[發(fā)明專利]基于中階梯拉曼光譜儀和增強(qiáng)拉曼光譜的血液種屬鑒別系統(tǒng)和方法

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• 申請日: 2022-08-26
• 公開（公告）號(hào): CN115494044A
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高靜;王鵬;王策;田玉冰;陳建生
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G01N21/65
• 分類號(hào): G01N21/65;G06K9/62;G06N20/00
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)大卓悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11369
• 代理人: 黃雁君

1.一種基于中階梯拉曼光譜儀和增強(qiáng)拉曼光譜的血液種屬鑒別系統(tǒng)，其特征在于，包括：

拉曼增強(qiáng)基底，用以承載待測樣品并放大拉曼信號(hào)；

拉曼采集模塊，其包括沿激光入射方向依次設(shè)置的激光器、準(zhǔn)直透鏡、二向色鏡和顯微物鏡，以及沿拉曼信號(hào)光的出射方向依次設(shè)置的瑞利濾光片、光纖耦合鏡、光纖和中階梯拉曼光譜儀單元；所述拉曼采集模塊用以采集待測樣品的拉曼光譜；

以及分類模型，其基于化學(xué)計(jì)量學(xué)方法或機(jī)器學(xué)習(xí)算法建立，用以通過待測樣品的拉曼光譜分析得到待測樣品的血液種屬分類結(jié)果。

所述激光器出射的激光經(jīng)過所述準(zhǔn)直透鏡后被所述二向色鏡反射，然后經(jīng)所述顯微物鏡聚焦至所述拉曼增強(qiáng)基底上的待測樣品上，待測樣品發(fā)出的拉曼信號(hào)光經(jīng)過所述顯微物鏡后，透射所述二向色鏡，然后依次經(jīng)過所述瑞利濾光片、光纖耦合鏡、光纖后入射到所述中階梯拉曼光譜儀單元內(nèi)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于中階梯拉曼光譜儀和增強(qiáng)拉曼光譜的血液種屬鑒別系統(tǒng)，其特征在于，所述中階梯拉曼光譜儀單元包括沿拉曼信號(hào)光的出射方向依次設(shè)置的針孔、反射準(zhǔn)直鏡、中階梯光柵、色散棱鏡、成像反射鏡、耦合透鏡和面陣探測器。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于中階梯拉曼光譜儀和增強(qiáng)拉曼光譜的血液種屬鑒別系統(tǒng)，其特征在于，所述拉曼增強(qiáng)基底通過將金納米粒子或銀納米粒子附著在固態(tài)基質(zhì)上制備而成。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于中階梯拉曼光譜儀和增強(qiáng)拉曼光譜的血液種屬鑒別系統(tǒng)，其特征在于，所述拉曼增強(qiáng)基底的制備方法為：采用水熱合成法合成70nm的金納米或120nm的銀納米粒子，將柔性PVDF襯底進(jìn)行電荷活化，后吸附制備的金納米粒子或銀納米粒子，最后將柔性PVDF襯底固定在玻璃基底上，制備成拉曼增強(qiáng)基底，并保存在超純水中備用。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于中階梯拉曼光譜儀和增強(qiáng)拉曼光譜的血液種屬鑒別系統(tǒng)，其特征在于，所述激光器為單縱模激光器。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于中階梯拉曼光譜儀和增強(qiáng)拉曼光譜的血液種屬鑒別系統(tǒng)，其特征在于，所述激光器出射的激光波長為532nm，所述二向色鏡對532nm波長的光反射、對大于532nm波長的光透射，所述瑞利濾光片采用532nm波長陷波濾光片。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于中階梯拉曼光譜儀和增強(qiáng)拉曼光譜的血液種屬鑒別系統(tǒng)，其特征在于，所述激光器出射的激光波長為785nm，所述二向色鏡對785nm波長的光反射、對大于785nm波長的光透射，所述瑞利濾光片采用785nm波長陷波濾光片。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的基于中階梯拉曼光譜儀和增強(qiáng)拉曼光譜的血液種屬鑒別系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)進(jìn)行血液種屬鑒別的方法包括以下步驟：

S1、構(gòu)建訓(xùn)練數(shù)據(jù)集：采集若干不同物種的血液制備成血液樣品，將血液樣品滴加在拉曼增強(qiáng)基底上，干燥后通過拉曼采集模塊采集血液樣品的拉曼光譜數(shù)據(jù)，將每種血液樣品及其對應(yīng)的拉曼光譜數(shù)據(jù)構(gòu)建形成血液樣品拉曼光譜數(shù)據(jù)庫，即為所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集；

S2、構(gòu)建分類模型：使用化學(xué)計(jì)量學(xué)方法或機(jī)器學(xué)習(xí)算法建立用于血液種屬鑒別的分類模型；

S3、利用所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集對步驟S2構(gòu)建的分類模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的分類模型；

S4、對待測血液樣品進(jìn)行鑒別時(shí)，將待測血液樣品滴加在拉曼增強(qiáng)基底上，干燥后通過拉曼采集模塊采集待測血液樣品的拉曼光譜數(shù)據(jù)，然后將得到的拉曼光譜數(shù)據(jù)輸入訓(xùn)練好的分類模型中，輸出待測血液樣品的血液種屬鑒別結(jié)果。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于中階梯拉曼光譜儀和增強(qiáng)拉曼光譜的血液種屬鑒別系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟S2具體為：使用偏最小二乘分類算法、支持向量機(jī)或卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立用于血液種屬鑒別的分類模型。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于中階梯拉曼光譜儀和增強(qiáng)拉曼光譜的血液種屬鑒別系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟S1中的物種至少包括人類、哺乳動(dòng)物、禽類和魚類。