CN104123390A - 一种本地数据库系统及其检索与更新方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种本地数据库系统及其检索与更新方法。所述本地数据库系统包括本地数据库以及检索和更新装置，本地数据库包括代谢物核磁共振谱图信息数据表、代谢物核磁共振谱图信息域处理单元以及代谢物核磁共振谱图信息报表处理单元。本发明在进行本地数据库检索和更新的过程中，将多个相关数据表中的域合并为一个域，通过窗体来输入查询条件和更新内容，然后通过运算表达式在合并域中各子域中进行检索和更新，最后用报表输出查询结果，用窗体来输出更新结果。本发明有效降低了数据存储量，提高了检索效率；不需要直接对多个代谢物数据表进行重复操作，简化了操作步骤，降低了操作难度，提高了更新效率，增加了数据安全性。

Description

一种本地数据库系统及其检索与更新方法

技术领域

本发明属于计算机技术领域，更具体地，涉及一种本地数据库系统及其检索与更新方法，主要用于对代谢物核磁共振谱图进行快速解析。

背景技术

代谢组学是诞生于上世纪90年代的一门新兴学科，研究对象是分子量小于1000道尔顿的小分子代谢物，研究手段主要依靠核磁共振和色谱质谱联用。目前基于核磁共振的代谢组学研究中最复杂耗时的步骤是对代谢物核磁共振谱图进行解析，将核磁谱图中1H和13C信号归属至代谢物相应基团，该步骤主要依靠人工对H-H相关、C-H相关的COSY、TOCSY、HSQC、HMBC和J分解谱这一整套二维谱进行逐一解析，研究人员需要经过专业而系统的培训才能掌握相关技术，且人工解析耗时很长。

由于一个代谢物除了对应一套唯一信息如CAS编号、通用名、分子式、类别等，还对应多套独立不唯一信息，如化学位移、同义词等。不同代谢物的分子式、类别和化学位移等信息还易重合。因此代谢物数据库面临数据量庞大且容易冗余的问题，从而导致数据检索效率低下、更新数据复杂。另一方面，由于代谢物数据库使用者的研究领域不尽相同，迫切需要可以个性化订制和扩展的本地化数据库。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于代谢物核磁共振谱图快速解析的本地数据库系统及其检索与更新方法，根据代谢物核磁共振谱图中的1H和13C信号的化学位移在代谢物数据库中进行检索，无须人工解析二维谱图，用于代谢物核磁共振谱图快速解析，旨在降低数据存储量，提高检索效率和更新效率，摆脱对因特网连接的依赖，可本地化实现检索和更新功能，进行个性化数据拓展和数据订制。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种用于代谢物核磁共振谱图快速解析的本地数据库系统，所述本地数据库系统包括本地数据库，所述本地数据库包括代谢物核磁共振谱图信息数据表、代谢物核磁共振谱图信息域处理单元以及代谢物核磁共振谱图信息报表处理单元，其中：

所述代谢物核磁共振谱图信息数据表，包含有多个相关数据表，所述多个相关数据表至少包括基本信息数据表、同义词数据表和化学位移特征数据表，其中所述基本信息数据表用于存储CAS编号、通用名、分子式、类别和来源，所述同义词数据表用于存储CAS编号和同义词，所述化学位移特征数据表用于存储CAS编号、通用名、基团、1H化学位移、峰形和13C化学位移，且每个数据表还分别包含一个自动编号的ID；所述代谢物核磁共振谱图信息数据表，以文本数据类型分别存储不同代谢物相对独立的信息，并通过CAS编号进行关联，以有效减少数据量；

所述代谢物核磁共振谱图信息域处理单元，用于将上述代谢物核磁共振谱图信息数据表的不同数据表中的多个域处理成一合并域，并对所述合并域中的各子域进行操作设置；所述操作设置包括：在检索操作中在所述合并域中的各子域中读入所述基本信息数据表、同义词数据表和化学位移特征数据表中对应域的数据，在更新操作中将所述合并域中的各子域中的数据更新至所述基本信息数据表、同义词数据表和化学位移特征数据表中对应域；

所述代谢物核磁共振谱图信息报表处理单元，用于按照预定格式和顺序输出从所述代谢物核磁共振谱图信息数据表中查询的结果，为了使结果直观清晰，仅显示代谢物CAS编号、通用名及分子式信息，其余信息中的一种或多种可通过点击代谢物通用名的超链接另外打开新窗体来实现，其中所述其余信息包括：代谢物的类别、来源、同义词、基团、1H化学位移、峰形和13C化学位移。

在本发明的一个实施例中，还包括与本地数据库交互的检索装置，所述检索装置包括：

检索解析单元，用于根据用户在查询窗体输入的内容进行解析，并根据所述解析结果调用对应的查询语句，其中所述用户在查询窗体输入的内容为1H化学位移或13C化学位移；

检索单元，用于在合并域的各子域中读入所述基本信息数据表、同义词数据表和化学位移特征数据表中对应域的数据，运行查询语句中相关的运算表达式，在所述合并域中进行查找，获得查询结果。

在本发明的一个实施例中，还包括与本地数据库交互的更新装置，所述更新装置包括：

更新解析单元，用于根据用户在更新窗体输入的内容进行解析，并根据所述解析结果调用对应的更新语句，其中所述用户在更新窗体输入的内容包括代谢物的通用名、分子式、类别、来源、同义词、通用名、基团、1H化学位移、峰形和13C化学位移中的一种或多种；

更新单元，用于运行更新语句中相关的运算表达式，将合并域中各子域中的数据更新至所述基本信息数据表、同义词数据表和化学位移特征数据表中对应域。

按照本发明的另一方面，还提供了一种基于上述本地数据库系统的检索方法，所述方法包括：

(1)将本地数据库中的代谢物核磁共振谱图信息数据表的多个相关数据表处理成一合并域，并在所述合并域的各子域中读入所述基本信息数据表、同义词数据表和化学位移特征数据表中对应域的数据；

(2)根据用户在查询窗体输入的内容进行解析，根据所述解析结果调用对应的查询语句，并运行查询语句中相关的运算表达式，其中所述用户在查询窗体输入的内容为1H化学位移或13C化学位移；

(3)利用所述运算表达式在合并域中进行查找，并用报表显示查找结果，所述查询结果至少包括代谢物CAS编号、通用名及分子式信息。

在本发明的一个实施例中，所述方法还包括，通过点击代谢物通用名的超链接另外打开新窗体显示代谢物其余信息，其中所述其余信息包括：代谢物的类别、来源、同义词、基团、1H化学位移、峰形和13C化学位移。

按照本发明的另一方面，还提供了一种基于上述本地数据库系统的更新方法，所述方法包括：

(1)将本地数据库中的代谢物核磁共振谱图信息数据表的多个相关数据表处理成一合并域，所述合并域中各子域中的数据用于更新至所述基本信息数据表、同义词数据表和化学位移特征数据表中对应域；

(2)根据用户在更新窗体输入的内容进行解析，并根据所述解析结果调用对应的更新语句，其中所述用户在更新窗体输入的内容包括代谢物的通用名、分子式、类别、来源、同义词、通用名、基团、1H化学位移、峰形和13C化学位移中的一种或多种；

(3)运行更新语句中相关的运算表达式，将合并域中各子域中的数据更新至所述基本信息数据表、同义词数据表和化学位移特征数据表中对应域。

在本发明的一个实施例中，所述方法还包括，在数据更新完成后，通过窗体显示数据更新结果。

综上所述，与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

(1)本发明建立了本地数据库，本地数据库中包含代谢物核磁共振谱图信息数据表，通过对代谢物核磁共振谱图信息进行分析，将代谢物核磁共振谱图信息分别存储在多个数据表中，其中基本信息数据表存储CAS编号、通用名、分子式、类别和来源，同义词数据表存储CAS编号和同义词，化学位移特征数据表存储CAS编号、通用名、基团、1H化学位移、峰形和13C化学位移，一个代谢物对应唯一的一套CAS编号、通用名、分子式、类别和来源，还对应多套独立不唯一信息，如化学位移、同义词等。不同代谢物的分子式、类别和化学位移等信息还易重合，不使用多个数据表进行分类存储，将造成大量的数据冗余，并降低数据检索效率。以2-羟基苯乙酸为例，它所对应的CAS编号为614-75-5，通用名为Ortho-Hydroxyphenylacetic acid(2-羟基苯乙酸)，分子式为C8H8O3，类别为Organic carboxylic acid(有机羧酸)，来源为Urine(尿样)，同义词有30条，基团及化学位移有8条，仅这一个代谢物就需要在数据表中占据1*30*8＝240行数据，若数据库内存放100个代谢物相关信息，按每个代谢物数据量与2-羟基苯乙酸近似来计算，数据表需要约100*240＝24000行数据，每一条同义词都需要对应重复的基本信息和化学位移信息，造成数据表的巨大冗余。使用基本信息数据表、同义词数据表和化学位移特征数据表进行分类存储，并通过唯一的CAS编号进行关联后，仅需要1+30+8＝39行，若数据库内存放100个代谢物相关信息，数据表仅需要约100*39＝3900行，比不分类存储减少了20100行数据。在检索时，由于每个单独数据表中没有冗余复杂内容，检索效率也得到了提高，以输入2-羟基苯乙酸的CAS编号来查询代谢物相关信息，未分类存放的数据表将在24000行数据中检索得到39行数据，有38行数据都是因为同义词和化学位移信息造成的冗余，检索结果将显示39行数据。而分类存放的数据表仅需要在基本信息数据表的100行数据中检索得到唯一的1行数据，在同义词数据表中检索到不重复的30行数据，在化学位移特征数据表中检索到不重复的8行数据，检索结果将只显示基本信息1行，剩余的同义词及化学位移信息可以通过点击代谢物通用名的超链接另外打开新窗体来实现。综上，将代谢物核磁共振谱图信息分别存储在多个数据表中可有效减少数据表的存储量，大幅提高数据检索效率，结果显示也不会冗余。

(2)本发明本地数据库系统可应用于代谢物核磁共振谱图快速解析，在谱图信号归属过程中，根据1H和13C的化学位移在数据库中进行检索，通过运行相关的运算表达式后在合并域进行查找，避免了在多个数据表中进行检索，不仅降低了数据存储量，并且提高了检索效率，减少了冗余检索，更重要的用户不需要经过专业培训，也不需要额外解析整套二维谱，即可完成信号归属，对谱图进行行快速解析，节约了大量的时间成本和经济成本。在数据更新的过程中，通过对合并域中各子域进行更新，避免了在多个数据表中进行重复更新，简化了操作步骤，提高了更新效率，而且可根据用户自己的研究方向和实验数据实现代谢物数据库个性化订制和扩展。

附图说明

图1是本发明一实施例中本地数据库系统的结构示意图；

图2是本发明一实施例中多个相关数据表关联示意图；

图3是本发明一实施例中对多个数据表合并后示意图；

图4是本发明一实施例中的检索结果示意图。

具体实施方式

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。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

首先，本发明提供一种应用于代谢物核磁共振谱图快速解析的本地数据库系统，如图1所示，该系统包括本地数据库10、检索装置20和更新装置30。应当说明的是，本发明所有图示中各设备之间的连接关系是为了说明其信息交互及控制过程的需要，视为逻辑上的控制关系。另外需要说明的是，各功能模块之间的通信方式可以采取多种，本发明的保护范围不应限定为某种特定类型的通信方式；实现该数据库的软件平台和编程语言可以采取多种，本发明的保护范围不应限定为某种特定类型的软件或语言。其中：

所述本地数据库10包括代谢物核磁共振谱图信息数据表11、代谢物核磁共振谱图信息域处理单元12和代谢物核磁共振谱图信息报表处理单元13，其中：

所述代谢物核磁共振谱图信息数据表11，包含有多个相关数据表，所述多个相关数据表至少包括基本信息数据表、同义词数据表和化学位移特征数据表，用于以文本数据类型分别存储不同代谢物相对独立的信息，并通过CAS编号进行关联，以有效减少数据量；其中所述基本信息数据表用于存储CAS编号、通用名、分子式、类别和来源，所述同义词数据表用于存储CAS编号和同义词，所述化学位移特征数据表用于存储CAS编号、通用名、基团、1H化学位移、峰形和13C化学位移，且每个数据表还分别包含一个自动编号的ID；如图2所示，为本发明一实施例中多个相关数据表关联示意图；上述多个相关数据表中存在多个域，如CAS编号、能用名、化学位移等。在附图中，为了方便描述，所述基本信息数据表、同义词数据表和化学位移特征数据表，分别用数据表A、B、C表示。

代谢物核磁共振谱图信息域处理单元12，用于将上述代谢物核磁共振谱图信息数据表11的不同数据表中的多个域处理成一合并域，并对所述合并域中的各子域进行操作设置；所述操作设置包括：在检索操作中在所述合并域中的各子域中读入所述基本信息数据表、同义词数据表和化学位移特征数据表中对应域的数据，在更新操作中将所述合并域中的各子域中的数据更新至所述基本信息数据表、同义词数据表和化学位移特征数据表中对应域；如图3所示，为本发明一实施例中对多个数据表合并后示意图。

代谢物核磁共振谱图信息报表处理单元13，与代谢物核磁共振谱图信息域处理单元12相连，用于按照预定格式和顺序输出从所述代谢物核磁共振谱图信息数据表中查询的结果，为了使结果直观清晰，仅显示代谢物CAS编号、通用名及分子式信息，其余信息中的一种或多种可通过点击代谢物通用名的超链接另外打开新窗体来实现，其中所述其余信息包括：代谢物的类别、来源、同义词、基团、1H化学位移、峰形和13C化学位移。。

进一步地，所述检索装置20包括检索解析单元21和检索单元22，其中：

检索解析单元21，用于根据用户在查询窗体输入的内容进行解析，并根据所述解析结果调用对应的查询语句，其中所述用户在查询窗体输入的内容为1H化学位移或13C化学位移；

检索单元22，用于在合并域的各子域中读入所述基本信息数据表、同义词数据表和化学位移特征数据表中对应域的数据，运行查询语句中相关的运算表达式，在所述合并域中进行查找，获得查询结果。

更新装置30包括更新解析单元31和更新单元32，其中：

更新解析单元31，用于根据用户在更新窗体输入的内容进行解析，并根据所述解析结果调用对应的更新语句，其中所述用户在更新窗体输入的内容包括代谢物的通用名、分子式、类别、来源、同义词、通用名、基团、1H化学位移、峰形和13C化学位移中的一种或多种；

更新单元32，用于运行更新语句中相关的运算表达式，将合并域中各子域中的数据更新至所述基本信息数据表、同义词数据表和化学位移特征数据表中对应域。

进一步地，本发明还提供了基于所述本地数据库系统的检索方法，包括：

(1)将本地数据库中的代谢物核磁共振谱图信息数据表的多个相关数据表处理成一合并域，并在所述合并域的各子域中读入所述基本信息数据表、同义词数据表和化学位移特征数据表中对应域的数据；

(2)根据用户在查询窗体输入的内容进行解析，根据所述解析结果调用对应的查询语句，并运行查询语句中相关的运算表达式，其中所述用户在查询窗体输入的内容为1H化学位移或13C化学位移；

(3)利用所述运算表达式在合并域中进行查找，并用报表显示查找结果，所述查询结果至少包括代谢物CAS编号、通用名及分子式信息。

进一步地，还可以通过点击代谢物通用名的超链接另外打开新窗体显示代谢物其余信息，其中所述其余信息包括：代谢物的类别、来源、同义词、基团、1H化学位移、峰形和13C化学位移。

进一步地，本发明还提供了基于所述本地数据库系统的更新方法，包括：

(1)将本地数据库中的代谢物核磁共振谱图信息数据表的多个相关数据表处理成一合并域，所述合并域中各子域中的数据用于更新至所述基本信息数据表、同义词数据表和化学位移特征数据表中对应域；

(2)根据用户在更新窗体输入的内容进行解析，并根据所述解析结果调用对应的更新语句，其中所述用户在更新窗体输入的内容包括代谢物的通用名、分子式、类别、来源、同义词、通用名、基团、1H化学位移、峰形和13C化学位移中的一种或多种；

(3)运行更新语句中相关的运算表达式，将合并域中各子域中的数据更新至所述基本信息数据表、同义词数据表和化学位移特征数据表中对应域。

进一步地，在数据更新完成后，还可以通过窗体显示数据更新结果。

据此，本发明提供了用于代谢物核磁共振谱图快速解析的本地数据库系统，以下以具体实施例说明本发明在代谢物核磁共振谱图快速解析中的应用。

实施例1：根据核磁共振谱图得到的相关1H和13C化学位移来进行代谢物解析。

(1)实验的材料与方法

使用核磁共振波谱仪对生物样本的水相提取物采集谱图，谱图中某基团的1H化学位移为3.54ppm，13C化学位移为43.00ppm。打开本地数据库，进入检索装置，在弹出窗口中1H化学位移处输入3.54，偏差值默认为0.02，在13C化学位移处输入43.00，偏差值默认为5.00，点击检索按钮进入检索装置。首先解析单元将输入数据进行解析，再进入检索单元，在合并域中通过化学位移进行检索。

(2)结果

如图4所示，报表在1秒内输出检索结果，显示在数据库中共查询到符合条件的若干个代谢物。点击代谢物通用名的超链接，可另外打开新窗体显示代谢物完整信息，包括CAS编号、通用名、分子式、类别、同义词、其它基团、所有1H化学位移和13C化学位移。结合其它基团的化学位移信息，即迅速排除错误信息，对应至正确代谢物。综上所述，本发明在进行数据检索的过程中，通过运行相关的运算表达式后在合并域进行查找，避免了在多个数据表中进行检索，不仅降低了数据存储量，并且提高了检索效率，减少了冗余检索。

实施例2：对本地数据库进行数据更新。

(1)实验的材料与方法

使用核磁共振波谱仪对已知化学物采集谱图，谱图中某基团的1H化学位移为3.27ppm，13C化学位移为38.31ppm。打开本地数据库，进入检索装置，发现没有符合条件的结果，进入更新装置将该数据添加至本地数据库，首先解析单元将输入数据进行解析，再进入更新单元，在合并域中各子域的数据更新至数据库中多个相关数据表。

(2)结果

窗体在1秒内输出更新结果成功。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于代谢物核磁共振谱图快速解析的本地数据库系统，其特征在于，所述本地数据库系统包括本地数据库，所述本地数据库包括代谢物核磁共振谱图信息数据表、代谢物核磁共振谱图信息域处理单元以及代谢物核磁共振谱图信息报表处理单元，其中：

所述代谢物核磁共振谱图信息数据表，包含有多个相关数据表，所述多个相关数据表至少包括基本信息数据表、同义词数据表和化学位移特征数据表，其中所述基本信息数据表用于存储CAS编号、通用名、分子式、类别和来源，所述同义词数据表用于存储CAS编号和同义词，所述化学位移特征数据表用于存储CAS编号、通用名、基团、1H化学位移、峰形和13C化学位移，且每个数据表还分别包含一个自动编号的ID；所述代谢物核磁共振谱图信息数据表，以文本数据类型分别存储不同代谢物相对独立的信息，并通过CAS编号进行关联，以有效减少数据量；

所述代谢物核磁共振谱图信息域处理单元，用于将上述代谢物核磁共振谱图信息数据表的不同数据表中的多个域处理成一合并域，并对所述合并域中的各子域进行操作设置；所述操作设置包括：在检索操作中在所述合并域中的各子域中读入所述基本信息数据表、同义词数据表和化学位移特征数据表中对应域的数据，在更新操作中将所述合并域中的各子域中的数据更新至所述基本信息数据表、同义词数据表和化学位移特征数据表中对应域；

所述代谢物核磁共振谱图信息报表处理单元，用于按照预定格式和顺序输出从所述代谢物核磁共振谱图信息数据表中查询的结果，为了使结果直观清晰，仅显示代谢物CAS编号、通用名及分子式信息，其余信息中的一种或多种可通过点击代谢物通用名的超链接另外打开新窗体来实现，其中所述其余信息包括：代谢物的类别、来源、同义词、基团、1H化学位移、峰形和13C化学位移。

2.如权利要求1所述的本地数据库系统，其特征在于，还包括与本地数据库交互的检索装置，所述检索装置包括：

检索解析单元，用于根据用户在查询窗体输入的内容进行解析，并根据所述解析结果调用对应的查询语句，其中所述用户在查询窗体输入的内容为1H化学位移或13C化学位移；

检索单元，用于在合并域的各子域中读入所述基本信息数据表、同义词数据表和化学位移特征数据表中对应域的数据，运行查询语句中相关的运算表达式，在所述合并域中进行查找，获得查询结果。

3.如权利要求1或2所述的本地数据库系统，其特征在于，还包括与本地数据库交互的更新装置，所述更新装置包括：

更新解析单元，用于根据用户在更新窗体输入的内容进行解析，并根据所述解析结果调用对应的更新语句，其中所述用户在更新窗体输入的内容包括代谢物的通用名、分子式、类别、来源、同义词、通用名、基团、1H化学位移、峰形和13C化学位移中的一种或多种；

更新单元，用于运行更新语句中相关的运算表达式，将合并域中各子域中的数据更新至所述基本信息数据表、同义词数据表和化学位移特征数据表中对应域。

4.基于权利要求1至3任一项所述本地数据库系统的检索方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)将本地数据库中的代谢物核磁共振谱图信息数据表的多个相关数据表处理成一合并域，并在所述合并域的各子域中读入所述基本信息数据表、同义词数据表和化学位移特征数据表中对应域的数据；

(2)根据用户在查询窗体输入的内容进行解析，根据所述解析结果调用对应的查询语句，并运行查询语句中相关的运算表达式，其中所述用户在查询窗体输入的内容为1H化学位移或13C化学位移；

(3)利用所述运算表达式在合并域中进行查找，并用报表显示查找结果，所述查询结果至少包括代谢物CAS编号、通用名及分子式信息。

5.如权利要求4所述的检索方法，其特征在于，所述方法还包括，通过点击代谢物通用名的超链接另外打开新窗体显示代谢物其余信息，其中所述其余信息包括：代谢物的类别、来源、同义词、基团、1H化学位移、峰形和13C化学位移。

6.基于权利要求1至3任一项所述本地数据库系统的更新方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)将本地数据库中的代谢物核磁共振谱图信息数据表的多个相关数据表处理成一合并域，所述合并域中各子域中的数据用于更新至所述基本信息数据表、同义词数据表和化学位移特征数据表中对应域；

(2)根据用户在更新窗体输入的内容进行解析，并根据所述解析结果调用对应的更新语句，其中所述用户在更新窗体输入的内容包括代谢物的通用名、分子式、类别、来源、同义词、通用名、基团、1H化学位移、峰形和13C化学位移中的一种或多种；

(3)运行更新语句中相关的运算表达式，将合并域中各子域中的数据更新至所述基本信息数据表、同义词数据表和化学位移特征数据表中对应域。

7.如权利要求6所述的检索方法，其特征在于，所述方法还包括，在数据更新完成后，通过窗体显示数据更新结果。