详情

原文传递一种测量系统以及测量方法

专利名称：	一种测量系统以及测量方法
摘要：	本申请涉及一种测量系统以及测量方法，其技术要点在于：首先，通过仿真方式获取细胞位置变动与阻抗之间的特征关系，并建立它们之间的数学模型；其次，依据该数学模型对阻抗数据进行矫正，以消除位置对阻抗的影响提高测量精度；最后，通过阻抗谱等效电路自动拟合算法提取生物胚胎的电学特性。采用本申请提出的测量系统以及测量方法，对研究药物反应、细胞发育具有重要的意义。
专利类型：	发明专利
申请人：	江苏济纶医工智能科技有限公司;南京航空航天大学
发明人：	姚佳烽;万建芬;杨璐;刘凯;朱芸
专利状态：	有效
申请日期：	2021-11-22T00:00:00+0800
发布日期：	2022-03-01T00:00:00+0800
申请号：	CN202111383660.9
公开号：	CN114113227A
代理机构：	苏州科洲知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	李奎锋
分类号：	G01N27/02;G06F30/20;G06F17/16;G;G01;G06;G01N;G06F;G01N27;G06F30;G06F17;G01N27/02;G06F30/20;G06F17/16
申请人地址：	215163 江苏省苏州市高新区科技城科灵路78号06号楼4楼;
主权项：	1.一种测量系统，其特征在于，包括：传感器、位置测量系统、数值仿真系统、位置校正系统、电学特性参数提取系统；所述传感器，用于测量细胞的阻抗；所述位置测量系统，用于测量细胞在传感器中的位置；所述数值仿真系统，用于获得细胞位置与阻抗间的特征关系；所述位置校正系统，用于得到位置校正后的阻抗；所述电学特性参数提取系统，用于利用生物阻抗谱等效电路自拟合算法实现电学特性参数的提取。 2.根据权利要求1所述的一种测量系统，其特征在于，所述的位置测量系统采用电子显微镜。 3.一种测量方法，其特征在于，包括有如下步骤：步骤一，获得细胞位置与阻抗间的特征关系：通过数值仿真获取若干细胞位置与阻抗间数值；利用多项式来拟合构建阻抗与细胞位置间的数学模型；步骤二，在传感器中测量细胞的阻抗，并且通过电子显微镜观察细胞的坐标位置；步骤三，位置校正：依据步骤一得到的阻抗与细胞位置间的数学模型以及步骤二记录的细胞的坐标位置，对步骤二得到的阻抗进行相应的校正；步骤四，根据步骤三校正后的数据，利用生物阻抗谱等效电路自拟合算法实现电学特性参数的提取。 4.根据权利要求3所述的一种测量方法，其特征在于，对于步骤一而言，通过数值仿真，来获取细胞在传感器中的位置与阻抗间数学模型，具体包括： S1-1，对仿真区域进行网格划分； S1-2，随机选择其中任意一个位置作为胚胎的中心坐标位置，其坐标表达为(xc，yc)，频率f为任意频率fb，并测量得到的阻抗值表达为Zbc；中心坐标选取j组，频率选取n组；则，记录阻抗值矩阵Z：记录位置矩阵X： S1-3，求解矩阵A: A＝ZX-1 其中: 5.根据权利要求3所述的一种测量方法，其特征在于，步骤二记录了胚胎在传感器中的实际位置为(xp,yp)，其记录的频率为fg阻抗为Zg；则转化到参考位置(xr,yr)的阻抗为Z'g： 6.根据权利要求3所述的一种测量方法，其特征在于，步骤四，具体包括以下子步骤： S4-1，根据基因表达式算法(GEP)构建等效电路模型：设定GEP的功能符号为{“S”，“P”}；基于生物阻抗谱等效电路常用的电器元件，设定GEP的终端符号为{“R”，“C”，“L”，“CPE”，“Z_w”}；其中“S”代表串联关系，“P”代表并联关系，“R”代表电阻元件，“C”代表电容元件，“L”代表电感元件，“CPE”代表常相位元件，“Z_w”代表扩散阻抗，与终端符号相对应的阻抗表达式如下： ZL＝jwL t＝h(n-1)+1 l＝t+h 式中： Z_c表示：容抗，单位为：Ω； ω表示：角频率，单位为rad/s； C表示：电容值，单位为：c； ZL表示：感抗，单位为：Ω； Zω表示：扩散阻抗，单位为：Ω； Y表示：Warburg导纳的模数，具体取值在(0,1)范围内，单位无量纲； ZCPE表示：常相位阻抗，单位为：Ω； Y0表示：前因子、常相位元件剥离频率后的大小或模一般化元件，一般取值(0,1) n表示：幂指数，取值在[-1,1]范围内； t表示：尾长长度，无量纲； h表示：头长长度，无量纲； l表示：GEP基因总长，无量纲； L表示：电感，单位为：H； j虚数单位；根据GEP个体组成原理，首先需要根据需求自行设定头长h和n，则此时个体长度则可知晓。 7.根据权利要求6所述的一种测量方法，还包括其他子步骤：S4-2，通过GEP的编码与解码方式组成等效电路模型，子节点的父节点即为功能符号，该符号对应着电气元件的组合关系：基于GEP建立的等效电路模型，通过遗传算法拟合生物阻抗谱：首先GA依据等效电路模型中含有的电气元件初始化电学特性参数种群，最大迭代数；其次，设定GA选择概率Ps用于确保每代中较佳的个体能够有更大的概率遗传至下一代，另外设定交叉概率Pc以及变异概率Pm用于产生新个体，避免解集陷入局部最佳，从而保证每次GA算法可保证当前等效电路可取得最佳适应度；再次，将GA获得最佳适应度反馈给GEP的个体用于等效电路的优化；最后，经过GEP优化以及GA计算拟合可获得最佳的等效电路及其相应的电学参数，进而可获知生物阻抗谱中蕴含的电学特性参数。
所属类别：	发明专利