[發明專利]毒素檢測系統和方法

無效

• 申請號: 201010214050.1
• 申請日: 2010-05-21
• 公開（公告）號: CN101963590A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發明（設計）人: J·博克
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: G01N27/02
• 分類號: G01N27/02;G06F19/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王小衡;李家麟

關于聯邦政府贊助的研究或開發的聲明

本發明是由政府支持在美國陸軍授予的合同號DAMD17-01-C-0011下完成。政府對本發明具有一定的權利。

技術領域

本發明通常涉及毒素檢測，并且更具體地涉及一種開發用于基于從生物傳感器提供的數據檢測毒素，尤其是在飲用水中的毒素的模型的系統和方法。

背景技術

市政供水的純度一直是公民和其主管部門的相對高度優先考慮的事情。最近，雖然不幸，關于有害化合物有目的的引入到市政供水已引起了關注。響應于這些關注，各種團體，包括各種政府團體，已經開展計劃來開發檢測水中存在有害化合物的能力。

各種發起者已經圍繞基于生物的傳感器諸如電細胞基質阻抗傳感器(ECIS)進行開發。不幸的是，當暴露在相對低濃度的某些化合物時，ECIS的響應在統計上不能與暴露到干凈水中顯著地區分。結果，尤其在相對低濃度值水平下，現有已知的用于處理來自ECIS的數據的方法不能提供足夠高的靈敏度和足夠低的假陽性率。

因此，需要用于檢測水中毒素的系統和方法，在暴露后盡早具有相對高的靈敏度和低的假陽性率。本發明至少解決這一需要。

發明內容

在一示意性實施例中，一種對于在水中存在一種或多種毒素生成通用二元分類器(generic?binary?classifier)的方法包括從多個標準化先驗(a?priori)數據集中提取特征，所述標準化先驗數據集包括一個或多個控制數據集和多個處理數據集。所述一個或多個控制數據集表示對其中沒有毒素的水的電細胞基質阻抗傳感器(ECIS)響應，并且多個處理數據集的每個表示對其中具有毒素的水的ECIS響應。利用提取的特征訓練多個分類器算法，并且從每個訓練的分類器算法產生多個分類模型。評價每個分類模型，并基于每個分類模型的評價選擇其子集。所選擇的分類模型的子集被提供作為通用二元分類器。

在另一示意性實施例中，一種制造水中毒素檢測系統的方法，包括從多個標準化先驗數據集中提取特征，所述標準化先驗數據集包括一個或多個控制數據集和多個處理數據集。所述一個或多個控制數據集表示對其中沒有毒素的水的電細胞基質阻抗傳感器(ECIS)響應，并且多個處理數據集的每個表示對其中具有毒素的水的ECIS響應。利用提取的特征訓練多個分類器算法，并且從每個訓練的分類器算法產生多個分類模型。評價每個分類模型，并基于每個分類模型的評價選擇其子集。處理器隨后被配置為運行至少所選擇的分類模型的子集，并且ECIS被耦合至所述處理器。

仍在另外一示意性實施例中，水中毒素檢測系統包括電細胞基質阻抗傳感器(ECIS)和處理器。所述ECIS適于接收水流并配置為提供ECIS數據。所述處理器被耦合以接收ECIS數據并且實施通用二元分類器。所述通用二元分類器被配置為響應于ECIS數據而確定水中是否存在毒素。由所述處理器實施的所述通用二元分類器是通過從多個標準化先驗數據集中提取特征生成的，所述標準化先驗數據集包括一個或多個控制數據集和多個處理數據集。所述一個或多個控制數據集表示對其中沒有毒素的水的電細胞基質阻抗傳感器(ECIS)響應，并且多個處理數據集的每個表示對其中具有毒素的水的ECIS響應。利用提取的特征訓練多個分類器算法，并且從每個訓練的分類器算法產生多個分類模型。評價每個分類模型，并基于每個分類模型的評價選擇其子集。所選擇的分類模型的子集被提供作為通用二元分類器。

進一步，結合附圖和前面的背景技術，所述方法和系統的其它期望的特征和特性將從隨后的詳細說明和所附的權利要求而變得明顯。

附圖說明

以下將結合下面的附圖描述本發明，其中相同的數字表示相同的部件，其中：

圖1描繪了根據本發明示意性實施例的水中毒素檢測系統的功能方塊圖；

圖2以流程圖的形式描繪了用于產生由圖1的處理器實施的通用二元分類器的全部過程；

圖3以流程圖的形式描繪了預處理方法的示意性實施例；

圖4以流程圖的形式描繪了特征提取過程的示意性實施例；

圖5和6分別描述了圖4的用于控制數據集和處理數據集的特征提取過程的示意性結果；

圖7描繪了對于圖5和6示意性結果在早期時間段的局部結構的特寫(closeup)表示；

圖8以流程圖的形式描繪了示意性的構建和評估過程；和

圖9以流程圖的形式描繪了通用分類器可以實施的過程。

具體實施方式