信息的DNA存储、读取方法及装置

本发明涉及信息存储，尤其涉及一种信息的dna存储、读取方法及装置。

背景技术：

1、本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

2、目前，dna信息存储技术是一种前沿的信息存储方法，具有高密度、长寿命和极高的稳定性等众多优势。与传统的电子存储介质相比，其存储密度可以达到更高水平，并且具有更高的安全性和可靠性。同时，dna作为自然存在的信息载体，在生物学和医学领域也有着广泛的应用价值。

3、在实际应用中，dna信息存储技术通过合成包含特定碱基序列的dna链进行信息写入，并以某种方式保存。在需要读取时，通过使用dna测序技术检测出dna链的碱基序列排布来实现信息的读取。这一过程虽然看似简单，但实际上要求各种商业化设备的配合操作，例如dna合成仪、聚合酶链式反应(pcr)仪和测序仪器等。此外，由于dna存储流程涉及复杂的液体操作和手动操作环节，因此还面临着错误概率和数据冗余等问题。随着dna存储池的扩大，地址标签的正交化设计变得更加复杂，这不仅增加了扩增偏差，而且可能会降低整个dna数据存储过程的效率。

4、尽管dna信息存储技术在近几年取得了长足的发展，但目前仍面临着完全集成、高效实用且高成本的dna数据存储方案的挑战。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种信息的dna存储方法，用以基于喷墨打印技术和空间位置直接寻址的dna存取，实现dna存取环节的集成化，该方法包括：

2、通过预设编码手段将待存储数字信息转换为dna序列信息；

3、使用基于喷墨原理的亚磷酰胺核苷酸的dna合成方法或酶法合成方法对所述dna序列信息在原始dna芯片上按照预设空间位置进行合成，得到合成了dna序列的芯片；所述原始dna芯片包括多个反应池，每个反应池具有固定的预设空间位置；

4、使用预设封装方法将合成了dna序列的芯片进行封装，在预设保护环境中存储封装好的合成了dna序列的芯片。

5、本发明实施例提供一种信息的dna读取方法，用以基于喷墨打印技术和空间位置直接寻址的dna存取，实现dna存取环节的集成化，该方法包括：

6、对待读取的合成了dna序列的芯片上的待读取区域进行去封装操作；所述合成了dna序列的芯片从预设保护环境中取出；所述待读取区域为设置多个反应池的区域，每个反应池具有固定的预设空间位置；

7、通过喷墨原理的方法向去封装操作后的合成了dna序列的芯片上的待读取区域添加测序用的荧光单体试剂，对合成了dna序列的芯片进行dna测序，获得dna序列信息以及dna序列信息在芯片上的空间位置；

8、根据dna序列信息在芯片上的空间位置，使用预设编码手段对应的解码手段，将测序获得的dna序列信息进行解码得到原始的数字信息。

9、本发明实施例还提供一种信息的dna存储装置，用以基于喷墨打印技术和空间位置直接寻址的dna存取，实现dna存取环节的集成化，该装置包括：

10、编码单元，用于通过预设编码手段将待存储数字信息转换为dna序列信息；

11、合成单元，用于使用基于喷墨原理的亚磷酰胺核苷酸的dna合成方法或酶法合成方法对所述dna序列信息在原始dna芯片上按照预设空间位置进行合成，得到合成了dna序列的芯片；所述原始dna芯片包括多个反应池，每个反应池具有固定的预设空间位置；

12、封装保存单元，用于使用预设封装方法将合成了dna序列的芯片进行封装，在预设保护环境中存储封装好的合成了dna序列的芯片。

13、本发明实施例还提供一种信息的dna读取装置，用以基于喷墨打印技术和空间位置直接寻址的dna存取，实现dna存取环节的集成化，该装置包括：

14、解封单元，用于对待读取的合成了dna序列的芯片上的待读取区域进行去封装操作；所述合成了dna序列的芯片从预设保护环境中取出；所述待读取区域为设置多个反应池的区域，每个反应池具有固定的预设空间位置；

15、测序单元，用于通过喷墨原理的方法向去封装操作后的合成了dna序列的芯片上的待读取区域添加测序用的荧光单体试剂，对合成了dna序列的芯片进行dna测序，获得dna序列信息以及dna序列信息在芯片上的空间位置；

16、解码单元，用于根据dna序列信息在芯片上的空间位置，使用预设编码手段对应的解码手段，将测序获得的dna序列信息进行解码得到原始的数字信息。

17、本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述信息的dna存储、读取方法。

18、本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述信息的dna存储、读取方法。

19、本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述信息的dna存储、读取方法。

20、本发明实施例中，信息的dna存储方案，工作时：通过预设编码手段将待存储数字信息转换为dna序列信息；使用基于喷墨原理的亚磷酰胺核苷酸的dna合成方法或酶法合成方法对所述dna序列信息在原始dna芯片上按照预设空间位置进行合成，得到合成了dna序列的芯片；所述原始dna芯片包括多个反应池，每个反应池具有固定的预设空间位置；使用预设封装方法将合成了dna序列的芯片进行封装，在预设保护环境中存储封装好的合成了dna序列的芯片。

21、本发明实施例中，信息的dna读取方案，工作时：对待读取的合成了dna序列的芯片上的待读取区域进行去封装操作；所述合成了dna序列的芯片从预设保护环境中取出；所述待读取区域为设置多个反应池的区域，每个反应池具有固定的预设空间位置；通过喷墨原理的方法向去封装操作后的合成了dna序列的芯片上的待读取区域添加测序用的荧光单体试剂，对合成了dna序列的芯片进行dna测序，获得dna序列信息以及dna序列信息在芯片上的空间位置；根据dna序列信息在芯片上的空间位置，使用预设编码手段对应的解码手段，将测序获得的dna序列信息进行解码得到原始的数字信息。

22、与现有技术相比，本发明实施例涉及的dna存储、读取方案的有益技术效果是：

23、首先，现有技术中主流pcr方式的检索还需要使用特异性地址标签来占用存储资源，导致存储资源的浪费，与该点现有技术的方案相比较，本发明实施例基于空间位置直接寻址的dna随机存取，避免地址标签对存储资源的浪费，提高信息存取效率。

24、其次，现有技术中dna存取流程涉及复杂的液体操作，添加合成和测序试剂的过程不精确，会存在浪费试剂的问题，浪费昂贵试剂，成本高，与该点现有技术相比较，本发明实施例中利用喷墨打印技术可以在dna合成端提供高质量的合成，添加合成和测序试剂的过程能够精准地给单个反应池添加试剂，这使得dna信息写入和读取更加准确和可靠。同时，这种方法也有助于减少昂贵试剂的消耗，从而降低实验成本。喷墨打印的方法还可以在同一张dna芯片上选择性地同时读取多个反应池中的dna序列信息，从而提高检测的效率和准确性，能够快速且准确地完成从合成到测序的流程，从而使得信息的获取更加高效。

25、最后，现有技术中的dna存取方法包含写、存、检、读四个关键环节，但是这些环节目前的集成化程度较低，导致整体存取效率不高，与该点现有技术的方案相比较，本发明实施例提出了一种基于喷墨打印技术和空间位置直接寻址的dna随机存取方法，可以在一张dna芯片上同时进行合成、封装保存和测序，在合成过程中，不需要将dna从合成基底上洗脱并进行纯化，这使得操作过程变得更加简单和高效，实现dna存取的写、存、检、读四个关键环节的集成化，提高信息存取效率。

26、综上，本发明实施例可以基于喷墨打印技术和空间位置直接寻址的dna存取，实现dna存取环节的集成化，降低了dna数据存取成本，提高了信息存取效率。