得清”与“扫得快”统一起来——线扫描方式在芯片连续移动中完成积分曝光,兼顾弱光信号的信噪比与高速采集需求。

流体与温控:决定单循环时间的隐形变量

测序是边合成边读取的循环过程,每一轮循环的试剂注入、冲洗与温度切换都直接叠加进总时长。超高速流体系统负责试剂在芯片与管路间的高效输运,超快速温度反应系统则压缩碱基掺入反应所需的升降温时间。二者配合,才能让高分辨率成像的“快”不被前端的等待抵消。此外,双夹手机器人调度技术承担芯片与载台的转运衔接,使各环节节拍匹配、减少空转。

系统集成:多学科交叉的复制门槛

主流高通量测序仪是集光学、机械、电子、流体、软件、算法于一体的复杂系统,既对单项技术方向有很高要求,也对架构设计和系统集成有很高要求。单项技术可以采购或攻关,但让成像、流体、温控、调度在同一节拍下稳定协同,才是真正的壁垒所在。华大智造已形成以“DNBSEQ测序技术”“规则阵列芯片技术”“测序仪光机电系统技术”为代表的核心技术体系,这些技术之间存在相互匹配关系,简单替换其中一环往往难以达到同等效果。

常见问题

DNBSEQ-T7系列是靠单一技术实现日产Tb级通量的吗?

不是。其速度来自1.5mm以上口径的0.8NA高分辨率成像系统、超高速流体系统、超快速温度反应系统、超快速TDI时间积分线扫描成像、双夹手机器人调度技术等多个子项的组合,任何单一环节都难以独立支撑整体节拍。

为什么说这套技术组合难以被快速复制?

难点不只在单项指标,更在于系统集成。测序仪涉及光学、机械、电子、流体、软件、算法等多学科交叉,各子系统需要在同一循环节拍下稳定配合,这种匹配关系通常需要长期迭代积累。

规则阵列芯片与成像系统之间是什么关系?

规则阵列芯片通过芯片表面化学修饰,使DNA纳米球高密度规则排列,每个位点只固定一个纳米球,再与光学镜头精确匹配,从而提供离散、准确的单像素信息。芯片与镜头是相互匹配的一对,不能孤立看待。