微陣列芯片點(diǎn)樣質(zhì)量自動(dòng)化判斷系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬生物技術(shù)檢測(cè)領(lǐng)域，特別涉及微陣列芯片點(diǎn)樣質(zhì)量自動(dòng)化判斷系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]微陣列芯片是指以陣列方式設(shè)定在基片上能夠并行處理和分析樣本中生物或化學(xué)信息的微型器件。注:點(diǎn)陣排布點(diǎn)徑在500 μπι以?xún)?nèi)，相鄰兩點(diǎn)中心間距最小距離以不產(chǎn)生信號(hào)交叉為準(zhǔn)(GB/T 27990-2011《生物芯片基本術(shù)語(yǔ)》)。
[0003]因微陣列芯片體積小，點(diǎn)徑為微米級(jí)別，而為了實(shí)現(xiàn)高密度點(diǎn)樣，點(diǎn)間距經(jīng)常小于點(diǎn)徑，肉眼很難判斷生產(chǎn)的微陣列芯片質(zhì)量。
[0004]目前企業(yè)進(jìn)行點(diǎn)樣質(zhì)量判斷多為人工判斷，借助掃描或照相設(shè)備，將微陣列圖像在顯示屏上放大數(shù)倍顯示，通過(guò)人工辨認(rèn)或者使用量具在顯示屏上人工測(cè)量。該方法檢測(cè)效率低，主觀因素大，漏檢錯(cuò)檢時(shí)有發(fā)生。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)CN101839688A基于機(jī)器視覺(jué)的生物芯片點(diǎn)樣過(guò)程實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)及分析方法，包括:一圖像拍攝設(shè)備，該圖像拍攝設(shè)備跟隨點(diǎn)樣設(shè)備的點(diǎn)樣頭進(jìn)行同步三維運(yùn)動(dòng)并對(duì)點(diǎn)樣區(qū)域進(jìn)行拍攝以獲取點(diǎn)樣區(qū)域圖像；一圖像采集設(shè)備，該圖像采集設(shè)備與所述圖像拍攝設(shè)備信號(hào)連接，對(duì)圖像拍攝設(shè)備拍攝的圖像進(jìn)行采集并完成圖像的數(shù)模轉(zhuǎn)換；一圖像處理設(shè)備，該圖像處理設(shè)備與所述圖像采集設(shè)備信號(hào)連接，對(duì)圖像采集設(shè)備所采集的點(diǎn)樣區(qū)域圖像進(jìn)行處理、分析，并輸出處理結(jié)果。但是實(shí)際實(shí)施過(guò)程中，由于該技術(shù)需要實(shí)時(shí)采集并分析圖像，延長(zhǎng)了生物芯片點(diǎn)樣過(guò)程，降低了生物芯片點(diǎn)樣儀的使用效率。同時(shí)，為了配合實(shí)時(shí)分析數(shù)據(jù)的要求，需要為應(yīng)用了該技術(shù)的每臺(tái)生物芯片點(diǎn)樣儀配備圖像采集設(shè)備、圖像處理設(shè)備，造成生產(chǎn)成本的增加。而且，該技術(shù)將生物芯片點(diǎn)樣與生物芯片檢測(cè)與分析合并，構(gòu)成了一個(gè)更為復(fù)雜的新系統(tǒng)，降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，實(shí)際實(shí)施過(guò)程中，點(diǎn)樣穩(wěn)定性受到了影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的效率低、成本高及穩(wěn)定性差的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了微陣列芯片點(diǎn)樣質(zhì)量自動(dòng)化判斷系統(tǒng)及判斷方法。本實(shí)用新型可以自動(dòng)化批量檢測(cè)生物芯片質(zhì)量，并且可以多任務(wù)同時(shí)執(zhí)行，執(zhí)行效率高。由于本實(shí)用新型將掃描儀及計(jì)算機(jī)數(shù)字化裝置與點(diǎn)樣儀獨(dú)立，其實(shí)際執(zhí)行穩(wěn)定性高。
[0007]所述微陣列芯片點(diǎn)樣質(zhì)量自動(dòng)化判斷系統(tǒng)包括:微陣列芯片，掃描儀，計(jì)算機(jī)軟件數(shù)字化裝置，以及軟件對(duì)比裝置。
[0008]所述微陣列芯片的組成包括基片，基片上設(shè)置點(diǎn)位，以及DNA探針、IC探針、PC探針、NC探針、VE探針、空白對(duì)照探針，各探針與點(diǎn)位對(duì)應(yīng)，和空白點(diǎn)。
[0009]所述微陣列芯片設(shè)置檢測(cè)26種HPV病毒不同基因型的DNA探針，并預(yù)留8個(gè)可擴(kuò)展點(diǎn)位。
[0010]所述基片的4個(gè)“頂點(diǎn)”標(biāo)記畫(huà)出I個(gè)獨(dú)立區(qū)域，該區(qū)域即為一個(gè)微陣列芯片，點(diǎn)位分為a-j行，和w-z列，每3個(gè)點(diǎn)位為I列。
[0011]所述可擴(kuò)展點(diǎn)位位于e行X列點(diǎn)位，h行w列點(diǎn)位，h行y列點(diǎn)位，h行z列點(diǎn)位，和i行全部點(diǎn)位。
[0012]所述內(nèi)對(duì)照探針設(shè)置于a行w列點(diǎn)位；陽(yáng)性對(duì)照探針設(shè)置于a行z列點(diǎn)位；陰性對(duì)照探針設(shè)置于j行I列點(diǎn)位；表面化學(xué)質(zhì)控點(diǎn)探針設(shè)置于j行z列點(diǎn)位；空白對(duì)照探針設(shè)置于j行X列點(diǎn)位；空白點(diǎn)設(shè)置于j行w列點(diǎn)位，DNA探針位于其余點(diǎn)位。
[0013]所述每個(gè)探針對(duì)3個(gè)連續(xù)點(diǎn)位重復(fù)檢測(cè)。
[0014]其中，微陣列芯片是由基片、探針組成?；糜诔休d探針，具備一定的機(jī)械強(qiáng)度，可以支撐探針實(shí)現(xiàn)捕獲靶標(biāo)的作用。探針與基片間通過(guò)化學(xué)鍵連接，在捕獲靶標(biāo)的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定連接?；嘁詾椴Ａ?、尼龍膜、硅片、塑料或者陶瓷等具備一定機(jī)械強(qiáng)度的材質(zhì)制作，并具備表面平整性及可化學(xué)修飾性，二探針多以生物大分子為主，具備特定的生物活性，可以特異性捕獲靶標(biāo)，根據(jù)探針在微陣列芯片中的位置信息實(shí)現(xiàn)靶標(biāo)生物信息的轉(zhuǎn)換與識(shí)別。微陣列芯片實(shí)現(xiàn)功能必須以探針特定排列形成的有序微陣列為前提，即微陣列芯片的有序性是實(shí)現(xiàn)微陣列芯片的前提必要條件。
[0015]三點(diǎn)微陣列芯片為同一基片上具備重復(fù)的三個(gè)同種探針的芯片，該微陣列的特點(diǎn)是可以在一次微陣列芯片靶標(biāo)捕獲過(guò)程中收集同一樣品中的同一靶標(biāo)三次，有效避免了因?qū)嶒?yàn)誤差導(dǎo)致的錯(cuò)檢問(wèn)題，三點(diǎn)微陣列芯片的分析結(jié)果較單點(diǎn)芯片的分析結(jié)果更為可靠穩(wěn)定。
[0016]掃描儀由平板玻璃、光源、感光元件、驅(qū)動(dòng)器、主板、USB端口組成，微陣列芯片放在平板玻璃上，結(jié)合有探針的表面面向光源及感光元件，驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)光源及感光元件由微陣列芯片的頂端移動(dòng)至底端，期間光源發(fā)出可見(jiàn)光，透過(guò)玻璃照射在微陣列芯片上，微陣列芯片的反射光進(jìn)入感光元件，實(shí)現(xiàn)圖像的收集，感光信息經(jīng)主板進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換，并經(jīng)USB端口傳送至計(jì)算機(jī)軟件數(shù)字化裝置。掃描儀可以實(shí)現(xiàn)36X26共計(jì)936顆微陣列芯片的一次性?huà)呙琛?br>[0017]計(jì)算機(jī)軟件數(shù)字化裝置的組成為USB端口、顯示器、處理器、內(nèi)存，USB端口接收掃描儀傳送過(guò)來(lái)的數(shù)字影像，并暫存在內(nèi)存中，軟件調(diào)用數(shù)字影像，并根據(jù)用戶(hù)劃定的選擇框?qū)?shù)值圖像進(jìn)行分割、二值化圖，并將每個(gè)靶點(diǎn)的位置、長(zhǎng)軸、短軸的尺寸信息暫存在內(nèi)存中。
[0018]以及軟件對(duì)比裝置調(diào)用內(nèi)存中936顆芯片的每個(gè)靶點(diǎn)的尺寸信息與用戶(hù)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)尺寸信息進(jìn)行對(duì)比，符合標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的靶點(diǎn)被判斷為合格，否則即為不合格，并將判斷結(jié)果以Excel格式輸出到顯示器上。
[0019]所述判斷方法包括:采用前述微陣列芯片點(diǎn)樣質(zhì)量自動(dòng)化判斷系統(tǒng)，(I)分析圖片中每個(gè)像素的顏色構(gòu)成，當(dāng)像素的顏色構(gòu)成中紅色像素大于200并且紅色像素大于藍(lán)色像素+40時(shí)，則該像素點(diǎn)將被認(rèn)作靶點(diǎn)，否則將被認(rèn)作為背景，把耙點(diǎn)像素轉(zhuǎn)為白色，背景像素轉(zhuǎn)為黑色；(2)根據(jù)二值化圖，通過(guò)輪廓跟蹤查找出每一耙點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置以及大小，對(duì)于耙點(diǎn)直徑小于最小尺寸的，直接忽略；(3)若耙點(diǎn)的高度或?qū)挾却笥诎尹c(diǎn)最大尺寸，則判斷該耙點(diǎn)確實(shí)是兩個(gè)耙點(diǎn)粘合在一起，對(duì)于粘合在一起的耙點(diǎn)實(shí)行拆分；(4)根據(jù)檢測(cè)出的耙點(diǎn)位置，大小，長(zhǎng)寬比等信息進(jìn)行與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比對(duì)，生成檢測(cè)報(bào)告。
[0020]本案例實(shí)現(xiàn)了微陣列芯片點(diǎn)樣質(zhì)量自動(dòng)化判斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備對(duì)微陣列芯片自動(dòng)判斷質(zhì)量的功能，可以根據(jù)芯片的點(diǎn)陣排布特點(diǎn)，通過(guò)設(shè)定陣列行數(shù)、陣列行間距、陣列列數(shù)、陣列列間距、靶點(diǎn)行數(shù)、靶點(diǎn)行間距、靶點(diǎn)列數(shù)、靶點(diǎn)列間距、靶點(diǎn)重復(fù)點(diǎn)數(shù)、靶點(diǎn)重復(fù)列間距、靶點(diǎn)直徑、靶點(diǎn)最大直徑、靶點(diǎn)最小直徑、靶點(diǎn)縱橫比最大值、靶點(diǎn)最大位移等參數(shù)，而軟件對(duì)比裝置自行與設(shè)定參數(shù)進(jìn)行對(duì)比以確定每顆芯片的質(zhì)量情況并出具報(bào)告。
[0021]本實(shí)用新型中術(shù)語(yǔ):IC(內(nèi)對(duì)照探針)探針、PC(陽(yáng)性對(duì)照探針)探針、NC(陰性對(duì)照探針)探針、VE (表面化學(xué)質(zhì)控點(diǎn)探針)探針。
[0022]人乳頭瘤病毒(HPV)，HPV病毒具有130多個(gè)基因型別，本實(shí)用新型芯片可檢測(cè)其中 26 種 HPV 病毒型別(分別為 HPV 16、18、31、33、35、39、45、51、52、56、58、59、68、6、11、40、42、43、44、53、54、55、57、66、67、73 型)。
[0023]本實(shí)用新型自動(dòng)化判斷系統(tǒng)相較于現(xiàn)有技術(shù)傳統(tǒng)人工判斷系統(tǒng)具有顯著優(yōu)勢(shì)，詳述如下:
[0024]1.檢測(cè)效率高
[0025]配合高性能計(jì)算機(jī)，自動(dòng)化判斷系統(tǒng)15分鐘內(nèi)可以出具936份微陣列的檢測(cè)報(bào)告，并且可以實(shí)現(xiàn)多核心并行分析，在多核心CPU計(jì)算機(jī)上可以實(shí)現(xiàn)4?8個(gè)檢測(cè)同時(shí)并行，出報(bào)告時(shí)間不變。而傳統(tǒng)人工判斷系統(tǒng)判斷936份微陣列需要30?60分鐘(陣列復(fù)雜程度不同，判斷時(shí)間差異很大)。
[0026]2.結(jié)果客觀
[0027]自動(dòng)化判斷系統(tǒng)是通過(guò)圖像數(shù)字化系統(tǒng)對(duì)芯片圖像進(jìn)行判斷，圖像時(shí)通過(guò)高分辨率掃描儀獲得，與實(shí)物高度吻合，圖像根據(jù)色彩組成及色彩范圍形成數(shù)值，對(duì)數(shù)值進(jìn)行比對(duì)分析，因此同一份微陣列多次判斷結(jié)果一致。而傳統(tǒng)人工判斷系統(tǒng)根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，不同人及人的不同狀態(tài)下判斷結(jié)果很難保持一致。
[0028]3.成本低廉
[0029]—套微陣列芯片點(diǎn)樣質(zhì)量自動(dòng)化判斷系統(tǒng)包含掃描儀、計(jì)算機(jī)及配套軟件即可組建實(shí)施。人員經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單培訓(xùn)并按照操作規(guī)程操控軟件即可實(shí)現(xiàn)微陣列芯片的質(zhì)量判斷。一個(gè)工作崗位就可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)8-16個(gè)人工所能完成的作業(yè)。大大的降低企業(yè)的用人成本。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1本實(shí)用新型微陣列芯片點(diǎn)樣質(zhì)量自動(dòng)化判斷系統(tǒng)工作流程圖。
[0031]圖2本實(shí)用新型一種微陣列芯片結(jié)構(gòu)圖
[0032]圖3本實(shí)用新型一種微陣列芯片分析圖，其中，圖3(A)待檢芯片二值化前實(shí)物圖，圖3(B)待檢芯片二值化后分析圖。
[0033]圖4本實(shí)用新型一種二值化微陣列芯片點(diǎn)陣邊緣結(jié)構(gòu)圖，通過(guò)輪廓跟蹤轉(zhuǎn)化得到。
[0034]圖5本實(shí)用新型一種判斷參數(shù)列表圖。
[0035]圖6本實(shí)用新型一種三點(diǎn)芯片26X36個(gè)芯片矩陣行列分布示意圖
[0036]圖7本實(shí)用新型一種三點(diǎn)芯片間質(zhì)控參數(shù)示意圖
[0037]圖8本實(shí)用新型一種三點(diǎn)芯片內(nèi)質(zhì)控參數(shù)示意圖。<