一種多張生物芯片透射信號連續自動識讀的方法及設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種生物芯片識讀方法、用于實現該方法的識讀儀及識讀系統,具體 地,涉及一種顯色型微陣列生物芯片透射信號值多張連續自動識讀的方法、用于實現該方 法的識讀儀及識讀系統。
【背景技術】
[0002] 微陣列生物芯片是在玻璃基片、硅基片或高分子材料基片等上,以點陣排列方式 合成或者固定一系列聚合物,例如寡核苷酸,多肽和抗體等。這些聚合物可以被熒光標記 物、化學顯色類標記物所標記從而能夠被光學檢測。顯色型微陣列芯片通常使用地高辛、辣 根過氧化物酶、生物素等化學顯色類標記物對固定在芯片上的聚合物進行標記,從而可被 生物芯片識讀儀識讀其反應結果信息。顯色型微陣列生物芯片的特點是陣列點數量多、芯 片反應的結果需綜合芯片上所有陣列點的反應情況進行分析比較、肉眼無法準確判斷陣列 點的顯色結果。
[0003] 顯色型微陣列生物芯片識讀儀是對顯色型生物芯片的實驗結果進行掃描和分析 的設備。典型的顯色型微陣列生物芯片識讀儀包括光源、具備CCD(電荷耦合器件)相機的閱 讀單元、CCD控制器、用于承載和控制芯片步進的裝載單元、以及用于分析芯片識讀結果的 計算機。CCD(電荷耦合器件)相機在光源照射下獲取顯色型微陣列生物芯片圖像后,通過數 據接口顯示在計算機上,通過安裝于計算機上的軟件識別芯片圖像中的陣列點的位置以及 陣列點的信號值。
[0004] 顯色型微陣列生物芯片的陣列點周圍區域有時存在灰塵、纖維、背景之類的具有 一定信號值的污染物,會對信號點的坐標定位和準確采集信號值產生干擾。目前的顯色型 微陣列生物芯片識讀儀通常需要人工確認該芯片的類型,然后在計算機的軟件中手動調整 以尋找正確的陣列點,自動化程度低,效率低下;當需要識讀多種類型的生物芯片時,人工 識讀的效率會更低,且人工確認芯片類型存在因工作強度的增加而發生失誤的可能,進而 導致芯片結果識讀準確率下降;采集的信號值常常由于上述的芯片污染物和人工操作而導 致干擾失真;在芯片信號采集環節上,通常是光穿過芯片后照射到背光板上,背光板反射出 芯片信號進而被采集,而背光板上積累的灰塵對信號值的干擾很大,也會造成采集的信號 失真;一次檢測1張芯片,檢測通量低。
[0005] 因此,希望能夠開發出高準確度、高通量、高自動化的顯色型生物芯片識讀的方法 和識讀儀。
【發明內容】
[0006] 本發明為解決上述問題而完成,目的在于提供一種高準確性、高通量、高自動化的 微陣列生物芯片識讀方法、用于實現該方法的識讀儀及識讀系統。
[0007] 本發明包括以下內容:
[0008] (1) -種顯色型微陣列生物芯片透射信號值的多張連續自動識讀方法,其特征在 于,包括:
[0009] (a)通過識讀設備自動掃描玻璃芯片條碼以獲取芯片條碼信息,所述條碼信息包 括芯片檢測的基因位點、芯片陣列點的行數、列數、芯片標志點的列數及流水號;
[0010] (b)識讀設備通過位于所述芯片上方的主相機,獲取由位于芯片下方的背景光源 透射玻璃芯片而形成的透射檢測圖像;
[0011] (c)根據所述條碼信息和芯片檢測圖像,識讀設備自動識別并定位信號點、自動獲 取所述信號點的坐標;
[0012] (d)根據獲取的信號點的坐標,識讀設備自動獲取信號點的信號值,所述信號值是 信號點上的透光率與該信號點周圍背景的透光率之差;
[0013] (e)關聯芯片條碼及信號值;
[0014] (f)通過識讀設備移動芯片,實現多張芯片(可以是不同類型的芯片)的自動連續 識讀;
[0015] (g)將各芯片條碼及對應的信號值傳輸至計算機進行分析,并輸出結果。
[0016] (2)如上述(1)所述的方法,其特征在于,在識別并定位信號點之前,識讀設備對獲 得的芯片圖像自動進行圖像處理。
[0017] (3)如上述(2)所述的方法,其特征在于,所述圖像處理包括:
[0018] 對原始圖像進行剪裁,取出成像部分;
[0019] 對圖像進行亮度歸一化處理;
[0020] 對圖像進行反色和二值化處理;和 [0021 ]進行腐蝕或膨脹去除噪點。
[0022] (4)如上述(1)至(3)中任一項所述的方法,其特征在于,所述識別并定位信號點的 步驟包括:
[0023]通過識讀設備搜索所有的有信號的點;
[0024]將搜索到的點的尺寸、形狀、分布及位置與配置文件單元中定義的信號點的尺寸、 形狀、分布及位置進行比較;
[0025] 選擇符合信號點定義的點;
[0026] 輸出信號點坐標。
[0027] (5)-種用于實現顯色型微陣列生物芯片透射信號值的多張連續自動識讀方法的 識讀儀,其特征在于,包括:
[0028] 拍攝單元,用于獲取芯片條碼信息、拍攝芯片以獲得芯片檢測圖像;
[0029] 配置文件單元,用于讀取配置文件中有關信號點識別定位和取值的參數;
[0030] 信號點識別定位單元,用于根據條碼信息、芯片檢測圖像以及配置文件單元中的 參數,識別并定位信號點以獲得信號點的坐標;以及
[0031] 信號點取值單元,用于獲取信號點的信號值,所述信號值是信號點上的透光率與 該信號點周圍背景的透光率之差。
[0032] (6)如上述(5)所述的識讀儀,其特征在于,所述拍攝單元包括主相機、副相機以及 用于主相機照明的背景光源,所述主相機和所述背景光源分別位于所述芯片的兩側。
[0033] (7)如上述(5)或(6)所述的識讀儀,其特征在于,所述信號點取值單元還包括圖像 校準單元,用于對所述芯片圖像進行背光的方向性校準以及對傳感器的伽馬值進行校準。
[0034] (8)如上述(5)或(6)所述的識讀儀,其特征在于,所述識讀儀還包括承載多張芯片 的載物盤。
[0035] (9)如上述(5)或(6)所述的識讀儀,其特征在于,所述識讀儀還包括設置于識讀儀 機箱上的屏幕,用于預覽所述芯片條碼信息和所述芯片檢測圖像。
[0036] (10)-種用于實現顯色型微陣列生物芯片透射信號值的多張連續自動識讀方法 的識讀系統,其特征在于,包括:
[0037]上述(5)~(9)中任一項所述的識讀儀、設置有條碼的顯色型微陣列生物芯片以及 計算機,其中,計算機中預裝分析軟件,將識讀儀中輸出的各芯片條碼信息及對應的信號值 與分析軟件進行匹配以獲得檢測報告。
[0038]技術效果
[0039]與現有技術相比,本發明的顯色型微陣列生物芯片的多張連續自動識讀方法、用 于實現該方法的識讀儀及識讀系統提高了識讀顯色型微陣列生物芯片結果的準確性和自 動化程度,可以實現顯色型微陣列生物芯片的高通量分析。
[0040] 本發明通過在芯片上設計條碼、在識讀儀中設置掃描條碼專用的副相機,使得識 讀儀能夠自動獲得待測芯片的類型信息(包括芯片所測樣本型號、陣列點位置信息、標志點 位置信息、信號值分布信息等);通過設置配置文件單元、信號點識別定位單元和信號點取 值單元,結合已獲得的芯片類型信息,從而能夠準確而自動地尋找到各信號點,自動輸出所 識讀芯片的類型信息和信號點信息;通過為識讀設備設計對芯片的移動功能,使得識讀設 備能夠連讀識讀多張芯片;實現了顯色型微陣列生物芯