一种具有联动调整的DNA图像采集测序系统

摘要

本发明涉及一种具有联动调整的DNA图像采集测序系统，所述的图像处理及控制系统获取图谱信息，在对每个图谱Δt的采样时间间隔内分别获取m个图谱，m为偶数；对同一碱基的拍照图谱进行分组，然后通过冗余判定的方式进行判定，并与标准的碱基图谱信息进行比对，A，T，C，G四种碱基信息，确定图谱信息中包含的碱基类型。本发明中冗余判断的方式，能够有效判断图谱采集存在问题的准确位置，并且，在对图像测试时，运动平台组件根据重合度的结果调整CCD相机位置的变化，排除影响图像获取准确性的物理因素；液路控制单元对试剂的流速进行调整和控制，排除影响图像采集的试剂供应因素。

主权项

一种具有联动调整的DNA图像采集测序系统，其特征在于，包括设置有反应芯片的反应仓组件、运动平台组件、运动控制单元、设置在运动平台组件上并受运动控制单元控制的CCD相机、平台支撑组件以及控制CCD相机获取图像并对图像进行冗余处理的图像处理及控制系统，其中，所述的反应仓组件，在控制系统的作用下，反应液进入反应芯片中进行化学反应，产生可见光；所述的运动平台组件，其按照图像处理及控制系统的控制指令将CCD相机进给到适当的拍照位置，对反应芯片中产生的可见光信息进行拍照采集；所述的平台支撑组件，其支撑所述的反应仓组件、运动平台组件；所述的图像处理及控制系统获取图谱信息，在对每个图谱Δt的采样时间间隔内分别获取m个图谱，m为偶数；对同一碱基的拍照图谱进行分组，然后通过冗余判定的方式进行判定，并与标准的碱基图谱信息进行比对，A，T，C，G四种碱基信息，确定图谱信息中包含的碱基类型；所述的图像处理及控制系统包括分组单元、数据采集控制单元、比较模块和逻辑控制模块，所述的分组单元按照二位矩阵将上述采集的图谱或图像信息进行分组整理；获取m为12的连续图谱信息，分别每两个相邻近的时间，作为一二维组灰度值的两个维度值，按照标号1‑12，分别标记为6组二维灰度值，其中的第一、二灰度值为第一组，第三、四灰度值为第二组，第五、六灰度值为第三组；第七、八灰度值为第四组，第九、十灰度值为第五组，第十一、十二灰度值为第六组，所述分组单元将采集的灰度值信息按照上述分组将三组二维灰度值矩阵进行整理得到矩阵(i₁,i₂)、(i₃,i₄)、(i₅,i₆)、(i₇,i₈)、(i₉,i₁₀)、(i₁₁,i₁₂)；获取第一组二维灰度值矩阵和第二组二维灰度值矩阵，所述的比较模块按照下述公式(1)计算该两组二维灰度值矩阵信号中灰度值的重合度P₂₁，$P_{21}=\frac{{\Sigma }_{i_4,i_3}\left(T\right(i_4,i_3)*I(i_2+i_4,i_1+i_3\left)\right)}{\sqrt{{\Sigma }_{i_4,i_3}T{(i_4,i_3)}^2*{\Sigma }_{i_4,i_3}I{(i_2+i_4,i_1+i_3)}^2}}---\left(1\right)$式中，P₂₁表示每两组灰度值的重合度，i₁和i₂分别表示所述第一组二维灰度值矩阵的灰度值，i₁表示第一灰度值的采样值，i₂表示第二灰度值的采样值；i₃和i₄分别表示所述第二组二维灰度值矩阵的灰度值，i₃表示第三灰度值的采样值，i₄表示第四灰度值的采样值；T表示均方差运算，I表示积分运算。所述比较模块内包括一比较器，其对所有数据采集模块内存储的灰度值采集信号进行运算处理，分别计算得出一重合度P_n，并将其传输至所述逻辑控制模块内；所述比较模块将上述重合度两两做差值并取绝对值，计算出结果后，将信号重合度与差值绝对值计算结果传输至所述逻辑控制模块内；所述逻辑控制模块为一MCU处理器或一PLC，其包括一存储模块，其内存储有一标准碱基的重合度阈值P₀和一组标准值δ₁和δ₂；所述的数据采集控制单元采集重合度绝对值差值大于阈值P₀的相应的图像灰度值δ，所述的灰度值δ与标准灰度值δ₁和δ₂进行对比，若δ₁＜δ＜δ₂，则该图像的灰度值超过第一段预设值，需对CCD相机的位置进行调整；所述的逻辑控制模块向运动控制单元发送控制指令；运动控制单元控制电机动作，电机带动丝杠转动，丝杠上的螺母及螺母安装座带动CCD相机移动；在底座侧部的位置传感器实时检测CCD相机的位置，并传输至运动控制单元中，运动控制单元实时将位置信息传输至逻辑控制模块中，并与存储在存储模块中的预设的CCD相机位置信息进行比对，直到CCD相机移动至指定位置；在位置调整完成后，所述的CCD相机对反应芯片继续进行拍照，并重新获取灰度值和重合度值；若灰度值δ＞δ₂，则灰度值超过第二段预设值，需要调整试剂供应的速度；所述的逻辑控制模块向液路控制单元发送控制指令，所述的液路控制单元向驱动控制阀组件发送控制指令，液压泵的转速相应改变，蠕动泵的转速相应改变，试剂管通过可翻转仓体的试剂管安装孔、设置在可翻转仓体的中间设置有容纳试剂管道的第一腔体，将试剂传输至反应芯片中；经过调整后的试剂流速在预设的存储模块中的转速值时即可；CCD相机对反应芯片继续进行拍照，并重新获取灰度值和重合度值。