[發明專利]一種基于基因數據采集與分析的邊緣計算裝置及方法

有效

• 申請號: 202011385758.3
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112600880B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 符義琴;陳偉;蔣丹丹;洪霄雯
• 申請（專利權）人: 南京溯遠基因科技有限公司
• 主分類號: H04L67/10
• 分類號: H04L67/10;H04W48/16;H04W48/02;G16B30/00;H04M1/72406
• 代理公司: 南京蘇博知識產權代理事務所(普通合伙) 32411
• 代理人: 柳強

1.一種基于基因數據采集與分析的邊緣計算裝置，其特征在于，

所述基于基因數據采集與分析的邊緣計算裝置包括MCU控制器、電源、數據傳輸模塊、GPS定位模塊和指示燈，所述MCU控制器與所述電源、所述數據傳輸模塊、所述GPS定位模塊和所述指示燈連接；

所述MCU控制器，用于控制和協調內部所述電源、所述數據傳輸模塊、所述GPS定位模塊和所述指示燈之間的正常運行，并進行基因數據采集與分析；

所述電源，用于對所述邊緣計算裝置進行供電；

所述數據傳輸模塊，用于進行多種通信接口的數據傳輸和多種指令信息的收發；

所述GPS定位模塊，用于將對應的位置信息通過所述數據傳輸模塊傳輸至監控中心；

所述指示燈，用于顯示運行狀態；

所述MCU控制器包括熒光數據采集及處理算法單元和DNA測序算法單元，所述熒光數據采集及處理算法單元與所述數據傳輸模塊連接，所述DNA測序算法單元與所述熒光數據采集及處理算法單元連接；

所述熒光數據采集及處理算法單元，用于根據不同通道光譜特征對原始熒光數據進行空間校正和光譜校正；

所述DNA測序算法單元，用于對經過熒光數據采集和校正處理后的各通道信號進行預處理、后處理和堿基判讀；

所述MCU控制器還包括STR片段分析算法單元和PCR擴增CT值監測算法單元，所述STR片段分析算法單元與所述DNA測序算法單元連接，所述PCR擴增CT值監測算法單元與所述數據傳輸模塊連接；

所述STR片段分析算法單元，用于對標準品和測試樣本中的多通道熒光數據尋峰、轉換和位置匹配，同時并判斷各基因座的質量值；

所述PCR擴增CT值監測算法單元，用于對ROI區域的熒光數據提取、光譜信號的校準、基線區起點和終點的確定、CT循環數的求取及初始給定光源壽命的監測；

邊緣計算裝置的所述電源接通，工作指示燈常亮；對普通儀器將DNA測序儀及PCR擴增儀連接至裝置的所述數據傳輸模塊與邊緣計算裝置進行數據傳輸，對支持5G通信的DNA測序儀及PCR擴增儀通過對應的所述數據傳輸模塊與邊緣計算裝置進行數據傳輸；邊緣計算裝置接收來自各種儀器的基因熒光信號數據，同時將數據進行存儲，MCU控制器調用各種基因數據處理的算法單元對原始熒光信號數據進行處理，并將對應的處理好的結果、通過型號為Quectel L96的所述GPS定位模塊得到的模塊的地址信息、儀器ID、邊緣計算裝置ID、是否儀器出現故障異常信息一并轉化為結構化數據，并同時將此結構化數據通過分析結果的結構化數據切片網絡傳送至監控中心。

2.如權利要求1所述的基于基因數據采集與分析的邊緣計算裝置，其特征在于，

所述基于基因數據采集與分析的邊緣計算裝置還包括存儲器，所述存儲器與所述MCU控制器連接；

所述存儲器，用于存儲采集得到的熒光數據和所述監控中心傳輸的算法應用文件。

3.如權利要求1所述的基于基因數據采集與分析的邊緣計算裝置，其特征在于，

所述MCU控制器還包括可擴展算法單元，所述可擴展算法單元與所述數據傳輸模塊連接；

所述可擴展算法單元，用于存儲拓展算法對所述數據傳輸模塊的數據進行計算。

4.如權利要求3所述的基于基因數據采集與分析的邊緣計算裝置，其特征在于，

所述數據傳輸模塊包括常用通信接口單元和5G模組，所述常用通信接口單元和所述5G模組均與所述可擴展算法單元和所述熒光數據采集及處理算法單元連接；

所述常用通信接口單元，用于接收多種通信接口傳輸的數據；

所述5G模組，用于控制告警指令、熒光數據、分析結果的結構化數據信息等的收發。

5.一種基于基因數據采集與分析的邊緣計算方法，如權利要求1至權利要求4任一項所述的一種基于基因數據采集與分析的邊緣計算裝置適用于一種基于基因數據采集與分析的邊緣計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

隨機分配對應ID號，并將無線網絡劃分為控制告警指令切片、熒光數據切片和結構化數據切片；

采集多種原始信號數據并進行分析，同時結合對應的所述ID號，以結構化數據形式傳輸至監控中心；

利用所述熒光數據切片傳輸原始數據，并利用所述控制告警指令切片進行監控和預警。