[發明專利]一種快速檢測生物液態樣品的光學裝置及光學方法

在審

• 申請號: 201510504953.6
• 申請日: 2015-08-17
• 公開（公告）號: CN105067556A
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發明（設計）人: 尉鵬飛;廖志廣;俞軍;童瑞寰;郁慧珍;張麗英;楊丁中;董一鳴
• 申請（專利權）人: 紹興文理學院
• 主分類號: G01N21/3586
• 分類號: G01N21/3586;G01N21/3577
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙) 33206
• 代理人: 戴曉翔

技術領域

本發明屬于液態食品安全檢測、血液樣品檢測設備技術領域，尤其涉及一種快速檢測生物液態樣品的光學裝置及光學方法。

背景技術

樣品分析技術是指為評價樣品，對其特定成分和含量進行分析檢測的技術和方法。樣品有多種分類方法，按形態劃分，可以分為氣態樣品、液態樣品、固態樣品等；按領域劃分，可以分為工業樣品、食物樣品、生物樣品、環境樣品等；不同形態的樣品，采樣、前處理和檢測分析方法也各不相同。傳統的樣品檢測分析方法有：分子光譜(紫外可見分光光度法、熒光光度法、化學發光等)；色譜(GC、LC、HPLC、IC等)；原子光譜(AAS、AFS、AES或ICP-AES等)；電化學分析(電位分析、傳感器、庫侖分析、極譜、溶出伏安法等)；GC、LC、ICP與MS聯用，FI、SI與光度法、化學發光、原子光譜等聯用技術。

激光檢測技術是指利用激光的精度高、測量范圍大、檢測時間短、非接觸式等優異特性，將它作為探測激發光，配以相應的光電元件來實現物理量或化學屬性的測定檢驗。通過使用激光檢測技術，物理量的測量，如位移、溫度、壓力、速度、折射率等，不再需要單獨測量，而是整個物理量場一起進行非接觸式的測量。除了物理量的檢測，利用光與物質的相互作用，如旋光效應、熒光效應、選擇性吸收效應等新的分析手段，激光檢測技術開始在物質化學屬性的檢測領域得到新的應用。由于激光檢測物質具有靈敏度高、準確度好，分析速度快的特點，給樣品檢測領域開拓了嶄新的應用前景。

為了加強社會對樣品的檢測能力，特別是環境和水質樣品的檢測能力，迫切需要發展一種簡單實用、經濟實惠且功能眾多的液態樣品檢測儀器和方法。顯然，傳統的實驗室小量樣本的化學測量分析和品質信息獲取方法已經無法滿足現代化發展的需要。因此，探索一種新的液態樣品檢測技術和方法，具有十分重要的現實意義和應用價值，同時也是生產發展的必然要求。

發明內容

本發明主要是解決上述現有技術所存在的技術問題，提供一種快速檢測生物液態樣品的光學裝置及光學方法，通過光學手段提取時間延遲、折射率、吸收系數和吸收峰等光譜信息，利用這些參數信息分析出生物液態樣品的成份和含量，從而有效地鑒別出樣品的優劣。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：一種快速檢測生物液態樣品的光學裝置及光學方法，所述快速檢測生物液態樣品的光學裝置包括鎖模鈦藍寶石飛秒激光器、時間延遲裝置、砷化鎵晶體、碲化鋅晶體、高速光電探頭、780nm分束器、第一780nm全反鏡、第二780nm全反鏡、第一聚焦透鏡、第二聚焦透鏡、第一拋物面鏡、第二拋物面鏡、太赫茲波譜、樣品槽；所述時間延遲裝置由角度互為直角的第一780nm全反鏡和第二780nm全反鏡組成，所述時間延遲裝置固定于電動平移臺上；所述鎖模鈦藍寶石飛秒激光器能發射輸出激光束，所述輸出激光束經分束器分成參考光束和探測光束，所述探測光束經第二聚焦透鏡匯聚于波長轉換晶體上，所述探測光束經波長轉換晶體后轉換成特定樣品所需的毫微米波譜；所述第二拋物面鏡上設置圓形通孔，所述圓形通孔便于參考光束穿過第二拋物面鏡與毫微米波譜合束后共同匯聚于光電感應晶體上；所述電動平移臺上設置電動平移臺控制線，所述電動平移臺控制線與電腦，所述電腦上設置信號傳輸線，所述信號傳輸線與高速光電探頭連接。

所述快速檢測生物液態樣品的光學方法如下：

(1)首先，將多種激光檢測技術應用到樣品分析領域；根據不同的樣品特性，選擇不同的激光探測波長，例如紅外波段能夠有效鑒別有機物的特征吸收峰，這是因為紅外激光與有機分子中的含氫基團(C-H、N-H)振動的合頻與各級倍頻的吸收一致，從而得到樣品中有機分子含氫基團的特征振動信息。不同的探測波長可通過選擇不同的波長轉換晶體來實現，例如BBO晶體可實現近紅外波長輸出，BIBO晶體可實現中紅外波長輸出，硒化鎵晶體可實現遠紅外波長輸出，砷化鎵晶體可實現太赫茲波譜輸出。通過調諧晶體角度還可實現輸出波長的不同帶寬、不同能量、不同偏振和不同橢偏度。

(2)然后，采集到的樣品光譜信息還需要進行分析處理，光譜預處理算法包括Savitzky-GolaySmoothing平滑法(SGS)，標準歸一化(SNV)、小波去噪等。通過采用多種光譜變量優化選擇算法及其組合算法對全波段的光譜變量進行選擇和特征光譜信號提取，同時根據樣品光譜有用信息分布，無用信息分布，冗余信息分布，噪聲分布等，提取對應不同成分信息的光譜波段，剔除干擾因素的影響。