[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

本發明公開了一種基于基因數據采集與分析的邊緣計算裝置及方法，首先隨機的連接的設備和所述邊緣計算裝置分配對應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；然后采集多種原始信號數據，并根據不同功能需求進行熒光數據采集和處理、DNA測序、STR片段分析以及CT值監控，同時結合對應的所述ID號，以結構化數據形式，通過所述結構化數據切片網絡傳輸至監控中心；若需要所述原始數據，則利用所述熒光數據切片進行傳輸，并利用所述控制告警指令切片進行監控和預警，通過對應的權限和應用進行監控，提高數據的處理效率。

技術領域

本發明涉及信息應用技術領域，尤其涉及一種基于基因數據采集與分析的邊緣計算裝置及方法。

背景技術

生物信息學涉及醫學、生物技術和社會學的諸多方面，主要用于基因組序列分類、同源性檢測、蛋白質編碼區和非編碼區的分離、DNA分子結構和功能的預測等方面，伴隨5G時代的到來，5G移動通信數據網絡的高帶寬、低延遲、大規模設備連接、可切片和技術創新等優勢為基因數據的采集傳輸提供了更好的傳輸條件；由移動互聯衍生的邊緣計算技術，在數據源的近端對數據進行計算，減少了中間傳輸的過程，使數據處理速度變得更快、更實時。

DNA測序儀和PCR擴增儀是基因組研究過程中兩個比較常見的儀器，分別用來測定DNA片段的堿基順序、種類及定量和用來對特定DNA進行擴增。現有的測序儀和PCR擴增儀通常每臺儀器與一臺計算機相連，將對應的分析軟件安裝于計算機上，通過人工分別使用相應的數據采集軟件、測序軟件、片段分析軟件和CT值監測軟件對基因數據進行分析與處理，這種方式的處理流程比較復雜，在待處理樣本較多的情況下效率很低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于基因數據采集與分析的邊緣計算裝置及方法，提高數據處理效率。

為實現上述目的，第一方面，本發明提供了一種基于基因數據采集與分析的邊緣計算裝置，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。

其中，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。

其中，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。

其中，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；