基于局域阈值的纳米孔检测电流信号特征信息提取方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于局域阈值的纳米孔检测电流信号特征信息提取方法及装置，预先获取一段时间内纳米孔传感器离子电流信号数据，选定移动窗内局域数据，进行基线和双阈值设定，从而初步判定出一个脉冲信号的起始点和终止点；对初步选定的脉冲电信号数据利用傅里叶级数进行拟合，并通过二阶差分和上升时间方法进行校正，进一步筛选纳米孔内分子易位引起的脉冲信号；对判定的分子易位事件引起的脉冲信号进行特征信息提取；选定信号的分子特征事件提取的多维参量信息进行保存输出，并进行统计分析，高通量的处理纳米孔电信号数据。本发明专利技术精度高，数据批量化处理，实现了对纳米孔传感器大数据进行高通量自动分析，有助于纳米孔传感器的广泛应用。感器的广泛应用。感器的广泛应用。

【技术实现步骤摘要】
基于局域阈值的纳米孔检测电流信号特征信息提取方法及装置


[0001]本专利技术属于信号处理及软件设计领域，具体涉及一种基于移动窗孔内局域阈值的纳米孔检测电流信号特征信息提取方法及装置。

技术介绍

[0002]纳米孔传感器作为一个单分子检测工具越来越广泛的应用于生物传感检测分析领域，具有无需标记和扩增，低成本，灵敏和高通量等优势，可以用来检测未标记的各类生物分子，如DNA，RNA，蛋白质以及配体或蛋白质
‑
DNA复合物等。纳米孔检测方法很简单，当分子通过纳米孔时，会引起离子电流增加或者降低，产生一系列脉冲信号，分析物的大小，电荷以及构象等信息都隐藏在分子事件脉冲信号中。因此纳米孔传感实验得到的大量电流脉冲信号的判定和信息提取十分重要。目前已有的纳米孔检测电流信号的信息提取处理方法比较有限，如calmfit中主要有阈值设定和模板法，选定一个阈值或者模板事件，简单的根据差值或者比对去判定分子易位事件引起的脉冲信号。该方法对于DNA等长的线性分子过孔引起的长时间的矩形信号具有一定的识别度。但是当基线电流噪音大，特别是分子过孔速度快，脉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于局域阈值的纳米孔检测电流信号特征信息提取方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)预先获取一段时间内纳米孔传感器离子电流信号数据，选定移动窗内局域数据，进行基线和双阈值设定，从而初步判定出一个脉冲信号的起始点和终止点，每个脉冲信号代表了纳米孔内一个检测分子通过引起的阻塞电流变化，称为一个分子易位事件；(2)对初步选定的脉冲电信号数据利用傅里叶级数进行拟合，并通过二阶差分和上升时间方法进行校正，进一步筛选纳米孔内分子易位引起的脉冲信号；(3)当脉冲信号判定为纳米孔分子特征事件，对判定的分子易位事件引起的脉冲信号进行特征信息提取，包括脉冲信号的滞留时间、幅值，峰位，电压以及信号积分等信息；(4)将选定信号的分子特征事件提取的多维参量信息进行保存输出，并进行统计分析，高通量的处理纳米孔电信号数据。2.根据权利要求1所述的基于双阈值的纳米孔检测电流信号特征信息提取方法，其特征在于，所述步骤(1)实现过程如下：纳米孔离子电流为：其中，I0(t)为基线电流，为事件电流，I
n
(t)为电流噪音；为了最小化基线漂移的影响，将加载的电信号数据分段读取，对于局域内数据进行基线设定，设定窗口宽度(ww)；窗口内数据点设为i，基线电流为窗口中所有数据点电流值的均值,根据移动窗口平均来估计局部基线，设置为baseline(i)；检测初态为0，从窗口后第一个点开始判断(i＝ww+1)；根据脉冲信号的变化设定极小阈值u0和极大阈值u1，进行分子事件判定，局部阈值u
j
通过从局部基线减去常数阈值u0来定义：其中，I
k
是数据点k处的电流值，窗口宽度ω；当分子进入孔发生堵塞后，孔内离子电流下降，因此窗口中的事件起始点的电流值应小于基线电流，同时其与基线电流的差值应大于初始设定的下阈值和小于上阈值(u0<I
k
<u1)，其数据点(data(i,2)<baseline(i))&&(data(i
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2,2)>baseline(i
‑
2))；当窗口内检测的数据点的电流值回到基线电流时(data(i,2)>baseline(i))，事件结束。3.根据权利要求1所述的基于双阈值的纳米孔检测电流信号特征信息提取方法，其特征在于，所述步骤(2)包括以下步...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁丽星，武灵芝，叶媛，席国豪，严馨，曾祥杰，武子情，王雨桐，王宇彤，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：