用于确定生物响应曲线的基线测量的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于确定生物响应曲线的基线测量的系统。求导模块根据生物响应曲线确定导数响应曲线。波峰识别模块对导数响应曲线进行搜索从而识别生物响应曲线中的波峰。引导基线识别模块对导数响应曲线进行搜索从而识别波峰的开始位置，并且识别生物响应曲线中的引导基线。至少部分地根据波峰的开始位置识别引导基线。基线确定模块至少部分地根据与波峰相关联的引导基线确定生物响应曲线的基线测量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 相关申请 本专利技术要求于2011年11月30日提交的申请号为13/308,021的美国专利申请的 优先权，在此通过引用将其全部并入本文。
本专利技术涉及细胞检定系统，特别是用于分析生物响应数据的系统。
技术介绍
研究员可使用细胞检定筛选系统获取生物响应数据。随后，研究员可将这些生物 响应数据绘制在曲线图上从而获得生物响应曲线。生物响应曲线中的波峰和波谷会赋予该 曲线独特的形状轮廓。独特形状的生物响应曲线可能导致生物响应发生循环、摆动，或者其 振幅发生规则或不规则的变化。生物响应曲线中的波峰可对应于生物检定过程中发生的动 作电位。 通常需要测量生物响应曲线中的动作电位参数。动作电位参数包括例如上升时 间、衰退时间和其它形状相关的参数。为了获得可靠的结果，在测量动作电位参数时使用可 靠的基线测量是有益的。基线是生物响应曲线中响应静止的区域。 图1中展示了实例生物响应曲线100的一部分。在该实例中，生物响应曲线的该 部分包括动作电位102。动作电位102包括上升段104,上升段104增长到形成波峰106,随 后出现衰退108,衰退108减少到形成波谷110。在该实例中，生物响应曲线100随后随着 动作电位102返回到基线112。动作电位102之前的稳定状态区域可被称为动作电位102 的引导基线114。 但是，可靠基线测量的确定是困难的。一种已知的确定基线测量的方法对各动作 电位之间的各个波谷进行分析，从而识别出用于计算基线测量的区域。另一种已知的方法 识别出生物响应曲线中的波谷作为生物响应曲线导数中的最大正变化与最大负变化之间 的区域。但是，由于可能展现出多样的生物响应曲线形状轮廓，例如，相对于动作电位具有 一阶衰退轮廓，动作电位具有二阶衰退轮廓，因此这些方法可能不会产生可靠的基线测量。 因此，需要新的用于确定可靠基线测量并适合多种生物响应曲线形状轮廓的方 法。
技术实现思路
提供了一种计算机执行的确定生物响应曲线的基线测量的方法。根据生物响应曲 线确定导数响应曲线。对导数响应曲线进行搜索从而识别生物响应曲线中的波峰。对导数 响应曲线进行搜索从而识别波峰的开始位置。识别生物响应曲线中的引导基线。该引导基 线与波峰相关联，并且至少部分地根据波峰的开始位置识别引导基线。至少部分地根据与 波峰相关联的引导基线确定生物响应曲线的基线测量。 还提供了一种用于确定生物响应曲线的基线测量的系统。求导模块根据生物响应 曲线确定导数响应曲线。波峰识别模块对导数响应曲线进行搜索从而识别生物响应曲线中 的波峰。引导基线识别模块对导数响应曲线进行搜索从而识别波峰的开始位置，并且识别 生物响应曲线中的引导基线。引导基线与波峰相关联，并且至少部分地根据波峰的开始位 置识别引导基线。基线确定模块至少部分地根据与波峰相关联的引导基线确定生物响应曲 线的基线测量。 【附图说明】 图1为包括基线和动作电位的生物响应曲线的一个实例。 图2为用于确定生物响应曲线中的基线测量的系统的实施的实例。 图3为用于确定生物响应曲线中的基线测量的方法步骤的实例的流程图。 图4A为原始生物响应曲线的实例。 图4B为图4A中的原始生物响应曲线的导数生物响应曲线的实例。 图5A为图4A中的原始生物响应曲线的分段。 图5B为图4B中的导数生物响应曲线的分段。 图6为用于识别导数生物响应曲线中的波峰的方法步骤实例的流程图。 图7为用于识别动作电位的引导基线的方法步骤实例的流程图。 【具体实施方式】 如下面进一步详细的描述，根据生物响应曲线的导数确定生物响应曲线的基线测 量。特别是，通过聚焦于生物响应曲线和生物响应曲线的导数中的离散位置来确定基线测 量。通过聚焦于离散位置，可将来自引导动作电位（或其它生物响应）的衰退的干扰最小 化。利用该方法，有利于在各种生物响应曲线形状轮廓的条件下提供可靠的基线测量。进 而，可靠的基线测量对生物响应曲线中的各生物响应（例如，动作电位）相关的测量的可靠 性提供了有利的改善。 参照图2,展示了用于确定生物响应曲线的基线测量的系统150。在该实例中，系 统150包括：细胞检定筛选系统152,其对生物响应进行分析并生成原始生物响应数据154 ; 控制系统156,其对细胞检定筛选系统152的运行进行控制并对产生的生物响应数据154进 行分析；基线测量确定系统158,其确定生物响应曲线的基线测量；数据存储160,其存储原 始生物响应数据154和与确定生物响应曲线的基线测量相关的其它信息。系统150还包括 用于接收来自用户164的用户输入的用户接口 162。用户输入可包括例如，当确定生物响应 曲线的基线测量时使用的用户参数选择166。数据存储160还存储用户参数选择166。 系统150的组件彼此之间进行信号通信，并且可能分别驻留在一个或多个计算设 备中。计算设备可以是例如，台式电脑、便携式电脑、平板电脑、掌上型计算机、移动电话等 等。计算设备可包括一个或多个处理单元（未示出），其用于执行用于确定生物响应曲线的 基线测量相关的指令。 适当的细胞检定筛选系统152可以是例如FLIPR? Tetra高吞吐量细胞筛选 系统，该系统可从加利福尼亚森尼韦尔的Molecular Devices, LLC公司获得。适当的控 制系统156可通过例如ScreenWorks?.系统控制软件实施，该系统也可从Molecular Devices, LLC 获得。 在该实例中，数据存储160接收来自细胞检定筛选系统152的原始生物响应数据 154并可将原始生物响应数据154存储在例如计算机存储器中。如下面进一步的讨论，数据 存储160还可以存储导数生物响应数据168以及接收到的来自用户164的作为用户输入的 用户参数选择166。 在该实例中，生物响应数据154包括一组分别与振幅值相关联的样本。例如，五百 个样本的细胞检定筛选可能产生下面的生物响应数据154,这些生物响应数据是以样本编 号与相关振幅的数值对（即，（样本编号，相关振幅））的方式展示的：[(1，265)，（2,271)，（ 3, 258)，···，（23, 290)，（24, 310)，（25, 350)，（26, 385)，（27, 370)，···，（499, 262)，（500, 266 )]。振幅值通常代表例如荧光强度、电阻抗、强度偏差、或生物检定中测量到的其它响应。可 将样本编号和相关振幅值绘制在曲线图上，其中样本编号沿着水平的X轴绘制，与样本编 号相关联的振幅值分别绘制在垂直的Y轴上，如下面图4A中作为实例所展示的。 控制系统156可通过用户接口 162接收来自用户164的命令。此外，控制系统156 可通过用户接口 162接收用户参数选择166,并且控制系统156可将用户参数选择166传送 至数据存储160进行存储。控制系统156还可包括动作电位分析模块170,该模块对生物响 应曲线中的动作电位进行分析，并对与动作电位相关的各种参数（例如，上升时间、衰退时 间等）进行测量。当对动作电位进行分析时，动作电位分析模块170可使用基线测量确定 系统158所确定的基线测量。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算机执行的确定生物响应曲线的基线测量的方法，包括：根据生物响应曲线确定导数响应曲线；对导数响应曲线进行搜索从而识别生物响应曲线中的波峰；对导数响应曲线进行搜索从而识别波峰的开始位置；识别生物响应曲线中的引导基线，该引导基线与波峰相关联，并且至少部分地根据波峰的开始位置识别引导基线；以及至少部分地根据与波峰相关联的引导基线确定生物响应曲线的基线测量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.30 US 13/308,0211. 一种计算机执行的确定生物响应曲线的基线测量的方法，包括： 根据生物响应曲线确定导数响应曲线； 对导数响应曲线进行搜索从而识别生物响应曲线中的波峰； 对导数响应曲线进行搜索从而识别波峰的开始位置； 识别生物响应曲线中的引导基线，该引导基线与波峰相关联，并且至少部分地根据波 峰的开始位置识别引导基线；以及 至少部分地根据与波峰相关联的引导基线确定生物响应曲线的基线测量。2. 如权利要求1所述的计算机执行的方法，其中对导数响应曲线进行搜索从而识别生 物响应曲线中的波峰还包括： 以从左到右的方向对导数响应曲线进行扫描； 确定导数响应曲线的符号从正变为负；以及 至少部分地根据导数响应曲线的符号从正变为负来识别生物响应曲线中的波峰。3. 如权利要求2所述的计算机执行的方法，其中的导数响应曲线包括多个样本点，这 些样本点分别与正或负符号相关联，确定导数响应曲线的符号从正变为负还包括： 将一个样本点的符号与右侧相邻样本点的符号进行对比； 确定该样本点的符号为正； 确定右侧相邻样本点的符号为负；以及 将该样本点识别为生物响应曲线中与波峰相关联的样本点。4. 如权利要求2所述的计算机执行的方法，还包括： 确定振幅阈值； 将所识别的波峰的振幅与振幅阈值进行对比； 确定所识别的波峰与生物响应曲线中的动作电位相关联，其中所识别的波峰的振幅至 少等于振幅阈值；以及 确定所识别的波峰不与生物响应曲线中的动作电位相关联，其中所识别的波峰的振幅 不是至少等于振幅阈值。5. 如权利要求1所述的计算机执行的方法，其中对导数响应曲线进行搜索从而识别波 峰的开始位置还包括： 以从右到左的方向对导数响应曲线进行扫描；以及 至少部分地根据导数响应曲线的导数振幅的最大变化识别波峰的开始位置。6. 如权利要求5所述的计算机执行的方法，其中的导数响应曲线包括多个样本点，这 些样本点分别与导数振幅相关联，识别波峰的开始位置还包括： 根据分别与一个样本点和左侧相邻样本点相关联的导数振幅之间的差量确定导数振 幅的当前变化； 确定导数振幅的当前变化是否大于导数振幅的最大变化； 作为对确定导数振幅的当前变化大于导数振幅的最大变化的响应，将导数振幅的最大 变化设置为导数振幅的当前变化；以及 作为对确定满足停止条件的响应，将与导数振幅的最大变化相关联的样本点识别为波 峰的开始位置。7. 如权利要求1所述的计算机执行的方法，其中的生物响应曲线包括多个样本点，这 些样本点分别与振幅相关联，识别波峰的引导基线还包括： 识别波峰的开始位置左侧的位于平均窗口中的一个或多个样本点； 确定分别与位于平均窗口中的各样本点相关联的振幅的平均振幅；以及 至少部分地根据平均振幅识别波峰的引导基线。8. 如权利要求1所述的计算机执行的方法，还包括对导数响应曲线进行平滑处理，从 而降低导数响应曲线中的噪声。9. 如权利要求1所述的计算机执行的方法，其中的生物响应曲线包括多个波峰，至少 部分地根据分别与所述多个波峰相关联的多个引导基线确定生物响应曲线的基线测量。10. 如权利要求9所述的计算机执行的方法，其中所述多个波峰分别与生物响应曲线 中的多个动作电位相关联，该方法还包括使...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡洛斯·埃德温·富内斯，埃文·F·克伦威尔，
申请(专利权)人：分子装置有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US