[發(fā)明專利]一種檢測微生物生長情況的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210549690.0
• 申請日: 2022-05-20
• 公開（公告）號(hào): CN114898810A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳志偉;鄭加鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號(hào): G16B40/00
• 分類號(hào): G16B40/00;G16B20/50;G16B45/00;G06F16/215;G06F16/2458
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司 35204
• 代理人: 連耀忠

1.一種檢測微生物生長情況的方法，其特征在于，包括：

根據(jù)微生物生長監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取衡量微生物樣本生長情況的時(shí)序數(shù)據(jù)集；

將獲取的時(shí)序數(shù)據(jù)集進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理后的時(shí)序數(shù)據(jù)集；

根據(jù)預(yù)處理后的時(shí)序數(shù)據(jù)集中時(shí)序數(shù)據(jù)的變化率，得到時(shí)序數(shù)據(jù)的變化率數(shù)據(jù)集(變化率曲線)；

根據(jù)Savitzky-Golay濾波器對變化率曲線進(jìn)行平滑除噪，得到除噪后的變化率曲線；

根據(jù)Pettitt突變點(diǎn)檢測、Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)以及Mann-Kendall趨勢檢驗(yàn)和線下面積對除噪后的變化率曲線進(jìn)行檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果判定微生物樣本是否出現(xiàn)生長的情況。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測微生物生長情況的方法，其特征在于，所述根據(jù)微生物生長監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取衡量微生物樣本生長情況的時(shí)序數(shù)據(jù)集，所述參數(shù)包括但不限于：微生物生長監(jiān)測系統(tǒng)所得到的觀察值和得到觀察值時(shí)所對應(yīng)的時(shí)刻。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測微生物生長情況的方法，其特征在于，根據(jù)預(yù)處理后的時(shí)序數(shù)據(jù)集計(jì)算得出時(shí)序數(shù)據(jù)的變化率數(shù)據(jù)集，時(shí)序數(shù)據(jù)的變化率r_t的具體計(jì)算公式為：

其中，y_t是x_t時(shí)刻微生物生長監(jiān)測系統(tǒng)所得到的觀察值，y_t-1是x_t-1時(shí)刻微生物生長監(jiān)測系統(tǒng)所得到的觀察值。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測微生物生長情況的方法，其特征在于，根據(jù)Pettitt突變點(diǎn)檢測、Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)以及Mann-Kendall趨勢檢驗(yàn)和線下面積對除噪后的變化率曲線進(jìn)行檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果判定微生物樣本是否出現(xiàn)生長的情況，具體為：

步驟S1：若變化率曲線中數(shù)據(jù)點(diǎn)的個(gè)數(shù)不小于2，且當(dāng)前時(shí)刻和上一時(shí)刻的數(shù)據(jù)點(diǎn)的觀察值不小于0.3，則進(jìn)行下一步判斷，具體為：

步驟S11：對變化率曲線進(jìn)行Mann-Kendall趨勢檢驗(yàn)，若趨勢檢驗(yàn)的結(jié)果為增長趨勢，則判定對應(yīng)的微生物樣本出現(xiàn)生長的情況；若趨勢檢驗(yàn)的結(jié)果為非增長趨勢，則進(jìn)行步驟S12判斷，具體為：

步驟S12：對變化率曲線進(jìn)行ADF平穩(wěn)性檢驗(yàn)，若變化率曲線非平穩(wěn)，則進(jìn)行步驟S13判斷，具體為：

步驟S13：對變化率曲線進(jìn)行Pettitt突變點(diǎn)檢測和Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)，若Pettitt突變點(diǎn)檢測得到變化率曲線存在均值增大的突變的結(jié)果，且Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)得出突變點(diǎn)兩邊的變化率曲線分布不一致，則判定對應(yīng)的微生物樣本出現(xiàn)生長的情況；

步驟S2：若變化率曲線中數(shù)據(jù)點(diǎn)的個(gè)數(shù)不小于10，則取當(dāng)前時(shí)刻及前9個(gè)時(shí)刻的數(shù)據(jù)點(diǎn)計(jì)算所構(gòu)成的變化率曲線的線下面積，若計(jì)算得出的當(dāng)前時(shí)刻及前9個(gè)時(shí)刻的數(shù)據(jù)點(diǎn)所構(gòu)成的變化率曲線的線下面積的值大于1，則進(jìn)行下一步判斷，具體為：

步驟S21：確定用于計(jì)算變化率曲線的線下面積的數(shù)據(jù)點(diǎn)中的最大觀察值，然后使用Mann-Kendall趨勢檢驗(yàn)對變化率曲線進(jìn)行趨勢檢驗(yàn)，若變化率曲線在達(dá)到所確定的最大值之前是增長趨勢，則標(biāo)記此變化率曲線具有增長趨勢；

步驟S3：若變化率曲線被標(biāo)記為具有增長趨勢，且當(dāng)前時(shí)刻的數(shù)據(jù)點(diǎn)與步驟S2中確定最大值的數(shù)據(jù)點(diǎn)之間間隔不超過100個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，則進(jìn)行步驟S31判斷，具體為：

步驟S31：對變化率曲線進(jìn)行Mann-Kendall趨勢檢驗(yàn)，若趨勢檢驗(yàn)的結(jié)果為下降趨勢，則進(jìn)行步驟S32判斷，具體為：

步驟S32：對變化率曲線進(jìn)行Pettitt突變點(diǎn)檢測和Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)，若Pettitt突變點(diǎn)檢測得到變化率曲線存在突變的結(jié)果，且Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)得出突變點(diǎn)兩邊的變化率曲線分布不一致，則判定對應(yīng)的微生物樣本出現(xiàn)生長的情況。

步驟S4：若微生物生長監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)持續(xù)125小時(shí)獲取衡量微生物樣本生長情況的時(shí)序數(shù)據(jù)，或微生物生長監(jiān)測系統(tǒng)停止獲取衡量微生物樣本生長情況的時(shí)序數(shù)據(jù)的時(shí)候，沒有判定對應(yīng)的微生物樣本出現(xiàn)生長的情況，則判定對應(yīng)的微生物樣本沒有出現(xiàn)微生物生長的情況。