CN113283697A - 一种实验体系的智能生成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及试剂实验技术领域，尤其是一种实验体系的智能生成方法，通过扫描试剂盒中的二维码提取试剂盒的试剂系统信息，并与预先存储的实验体系相匹配，自主完成实验的计算工作和操作工作，操作人员只需根据实际需求调整实验的数量以及试剂的放置工作，同时对于未存储的实验体系，能够在操作平台上快速构建新的实验体系，具有能自动适用多种实验体系和快速构建新实验体系的优点。

Description

一种实验体系的智能生成方法
技术领域
本发明属于试剂实验技术领域，具体来说是一种实验体系的智能生成方法。
背景技术
现有的PCR体系构建包括根据实验选择实验体系、计算所需溶剂容量、计 算耗材属性、根据实验内容计算并摆放溶剂和耗材和等待完成实验的步骤，而 传统的自动化PCR体系构建设备一般只能适配一种试剂盒，设备和试剂厂商之 间具有强绑定的关系，如果要更换试剂盒，需要根据说明书人工进行复杂计算， 无法适配多种试剂盒。同时设备难以在不同实验体系实验之间切换，造成使用 不便。因此，需要一种自动适配的智能实验体系生成系统。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于解决现有的无法针对不同种类的试剂盒生成相应实验体 系实验的问题。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：一种实验体系的智能生成方 法包括如下步骤，
S1、扫描试剂盒二维码；
S2、在数据库中查找匹配的实验体系；
S3、当识别为未存实验时，新建实验体系，并将新建的实验体系保存至数 据库中，同时输出保存后的实验体系；当查找到匹配的实验体系时，系统直接 输出已经保存的实验体系；
S4、输入样本数量、复孔数量，添加阴阳对照组；
S5、计算各试剂所需体积、耗材类型和容量，并进行工位布置；
S6、操作人员根据工位布置及体积，摆放实验体系所需的耗材；
S7、系统自动运行完成PCR样本体系的构建。
优选的，所述S3步骤中的新建实验体系包括如下步骤，
S31、导入试剂盒中的说明书；
S32、识别说明书中的文本内容，提取试剂体系组分、实验体系反应步骤以 及注意事项；
S33、根据提取的试剂体系组分和实验体系反应步骤生成初步的实验体系；
S34、判断实验体系是否完整；
S35、当实验体系不完整时，人工录入缺少部分，并且确认保存实验体系； 当实验体系完整时，直接由人工确认保存实验体系。
优选的，所述步骤S32包括如下步骤，
S32.1、识别关键字，所述关键字包括组分词、步骤词和注意词；
S32.2、定位识别模块，根据所述组分词的位置，定位所述说明书中的组成 模块，所述组成模块包括试剂盒组分及容量；根据所述步骤词的位置，定位所 述说明书中的操作步骤模块，所述步骤模块包括实验体系的配置和实验体系的 反应方法；根据所述注意词定位所述说明书中的注意事项；
S32.3、将定位到的所述组成模块、所述步骤模块和注意事项导入到系统中。
优选的，所述实验体系的构建步骤如下，
S33.1、将所述组成模块建构成可视化表格；
S33.2、将所述步骤模块导入实验操作系统，同时生成可视化流程加以显示；
S33.3、将所述注意事项建构成可视化窗口；
S33.4、生成说明书扫描结果的可视化窗口。
优选的，所述步骤S4包括如下步骤，
S41、判断组分种类及容量是否读取完整；
S42、判断所述步骤模块构建是否读取完整；
S43、判断是否满足所述注意事项要求；
S44、上述步骤中任意一项判断结果为否的，则判定实验体系不完整；反之， 则判断实验体系完整。
优选的，所述步骤S35中人工录入缺少部分，包括如下步骤，根据所述注 意事项和所述说明书扫描结果的可视化窗口，对所述组成模块的可视化表格以 及所述步骤模块的可视化流程进行人工修改补录。
一种实验体系的智能生成系统，所述系统包括：
操作平台，包括扫描组件、显示器和控制组件，所述扫描组件用于扫描所 述试剂盒二维码，所述二维码包含试剂盒特征信息和所述试剂盒的说明书信息； 所述显示器用于显示实验过程中的可视化信息以及作为所述控制组件的操作界 面。
移液模组，包括机械组件、控制系统和所述数据库，所述控制系统与所述 操作平台连接，用于根据操作平台的指令控制所述机械组件，所述机械组件用 于完成实验步骤中的操作；所述数据库用于存储已有的和新建的实验体系数据；
实验平台，用于提供工位平台并放置实验耗材，且所述实验平台设置于所 述移液模组下方。
优选的，所述实验平台中的工位包括公共组分、吸头盒一、吸头盒二、PCR 反应板、垃圾盒和若干个样本管架，所述吸头盒一设置有若干个吸头一，所述 吸头一用于吸取所述公共组分中的试剂，所述吸头盒二设置有若干个吸头二， 所述吸头二用于吸取样本管架中的样本，所述垃圾盒用于盛放使用后的所述吸 头一和吸头二。
优选的，所述吸头盒一与所述公共组分并列设置，且所述垃圾盒设置于所 述吸头盒二和所述PCR反应板之间，若干个所述样本管架与所述吸头盒二、垃 圾盒和PCR反应板相邻设置。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明的一种实验体系的智能生成方法及一种实验体系的智能生成系统， 通过扫描试剂盒中的二维码提取试剂盒的试剂系统信息，并与预先存储的实验 体系相匹配，自主完成实验的计算工作和操作工作，操作人员只需根据实际需 求调整实验的数量以及试剂的放置工作，同时对于未存储的实验体系，能够在 操作平台上快速构建新的实验体系，具有能自动适用多种实验体系和快速构建 新实验体系的优点。
具体实施方式
为了便于理解本发明，给出了本发明的若干实施例，但是，本发明可以以 许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实 施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元 件上或者也可以存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可 以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；本文所使用的术语“垂 直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术 领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本发明的说明书中所使用的术 语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明；本文所使用的 术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
本实施例提供一种技术方案：一种实验体系的智能生成方法包括如下步骤，
S1、扫描试剂盒二维码；
S2、在数据库中查找匹配的实验体系；一般通过所述实验体系的名称直接 匹配相同的实验体系。
S3、当识别为未存实验时，新建实验体系，并将新建的实验体系保存至数 据库中，同时输出保存后的实验体系；当查找到匹配的实验体系时，系统直接 输出已经保存的实验体系；
S4、输入样本数量、复孔数量，添加阴阳对照组；所述复孔数量以及阴阳 对照组根据实际需要可选择不添加。
S5、计算各试剂所需体积、耗材类型和容量，并进行工位布置；所述所需 体积结果为实验所需试剂体积与损耗体积之和。配置体系时因为吸液时候可能 无法将耗材中的试剂全部吸干净，所以所需容积要增加一些损耗，称之为损耗 体积。所述损耗体积根据不同耗材的属性储存在数据库里，常见耗材的损耗体 积如下表所示：
耗材类型 用途 具体描述 损耗体积
EP管 公共组分/样本 1.5ml/2.0ml两种规格 20-30ul
96孔深孔板 样本 1.6ml/2.2ml两种规格 50-60ul
96孔PCR板 PCR反应板 0.2ml无裙边/半裙边 20-30ul
S6、操作人员根据工位布置及体积，摆放实验体系所需的耗材；
S7、系统自动运行完成PCR样本体系的构建。
在优选方案中，所述S3步骤中的新建实验体系包括如下步骤，
S31、根据扫描试剂盒二维码的结果，导入试剂盒中的说明书信息；
S32、识别说明书中的文本内容，提取试剂体系组分、实验体系反应步骤以 及注意事项；
S33、根据提取的试剂体系组分和实验体系反应步骤生成初步的实验体系；
S34、判断实验体系是否完整；
S35、当实验体系不完整时，人工录入缺少部分，并且确认保存实验体系； 当实验体系完整时，直接由人工确认保存实验体系。
在优选方案中，所述步骤S32包括如下步骤，
S32.1、识别关键字，所述关键字包括组分词、步骤词和注意词；所述组分 词包括“成分”、“组分”、“组成”、“component”等；所述步骤词包括“程 序”、“步骤”、“操作步骤”、“使用方法”、“检验方法”等；所述注意 词包括“注意事项”等。
S32.2、定位识别模块，根据所述组分词的位置，定位所述说明书中的组成 模块，所述组成模块包括试剂盒组分及容量；根据所述步骤词的位置，定位所 述说明书中的操作步骤模块，所述步骤模块包括实验体系的配置和实验体系的 反应方法；根据所述注意词定位所述说明书中的注意事项；通过关键词定位提 取，有利于直接筛选与实验体系构建相关的信息，实现实验体系构建的半自动 化。
所述定位识别模块的定位识别过程如下，检索到所述关键字的位置，同时 提取所述关键字所用的格式及字体的特征，扫描并定位与所述关键词所用的格 式及字体特征相同的所有词句并标记为定位词句，按照阅读顺序，将所述组分 词的下一所述定位词句与所述组分词之间的说明书内容确定为所述组分词模 块；同理定位所述操作步骤模块与注意事项；按照阅读顺序，当所述关键字后 续没有所述定位语句时，将关键词至说明书结尾之间的内容确定为与所述关键 词相对应的模块。
S32.3、将定位到的所述组成模块、所述步骤模块和注意事项导入到系统中。
在优选方案中，所述实验体系的构建步骤如下，
S33.1、将所述组成模块建构成可视化表格；
S33.2、将所述步骤模块导入实验操作系统，所述实验操作系统用于根据所 述步骤模块的指令自动完成实验体系的实验，同时生成可视化流程加以显示；
S33.3、将所述注意事项建构成可视化窗口；用于提供给操作人员核实，所 述可视化流程是否满足所述注意事项的要求。
S33.4、生成说明书扫描结果的可视化窗口，所述说明书扫描结果中突出显 示标注的所述定位词句和抓取的所述关键词，所述说明书的可视化窗口，用于 在所述实验体系构建不完整时，提供给操作人员最原始的说明书内容，使操作 人员能根据说明书内容对所述实验体系的构建进行对照、修改以及补充。
在优选方案中，所述步骤S4包括如下步骤，
S41、判断组分种类及容量是否读取完整；计算所述组分种类与所述容量个 数是否成整数倍关系，不成整数倍关系则判断为不完整；计算所述容量个数和 容量单位个数是否一一对应，不一一对应则判断为不完整。以及操作人员通过 对比所述组成模块是否与所述说明书扫描结果中的相一致进行校验。
S42、操作人员根据所述说明书的可视化窗口，判断所述步骤模块构建是否 读取完整；
S43、操作人员根据所述注意事项的可视化窗口，判断所述可视化流程是否 满足所述注意事项要求；
S44、上述步骤中任意一项判断结果为否的，则判定实验体系不完整；反之， 则判断实验体系完整。
在优选方案中，所述步骤S35中人工录入缺少部分，包括如下步骤，根据 所述注意事项和所述说明书扫描结果的可视化窗口，对所述组成模块的可视化 表格以及所述步骤模块的可视化流程进行人工修改补录。
实施例2
本实施例提供一种技术方案：一种实验体系的智能生成系统，所述系统包 括：
操作平台，包括扫描组件、显示器和控制组件，所述扫描组件用于扫描所 述试剂盒二维码，所述二维码包含试剂盒特征信息和所述试剂盒的说明书信息； 所述显示器用于显示实验过程中的可视化信息以及作为所述控制组件的操作界 面。所述操作平台采用电子平板设置，具有方便携带操作的优点。
移液模组，包括机械组件、控制系统和所述数据库，所述控制系统与所述 操作平台连接，所述操作平台通过usb通用串行总线对所述控制系统进行控制和 修改，所述控制系统根据操作平台的指令控制所述机械组件，所述机械组件用 于完成实验步骤中的操作；所述数据库用于存储已有的和新建的实验体系数据； 所述控制系统能调取所述数据库中的实验体系数据，并且根据所述实验体系数 据控制所述机械组件完成所述实验体系的构建。
实验平台，用于提供工位平台并放置实验耗材，且所述实验平台设置于所 述移液模组下方。
在优选方案中，所述实验平台中的工位包括公共组分、吸头盒一、吸头盒 二、PCR反应板、垃圾盒和若干个样本管架，所述吸头盒一设置有若干个吸头 一，所述吸头一用于吸取所述公共组分中的试剂，所述吸头盒二设置有若干个 吸头二，所述吸头二用于吸取样本管架中的样本，所述垃圾盒用于盛放使用后 的所述吸头一和吸头二。由于所述吸头一吸取的公共组分试剂的体积通常大于 所述吸头二吸取的样本的体积，因此所述吸头一的吸取规格设置为大于所述吸 头二的规格。
在优选方案中，所述吸头盒一与所述公共组分并列设置，用于缩短所述吸 头盒一与所述公共组分之间的距离，使得所述机械组件吸取所述吸头盒一中的 所述吸头一对所述公共组分内的试剂进行混合的移动路径最短，缩短移液的时 间，提高实验体系完成的效率。
所述垃圾盒设置于所述吸头盒二和所述PCR反应板之间，若干个所述样本 管架与所述吸头盒二、垃圾盒和PCR反应板相邻设置。若干个所述样本管架中 的样本往往不同，因此所述吸头二吸取所述样本管架中的样本后需要重新更换 吸头，在实验过程中，所述机械组件先从所述吸头盒二中吸取所述吸头二，再 移动至所述样本管架中吸取样本，再移动至所述PCR反应板进行加样，最后移 经所述垃圾盒将使用后的所述吸头二丢弃并返回所述吸头盒二重新吸取新的所 述吸头二重复加样路径。因此，采用该种形式的工位布局，使得在加样过程中， 所述机械组件能循环加样，避免重复移动，实现最高效的加样。
以上所述实施例仅表达了本发明的某种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和 改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，本发明专利的保护范围应以所附 权利要求为准。

Claims (9)

1.一种实验体系的智能生成方法，其特征在于：包括如下步骤，
S1、扫描试剂盒二维码；
S2、在数据库中查找匹配的实验体系；
S3、当识别为未存实验时，新建实验体系，并将新建的实验体系保存至数据库中，同时输出保存后的实验体系；当查找到匹配的实验体系时，系统直接输出已经保存的实验体系；
S4、输入样本数量、复孔数量，添加阴阳对照组；
S5、计算各试剂所需体积、耗材类型和容量，并进行工位布置；
S6、操作人员根据工位布置及体积，摆放实验体系所需的耗材；
S7、系统自动运行完成PCR样本体系的构建。
2.根据权利要求1所述的一种实验体系的智能生成方法，其特征在于：所述S3步骤中的新建实验体系包括如下步骤，
S31、导入试剂盒中的说明书；
S32、识别说明书中的文本内容，提取试剂体系组分、实验体系反应步骤以及注意事项；
S33、根据提取的试剂体系组分和实验体系反应步骤生成初步的实验体系；
S34、判断实验体系是否完整；
S35、当实验体系不完整时，人工录入缺少部分，并且确认保存实验体系；当实验体系完整时，直接由人工确认保存实验体系。
3.根据权利要求2所述的一种实验体系的智能生成方法，其特征在于：所述步骤S32包括如下步骤，
S32.1、识别关键字，所述关键字包括组分词、步骤词和注意词；
S32.2、定位识别模块，根据所述组分词的位置，定位所述说明书中的组成模块，所述组成模块包括试剂盒组分及容量；根据所述步骤词的位置，定位所述说明书中的操作步骤模块，所述步骤模块包括实验体系的配置和实验体系的反应方法；根据所述注意词定位所述说明书中的注意事项；
S32.3、将定位到的所述组成模块、所述步骤模块和注意事项导入到系统中。
4.根据权利要求3所述的一种实验体系的智能生成方法，其特征在于：所述实验体系的构建步骤如下，
S33.1、将所述组成模块建构成可视化表格；
S33.2、将所述步骤模块导入实验操作系统，同时生成可视化流程加以显示；
S33.3、将所述注意事项建构成可视化窗口；
S33.4、生成说明书扫描结果的可视化窗口。
5.根据权利要求4所述的一种实验体系的智能生成方法，其特征在于：所述步骤S4包括如下步骤，
S41、判断组分种类及容量是否读取完整；
S42、判断所述步骤模块构建是否读取完整；
S43、判断是否满足所述注意事项要求；
S44、上述步骤中任意一项判断结果为否的，则判定实验体系不完整；反之，则判断实验体系完整。
6.根据权利要求1所述的一种实验体系的智能生成方法，其特征在于：所述步骤S35中人工录入缺少部分，包括如下步骤，根据所述注意事项和所述说明书扫描结果的可视化窗口，对所述组成模块的可视化表格以及所述步骤模块的可视化流程进行人工修改补录。
7.一种实验体系的智能生成系统，其特征在于：所述系统用于实现上述权利要求1-6任意一项所述的方法，所述系统包括：
操作平台，包括扫描组件、显示器和控制组件，所述扫描组件用于扫描所述试剂盒二维码，所述二维码包含试剂盒特征信息和所述试剂盒的说明书信息；所述显示器用于显示实验过程中的可视化信息以及作为所述控制组件的操作界面。
移液模组，包括机械组件、控制系统和所述数据库，所述控制系统与所述操作平台连接，用于根据操作平台的指令控制所述机械组件，所述机械组件用于完成实验步骤中的操作；所述数据库用于存储已有的和新建的实验体系数据；
实验平台，用于提供工位平台并放置实验耗材，且所述实验平台设置于所述移液模组下方。
8.根据权利要求7所述的一种实验体系的智能生成系统，其特征在于：所述实验平台中的工位包括公共组分、吸头盒一、吸头盒二、PCR反应板、垃圾盒和若干个样本管架，所述吸头盒一设置有若干个吸头一，所述吸头一用于吸取所述公共组分中的试剂，所述吸头盒二设置有若干个吸头二，所述吸头二用于吸取样本管架中的样本，所述垃圾盒用于盛放使用后的所述吸头一和吸头二。
9.根据权利要求8所述的一种实验体系的智能生成系统，其特征在于：所述吸头盒一与所述公共组分并列设置，且所述垃圾盒设置于所述吸头盒二和所述PCR反应板之间，若干个所述样本管架与所述吸头盒二、垃圾盒和PCR反应板相邻设置。
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