[發(fā)明專利]一種非接觸式基于超連續(xù)衰蕩光譜的全血分類系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410546826.8
• 申請(qǐng)日: 2014-10-16
• 公開（公告）號(hào): CN104330362A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬(wàn)雄;王建;劉鵬希;章婷婷;王建宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
• 主分類號(hào): G01N21/25
• 分類號(hào): G01N21/25
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

1.一種非接觸式基于超連續(xù)衰蕩光譜的全血分類系統(tǒng),它包括超連續(xù)譜激光器(1)、衰蕩樣品腔(4)、分光系統(tǒng)(13)、電路系統(tǒng)(22)及計(jì)算機(jī)(25)其特征在于：

所述的衰蕩樣品腔(4)包括具有高反射鏡面的左腔鏡(5)和右腔鏡(9)，以及固定器(3)、采集光纖固定器(10)及試管支架(6)；

所述的分光系統(tǒng)(13)包括光纖接頭(12)、入射狹縫(14)、光柵(15)、準(zhǔn)直鏡(16)、聚焦鏡(17)、一維狹縫陣列(18)及一維探測(cè)器陣列(19)；

所述的電路系統(tǒng)(22)包括探測(cè)器陣列供電電路(20)、探測(cè)器陣列信號(hào)轉(zhuǎn)換放大采集電路(21)及USB接口(23)；

超連續(xù)譜激光器(1)發(fā)出的脈沖激光通過(guò)輸出尾纖(2)輸出，輸出尾纖(2)固定在固定器(3)，采集光纖(11)固定在采集光纖固定器(10)上，并通過(guò)光纖接頭(12)與分光系統(tǒng)(13)聯(lián)接；測(cè)試時(shí)，全血試管(7)固定安放在試管支架(6)上，脈沖激光穿過(guò)左腔鏡(5)、全血樣品(8)后，透射光譜分布與全血樣品(8)的光學(xué)性質(zhì)有關(guān)，此外由于吸收其強(qiáng)度減少，部分激光穿過(guò)右腔鏡(9)、通過(guò)采集光纖(11)進(jìn)入隨后的分光系統(tǒng)(13)進(jìn)行光譜采集與分析，部分激光經(jīng)右腔鏡(9)的高反射率鏡面反射再次穿過(guò)全血樣品(8)，光強(qiáng)進(jìn)一步減小，光束再經(jīng)左腔鏡(5)的高反射率鏡面反射再次穿過(guò)全血樣品(8)，從而在衰蕩腔內(nèi)來(lái)回振蕩，每次振蕩都有部分激光穿過(guò)右腔鏡(9)、通過(guò)采集光纖(11)進(jìn)入隨后的分光系統(tǒng)(13)進(jìn)行光譜采集與分析；進(jìn)入分光系統(tǒng)(13)的激光依次經(jīng)過(guò)入射狹縫(14)，被準(zhǔn)直鏡(16)反射，然后經(jīng)光柵(15)衍射，再經(jīng)聚焦鏡(17)聚焦；在聚焦的一級(jí)衍射光譜位置處放置一維狹縫陣列(18)，一維狹縫陣列覆蓋整個(gè)一級(jí)衍射光譜寬度，由M條等間距等寬度的狹縫組成，用以從整個(gè)光譜段選取M個(gè)波長(zhǎng)進(jìn)行探測(cè)，M條狹縫出口排列一維探測(cè)器陣列(19)，它由M個(gè)快速響應(yīng)分立探測(cè)器元件組成，用以探測(cè)M個(gè)波長(zhǎng)的光強(qiáng)隨時(shí)間的變化；探測(cè)器陣列供電電路(20)用來(lái)對(duì)一維探測(cè)器陣列(19)進(jìn)行供電，一維探測(cè)器陣列(19)的信號(hào)經(jīng)過(guò)探測(cè)器陣列信號(hào)轉(zhuǎn)換放大采集電路(21)進(jìn)行同步放大、采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的信號(hào)經(jīng)過(guò)USB接口(23)傳送到計(jì)算機(jī)USB接口(24)，被計(jì)算機(jī)(25)中的主程序接收并進(jìn)行分析。

2.一種基于權(quán)利要求1所述的非接觸式基于超連續(xù)衰蕩光譜的全血分類系統(tǒng)的全血樣品的類別分析方法，其特征在于方法如下：

由一維探測(cè)器陣列(19)或取的超連續(xù)譜整個(gè)譜段M個(gè)波長(zhǎng)的信號(hào)的強(qiáng)度隨振蕩次數(shù)的增加而逐漸減少，當(dāng)采集到的信號(hào)強(qiáng)度為初始強(qiáng)度的1/e時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間為衰蕩時(shí)間，通過(guò)主程序進(jìn)行信號(hào)隨時(shí)間的分析，可計(jì)算全血樣品(8)整個(gè)譜段對(duì)應(yīng)M個(gè)波長(zhǎng)的衰蕩時(shí)間t₁,t₂,t₃,……,t_M，把這些數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)以供細(xì)胞鑒別；

采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行動(dòng)物全血分類鑒別，設(shè)需要分類的動(dòng)物種類數(shù)目為N，采用三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，由輸入層(26)、隱含層(27)及輸出層(28)組成。輸入層(26)由M個(gè)神經(jīng)元(29)組成；隱含層(27)由P個(gè)神經(jīng)元(29)組成；輸出層(28)由N個(gè)神經(jīng)元組成，把N種動(dòng)物進(jìn)行排序S₁,S₂,S₃,……,S_N，一種動(dòng)物對(duì)應(yīng)輸出層中的一個(gè)神經(jīng)元；

采集N種動(dòng)物的大量全血樣品進(jìn)行BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，對(duì)每個(gè)已知種類的全血樣品進(jìn)行訓(xùn)練，最終確定連接權(quán)值和閥值，進(jìn)行未知全血樣品分類鑒別時(shí)，對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，把測(cè)得的t₁,t₂,t₃,……,t_M作為輸入層的輸入向量[t₁,t₂,t₃,……,t_M]，計(jì)算BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出，輸出層中輸出為1的神經(jīng)元序號(hào)對(duì)應(yīng)該全血樣品的類別。