一种基于流式单分子检测的数字化分析方法及装置与流程

专利检索2026-09-11  5


本发明涉及生物数据分析领域,尤其涉及一种基于流式单分子检测的数字化分析方法及装置。


背景技术:

1、单分子免疫分析技术是一种将免疫检测的整体信号转化成离散信号,利用免疫反应在低浓度下,发生反应的单个分子在整体分子中符合泊松分布的概念,进行一定的公式换算,得到实际发生反应的数量,然后将反应数与标注物质的浓度进行曲线拟合,通过拟合的曲线达到可以测定未知浓度样本的目的。

2、其算法已经公布,最早文献在2010年nature上发表“single-molecule enzyme-linked immunosorbent assay detects serum proteins at subfemtomolarconcentrations”,具体计算方法如下:

3、1、阳性微球比例在70%以下时,通过微球计数和泊松统计定量浓度。

4、2、阳性微球比例在70%以上时,泊松曲线偏离线性,通过测量微球的平均荧光强度定量酶分子,称为“模拟”方法。

5、3、校准品的浓度和aeb拟合为校准曲线用于样本浓度的计算。

6、该方法是基于空间隔离的基础所建立,在一个微小的空间内,反应和未反应的信号能够得到较好地区分。

7、但是,如果将单分子的方法在流式技术上实现,需要将免疫反应限制在每一个反应载体上,由于每个反应载体本身的信号不是一个固定的大小,而是在一个范围内,采用十字圈门不能严格区分阳性载体和阴性载体,从而会影响实际检测结果的灵敏度和重复性。


技术实现思路

1、本发明的主要目的在于解决现有技术中常规的算法不能严格区分阳性载体和阴性载体的技术问题。一种基于流式单分子检测的数字化分析方法,包括以下步骤:

2、采用流式细胞仪获取免疫反应后样本的荧光信号,得到样本散点图;

3、根据阴阳性判定阈值,将样本散点图划分为至少q3、q4共2个区域;

4、根据以下逻辑计算拟合参数aeb:

5、当pq3小于初始阳性率p0,所述拟合参数aeb的计算公式为:

6、aeb=-ln(1-pq3)

7、当pq3在初始阳性率p0与70%之间时,所述拟合参数aeb的计算公式为:

8、aeb=-ln[1-(i待测-i阴)/(i阳-i阴)×pq4]-ln(1-pq3)

9、当pq3大于70%,所述拟合参数aeb的计算公式为:

10、aeb=-ln[1-(i待测-i阴)/(i阳-i阴)×pq4]+pq3×iq3/i阳

11、其中,i阴为待测物零浓度时的平均荧光强度,i阳为当q3区域阳性率为2%-10%时的平均荧光强度;pq4为q4区域全部载体占全部载体的比例;pq3为q3区域全部载体占全部载体的比例;iq4为流式细胞仪测试得到q4区域的平均荧光强度;iq3为流式细胞仪测试得到q3区域的平均荧光强度;

12、根据样本浓度、拟合参数aeb,拟合得到用于样本浓度计算的校准曲线。

13、本发明第二方面提供了一种基于流式单分子检测的数字化分析装置,包括:

14、获取单元,所述获取单元用于采用流式细胞仪获取免疫反应后样本的荧光信号,得到样本散点图;

15、区域划分单元,所述区域划分单元用于根据阴阳性判定阈值,将样本散点图划分为至少q3、q4共2个区域;

16、aeb计算单元,所述aeb计算单元用于根据以下逻辑计算拟合参数aeb:

17、当pq3小于初始阳性率p0,所述拟合参数aeb的计算公式为:

18、aeb=-ln(1-pq3)

19、当pq3在初始阳性率p0与70%之间时,所述拟合参数aeb的计算公式为:

20、aeb=-ln[1-(i待测-i阴)/(i阳-i阴)×pq4]-ln(1-pq3)

21、当pq3大于70%,所述拟合参数aeb的计算公式为:

22、aeb=-ln[1-(i待测-i阴)/(i阳-i阴)×pq4]+pq3×iq3/i阳

23、其中,i阴为待测物零浓度时的平均荧光强度,i阳为当q3区域阳性率为2%-10%时的平均荧光强度;pq4为q4区域全部载体占全部载体的比例;pq3为q3区域全部载体占全部载体的比例;iq4为流式细胞仪测试得到q4区域的平均荧光强度;iq3为流式细胞仪测试得到q3区域的平均荧光强度;

24、曲线拟合单元,所述曲线拟合单元用于根据样本浓度、拟合参数aeb,拟合得到用于样本浓度计算的校准曲线。

25、本发明第三方面提供了一种电子设备,包括:存储器和至少一个处理器,所述存储器中存储有指令,所述存储器和所述至少一个处理器通过线路互连;所述至少一个处理器调用所述存储器中的所述指令,以使得所述电子设备执行上述的如上所述的基于流式单分子检测的数字化分析方法。

26、本发明的第四方面提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质中存储有指令,当其在计算机上运行时,使得计算机执行上述的如上所述的基于流式单分子检测的数字化分析方法。

27、本发明具有以下有益效果:

28、本发明在现有的采用流式检测技术进行单分子分析的方法的基础上,扩大了流式单分子检测技术的分析范围,使检测的结果的稳定性更好,通过算法的推导建立了新的算法即公式;同时也建立了一种通过数据计算建立流式单分子阴阳性判定阈值的方法。

29、本发明建立了用于流式单分子的算法,在通过阈值判定阴阳性的同时,将低于阈值部分的反应数据通过计算也纳入算法中来;

30、同时,由于流式技术大多采用人工圈定阈值的办法,造成了不稳定的因素,本发明同时也建立了一种通过数据计算建立流式单分子阴阳性判定阈值的算法。



技术特征:

1.一种基于流式单分子检测的数字化分析方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种基于流式单分子检测的数字化分析方法,其特征在于,所述阴阳性判定阈值的计算方法为:

3.根据权利要求1所述的一种基于流式单分子检测的数字化分析方法,其特征在于,所述初始阳性率p0的范围为2%-10%。

4.一种基于流式单分子检测的数字化分析装置,其特征在于,所述装置包括:

5.根据权利要求4所述的一种基于流式单分子检测的数字化分析装置,其特征在于,所述阴阳性判定阈值的计算方法为:

6.根据权利要求4所述的一种基于流式单分子检测的数字化分析装置,其特征在于,所述初始阳性率p0的范围为2%-10%。

7.一种电子设备,所述电子设备包括存储器和至少一个处理器,所述存储器中存储有指令,其特征在于:

8.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有指令,其特征在于,所述指令被处理器执行时实现如权利要求1-3中任一项所述基于流式单分子检测的数字化分析方法的各个步骤。


技术总结
本发明涉及生物数据分析领域,公开了一种基于流式单分子检测的数字化分析方法及装置,该方法采用流式细胞仪获取免疫反应后样本的荧光信号,得到样本散点图;根据阴阳性阈值,将样本散点图划分为至少Q3、Q4共2个区域;根据特定逻辑计算拟合参数AEB,根据样本浓度、拟合参数AEB,拟合得到用于样本浓度计算的校准曲线。本发明在现有的采用流式检测技术进行单分子分析的方法的基础上,扩大了流式单分子检测技术的分析范围,使检测的结果的稳定性更好,通过算法的推导建立了新的算法即公式;同时也建立了一种通过数据计算建立流式单分子阴阳性判定阈值的方法。

技术研发人员:牟禹,林梦杰,李东
受保护的技术使用者:成都玛雅光年科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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