[發明專利]一種非接觸式基于超連續衰蕩光譜的全血分類系統及方法

有效

• 申請號: 201410546826.8
• 申請日: 2014-10-16
• 公開（公告）號: CN104330362A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 萬雄;王建;劉鵬希;章婷婷;王建宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

技術領域

本發明涉及一種全血分類技術,尤其涉及一種非接觸式基于超連續衰蕩光譜(ring-down?spectroscopy)的全血分類系統及方法。

背景技術

在進出口檢測檢疫部門，血液制品的檢驗與分類是件重要且復雜的事情。因為對于血液這種特殊樣品，開放式的采集可能被操作所污染，且血樣中可能攜帶的致病因子可能會對檢測人員造成危害。因此，非接觸式的能判斷是何種動物血液的全血分類檢測方法和儀器是急需解決的事情。

流式細胞術在血細胞分類識別中是種常見方法，但因需要探針取樣，所以不滿足非接觸式的要求，需要開發新的方法和技術。吸收光譜技術是非接觸式全血分類鑒別的可行方法之一，其通常采用氙燈或鹵鎢燈作為連續譜源，但試管中的全血樣厚度很大，普通光源穿透血樣的衰減非常大，導致信號微弱，很難探測。

針對該問題，本發明提出一種基于超連續衰蕩光譜(ring-down?spectroscopy)的非接觸式全血神經網絡分類方法。該方法采用超連續譜光纖激光器作為超連續譜光源，照射放置在衰蕩樣品腔中的全血試管，對整個超連續譜段取均勻間隔分布的M個波長，然后對該全血試管進行超連續譜的衰蕩時間分辨光譜信號進行檢測與分析，得到該全血樣品整個譜段M個波長對應的衰蕩時間t₁,t₂,t₃,……,t_M作為細胞分類特征。采用后向傳播(back?propagation,簡稱BP)神經網絡分類器，進行不同種類動物血細胞的判別。

本發明的有益效果是，采用了超連續譜激光光源，比常規光源氙燈或鹵鎢燈強度高相干性好；分光后采用針對M個波長的M個光電探測器，進行衰蕩時間的同步檢測，提高了整個譜段衰蕩時間檢測的實時性；相對常規吸收光譜測試，超連續譜衰蕩光譜方法結合光譜及時域檢測，提高了全血鑒別的靈敏度，可在非接觸情況下改進全血分類的效果。

發明內容

本發明的目的在于提供一一種非接觸式基于超連續衰蕩光譜的全血分類系統及方法，克服傳統流式細胞術接觸采樣的弊端，滿足檢測檢疫部門特殊場合的需求。

本發明的技術方案是這樣來實現的，非接觸式基于超連續衰蕩光譜的全血神經網絡分類方法所采用的硬件系統主要由超連續譜激光器、衰蕩樣品腔、分光系統、電路系統及計算機構成。其中衰蕩樣品腔主要由具有高反射鏡面的左腔鏡和右腔鏡，以及固定器、采集光纖固定器及試管支架組成。分光系統主要由光纖接頭、入射狹縫、光柵、準直鏡、聚焦鏡、一維狹縫陣列及一維探測器陣列組成。電路系統主要包括探測器陣列供電電路、探測器陣列信號轉換放大采集電路及USB接口。

分類方法是這樣來實現的，超連續譜激光器發出的脈沖激光經過通過輸出尾纖輸出，輸出尾纖固定在固定器，采集光纖固定在采集光纖固定器上，并通過光纖接頭與分光系統聯接。測試時，全血試管固定安放在試管支架上。脈沖激光穿過左腔鏡、全血樣品后，透射光譜分布與全血樣品的光學性質有關，此外由于吸收其強度減少，部分激光穿過右腔鏡、通過采集光纖進入隨后的分光系統進行光譜采集與分析，部分激光經右腔鏡的高反射率鏡面反射再次穿過全血樣品，光強進一步減小，光束再經左腔鏡的高反射率鏡面反射再次穿過全血樣品，從而在衰蕩腔內來回振蕩，每次振蕩都有部分激光穿過右腔鏡、通過采集光纖進入隨后的分光系統進行光譜采集與分析。

進入分光系統的激光依次經過入射狹縫，被準直鏡反射，然后經光柵衍射，再經聚焦鏡聚焦。在聚焦的一級衍射光譜位置處放置一維狹縫陣列，一維狹縫陣列覆蓋整個一級衍射光譜寬度，由M條等間距等寬度的狹縫組成，用以從整個光譜段選取M個波長進行探測。M條狹縫出口排列一維探測器陣列，它由M個快速響應分立探測器元件組成，用以探測M個波長的光強隨時間的變化。探測器陣列供電電路用來對一維探測器陣列進行供電，一維探測器陣列的信號經過探測器陣列信號轉換放大采集電路進行同步放大、采集及模數轉換，轉換后的信號經過USB接口傳送到計算機USB接口，被計算機中的主程序接收并進行分析。

超連續譜整個譜段M個波長的信號的強度隨振蕩次數的增加而逐漸減少，當采集到的信號強度為初始強度的1/e時對應的時間為衰蕩時間，通過主程序進行信號隨時間的分析，可計算全血樣品整個譜段對應M個波長的衰蕩時間t₁,t₂,t₃,……,t_M，把這些數據進行存儲以供細胞鑒別。