CN112683873B - 液态芯片的检测模型构建方法及装置、分析方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了液态芯片的检测模型构建方法及装置、分析方法及装置，包括：获取多个不同浓度的标准样本的原始数据；其中，每个所述原始数据包括：连续的多个时间序列，以及每个所述时间序列对应的荧光强度值；根据每个所述标准样本的所述多个时间序列、以及相对应的所述多个荧光强度值，进行去噪，得到每个所述标准样本的荧光强度校正值；根据每个所述标准样本的荧光强度校正值和所述标准样本的标准浓度值构建得到所述检测模型。本发明提出了一种依据时间序列信号模型构建方法，能够将颗粒大小信号稳定的数据区分并做后续的分析，减少因微球黏连引起的结果误差。

Description

液态芯片的检测模型构建方法及装置、分析方法及装置

技术领域

本发明涉及生物与新医药技术领域，具体涉及一种液态芯片的检测模型构建方法及装置、分析方法及装置。

背景技术

液态芯片技术也成为悬浮式点阵技术，主要是以美国Luminex公司开发的液态芯片为首，它结合了编码微球、激光技术、应用流体学、最新的高速数字信号处理器和计算机运算法则，具有高通量、高速度、低成本、高灵敏度、高精密度、线性范围广、操作简便等优势，在免疫分析、核酸分析、酶学分析、受体和配体识别等分析中有广泛应用。

液态芯片（LuminexxMap）技术的实现原理是通过把聚苯乙烯微球用荧光染色编码，通过调节两种不同荧光染料的配比来获得高达100多种具有不同荧光特征的荧光光谱微球矩阵，每种微球可以共价交联上特定检测物，在检测时，带有不同特异性检测物的编码微球混合，对微量样本检测，在悬液中靶物质特异性结合后，用特定的流式荧光仪器进行检测，可获得多重检测物质的含量结果。

现有技术的缺陷和不足：

1.聚苯乙烯微球是一种常见的高分子微球材料，因为其粒径小、比表面积大、吸附性强、易于改性和修饰等特点，能够应用于流式荧光法，但是因为聚苯乙烯微球具有很强的吸附性，微球之间非常容易黏连，导致形成大颗粒团，同时也会降低标记在微球上的靶物质含量。

2.聚苯乙烯微球在标记荧光的过程中，无法保证荧光含量的绝对均匀，通常行业内将微球的表达峰值的变异系数规定在5%以内，用以衡量微球的均匀性，但在长期保存的微球中由于均匀性问题，仍会有微球荧光含量不均匀的情况，导致靶物质的检测结果异常。

3.液态芯片技术检测的硬件设备是流式细胞仪或者流式荧光分析仪，其基本的原理是将单颗粒悬液信号通过检测池，检测池内会经过不同能量的激光，以此来激发单颗粒上的荧光信号。系统中的流体系统和光学系统都存在设备稳定性问题，尤其是流体系统，会因为使用时间，管路污染程度和检测样本浓度等问题，导致流体波动，导致气泡，信号偏移等问题，这样的情况会影响聚苯乙烯微球的信号稳定性，最终导致结果误差。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种液态芯片检测模型的构建方法，包括：

获取多个不同浓度的标准样本的原始数据；其中，每个所述原始数据包括：连续的多个时间序列，以及每个所述时间序列对应的荧光强度值；

第一个时间序列点的荧光强度值作为有效数据保留，从第二个时间序列点的荧光强度值开始，判断每个所述标准样本的每个所述时间序列所对应的荧光强度值是否满足信号条件；

在所述荧光强度值满足所述信号条件时，将所述荧光强度值标记为有效；

将每个所述标准样本所有标记为有效的荧光强度值的平均值作为荧光强度校正值；

根据每个所述标准样本的荧光强度校正值和所述标准样本的标准浓度值构建得到所述检测模型。

进一步地，所述信号条件为：

其中，MFI为荧光强度值；Time_i为时间序列点，i为大于1的自然数；n为数据量，n为大于1的自然数；α为系数变量，取值为3-10%。

进一步地，所述检测模型为根据每个所述标准样本的荧光强度校正值和所述标准样本的标准浓度值拟合得到的标准曲线。

进一步地，本发明提供一种液态芯片检测模型的构建装置，包括：

获取模块，用于获取多个不同浓度的标准样本的原始数据；其中，每个所述原始数据包括：连续的多个时间序列，以及每个所述时间序列对应的荧光强度值；

去噪模块，用于根据每个所述标准样本的所述多个时间序列、以及相对应的多个所述荧光强度值，进行去噪，得到每个所述标准样本的荧光强度校正值；

构建模块，用于根据每个所述标准样本的荧光强度校正值和所述标准样本的标准浓度值构建得到所述检测模型。

进一步地，本发明提供一种液态芯片的分析方法，包括：

获取待检测样本的荧光强度值；

根据所述荧光强度值和检测模型得到所述待检测样本的浓度值；其中，所述检测模型通过上述构建方法得到。

进一步地，所述待检测样本包含有多种待测成分，每个所述待测成分对应有检测到的荧光强度值，以及每个所述待测成分对应有检测模型；

所述待检测样本的每个所述待测成分对应有相应的浓度值。

进一步地，所述待检测样本通过液态芯片标记。

进一步地，本发明还提供一种液态芯片的分析装置，包括：

获取模块，用于获取待检测样本的荧光强度值；

分析模块，用于根据所述荧光强度值和检测模型得到所述待检测样本的浓度值。

进一步地，本发明提供一种液态芯片的分析系统，包括：

计算机装置，封装IC和电连接所述封装IC的存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述封装IC读取并运行时，所述计算机装置实现所述分析方法。

检测仪器，信号连接所述计算机装置，用于对待检测样本进行检测并得到荧光强度值、并发送所述荧光强度值至所述计算机装置。

综上所述，本发明提供的技术方案可以具有如下一个或多个优点或有益效果：

本发明通过时间序列参数对样本检测结果重新制定质控标准，够把均匀的各荧光信号区分并做后续的分析，减少因信号不均一引起的结果误差；提高了检测的精度，同时提高了操作过程的容错率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为原始数据的FSC-SSC图。

图2为原始数据中微球的分布情况。

图3为数据质控图。

图4为原始数据经过去噪处理后的FSC-SSC图。

图5为经过去噪处理后微球的分布情况。

图6为IL-1β的标准曲线。

图7为IL-2的标准曲线。

图8为IL-8的标准曲线。

图9为IL-10的标准曲线。

图10为IL-17A的标准曲线。

图11为IFN-α2的标准曲线。

图12为TNF-α的标准曲线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

【实施例1】

本实施例提供一种液态芯片检测模型的构建方法：

1. 获取多个不同浓度的标准样本的原始数据；其中，每个所述原始数据包括：连续的多个时间序列，以及每个所述时间序列对应的荧光强度值。

参见图1和图2，图1为原始数据的FSC-SSC图，用于圈出微球，图2通过APC荧光信号对微球进行区分，PE展现的是荧光强度值。

2. 第一个时间序列点的荧光强度值作为有效数据保留，从第二个时间序列点的荧光强度值开始，判断每个所述标准样本的每个所述时间序列所对应的荧光强度值是否满足信号条件；在所述荧光强度值满足所述信号条件时，将所述荧光强度值标记为有效；将每个所述标准样本所有标记为有效的荧光强度值的平均值作为荧光强度校正值。

所述信号条件为：

其中，MFI为荧光强度值；Time_i为时间序列点，i为大于1的自然数；n为数据量，n为大于1的自然数；α为系数变量，取5%。

参见图3-5，图3为数据质控图，图中两条横线中间的均为有效数据，图4为经过去噪处理后的FSC-SSC图，图5为经过去噪处理后的不同微球的分布情况；对比图5和图2可见，经过去噪处理，微球分布更加集中，本实施例提供的去噪方法十分有效。

3.根据每个所述标准样本的荧光强度校正值和所述标准样本的标准浓度值拟合得到标准曲线。

参见图6-12，图6为IL-1β的标准曲线；图7为IL-2的标准曲线；图8为IL-8的标准曲线；图9为IL-10的标准曲线；图10为IL-17A的标准曲线；图11为IFN-α2的标准曲线；图12为TNF-α的标准曲线。

【实施例2】

本实施例提供一种液态芯片的分析方法：

1. 获取待检测样本的荧光强度值；

2. 根据所述荧光强度值和实施例1提供的标准曲线得到所述待检测样本的浓度值。

根据上述方法检测4例待测样本，得到的数据如表1所示。

表1 4例待测样本的检测结果

【实施例3】

本实施例提供一种液态芯片检测模型的构建装置，包括：

获取模块，用于获取多个不同浓度的标准样本的原始数据；其中，每个所述原始数据包括：连续的多个时间序列，以及每个所述时间序列对应的荧光强度值；

去噪模块，用于根据每个所述标准样本的所述多个时间序列、以及相对应的多个所述荧光强度值，进行去噪，得到每个所述标准样本的荧光强度校正值；

构建模块，用于根据每个所述标准样本的荧光强度校正值和所述标准样本的标准浓度值构建得到所述检测模型。

【实施例4】

本实施例提供一种液态芯片的分析装置，包括：

获取模块，用于获取待检测样本的荧光强度值；

分析模块，用于根据所述荧光强度值和检测模型得到所述待检测样本的浓度值。

【实施例5】

本实施例提供一种液态芯片的分析系统，包括：

计算机装置，封装IC和电连接所述封装IC的存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述封装IC读取并运行时，所述计算机装置可以实现实施例2提供的分析方法。

检测仪器，信号连接所述计算机装置，用于对待检测样本进行检测并得到荧光强度值、并发送所述荧光强度值至所述计算机装置。

所述检测仪器为流式细胞仪或流式荧光检测分析仪。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种液态芯片检测模型的构建方法，其特征在于，包括：

获取多个不同浓度的标准样本的原始数据；其中，每个所述原始数据包括：连续的多个时间序列，以及每个所述时间序列对应的荧光强度值；

第一个时间序列点的荧光强度值作为有效数据保留，从第二个时间序列点的荧光强度值开始，判断每个所述标准样本的每个所述时间序列所对应的荧光强度值是否满足信号条件；

在所述荧光强度值满足所述信号条件时，将所述荧光强度值标记为有效；

将每个所述标准样本所有标记为有效的荧光强度值的平均值作为荧光强度校正值；

根据每个所述标准样本的荧光强度校正值和所述标准样本的标准浓度值构建得到所述检测模型；

所述信号条件为：

其中，MFI为荧光强度值；Time_i为时间序列点，i为大于1的自然数；n为数据量，n为大于1的自然数；α为系数变量，取值为3-10%。

2.根据权利要求1所述的检测模型的构建方法，其特征在于，所述检测模型为根据每个所述标准样本的荧光强度校正值和所述标准样本的标准浓度值拟合得到的标准曲线。

3.一种液态芯片检测模型的构建装置，其特征在于，用于实现如权利要求1或2所述的构建方法，包括：

获取模块，用于获取多个不同浓度的标准样本的原始数据；其中，每个所述原始数据包括：连续的多个时间序列，以及每个所述时间序列对应的荧光强度值；

去噪模块，用于根据每个所述标准样本的所述多个时间序列、以及相对应的多个所述荧光强度值，进行去噪，得到每个所述标准样本的荧光强度校正值；

构建模块，用于根据每个所述标准样本的荧光强度校正值和所述标准样本的标准浓度值构建得到所述检测模型。

4.一种液态芯片的分析方法，其特征在于，包括：

获取待检测样本的荧光强度值；

根据所述荧光强度值和检测模型得到所述待检测样本的浓度值；其中，所述检测模型通过如权利要求1或2任意一项构建方法得到。

5.根据权利要求4所述的分析方法，其特征在于，所述待检测样本包含有多种待测成分，每个所述待测成分对应有检测到的荧光强度值，以及每个所述待测成分对应有检测模型；

所述待检测样本的每个所述待测成分对应有相应的浓度值。

6.根据权利要求4所述的分析方法，其特征在于，所述待检测样本通过液态芯片标记。

7.一种液态芯片的分析装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取待检测样本的荧光强度值；

分析模块，用于根据所述荧光强度值和检测模型得到所述待检测样本的浓度值；其中，所述检测模型通过如权利要求1或2任意一项构建方法得到。

8.一种液态芯片的分析系统，其特征在于，包括：

计算机装置，封装IC和电连接所述封装IC的存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述封装IC读取并运行时，所述计算机装置实现如权利要求4-6中任意一项所述的分析方法；

检测仪器，信号连接所述计算机装置，用于对待检测样本进行检测并得到荧光强度值、并发送所述荧光强度值至所述计算机装置。

Images