TWM602716U - 化學物質與基因體資料運算分析系統 - Google Patents

Abstract

本創作提供一種化學物質與基因體資料運算分析系統，透過化學物質路徑與基因體資料庫查詢模組篩選出相關基因體資料，藉由訊息顯示模組將基因體資料顯示成多維度訊息以利根據圓圈大小呈現基因與化學物及疾病的關聯性，再來，亦可透過基因網路顯示模組將基因體資料顯示為基因網路圖形，了解化學物質與各基因體的連帶關係與變化，最後，本創作可藉由圖形繪製模組自行繪製出一互動式圖表，能夠清楚檢視化學物質與基因彼此之間的密切調控，藉此達到解析基因、化學物質及疾病關聯性的目的，亦能夠作為預防疾病產生或研究疾病治療方法的有效工具。

Description

化學物質與基因體資料運算分析系統

本創作是關於一化學物質與基因體資料運算分析系統，特別是一種具有基因網路顯示模組的化學物質與基因體資料運算分析系統。

基因是指控制生物性狀的遺傳信息，通常由DNA序列來承載。基因也可視作基本遺傳單位，亦即一段具有功能性的DNA或RNA序列。弄清其序列本身的過程叫基因測序。基因的結構由增強子，啟動子及蛋白編碼序列組成：即基因產物可以是蛋白質(蛋白質編碼基因)及RNA，從而控制生物個體的性狀(差異)表現。在一個個體當中所有的基因總和叫基因組。在一個物種中所有等位基因的總合叫基因庫。在大多數真核生物中，基因分為細胞核基因及粒線體基因，綠色植物的葉綠體也含有獨立於細胞核的葉綠體基因組。人類約有一萬九千至兩萬兩千個基因。

目前許多疾病都與基因及化學物有相關，若能夠透過分析篩選方式得出基因與化學物及疾病的關聯性，勢必能夠提早預防疾病產生，抑或是透過了解其相關聯性研擬出最佳的治療方式，對醫療相關產業必定有極大的幫助。但是，由於基因、化學物及疾病種類眾多且非常複雜混亂，即便自行建立資料庫進行統一管理，進行更新與維護時可能會因資料量過大而不方便操作處理，除此之外，目前 尚未有相關解決方案對基因、化學物及疾病的關聯性做出有效的管理與額外應用，實屬可惜。

因此，如何有效管理基因資料、化學物資料及疾病資料的資料庫，並且透過上述三者的相關聯性繪製出互動式圖表以利分析，使得有效應用在如何研擬出對於疾病的預防與治療方法，便是值得本領域具有通常知識者去思量地。

有鑑於上述之問題，本創作之目的在於提供一種化學物質與基因體資料運算分析系統，透過基因體資料庫主機裝置儲存多筆的基因體資料，並透過伺服主機裝置之基因體查詢模組篩選查詢出符合搜尋條件的基因體資料，再藉由訊息顯示模組及基因網路顯示模組將基因體資料顯示為多維度訊息及基因網路圖形，其可供透過不同角度與圖示分析出各個基因體資料的相互關聯性，以利了解基因、化學物與疾病之間的關係，另可供使用圖形繪製模組自行繪製出一互動式表格，根據基因體資料的數據內容，繪製出可互動的各式圖表，了解更多基因、化學物及疾病的相互關聯性，幫助醫療相關產業取得更多基因、化學物及疾病的資訊，研發出更有效的治療方法或藥物，讓更多人能夠預防並且遠離疾病。

化學物質與基因體資料運算分析系統包括基因體資料庫主機裝置及伺服主機裝置。基因體資料庫主機裝置儲存有多筆基因體資料。伺服主機裝置連接至基因資料庫主機裝置，包括基因體查詢模組、訊息顯示模組、基因網路顯示模組及圖形繪製模組。基因體查詢模組適於篩選查詢基因體資料。訊息顯示模組連接至基因體查詢模組，適於將基因體資料顯示為一多維度訊息。基因網路顯示模組連 接至基因查詢模組，適於將基因體資料顯示為一基因網路圖形。圖形繪製模組連接至該基因查詢模組，適於根據基因體資料產生出一互動式圖表。

在上述之化學物質與基因體資料運算分析系統，其中，基因體資料種類包括有小分子核糖核酸、化學物及疾病。

在上述之化學物質與基因體資料運算分析系統，其中，多為度訊息顯示為圓圈，圓圈大小與關聯性程度成正比。

在上述之化學物質與基因體資料運算分析系統，其中，基因網路圖形為三維圖形。

在上述之化學物質與基因體資料運算分析系統，其中，圖形繪製模組適於將該互動式圖表進行不同面向之縮放及旋轉。

100:化學物質與基因體資料運算分析系統

110:基因體資料庫主機裝置

111:基因體資料

120:伺服主機裝置

121:基因體查詢模組

122:訊息顯示模組

1221:多維度訊息

123:基因網路顯示模組

1231:基因網路圖形

124:圖形繪製模組

1241:互動式圖表

圖1所繪示為本創作之化學物質與基因體資料運算分析系統示意圖。

圖2所繪示為多維度訊息之示意圖。

圖3所繪示為基因網路圖形之示意圖。

本創作是一種化學物質與基因體資料運算分析系統，基因體資料庫主機裝置儲存有多筆基因體資料，其資料種類包括有小分子核糖核酸、化學物及疾病，透過基因體查詢模組篩選出基因體資料，再藉由訊息顯示模組將基因體資料顯示成多維度訊息以利根據圓圈大小呈現基因與化學物及疾病的關聯性，再來，亦可透過基因網路顯示模組將基因體資料顯示為基因網路圖形，藉此更透徹了解 各基因體的連帶關係與變化等資訊，最後，本創作可根據基因體資料與基因網路圖形的顯示，藉由圖形繪製模組自行繪製出一互動式圖表，互動式圖表能夠清楚檢視基因彼此之間的密切調控，藉此達到解析基因、化學物及疾病關聯性的目的，未來也能夠作為預防疾病產生或是研發最佳治療疾病方案的有效工具。

請參閱圖1，圖1所繪示為本創作化學物質與基因體資料運算分析系統之示意圖。化學物質與基因體資料運算分析系統100包括一基因體資料庫主機裝置110及一伺服主機裝置120。基因體資料庫主機裝置110儲存有多筆基因體資料111，簡單來說，基因體資料庫主機裝置110為化學物質與基因體資料運算分析系統100的主要資料庫，儲存有多筆的基因體資料111，基因體資料111之資料種類包括有小分子核糖核酸、化學物及疾病，除了人類的基因體資料111之外，另儲存有其他物種的基因體資料111，例如為小鼠(Mus musculus)及大鼠(Rattus norvegicus)，然本創作仍能夠將廣大的數據資料有效地區分出資料的類別，以利後續有效管理、維護與存儲。

伺服主機裝置120包括有基因體查詢模組121、訊息顯示模組122、基因網路顯示模組123及圖形繪製模組124。以下針對伺服主機裝置120的各個模組進行詳細地講解與說明。

基因體查詢模組121適於篩選查詢基因體資料111。進一步說明，基因體查詢模組121適於透過輸入關鍵字後，透過資料篩選查詢出相關的基因體資料111，例如輸入欲搜尋之小分子核糖核酸(MicroRNA)的名稱關鍵字，基因體查詢模組121會連接至基因體資料庫主機裝置110並根據所輸入的關鍵字篩選查詢出符合搜尋條件的小分子核糖核酸(MicroRNA)。

請繼續參閱圖2，圖2所繪示為多維度訊息之示意圖。訊息顯示模組122連接至基因體查詢模組121，適於將基因體資料111顯示為一多維度訊息1221。簡單來說，透過基因體查詢模組121篩選查詢出所需的基因體資料111後，可透過訊息顯示模組122將基因體資料111顯示成一多維度訊息1221，多維度訊息1221為一個圓圈，能夠透過圓圈大小來檢視多個基因體資料111的關聯性強度，若多維度訊息1221的圓圈較大，則關聯性較強，若圓圈較小，則關聯性較弱。

請參閱圖3，圖3所繪示為基因網路圖形之示意圖。基因網路顯示模組123連接至基因查詢模組121，適於將基因體資料111顯示為一基因網路圖形1231。進一步說明基因網路顯示模組123如何將基因體資料111顯示為一基因網路圖形1231，基因網路顯示模組123與基因查詢模組121相連接，根據基因查詢模組121所篩選查詢出的基因體資料111，將該些基因體資料111呈現為基因網路圖形1231，在本實施例中，基因網路圖形1231使用的是偽重力模型，在其他實施例中，基因網路圖形1231亦可使用斥力模型。使用偽重力模型的基因網路圖形1231相較於使用斥力模型的基因網路圖，能夠分隔各不相連的子圖形時，依舊能夠確保大部分的節點位於圖形中心可見區域，使本創作能夠更明確的顯示基因網路圖形1231的全貌。

圖形繪製模組124連接至基因查詢模組121，適於根據基因體資料111產生出一互動式圖表1241，且互動式圖表1241適於進行不同面向之縮放及旋轉。詳細來說，圖形繪製模組124可根據基因查詢模組121所篩選查詢出的基因體資料111，自行繪製出一互動式圖表1241，互動式圖表1241之內容包含基因網路圖、熱圖、鳶尾花卉數據集及三維散點圖，並且能夠透過不同面向的縮放與旋轉進行更多解析工作。

藉由基因體資料111的查詢與數據內容，繪製出可互動式的圖表以利了解更多基因、化學物及疾病的相互關聯性，藉此達到預防及遠離疾病之目的。

習知對於基因、化學物及疾病相關資料的整理與儲存，需透過自行架設的資料庫維護更新，以利能夠透過該些資料篩選分析出其關係變化與相互的關聯性，然而，許多軟體僅支援一部份功能，無法提供完整的資訊讓使用者檢視較詳細的內容，除此之外，基因、化學物及疾病等相關資料日新月異，各名稱時常進行更新，若無法有效及時修正，恐會造成系統搜尋結果錯誤，不利於後續的圖表繪製，且分析結果報告也容易導致錯誤。

然而本創作之化學物質與基因體資料運算分析系統100，設有基因體資料庫主機裝置110儲存多筆的基因體資料111，並且透過伺服主機裝置120之基因體查詢模組121輸入關鍵字篩選查詢出符合搜尋條件的基因體資料111，再藉由訊息顯示模組122及基因網路顯示模組123將基因體資料111顯示為多維度訊息1221及基因網路圖形1231，可供使用者透過不同角度與圖示分析出各個基因體資料111的相互關聯性，以利了解基因、化學物與疾病之間的關係，另可供使用者透過圖形繪製模組124自行繪製出一互動式表格1241，根據基因體資料111的查詢與數據內容，繪製出可與使用者互動的各式圖表，了解更多基因、化學物及疾病的相互關聯性，幫助醫療相關產業取得更多基因、化學物及疾病的資訊，研發出更有效的治療方法或藥物，讓更多人能夠預防並且遠離疾病。

本創作無論就目的、手段及功效，在均顯示其迥異於習知技術之特徵，為一大突破。惟須注意，上述實施例僅為例示性說明本創作之原理及其功效，而非用於限制本創作之範圍。任何熟於此項技藝之人士均可在不違背本創作之技術原 理及精神下，對實施例作修改與變化。本創作之權利保護範圍應如後述之申請專利範圍所述。

100:化學物質與基因體資料運算分析系統

110:基因體資料庫主機裝置

111:基因體資料

120:伺服主機裝置

121:基因體查詢模組

122:訊息顯示模組

1221:多維度訊息

123:基因網路顯示模組

1231:基因網路圖形

124:圖形繪製模組

1241:互動式圖表

Claims (5)

1. 一種化學物質與基因體資料運算分析系統，包括：一基因體資料庫主機裝置，儲存有多筆基因體資料；及一伺服主機裝置，連接至該基因資料庫主機裝置，該伺服主機裝置包括：一基因體查詢模組，適於篩選查詢該基因體資料；一訊息顯示模組，連接至該基因體查詢模組，適於將該基因體資料顯示為一多維度訊息；一基因網路顯示模組，連接至該基因查詢模組，適於將該基因體資料顯示為一基因網路圖形；及一圖形繪製模組，連接至該基因查詢模組，適於根據該基因體資料產生出一互動式圖表。
2. 如申請專利範為第1項所述之化學物質與基因體資料運算分析系統，其中，該基因體資料種類包括有小分子核糖核酸、化學物及疾病。
3. 如申請專利範為第1項所述之化學物質與基因體資料運算分析系統，其中，該多為度訊息顯示為圓圈，圓圈大小與關聯性程度成正比。
4. 如申請專利範圍第1項所述之化學物質與基因體資料運算分析系統，其中，該基因網路圖形為三維圖形。
5. 如申請專利範圍第1項所述之化學物質與基因體資料運算分析系統，其中，該圖形繪製模組適於將該互動式圖表進行不同面向之縮放及旋轉。

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