CN112301027B - Dna合成仪控制系统、方法及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种DNA合成仪控制系统、方法及电子设备，所述系统包括：电磁阀配置模块、电机配置模块、系统配置模块、合成程序配置模块、一键启动运行模块和报警系统设置；其中，所述一键启动运行模块用于读取用户导入的设置好的序列文件；择编辑好的合成程序；浏览序列并设置模式；检查钢针是否有堵塞；在钢针没有堵塞的情况下，清洗合成板；执行合成。本申请实施例提供的DNA合成仪控制系统、方法及电子设备，通过一键启动运行模块读取用户导入的设置好的序列文件，无需再通过手动输入序列，从而增大每条序列的长度。

Description

DNA合成仪控制系统、方法及电子设备

技术领域

本申请涉及DNA合成控制技术领域，尤其涉及一种DNA合成仪控制系统、方法及电子设备。

背景技术

DNA合成仪是设计用于合成结构上类似DNA的寡核苷酸的自动化仪器，目前高通量DNA合成广泛采用固相亚磷酸酰胺法合成，它以多孔玻璃为固相载体，经过脱保护、缩合、盖帽、氧化/硫代四步反应循环将核苷酸单体耦合到核苷酸链上。且软件系统是DNA合成仪的核心，市场上已存在DNA合成仪软件系统，存在以下缺点：

(1)进口DNA合成仪，价格昂贵，维护成本高，维护周期长。

(2)采用串口通信：依据232/485通信协议与下位置通信。

(3)非专业性的操作人员很难上机使用。

(4)通道合成量少于768通道。

(5)每条序列长度太少，不满足用户需求。

(6)软件系统不够稳定。

发明内容

本申请实施例提供一种DNA合成仪控制系统、方法及电子设备，用以解决现有技术中每条序列长度太少，无法满足用户需求的技术问题。

本申请实施例提供一种DNA合成仪控制系统，包括：电磁阀配置模块、电机配置模块、系统配置模块、合成程序配置模块、一键启动运行模块和报警系统设置；

其中，所述一键启动运行模块用于读取用户导入的设置好的序列文件；择编辑好的合成程序；浏览序列并设置模式；检查钢针是否有堵塞；在钢针没有堵塞的情况下，清洗合成板；执行合成。

根据本申请一个实施例的DNA合成仪控制系统，所述电磁阀配置包括电磁阀数字信号输出模块、传感器模拟信号输入模块、开关信号数字信号输入模块和泵清洗吹压阀组模块。

根据本申请一个实施例的DNA合成仪控制系统，所述电机配置包括设备电机速度、加速度、打液位置校正、电机回零点、排废液位置校正和观察窗位置校正。

根据本申请一个实施例的DNA合成仪控制系统，所述系统配置包括增加删除修改试剂瓶的批号以及试剂瓶的种类；增加删除修改试剂的种类以及设计兼并碱基，并设计兼并碱基中每种单体的使用量；设定用户登录；角色管理。

本申请实施例还提供一种DNA合成仪控制方法，包括：

读取设置好的序列文件；

选择编辑好的合成程序；

浏览序列并设置模式；

检查钢针是否有堵塞；

在钢针没有堵塞的情况下，清洗合成板；

执行合成。

根据本申请一个实施例的DNA合成仪控制方法，所述读取设置好的序列文件之后，还包括：

检查序列文件中是否存在非法字符。

根据本申请一个实施例的DNA合成仪控制方法，所述选择编辑好的合成程序之后，还包括：

对合成程序进行安全监测。

根据本申请一个实施例的DNA合成仪控制方法，所述检查钢针是否有堵塞之后，还包括：

在钢针堵塞的情况下，清理钢针。

根据本申请一个实施例的DNA合成仪控制方法，所述执行合成，具体包括：

开始执行合成：若为负压，需要开启负压泵电磁阀，若为正压，需要开启废液泵电磁阀；

充保护气：打开充气总电磁阀与高压充气电磁阀，若预设点位打开失败，返回到开始执行合成，重新充保护气；当保护气执行设定的时间长度后，则关闭充保护气电磁阀；

初始化数据：创建合成数据加载线程，并执行合成相关的步骤。

本申请实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述DNA合成仪控制方法的步骤。

本申请实施例提供的DNA合成仪控制系统、方法及电子设备，通过一键启动运行模块读取用户导入的设置好的序列文件，无需再通过手动输入序列，从而增大每条序列的长度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种DNA合成仪控制系统的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种DNA合成仪控制方法的启动流程示意图；

图3是本申请实施例提供的一种DNA合成仪控制方法的工艺流程示意图；

图4是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1是本申请实施例提供的一种DNA合成仪控制系统的结构示意图，如图1所示，本申请实施例提供一种DNA合成仪控制系统，该系统主结构分为以下7个模块：

(1)电磁阀配置。具体说明该界面主要分为4种类型结构，分别为：

(A)电磁阀数字信号输出DO模块；

(B)传感器模拟信号输入AI模块；

(C)开关信号数字信号输入DI模块；

(D)泵清洗吹压阀组模块；

其中(A)类型分为14个模块，(B)类型为1个模块，(C)类型为1个模块，(D)类型为1个模块，且每个模块包括16个点位。其具体功能为：绿色代表在通电开状态，红色代表在失电关的状态。在该界面上的按钮被设置停留在直到你再次点击他们将其关闭。

(2)电机配置。具体说明：包括设备电机速度、加速度、打液位置校正、电机回零点、排废液位置校正、观察窗位置校正。

(3)流量校正配置。具体说明：a可测试打液钢针注射器是否阻塞，共有两种方式：1.定量试剂测试，2.手动点击开始测试，手动点击释放测试；b单阀流量校正；c组阀流量校正。

(4)系统配置。具体说明：a增加删除修改试剂瓶的批号、以及试剂瓶的种类。b增加删除修改试剂的种类，以及设计兼并碱基，并设计兼并碱基中每种单体的使用量。c设定用户登录，管理员可执行IO测试、电机配置、流量校正、系统配置、合成程序配置、报警系统配置。普通用户则只可以执行启动运行功能。d角色管理通过管理员设定，普通用户除了可以执行启动运行外，还可以执行哪些操作，如：IO测试，电机配置。

(5)合成程序配置。具体说明：a抽压等待时间设定，在此界面定义了多个间隔模块，在间隔模块中可以添加多个抽压液和等待循环间隔，在抽压液间隔时，调用模块的托盘单元托盘底部的抽压液阀门和废液泵会开启，抽压试柱中的液体。b打开合成程序编辑模块，程序包括三个部分，初始化步骤，运行循环步骤，完成步骤后。可以将清洗、脱保护、缩合、盖帽、氧化/硫代模块，拖动到程序的三部分中，运行循环步骤可设置序列长度个循环，在步骤中可以配置当前步骤的试剂量，排废液量，抽压程序等参数。合成程序的课设置用途、产量、时间、其他等相关信息。

(6)一键启动运行。本系统支持左右两板同时合成，每板最大支持384条引物，共计768条引物，针对使用该软件系统的所有用户，一键启动运行，只需导入数据即可开始合成，操作简单，便于管理，稳定性高。

(7)报警系统设置。具体说明：用户可通过本系统设置总压、瓶压、温湿度、液位报警的状态：a下一个循环暂停，b下一个清洗暂停，c停止合成，d退出合成。

图2是本申请实施例提供的一种DNA合成仪控制方法的启动流程示意图，如图2所示，本申请实施例提供一种DNA合成仪控制方法，该方法的启动运行流程如下：

(1)读取设置好的序列文件：该界面分为左右两板，每板最大支持384条引物，启动运行左右板导入已设计好的序列文件，序列文件打开：后缀名为seq、txt、xls等不同的文件。该模块打开文件时，会自动判断文件中是否存在非法文字，如、/？～@#等字符，如果存在，会返回上一级，再提示用户进行修改。如果成功，则进行下一步。

(2)选择编译好的合成程序：打开配置好的合成程序文件，一般情况下，两板序列条数总和大于192条且小于384条时，使用384条的合成程序，小于192条，使用192条的合成程序，大于384条且小于768条时，使用768条的合成程序，合成程序配置--新增/修改合成程序界面中设置。设置合成序列成功，则进行下一步。

(3)浏览序列并设置模式：该界面的主要功能是：

A查看左右板的序列文件名；跟随鼠标移动可查看该条序列的所有碱基值；

B查看序列中的最大碱基数，该处最大碱基最小值为1，且没有最大限制，只需根据文件编辑是设定，最大值使用一次冒泡法计算；

C修改合成的起始碱基，即：从第几个碱基开始合成，最小值为1，最大值为最大碱基数，默认值为1；

D可设置普通碱基序列，可设置标准碱基序列；

E以上均使用默认，直接执行下一步。

(4)合成运行前检查钢针是否堵塞：该界面主要有手动与自动打液测试两种，若堵塞，可直接清理钢针，清理完成再继续检查钢针堵塞的情况，若堵塞则继续，否则，执行下一步。

(5)合成前清洗合成板：具体执行步骤如下：

A该界面中移动电机到达指定的打液位置，当左或右盘存在时，洗左或右盘。

B移动电机到达视图窗位置，观察抽压时，液体流动的状态。

C执行清洗完成，如果只是失败，可退出一键启动运行，回到合成程序配置--抽压时间管理进行设置。如果成功，执行开始合成。

图3是本申请实施例提供的一种DNA合成仪控制方法的工艺流程示意图，如图3所示，工艺流程的具体操作步骤如下：

(1)开始执行合成：在该步骤中，若为负压，需要开启负压泵电磁阀，若为正压，需要开启废液泵电磁阀。成功执行下一步。

(2)充保护气：打开充气总电磁阀与高压充气电磁阀，点位：(D).1与(D).2,若点位打开失败，返回到开始执行合成，重新充保护气，保护气的设置可以在系统配置--用户/系统管理中配置充保护气的时间长度；当保护气执行设定的时间长度后，则关闭充保护气电磁(D).1，成功执行下一步；

(3)初始化数据：

A、创建合成数据加载线程，增加变量，判断为假(false)，退出线程。

B、通过定义运行时工艺结构体S1；并初始化数据结构体；

C、执行for循环，长度从导入的合成程序初始化步骤中获得，顺序遍历“初始化开始步骤”的节点，添加到S1结构体中。添加的数据为：左右板是否被选中，节点名称，是否需要排废液，是否需要打液，抽压总时间，试剂缩写名，试剂类型，打液体积，是否暂停在该节点处，抽压与等待的结构体S2,左右板数据结构体S3-1，S3-2。

D、执行while循环长度从导入的合成程序分段执行步骤中获得。然后再执行for循环，长度从导入的合成程序初始化步骤中获得，遍历序列获得碱基的起始位置，继续遍历“初始化循环步骤”的节点，添加到S1结构体中。添加的数据为：左右板是否被选中，节点名称，是否需要排废液，是否需要打液，抽压时间,试剂缩写名，试剂类型，打液体积，是否暂停在该节点处，抽压与等待的结构体S2,左右板数据结构体S3-1，S3-2。

E、执行for循环，长度从导入的合成程序初始化步骤中获得，顺序遍历“初始化结束步骤”的节点，添加到S1结构体中。添加的数据为：左右板是否被选中，节点名称，是否需要排废液，是否需要打液，抽压总时间，试剂缩写名，试剂类型，打液体积，是否暂停在该节点处，对于TCA试剂来说，可根据设置是否脱保护，抽压与等待的结构体S2,左右板数据结构体S3-1，S3-2。

F、通过顺序的结构方法，计算整个合成过程所使用的时间，包括：电机运行时间，电磁阀打液时间，抽压废液时间，以及软件在执行异步时的等待时间。

G、初始化数据成功，返回。

H、进入执行初始化循环，循环层数为S1结构体的大小，即：循环层数＝初始化开始步骤+(最长碱基-起始碱基)*单循环节点数*多个循环(次数默认为1次)+初始化结束次数，节点步骤不固定，可自由设置。开始循环S1结构体。

I、读注册表数据，是否为断点续合，如果是点击继续合成，序列与程序自动加载，自动计算整个合成时间与加载数据，自动开泵，自动从注册表读取当值合成碱基位置，自动继续合成。

J、定义传感器结构体类，包括：总压、负压、合成仪腔体内的温度、湿度、以及检测漏液液位传感器。传感器执行报警程序包括：a暂停合成程序，b下一个循环暂停，c下一个清洗暂停，d直接退出合成。合成过程中，实时获取传感器信息，当发生报警传感器报警时，根据设置传感器报警信息，执行命令。

K、合成显示界面中，点击合成显示界面中的下一个循环暂停或者下一个清洗暂停，合成循环线程在执行到该命令时，会暂停合成。

L、合成循环线程开始执行打液，打液与抽压废液通过轮训的方式，进行打液，即从左到右的执行顺序。先打液左板，再打液右板，然后同时做吹压。打液的具体模式分为：快打模式、单打模式、多打模式。

快打模式：整排(1-16个点位/孔)同时开启电磁阀，关闭电磁阀的时间，根据初始化自动计算获取。单打模式：单个(1个点位/孔)开启电磁阀，关闭电磁阀的时候，根据初始化自动计算获得。多打模式：当整排(16个点位/孔)全部打液时，使用快打模式，否则，整排小于16个点位/孔且大于0个点位/孔时，使用单打模式。打液的具体流程为：从S3-1结构中获取左板信息，得到打液模式为快打模式，循环次数M等于获取当前整板中打液的序列条数除以16个点位+(当前整板中打液的序列条数取余16个点位>0)。for循环执行M次开始打液，使用Modebus TCP标准协议发送命令给PLC控制模块并使能电机，判断是否需要排废液，若需要，将电机移动到废液槽位置，开始排废液，排废液的时间，通过合成程序配置文件获取，否则，直接将电机移动到打液的起始位置，根据打液模式打开电磁阀，等待打液执行完成，关闭电磁阀，再移动电机，距离长度为两钢针的物理距离(计算方法：使物理需要移动的距离映射到电机实际移动的距离)再开始打液，再继续开起电磁阀，等待打液执行完成，关闭电磁阀，共执行M次。再从S3-2结构中获取右板信息，得到打液模式为快打模式，循环次数M等于获取当前整板中打液的序列条数除以16个点位+(当前整板中打液的序列条数取余16个点位>0)。for循环执行M次开始打液，使用Modebus TCP标准协议发送命令给PLC控制模块并使能电机，当左板已经执行过排废液后，右板不需要排废液，将电机直接移动到打液的起始位置，根据打液模式打开电磁阀，等待打液执行完成，关闭电磁阀，再移动电机，距离长度为两钢针的物理距离(计算方法：使物理需要移动的距离映射到电机实际移动的距离)再开始打液，再继续开起电磁阀，等待打液执行完成，关闭电磁阀，共执行M次。

M、开始抽压废液。共两种方式，一种负压抽液，一种正压吹液。针对768通道合成仪，由于板子内部结构，负压抽液不适合使用，只能用正压吹液。

本软件系统采用以太网通信协议，防止控制设备腐蚀老化，从而导致合成效率降低，本软件系统适用于所有非专业用户，操作简单，易懂，数据导入系统后，可一键启动合成，支持768通道独立合成，并且本软件系统可向下兼容设备，如：768通道合成仪，每条序列长度没有限制，本软件系统可长时间稳定运行。

图4示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图4所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)410、通信接口(Communications Interface)420、存储器(memory)430和通信总线440，其中，处理器410，通信接口420，存储器430通过通信总线440完成相互间的通信。处理器410可以调用存储器430中的逻辑指令，以执行DNA合成仪控制方法，该方法包括：

读取设置好的序列文件；

选择编辑好的合成程序；

浏览序列并设置模式；

检查钢针是否有堵塞；

在钢针没有堵塞的情况下，清洗合成板；

执行合成。

此外，上述的存储器430中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本申请实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序或指令，当所述程序或指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的DNA合成仪控制方法，该方法包括：

读取设置好的序列文件；

选择编辑好的合成程序；

浏览序列并设置模式；

检查钢针是否有堵塞；

在钢针没有堵塞的情况下，清洗合成板；

执行合成。

又一方面，本申请实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的DNA合成仪控制方法，该方法包括：

读取设置好的序列文件；

选择编辑好的合成程序；

浏览序列并设置模式；

检查钢针是否有堵塞；

在钢针没有堵塞的情况下，清洗合成板；

执行合成。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种DNA合成仪控制系统，其特征在于，包括：电磁阀配置模块、电机配置模块、流量校正模块、系统配置模块、合成程序配置模块、一键启动运行模块和报警系统设置；

其中，所述一键启动运行模块用于读取用户导入的设置好的序列文件；选择编辑好的合成程序；浏览序列并设置模式；检查钢针是否有堵塞；在钢针没有堵塞的情况下，清洗合成板；执行合成；所述DNA合成仪控制系统支持左右两板同时合成，每板最大支持384条引物，且每条引物的碱基数没有长度限制；所述DNA合成仪控制系统支持设置总压、瓶压、温湿度、液位报警的状态；

其中，所述总压、瓶压、温湿度、液位报警的状态可为：下一个循环暂停、下一个清洗暂停、停止合成、退出合成；

其中，所述电机配置包括设备电机速度、加速度、打液位置校正、电机回零点、排废液位置校正和观察窗位置校正；

所述系统配置包括增加删除修改试剂瓶的批号以及试剂瓶的种类；增加删除修改试剂的种类以及设计兼并碱基，并设计兼并碱基中每种单体的使用量；设定用户登录；角色管理。

2.根据权利要求1所述的DNA合成仪控制系统，其特征在于，所述电磁阀配置包括电磁阀数字信号输出模块、传感器模拟信号输入模块、开关信号数字信号输入模块和泵清洗吹压阀组模块。

3.一种基于权利要求1或2所述的DNA合成仪控制系统的DNA合成仪控制方法，其特征在于，包括：

读取设置好的序列文件；

选择编辑好的合成程序；

浏览序列并设置模式；

检查钢针是否有堵塞；

在钢针没有堵塞的情况下，清洗合成板；

执行合成；

所述执行合成，具体包括：

开始执行合成：若为负压，需要开启负压泵电磁阀，若为正压，需要开启废液泵电磁阀；

充保护气：打开充气总电磁阀与高压充气电磁阀，若预设点位打开失败，返回到开始执行合成，重新充保护气；当保护气执行设定的时间长度后，则关闭充保护气电磁阀；

初始化数据：创建合成数据加载线程，并执行合成相关的步骤。

4.根据权利要求3所述的DNA合成仪控制方法，其特征在于，所述读取设置好的序列文件之后，还包括：

检查序列文件中是否存在非法字符。

5.根据权利要求3所述的DNA合成仪控制方法，其特征在于，所述选择编辑好的合成程序之后，还包括：

对合成程序进行安全监测。

6.根据权利要求3所述的DNA合成仪控制方法，其特征在于，所述检查钢针是否有堵塞之后，还包括：

在钢针堵塞的情况下，清理钢针。

7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求3至6任一项所述DNA合成仪控制方法的步骤。

Images