微型片上生化反應(yīng)檢測裝置的組件布置方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生化反應(yīng)檢測領(lǐng)域，尤其設(shè)及微型片上生化反應(yīng)檢測裝置的組件布置 方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有生物巧片由于片上反應(yīng)資源有限，組件布局是否合理直接影響檢測完成時(shí) 間，為了針對不同檢測更好的利用有限的片上資源W減小檢測時(shí)間，需要設(shè)置合理的組件 的物理位置布局及其連接路徑的布置方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供一種微型片上生化反應(yīng)檢測裝置的組件布置方法和系統(tǒng)，W通過合理 設(shè)計(jì)組件的物理位置及其連接路徑實(shí)現(xiàn)減小整個(gè)生化反應(yīng)檢測過程的時(shí)間。
[0004] 本發(fā)明的第一個(gè)方面是提供一種微型片上生化反應(yīng)檢測裝置的組件布置方法，包 括：
[0005] 產(chǎn)生N個(gè)組件物理位置布局且生成所述組件物理位置布局對應(yīng)的概率分布參量；
[0006] 計(jì)算各所述組件物理位置布局的生化反應(yīng)完成時(shí)間；
[0007] 選取并更新前k個(gè)最短的生化反應(yīng)完成時(shí)間對應(yīng)的組件物理位置布局的概率分 布參量得到更新后的概率分布參量；
[0008] 根據(jù)所述更新后的概率分布參量產(chǎn)生新的樣本；
[0009] 重復(fù)執(zhí)行m次所述產(chǎn)生布局、所述計(jì)算時(shí)間、所述選取并更新組件物理位置布局 的概率分布參量直至新產(chǎn)生的組件物理位置布局的概率分布參量給出確定的組件物理位 置布局；
[0010]其中，N〉l，l<k<N，m> 1。
[0011] 本發(fā)明的第二個(gè)方面是提供一種微型片上生化反應(yīng)檢測裝置的組件布置系統(tǒng)，包 括：
[0012] 位置布局模塊，用于產(chǎn)生N個(gè)組件物理位置布局且生成所述組件物理位置布局對 應(yīng)的概率分布參量，調(diào)用路由布局模塊執(zhí)行完成的生化完成時(shí)間計(jì)算的結(jié)果并據(jù)此選取并 更新前k個(gè)最短的生化反應(yīng)完成時(shí)間對應(yīng)的組件物理位置布局的概率分布參量得到更新 后的概率分布參量，根據(jù)所述更新后的概率分布參量產(chǎn)生新的樣本，和重復(fù)執(zhí)行m次所述 產(chǎn)生布局、所述調(diào)用路由布局模塊的生化反應(yīng)完成時(shí)間計(jì)算結(jié)果、所述選取并更新組件物 理位置布局的概率分布參量直至新產(chǎn)生的組件物理位置布局的概率分布參量給出確定的 組件物理位置布局；其中，N〉l，Kk<N，m> 1;
[0013] 路由布局模塊，用于計(jì)算各所述組件物理位置布局的生化反應(yīng)完成時(shí)間。
[0014] 本發(fā)明的有益效果為：
[0015] 本發(fā)明微型片上生化反應(yīng)檢測裝置的組件布置方法通過將待優(yōu)化的生化反應(yīng)組 件的物理位置布局變量用概率分布表示，再最小化反應(yīng)完成時(shí)間來優(yōu)化所述組件布局變量 的概率分布，進(jìn)而根據(jù)該組件物理位置布局下的反應(yīng)時(shí)間來更新布局樣本集，并反復(fù)迭代 該一優(yōu)化過程直至布局樣本集對應(yīng)的概率分布給出確定的布局，實(shí)現(xiàn)了對組件物理位置及 其連接路徑的合理設(shè)計(jì)，從而能夠減小整個(gè)生化反應(yīng)檢測過程的時(shí)間。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明微型片上生化反應(yīng)檢測裝置的組件布置方法實(shí)施例一的流程圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明微型片上生化反應(yīng)檢測裝置的組件布置方法實(shí)施例一中PCR測試樣 例的流程圖；
[0018] 圖3為本發(fā)明微型片上生化反應(yīng)檢測裝置的組件布置方法實(shí)施例一中PCR生化實(shí) 驗(yàn)的架構(gòu)綜合圖；
[0019] 圖4為本發(fā)明微型片上生化反應(yīng)檢測裝置的組件布置方法實(shí)施例一中迷宮算法 的示意圖；
[0020] 圖5為本發(fā)明微型片上生化反應(yīng)檢測裝置的組件布置方法實(shí)施例一中PCR生化實(shí) 驗(yàn)初始布局；
[0021] 圖6為本發(fā)明微型片上生化反應(yīng)檢測裝置的組件布置方法實(shí)施例一中PCR生化 實(shí)驗(yàn)的初始交換概率分布；
[0022] 圖7為本發(fā)明微型片上生化反應(yīng)檢測裝置的組件布置方法實(shí)施例一中一次迭代 后PCR生化實(shí)驗(yàn)初始交換概率分布圖；
[0023] 圖8為本發(fā)明微型片上生化反應(yīng)檢測裝置的組件布置系統(tǒng)實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 圖1為本發(fā)明微型片上生化反應(yīng)檢測裝置的組件布置方法實(shí)施例一的流程圖，圖 2為本發(fā)明微型片上生化反應(yīng)檢測裝置的組件布置方法實(shí)施例一的流程示意圖，如圖巧口 圖2所示，本發(fā)明微型片上生化反應(yīng)檢測裝置的組件布置方法包括：
[00巧]S101、產(chǎn)生N個(gè)組件物理位置布局且生成所述組件物理位置布局對應(yīng)的概率分布 參量；所述生化反應(yīng)組件包括但不限于輸入或輸出儲(chǔ)液槽、稀釋反應(yīng)槽（溝道）；所述路由 布局包括但不限于用于傳導(dǎo)生化反應(yīng)試劑或發(fā)生生化反應(yīng)的設(shè)置于儲(chǔ)液槽之間的溝道的 布線方法；所述組件布置方法可W應(yīng)用在包括但不限于生物巧片上；
[0026] 優(yōu)選的，所述產(chǎn)生N個(gè)組件物理位置布局（樣本）且生成所述組件物理位置布局 對應(yīng)的概率分布參量包括：
[0027] 隨機(jī)產(chǎn)生N個(gè)第一次組件物理位置布局且生成所述組件物理位置布局對應(yīng)的第 一次概率密度參量；
[002引或者，
[0029] 根據(jù)更新后的第i次組件物理位置布局的概率分布參量產(chǎn)生N個(gè)第（i+1)次組件 物理位置布局，優(yōu)選的，包括：根據(jù)更新后的第i次組件物理位置布局的概率分布參量由蒙 特卡洛模擬產(chǎn)生N個(gè)第（i+1)次組件物理位置布局。
[0030] S102、計(jì)算各所述組件物理位置布局的生化反應(yīng)完成時(shí)間；具體計(jì)算時(shí)，各組件物 理位置布局的生化反應(yīng)完成時(shí)間與組件物理位置布局的函數(shù)關(guān)系可W用各組件物理位置 布局的生化反應(yīng)完成時(shí)間與組件物理位置布局的概率分布參量來表示；為簡化描述，W下 將生化反應(yīng)完成時(shí)間函數(shù)的組件物理位置布局的概率分布參量簡稱為組件物理位置布局 的概率分布參量；優(yōu)選的，所述計(jì)算各所述組件物理位置布局的生化反應(yīng)完成時(shí)間包括；
[0031] 分別根據(jù)迷宮算法計(jì)算每個(gè)所述組件物理位置布局對應(yīng)的多個(gè)路由布局中的生 化反應(yīng)完成時(shí)間；
[0032] 選取最小的生化反應(yīng)完成時(shí)間作為所述組件物理位置布局的生化反應(yīng)完成時(shí)間， 同時(shí)選取最小的生化反應(yīng)完成時(shí)間對應(yīng)的路由布局為所述組件物理位置布局中各組件的 連接方案；
[0033] 優(yōu)選的，下面結(jié)合一具體組件布局實(shí)例說明如何使用迷宮算法計(jì)算生化反應(yīng)完成 時(shí)間：
[0034] 生物巧片的設(shè)計(jì)由架構(gòu)綜合和物理綜合兩部分構(gòu)成。架構(gòu)綜合實(shí)現(xiàn)了有限的片上 資源對各種基本操作的分配，每一個(gè)基本操作與實(shí)際巧片中的每一個(gè)組件（例如混合器和 加熱器等）的一一對應(yīng)關(guān)系如圖2所示。整個(gè)生物巧片由一系列組件及微閥構(gòu)成。組件完 成生化試驗(yàn)所需的各種操作，微閥控制試劑在生物巧片中按既定路徑傳輸。物理綜合包含 各個(gè)組件在巧片上的布局W及連接各個(gè)組件的溝道布線。
[00巧]架構(gòu)綜合（architec化ralsynthesis)用于確定每個(gè)操作到具體巧片組件的-- 映射。此綜合可由一個(gè)簡單的貪婪算法實(shí)現(xiàn)。此貪婪算法按照生化試驗(yàn)流程圖的拓?fù)渑?序，將有限的組件一一分配。一個(gè)簡單的架構(gòu)綜合實(shí)例如圖7所示。按照拓?fù)渑判?，操?1，2, 4, 5, 7, 8, 10, 11沒有前序操作，可W給予片上組件。由于該巧片的資源限制（只有6 個(gè)輸入儲(chǔ)液槽），操作1，2, 4, 5, 7, 8分別被分配至輸入1，2, 3, 4, 5, 6,在第1時(shí)間周期完成。 操作10, 11被分配至輸入5和6,在第2時(shí)間周期完成。操作3, 6和