一种用于荧光强度峰检测的方法与流程

[0001]
本发明涉及荧光免疫检测技术领域，更具体地说，涉及一种用于荧光强度峰检测的方法。


背景技术：

[0002]
荧光免疫检测技术具有专一性强、灵敏度高、实用性好等优点，可被用于检测含量很低的生物活性化合物，如蛋白质(酶、接受体、抗体)、激素、药物及微生物等。荧光免疫分析仪进行荧光免疫检测的工作过程是：试剂卡通过检测区，led光源产生激发荧光，并聚集在试剂卡的目标检测物上，目标检测物受激发后产生荧光，由分析仪检测获取，从而获得的荧光强度数据曲线，曲线中会出现与所含的目标物相对应的波峰。所述波峰的出现位置取决于成分的种类，波峰的大小(即其高度或面积)取决于与所述波峰相对应的成分的量或浓度。
[0003]
目前一般采用波峰值计算方法确定波峰的大小，其采用直接选取荧光强度值最大值作为波峰值；或者选择若干个数值相对较大的荧光强度值，取它们的平均值作为波峰值。所得波峰值对应的位置则为波峰的位置。然而，在荧光测量过程中，由于一些干扰因素的存在，荧光强度值可能会出现突变的情况，使得荧光强度数据曲线出现一些与波峰类似的最大值或较大值，但这些最大值与待测物浓度并没有直接对应关系。采用上述波峰值计算方法，会将这种突变的最大值或较大值也纳入计算，这样便会导致波峰值计算出现偏差，导致最终的检测浓度准确度降低。
[0004]
中国专利公开号为cn106645708a提供一种基于荧光免疫层析技术的定量检测计算方法，包括以下步骤：将滴加有待测样本溶液的荧光免疫试纸条插入荧光免疫分析仪中，依次经过led光源照射、滤光片滤光处理、光电探测器检测、电信号处理、ad转换处理、滤波算法处理、基线拟合、寻波峰处理、计算t/c面积比值、计算浓度的过程，从而通过计算的浓度结果进行判断。上述计算方法通过滤波算法处理及基线拟合过滤掉各种噪声、信号干扰，提供较为精确的检测结果，但是仍存在无法排除突变异常信号，从而将突变异常信号纳入波峰值计算从而影响检测结果的情况。
[0005]
故，现有技术具有较大的改进空间。


技术实现要素：

[0006]
本发明的目的是为了弥补现有技术的不足，提出一种用于荧光强度峰检测的方法。
[0007]
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
[0008]
一种用于荧光强度峰检测的方法，包括以下步骤：
[0009]
(1)采用荧光免疫分析仪以设定的测试频率f、测试时间t对试剂卡进行测试，按序输出荧光强度值，从而在以输出数值序号i为横坐标、荧光强度值f为纵坐标的坐标系上得到(f
×
t)个荧光强度点，得到对应的荧光强度散点图；
[0010]
(2)峰检测：从荧光强度散点图中找出波峰位置，包括以下步骤：
[0011]
a.计算荧光强度点的斜率值k
i
，将斜率值以其对应的输出数值序号i从小到大作为排列顺序进行排序得到对应的斜率数组；设定斜率数组中斜率值最大值与最小值间数据个数的最小阈值m；
[0012]
b.遍历上一步骤所得的斜率数组找出斜率值的最大值和最小值，根据斜率值的最大值、最小值找到其对应的荧光强度数据点对应的输出数值序号，分别记为i
min
、i
max
；
[0013]
c.计算i
min
、i
max
之间的数据个数n＝|i
max-i
min
|+1；
[0014]
d.判断所述数据个数n是否大于m：若n≤m，则在最接近的一个步骤所得斜率数组中将i
min
、i
max
之间的数据点及端点排除，剩余的斜率值组成新的斜率数组，在新的斜率数组中重复进行上述步骤b-d直至满足n＞m；若n＞m，则在最接近的一个步骤所得斜率数组中其对应的输出数值序号在i
min
至i
max
之间的斜率值中找到斜率值绝对值最小的值，确定该斜率值绝对值最小的值对应的输出数值序号i，该输出数值序号i对应的荧光强度值则为波峰值，其位置则为波峰位置。
[0015]
根据以上方案，所述斜率值k
i
用于表示输出数值序号i对应的荧光强度点与前后相邻的两个荧光强度点之间的数据变化趋势；所述斜率值k
i
可按以下公式计算：
[0016]
其中，x为输出数值序号；y为输出数值序号对应的荧光强度值；m为预设的已知整数，m≥1；i为输出数值序号，i＝m+1,m+2,m+3
…
，f
×
t-m。当然，本领域技术人员也可以根据实际需要选用现有技术的其他方法计算斜率值。
[0017]
根据以上方案，所述m可根据实际需要选取任意正整数值，其取值越大，在计算斜率值公式时，选取的连续数据点越多，计算工作量也越大，理论上计算的斜率值应该越准确；然而在现实操作时所述m选取1或2已足够，因此本案所述m优选为1或2。
[0018]
根据以上方案，所述最小阈值m为斜率数组中斜率值最大值与最小值间数据个数，本领域技术人员可以根据经验进行设定；也可以按m＝a
×
(2m+1)计算得出；其中，a＝希望排除突变点的个数，可以根据仪器、试剂等硬件的情况进行确定，一般来说a取值为1、2、3、4、5的数值。如果突变点过多，则需要先验证硬件是否故障。
[0019]
根据以上方案，所述a优选为3或4。
[0020]
根据以上方案，步骤(1)中所述荧光免疫分析仪采用aducm360作为数据采集主芯片，所述设定的测试频率f为500hz，所述测试时间t为2s。所述aducm360是一种集成双通道σ-δ型adc和armcortex-m3的低功耗精密模拟微控制器，其ad转换器的数据寄存器总共有24位，系统选用16位有效数据，有利于提高测试的精确度。通过500hz的步进频率带动测试卡，数据采集模块同步通过500hz的频率采集荧光强度数据，总共2s时间按序获得1000个荧光强度数据。
[0021]
根据以上方案，所述步骤(2)前还包括将步骤(1)所述荧光强度点进行平滑滤波处理，从而得到处理后的荧光强度散点图；所述平滑滤波处理的方法采用现有技术，在此不再详述，通过平滑滤波处理对数据起到平滑作用，减小噪音干扰。
[0022]
本发明的有益效果在于：
[0023]
本发明通过设置用于荧光强度峰检测的方法，采用斜率值计算方法对荧光强度点
的斜率值进行计算，确定斜率值最大值、最小值之间的数据个数，通过数据个数与设定值进行大小比较，从而能够排除突变点，所述荧光强度峰检测能够提高波峰值及其位置确定的准确性，有效解决现有波峰值的确定方法由于突变点的出现影响波峰值及其位置确定的准确性的技术问题，尤其在突变点偏大时其效果更为显著。
附图说明
[0024]
图1为本发明所述用于荧光强度峰检测的方法的流程示意图；
[0025]
图2为本发明中平滑滤波处理后所得的荧光强度散点图；
[0026]
图3为本发明所述输出数值序号i与斜率k
i
对应的散点图。
具体实施方式
[0027]
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
[0028]
如图1所示，本实施例公开了一种用于荧光强度峰检测的方法，包括以下步骤：
[0029]
(1)采用荧光免疫分析仪以设定的测试频率f、测试时间t对试剂卡进行测试，按序输出荧光强度值，从而在以输出数值序号i为横坐标、荧光强度值f为纵坐标的坐标系上得到(f
×
t)个荧光强度点，得到对应的荧光强度散点图；
[0030]
进一步地，所述荧光免疫分析仪采用aducm360作为数据采集主芯片，所述设定的测试频率f为500hz，所述测试时间t为2s，从而在以输出数值序号i为横坐标、荧光强度值f为纵坐标的坐标系上得到1000个荧光强度点，得到对应的荧光强度散点图；将所述荧光强度点进行平滑滤波处理，从而得到处理后的荧光强度散点图；具体的散点图见图2；
[0031]
(2)峰检测：从荧光强度散点图中找出波峰位置，包括以下步骤：
[0032]
a.计算荧光强度点的斜率k
i
，将斜率值以其对应的输出数值序号i从小到大作为排列顺序进行排序得到含有998个斜率值的斜率数组；所述斜率值k
i
按以下公式计算：其中，x为输出数值序号；y为输出数值序号对应的荧光强度值；m＝1；i为输出数值序号，i＝2,3,4
…
，999；所述输出数值序号i与斜率值ki对应的散点图见图3；设定a＝3，则预设值m＝a
×
(2m+1)＝9；
[0033]
b.遍历上一步骤所得的斜率数组找出斜率值的最大值和最小值，根据斜率值的最大值、最小值找到其对应的荧光强度数据点对应的输出数值序号，分别记为i
min
、i
max
；结合图3可见，i
min
＝501,i
max
＝499；
[0034]
c.计算i
min
、i
max
之间的数据个数n＝|i
max-i
min
|+1＝|499-501|+1＝3；
[0035]
d.判断所述数据个数n是否大于m：从步骤a、c的计算可知，n＝3、m＝9，即n＜m，则在最接近的一个步骤即步骤a所述斜率数组中将i
min
、i
max
之间的数据点及端点排除，剩余的斜率值组成新的斜率数组，在新的斜率数组中重复进行上述步骤b-d直至满足n＞m，具体循环计算过程如下：
[0036]
将步骤a所述斜率数组中输出数值序号为499-501对应的3个斜率值删除，剩余的995个斜率值组成新的斜率数组；遍历含有剩余的995个斜率值的斜率数组找到斜率值的最
大值和最小值，根据斜率值的最大值、最小值找到其对应的荧光强度数据点对应的输出数值序号，分别记为i
min
、i
max
；结合图3可见，i
min
＝592,i
max
＝486；计算i
min
、i
max
之间的数据个数n＝|i
max-i
min
|+1＝|486-592|+1＝104；判断所述数据个数n是否大于m：由于m＝9，而上述该循环计算中的n＝104，n＞m，那么含有剩余的995个斜率值的斜率数组中其对应的输出数值序号在486至592之间的斜率值中斜率值绝对值最小的值，确定该斜率值绝对值最小的值对应的输出数值序号i＝536，该输出数值序号i＝536对应的荧光强度值则为波峰值，其位置则为波峰位置。
[0037]
本实施例详细说明了测试所得荧光强度散点图仅存在1个突变点时，采用本申请所述用于荧光强度峰检测的方法如何具体确定正确的波峰值、波峰位置；按照本申请所述用于荧光强度峰检测的方法处理，如果有2个及以上的突变点，则可以通过多次循环步骤b-d从而排除掉多个突变点，在此不再详述。
[0038]
现有波峰值的确定方法是通过直接选取荧光强度值最大值作为波峰值，或选择若干个数值相对较大的荧光强度值，取它们的平均值作为波峰值。由此可见，若采用现有波峰值的确定方法在图2所述荧光强度散点图中确定波峰值，由于出现的突变点对应的荧光强度值较大甚至大于波峰值，因此该突变点将会被纳入计算导致波峰值偏大，从而导致不能准确地确定波峰值及其对应的位置，影响检测准确性。
[0039]
而采用本申请所述用于荧光强度峰检测的方法，由于突变点的出现，导致该突变点的前后输出数值序号对应的斜率值出现较大的变化(变化趋势过大)，因此在波峰值确定的过程中会被排除，从而有效解决由于突变点的出现影响波峰值及其对应的位置确定的准确性，尤其在突变点偏大时其效果更为显著。
[0040]
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。