[发明专利]基于局域阈值的纳米孔检测电流信号特征信息提取方法及装置

权利要求书

1.一种基于局域阈值的纳米孔检测电流信号特征信息提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)预先获取一段时间内纳米孔传感器离子电流信号数据，选定移动窗内局域数据，进行基线和双阈值设定，从而初步判定出一个脉冲信号的起始点和终止点，每个脉冲信号代表了纳米孔内一个检测分子通过引起的阻塞电流变化，称为一个分子易位事件；

(2)对初步选定的脉冲电信号数据利用傅里叶级数进行拟合，并通过二阶差分和上升时间方法进行校正，进一步筛选纳米孔内分子易位引起的脉冲信号；

(3)当脉冲信号判定为纳米孔分子特征事件，对判定的分子易位事件引起的脉冲信号进行特征信息提取，包括脉冲信号的滞留时间、幅值，峰位，电压以及信号积分等信息；

(4)将选定信号的分子特征事件提取的多维参量信息进行保存输出，并进行统计分析，高通量的处理纳米孔电信号数据。

2.根据权利要求1所述的基于双阈值的纳米孔检测电流信号特征信息提取方法，其特征在于，所述步骤(1)实现过程如下：

纳米孔离子电流为：

其中，I₀(t)为基线电流，为事件电流，I_n(t)为电流噪音；为了最小化基线漂移的影响，将加载的电信号数据分段读取，对于局域内数据进行基线设定，设定窗口宽度(ww)；窗口内数据点设为i，基线电流为窗口中所有数据点电流值的均值,根据移动窗口平均来估计局部基线，设置为baseline(i)；检测初态为0，从窗口后第一个点开始判断(i＝ww+1)；根据脉冲信号的变化设定极小阈值u₀和极大阈值u₁，进行分子事件判定，局部阈值u_j通过从局部基线减去常数阈值u₀来定义：

其中，I_k是数据点k处的电流值，窗口宽度ω；当分子进入孔发生堵塞后，孔内离子电流下降，因此窗口中的事件起始点的电流值应小于基线电流，同时其与基线电流的差值应大于初始设定的下阈值和小于上阈值(u₀I_ku₁)，其数据点(data(i,2)baseline(i))(data(i-2,2)baseline(i-2))；当窗口内检测的数据点的电流值回到基线电流时(data(i,2)baseline(i))，事件结束。

3.根据权利要求1所述的基于双阈值的纳米孔检测电流信号特征信息提取方法，其特征在于，所述步骤(2)包括以下步骤：

(21)基于拟合实验阻塞信号到傅里叶级数的平滑方法：

其中，a_j，β_j和ω是傅里叶级数的系数，n是模型的阶数；傅里叶级数将阻塞信号分解为一组简单振荡函数的总和；

(22)基于拟合过后的事件数据进行两次差分运算，求新得到的数据的极值点，对起始点的校正从事件开始到结束，当两个极值点之间存在电流值满足小于整个拟合事件电流均值的条件时，将前一个极值点设为新的事件起始点，后续极值点不再予以考虑，从拟合事件的开始到结束进行运算；对终止点的校正刚好相反，从事件结束到开始，满足电流值与基线电流差值在上、下阈值之间的第一个极值点设为新的终止点；

(23)低通滤波器的上升时间Tr阻止了阻塞信号达到其真正的最小值或平台：

T_r＝0.3321/f_c

其中，f_c是滤波器的频率，低通滤波器可消除阻塞信号形状变形等短期波动。