专利名称：基因芯片阅读仪及基因芯片判读方法
技术领域：
本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种基因芯片阅读仪及基因芯片判读方法。
背景技术：
基因芯片(gene chip)又称DNA芯片(DNA chip)。它是在基因探针的基础上研制 出的，所谓基因探针只是一段人工合成的碱基序列，在探针上连接一些可检测的物质，根据 碱基互补的原理，利用基因探针到基因混合物中识别特定基因。它将大量探针分子固定于 支持物上，然后与标记的样品进行杂交，通过检测杂交信号的强度及分布来进行分析。基因芯片作为一种先进的、大规模、高通量检测技术，应用于疾病的诊断，其优点 有以下几个方面一是高度的灵敏性和准确性；二是快速简便；三是可同时检测多种疾病。现有的基因芯片的判读一般采用人工判读法对基因芯片进行判读，其存在有以下 缺陷一、基因芯片一般以显色位置和显色程度来判定检测结果，人眼对色差值的判定 易受到主观因素的影响，容易产生误判读，因而产生准确率不高的问题；二、由于人工判读基因芯片效率比较低，且对基因芯片的判别是一项枯燥的工作， 在大规模多数量的基因芯片的判读过程中容易疲劳。因此，亟需一种自动化、高准确性、高效率的基因芯片阅读仪器，其可以显著提高 基因芯片判读的工作效率及准确率，并能够对基因芯片信息进行科学的管理。
发明内容
本发明的目的是提供一种自动化、高准确性和高效率的基因芯片阅读仪，该阅读 仪能够快速准确地对基因芯片进行判读。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种基因芯片阅读仪， 包括壳体、电源、控制电路、托盘、扫描仪和数据接口 ；所述电源、控制电路、托盘、扫描仪置 于壳体内；所述基因芯片经化学显色方法处理过，并且位于所述托盘和所述扫描仪之间；所 述扫描仪与所述控制电路电连接，用于扫描所述基因芯片得到信息图像；所述控制电路用 于对所述信息图像进行判读得到判读结果；所述数据接口位于壳体上，其一端与控制电路 电连接，另一端用于与外接计算机连接以进行数据通讯；所述托盘与壳体活动连接用于承 载经分子杂交、化学显色方法处理过的基因芯片。其中，所述托盘与壳体为抽屉式滑动连接。其中，所述壳体包括底壳和上盖，该底壳和上盖围合成一个具有内腔的盒体，所述 基因芯片位于所述托盘朝向上盖的表面上，且所述基因芯片带有信息图像的一面朝向上 盖，所述扫描仪的扫描面朝向底壳。其中，所述数据接口至少为一个，且所述数据接口为USB数据接口，并用于连接PC 电脑。
其中，所述托盘的盘面具有向下凹陷的32个小格，每个小格对应承载一个基因芯 片。其中，所述的托盘小格内承载的基因芯片为人乳头瘤病毒基因分型检测芯片、乙 型肝炎病毒分型及耐药突变检测基因芯片或结核分枝杆菌耐药突变检测基因芯片。为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是提供一种基因芯片判读 方法，包括以下步骤a.连接和装片将基因芯片阅读仪与PC电脑连接，且使PC电脑和打印机连接；打 开基因芯片阅读仪的托盘，将待测基因芯片放入到托盘内的小格中，推入托盘，使基因芯片 带有信息图像的一面处于待扫描状态，开启基因芯片阅读仪；b.启动运行PC电脑内的基因芯片判读软件，发送扫描命令到基因芯片阅读仪；c.扫描基因芯片阅读仪内的扫描仪开始工作，扫描基因芯片的图像信息并将扫 描得到的基因芯片图像数据经USB数据接口传送到PC电脑；d.判读基因芯片判读软件将收到的基因芯片图像位点的颜色值与标准的图像 位点颜色值进行对比，根据位点是否显色而得出判读结果；e.打印PC电脑将判读结果输出到打印机，打印机打印出报告单。其中，所述的待测基因芯片为人乳头瘤病毒基因分型检测芯片、乙型肝炎病毒分 型及耐药突变检测基因芯片或结核分枝杆菌耐药突变检测基因芯片。其中，所述的步骤d中，在图像象素蓝色分量大于110的图像区域，当背景颜色的 红色分量值与位点信号的红色分量值之差大于等于40时，位点信号被判读为有效，即软件 识别该位点为显色位点；当背景颜色的红色分量值与位点信号的红色分量值之差小于40 时，位点信号被判读为无效，即软件识别该位点为未显色位点。其中，所述的步骤c和步骤d之间，还包括一步骤Cl.调整所述的基因芯片判读 软件对扫描图像上、下、左、右的位置参数进行调整，使扫描后得出的图像与图像分析软件 操作界面上的基因芯片图像显示框刚好覆盖并重合。本发明的有益效果是本发明的基因芯片阅读仪能自动判读基因芯片，具有操作 简便，判读准确且判读效率高的优点。另外，本发明还提出了一种基因芯片判读方法，不仅 可以方便快捷地判读出基因芯片所表达的信息，还能够将这些芯片信息转换为直观的报告 单，并用打印机打印出来。且可以将基因芯片上的信息存储在与基因芯片阅读仪相连接的 计算机上并长久储存。
图1是本发明基因芯片阅读仪实施例的结构方框图；图2是本发明基因芯片阅读仪实施例的立体示意图；图3是本发明基因芯片阅读仪实施例的托盘示意图；图4是本发明基因芯片判读方法实施例一的流程图；图5是本发明基因芯片判读方法实施例二的流程图；图6是人乳头瘤病毒基因分型检测芯片膜条实物图；图7是基因芯片阅读仪自动生成的基因芯片检测结果报告单一；图8是基因芯片阅读仪自动生成的基因芯片检测结果报告单二 ；
图9是基因芯片阅读仪自动生成的基因芯片检测结果报告单三。
具体实施例方式为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式 并配合附图详予说明。请参阅图1，本发明基因芯片阅读仪，包括壳体1、电源2、控制电路3、托盘4、扫描 仪5、数据接口 6 ；所述电源2、控制电路3、托盘4、扫描仪5置于壳体1内；所述用于扫描基 因芯片信息图像的扫描仪5与所述控制电路3电连接；所述数据接口 6位于壳体1上，其一 端与控制电路3电连接，另一端用于与外接计算机7连接以进行数据通讯；所述用来承载经 化学显色方法处理过的基因芯片的托盘4与壳体1活动连接，所述基因芯片位于所述托盘 4和所述扫描仪5之间。所述的外接计算机7内部安装有基因芯片阅读软件，该计算机7可储存基因芯片 上的信息图像，并与打印机8连接，用于打印基因芯片阅读结果或者报告单。参见图2，所述托盘4与壳体1为抽屉式滑动连接。所述壳体1包括底壳11和上 盖12，该底壳11和上盖12围合成一个具有内腔的盒体，所述基因芯片位于所述托盘朝向上 盖12的表面上，且所述基因芯片带有信息图像的一面朝向上盖12，所述扫描仪5的扫描面 朝向底壳11。所述托盘4与壳体1也可以固定连接。如采用打印机结构的连接方式，将基因芯 片通过进纸器送入扫描部位，采集基因芯片的信息图像。或者如复印机结构的连接方式，托 盘可以向上掀开，扫描仪固定朝上扫描基因芯片的信息图像。所述数据接口 6至少为一个，且所述数据接口 6为USB数据接口，并用于连接PC 电脑。参见图3，所述托盘4的盘面具有向下凹陷的32个小格，每个小格对应承载一个基 因芯片。所述的托盘小格内承载的基因芯片为人乳头瘤病毒基因分型检测芯片、乙型肝炎 病毒分型及耐药突变基因芯片或结核分枝杆菌耐药突变基因芯片。参阅图4，本发明的基因芯片判读方法的第一实施例，包括以下步骤第一步.连接和装片将基因芯片阅读仪与PC电脑连接，且使PC电脑和打印机连 接；打开基因芯片阅读仪的托盘，将待测基因芯片放入到托盘内的小格中，推入托盘，使基 因芯片带有信息图像的一面处于待扫描状态，开启基因芯片阅读仪；第二步.启动运行PC电脑内的基因芯片判读软件，发送扫描命令到基因芯片阅 读仪；第三步.扫描基因芯片阅读仪内的扫描仪开始工作，扫描基因芯片的图像信息 并将扫描得到的基因芯片图像数据经USB数据接口传送到PC电脑；第四步.判读基因芯片判读软件将收到的基因芯片图像位点的颜色值与标准的 图像位点颜色值进行对比，根据位点是否显色而得出判读结果；第五步.打印PC电脑将判读结果输出到打印机，打印机打印出报告单。参见图5，本发明的基因芯片判读方法的第二实施例，包括以下步骤第一步.连接和装片将基因芯片阅读仪与PC电脑连接，且使PC电脑和打印机连 接；打开基因芯片阅读仪的托盘，将待测基因芯片放入到托盘内的小格中，推入托盘，使基因芯片带有信息图像的一面处于待扫描状态，开启基因芯片阅读仪；第二步.启动运行PC电脑内的基因芯片判读软件，发送扫描命令到基因芯片阅 读仪；第三步.扫描基因芯片阅读仪内的扫描仪开始工作，扫描基因芯片的图像信息 并将扫描得到的基因芯片图像数据经USB数据接口传送到PC电脑；第四步.调整基因芯片判读软件对扫描图像上、下、左、右的位置参数进行调 整，使扫描后得出的图像与图像分析软件操作界面上的基因芯片图像显示框刚好覆盖并重 合；第五步.判读基因芯片判读软件将收到的基因芯片图像位点的颜色值与标准的 图像位点颜色值进行对比，根据位点是否显色而得出判读结果；第六步.打印PC电脑将判读结果输出到打印机，打印机打印出报告单。所述的待测基因芯片为人乳头瘤病毒基因分型检测芯片、乙型肝炎病毒分型及耐 药突变基因芯片或结核分枝杆菌耐药突变基因芯片。在图像象素蓝色分量大于110的图像区域，当背景颜色的红色分量值与位点信号 的红色分量值之差大于等于40时，位点信号被判读为有效，即软件识别该位点为显色位 点；当背景颜色的红色分量值与位点信号的红色分量值之差小于40时，位点信号被判读为 无效，即软件识别该位点为未显色位点。显色位点的判读方法具体为将人乳头瘤病毒基因分型检测芯片正面朝上放置在 扫描托盘上的凹槽上并展平，打开图像分析软件，点击开始，基因芯片阅读仪即开始对芯片 进行扫描，开始扫描时，机内光源发出均勻光线照亮扫描托盘上的芯片，产生表示图像特征 的反射光或透射光。反射光经过玻璃板和一组镜头，分成红绿蓝(RGB) 3种颜色汇聚在CCD 感光元件上，被CCD接受。CCD将RGB光带转变为模拟电子信号，此信号又被A/D转换器转 变为计算机能够接受的二进制数字电子信号，通过USB接口传输到计算机中。图像分析软 件即可对这组数据还原，分析基因芯片的矩阵上各点像素的RGB值，通过已设定好的位点 信号的临界差值来判断各矩阵上的位点是否显色。检测结果的得出具体为为保证判读结果的准确性，图像分析软件专门有一设置 扫描得到的图像位置参数文件，通过调整上、下、左、右的参数，可使扫描后得出的图像与图 像分析软件操作界面上的基因芯片图像显示框刚好覆盖并重合。基因芯片图像显示框里有 一组矩阵，与芯片的大小和其上的矩阵相同，这样就可设置各区域即膜芯片上的各位点是 否显色各代表了什么临床检测信息，从而得出所阅读的膜芯片检测结果。即基因芯片阅读 仪对膜芯片的阅读结果是根据膜芯片上的显色位点在图像分析软件操作界面上的图像显 示框中的什么位置来得出的。检测报告中具体可以包括基因芯片图像、姓名、性别、年龄、科室、床号、住院号、门 诊号、检验项目、检测方法、标本、标本编号、标本状态、接收日期、检测日期和检测结果等信 肩、ο下表为人乳头瘤病毒基因分型检测芯片位点矩阵。
下表为乙型肝炎病毒(HBV)分型和耐药突变检测基因芯片位点矩阵。 下表为结核分枝杆菌(TB)耐药突变检测基因芯片位点矩阵。 参见图6，为人乳头瘤病毒基因分型检测芯片膜条实物图。参见图7，为结核分枝杆菌耐药突变基因芯片检测报告单，其包括姓名、标本编号、 性另I」、科室、年龄、门诊号、病区、床号、送检医生、标本类型、标本状态、检测方法、正常参考 值、检测内容、检测结果和结果分析及提示等内容。参见图8，为乙型肝炎病毒分型和耐药突变基因芯片检测报告单。其包括姓名、标 本编号、性别、科室、年龄、门诊号、病区、床号、送检医生、标本类型、标本状态、检测方法、正 常参考值、检测内容、检测结果和结果分析及提示等内容。参见图9，为人乳头瘤病毒基因分型检测报告单。其包括姓名、标本编号、性别、科 室、年龄、门诊号、病区、床号、送检医生、标本类型、标本状态、检测方法、正常参考值、检测 内容、检测结果和结果分析及提示等内容。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发 明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技 术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
一种基因芯片阅读仪，其特征在于，包括壳体、电源、控制电路、托盘、扫描仪和数据接口；所述电源、控制电路、托盘、扫描仪置于壳体内；所述基因芯片经化学显色方法处理过，并且位于所述托盘和所述扫描仪之间；所述扫描仪与所述控制电路电连接，用于扫描所述基因芯片得到信息图像；所述控制电路用于对所述信息图像进行判读得到判读结果；所述数据接口位于壳体上，其一端与控制电路电连接，另一端用于与外接计算机连接以进行数据通讯；所述托盘与壳体活动连接用于承载经分子杂交、化学显色方法处理过的基因芯片。
2.根据权利要求1所述的基因芯片阅读仪，其特征在于所述托盘与壳体为抽屉式滑 动连接。
3.根据权利要求2所述的基因芯片阅读仪，其特征在于所述壳体包括底壳和上盖，该 底壳和上盖围合成一个具有内腔的暗室盒体；所述基因芯片位于所述托盘朝向上盖的表面 上，且所述基因芯片对应信息图像的一面朝向上盖；所述扫描仪的扫描面朝向底壳。
4.根据权利要求3所述的基因芯片阅读仪，其特征在于所述数据接口为一个，且所述 数据接口为USB数据接口，并用于连接PC电脑。
5.根据权利要求1 4所述的基因芯片阅读仪，其特征在于所述托盘的盘面具有向 下凹陷的32个小格，每个小格对应承载一个基因芯片。
6.根据权利要求5所述的基因芯片阅读仪，其特征在于所述托盘小格内承载的基因 芯片可为人乳头瘤病毒基因分型检测芯片、乙型肝炎病毒分型及耐药突变检测基因芯片、 结核分枝杆菌耐药突变检测基因芯片。
7.一种基因芯片判读方法，其特征在于包括以下步骤a.连接和装片将基因芯片阅读仪与PC电脑连接，且使PC电脑和打印机连接；打开基 因芯片阅读仪的托盘，将待测基因芯片放入到托盘内的小格中，推入托盘，使基因芯片带有 信息图像的一面处于待扫描状态，开启基因芯片阅读仪；b.启动运行PC电脑内的基因芯片判读软件，发送扫描命令到基因芯片阅读仪；c.扫描基因芯片阅读仪内的扫描仪开始工作，扫描基因芯片的图像信息并将扫描得 到的基因芯片图像数据经USB数据接口传送到PC电脑；d.判读基因芯片判读软件将收到的基因芯片图像位点的颜色值与标准的图像位点 颜色值进行对比，根据位点是否显色而得出判读结果；e.打印PC电脑将判读结果输出到打印机，打印机打印出报告单。
8.根据权利要求7所述的基因芯片判读方法，其特征在于所述的待测基因芯片为人 乳头瘤病毒基因分型检测芯片、乙型肝炎病毒分型及耐药突变检测基因芯片或结核分枝杆 菌耐药突变检测基因芯片。
9.根据权利要求8所述的基因芯片判读方法，其特征在于所述的步骤d中，在图像象 素蓝色分量大于110的图像区域，当背景颜色的红色分量值与位点信号的红色分量值之差 大于等于40时，位点信号被判读为有效，即软件识别该位点为显色位点；当背景颜色的红 色分量值与位点信号的红色分量值之差小于40时，位点信号被判读为无效，即软件识别该 位点为未显色位点。
10.根据权利要求9所述的基因芯片判读方法，其特征在于所述的步骤C和步骤d之 间，还包括一步骤cl.调整所述的基因芯片判读软件对扫描图像上、下、左、右的位置参数进行调整，使扫描后得出的图像与图像分析软件操作界面上的基因芯片图像显示框刚好覆盖并重合。
全文摘要
本发明公开了一种基因芯片阅读仪，包括壳体、电源、控制电路、托盘、扫描仪和数据接口；基因芯片经化学显色方法处理过，并且位于所述托盘和所述扫描仪之间；扫描仪与控制电路电连接，用于扫描所述基因芯片得到信息图像；控制电路用于对所述信息图像进行判读得到判读结果；数据接口用于与外接PC电脑连接以进行数据通讯，以实现对基因芯片上的信息图像存储及打印报告单；托盘与壳体活动连接用于承载经化学显色方法处理过的基因芯片。本发明的基因芯片阅读仪自动判读基因芯片，具有判读准确且判读效率高的优点，还能够将基因芯片信息转换为直观的报告单，并用打印机打印出来。
文档编号G06F19/00GK101930531SQ201010248568
公开日2010年12月29日 申请日期2010年8月9日 优先权日2010年8月9日
发明者任维, 曲敬, 雷成刚 申请人:亚能生物技术(深圳)有限公司