[發明專利]基于粒子群算法的三重四極桿質譜儀參數優化方法及系統

在審

• 申請號: 202110383086.0
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113051771A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 賈明正;李亮;凌星;程文播;吳夢;黃琪;王晶;張遠清;李艷
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所;天津國科醫工科技發展有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06N3/00
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 祁云珊

本發明公開了一種基于粒子群算法的三重四極桿質譜儀參數優化方法及系統，該方法包括以下步驟：1)參數優化過程轉變為粒子更新過程；2)初始化參數；3)初始化粒子位置；4)計算粒子目標函數值：5)確定單個粒子歷史最佳位置和N個粒子的全局歷史最佳位置6)更新粒子的慣性參數；7)更新粒子的速度和位置；8)則輸出最優解。1)本發明應用粒子群的思路進行三重四極質譜儀的參數優化，可以在短時間內找到相對最優的解(參數組合)，以使得三重四極質譜儀工作在較好的狀態。本發明的方法進行參數優化則可以逼近甚至達到全局的最優解，使質譜儀可以工作在比較好的狀態，從而能夠得到滿意的實驗結果。

技術領域

本發明涉及質譜儀參數優化領域，特別涉及一種基于粒子群算法的三重四極桿質譜儀參數優化方法及系統。

背景技術

三重四極桿質譜儀廣泛應用于環境、食品、生物制藥、醫學診斷等領域，特別是在臨床檢驗方面，際上使用三重四極桿質譜儀開展的檢驗項目已達400余項,涉及產前檢查、新生兒篩查、藥物監測、類固醇激素檢測以及維生素檢測等方面。三重四極桿質譜儀已經是化合物定性定量分析的一個重要儀器。

在應用三重四極桿質譜儀之前首要的操作就是——調諧，即找到生成質量最佳質譜圖最優的參數組合。三重四極桿質譜儀設置的參數較多，尋找到對應物質的全局最優參數組合相對苦難，通常以人工形式進行質譜儀參數調諧。然而這需要質譜儀的應用人員擁有豐富的儀器調試經驗，但依舊會花費大量精力與時間，這大大耗費了用戶的精力。因此許多質譜儀廠商也推出了一些自動調諧的方法，但大多采用調整單一參數固定其他參數，多次迭代的方式進行，這樣做的好處是能夠大大降低調諧的時間，用戶無需在調諧上花費太多的精力和時間，但其也存在明顯的缺點：無法調出全局的最優參數組合，僅僅是局部最優參數組合，是無法得出高質量的譜圖。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種基于粒子群算法的三重四極桿質譜儀參數優化方法及系統。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種基于粒子群算法的三重四極桿質譜儀參數優化方法，包括以下步驟：

1)將三重四極桿質譜儀的需要優化的四個參數DP、EP、RO2、CXP分別使用符號x_i1、x_i2、x_i3和x_i4表示，將這4個參數表示為四維空間中的粒子i的坐標，即表示粒子i在時刻n時的坐標，在時刻n時位置的變化量記作

將4個參數的優化過程轉變為粒子i的更新過程，在粒子i的更新過程中，距離最佳參數坐標位置最近的位置為而所有的N個粒子在更新過程中距離最佳參數坐標位置最近的位置為

粒子i的更新過程為：

其中rand()為[0,1]之間的隨機數，c₁和c₂為常數，ω為慣性參數；

2)初始化參數；

3)初始化粒子位置；

4)依據以下式(3)的代價函數計算粒子目標函數值：

Φ＝Φ(x) (3)；

其中，代價函數的定義：x表示輸入質譜的參數，Φ則表示質譜檢測出目標物的峰強度，代價函數Φ是x的非線性函數；

5)通過確定單個粒子歷史最佳位置和N個粒子的全局歷史最佳位置求解方法按以下公式(4)和(5)：

上標k表示時刻，下標i表示對粒子的索引，所以表示粒子i在時刻k時的坐標，具體為粒子i在時刻k之前的歷史最佳位置；