Метод обработки сигналов нестационарных процессов спектрометрии в задаче секвенирования ДНК с использованием обратных функций

Необходимость анализа нестационарных процессов возникает во многих задачах спектрометрии. Нестационарными являются процессы, в которых некоторые параметры сигналов меняются во времени. В большом количестве разнообразных приборов время может пониматься условно. Например, в спектрофотомерии это длина волны фотона, в масс-спектрометрии — молекулярная масса, в фотоэлектронной спектрометрии — энергия связи электрона в атоме и т.п. В качестве меры времени в большинстве приборов может быть выбрана физическая характеристика, в которой калибруется шкала спектра — ось абсцисс графика. В настоящей работе рассматриваются алгоритмы обработки сигналов нестационарного процесса, которым является совокупность сигналов сиквенс-анализа ДНК по Сэнгеру методом капиллярного электрофореза. В идеальных случаях в таких приборах ширина спектральных пиков и интервал времени между выходом пиков соседних (в цепи ДНК) нуклеотидов одинаковы для всех каналов. Однако в реальных приборах при анализе длинных фрагментов ДНК порядка 1000 нуклеотидов значения этих параметров изменяются во времени. Так, например, в конце рабочего цикла анализа ширина пиков увеличивается, а расстояние между ними уменьшается, и спектральные пики практически сливаются друг с другом. В работе рассматриваются алгоритмы преобразования нестационарного спектра в стационарный путем переноса точек (отсчетов) исходного нестационарного спектра на шкалу выходного стационарного спектра при помощи обратной функции шкалы времени. Обратная функция позволяет скорректировать нелинейную шкалу времени. Алгоритмы протестированы на математических моделях и на реальных сигналах. Результаты тестирования представлены в работе.