CN114341618B - 生化物质分析系统、方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种生化物质分析系统(5),用于对流动池(38)内样品的生物特征的检测,包括检测系统(51)、调度系统(53)、生化反应系统(55)及控制系统(57)。调度系统(53)用于将流动池(38)在不同位点进行调度,位点包括位于检测系统(51)的位点与位于生化反应系统(55)的位点,生化反应系统(55)用于使流动池(38)内的样品发生反应,检测系统(51)用于对已发生反应的样品执行信号检测以获得代表样品的生物特征的信号,控制系统(57)用于控制检测系统(51)、调度系统(53)与生化反应系统(55)的协同作业。一种生化物质分析方法和装置(6、7)。该系统提高了生化物质分析的自动化程度和通量。
Description
技术领域
本发明涉及生化物质分析领域,尤其涉及一种生化物质分析系统、方法及装置。
背景技术
常见的用于样品检测的仪器至少需要包括流动池、检测系统、流体系统等部分。流动池是被测样品与检测流体(如试剂)发生检测反应的区域;检测系统用于施加检测激励并记录检测反应的响应信号;流体系统负责输入参加检测反应的检测流体以及排出检测反应之后的废料。以常见的基于第二代测序技术设计制造的基因测序仪为例,其整机系统主要由流动池、信号检测系统及流体系统组成。
流动池(即样品载体)是用于加载生化物质的样品并发生检测分析反应的区域,其通常含有容纳样品和流体的腔体。在测序领域,流动池是用于加载基因测序的样品并发生测序反应的区域,其通常含有容纳样品和流体的腔体,一般也会被称为流动槽、反应池、芯片、测序芯片、基因测序芯片或者卡盒等,常见的英文名称有Flow Cell、Flowcell、Chip、Chip Kit和Cartridge等。由于样品加载的不可重复性,以及避免不同样品间的交叉污染等要求,测序芯片通常被设计为一次性使用、可反复安装拆卸,以及全封闭的样式。测序芯片可以拥有一个或多个独立通道,每个通道拥有一个入口和一个出口,用于检测反应的流体输入和输出。测序芯片的上表面通常为可透光材料,可透过激发光信号和被激发的光信号,可透过该表面进行光学信号检测;测序芯片的下表面通常为基底,被测基因样品可通过某种生物或化学反应固定在其表面。
信号检测系统,可发出激励信号和接收反馈信号。第二代测序技术常用的检测方法是激光诱导荧光,即使用激光器激发样品,使其发出荧光信号反馈,然后使用面阵相机拍照记录被激发出的光学信号。因此,该检测系统本质上为光学成像系统,主要由激光器、物镜、滤光片、筒镜、相机、工件台等部件组成。其中,激光器用于激发测序反应中被检测样品的荧光信号反馈,而物镜、滤光片、筒镜、相机等部件组成的模块负责采集被检测样品发出的荧光信号。由于通常面阵相机拍照的区域要远小于测序芯片的设计检测区域,因此在检测系统工作时,需要测序芯片随着工件台进行移动,逐渐遍历所有的反应区域,同时使用相机进行实时曝光,才能逐个接收测序芯片中各检测区域发出的荧光信号。
流体系统,在基因测序仪中,参加检测反应的流体就是测序流体,流体系统是负责将待反应的测序流体输入测序芯片,同时将反应后的测序流体排出测序芯片的系统,一般由测序流体盒、取样针、管道、液泵等部件组成。其中,测序流体盒是用于装载测序流体的容器;管道是连接流体系统各部件并使测序流体通过的封闭通道;液泵是驱动测序流体在流体系统中运动的动力源。常见的流体系统通常设计为串联形式,为避免使用液泵产生交叉污染,一般将测序流体盒放在上游,使用流体针作为流体系统的入口,通过管道将其下游依次连接测序芯片和液泵。连接到测序芯片和液泵的管道通常称为主管道,该管道是测序流体输入和输出流体系统的必经途径。流体系统在工作时,将流体针插入测序流体盒中并开启液泵,使测序流体沿着流体针,通过管道流入测序芯片,同时测序芯片中的已有测序流体将沿着液泵的管道排出。这种设计方式的物理本质是使用液泵建立负压,使整个流体系统的压力低于外界大气压力,利用外界大气压力将测序流体压入流体系统。
然现有的检测仪器还是具有自动化程度不高及通量较低的问题。
发明内容
为了解决现有技术的上述部分或全部问题以及其他潜在问题,有必要提出一种生化物质分析系统、方法及装置。
第一方面,提供一种生化物质分析系统,所述生化物质分析系统用于完成对流动池内样品的生物特征的检测,包括检测系统、调度系统、生化反应系统及控制系统,其中,所述调度系统用于将所述流动池在不同位点进行调度,所述位点包括位于检测系统的位点与位于生化反应系统的位点,所述生化反应系统用于使所述流动池内的样品发生反应,所述检测系统用于对已发生反应的样品执行信号检测以获得代表所述样品的生物特征的信号,所述控制系统用于控制所述检测系统、调度系统与生化反应系统的协同作业。
第二方面,提供一种生化物质分析方法,包括:
接收流动池,并将接收的所述流动池转移至生化反应系统;
在生化反应系统内使所述流动池内的样品发生反应;
将样品已完成生化反应的流动池转移至检测系统;及
在检测系统内对所述流动池内的样品执行信号检测以获得反应所述样品的生物特征的信号。
第三方面,提供一种生化物质分析装置,所述生化物质分析装置包括上述的生化物质分析系统;或者,所述生化物质分析装置应用上述的生化物质分析方法以获得反应流动池内样品的生物特征的信号、可分析数据或检测报告。
本发明的实施方式提供的生化物质分析系统、方法及装置,用户仅需要将测序所需的检测流体、清洗流体及装载了样品的流动池通过基因测序仪上的接口置入基因测序仪内,通过用户交互系统设置相关参数,基因测序仪及基因测序系统便可自动完成基因测序。提高了基因测序的自动化程度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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是本发明实施方式一中的基因测序仪的立体示意图。
图2是本发明基因测序仪的基因测序系统示意图。
图3是图2所示系统中的信号检测系统各模块示意图。
图4是图2所示系统中的流体运输模块的各组件示意图。
图5是图2所示系统中的检测反应模块各组件示意图。
图6是图2所示系统中的废料处理系统各模块示意图。
图7是图2所示系统中的转移系统的运行逻辑示意图。
图8是图2所示系统中的信号处理系统各模块示意图。
图9是本发明实施方式二提供的生化物质分析系统的方框示意图。
图10使本发明实施方式三提供的生化物质分析方法的流程图。
图11是本发明实施方式四提供的生化物质分析装置的示意图。
图12是本发明实施方式五提供的生化物质分析装置的示意图。
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
主要元件符号说明
具体实施方式
以下将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,当组件被称为“固定于”、“安装于”另一个组件,它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件,它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。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所有的和任意的组合。
文中M、N和X等数量代词在各处均指代不定数量或顺序,其不作为对特定数量或顺序的指代。也就是说,同样的M、N和X在不同地方可能指代不同的数量或顺序。
请参阅图1所示,为本发明一实施方式中的基因测序仪的示意图。所述基因测序仪1包括壳体2及置于壳体2内并通过壳体2与外界交互的基因测序系统3。
在本实施方式中,所述壳体2上设置有多个输入输出接口,所述输入输出接口包括信息输入输出接口,如显示界面201、键盘鼠标207等,本实施方式中,键盘鼠标207被隐藏于壳体2中,在需要使用时可从壳体2中抽出。所述输入输出接口还包括物质输入输出接口,如流动池置入接口203、流体盒置换接口205等。用户可通过信息输入接口设置必要的参数/指令,并将加载了样品的流动池(即样品载体)、盛放需要的测序流体(如试剂)与清洗流体(如清洗液)的流体盒(如试剂盒)通过相应的物质输入输出接口置入基因测序仪1中后,启动基因测序仪1,基因测序仪1根据设定参数/指令自动完成对流动池内样品的检测,并将结果信息通过信息输入输出接口输出给用户。
其中,本发明所称的“流动池”是用于加载生化物质的样品并发生检测分析反应的区域,其通常含有容纳样品和流体的腔体,应当将其理解为广义上的样品载体。亦即是说,除在测序情况下可以理解为测序芯片外,在其它情况下还可以理解为其它样品载体。
请参阅图2所示,在本实施例中,所述基因测序系统3包括信号检测系统31、信号处理系统32、流体系统33、废料处理系统34、转移系统35、控制系统36和用户交互系统37等子系统。在一或多个流动池38被置入基因测序仪1中后,每一流动池38被转移系统35在各个相关子系统中进行位置转换,以使流动池38内样品完成检测反应并进行信号检测。
以下对各子系统进行详细说明。
所述信号检测系统31用于对流动池38内的样品执行信号检测,包括施加激励信号,接收和记录来自样品的反馈信号等。在本实施方式中,所述信号检测系统31进一步包括激励信号发射模块301、信号通道模块303、反馈信号接收模块305、接收信号校正模块306、检测固定组件308及移动组件310。需要注意的是,本实施例中仅示出了一个信号检测系统31对流动池38内的样品进行检测,实际上,根据需要,所述信号检测系统31可以为多个,例如,可以根据需要在基因测序仪1中设置M(M为大于1的自然数)个信号检测系统31,每一信号检测系统31根据控制系统36的控制对一流动池38内的样品执行至少一次检测,以完成对该流动池38中样品的至少一个碱基的信号检测。当基因测序仪1中设置了多个信号检测系统31时,基因测序仪1可同时对多个流动池38中的样品进行信号检测。
以下对所述信号检测系统31的各子模块进行详细说明。
所述激励信号发射模块301用于对流动池38中的样品施加激励信号,以检测是否可以获得反馈信号。通过反馈信号则可判断样品的成分。激励信号可以是光信号或电信号,如果激励信号是光信号,则所述激励信号发射模块301可以是激光器、LED等光源;如果激励信号是电信号,则所述激励信号发射模块301可以是电源。
所述信号通道模块303用于使激励信号发射模块301发射的激励信号按照预设的路径抵达流动池38,并使反馈信号从流动池38出发按照预设的路径抵达反馈信号接收模块305。如果激励信号是光信号,则所述信号通道模块303可以是一组由物镜、筒镜、镜片、滤光片等一或多个光学部件组成的光学模块;如果激励信号是电信号,则所述信号通道模块303可以是一组由导电线缆、电阻、电容、整流器、滤波器等一或多个电学部件组成的电学模块。
所述反馈信号接收模块305用于接收样品被激励信号激发后发出的反馈信号。如果激励信号是光信号,则所述反馈信号接收模块305可以是各类面阵相机、线扫描相机、或是其它例如光电二极管、光电倍增管等光信号接收器;如果激励信号是电信号,则所述反馈信号接收模块305可以是信号采集卡等电信号接收部件。
所述接收信号校正模块306用于对激励信号的发射路径和反馈信号的接收路径进行调校,使发射的激励信号和接收的反馈信号相适配且效果最佳。在本实施例中,如果激励信号是光信号,则所述接收信号校正模块306可以是各类自动对焦组件及其组合;如果激励信号是电信号,则所述接收信号校正模块306可以是各类整流部件及其组合。
所述检测固定组件308用于可卸式安装和固定流动池38,使流动池38在进行信号检测时与所述检测固定组件308保持相对静止。
所述移动组件310与所述检测固定组件308相连接,用于驱使所述检测固定组件310在一定范围内移动,以使流动池38的所有需检测的区域都能进行信号检测。在本实施例中,所述移动组件310可以是XY移动平台等移动控制设备。
所述信号处理系统32用于对所述信号检测系统31接收的反馈信号进行处理和分析,得到测序数据并生成报告。在本实施例中,所述信号处理系统32包括信号传输模块312、信号处理模块314和数据存储模块316。以下对所述信号处理系统32的各子模块进行详细说明。
所述信号传输模块312用于接收信号检测系统31传输过来的反馈信号,将反馈信号进行缓存,等待后续的处理分析。如前所述,根据需要,所述基因测序仪1可以设置多个信号检测系统31。在设置了等多个信号检测系统31时,每一信号检测系统31所接收的反馈信号都可送至所述信号传输模块312进行缓存,等待后续处理分析。所述信号传输模块312可以是各类非易失性信号缓存装置。
所述信号处理模块314用于从所述信号传输模块312中获取缓存的反馈信号,通过算法转化为可供分析的数据,进一步分析所述数据以生成测序报告,并将测序报告输出到用户交互系统37。
所述数据存储模块316用于将处理完成的数据及测序报告进行压缩,存储在存储介质中以作为备份,以使用户可以随时调用和查看。
所述流体系统33用于在样品检测期间存储待用的检测流体如检测试剂,将检测流体输入流动池38进行检测反应,并将完成检测反应后的所有废料排出至废料处理系统34。在本实施例中,所述流体系统33包括检测反应模块318、反应温控组件320、流体运输模块322、非控温存储组件324、控温存储组件326和存储温控组件328等多个子模块或组件。需要注意的是,本实施例中仅示出了一个流体系统33,实际上,根据需要,所述流体系统33可以为多个,例如,可以根据需要在基因测序仪1中设置N(N为大于1的自然数)个流体系统33,每一流体系统33用于加载一流动池38并对所述流动池38依照测序所需输入特定的流体,以便所述流动池38中的样品发生检测反应,在所述流动池38的各检测位点形成可被所述信号检测系统31检测到的特定物质或结构。当基因测序仪1中设置多个流体系统33时,基因测序仪1可以同时加载多个流动池38,对每一流动池38依照测序所需输入特定流体,以便每一流动池38中的样品完成检测反应。以下对所述流体系统33的各子模块、组件进行详细说明。
所述检测反应模块318用于可卸式安装进行检测反应的流动池38,使流动池38可以通过物理连接的方式多次重复固定至所述检测反应模块318上,在本实施方式中,在被安装至所述检测反应模块318上后,所述流动池38与所述检测反应模块318之间保持相对静止,且所述流动池38与所述检测反应模块318的接触面保持充分接触,确保热交换效率,以及将流动池38的用于流体进入的入口与用于流体排出的出口与流体系统33的其它模块密封连接。所述检测反应模块318是流体系统33与流动池38的交互模块。所述检测反应模块318内部的流道部分还可以决定流体输入流动池38和排出流动池38的流动方式。
所述反应温控组件320用于控制检测反应模块318与流动池38的温度,以满足流动池38在进行检测反应时所需要的温度条件。在本是是方式中,所述反应温控组件320可以是TEC或是其它可以控制温度的组件或其集合。
所述流体运输模块322用于将参加检测反应的流体从存储模块(即非控温存储组件324及/或控温存储组件326)中取出,通过流动池38的入口运输进流动池38,使流动池38内样品进行检测反应,并使检测反应后的废料通过流动池38的出口排出至废料处理系统34。所述流体运输模块322可以由泵、阀、管道等构成。
所述非控温存储组件324用于存储参加检测反应的对存储温度没有要求的检测流体。在本实施方式中,所述非控温存储组件324为一容器,所述容器内部容纳一个或多个子容器,每个子容器设置一个采样针(图未示)连接到流体运输模块322,作为检测流体进入流体运输模块322的入口。
所述控温存储组件326用于存储参加检测反应的对存储温度有要求(例如需在固定的温度或温度范围下)存放的检测流体。所述控温存储组件326还进一步用于定期将由于控温产生的冷凝液等废料排放至废料处理系统34。所述控温存储组件326为一控温容器,所述控温容器内部可以容纳一个或多个子容器,每个子容器设置一个采样针连接到流体运输模块322,作为检测流体进入流体运输模块322的入口。
所述存储温控组件328用于控制控温存储组件326的温度,以满足对存储温度有要求的检测流体的存储条件。所述存储温控组件328可以是TEC或是其它可以控制温度的组件或其集合。
所述废料处理系统34用于存储从流体系统33排出的废料,在本实施方式中,所述废料可以是排出的废液。在本实施方式中,所述废料处理系统34还进一步与一设置于基因测序仪1外的废料存储装置4相连,用于将废料排放到所述废料存储装置4中。所述废料包括但不限于由检测反应产生的废料。所述废料处理系统34包括废料收集模块330和废料运输模块332等子模块。
其中,所述废料收集模块330用于收集并存储从所述流体系统33排出的所有废料,包括检测反应的废料,以及由流体系统33在工作时产生的其它废料。在本实施方式中,所述废料收集模块330包括动力组件,所述动力组件用于在某些废料缺乏动力时能驱动所述废料进入废料收集模块330内。所述动力组件可以是液泵。所述废料收集模块330内设有可以盛放废料的装置或容器。
所述废料运输模块332用于将存储在所述废料收集模块330中的废料排放到基因测序仪1外的废料存储装置4中。所述废料运输模块332可以是一个由泵、阀、管道等流体部件组成的模块。
所述废料存储装置4用于集中存放检测反应的废料及其他废料,置于基因测序仪1外,方便废料的集中存储和处理。所述废料存储装置4可以是定制的废料桶,也可以是为用户定制的特殊的废料收集和处理装置。
所述转移系统35用于使流动池38按需移动到所述基因测序仪1内的不同位置,例如,流动池38需要在流体系统33和信号检测系统31之间转移。当完成信号检测的一流动池38需进行下一步的检测反应时,所述转移系统35将流动池38从信号检测系统31的检测固定模块308上取下,安装到流体系统33的检测反应模块318上;当完成检测反应,需做信号检测时,所述转移系统35将检测反应模块318上的流动池38取下,安装到信号检测系统31的检测固定模块308上。所述转移系统35可以是一个机器人,或者是一个机械臂,或者也可以是传送带等以自动化转移为目的的机械装置。
所述控制系统36用于控制信号检测系统31、流体系统33、废料处理系统34和转移系统35中各部件的协同工作。在本实施方式中,所述控制系统36包括检测控制模块334、温度控制模块336、流体控制模块338、废料控制模块340、转移控制模块342和系统控制模块344等子模块。
其中,所述检测控制模块334用于控制信号检测系统31各部件的运行,将用户通过系统控制模块344下发的指令转化成信号检测系统31各部件可执行的信号。进一步地,在本实施例方式中,所述检测控制模块334还控制信号检测系统31的供电。所述检测控制模块334可以是由电子元件、板卡、线缆等组成的电子控制板卡,或是其它的有特定用途的电子控制组件的集合。需要注意的是,当根据需要在基因测序仪1中设计了多个信号检测系统31时,所述检测控制模块334也可以为多个,每个信号检测系统31由一对应检测控制模块334进行控制,每一检测控制模块334可以仅控制一个信号检测系统31,以确保每个信号检测系统31在工作时具有独立性,不至于互相干扰。
所述温度控制模块336用于控制流体系统33中反应温控组件320和存储温控组件328的运行,将用户通过系统控制模块344下发的温度控制指令转化成上述模块各部件可执行的信号。进一步地,在本实施例方式中,所述温度控制模块336还控制上述模块的供电。所述检测控制模块334可以是由电子元件、板卡、线缆等组成的电子控制板卡,或是其它的有特定用途的电子控制组件的集合。
所述流体控制模块338用于控制流体系统33各部件的运行,将用户通过系统控制模块344下发的指令转化为流体系统33各部件可执行的信号。进一步地,在本实施例方式中,所述流体控制模块338还控制流体系统33的供电。所述流体控制模块338可以是由电子元件、板卡、线缆等组成的电子控制板卡,或是其它的有特定用途的电子控制组件的集合。需要注意的是,当根据需要在基因测序仪1中设计了多个流体系统33时,每个流体系统33由一对应的流体控制模块338进行控制,每一流体控制模块338可仅控制一个流体系统33,以确保每个流体系统33在工作时具有独立性,不至于互相干扰。
所述废料控制模块340用于控制废料处理系统34各部件的运行,将用户通过系统控制模块344下发的指令转化为废料处理系统34各部件可执行的信号。进一步地,在本实施例方式中,所述废料控制模块340还控制废料处理系统34的供电。所述废料控制模块340可以是由电子元件、板卡、线缆等组成的电子控制板卡,或是其它的有特定用途的电子控制组件的集合。
所述转移控制模块342用于控制转移系统35各部件的运行,将用户通过系统控制模块344下发的指令转化为转移系统35各部件可执行的信号。进一步地,在本实施例方式中,所述转移控制模块342还控制转移系统35的供电。所述转移控制模块342可以是由电子元件、板卡、线缆等组成的电子控制板卡,或是其它的有特定用途的电子控制组件的集合。
所述系统控制模块344用于将用户的指令下发给上述各控制模块,并将上述各控制模块的反馈传输到用户交互系统37。所述系统控制模块344可以是由电子元件、板卡、线缆等组成的电子控制板卡,或是其它的有特定用途的电子控制组件的集合。
所述用户交互系统37用于人机交互,使基因测序系统3可以接收用户的指令,以及对用户的指令进行反馈。在本实施方式中,所述基因测序系统3接收用户指令与对用户的反馈主要涉及两个方面,第一个方面是为了与系统控制模块344进行交互而开发的整机运行软件,使用户可以输入相关的参数运行整机的检测反应流程;第二个方面来自信号处理系统32,信号处理系统3提供了经过处理后的检测数据,使用户可以直观的看到检测结果。在本实施方式中,所述用户交互系统37由视觉交互模块346、输入模块348等子模块组成。所述用户交互系统37包括设置于所述壳体2上的信息输入输出接口,如,视觉交互模块346包括显示界面201,而输入模块348包括设置于壳体上的键盘鼠标等。
所述视觉交互模块346用于从视觉上显示人机交互内容,以便于进行人机互动。所述视觉交互模块346可以是各种型号的显示器,或各种型号的触摸屏显示器,以及其它用于视觉输出的设备。
所述输入模块348用于输入用户对整机的各种指令。所述输入模块348可以是各种输入输出设备,包括各种型号的键盘,鼠标,以及其它可以用于输入的设备。
图2中,使用长虚线将转移系统35分别与信号检测系统31以及流体系统33连接起来,代表流动池38需在信号检测系统31以及流体系统33之间进行转移,当转移完成后需要分别固定在两个系统上完成特定的检测/反应步骤。信号检测系统31以及流体系统33对流动池38的控制为一种短期的控制行为,当流动池38被转移系统35获得时,流动池即完全脱离了信号检测系统31或流体系统33的控制,只由转移系统35进行控制并最终转移到指定位置。
图2中,使用实线将信号检测系统31与信号处理系统32连接起来,代表信号检测系统31与信号处理系统32之间的信号/数据传输;使用实线将流体系统33、废料处理系统34和废料存储装置4依次连接起来,代表流体系统33与废料处理系统34和废料存储装置4之间的物质传输;使用实线将检测反应模块318和反应温控组件320连接起来,以及将控温存储组件326和存储温控组件328连接起来,代表反应温控组件320需按需对检测反应模块318进行控温,以及存储温控组件328需按需对控温存储组件326进行控温。因此本实施例中,图2中的实线连接模块/组件代表了数据或物质的传输过程。
图2中,使用点虚线将控制系统36分别与信号检测系统31、流体系统33、废料处理系统34、及用户交互系统37分别连接起来,代表了控制系统36分别对信号检测系统31、流体系统33、废料处理系统34及用户交互系统37的控制及信息交换。因此本实施例中,图2中的点虚线代表了一种可持续或非持续的控制信号传递过程。
此外,图2中,流动池38置于信号检测系统31与流体系统33中并用长虚线框表示,代表了该流动池38并不是一直安装在该两个位置,而是根据测序的进度,由转移系统35按需转移并固定在该两个位置的其一。作为另一种实施方式,上述两个位置也可以同时都放置流动池38。而只有流动池38安装至信号检测系统31或流体系统33后,信号检测系统31或流体系统33中才能开始工作。
请参阅图3所示,为本实施方式中信号检测系统31中各模块的进一步细化示意图。其中,激励信号发射模块301包括激励信号发射组件3011、激励信号整理组件3012、通用激励信号分配组件3013等组件。反馈信号接收模块305包括反馈信号接收组件3051、反馈信号整理组件3052及通用反馈信号分配组件3053等组件。信号通道模块303包括通用信号分配组件3031及通用信号收发组件3032等组件。接收信号校正模块306包括校正信号发射组件3061、校正信号分配组件3062及信号校正组件3063等组件。上述各组件的详细说明如下。
所述激励信号发射组件3011用于对流动池38内的样品发射激励信号,所述激励信号可激发样品的反馈信号,通过检测样品的反馈信号,可分析样品是否含有某种被检测的组分。对应于采用电学方式激发反馈信号的信号检测,所述激励信号发射组件3011可以是电压、电流或电荷的触发装置;对应于采用光学方式激发反馈信号的信号检测,所述激励信号发射组件3011可以是激光器、LED灯等光源装置。
所述激励信号整理组件3012用于对发射的激励信号进行整理,以适应样品的接收要求。对应于采用电学方式激发反馈信号的信号检测,该组件可以是有整形、滤波等功能的电路模块;对应于采用光学方式激发反馈信号的信号检测,所述激励信号整理组件3012可以是透镜、反射镜、滤光片等光学设备。
所述通用激励信号分配组件3013用于对发射的激励信号进行分组并汇总,以简化激励信号的发射要求,也可以同时实现对激励信号的整理要求。对应于采用电学方式激发反馈信号的信号检测,所述通用激励信号分配组件3013可以是有整形、滤波等功能的电路模块;对应于采用光学方式激发反馈信号的信号检测,所述通用激励信号分配组件3013可以是透镜、反射镜、滤光片或其组合等光学设备。
图3所示实施方式中,激励信号发射模块301共包括A个通用激励信号分配组件3013、A×M个激励信号发射组件3011与A×M个激励信号整理组件3012,因此,每M个激励信号发射组件3011与每M个激励信号整理组件3012对应一个通用激励信号分配组件3013。
所述反馈信号接收组件3051用于接收从样品发射的反馈信号,该反馈信号被激励信号激发,通过检测该反馈信号,可分析该样品是否含有某种被检测的物质或组分。对应于采用电学方式激发反馈信号的信号检测,所述反馈信号接收组件3051可以是电压、电流或电荷的记录装置;对应于采用光学方式激发反馈信号的信号检测,所述反馈信号接收组件3051可以是面阵相机(如CCD)、线扫描相机(如TDI)、CMOS等感光记录装置。
所述反馈信号整理组件3052用于对接收的反馈信号进行整理,以适应反馈信号的记录要求。对应于采用电学方式激发反馈信号的信号检测,所述反馈信号整理组件3052可以是有整形、滤波等功能的电路模块;对应于采用光学方式激发反馈信号的信号检测,所述反馈信号整理组件3052可以是透镜、反射镜、滤光片或其组合等光学设备。
所述通用反馈信号分配组件3053用于对接收的反馈信号进行分组并汇总,以简化反馈信号的记录要求,也可以同时实现对反馈信号的整理要求。对应于采用电学方式激发反馈信号的信号检测,所述通用反馈信号分配组件3053可以是有整形、滤波等功能的电路模块;对应于采用光学方式激发反馈信号的信号检测,所述通用反馈信号分配组件3053可以是透镜、反射镜、滤光片或其组合等光学设备。
图3所示实施方式中,反馈信号接收模块305包括B个通用反馈信号分配组件3053、B×N个反馈信号接收组件3051与B×N个反馈信号整理组件3052。因此,每N个反馈信号接收组件3051与每N个反馈信号整理组件3052对应一个通用反馈信号分配组件3053。
所述通用信号分配组件3031用于对激励信号和反馈信号进行分组,以简化激励信号的发射要求与反馈信号的记录要求,也可以同时实现对激励信号与反馈信号的整理要求。对应于采用电学方式激发反馈信号的信号检测,所述通用信号分配组件3031可以是有整形、滤波等功能的电路模块;对应于采用光学方式激发反馈信号的信号检测,所述通用信号分配组件3031可以是透镜、反射镜、滤光片或其组合等光学设备。
所述通用信号收发组件3032用于实现激励信号从信号通道模块303到样品的过渡、以及反馈信号从样品到信号通道模块303的过渡。所述通用信号收发组件3032可以受控于信号校正组件3063进行微调,以实现激励信号和反馈信号的最佳收发效果。对应于采用电学方式激发反馈信号的信号检测,所述通用信号收发组件3032可以是探针、导线等电子释放设备;对应于采用光学方式激发反馈信号的信号检测,所述通用信号收发组件3032可以是物镜、反射镜、滤光片或其组合等光学设备。
所述校正信号发射组件3061用于对样品发射校正信号,该校正信号不激发样品的反馈信号,但可用于检测信号通道模块303的工作状态,以判断检测信号通道模块303是否处于最佳的工作状态。对应于电学方式的信号检测,所述校正信号发射组件3061可以是电压、电流或电荷的触发装置;对应于光学方式的信号检测,所述校正信号发射组件3061可以是激光器、LED等光源装置。
所述校正信号分配组件3062用于将校正信号发射组件3061发射的校正信号传递给通用信号分配组件3031,或者接收从通用信号分配组件3031反馈回的校正信号,以便将反馈回的校正信号反馈给信号校正组件3063,由信号校正组件3063判断是否需对通用信号收发组件3032进行微调。对应于电学方式的信号检测,所述校正信号分配组件3062可以是有整形、滤波等功能的电路模块;对应于光学方式的信号检测,所述校正信号分配组件3062可以是透镜、反射镜、滤光片或其组合等光学设备。
所述信号校正组件3063用于控制通用信号收发组件3032进行微调,以便将激励信号和反馈信号的收发效果最优化。对应于电学方式的信号检测,所述信号校正组件3063可以是有整形、滤波等功能的电路模块;对应于光学方式的信号检测,所述信号校正组件3063可以是具有自动对焦功能的光学设备。
图3中,实线代表激励信号或反馈信号在各组件之间传输的通道,本实施方式中有三个重要的传递通道,第一个传递通道是激励信号从激励信号发射组件3011,依次经过激励信号整理组件3012、通用激励信号分配组件3013、通用信号分配组件3031、通用信号收发组件3032,最终抵达流动池38,实现激励信号对待测样品的激励;第二个传递通道是反馈信号从流动池38出发,依次经过通用信号收发组件3032、通用信号分配组件3031、通用反馈信号分配组件3053、反馈信号整理组件3052,最终抵达反馈信号接收组件3051,接收到样品被激励所发出的反馈信号。第三个传递通道是校正信号从校正信号发射组件3061,经过校正信号分配组件3062、通用信号分配组件3031、通用信号收发组件3032、抵达流动池38并返回,返回的校正信号经过通用信号收发组件3032、通用信号分配组件3031、校正信号分配组件3062,抵达信号校正组件3063,实现校正信号对信号通道模块303的工作状态的检测和评估;
图3中,虚线代表信号校正组件3063对通用信号收发组件3032的反馈,意味着信号校正组件3063根据返回的校正信号,对通用信号收发组件3032的状态进行调整。对应于电学方式的信号检测,对通用信号收发组件3032的调整可以是调整电子探针或其它电子设备相对样品的位置,或者是调整通用信号收发组件3032对样品所释放的电压、电流等电子指标;对应于光学方式的信号检测,对通用信号收发组件3032的调整可以是自动对焦或对物镜的物料位置进行微调等。
请参阅图4所示,为本实施方式中流体运输模块322的进一步细化示意图。所述流体运输模块322包括动力组件3220、保护组件3221、检测组件3222、样品存储组件3223、分配组件3224及总分配组件3225等组件。上述各各组件的详细说明如下。
所述动力组件3220用于在流体系统33中制造压力梯度(压力差),从而驱动检测流体在流体系统33中运动。所述动力组件3220可以是各种型号的用于驱动液体运动的泵,例如,注射泵、柱塞泵、隔膜泵、齿轮泵、蠕动泵等常见种类的泵,也可以是高压空气等气体压力源。
所述保护组件3221用于保护流体系统33安全运行,当流体系统33发生异常时启动保护机制,以避免损害流体系统33内的其它组件。所述保护组件3221可以是各种型号的阀门,例如,电磁阀、单向阀、泄压阀等,也可以是手动开关等控制管道开闭的部件。
所述检测组件3222用于检测流体系统33的预设指标,以发现流体系统33的预设指标是否异常。所述检测组件3222可以是各种型号的传感器,例如,压力传感器、流量传感器、速度传感器、气泡传感器等。
所述样品存储组件3223用于暂时存储检测流体。所述样品存储组件3223可以是一个有特定形状的容器,也可以仅是一段管道。
所述分配组件3224用于按需连通流体系统33不同的管道和部件。所述分配组件3224可以是各种型号的电磁阀,例如,多通的直动式电磁阀、多通的先导式电磁阀等,或者是各种型号的旋转阀,还可以是由多个电磁阀及/或旋转阀组成的集合。
图4所示实施方式中,该流体运输模块322包括M个流体运输工作组3226,每个流体运输工作组3226至少包含1个动力组件、1个保护组件3221、1个检测组件3222、1个样品存储组件3223和1个分配组件3224,以实现从控温存储组件326及/或非控温存储组件324中吸取部分检测流体临时存放于样品存储组件3223中,设置样品存储组件3223临时存放检测流体的有益效果在于:可以实现在其中1个流体运输工作组3226通过总分配组件3225向检测反应模块318以及流动池38中注入检测流体时,其余的流体运输工作组3226可以利用这个时间间隙吸取检测流体进行准备,以节约检测流体注入前的准备时间。因此,本实施方式中,流体运输模块322共有M个保护组件3221,M个检测组件3222,M个样品存储组件3223和M个分配组件3224。所有的流体运输工作组3226均连接到总分配组件3225,以便于统一分配哪个流体运输工作组3226与检测反应模块318连接。此外,在其他实施方式中,保护组件3221,检测组件3222,样品存储组件3223的位置可以互换,仍然可以实现上述功能。
所述总分配组件3225与分配组件3224功能相似,用于按需连通流体系统33内不同的管道和部件。所述总分配组件3225可以是各种型号的电磁阀,例如,多通的直动式电磁阀、多通的先导式电磁阀等,或者是各种型号的旋转阀,还可以是由多个电磁阀及/或旋转阀组成的集合。
图4中,带有箭头的点虚线代表流体运输模块322的一个流体运输工作组3226在准备检测流体时的液体运动方向,利用动力组件3220制造的压力梯度,控温存储组件326或非控温存储组件324中的检测流体经过分配组件3224临时存储在样品存储组件3223中。
图4中,带有箭头的实线代表流体运输模块322的一个流体运输工作组3226在向检测反应模块318和流动池38输出检测流体时的液体运动方向,利用动力组件制造的压力梯度,临时存储在样品存储组件3223中的检测流体从样品存储组件3223中流出,经过分配组件3224和总分配组件3225输出到检测反应模块318中的流道中。需注意的是,从非控温存储组件324连接到动力组件3220的实线箭头,该箭头代表动力组件3220在持续制造压力梯度时,可能需要使用非控温存储组件324中的检测流体进行流体的补充,该流体可以为存放在非控温存储组件324中的某种液体或高压气体。
在其他实施方式中,所述动力组件3220不是连接至非温控存储组件324中,而是另连接至一存储装置,所述存储装置存放流体,所述流体为液体或高压气体,所述动力组件3220在持续制造压力梯度使存储于样品存储组件3223中的流体注入流动池时,所述存储装置内的流体对动力组件3220进行流体补充。
图4中,带有箭头的长虚线分别连接了保护组件3221和废料处理系统34、以及控温存储组件326和废料处理系统34。保护组件3221和废料处理系统34的连接代表了当流体运输工作组3226出现问题时,保护组件3221开始工作,将可能从保护组件3221中排出一些多余的流体到废料处理系统34。控温存储组件326和废料处理系统34的连接代表了由于控温存储组件326的温度与外界温度会存在温度差,当控温存储组件326的温度低于外界时会产生冷凝液,所述冷凝液被收集至废料处理系统34中。
请参阅图5所示,为本实施方式中的检测反应模块318的细化示意图。所述检测反应模块318包括入口开关组件3181、出口开关组件3182、旁路开关组件3183、及总开关组件3184等组件。所述检测反应模块318的各组件的详细说明如下。
所述入口开关组件3181用于控制流动池38入口的管道打开或关闭。所述入口开关组件3181可以是各种型号的电磁阀,例如,多通的直动式电磁阀、多通的先导式电磁阀或者是各种型号的旋转阀,还可以是由多个电磁阀及/或旋转阀组成的集合。当流动池38的入口数为多个时,流动池38的每一入口对应一入口开关组件3181,以保证流动池38的每个入口都有一个入口开关组件3181用于控制,且每个入口开关组件3181均可被独立控制。
所述出口开关组件3182用于控制流动池38出口的管道打开或关闭。所述出口开关组件3182可以是各种型号的电磁阀,例如,多通的直动式电磁阀、多通的先导式电磁阀或者是各种型号的旋转阀,还可以是由多个电磁阀及/或旋转阀组成的集合。当流动池38的出口数为多个时,流动池38的每一出口对应一出口开关组件3182,以保证流动池38的每个出口都有一个出口开关组件3182用于控制,且每个出口开关组件3182均可被独立控制。
所述旁路开关组件3183用于控制流动池38入口的管道打开或关闭。所述旁路开关组件3183可以是各种型号的电磁阀,例如,多通的直动式电磁阀、多通的先导式电磁阀或者是各种型号的旋转阀,还可以是由多个电磁阀及/或旋转阀组成的集合。
所述总开关组件3184用于控制检测反应模块318的总出口的管道打开或关闭。所述总开关组件3184可以是各种型号的电磁阀,例如,多通的直动式电磁阀、多通的先导式电磁阀或者是各种型号的旋转阀,还可以是由多个电磁阀及/或旋转阀组成的集合。
图5中,所述检测反应模块318可同时设置M个入口开关组件3181,N个出口开关组件3182和X个旁路开关组件3183。每个入口开关组件3181和每个旁路开关组件3183都独立控制1条从流体运输模块322中连接过来的通道,所有出口开关组件3182均汇总连接到总开关组件3184。
图5中,带有箭头的实线从流体运输模块322开始,依次连接了旁路开关组件3183、总开关组件3184,最终抵达废料处理系统34,这个过程代表了当流体运输模块322向检测反应模块318注入的某些流体不能输入流动池38做检测反应时,需要直接排出到废料处理系统34所需要经过的路径。这些流体包括且不限于用于清洗流体运输模块322中的样品存储组件3223或其它管道的流体、有交叉污染风险需要排除的流体、或者某些检测反应步骤后残余的检测流体。
图5中,带有箭头的点虚线从流体运输模块322开始,依次连接了入口开关组件3181,流动池入口381,流动池出口382、出口开关组件3182、总开关组件3184,最终抵达废料处理系统34,这个过程代表了当流体运输模块322向检测反应模块318注入检测流体参加检测反应时,检测流体由流动池入口381进入流动池38并由流动池出口382流出流动池38所需要经过的路径。这些流体主要是检测流体等需要注入流动池38的流体。
带有箭头的实线和带有箭头的点虚线所代表的过程都要经过总开关组件3184才能进入废料处理系统34,其动力来源于流体运输模块322的动力组件3220。
图5中,带有箭头的长虚线有两条路径,第一条路径从流体运输模块322开始,依次连接了入口开关组件3181、流动池入口381,经过流动池入口381处阴影标示的外围区域Y,最终抵达废料处理系统34。第二个路径从流体运输模块322开始,依次连接了旁路开关组件3183、出口开关组件3182,流动池出口382,经过流动池出口382处阴影标示的外围区域Z,最终抵达废料处理系统34。需说明的是,第二个路径在执行的时候,需关闭总开关组件3184。流动池入口381和流动池出口382处的阴影区域代表了检测反应模块318与流动池入口381和流动池出口382之间的密封区域,由于流动池38的检测需要做定期转移,因此这个密封区域需要及时清洗,防止检测流体的残留。根据以上分析,这两个过程分别代表了当流体运输模块322向检测反应模块318注入某些流体清洗检测反应模块318与流动池入口381和流动池出口382的密封区域Y、Z时,清洗流体分别排出到废料处理系统34所需经过的路径。需要注意的是,上述两个过程只能在流动池38转移走之后才能执行,以免清洗流体污染流动池38内部的样品。如果该区域Y、Z处于开放状态,则需要废料处理系统34提供动力组件用于转移从流动池入口381和流动池出口382溢出的清洗流体;如果该区域Y、Z处于密封状态,则不需要废料处理系统34提供动力组件,而是需要额外的工具使上述区域Y、Z密封并保留进出液的通路。
请参阅图6所示,为本实施方式的废料收集模块330和废料运输模块332的细化示意图。所述废料收集模块330包括废料收集动力组件3301、废料存储组件3302和废料检测组件3303等组件。所述废料运输模块332包括废料排放动力组件3321和废料转接组件3322等组件。
所述废料收集动力组件3301用于为某些缺乏动力驱动的废料提供动力。所述废料收集动力组件3301可以是各种型号的用于驱动液体运动的泵,例如,注射泵、柱塞泵、隔膜泵、齿轮泵、蠕动泵等常见种类的泵,也可以是高压空气等气体压力源。
所述废料存储组件3302用于存储检测反应的废料,所述废料存储组件3302可以临时存储基因测试装置1内所有流体系统33的废料。所述废料存储组件3302可以是一个有特定形状的容器。
所述废料检测组件3303用于检测废料存储组件3302中存放的废料量,以便废料存储组件3302中的废料量达到预设量时使用废料运输模块332将废料排出至废料存储装置4中存放。所述废料检测组件3303可以是重力检测装置,通过重力判断已经收集的废料量,也可以是体积检测装置,通过体积判断已经收集的废料量,还可以是高度检测装置,通过液面高度判断已经收集的废料量。
所述废料排放动力组件3321用于提供将废料从废料存储组件3302运输至废料存储装置4的动力。所述废料排放动力组件3321可以是各种型号的用于驱动液体运动的泵,例如,注射泵、柱塞泵、隔膜泵、齿轮泵、蠕动泵等常见种类的泵,也可以是高压空气等气体压力源。
所述废料转接组件3322设置在基因测序仪1的壳体2上,为将机内管道与机外管道转接的组件。所述废料转接组件3322可以是各种型号的接头,例如穿板接头等。
图6中,带有箭头的点虚线从流体系统33开始,依次连接了废料收集动力组件3301,最终抵达废料存储组件3302,这个过程代表了当流体系统33的某些废料缺乏动力驱动时,需要连接到废料收集模块330的废料收集动力组件3301为该废料提供动力,使其流入废料存储组件3302暂时存储所需要经过的路径。该废料包括且不限于控温存储模块326由于温度低于外界所产生的冷凝液、检测反应模块318清洗密封的外围区域Y、Z所推至该区域Y、Z的清洗流体。
图6中,带有箭头的长虚线从流体系统33开始,直接抵达废料存储组件3302,这个过程代表了当流体系统33可以提供动力时,将废料直接推入废料存储组件3302所需要经过的路径。这个过程的动力由流体系统33中流体运输模块322的动力组件3220提供,因此可以直接排放到废料存储组件3302中。该废料包括且不限于流动池38做检测反应产生的废料,流体系统33清洗样品存储组件3223或其它管道而排放的废料。
图6中,带有箭头的实线从废料存储组件3302开始,经过废料转接组件3322,抵达废料存储装置4,这个过程代表了当废料存储组件3302内容纳的废料超过设定的阈值时,将废料从废料存储组件3302运输至废料存储装置4所需要经过的路径。该废料为整机所有流体系统33在一定时间段内工作产生的所有废料。
图6中,点虚线代表废料检测组件3303对废料存储组件3302内废料量的测量,当废料检测组件3303检测到废料存储组件的废料量超过设定的阈值时,控制系统36控制废料运输模块332的废料排放动力组件3321开始工作,将废料存储组件3302内的废料运输至废料存储装置4存储。
请参阅图7所示,示出了本实施方式中的转移系统35的运行逻辑。转移系统35转移的对象是流动池38,流动池38是加载样品进行检测反应的容器。流动池38可以是一个封闭的测序芯片,也可以是一个开放性的用于加载样品的基底。在本实施方式中,流动池38主要的转移目的地有:流动池起始位置O,第N个流体系统33,第M个信号检测系统31,流动池暂存位置T和流动池废弃位置D,其中,M,N分别代表当基因测序仪1内同时有多个流体系统33和信号检测系统31时,流体系统33和信号检测系统31的任意编号。
所述流动池起始位置O是启动流动池38内样品检测的起始位置,在本实施例中,所述流动池起始位置O为流动池置入接口203。用户将加载好样品的流动池38放在流动池起始位置O,经过用户交互系统37确认后,由转移系统35转移到机内进行检测反应。
流动池38在第N个流体系统33中的位置,所述位置位于第N个流体系统33的检测反应模块318上,当流动池38安装到所述位置后,控制系统36控制将检测流体输入流动池38进行检测反应。
流动池38在第M个信号检测系统31中的位置:所述位置位于第M个信号检测系统31的检测固定组件308上,当流动池38安装到所述位置后,控制系统36控制第M个信号检测系统31对样品施加激励信号,之后收集样品的反馈信号。
流动池暂存位置T:所述位置设置于基因测序仪1内的一固定位置上,用于临时放置流动池38。
流动池废弃位置D:所述位置是检测反应全部结束或中断放弃后,流动池38被废弃后放置的位置,转移系统35将废弃的流动池38放置到该位置,之后由用户进行收集和处理。
图7中,带有箭头的实线从流动池起始位置O开始,分别连接了第N个流体系统33,第M个信号检测系统31,以及流动池废弃位置D。其中,流动池起始位置O、第N个流体系统33和第M个信号检测系统31之间分别是双向连接,但第N个流体系统33、第M个信号检测系统31与流动池废弃位置D之间是单向连接。这个路径代表了用户将制备好的流动池38放在流动池起始位置O,然后由整机控制流动池38在第N个流体系统33和第M个信号检测系统31之间分别作检测反应和信号检测的流程,但一旦流动池38被废弃就不能返回转移系统35继续使用。检测反应中具体的执行路径可以根据检测反应的不同原理而定制。
图7中,带有箭头的点虚线从流动池起始位置O开始,连接了流动池暂存位置T和流动池废弃位置D,其中,流动池起始位置O,流动池暂存位置T和第N个流体系统33之间分别是双向连接,但流动池暂存位置T与流动池废弃位置D之间是单向连接。这个路径代表了流动池38从流动池起始位置O或者第N个流体系统33移动到流动池暂存位置T做暂时存放的过程,或者是用户使用的某些工具从流动池起始位置O开始进入转移系统35,用于清洗第N个流体系统33的检测反应模块318与流动池38的密封区域Y、Z的流程,但一旦流动池38或该些工具被废弃,其不能返回转移系统35继续使用。具体的执行路径可以根据不同需求而定制。
请参阅图8所示,为本实施方式中信号传输模块312、信号处理模块314和数据存储模块316的细化示意图。所述信号传输模块312包括信号传输组件3121与信号缓存组件3122等组件。所述信号处理模块314包括数据分析组件3141。所述数据存储模块316包括数据压缩组件3161和数据存储组件3162等组件。
所述信号传输组件3121用于收集和传输信号检测系统31获得的反馈信号。所述信号传输组件3121可以是数据采集卡等定时采集电压电流等电子信号的设备。
所述信号缓存组件3122用于在反馈信号被处理前将反馈信号缓存的组件,反馈信号在缓存中打开之后就可以等待调用和处理。所述信号缓存组件3122可以是计算机的内存或其它各级缓存。
所述数据分析组件3141用于将临时写在信号缓存组件3122中的反馈信号进行提取,执行转化和过滤等操作,使反馈信号成为可以进行分析的数据及生成测序报告。所述数据分析组件3141可以是计算机用于处理的硬件,例如,内存、CPU、GPU等硬件,配合处理和分析的程序进行运行处理。
所述数据压缩组件3161用于将处理后的数据进行存储前的压缩,减小存储空间和写存储的时间。所述数据压缩组件3161可以是计算机用于处理的硬件,例如,内存、CPU、GPU等硬件,配合处理和分析的程序进行运行处理。
所述数据存储组件3162用于存储经过压缩后的数据和生成的测序报告,以将分析后的检测结果进行保存和备份。所述数据存储组件3162可以是各种计算机存储介质,例如,硬盘、闪盘、磁盘等硬件。
图8中,带有箭头的实线从信号检测系统31开始,依次连接了信号传输组件3121、信号缓存组件3122、数据分析组件3141及数据压缩组件3161,最终抵达数据存储组件3162,这个过程代表了从信号检测系统31接收到样品的反馈信号开始,将反馈信号逐步转化为可以用来分析的数据,进行分析得到检测结果并进行存储所需要经过的路径。在这个过程中,对应于电学方式的信号检测,电压、电流等电信号被逐步转化为可读写分析的数字数据并存储;对应于光学方式的信号检测,则是将数码照片等数据逐步转化为可读写分析的数字数据并存储。
图8中,带有箭头的长虚线从数据分析组件3141开始,直接抵达用户交互系统37,这个过程代表了信号处理系统32在获得数据并处理时对用户的实时反馈。
可以理解,在其他实施方式中,所述信号处理系统32可以只包括信号传输组件3121,通过信号传输组件3121收集信号检测系统31获得的反馈信号及将反馈信号传输至设置于基因测序仪1之外的数据处理装置。
可以理解,在其他实施方式中,所述信号处理系统32可以不包括信号缓存组件3122及数据分析组件3141,信号传输组件3121收集信号检测系统31获得的反馈信号后,将反馈信号传输至数据压缩组件3161,通过数据压缩组件3161压缩后存储于数据存储组件3162中,之后,数据存储组件3162可从所述基因测序仪1上取下并被设置于基因测序仪1之外的数据处理装置访问,以生成测序报告。
可以理解,在其他实施方式中,所述信号处理系统32还可以不包括信号缓存组件3122、数据分析组件3141及数据存储组件3162,通过信号传输组件3121收集信号检测系统31获得的反馈信号后,将反馈信号传输至数据压缩组件3161,通过数据压缩组件3161压缩后传输给设置于基因测序仪1之外的数据处理装置。
请参阅图9,为本发明实施例二提供的生化物质分析系统的示意图。所述生化物质分析系统5用于接收流动池并完成对流动池内样品的生物特征的检测,所述生物特征可以是样品的基因序列,所述生化物质分析系统包括:检测系统51、调度系统53、生化反应系统55及控制系统57,所述调度系统53用于将所述流动池在不同位点进行调度,所述位点包括位于检测系统51内的位点与位于生化反应系统55内的位点,所述生化反应系统55用于使所述流动池内的样品发生反应,例如用于注入反应物质至所述流动池以使所述流动池内的样品发生反应,所述检测系统51用于对已发生反应的样品执行信号检测以获得代表所述样品的生物特征的信号,所述控制系统57用于控制所述检测系统51、调度系统53与生化反应系统55的协同作业。具体地,所述检测系统51可以包括实施方式一中的信号检测系统31或者同时包括实施方式一中的信号检测系统31与信号处理系统32,所述代表所述样品的生物特征的信号可以是信号检测系统31获得的反馈信号或者是所述反馈信号经由信号处理系统32处理后获得的可分析数据。所述调度系统53可以包括实施方式一中的转移系统35,所述生化反应系统55可以包括实施方式一中的流体系统33或者同时包括实施方式一中的流体系统33与废料处理系统34。所述控制系统57可以包括实施方式一种的控制系统36
请参阅图10,为本发明实施例三提供的生化物质分析方法的流程图,所述生化物质分析方法包括:
步骤S1001,接收流动池,并将接收的所述流动池转移至生化反应系统;
步骤S1003,在生化反应系统内输入反应物质至所述流动池以使所述流动池内的样品发生生化反应;
步骤S1005,将样品已完成生化反应的流动池转移至检测系统;
步骤S1007,在检测系统内对所述流动池内的样品执行信号检测以获得反应所述样品的生物特征的信号。
进一步地,在其他实施方式中,在将所述流动池转移至所述生化反应系统前,所述生化物质分析方法还可以包括:判断生化反应系统中加载流动池的位点是否空闲,在一或多个位点空闲的情况下将所述流动池加载至其中一个空闲的位点上,及在位点均不空闲的情况下将所述流动池置于一流动池暂存位置。
进一步地,在其他实施方式中,在将所述流动池转移至所述检测系统前,所述生化物质分析方法还可以包括:判断检测系统中加载流动池的位点是否空闲,在一或多个位点空闲的情况下将所述流动池加载至其中一个空闲的位点上,及在位点均不空闲的情况下将所述流动池置于一流动池暂存位置。
进一步地,在其他实施方式中,接收流动池前,所述生化物质分析方法还包括:侦测接收流动池的位点是否存在流动池,及在所述接收流动池的位点存在流动池时接收所述流动池。
进一步地,在其他实施方式中,在完成检测后,所述生化物质分析方法还包括:将完成检测的所述流动池重新转移至生化反应系统并重复反应-转移-检测整个过程。
进一步地,在其他实施方式中,在完成检测后,所述生化物质分析方法还包括:将完成检测的所述流动池转移至接收废弃流动池的流动池废弃位置。
进一步地,在其他实施方式中,所述步骤S1003进一步包括:从存储流体的存储模块中吸取流体并暂存于样品存储组件中,及将暂存于所述样品存储组件中的流体推入所述流动池,以使所述流动池内的样品发生反应。
进一步地,在其他实施方式中,所述步骤S1003进一步包括:在将流体暂存于所述样品存储组件中后,判断所述流体进入所述流动池的通道是否被占用,若所述通道被占用,将所述流体继续暂存于所述样品存储组件,若所述通道未被占用,将所述暂存的流体通过所述通道推入所述流动池。
进一步地,在其他实施方式中,所述发生反应的步骤进一步包括:在将第一种流体从暂存所述第一种流体的样品存储组件推入所述流动池的同时,将第二种流体从存储所述第二种流体的存储模块中吸取并暂存于用于暂存所述第二种流体的样品存储组件中。
进一步地,在其他实施方式中,所述检测步骤进一步可包括:对所述信号进行处理以获得可分析数据或者检测报告。
请参阅图11所示,为本发明实施方式四提供的应用生化物质分析系统的生化物质分析装置的示意图。所述生化物质分析装置6包括至少一生化物质分析系统61,所述生化物质分析系统61可以是实施方式二中提供的生化物质分析系统5。
请参阅图12所示,为本发明实施方式五提供的应用生化物质分析方法的生化物质分析装置的示意图。所述生化物质分析装置7运行实施方式三提供的生化物质分析方法以获得反应流动池内样品的生物特征的信号、可分析数据或检测报告。
综上所述,本发明实施方式提供的基因测序系统、生化物质分析系统、方法及应用生化物质分析系统或方法的装置,用户仅需要将测序所需的检测流体、清洗流体及装载了样品的流动池通过基因测序仪上的接口置入基因测序仪内,通过用户交互系统设置相关参数,基因测序仪及基因测序系统便可自动完成基因测序。
本发明实施方式提供的基因测序仪及基因测序系统,还通过设置多个信号检测系统及/或多个流体系统,可实现同时对多个流动池进行检测,提高了基因测序仪及基因测序系统的检测通量。
本发明实施方式提供的基因测序仪及基因测序系统,还可通过设置多个流体运输工作组,每一流体运输工作组包括一样品存储组件,在其中一个流体运输工作组向检测反应模块及流动池注入流体时,其他流体运输工作组可以利用这个时间间隙吸取流体进行准备,从而节约了流体注入流动池前的准备时间,同样提高了基因测序仪与基因测序系统的检测通量。
最后应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (29)
1.一种生化物质分析系统,其特征在于,所述生化物质分析系统用于对流动池内样品的生物特征的检测,包括检测系统、调度系统、生化反应系统及控制系统,其中,所述调度系统用于将所述流动池在不同位点进行调度,所述位点包括位于检测系统的位点与位于生化反应系统的位点,所述生化反应系统用于使所述流动池内的样品发生反应,所述检测系统用于对已发生反应的样品执行信号检测以获得代表所述样品的生物特征的信号,所述控制系统用于控制所述检测系统、调度系统与生化反应系统的协同作业;所述生化反应系统包括流体系统,所述流体系统用于输入反应物质至所述流动池以使所述流动池内的样品发生反应;所述流体系统包括流体运输模块及用于存储流体的存储模块,所述流体运输模块用于将存储于所述存储模块的流体注入至所述流动池;所述流体运输模块包括流体运输工作组,所述流体运输工作组包括动力组件、样品存储组件及分配组件,所述动力组件用于提供压力梯度以从所述存储模块中吸取流体,所述流体通过所述分配组件后暂存于所述样品存储组件中,所述动力组件还用于提供压力梯度以将存储于所述样品存储组件中的流体通过分配组件注入至所述流动池。
2.如权利要求1所述的生化物质分析系统,其特征在于,所述调度系统包括转移系统,所述转移系统用于移动所述流动池至不同位点。
3.如权利要求1或2所述的生化物质分析系统,其特征在于,所述生化反应系统还包括废料处理系统,所述废料处理系统用于收集所述流体系统排出的废料。
4.如权利要求3所述的生化物质分析系统,其特征在于,所述检测系统包括信号检测系统,所述信号检测系统用于对已发生检测反应的所述样品执行信号检测以获得来自所述样品的反馈信号,所述反馈信号即为代表所述样品的生物特征的信号;或者,所述检测系统包括信号检测系统与信号处理系统,所述信号处理系统用于收集所述反馈信号以便所述反馈信号可被用于生成测序报告。
5.如权利要求1所述的生化物质分析系统,其特征在于,所述生化物质分析系统置于一基因测序仪内,并通过设置于基因测序仪上的流动池置入接口接收加载了待检测的样品的流动池。
6.如权利要求4所述的生化物质分析系统,其特征在于,所述流体系统为一或多个,及/或,所述信号检测系统为一或多个。
7.如权利要求3所述的生化物质分析系统,其特征在于,所述流体系统还包括检测反应模块,所述检测反应模块用于可卸式安装所述流动池。
8.如权利要求7所述的生化物质分析系统,其特征在于,流体运输模块还用于将所述流体系统的废料排出至所述废料处理系统。
9.如权利要求1所述的生化物质分析系统,其特征在于,所述分配组件分别连接至所述流动池、所述存储模块及所述样品存储组件,所述样品存储组件置于所述分配组件与所述动力组件之间。
10.如权利要求9所述的生化物质分析系统,其特征在于,所述动力组件还连接至所述存储模块或另一存储装置,所述存储模块或另一存储装置为所述动力组件在制造压力梯度使存储于所述样品存储组件中的流体注入所述流动池时,提供流体补充。
11.如权利要求1所述的生化物质分析系统,其特征在于,所述流体运输工作组还包括检测组件与保护组件,所述检测组件用于检测所述流体系统的预设指标,以发现所述流体系统的预设指标是否异常,所述保护组件用于在所述预设指标发生异常时启动保护机制,以避免损害所述流体系统。
12.如权利要求1所述的生化物质分析系统,其特征在于,所述流体运输工作组的数量为多个,所述流体系统还包括总分配组件,所述多个流体运输工作组均连接至所述总分配组件,由所述总分配组件按需连通不同的所述流体运输工作组与所述流动池。
13.如权利要求12所述的生化物质分析系统,其特征在于,在其中一个所述流体运输工作组通过所述总分配组件向所述流动池注入流体时,其中另一个或多个所述流体运输工作组从所述存储模块中吸取流体存入所述样品存储组件中。
14.如权利要求4所述的生化物质分析系统,其特征在于,所述信号检测系统包括激励信号发射模块、信号通道模块、反馈信号接收模块、检测固定组件,所述检测固定组件用于可卸式安装和固定所述流动池,所述激励信号发射模块用于对所述流动池中的样品施加激励信号,所述反馈信号接收模块用于接收样品被激励信号激发后发出的反馈信号,所述信号通道模块用于使所述激励信号发射模块发射的激励信号按照预设的路径抵达所述流动池,并使反馈信号从所述流动池出发按照预设的路径抵达所述反馈信号接收模块。
15.如权利要求14所述的生化物质分析系统,其特征在于,所述信号检测系统还包括移动组件,用于驱使所述检测固定组件在一定范围内移动,以使所述流动池不同位置的样品进行信号检测。
16.如权利要求14所述的生化物质分析系统,其特征在于,所述信号检测系统还包括接收信号校正模块,用于对所述信号通道模块进行调校,使所述反馈信号接收模块接收的反馈信号和所述激励信号发射模块发射的激励信号相适配。
17.如权利要求16所述的生化物质分析系统,其特征在于,所述信号通道模块包括通用信号分配组件及通用信号收发组件,所述接收信号校正模块包括校正信号发射组件、校正信号分配组件及信号校正组件,所述通用信号分配组件用于对激励信号和反馈信号进行分组,所述通用信号收发组件用于实现激励信号从所述信号通道模块到样品的过渡、以及反馈信号从样品到所述信号通道模块的过渡,所述校正信号发射组件用于对样品发射校正信号,该校正信号不激发样品的反馈信号,所述校正信号分配组件用于将校正信号传递给所述通用信号分配组件,或者接收从所述通用信号分配组件反馈回的校正信号,以便将反馈回的校正信号反馈给所述信号校正组件,所述信号校正组件用于根据反馈回的校正信号控制所述通用信号收发组件进行微调,以优化激励信号和反馈信号的收发效果。
18.如权利要求7所述的生化物质分析系统,其特征在于,所述检测反应模块包括入口开关组件、出口开关组件、旁路开关组件、及总开关组件,所述入口开关组件连接于所述流体运输模块与所述流动池的流动池入口之间,所述出口开关组件连接于所述旁路开关组件、所述总开关组件及所述流动池的流动池出口之间,所述总开关组件连接所述废料处理系统。
19.如权利要求18所述的生化物质分析系统,其特征在于,所述流体运输模块向所述检测反应模块注入参加检测反应的流体时,所述流体经所述入口开关组件与所述流动池入口进入所述流动池并由所述流动池出口、所述出口开关组件及所述总开关组件流入所述废料处理系统;所述流体运输模块向所述检测反应模块注入不能输入所述流动池做检测反应的流体时,所述流体经由所述旁路开关组件与所述总开关组件流入所述废料处理系统;所述流体运输模块向所述检测反应模块注入清洗所述检测反应模块与所述流动池入口之间的密封区域的流体时,所述流体经由所述入口开关组件、所述密封区域进入所述废料处理系统;及/或,所述流体运输模块向所述检测反应模块注入清洗所述检测反应模块与所述流动池出口之间的密封区域的流体时,所述流体经由旁路开关组件、所述出口开关组件、所述密封区域进入所述废料处理系统。
20.如权利要求3所述的生化物质分析系统,其特征在于,所述废料处理系统包括废料收集模块用于收集所述流体系统的废料,所述废料收集模块包括废料收集动力组件及废料存储组件,所述废料收集动力组件用于为缺乏动力驱动的废料提供动力,所述废料存储组件用于存储收集的废料。
21.如权利要求20所述的生化物质分析系统,其特征在于,所述废料处理系统包括废料运输模块,所述废料运输模块用于即将存储在所述废料收集模块中的废料排放出去。
22.如权利要求21所述的生化物质分析系统,其特征在于,所述废料运输模块包括废料排放动力组件和废料转接组件,所述废料转接组件为管道转接组件用于转接至基因测序系统外的管道,所述废料排放动力组件用于提供将废料从所述废料存储组件排出的动力。
23.如权利要求22所述的生化物质分析系统,其特征在于,所述废料收集模块还包括废料检测组件,所述废料检测组件用于检测所述废料存储组件中存放的废料量。
24.如权利要求23所述的生化物质分析系统,其特征在于,当所述废料检测组件检测到所述废料存储组件的废料量超过设定的阈值时,所述控制系统控制所述废料排放动力组件排放所述废料。
25.如权利要求4所述的生化物质分析系统,其特征在于,所述信号处理系统包括信号传输模块,所述信号传输模块用于收集所述信号检测系统的反馈信号,及将所述反馈信号进行缓存。
26.如权利要求25所述的生化物质分析系统,其特征在于,所述信号处理系统还包括信号处理模块,所述信号处理模块用于从所述信号传输模块中获取缓存的反馈信号,将所述反馈信号转化为可分析的数据,并进一步分析所述数据以生成测序报告。
27.如权利要求26所述的生化物质分析系统,其特征在于,所述信号处理系统还包括数据存储模块,用于将所述信号处理模块处理完成的数据及测序报告进行压缩存储。
28.如权利要求26所述的生化物质分析系统,其特征在于,还包括用户交互系统,所述用户交互系统包括视觉交互模块,所述信号处理模块还用于将所述测序报告输出给所述视觉交互模块以呈现给用户。
29.一种生化物质分析装置,其特征在于,所述生化物质分析装置包括如权利要求1至28任一项所述的生化物质分析系统以获得反应流动池内样品的生物特征的信号、可分析数据或检测报告。
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