[發(fā)明專利]一種實現(xiàn)配方快速優(yōu)化的自動化合成測試系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211433471.2
• 申請日: 2022-11-16
• 公開（公告）號: CN116046764A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜璟;艾哲鴻;龍一凡;鄭緒彬;唐照建;何佳妮;徐嘉梁
• 申請（專利權(quán)）人: 之江實驗室
• 主分類號: G01N21/78
• 分類號: G01N21/78;G01N21/01;G01N35/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

1.一種實現(xiàn)配方快速優(yōu)化的自動化合成測試系統(tǒng)，其特征在于，包括自動化合成裝置、自動化測試裝置以及機(jī)器學(xué)習(xí)算法模塊；

所述自動化合成裝置包括自動化移液平臺(4)和樣本傳輸裝置(6)；所述自動化移液平臺(4)包括自動化移液槍(1)、一種或多種移液槍頭、一種或多種多孔滴液板(2)、化學(xué)廢料桶(5)；所述樣本傳輸裝置(6)包括基底(11)和設(shè)置在基底(11)兩端的電機(jī)(15)；

所述自動化測試裝置包括供氣裝置(28)、高通量測試氣室(8)、絲杠電機(jī)(3)和檢測裝置；所述供氣裝置(28)與高通量測試氣室(8)連接，連接處設(shè)置有氣體快速混合柵板(19)；所述高通量測試氣室(8)的開閉由絲杠電機(jī)(3)驅(qū)動；所述高通量測試氣室(8)還包括若干個換氣閥(29)；

所述供氣裝置(28)包括：若干個氣瓶(26)，每個氣瓶(26)通過一個氣管連接到氣路元件(24)上，每個氣管上連接有一個質(zhì)量流量計(25)和一個主閥(27)；

所述檢測裝置包括用于檢測高通量測試氣室(8)的可見光檢測裝置(7)和高光譜檢測裝置(9)；

所述機(jī)器學(xué)習(xí)算法模塊包括：

數(shù)據(jù)庫：記載有現(xiàn)有配方以及現(xiàn)有配方對應(yīng)的實驗結(jié)果；

預(yù)測模塊：基于數(shù)據(jù)庫中現(xiàn)有配方以及現(xiàn)有配方對應(yīng)的實驗結(jié)果,利用貝葉斯優(yōu)化原理和高斯方法給出一個或多個更有可能實現(xiàn)更高性能的預(yù)測配方；

編譯模塊：基于預(yù)測模塊給出的預(yù)測配方，將預(yù)測配方編譯為執(zhí)行命令并發(fā)送給自動化合成裝置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實現(xiàn)配方快速優(yōu)化的自動化合成測試系統(tǒng)，其特征在于，所述移液槍頭與自動化移液槍配套且為一次性的。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實現(xiàn)配方快速優(yōu)化的自動化合成測試系統(tǒng)，其特征在于，所述基底(11)為承載化學(xué)試劑的柔性膜。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實現(xiàn)配方快速優(yōu)化的自動化合成測試系統(tǒng)，其特征在于，所述可見光檢測裝置(7)包括相機(jī)(16)、觀察窗口(17)以及照明裝置(18)；所述觀察窗口(17)開于高通量測試氣室(8)的頂端，由一塊透明樹脂或玻璃構(gòu)成；所述相機(jī)(16)位于觀察窗口(17)的上方；所述照明裝置(18)為一圈圍繞觀察窗口(17)的LED光源。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實現(xiàn)配方快速優(yōu)化的自動化合成測試系統(tǒng)，其特征在于，所述高光譜檢測裝置(9)包括檢測平臺(20)、光纖(21)以及單通道光譜儀(22)；所述檢測平臺(20)放置于高通量測試氣室(8)內(nèi)，所述檢測平臺(20)底部安裝有光纖(21)，所述光纖(21)一端連接于檢測平臺(20)，另一端連接于單通道光譜儀(22)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實現(xiàn)配方快速優(yōu)化的自動化合成測試系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體快速混合柵板(19)包括若干層多孔板和圓環(huán)，每兩層多孔板與一個圓環(huán)構(gòu)成一層擴(kuò)散氣室，每層多孔板的孔洞彼此不對齊。

7.一種基于權(quán)利要求1至6中任一項所述的實現(xiàn)配方快速優(yōu)化的自動化合成測試系統(tǒng)的一種實現(xiàn)配方快速優(yōu)化的自動化合成測試方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)自動化合成裝置根據(jù)所述機(jī)器學(xué)習(xí)算法模塊給出的現(xiàn)有配方進(jìn)行嗅覺傳感器(14)的合成，所述現(xiàn)有配方包括各原料試劑種類和用量；自動化移液槍(1)根據(jù)現(xiàn)有配方將現(xiàn)有配方中各原料試劑移動至多孔滴液板(2)內(nèi)混合成為嗅覺傳感器原液(10)；隨后自動化移液槍(1)將合成的嗅覺傳感器原液(10)移動并滴至基底(11)表面；待嗅覺傳感器原液(10)干燥后形成氣敏單元(12)；所述氣敏單元(12)與基底(11)構(gòu)成嗅覺傳感器(14)；產(chǎn)生的廢液以及使用過的一次性移液槍頭被轉(zhuǎn)移至化學(xué)廢料桶(5)內(nèi)；

(2)啟動電機(jī)(15)，通過兩端電機(jī)(15)的卷動帶動基底(11)的移動，從而將嗅覺傳感器(14)從自動化合成裝置運(yùn)輸?shù)阶詣踊瘻y試裝置中的高通量測試氣室(8)內(nèi)；隨后關(guān)閉高通量測試氣室(8)；

(3)向高通量測試氣室(8)通入不同比例的多種氣體組成的混合氣體，高通量測試氣室(8)內(nèi)的嗅覺傳感器(14)與所述混合氣體進(jìn)行反應(yīng)；隨后通過可見光檢測裝置(7)或所述高光譜檢測裝置(9)對反應(yīng)后的嗅覺傳感器(14)進(jìn)行檢測；

(3.1)可見光檢測裝置(7)檢測過程：嗅覺傳感器(14)在高通量測試氣室(8)內(nèi)與通入的混合氣體發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生顏色變化，相機(jī)(16)拍攝嗅覺傳感器(14)表面的氣敏單元陣列(13)的照片，并對比氣敏單元陣列(13)的顏色變化量，所述顏色變化量通過照片的R,G,B通道讀取；顏色變化量數(shù)據(jù)被用于輸入評價函數(shù)，定量分析嗅覺傳感器(14)的配方的性能；

(3.2)高光譜檢測裝置(9)檢測過程：嗅覺傳感器(14)在高通量測試氣室(8)內(nèi)與通入的混合氣體發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生顏色變化，單通道光譜儀(22)通過光纖(21)讀取檢測平臺(20)上的嗅覺傳感器(14)的每一個氣敏單元的光譜響應(yīng)，得到光譜響應(yīng)曲線；隨后將光譜響應(yīng)曲線輸入至評價函數(shù)，定量分析嗅覺傳感器(14)的配方的性能；

(4)根據(jù)步驟(3)得到的檢測結(jié)果，將嗅覺傳感器(14)的性能以評價函數(shù)量化，將所述量化結(jié)果與現(xiàn)有配方存放于數(shù)據(jù)庫中；

(5)預(yù)測模塊根據(jù)數(shù)據(jù)庫中現(xiàn)有配方以及現(xiàn)有配方對應(yīng)的實驗結(jié)果。