[发明专利]一种基于无线通信的固态纳米孔基因测序数据通信方法

说明书

本发明公开了一种基于无线通信的固态纳米孔基因测序数据通信方法，包括：1、建立基于无线通信的固态纳米孔基因测序系统，包含便携式固态纳米孔测序装置、配置5G无线通信模组的通信装置、云平台和基站；2、用户提取生物样本，使用便携式固态纳米孔测序装置测序；3、在配置通信装置上将便携式固态纳米孔测序装置采集的数据压缩、加密，并通过5G技术传输数据；步骤4、在云平台存储数据，利用算法模块，对测序数据进行分析处理，并根据处理结果，按照数据通信方案对用户通信资源分配权重进行实时调整；5、生成检测报告。该发明通过无线通信将测序采集数据传输至云端，并提出数据分析处理算法，解决针对不同类别用户的通信资源分配问题。

技术领域

本发明属于毫米波无线通信技术领域，尤其涉及一种基于无线通信的固态纳米孔基因测序数据通信方法。

背景技术

基因测序是一种新型基因检测技术，能从人体血液、体液、细胞中测定认定基因组，从而快速准确诊断疾病或锁定病原微生物，在医疗健康领域能发挥巨大作用，是精准医疗实现的重要基础。该技术经过近半个世纪，已发展至第四代纳米孔基因测序。纳米孔测序是利用电泳来驱动单个分子逐一通过纳米尺度小孔以实现测序的全新技术，根据不同碱基穿过纳米孔时引起的极微弱电流变化，检测通过的碱基类别以实现测序。纳米孔测序技术按照技术路线，主要分为生物蛋白纳米孔和固态纳米孔两类。生物蛋白纳米孔测序技术相对成熟，产业界研发出了一系列纳米孔测序仪。凭借样本准备简便、测序速度快和设备便携等特点，纳米孔测序技术在许多场景下展现出了二代测序所不具备的独特优势，被认为是测序技术未来发展方向。

生物蛋白分子本身的不稳定性极大限制了生物蛋白纳米孔芯片的使用寿命，对其实现广泛应用形成了制约。而固态纳米孔则具有高稳定性、强耐受性、高可修饰性等优势，在实现基因测序的社会化推广方面具有极高的潜力。而固态纳米孔的应用不局限于直接测序，通过设计好的杂交探针，固态纳米孔检测系统可以快速找到待测样本中能与探针特异性结合的特定基因片段，也即病原体特征基因片段。同时借助于高速发展的通信技术，固态纳米孔技术有望提供动态、实时的测序。首先对病原微生物DNA进行实时、连续和长时间的测序，随后将采集数据以无线通信的方式传送至云平台进行计算、分析，最终生成检测报告。从而令用户能够快速获得病原微生物信息，做出及时的病情判断与处理。在新冠肺炎全球大规模流行的当下，采用固态纳米孔测序技术进行远程在线测序，能够为疫情防控提供重要的辅助手段。通过将本地的采集数据上传至云端进行大数据比对，该技术不仅能快速获得用户的感染情况，还令实时追踪新冠病毒的传播成为可能。通过大规模解析用户上传的新冠病毒基因组信息，我们可以追踪人群中新冠病毒的传播与进化情况，为疫情防控策略的制定提供有价值的参考信息。

东南大学在固态纳米孔检测和测序数据分析领域已有多年积累，在一些关键技术和实现上已取得重要进展。但由于固态纳米孔技术存在产生的数据量大、数据传输时间长、碱基片段组装和基因序列比对等需在实验室计算平台上进行的问题，目前尚无法实现远程数据分析。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于无线通信的固态纳米孔基因测序数据通信方法,以解决固态纳米孔技术存在产生的数据量大、数据传输时间长、碱基片段组装和基因序列比对等需在实验室计算平台上进行的问题，目前尚无法实现远程数据分析的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：

一种基于无线通信的固态纳米孔基因测序数据通信方法，包括以下步骤：

步骤1、建立一个基于无线通信的固态纳米孔基因测序系统，包含至少一个便携式固态纳米孔测序装置、配置5G无线通信模组的通信装置、云平台和基站；便携式固态纳米孔测序装置用于采集基因测序数据，配置5G无线通信模组的通信装置、基站用于传输基因测序数据，云平台用于处理基因测序数据，基站同时用于向用户分配通信资源；