[发明专利]一种脉冲时延估计的荧光寿命表征方法

说明书

一种脉冲时延估计的荧光寿命表征方法，包括如下步骤：步骤一）：测量流式细胞仪中经激光照射细胞后得到时域连续的前向色散光脉冲信号和荧光脉冲信号；步骤二）：对时域连续脉冲信号采用改进的线性调频Z变换计算细化频谱，沿螺旋曲线做等角度取样计算有限时宽Z变换，将时域信号变换到频域得到离散频域信号；步骤三）：将得到的频域相乘并补零，再利用相关峰内插算法提高互相关峰的分辨率，使得峰点间隔达到极小，得到时域互相关函数；步骤四）：由时域互相关函数计算两信号时延，即可用于表征荧光寿命。

技术领域

本发明方法公开了一种在流式细胞仪中被染色细胞的荧光寿命表征方法，属于生物医学检测领域。

背景技术

流式细胞仪对多色荧光信号进行检测是通过特定波长的激光去照射，激发出荧光强度信号，包括前向散射光、侧向散射光和各种荧光信号，并对其进行高速定量的分析，在生物化学、医学、工业检测和化学研究中都得到了越来越广泛的应用。荧光寿命作为荧光信号的本征参量，不易受外界因素的干扰，具有更好的稳定性和测量精度，其精确测量对于荧光检测和分析技术具有非常重要的意义。

传统的荧光寿命测量方法主要有三大类：相调制法，使用连续光来激发样品来测定荧光寿命，激发光事先经过调制，所以样品发出的荧光也是调制光，依据调制强度和相位的变化就可以解析荧光寿命；时间单光子计数法，可以测到荧光寿命是10ps级的，方法是在一定波长下积累在“时间窗”范围内的荧光发射强度，然后逐点推进波长直到对目标波长扫描完毕，最后得到时间分辨发射光谱图；闪频技术法：即取样法。但这些方法大都需要结构复杂、造价昂贵的仪器，大大增加测量荧光寿命的成本及复杂程度。近年来，Cao等人提出在不改变流式细胞分析系统结构的情况下，采用高速ADC芯片对荧光信号进行采样并利用算法对荧光时延进行计算，这是一种利用数字信号处理方法对荧光信号时延进行分析的方法，但是，ADC的采样频率并不能无限增大，因而该方法计算结果的时域分辨能力受限。

发明内容

本发明针对流式细胞仪提出来了一种脉冲时延估计的荧光寿命表征方法，在流式细胞仪中，当被荧光染料染色的单细胞通过流动室经整形后的激发光斑时，产生的前向散射光信号及荧光信号具有类高斯特性，荧光强度为单指数衰减，则荧光信号可表示为前向散射光信号与单指数衰减函数的卷积，对其进行频域变换，可得到两信号频域相移为e^-jωτ，时域信号脉冲峰之间的时延即为荧光寿命。

本专利是通过下述技术方案实现的。

一种脉冲时延估计的荧光寿命表征方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一）：测量流式细胞仪中经激光照射细胞后得到时域连续的前向色散光脉冲信号和荧光脉冲信号；

步骤二）：对时域连续脉冲信号采用改进的线性调频Z变换计算细化频谱，沿螺旋曲线做等角度取样计算有限时宽Z变换，将时域信号变换到频域得到离散频域信号；

步骤三）：将得到的频域相乘并补零，再利用相关峰内插算法提高互相关峰的分辨率，使得峰点间隔达到极小，得到时域互相关函数；

步骤四）：由时域互相关函数计算两信号时延，即可用于表征荧光寿命。

本发明提出的采用脉冲时延估计来表征荧光寿命，可以在不增加计算量的情况下较明显的提高频谱计算精度，计算细化频谱可以使相关波形更加光滑，精确计算相关函数的峰值，并且其分辨率不受采样长度的限制，抗非平稳性能力强，测量荧光寿命的相对误差有明显提高。

附图说明

图1：本发明方法流程图；

图2：流式脉冲信号激发原理图；

图3：高斯曲线拟合前向散射光和荧光信号；

图4：两类荧光信号频域变换得到的频谱图；