CN116718126A - 一种基因芯片组装的质量检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本说明书公开了一种基因芯片组装的质量检测系统及方法,在该质量检测系统中,激光器发出平行于位移台的光源,光源进入透镜组合经过扩束准直后,入射到分光棱镜中,通过分光棱镜将射入的光束分为探测光和参考光并分别照射到基因芯片和反射镜表面。被基因芯片表面反射的物光和被反射镜反射的参考光分别经过分光棱镜,在面阵探测器靶面干涉形成全息图像,该面阵探测器将全息图像发送到检测设备,检测设备接收全息图像进行图像处理,提取所述全息图像中携带的相位信息,根据该相位信息,确定出基因芯片中各荧光微球的高度信息,并根据各荧光微球的高度信息对组装后的基因芯片的组装质量进行检测,从而提高了基因芯片组装质量检测的效率和准确性。
Description
技术领域
本说明书涉及基因芯片技术领域,尤其涉及一种基因芯片组装的质量检测系统及方法。
背景技术
基因检测技术作为一种新兴的生物技术,近年来得到迅速发展。在基础生物学研究以及多个应用领域中,基因测序技术已成为极其重要的专业技术之一。快速的基因检测方法的出现对生命科学和医学的发展起到了革命性作用,推动农业、疾病、微生物及药物中各类基因组学的研究。
其中SNP基因芯片技术具有高通量,简便快捷、平行化和成本低廉等优点。目前基因芯片荧光微球组装的技术有很多种,组装的质量也参差不齐,比如高度不一、形状各异,很可能会影响后期荧光成像的读出效果。如果不能及时有效地检测出微球组装的质量并采取相应措施,必将对后续荧光成像结果产生影响,很可能会导致基因误诊断情况的出现。
基因芯片的荧光微球组装质量不好通常表现为微球高度不一、形状各异、基板孔位大面积空缺等。因此,可以通过人为观察相关的现象来评价基因芯片组装的质量。但是这种方式,不仅耗费观察者的精力,也不容易迅速准确地判断出组装质量。
所以,如何快速准确地对基因芯片的组装质量进行判断,则是一个亟待解决的问题。
发明内容
本说明书提供一种基因芯片组装的质量检测系统及方法,以部分的解决现有技术存在的上述问题。
本说明书采用下述技术方案:
本说明书提供了一种基因芯片组装的质量检测系统,所述系统包括检测设备、组装后的基因芯片、成像装置以及面阵探测器,所述成像装置包括:激光器、透镜组合、倾斜预设角度的分光棱镜、探测物镜、反射镜和参考物镜;所述组装后的基因芯片位于所述成像装置底部的位移台;
所述激光器发出平行于位移台的光源,所述光源进入所述透镜组合经过扩束准直后,入射到所述分光棱镜中,通过所述分光棱镜将射入的光束分为探测光和参考光,所述探测光被所述分光棱镜反射后,经过所述探测物镜入射到所述组装后的基因芯片的表面,并反射经过分光棱镜后投射到所述面阵探测器作为物光束,所述参考光经所述分光棱镜透射后,入射到所述参考物镜到达反射镜被反射回所述分光棱镜后,被所述分光棱镜反射到所述面阵探测器作为参考光束;
所述物光束与所述参考光束在所述面阵探测器靶面干涉形成全息图像,所述面阵探测器记录下所述全息图像,并将所述全息图像发送到所述检测设备;
所述检测设备接收所述全息图像,并提取所述全息图像中携带的相位信息,根据所述相位信息,确定出所述组装后的基因芯片中各荧光微球的高度信息,根据所述高度信息,对所述组装后的基因芯片的组装质量进行检测。
可选地,所述透镜组合中包括:第一聚焦透镜、准直透镜、偏振片、第二聚焦透镜;
所述光源进入所述第一聚焦透镜和所述准直透镜扩束准直后,入射到所述偏振片被调整为线偏振光,再入射到第二聚焦透镜进行会聚,以入射到所述分光棱镜中。
可选地,所述成像装置还包括:位于所述分光棱镜上方的套筒透镜;
所述探测光反射经过分光棱镜和所述套筒透镜后投射到所述面阵探测器作为物光束;所述参考光被所述分光棱镜反射后经过所述套筒透镜,到达所述面阵探测器作为参考光束。
可选地,所述激光器发出的光源直径为1mm,被扩束后为10mm。
可选地,聚焦透镜与准直透镜为消色差双胶合透镜,第一聚焦透镜焦距为30mm、准直透镜焦距为300mm、第二聚焦透镜焦距为100mm。
可选地,所述探测物镜和所述参考物镜为平场萤石消色差物镜、放大倍数20倍,NA为0.5。
可选地,所述套筒透镜为双胶合消色差透镜,焦距为180mm。
可选地,所述检测设备接收所述全息图像,将所述全息图像进行消除载频处理,得到消除载频后的全息图像;将所述消除载频后的全息图像进行傅里叶变换,得到傅里叶变换后的全息图像的频谱;将所述傅里叶变换后的全息图像的频谱低通滤波后,进行反傅里叶变换,得到物光复振幅;按照反正切算法,从所述物光复振幅中对所述全息图像中携带的相位信息进行提取,得到包裹相位信息;按照解包裹算法,将所述包裹相位信息展开为物光真实相位分布,将所述物光真实相位分布,作为提取出的所述全息图像中携带的相位信息。
本说明书提供了一种基因芯片组装的质量检测方法,包括:
接收全息图像,所述全息图像是通过面阵探测器接收到的,其中,激光器发出平行于设置有组装后的基因芯片的位移台的光源,所述光源进入透镜组合经过扩束准直后,入射到倾斜预设角度的分光棱镜中,通过分光棱镜将射入的光束分为探测光和参考光,所述探测光被所述分光棱镜反射后,经过所述探测物镜入射到所述组装后的基因芯片的表面,并反射经过分光棱镜后投射到所述面阵探测器作为物光束,所述参考光经所述分光棱镜透射后,入射到所述参考物镜到达反射镜被反射回所述分光棱镜后,被所述分光棱镜反射到所述面阵探测器作为参考光束,所述物光束与所述参考光束在所述面阵探测器靶面干涉形成所述全息图像;
提取所述全息图像中携带的相位信息;
根据所述相位信息,确定出组装后的基因芯片中各荧光微球的高度信息;
根据所述高度信息,对所述组装后的基因芯片的组装质量进行检测。
可选地,提取所述全息图像中携带的相位信息,具体包括:
将所述全息图像进行消除载频处理,得到消除载频后的全息图像;
将所述消除载频后的全息图像傅里叶变换后,得到傅里叶变换后的全息图像的频谱;
将所述傅里叶变换后的全息图像的频谱低通滤波后,进行反傅里叶变换,得到物光复振幅;
按照反正切算法,从所述物光复振幅中对所述全息图像中携带的相位信息进行提取,得到包裹相位信息;
按照解包裹算法,将所述包裹相位信息展开为物光真实相位分布。
可选地,所述透镜组合中包括:第一聚焦透镜、准直透镜、偏振片、第二聚焦透镜;其中,所述光源进入所述第一聚焦透镜和所述准直透镜扩束准直后,入射到所述偏振片被调整为线偏振光,再入射到第二聚焦透镜进行会聚,以入射到所述分光棱镜中。
可选地,所述成像装置还包括:位于所述分光棱镜上方的套筒透镜;其中,所述探测光反射经过分光棱镜和所述套筒透镜后投射到所述面阵探测器作为物光束;所述参考光被所述分光棱镜反射后经过所述套筒透镜,到达所述面阵探测器作为参考光束。
本说明书提供了一种基因芯片组装的质量检测装置,包括:
接收模块,用于接收全息图像,所述全息图像是通过面阵探测器接收到的,其中,激光器发出平行于设置有组装后的基因芯片的位移台的光源,所述光源进入透镜组合经过扩束准直后,入射到倾斜预设角度的分光棱镜中,通过分光棱镜将射入的光束分为探测光和参考光,所述探测光被所述分光棱镜反射后,经过所述探测物镜入射到所述组装后的基因芯片的表面,并反射经过分光棱镜后投射到所述面阵探测器作为物光束,所述参考光经所述分光棱镜透射后,入射到所述参考物镜到达反射镜被反射回所述分光棱镜后,被所述分光棱镜反射到所述面阵探测器作为参考光束,所述物光束与所述参考光束在所述面阵探测器靶面干涉形成所述全息图像;
相位提取模块,用于提取所述全息图像中携带的相位信息;
高度确定模块,用于根据所述相位信息,确定出组装后的基因芯片中各荧光微球的高度信息;
质量检测模块,用于根据所述高度信息,对所述组装后的基因芯片的组装质量进行检测。
本说明书提供了一种计算机可读存储介质,所述存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述基因芯片组装的质量检测方法。
本说明书提供了一种电子设备,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上述基因芯片组装的质量检测方法。
本说明书采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果:
从上述基因芯片组装的质量检测系统及方法中可以看出,质量检测系统中可以包括检测设备、组装后的基因芯片、成像装置以及面阵探测器,激光器发出平行于位移台的光源,光源进入透镜组合经过扩束准直后,入射到分光棱镜中,通过分光棱镜将射入的光束分为探测光和参考光,探测光被分光棱镜反射后,经过探测物镜入射到组装后的基因芯片的表面,并反射经过分光棱镜后投射到面阵探测器作为物光束,所述参考光经分光棱镜透射后,入射到参考物镜到达反射镜被反射回分光棱镜后,被分光棱镜反射到面阵探测器作为参考光束。物光束与参考光束在面阵探测器靶面干涉形成全息图像,该面阵探测器记录下全息图像,并将全息图像发送到检测设备,检测设备接收全息图像,并提取所述全息图像中携带的相位信息,根据该相位信息,确定出组装后的基因芯片中各荧光微球的高度信息,根据该高度信息,对组装后的基因芯片的组装质量进行检测。
从上述内容中可以看出,在本说明书中,可以通过成像装置两个光束在面阵探测器靶面形成干涉,达到将组装后的基因芯片表面的三维信息在面阵探测器上进行记录的效果,从而能够使检测设备分析出组装后的基因芯片表面各荧光微球的高度,进而,可以直接确定出组装后的基因芯片的组装质量,从而提高了对基因芯片组装质量检测的效率和准确性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本说明书的进一步理解,构成本说明书的一部分,本说明书的示意性实施例及其说明用于解释本说明书,并不构成对本说明书的不当限定。在附图中:
图1为本说明书提供的一种基因芯片组装的质量检测系统的结构示意图;
图2为本说明书中提供的一种高度信息的示意图;
图3为本说明书中提供的分光棱镜被倾斜一定角度的示意图;
图4为本说明书中提供的一种参考光束和物光束在面阵探测器靶面处分布的示意图;
图5为本说明书中提供的一种基因芯片组装的质量检测方法的流程示意图;
图6为本说明书提供的一种基因芯片组装的质量检测装置示意图;
图7为本说明书提供的对应于图1的电子设备示意图。
具体实施方式
为使本说明书的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本说明书具体实施例及相应的附图对本说明书技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本说明书一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本说明书保护的范围。
以下结合附图,详细说明本说明书各实施例提供的技术方案。
图1为本说明书提供的一种基因芯片组装的质量检测系统的结构示意图。
如图1所示,本说明书中的质量检测系统包括检测设备、组装后的基因芯片8、成像装置以及面阵探测器,成像装置包括:激光器1、透镜组合100、倾斜预设角度的分光棱镜6、探测物镜7、反射镜11和参考物镜10,组装后的基因芯片位于成像装置底部的位移台。在本说明书中需要利用上述系统对组装后的基因芯片的荧光微球组装质量进行评估。
可以看出,激光器1需要发出平行于位移台的光源,该光源进入透镜组合100经过扩束准直后,入射到分光棱镜6中,通过分光棱镜6将射入的光束分为探测光和参考光。其中,探测光和参考光是光束通过分束棱镜6被分为50:50的两束光。
探测光被该分光棱镜6反射后,经过探测物镜7入射到组装后的基因芯片8的表面,并反射经过分光棱镜6后投射到面阵探测器13作为物光束,参考光经分光棱镜6透射后,入射到参考物镜10到达反射镜11被反射回分光棱镜6后,被分光棱镜6反射到面阵探测器13作为参考光束;
物光束与参考光束在面阵探测器13靶面干涉形成全息图像,面阵探测器13记录下该全息图像,并将该全息图像发送到检测设备,检测设备接收到该全息图像后,可以提取全息图像中携带的相位信息,并根据该相位信息,确定出组装后的基因芯片中各荧光微球的高度信息,以及根据高度信息,对组装后的基因芯片的组装质量进行检测。
上述透镜组合100中可以包括:第一聚焦透镜2、准直透镜3、偏振片4、第二聚焦透镜5,光源进入透镜组合再入射到分光棱镜中,可以是指光源进入第一聚焦透镜和准直透镜进行扩束准直后,入射到偏振片被调整为线偏振光,再入射到第二聚焦透镜进行会聚,以入射到分光棱镜中。
上述成像装置中还包括:位于分光棱镜上方的套筒透镜12,其中,探测光反射经过分光棱镜6,需经过套筒透镜12后投射到面阵探测器13作为物光束;参考光被分光棱镜反射后经过套筒透镜12,到达面阵探测器13作为参考光束。
需要说明的是,本说明书中的成像装置除了图1中的布置之外,还可以将套筒透镜12移到分光棱镜6下方,将第二聚焦透镜5移到分光棱镜6与参考物镜10之间。
上述检测设备的形式在此不进行限定,可以是电脑、服务器等电子设备。
需要说明的是,之所以上述系统能够准确的确定出基因芯片的组装质量,是因为通过成像装置可以将基因芯片表面的三维信息以全息图的形式在面阵探测器上进行记录,因此,检测设备可以将能够通过全息图像分析出基因芯片表面组装的各荧光微球的高度分布情况,从而确定出组装质量。并且,由于全息图像中携带有光的相位信息,因此,能够便于确定出各荧光微球的高度信息,在各荧光微球的高度均匀时,可以确定基因芯片的组装质量良好,在各荧光微球的高度不均匀时,可以确定基因芯片的组装质量较差,并通知相关人员重新组装基因芯片。
具体的,在确定相位信息时,检测设备可以将全息图像进行消载频处理,得到消除载频后的全息图像,将消除载频后的全息图像进行傅里叶变换,得到傅里叶变换后的全息图像的频谱,以及将傅里叶变换后的全息图像的频谱进行低通滤波后,进行反傅里叶变换,得到物光复振幅;并按照反正切算法,从所述物光复振幅中对所述全息图像中携带的相位信息进行提取,得到包裹相位信息;按照解包裹算法,将所述包裹相位信息展开为物光真实相位分布。
设照射到探测器靶面处的物光束分布为,参考光束分布为/>,则干涉后的全息图像分布可表示为:
使用频域滤波法进行全息重建,首先需将全息图像进行傅里叶变换,此时频谱共有-1、0、+1级三项,这里需要消除载频并+1级项单独滤出,再利用反傅里叶变换得到物光复振幅,可表示为:
FT代表傅里叶变换,IFT代表逆傅里叶变换,C(x,y)为再现光复振幅,用于消除载频;I(x,y)为面阵探测器采集到的全息图像信号,w()表示频域里的滤波函数,这里为圆域低通滤波器。接下来便是从物光复振幅中提取相位信息:
为从物光复振幅中提取的不连续的包裹相位,运用解包裹算法(戈德斯坦相位展开法)对包裹相位进行展开从而得到连续的物光真实相位分布图。
而后,可以将相位信息转换为高度信息,具体的,可以按照以下公式进行转换。
上述公式中的为进行解包裹后得到的相位信息,/>为光的波长。
各荧光微球的高度信息可以如图2所示。
图2为本说明书中提供的一种高度信息的示意图。
图2中的圆形表示荧光微球,~/>代表确定出的每个荧光微球的高度信息。
还需说明的是,分光棱镜需要在竖直方向上倾斜预设角度,以达到参考光束与物光束之间存在一定夹角的效果,如图3、图4所示。
图3为本说明书中提供的分光棱镜被倾斜一定角度的示意图。
图4为本说明书中提供的一种参考光束和物光束在面阵探测器靶面处的示意图。
在图3中可以看出,分光棱镜6在XOZ平面内略微旋转了一定的角度,目的是达到图4的效果:使被反射回来的物光束和参考光束产生一定的夹角θ,从而产生细密、高对比度干涉条纹,形成离轴全息图像,图3中的15和16分别表示物光束和参考光束,两条平行的直线组成一个光束,14为面阵探测器的靶面。
在对基因芯片进行质量检测前,需要将组装好的基因芯片放置于电动三维位移台,调节三维位移台至物镜焦平面,用于实现像面全息,避免后续数值衍射重建的过程。
需要说明的是:
激光器可以采用的He-Ne激光器HNL050LB,中心输出波长为632.8nm,功率大于5mw。
聚焦透镜和准直透镜可以采用消色差双胶合透镜,焦距分别为30mm、300mm,用于激光光束的扩束。
偏振片可以采用线偏振片,用于调节光束的偏振方向。
分光棱镜可以采用50:50分光棱镜,用于参考光路与探测光路的分束,反射的一路为探测光,透射的一路为参考光;并且旋转一个角度,使参考光与物光产生夹角,形成离轴全息。
探测光路中的物镜可以采用平场萤石消色差物镜,放大倍数20倍,NA为0.5。
电动三维位移台可以采用线性位移台,用于调节基因芯片的位置。
参考光路中的物镜可以采用探测光路中相同物镜,用于消去探测光路中的二次位相因子。
参考光路中的反射镜放置于物镜后端,用于将光束原路反射。
套筒透镜可以采用双胶合消色差透镜,焦距为180mm,用于将物镜收集到的光成像于面阵探测器的靶面。
面阵探测器可以采用sCOMS相机ORCAflash 4.0 V3,用于检测并记录参考光束与物光束干涉形成的全息图像。
检测设备用于数据处理及显示,包括全息重建,相位解包裹及相位信息转换成高度信息和三维显示。
基于上述基因芯片组装的质量检测系统,本说明书还提供一种基因芯片组装的质量检测方法,如图5所示。
图5为本说明书中提供的一种基因芯片组装的质量检测方法的流程示意图,具体包括以下步骤:
S500:接收全息图像,所述全息图像是通过面阵探测器接收到的,其中,激光器发出平行于设置有组装好的基因芯片的位移台的光源,所述光源进入透镜组合经过扩束准直后,入射到倾斜预设角度的分光棱镜中,通过分光棱镜将射入的光束分为探测光和参考光,所述探测光被所述分光棱镜反射后,经过所述探测物镜入射到所述组装后的基因芯片的表面,并反射经过分光棱镜后投射到所述面阵探测器作为物光束,所述参考光经所述分光棱镜透射后,入射到所述参考物镜到达反射镜被反射回所述分光棱镜后,被所述分光棱镜反射到所述面阵探测器作为参考光束,所述物光束与所述参考光束在所述面阵探测器靶面干涉形成所述全息图像。
S502:提取所述全息图像中携带的相位信息。
S504:根据所述相位信息,确定出组装后的基因芯片中各荧光微球的高度信息。
S506:根据所述高度信息,对所述组装后的基因芯片的组装质量进行检测。
由于本方法与上述基因芯片组装的质量检测系统的处理逻辑是一致的,在此不再赘述了。
以上为本说明书的一个或多个实施例提供的基因芯片组装的质量检测系统及方法,基于同样的思路,本说明书还提供了基因芯片组装的质量检测装置,如图6所示。
图6为本说明书提供的一种基因芯片组装的质量检测装置示意图,包括:
接收模块601,用于接收全息图像,所述全息图像是通过面阵探测器接收到的,其中,激光器发出平行于设置有组装后的基因芯片的位移台的光源,所述光源进入透镜组合经过扩束准直后,入射到倾斜预设角度的分光棱镜中,通过分光棱镜将射入的光束分为探测光和参考光,所述探测光被所述分光棱镜反射后,经过所述探测物镜入射到所述组装后的基因芯片的表面,并反射经过分光棱镜后投射到所述面阵探测器作为物光束,所述参考光经所述分光棱镜透射后,入射到所述参考物镜到达反射镜被反射回所述分光棱镜后,被所述分光棱镜反射到所述面阵探测器作为参考光束,所述物光束与所述参考光束在所述面阵探测器靶面干涉形成所述全息图像;
相位提取模块602,用于提取所述全息图像中携带的相位信息;
高度确定模块603,用于根据所述相位信息,确定出组装后的基因芯片中各荧光微球的高度信息;
质量检测模块604,用于根据所述高度信息,对所述组装后的基因芯片的组装质量进行检测。
可选地,所述透镜组合中包括:第一聚焦透镜、准直透镜、偏振片、第二聚焦透镜;所述光源进入所述第一聚焦透镜和所述准直透镜扩束准直后,入射到所述偏振片被调整为线偏振光,再入射到第二聚焦透镜进行会聚,以入射到所述分光棱镜中。
可选地,所述分光棱镜上方设有套筒透镜;所述探测光反射经过分光棱镜和所述套筒透镜后投射到所述面阵探测器作为物光束;所述参考光被所述分光棱镜反射后经过所述套筒透镜,到达所述面阵探测器作为参考光束。
可选地,所述激光器发出的光源直径为1mm,被扩束后为10mm。
可选地,聚焦透镜与准直透镜为消色差双胶合透镜,第一聚焦透镜焦距为30mm、准直透镜焦距为300mm、第二聚焦透镜焦距为100mm。
可选地,所述探测物镜和所述参考物镜为平场萤石消色差物镜、放大倍数20倍,NA为0.5。
可选地,所述套筒透镜为双胶合消色差透镜,焦距为180mm。
可选地,所述相位提取模块602具体用于,将所述全息图像进行消除载频处理,得到消除载频后的全息图像;将所述消除载频后的全息图像进行傅里叶变换,得到傅里叶变换后的全息图像的频谱;将所述傅里叶变换后的全息图像的频谱低通滤波后,进行反傅里叶变换,得到物光复振幅;按照反正切算法,从所述物光复振幅中对所述全息图像中携带的相位信息进行提取,得到包裹相位信息;按照解包裹算法,将所述包裹相位信息展开为物光真实相位分布,将所述物光真实相位分布,作为提取出的所述全息图像中携带的相位信息。
本说明书还提供了一种计算机可读存储介质,该存储介质存储有计算机程序,计算机程序可用于执行上述基因芯片组装的质量检测方法。
本说明书还提供了图7所示的电子设备的示意结构图。如图7所述,在硬件层面,该电子设备包括处理器、内部总线、网络接口、内存以及非易失性存储器,当然还可能包括其他业务所需要的硬件。处理器从非易失性存储器中读取对应的计算机程序到内存中然后运行,以实现上述基因芯片组装的质量检测方法。
当然,除了软件实现方式之外,本说明书并不排除其他实现方式,比如逻辑器件抑或软硬件结合的方式等等,也就是说以下处理流程的执行主体并不限定于各个逻辑单元,也可以是硬件或逻辑器件。
在20世纪90年代,对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如,对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而,随着技术的发展,当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此,不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如,可编程逻辑器件(Programmable Logic Device, PLD)(例如现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray,FPGA))就是这样一种集成电路,其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片PLD上,而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且,如今,取代手工地制作集成电路芯片,这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现,它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似,而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写,此称之为硬件描述语言(Hardware Description Language,HDL),而HDL也并非仅有一种,而是有许多种,如ABEL(Advanced Boolean Expression Language)、AHDL(Altera Hardware DescriptionLanguage)、Confluence、CUPL(Cornell University Programming Language)、HDCal、JHDL(Java Hardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(RubyHardware Description Language)等,目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-SpeedIntegrated Circuit Hardware Description Language)与Verilog。本领域技术人员也应该清楚,只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中,就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。
控制器可以按任何适当的方式实现,例如,控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式,控制器的例子包括但不限于以下微控制器:ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20 以及Silicone Labs C8051F320,存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道,除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外,完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件,而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至,可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元,具体可以由计算机芯片或实体实现,或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的,计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
为了描述的方便,描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然,在实施本说明书时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白,本说明书的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本说明书可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本说明书可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本说明书是参照根据本说明书实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中,计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器,随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式,如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括,但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带,磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质,可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定,计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media),如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白,本说明书的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此,本说明书可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本说明书可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本说明书可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述,例如程序模块。一般地,程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书,在这些分布式计算环境中,由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中,程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本说明书的实施例而已,并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说,本说明书可以有各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本说明书的权利要求范围之内。
Claims (15)
1.一种基因芯片组装的质量检测系统,其特征在于,所述系统包括检测设备、组装后的基因芯片、成像装置以及面阵探测器,所述成像装置包括:激光器、透镜组合、倾斜预设角度的分光棱镜、探测物镜、反射镜和参考物镜;所述组装后的基因芯片位于所述成像装置底部的位移台;
所述激光器发出平行于位移台的光源,所述光源进入所述透镜组合经过扩束准直后,入射到所述分光棱镜中,通过所述分光棱镜将射入的光束分为探测光和参考光,所述探测光被所述分光棱镜反射后,经过所述探测物镜入射到所述组装后的基因芯片的表面,并反射经过分光棱镜后投射到所述面阵探测器作为物光束,所述参考光经所述分光棱镜透射后,入射到所述参考物镜到达反射镜被反射回所述分光棱镜后,被所述分光棱镜反射到所述面阵探测器作为参考光束;
所述物光束与所述参考光束在所述面阵探测器靶面干涉形成全息图像,所述面阵探测器记录下所述全息图像,并将所述全息图像发送到所述检测设备;
所述检测设备接收所述全息图像,并提取所述全息图像中携带的相位信息,根据所述相位信息,确定出所述组装后的基因芯片中各荧光微球的高度信息,根据所述高度信息,对所述组装后的基因芯片的组装质量进行检测。
2.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述透镜组合中包括:第一聚焦透镜、准直透镜、偏振片、第二聚焦透镜;
所述光源进入所述第一聚焦透镜和所述准直透镜扩束准直后,入射到所述偏振片被调整为线偏振光,再入射到第二聚焦透镜进行会聚,以入射到所述分光棱镜中。
3.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述成像装置还包括:位于所述分光棱镜上方的套筒透镜;
所述探测光反射经过分光棱镜和所述套筒透镜后投射到所述面阵探测器作为物光束;所述参考光被所述分光棱镜反射后经过所述套筒透镜,到达所述面阵探测器作为参考光束。
4.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述激光器发出的光源直径为1mm,被扩束后为10mm。
5.如权利要求2所述的系统,其特征在于,聚焦透镜与准直透镜为消色差双胶合透镜,第一聚焦透镜焦距为30mm、准直透镜焦距为300mm、第二聚焦透镜焦距为100mm。
6.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述探测物镜和所述参考物镜为平场萤石消色差物镜、放大倍数20倍,NA为0.5。
7.如权利要求3所述的系统,其特征在于,所述套筒透镜为双胶合消色差透镜,焦距为180mm。
8.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述检测设备接收所述全息图像,将所述全息图像进行消除载频处理,得到消除载频后的全息图像;将所述消除载频后的全息图像进行傅里叶变换,得到傅里叶变换后的全息图像的频谱;将所述傅里叶变换后的全息图像的频谱低通滤波,进行反傅里叶变换,得到物光复振幅;根据反正切算法,从所述物光复振幅中对所述全息图像中携带的相位信息进行提取,得到包裹相位信息;按照解包裹算法,将所述包裹相位信息展开为物光真实相位分布,将所述物光真实相位分布,作为提取出的所述全息图像中携带的相位信息。
9.一种基因芯片组装的质量检测方法,其特征在于,包括:
接收全息图像,所述全息图像是通过面阵探测器接收到的,其中,激光器发出平行于设置有组装后的基因芯片的位移台的光源,所述光源进入透镜组合经过扩束准直后,入射到倾斜预设角度的分光棱镜中,通过分光棱镜将射入的光束分为探测光和参考光,所述探测光被所述分光棱镜反射后,经过探测物镜入射到所述组装后的基因芯片的表面,并反射经过分光棱镜后投射到所述面阵探测器作为物光束,所述参考光经所述分光棱镜透射后,入射到参考物镜到达反射镜被反射回所述分光棱镜后,被所述分光棱镜反射到所述面阵探测器作为参考光束,所述物光束与所述参考光束在所述面阵探测器靶面干涉形成所述全息图像;
提取所述全息图像中携带的相位信息;
根据所述相位信息,确定出组装后的基因芯片中各荧光微球的高度信息;
根据所述高度信息,对所述组装后的基因芯片的组装质量进行检测。
10.如权利要求9所述的方法,其特征在于,提取所述全息图像中携带的相位信息,具体包括:
将所述全息图像进行消除载频处理,得到消除载频后的全息图像;
将所述消除载频后的全息图像进行傅里叶变换,得到傅里叶变换后的全息图像的频谱;
将所述傅里叶变换后的全息图像的频谱低通滤波后,进行反傅里叶变换,得到物光复振幅;
按照反正切算法,从所述物光复振幅中对所述全息图像中携带的相位信息进行提取,得到包裹相位信息;
按照解包裹算法,将所述包裹相位信息展开为物光真实相位分布,将所述物光真实相位分布,作为提取出的所述全息图像中携带的相位信息。
11.如权利要求9所述的方法,其特征在于,所述透镜组合中包括:第一聚焦透镜、准直透镜、偏振片、第二聚焦透镜;其中,所述光源进入所述第一聚焦透镜和所述准直透镜扩束准直后,入射到所述偏振片被调整为线偏振光,再入射到第二聚焦透镜进行会聚,以入射到所述分光棱镜中。
12.如权利要求9所述的方法,其特征在于,所述分光棱镜上方设有套筒透镜;其中,所述探测光反射经过分光棱镜和所述套筒透镜后投射到所述面阵探测器作为物光束;所述参考光被所述分光棱镜反射后经过所述套筒透镜,到达所述面阵探测器作为参考光束。
13.一种基因芯片组装的质量检测装置,其特征在于,包括:
接收模块,用于接收全息图像,所述全息图像是通过面阵探测器接收到的,其中,激光器发出平行于设置有组装后的基因芯片的位移台的光源,所述光源进入透镜组合经过扩束准直后,入射到倾斜预设角度的分光棱镜中,通过分光棱镜将射入的光束分为探测光和参考光,所述探测光被所述分光棱镜反射后,经过探测物镜入射到所述组装后的基因芯片的表面,并反射经过分光棱镜后投射到所述面阵探测器作为物光束,所述参考光经所述分光棱镜透射后,入射到参考物镜到达反射镜被反射回所述分光棱镜后,被所述分光棱镜反射到所述面阵探测器作为参考光束,所述物光束与所述参考光束在所述面阵探测器靶面干涉形成所述全息图像;
相位提取模块,用于提取所述全息图像中携带的相位信息;
高度确定模块,用于根据所述相位信息,确定出组装后的基因芯片中各荧光微球的高度信息;
质量检测模块,用于根据所述高度信息,对所述组装后的基因芯片的组装质量进行检测。
14.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述权利要求9~12任一项所述的方法。
15.一种电子设备,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上述权利要求9~12任一项所述的方法。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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