基因測序儀作為現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)研究的核心工具，通過精準(zhǔn)測定DNA分子序列，為人類深入探索生物體遺傳信息打開了關(guān)鍵窗口，其在醫(yī)學(xué)診斷、農(nóng)業(yè)育種及基礎(chǔ)生物學(xué)研究等領(lǐng)域的作用舉足輕重?；驕y序儀通過對生物體基因組進(jìn)行測序分析，科學(xué)家能夠系統(tǒng)解析基因的結(jié)構(gòu)與功能，揭示基因之間的相互作用機(jī)制，探索基因調(diào)控生物發(fā)育進(jìn)程和生理活動的機(jī)理。這些研究不僅可以助力人類觸及生命本質(zhì)和深層認(rèn)知，也能推動探索生物進(jìn)化的歷程。隨著基因測序技術(shù)的飛速發(fā)展，高通量、低成本、高可靠性和高速高精度已經(jīng)成為該技術(shù)迭代升級的核心訴求。

固高科技解決方案

固高科技為基因測序儀行業(yè)專門打造了GSN系列高性能多軸網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動控制卡+GSFD系列低壓伺服驅(qū)動器運(yùn)動控制組合解決方案，憑借三大優(yōu)勢精準(zhǔn)滿足測序需求：其一，搭載固高自主知識產(chǎn)權(quán)的gLink-II總線，實(shí)現(xiàn)高效可靠的數(shù)據(jù)傳輸；其二，內(nèi)置先進(jìn)運(yùn)動控制算法的GSN系列高性能多軸網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動控制卡與GSFD系列低壓伺服驅(qū)動器確?？刂凭扰c運(yùn)行穩(wěn)定性；其三，小型化的控制部件與具有豐富功能的運(yùn)動控制卡，可以輕松達(dá)到測序過程中對可靠性、精度及效率的嚴(yán)苛要求，這一國產(chǎn)化解決方案不僅能有效降低應(yīng)用成本，更能顯著提升測序效率，為基因測序領(lǐng)域提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

圖1  控制系統(tǒng)拓?fù)鋱D

基因測序儀在運(yùn)動控制過程中對精度與協(xié)同性有著嚴(yán)苛要求，待測基因樣本需固定在十字運(yùn)動平臺上，由控制系統(tǒng)驅(qū)動平臺在高倍電鏡下逐行定點(diǎn)掃描拍照。電鏡在運(yùn)動過程中會根據(jù)實(shí)際測高數(shù)據(jù)進(jìn)行微觀調(diào)節(jié)焦點(diǎn)，以確保所獲取圖像數(shù)據(jù)的清晰度。各運(yùn)動軸的定位精度需要在0.1μm以內(nèi)，其中X軸方向上攜帶測序樣品需＜0.6mm的運(yùn)動長度，實(shí)現(xiàn)高速逐步定點(diǎn)運(yùn)動；Y軸需進(jìn)行換行運(yùn)動，保障掃描范圍的連續(xù)銜接順暢；Z軸則以0.2μm～2μm的幅動范圍快速調(diào)整鏡頭焦點(diǎn)，確保成像清晰和穩(wěn)定。

實(shí)際運(yùn)動控制效果

? 高精度響應(yīng)快；

? 短距高頻效率穩(wěn)定；

? 三軸整定精度0.1μm；

? 適配多場景高精度、高效率需求。

X軸運(yùn)動600μm的總時間

Y軸運(yùn)動1mm的總時間

Z軸運(yùn)動2μm的總時間

在Z軸高倍鏡控制環(huán)節(jié)，基因測序設(shè)備通過固高自主知識產(chǎn)權(quán)的gLink-II總線驅(qū)動Z軸完成高度微調(diào)，確保高倍鏡的焦點(diǎn)準(zhǔn)確性，而實(shí)際調(diào)整行程在0.2μm～2μm的幅度范圍內(nèi)。這一高速調(diào)高動作可預(yù)下載至GSN系列高性能多軸網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動控制卡的運(yùn)動程序功能塊中實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動，不僅滿足了應(yīng)用場景中1ms/次調(diào)高頻要求，實(shí)測性能夠更優(yōu)于既定標(biāo)準(zhǔn)。該控制邏輯具備顯著的獨(dú)立性，并行性與實(shí)時性的優(yōu)勢，其架構(gòu)最多能夠支持32個線程同步運(yùn)行，可高效響應(yīng)焦點(diǎn)調(diào)節(jié)需求，確保Z軸與其他運(yùn)動軸的協(xié)同穩(wěn)定性。

圖2 GSN控制卡的運(yùn)動程序和應(yīng)用程序的關(guān)系

固高科技于1999年由香港科技大學(xué)的李澤湘、高秉強(qiáng)、吳宏三位機(jī)器人、微電子和運(yùn)動控制領(lǐng)域的國際知名學(xué)者和專家所創(chuàng)辦，是亞太地區(qū)首家擁有自主知識產(chǎn)權(quán), 專業(yè)從事運(yùn)動控制及智能制造核心技術(shù)研究與開發(fā)的高科技企業(yè)，是國內(nèi)外全互聯(lián)智能制造綜合解決方案提供商之一。固高科技專注于運(yùn)動控制、伺服驅(qū)動、多維感知、工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)軟件五個方向的核心技術(shù)研究，通過深入的國內(nèi)外合作、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合、積極培育系統(tǒng)集成商等創(chuàng)新的商業(yè)模式，將固高科技的運(yùn)控技術(shù)及產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于微電子、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、電子加工、檢測、印刷、包裝及生產(chǎn)自動化等工業(yè)控制領(lǐng)域。