[發(fā)明專利]自適應(yīng)線性濾波器用于表面等離子共振傳感圖中實時降噪

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201180017242.6
• 申請日: 2011-03-28
• 公開（公告）號: CN102884418A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: T·塞德曼
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣健康護理生物科學(xué)股份公司
• 主分類號: G01N21/55
• 分類號: G01N21/55;G06F17/00;H03H17/02;H03H21/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 葉曉勇;朱海煜

背景技術(shù)

本發(fā)明一般涉及表面等離子共振(Surface?Plasmon?Resonance，SPR)傳感圖中用于降噪的濾波方案，并且更特別地，涉及SPR傳感圖中用于降噪的自適應(yīng)線性濾波方案。

表面等離子共振(SPR)測量系統(tǒng)通常以傳感圖的形式呈現(xiàn)檢測到的樣本的折射率的變化。傳感圖是樣本的相對折射率相對于時間的生物分子相互作用圖并可包含一個或更多階段。該圖的每個階段包括僅緩沖時期以及隨后的締合(association)和離解(dissociation)時期。該締合和離解時期包括導(dǎo)致折射率的變化的生物分子的吸附和解吸。吸附-解吸能實時追蹤并能確定所吸附的物質(zhì)的量。SPR傳感圖可包括能掩蓋傳感圖的特征或以其它方式使其失真的不同類型的噪聲成分。該噪聲成分可歸因于SPR測量系統(tǒng)的光學(xué)器件中的測量不確定性。該噪聲成分還可能由于機械事件，如控制樣本中緩沖物和分析物的流動的閥的打開和關(guān)閉。此外，測量中也可存在由于溫度變化或樣本不均勻性引起的漂移。

已經(jīng)研究了SPR傳感圖中用于降噪的各種方案，包括線性和非線性濾波。線性濾波能非常有效地降低存在于信號中的隨機噪聲成分。然而，已經(jīng)注意到常規(guī)的線性濾波有若干缺點。當(dāng)常規(guī)線性濾波(如低通濾波)應(yīng)用于SPR傳感圖時，高頻特征(如傳感圖中的急劇轉(zhuǎn)變)可被平滑或消除。但這些急劇轉(zhuǎn)變可指示關(guān)鍵的生化過程或事件，如樣本中分析物和配體(ligand)之間的結(jié)合(binding)事件的開始。對這些急劇轉(zhuǎn)變的平滑或消除能使締合/離解速率和其它重要的生化過程的指標(biāo)的確定更加困難或更不準(zhǔn)確。當(dāng)信號包括不連續(xù)或其它異常時常規(guī)線性濾波也可導(dǎo)致的振鈴(ringing)，使得SPR傳感圖中所描繪的生化過程或事件難以解釋。

因此，所希望的是有用于降噪并且保持SPR傳感圖中的重要信號特性的線性濾波方法。

傳感圖濾波用于降低在其本質(zhì)上是隨機的高頻噪聲。例如氣泡異常值(bubble?outlier)和步驟不應(yīng)由于濾波而降低。傳感圖濾波將不影響動力學(xué)常數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種由表面等離子共振器件所生成的SPR傳感圖中的噪聲的線性濾波的方法。該方法包括提供可變長度的線性濾波器以濾波該傳感圖中的輸出信號。該方法還包括基于該傳感圖中信號的斜率和鎖定截距線性誤差(locked?interception?linear?error)LILE檢測器來確定該線性濾波器的最佳長度。因此，該方法包括在該器件中測量折射率期間實時確定自適應(yīng)濾波器長度(filter?length)用于傳感圖的降噪。

附圖說明

當(dāng)參照附圖閱讀以下詳細描述時本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點將變得更好理解，其中在通篇附圖中以相似字符表示相似部件，其中：

圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的SPR測量器件。

圖2是圖示本發(fā)明的不同的濾波器長度模式的SPR傳感圖的示范性圖形圖示。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的線性濾波方法的流程圖。

圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的濾波算法的示意框圖。

具體實施方式

如在下面詳細論述的，本發(fā)明的實施例針對SPR傳感圖中用于降噪的自適應(yīng)線性濾波方法。該方法包括提供可變長度的線性濾波器以濾波傳感圖中的輸出信號。如本文所使用的，術(shù)語“自適應(yīng)”指線性濾波器長度的動態(tài)變化用于確保保持傳感圖中的輸出信號。

當(dāng)引入本發(fā)明的各實施例的元件時，冠詞“一”、“該”和“所述”旨在意味著存在一個或多個元件。術(shù)語“包含”、“包括”和“具有”旨在包括性的和意味著可能存在除列出的元件外的附加元件。任何操作參數(shù)的示例并不排除所公開的實施例的其它參數(shù)。

圖1圖示用于SPR測量器件11的示范性線性濾波系統(tǒng)10。該器件11是用于生成傳感圖的常規(guī)SPR測量器件。SPR測量器件11包括光源12，其相對于棱鏡16以各種入射角θ提供光刺激14至棱鏡16。在所圖示的實施例中，SPR測量器件10使用基于角度的SPR。在另一實施例中，SPR測量器件10采用基于波長的SPR，其中光源12使用多個光波長提供光刺激14至棱鏡16。棱鏡16還包括具有薄光反射基板20(如金膜)和包含配體24的結(jié)合層22的載玻片18。在一個實施例中，結(jié)合層22是電介質(zhì)層。器件11還包括光檢測處理單元26，它攔截從棱鏡16反射的反射光信號28。反射光信號28進一步由檢測處理單元26處理來在輸出裝置32處提供SPR傳感圖30。線性濾波SPR傳感圖以生成表示濾波的SPR傳感圖33的輸出信號。