本發(fā)明實(shí)施例涉及熒光分析領(lǐng)域，尤其涉及一種物種之間轉(zhuǎn)化速率的獲取方法及裝置。
背景技術(shù)：
：隨著近年來光學(xué)檢測技術(shù)的發(fā)展，熒光相關(guān)光譜能夠?qū)ξ镔|(zhì)性質(zhì)、分子間相互作用、生物樣品以及藥物篩選等方面進(jìn)行檢測。自然界中存在許多亞穩(wěn)態(tài)之間的化學(xué)反應(yīng)，例如一些生物大分子的構(gòu)象轉(zhuǎn)變，分子復(fù)合物的吸附解吸附等。這些反應(yīng)通常具有重要的意義：蛋白質(zhì)的構(gòu)象轉(zhuǎn)變通常伴隨著功能的改變，從而導(dǎo)致一些疾病的產(chǎn)生；生物大分子在納米材料界面的吸附解吸附是評(píng)估納米材料生物效應(yīng)及安全性的重要方面。因此，研究物種中分子間的化學(xué)反應(yīng)至關(guān)重要。熒光相關(guān)光譜(FluorescenceCorrelationSpectroscopy，F(xiàn)CS)是一種常用的研究分子擴(kuò)散及化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的方法，可測定微區(qū)內(nèi)(<10-15L)熒光團(tuán)由于布朗運(yùn)動(dòng)或化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致的熒光強(qiáng)度漲落，是一種重要的單分子檢測技術(shù)。然而，當(dāng)體系中存在多個(gè)物種時(shí)，傳統(tǒng)的FCS分析方法得到的是所有物種自相關(guān)和互相關(guān)的加和，無法對(duì)物種進(jìn)行區(qū)分，也就無法獲得物種之間相互作用的信息。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明實(shí)施例提供一種物種之間轉(zhuǎn)化速率的獲取方法及裝置，以獲取物種之間的轉(zhuǎn)化速率。第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種物種之間轉(zhuǎn)化速率的獲取方法，包括：基于獲取的光子流數(shù)據(jù)獲取熒光壽命衰減曲線；其中，所述光子流數(shù)據(jù)包括光子到達(dá)檢測器的宏觀時(shí)間和微觀時(shí)間，所述宏觀時(shí)間為從第一個(gè)激光脈沖的發(fā)射時(shí)間開始計(jì)時(shí)，所述光子到達(dá)檢測器時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，所述微觀時(shí)間為從激發(fā)所述光子的激光脈沖的發(fā)射時(shí)間開始計(jì)時(shí)，所述光子到達(dá)檢測器時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間；對(duì)所述熒光壽命衰減曲線進(jìn)行擬合，獲取各物種的熒光壽命分布；基于所述宏觀時(shí)間和所述微觀時(shí)間確定預(yù)設(shè)數(shù)量的二維熒光壽命相關(guān)譜；通過所述熒光壽命分布對(duì)所述二維熒光壽命相關(guān)譜進(jìn)行處理，獲得各物種之間相互轉(zhuǎn)化的速率。第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種物種之間轉(zhuǎn)化速率的獲取裝置，包括：熒光壽命衰減曲線獲取模塊，用于基于獲取的光子流數(shù)據(jù)獲取熒光壽命衰減曲線；其中，所述光子流數(shù)據(jù)包括光子到達(dá)檢測器的宏觀時(shí)間和微觀時(shí)間，所述宏觀時(shí)間為從第一個(gè)激光脈沖的發(fā)射時(shí)間開始計(jì)時(shí)，所述光子到達(dá)檢測器時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，所述微觀時(shí)間為從激發(fā)所述光子的激光脈沖的發(fā)射時(shí)間開始計(jì)時(shí)，所述光子到達(dá)檢測器時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間；熒光壽命分布獲取模塊，用于對(duì)所述熒光壽命衰減曲線進(jìn)行擬合，獲取各物種的熒光壽命分布；二維熒光壽命相關(guān)譜獲取模塊，用于基于所述宏觀時(shí)間和微觀時(shí)間確定預(yù)設(shè)數(shù)量的二維熒光壽命相關(guān)譜；速率獲取模塊，用于通過所述熒光壽命分布對(duì)所述二維熒光壽命相關(guān)譜進(jìn)行處理，獲得各物種之間相互轉(zhuǎn)化的速率。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種物種之間轉(zhuǎn)化速率的獲取方法及裝置，通過獲取熒光壽命分布與基于宏觀時(shí)間和微觀時(shí)間所確定的二維熒光壽命相關(guān)譜，解決了傳統(tǒng)的FCS分析方法對(duì)同一體系含有多個(gè)物種時(shí)，無法獲得物種之間相互作用的問題，不僅可以對(duì)物種進(jìn)行區(qū)分，還實(shí)現(xiàn)了定量獲得物種間轉(zhuǎn)化速率的有益效果。附圖說明圖1A是本發(fā)明實(shí)施例一中的一種物種之間轉(zhuǎn)化速率的獲取方法的流程圖；圖1B是本發(fā)明實(shí)施例一中的一種物種之間轉(zhuǎn)化速率的獲取方法中樣品的熒光壽命衰減的曲線示意圖；圖1C是本發(fā)明實(shí)施例一中的一種物種之間轉(zhuǎn)化速率的獲取方法中樣品的熒光壽命分布示意圖；圖1D是本發(fā)明實(shí)施例一中的一種物種之間轉(zhuǎn)化速率的獲取方法中樣品的二維熒光壽命相關(guān)譜示意圖；圖1E是本發(fā)明實(shí)施例一中的一種物種之間轉(zhuǎn)化速率的獲取方法中樣品的物種間相關(guān)性的示意圖；圖1F是本發(fā)明實(shí)施例一中的一種物種之間轉(zhuǎn)化速率的獲取方法中樣品的熒光壽命衰減曲的線示意圖；圖1G是本發(fā)明實(shí)施例一中的一種物種之間轉(zhuǎn)化速率的獲取方法中的熒光壽命分布示意圖；圖1H是本發(fā)明實(shí)施例一中的一種物種之間轉(zhuǎn)化速率的獲取方法中的二維熒光壽命相關(guān)譜示意圖；圖1I是本發(fā)明實(shí)施例一中的一種物種之間轉(zhuǎn)化速率的獲取方法中的物種間相關(guān)性的示意圖；圖2A是本發(fā)明實(shí)施例二中的一種物種之間轉(zhuǎn)化速率的獲取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2B是本發(fā)明實(shí)施例二中的一種物種之間轉(zhuǎn)化速率的獲取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。可以理解的是，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。實(shí)施例一圖1A為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種物種之間轉(zhuǎn)化速率的獲取方法的流程圖，本實(shí)施例可適用于多個(gè)物種之間轉(zhuǎn)化速率的獲取的情況，該方法可以由本發(fā)明實(shí)施例提供的物種之間轉(zhuǎn)化速率的獲取裝置來執(zhí)行，該裝置可采用軟件和/或硬件的方式實(shí)現(xiàn)，該裝置可集成在任何提供物種之間轉(zhuǎn)化速率的獲取功能的設(shè)備中，如圖1A所示，具體包括：S110、基于獲取的光子流數(shù)據(jù)獲取熒光壽命衰減曲線；其中，所述光子流數(shù)據(jù)包括光子到達(dá)檢測器的宏觀時(shí)間和微觀時(shí)間，所述宏觀時(shí)間為從第一個(gè)激光脈沖的發(fā)射時(shí)間開始計(jì)時(shí)，所述光子到達(dá)檢測器時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，所述微觀時(shí)間為從激發(fā)所述光子的激光脈沖的發(fā)射時(shí)間開始計(jì)時(shí)，所述光子到達(dá)檢測器時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間。本發(fā)明實(shí)施例采用TTTR(Time-taggedtimeresolved，時(shí)間標(biāo)記時(shí)間分辨)模式的熒光壽命相關(guān)光譜(FluorescenceLifetimeCorrelationSpectroscopy，F(xiàn)LCS)，通過二維熒光壽命去卷積的數(shù)據(jù)處理方法，計(jì)算物種之間的轉(zhuǎn)化速率，采用的測量儀器包括光源、共聚焦光學(xué)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和檢測器等部分。其中，共聚焦光學(xué)系統(tǒng)包括二色鏡、透鏡和濾光片；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)器；檢測器通常為高靈敏度的單光子檢測器。具體的，光源產(chǎn)生的激光光束經(jīng)二色鏡反射后由透鏡聚焦在樣品上，激發(fā)樣品中的熒光分子，樣品產(chǎn)生的熒光通過同一個(gè)物鏡收集，并由單光子檢測器檢測。當(dāng)一束激光照射與激光能量匹配的某熒光物質(zhì)時(shí)，該物質(zhì)的電子吸收能量后從基態(tài)躍遷到某一激發(fā)態(tài)上，由于在激發(fā)態(tài)上的電子具有不穩(wěn)定性，因此，激發(fā)態(tài)上的電子再以輻射躍遷的形式回到基態(tài)并發(fā)出光子，從而產(chǎn)生熒光。當(dāng)激發(fā)停止后，分子的熒光強(qiáng)度降到激發(fā)時(shí)最大強(qiáng)度的1/e所需的時(shí)間即光子在激發(fā)態(tài)上停留的平均時(shí)間稱為熒光壽命，熒光強(qiáng)度即光子數(shù)目。記錄脈沖激光激發(fā)樣品產(chǎn)生的光子序列信息，即光子流數(shù)據(jù)，包括光子到達(dá)檢測器的宏觀時(shí)間、微觀時(shí)間以及光子數(shù)目，如表一所示。光子數(shù)目宏觀時(shí)間(ms)微觀時(shí)間(ns)145525663685N2448具體的，單光子計(jì)數(shù)器只記錄了在每一個(gè)脈沖下，第一個(gè)到達(dá)檢測器的光子的宏觀時(shí)間和微觀時(shí)間。其中，宏觀時(shí)間為從測量開始計(jì)時(shí)，光子到達(dá)檢測器時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間；微觀時(shí)間為從激發(fā)所述光子的激光脈沖的發(fā)射時(shí)間開始計(jì)時(shí)，光子到達(dá)檢測器時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間。對(duì)所得到的光子的微觀時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，即可得到樣品熒光壽命衰減曲線，如圖1B所示，圖1B是樣品6nMCy5(τ＝1ns)熒光染料與2.7nMAlexa633(τ＝3.4ns)混合物得到的熒光壽命衰減的曲線。由圖1B可知，曲線1為熒光染料Cy5與Alexa633混合物的熒光壽命衰減曲線；曲線2為擬合后的熒光染料Cy5與Alexa633混合物的熒光壽命衰減曲線；曲線3為IRF檢測儀器響應(yīng)函數(shù)。S120、對(duì)所述熒光壽命衰減曲線進(jìn)行擬合，獲取各物種的熒光壽命分布。熒光物質(zhì)的熒光壽命與自身的結(jié)構(gòu)、所處環(huán)境的極性、粘度等條件有關(guān)，因此通過熒光壽命的測定可以直接了解所研究體系發(fā)生的變化，而基于本發(fā)明實(shí)施例后部分提到的二維熒光壽命相關(guān)譜能夠獲得激發(fā)態(tài)發(fā)生的分子與分子間作用以及作用發(fā)生的快慢。具體的，可以使用最大熵方法或者最小二乘法對(duì)熒光壽命衰減曲線進(jìn)行擬合分析，得到熒光壽命分布。其中，每個(gè)熒光物種均對(duì)應(yīng)一個(gè)熒光壽命分布，由該物種熒光壽命分布的峰值可以得到熒光物種的種類及個(gè)數(shù)，如圖1C所示。圖1C是樣品6nMCy5(τ＝1ns)熒光染料與2.7nMAlexa633(τ＝3.4ns)混合物得到的熒光壽命分布。其中，圖1C為熒光物種Cy5的熒光壽命分布與熒光物種Alexa633熒光壽命分布的合成，因?yàn)榫哂袃蓚€(gè)峰值，因此說明該混合物由兩個(gè)熒光物種組成，并且將帶有兩個(gè)峰值的熒光壽命分布與標(biāo)準(zhǔn)熒光物種相對(duì)比，即可得到熒光物種的種類。本實(shí)施例中，示例性的，基于如下的公式可以獲取各物種的熒光壽命分布：其中，IRF為檢測儀器響應(yīng)函數(shù)，在檢測儀器開始使用時(shí)，需要使用該檢測儀器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)熒光物種進(jìn)行檢測，獲取屬于該檢測儀器的檢測儀器響應(yīng)函數(shù)，用于提高檢測的精度，減少誤差；I0為熒光壽命衰減最大值，具體為設(shè)定微觀時(shí)間t＝0時(shí)的熒光強(qiáng)度；a為熒光壽命分布矩陣；τ為預(yù)設(shè)的熒光壽命序列，且τ＝{τ1,…,τp,…,τP}，其中，τP為預(yù)設(shè)的第p個(gè)熒光壽命的數(shù)值，I(t)為微觀時(shí)間為t時(shí)物種的熒光強(qiáng)度，具體表現(xiàn)為檢測到的微觀時(shí)間為t時(shí)的光子數(shù)目，且光子數(shù)目越多，熒光強(qiáng)度越強(qiáng)，圖1B中的熒光強(qiáng)度是用最大的光子數(shù)目歸一化得到的熒光壽命衰減。具體的，從光子流數(shù)據(jù)中可以得到各微觀時(shí)間對(duì)應(yīng)的光子數(shù)目，為了簡化運(yùn)算，采用最大的光子數(shù)目歸一化不同微觀時(shí)間對(duì)應(yīng)的光子數(shù)目，即得到熒光壽命衰減曲線。由于IRF、I0、與I(t)可知，通過上述理論模型采取一定擬合方法擬合熒光壽命衰減分布即可得到物種的熒光壽命分布矩陣a?；蛘?，示例性的，采用最大熵方法擬合熒光壽命衰減曲線得到的熒光壽命分布，擬合目標(biāo)函數(shù)如下公式所示：其中，α表示熒光壽命分布的熵的權(quán)重因子，為非負(fù)小于1的小數(shù)；表示加權(quán)殘差。并且，基于下述公式計(jì)算出與其中，為熒光壽命分布的目標(biāo)函數(shù)；a0為初始迭代的熒光壽命分布，初始分布取任意值；為隨著迭代過程變化的迭代熒光壽命分布，D為實(shí)驗(yàn)測得的熒光壽命衰減曲線，I表示擬合得到的熒光壽命衰減曲線。在第一步迭代時(shí)，令并按下式計(jì)算精度截止值Ttest：其中，為梯度運(yùn)算符，為隨著迭代過程變化的權(quán)重因子α。若求得Ttest≤10-4，則輸出迭代熒光壽命分布，并且待求的熒光壽命分布否則按下式對(duì)上一步迭代的加上迭代步長δa。其中，迭代步長由下式確定：其中，為拉普拉斯運(yùn)算符，β為與收斂陡度相關(guān)的可調(diào)節(jié)常數(shù)，E表示與矩陣A維度一致的單位矩陣，然后將加上迭代步長的代入求計(jì)算精度截止值Ttest，并判斷Ttest是否滿足精度要求，如果滿足則輸出迭代熒光壽命分布，并且待求的熒光壽命分布否則，再按照上述步驟對(duì)添加迭代步長繼續(xù)迭代，直至滿足精度要求，并輸出滿足精度要求的熒光壽命分布。需要說明的是，在本實(shí)施例中，中的s與為同一個(gè)函數(shù)；中的L與為同一個(gè)函數(shù)；中O與為同一個(gè)函數(shù)。S130、基于所述宏觀時(shí)間和所述微觀時(shí)間確定預(yù)設(shè)數(shù)量的二維熒光壽命相關(guān)譜。由于熒光壽命分布為以熒光壽命為分析對(duì)象的一維分布，只能得到物種個(gè)數(shù)及種類，因此將一維的熒光壽命分布擴(kuò)展到以時(shí)間維度為基礎(chǔ)的二維熒光壽命相關(guān)譜，可以得到物種之間的互相關(guān)關(guān)系。具體的，在獲取的光子流數(shù)據(jù)中，選取宏觀時(shí)間之間的時(shí)間間隔為ΔT的光子對(duì)。以光子對(duì)中的兩個(gè)光子的微觀時(shí)間分別作為建立的坐標(biāo)系的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；在坐標(biāo)系中的各位置記錄與之對(duì)應(yīng)的光子對(duì)的數(shù)目；基于所述光子對(duì)的數(shù)目、所述宏觀時(shí)間的時(shí)間間隔、所述光子對(duì)中兩個(gè)光子分別對(duì)應(yīng)的微觀時(shí)間確定二維熒光壽命相關(guān)譜。其中，ΔT是以選取次數(shù)為變量的函數(shù)，并且在本發(fā)明實(shí)施例中選取的ΔT為呈指數(shù)函數(shù)變化的一個(gè)數(shù)值，如21，22，23，24和25等。因此，返回選取宏觀時(shí)間之間的時(shí)間間隔為ΔT的光子對(duì)的操作，直至所有光子被選取，以獲取預(yù)設(shè)數(shù)量的二維熒光壽命相關(guān)譜。并且，二維熒光壽命相關(guān)譜的預(yù)設(shè)數(shù)量根據(jù)ΔT選取組數(shù)有關(guān)，即選取了多少個(gè)ΔT，就會(huì)得到多少組二維熒光壽命相關(guān)譜，如圖1D所示，圖1D為宏觀時(shí)間為ΔT時(shí)，樣品6nMCy5(τ＝1ns)熒光染料與2.7nMAlexa633(τ＝3.4ns)混合物得到的二維熒光壽命相關(guān)譜的數(shù)據(jù)結(jié)果。其中，二維熒光壽命相關(guān)譜的橫縱坐標(biāo)均以微觀時(shí)間為坐標(biāo)軸，并且取值范圍相同；坐標(biāo)系中的每一點(diǎn)代表光子對(duì)的數(shù)目，光子對(duì)的數(shù)目越多，該點(diǎn)的亮度越強(qiáng)?；诠庾訉?duì)的數(shù)目、宏觀時(shí)間的時(shí)間間隔、光子對(duì)中兩個(gè)光子分別對(duì)應(yīng)的微觀時(shí)間確定二維熒光壽命相關(guān)譜M(ΔT,tm,tn)。例如，假設(shè)宏觀時(shí)間T1與宏觀時(shí)間T2之間的時(shí)間間隔為ΔT，且宏觀時(shí)間T1包含光子微觀時(shí)間按照從小到大排列的集合t'{t1,…,tm,…tN}，tm為任意一個(gè)光子微觀時(shí)間數(shù)值，同樣，宏觀時(shí)間T2包含光子微觀時(shí)間按照從小到大排列的集合t″{t1,…,tn,…tN}，tn也為任意一個(gè)光子微觀時(shí)間數(shù)值，N為自然數(shù)。然后，選取在宏觀時(shí)間T1的條件下微觀時(shí)間為tm中的一個(gè)光子與選取在宏觀時(shí)間T2的條件下微觀時(shí)間為tn中的一個(gè)光子作為光子對(duì)，其中，tm與tn只為區(qū)分光子對(duì)中兩個(gè)光子來源于不同的宏觀時(shí)間取值而設(shè)定，實(shí)質(zhì)上tm與tn均表示光子的微觀時(shí)間，且取值可以相同，也可不同。那么，以宏觀時(shí)間T1中的光子信息tm為橫坐標(biāo)，以宏觀時(shí)間T2中的光子信息tn為縱坐標(biāo)，篩選出符合坐標(biāo)(tm,tn)的所有光子對(duì)的數(shù)目，并在符合坐標(biāo)(tm,tn)處記錄出光子對(duì)的數(shù)目?；诠庾訉?duì)的數(shù)目、宏觀時(shí)間的時(shí)間間隔、光子對(duì)中兩個(gè)光子分別對(duì)應(yīng)的微觀時(shí)間確定二維熒光壽命相關(guān)譜M(ΔT,tm,tn)。S140、通過所述熒光壽命分布對(duì)所述二維熒光壽命相關(guān)譜進(jìn)行處理，獲得各物種之間相互轉(zhuǎn)化的速率。示例性的，通過所述熒光壽命分布對(duì)所述二維熒光壽命相關(guān)譜進(jìn)行處理，獲得各物種之間相互轉(zhuǎn)化的速率，包括：對(duì)二維熒光壽命相關(guān)譜進(jìn)行歸一化處理，獲取歸一化的二維熒光壽命相關(guān)譜；通過所述熒光壽命分布對(duì)所述歸一化的二維熒光壽命相關(guān)譜進(jìn)行處理，獲得各物種之間的相關(guān)性數(shù)據(jù)；基于所述相關(guān)性數(shù)據(jù)獲得各物種之間的相互轉(zhuǎn)化的速率。示例性的，所述通過熒光壽命分布函數(shù)對(duì)所述歸一化的二維熒光壽命相關(guān)譜進(jìn)行處理，獲得各物種之間的相關(guān)性數(shù)據(jù)，包括：基于如下的公式獲取各物種之間的相關(guān)性數(shù)據(jù)：其中，Gij(ΔT)為i物種與j物種在宏觀時(shí)間之間的時(shí)間間隔為ΔT時(shí)的相關(guān)性數(shù)據(jù)；I0,i與I0,j分別為所述i物種與j物種的熒光強(qiáng)度最大值，且I0,i與I0,j基于如下的公式進(jìn)行確定：ai為i物種的熒光壽命分布矩陣，aj為j物種的熒光壽命分布矩陣，aS為S物種的熒光壽命分布矩陣，S表示樣品中熒光物種的個(gè)數(shù)；Cij,fitted(ΔT)基于如下的公式進(jìn)行獲得：其中，C(ΔT,tm,tn)為所述歸一化的二維熒光壽命相關(guān)譜；m，n均為自然數(shù)；dm,i與dn,j基于如下的公式進(jìn)行獲得：ap,i與ap,j分別為i物種與j物種在熒光壽命為τp時(shí)的光子數(shù)占總光子數(shù)的比例；P為大于1的自然數(shù)，p為1到P之間的自然數(shù)。在本實(shí)施例中，獲取各物種之間的相關(guān)性數(shù)據(jù)的具體過程如下：對(duì)上述得到的二維熒光壽命相關(guān)譜M(ΔT,tm,tn)采用時(shí)間間隔為ΔT，微觀時(shí)間tm及tn進(jìn)行歸一化，得到歸一化的二維熒光壽命相關(guān)譜C(ΔT,tm,tn)。歸一化的二維熒光壽命相關(guān)譜C(ΔT,tm,tn)應(yīng)該滿足如下模型：其中，Cij(ΔT)為i物種與j物種在宏觀時(shí)間之間的時(shí)間間隔為ΔT時(shí)的相關(guān)性數(shù)據(jù)Gij(ΔT)歸一化之前的相關(guān)性數(shù)據(jù)。通過熒光壽命分布對(duì)得到的不同△T下的歸一化的二維熒光壽命相關(guān)譜C(ΔT,tm,tn)進(jìn)行去卷積處理，寫成矩陣的形式，如下公式：C(ΔT,tm,tn)＝TACij(ΔT)ATTT其中，AT、TT分別表示矩陣T、A的轉(zhuǎn)置矩陣。矩陣T設(shè)定為如下公式：或者，矩陣A設(shè)定為如下公式：或者，如果，歸一化的二維熒光壽命相關(guān)譜C(ΔT,tm,tn)表示為如下公式：C(ΔT,tm,tn)＝DCij(ΔT)DT其中，矩陣D表示如下：那么，矩陣D中的元素dm,i具體表達(dá)為：或者，矩陣D表示如下：那么，矩陣D中的元素dn,j具體表達(dá)為：其中，ap,i與ap,j分別為i物種與j物種在熒光壽命為τp時(shí)的光子數(shù)占總光子數(shù)的比例；P為大于1的自然數(shù)，p為1到P之間的自然數(shù)。則相關(guān)性數(shù)據(jù)Cij(ΔT)的求解可以轉(zhuǎn)化為N2個(gè)線性方程的求解，如下公式：因此，擬合相關(guān)性數(shù)據(jù)Cij,fitted(ΔT)也可以轉(zhuǎn)化為N2個(gè)線性方程的求解，如下公式：采用最大熵方法或者最小二乘法解上述N2個(gè)線性方程，即可得到擬合相關(guān)性數(shù)據(jù)Cij,fitted(ΔT)。示例性的，解關(guān)于Cij,fitted(ΔT)的N2個(gè)線性方程，可以采用最小二乘法求解，如下公式：其中，表示服從泊松分布的C(ΔT,tm,tn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差，χ2為誤差小于預(yù)設(shè)數(shù)值的一個(gè)值，如0.2、0.4或者0.01等。通過最小二乘法可以求解出誤差小于χ2的Cij,fitted(ΔT)。在本實(shí)施例中，示例性的，所述基于所述相關(guān)性數(shù)據(jù)獲得各物種之間的相互轉(zhuǎn)化的速率包括：基于如下公式獲得各物種之間的相互轉(zhuǎn)化的速率：其中，Qi，Qj分別為i物種與j物種的量子產(chǎn)率，Ci，Cj分別為獲取的i物種與j物種的摩爾濃度，K＝kij/kji，kij為i物種向j物種轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化速率，kji為j物種向i物種轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化速率；τD為擴(kuò)散系數(shù)，w為共聚焦顯微鏡觀察區(qū)域體積中z軸方向的半徑wz與x-y面半徑wxy的比值，圖1E是樣品6nMCy5(τ＝1ns)熒光染料與2.7nMAlexa633(τ＝3.4ns)混合物得到的物種間相關(guān)性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)果，由于6nMCy5(τ＝1ns)熒光染料與2.7nMAlexa633(τ＝3.4ns)為兩個(gè)物種，因此i的取值為1，j的取值為2。由圖1E可知，物種Cy5與物種Alexa633不相關(guān)。例如，熒光物種2.5nMCdSe/ZnSe量子點(diǎn)(τ＝22.5ns)與5nM轉(zhuǎn)鐵蛋白(Alexa594標(biāo)記，τ＝3ns)混合物進(jìn)行物種間轉(zhuǎn)化速率的測定，若假設(shè)兩個(gè)熒光物種記為物種1和物種2，那么，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。圖1F為熒光壽命衰減曲線，其中，曲線4為熒光物種2.5nMCdSe/ZnSe與5nM轉(zhuǎn)鐵蛋白混合物的熒光壽命衰減曲線；曲線5為擬合后的熒光物種2.5nMCdSe/ZnSe與5nM轉(zhuǎn)鐵蛋白混合物的熒光壽命衰減曲線；曲線6為IRF檢測儀器響應(yīng)函數(shù)。圖1G為熒光壽命分布、圖1H為二維熒光壽命相關(guān)譜，通過公式得到G11，G22，G12，G21之后，需對(duì)圖1I中四條曲線進(jìn)行聯(lián)合擬合，最終獲得轉(zhuǎn)化速率常數(shù)k12和k21。本發(fā)明實(shí)施例通過獲取熒光壽命分布與基于宏觀時(shí)間和微觀時(shí)間所確定的二維熒光壽命相關(guān)譜，解決了傳統(tǒng)的FCS分析方法對(duì)同一體系含有多個(gè)物種時(shí)，無法獲得物種之間相互作用的問題，不僅可以對(duì)物種進(jìn)行區(qū)分，還實(shí)現(xiàn)了獲得物種間轉(zhuǎn)換速率的有益效果。實(shí)施例二圖2A所示為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種物種之間轉(zhuǎn)化速率的獲取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2A所示，具體包括：熒光壽命衰減曲線獲取模塊21、熒光壽命分布獲取模塊22、二維熒光壽命相關(guān)譜獲取模塊23和速率獲取模塊24。熒光壽命衰減曲線獲取模塊21，用于基于獲取的光子流數(shù)據(jù)獲取熒光壽命衰減曲線；其中，所述光子流數(shù)據(jù)包括光子到達(dá)檢測器的宏觀時(shí)間和微觀時(shí)間，所述宏觀時(shí)間為從第一個(gè)激光脈沖的發(fā)射時(shí)間開始計(jì)時(shí)，所述光子到達(dá)檢測器時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，所述微觀時(shí)間為從激發(fā)所述光子的激光脈沖的發(fā)射時(shí)間開始計(jì)時(shí)，所述光子到達(dá)檢測器時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間；熒光壽命分布獲取模塊22，用于對(duì)所述熒光壽命衰減曲線進(jìn)行擬合，獲取各物種的熒光壽命分布；二維熒光壽命相關(guān)譜獲取模塊23，用于基于所述宏觀時(shí)間和微觀時(shí)間確定預(yù)設(shè)數(shù)量的二維熒光壽命相關(guān)譜；速率獲取模塊24，用于通過所述熒光壽命分布對(duì)所述二維熒光壽命相關(guān)譜進(jìn)行處理，獲得各物種之間相互轉(zhuǎn)化的速率。在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述熒光壽命分布獲取模塊具體用于；基于如下的公式獲取各物種的熒光壽命分布：其中，IRF為檢測儀器響應(yīng)函數(shù)，a為物種的熒光壽命分布矩陣，τ為預(yù)設(shè)的熒光壽命序列，且τ＝{τ1,…,τp,…,τP}，其中，τP為預(yù)設(shè)的第p個(gè)熒光壽命的數(shù)值，I(t)為微觀時(shí)間t時(shí)刻物種的熒光強(qiáng)度。在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述二維熒光壽命相關(guān)譜獲取模塊具體用于；在獲取的所述光子流數(shù)據(jù)中，選取所述宏觀時(shí)間之間的時(shí)間間隔為ΔT的光子對(duì)；其中，ΔT是以選取次數(shù)為變量的函數(shù)；以所述光子對(duì)中的兩個(gè)光子的所述微觀時(shí)間分別作為建立的坐標(biāo)系的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；在所述坐標(biāo)系中的各位置記錄與所述各位置對(duì)應(yīng)的所述光子對(duì)的數(shù)目；基于所述光子對(duì)的數(shù)目、所述宏觀時(shí)間之間的時(shí)間間隔為ΔT與所述光子對(duì)中兩個(gè)光子分別對(duì)應(yīng)的微觀時(shí)間確定二維熒光壽命相關(guān)譜。在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，還包括：返回選取所述宏觀時(shí)間之間的時(shí)間間隔為ΔT的光子對(duì)的操作，直至所有光子被選取，以獲取預(yù)設(shè)數(shù)量的二維熒光壽命相關(guān)譜。在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述速率獲取模塊包括：二維熒光壽命相關(guān)譜獲取單元25、相關(guān)性數(shù)據(jù)獲得單元26和轉(zhuǎn)化速率獲取單元27，如圖2B所示。二維熒光壽命相關(guān)譜獲取單元25，用于對(duì)所述二維熒光壽命相關(guān)譜進(jìn)行歸一化處理，獲取歸一化的二維熒光壽命相關(guān)譜；相關(guān)性數(shù)據(jù)獲得單元26，用于通過所述熒光壽命分布對(duì)所述歸一化的二維熒光壽命相關(guān)譜進(jìn)行處理，獲得各物種之間的相關(guān)性數(shù)據(jù)；轉(zhuǎn)化速率獲取單元27，用于基于所述相關(guān)性數(shù)據(jù)獲得各物種之間的相互轉(zhuǎn)化的速率。在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述相關(guān)性數(shù)據(jù)獲得單元26具體用于：基于如下的公式獲取各物種之間的相關(guān)性數(shù)據(jù)：其中，Gij(ΔT)為i物種與j物種在宏觀時(shí)間之間的時(shí)間間隔為ΔT時(shí)的相關(guān)性數(shù)據(jù)；I0,i與I0,j分別為所述i物種與j物種的熒光強(qiáng)度最大值，且I0,i與I0,j基于如下的公式進(jìn)行確定：ai為i物種的熒光壽命分布矩陣，aj為j物種的熒光壽命分布矩陣，aS為S物種的熒光壽命分布矩陣，S表示樣品中熒光物種的個(gè)數(shù)；Cij,fitted(ΔT)基于如下的公式進(jìn)行獲得：其中，C(ΔT,tm,tn)為所述歸一化的二維熒光壽命相關(guān)譜；m，n均為自然數(shù)；dm,i與dn,j基于如下的公式進(jìn)行獲得：ap,i與ap,j分別為i物種與j物種在熒光壽命為τp時(shí)的光子數(shù)占總光子數(shù)的比例；P為大于1的自然數(shù)，p為1到P之間的自然數(shù)。在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述轉(zhuǎn)化速率獲取單元27具體用于：基于如下公式獲得各物種之間的相互轉(zhuǎn)化的速率：其中，Qi，Qj分別為i物種與j物種的量子產(chǎn)率，Ci，Cj分別為獲取的i物種與j物種的摩爾濃度，K＝kij/kji，kij為i物種向j物種轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化速率，kji為j物種向i物種轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化速率；τD為擴(kuò)散系數(shù)，w為共聚焦顯微鏡觀察區(qū)域體積中z軸方向的半徑wz與x-y面半徑wxy的比值。本實(shí)施例所述物種之間轉(zhuǎn)化速率的獲取裝置用于執(zhí)行上述實(shí)施例所述的物種之間轉(zhuǎn)化速率的獲取方法，其技術(shù)原理和產(chǎn)生的技術(shù)效果類似，這里不再贅述。注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實(shí)施例，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進(jìn)行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會(huì)脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，雖然通過以上實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了較為詳細(xì)的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實(shí)施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。當(dāng)前第1頁1 2 3