基于拉曼光谱的血清检测系统及方法技术方案

本发明专利技术属于光谱分析领域，尤其涉及基于拉曼光谱的血清检测系统及方法，包括拉曼检测装置及与其信号连接的数据处理系统，拉曼检测装置对血清样本进行多次、多采样点的拉曼光谱采样，将采集的拉曼光谱数据传送至数据处理系统；数据处理系统接收数据，并对数据所呈现的整体数据模式进行分析处理，根据处理结果实时调整采样条件并实现血清样本检测。本发明专利技术将已明显出现血清与血凝块上下分层的采血管直接作为样本管使用，并采用机器学习模型实现拉曼光谱数据的血清模式/血液混合物模式的智能识别，以确保采样点在高度上始终位于采血管内作为上清液的血清部分中。在提升样本制备的生物安全性、缩短样本准备周期的同时保持血清样本采样的数据有效性。

【技术实现步骤摘要】
基于拉曼光谱的血清检测系统及方法
本专利技术属于光谱分析领域，尤其涉及一种基于拉曼光谱的血清检测系统及方法。
技术介绍
拉曼光谱(RamanSpectroscopy)技术现已逐渐应用于医学检测领域，提供了关于待检生理样本的定性和定量信息的无损检测途径。在生物液体样本、尤其是人体血清样本的拉曼检测实操中，出于生物安全性的考虑，往往不建议使用玻璃等易碎材质的样本容器，而是采用透明的高分子塑料容器，如聚丙烯材质的生物样本管。然而在血清样本拉曼检测中，这类高分子塑料容器因自身材料特性引入的噪声信号会严重影响拉曼光谱信号的信噪比，使拉曼光谱数据难以分析。对于诸如血清样本的液体样本而言，理想的拉曼采样方式是：入射激光以垂直角度穿透容器后聚焦在采样点上进行拉曼光谱采集。然而，拉曼检测中常用的样本容器是具有圆形水平截面的样本管，受限于样本管的形状特征，安装样本管时位置、角度的轻微误差都会影响激光的入射角度，使入射光在穿透容器时因折射而发生光路偏移，无法聚焦到液体样本的理想采样位置，且入射光能量会因容器壁折射而减弱，难以保证拉曼采样的数据有效性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于拉曼光谱的血清检测系统，其特征在于：包括拉曼检测装置及与其信号连接的数据处理系统，拉曼检测装置对血清样本进行多次、多采样点的拉曼光谱采样，将采集的拉曼光谱数据传送至数据处理系统；数据处理系统接收拉曼光谱数据，并对拉曼光谱数据所呈现的整体数据模式进行分析处理，根据处理结果实时调整采样条件并实现血清样本检测；所述采样条件包括采样点高度及入射光聚光强度；已完成血清预制备操作的采血管被直接用作血清样本的样本管；血清预制备操作包括生物血液样本离心、血细胞沉降、样本静置直至出现血清与血凝块的上下分层结构，所述血清样本对应采血管中上下分层结构中的上清液部分。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于拉曼光谱的血清检测系统，其特征在于：包括拉曼检测装置及与其信号连接的数据处理系统，拉曼检测装置对血清样本进行多次、多采样点的拉曼光谱采样，将采集的拉曼光谱数据传送至数据处理系统；数据处理系统接收拉曼光谱数据，并对拉曼光谱数据所呈现的整体数据模式进行分析处理，根据处理结果实时调整采样条件并实现血清样本检测；所述采样条件包括采样点高度及入射光聚光强度；已完成血清预制备操作的采血管被直接用作血清样本的样本管；血清预制备操作包括生物血液样本离心、血细胞沉降、样本静置直至出现血清与血凝块的上下分层结构，所述血清样本对应采血管中上下分层结构中的上清液部分。


2.根据权利要求1所述的基于拉曼光谱的血清检测系统，其特征在于：所述数据处理系统包括采样高度分析模块、聚光强度分析模块及血清样本检测模块；
采样高度分析模块与聚光强度分析模块均包含机器学习模型，分别用于拉曼光谱数据的整体数据模式分析；其中，采样高度分析模块通过机器学习模型判断：对应当前拉曼光谱数据的采样点的所在高度是否位于作为采血管中上清液部分的血清样本中；聚光强度分析模块通过机器学习模型判断：对应当前拉曼光谱数据的采血管固定位置及角度能否提供用于维持拉曼光谱数据有效性的聚光强度；采样高度分析模块与聚光强度分析模块输出的分析结果用作实时调整采样条件的依据；
血清样本检测模块用于实现血清样本检测；血清样本检测包括拉曼光谱数据预处理，及采用完成训练的分类器实现光谱数据模式分类。


3.根据权利要求1所述的基于拉曼光谱的血清检测系统，其特征在于：拉曼检测装置包括激光源（1）、光谱分析装置（2）、采样光纤（3）和样本装载部（4）；激光源（1）、光谱分析装置（2）分别与采样光纤（3）信号相连；
采样光纤（3）具有由多束光纤构成的耦合式光纤结构，每束光纤分别包含一个背散射拉曼探头；针对血清样本，耦合式光纤结构聚焦出多个对应血清样本不同位置的采样点；采样光纤（3）提供了向前光路与返回光路；针对每次拉曼光谱采样，激光源（1）向血清样本的多个采样点发射激光光束，激光光束经向前光路照射多个采样点，返回光路从多个采样点处分别收集拉曼散射光，并统一传输至光谱分析装置（2）；光谱分析装置（2）接收拉曼散射光并对其进行光谱分析，获得对应本次多采样点拉曼光谱采样的、包含多条分析数据的一组拉曼光谱数据；样本装载部（4）用于安装采血管，并带动采血管实现三维方向上的位移。


4.根据权利要求3所述的基于拉曼光谱的血清检测系统，其特征在于：所述样本装载部（4）包括样本通道（41）、光纤通道（42）及样本位移机构（43）；样本位移机构（43）位于样本通道（41）下方，采血管穿过样本通道（41）后，可拆卸地固定于样本位移机构（43）；光纤通道（42）与样本通道（41）连通，终止于样本通道（41）一侧的光纤通道（42）的末端被定义为采样窗口，采血管的管体从采样窗口处可见；耦合式光纤结构的采样光纤（3）穿设于光纤通道（42）内，对采血管中的血清样本进行拉曼光谱采集；样本位移机构（43）根据远程处理中心对拉曼光谱数据的数据整体模式的分析结果，在三维方向上改变采血管的位置，以实现采样条件的实时调整。


5.根据权利要求4所述的基于拉曼光谱的血清检测系统，其特征在于：每次拉曼光谱采样前，样本位移机构（43）轻微震荡采血管。


6.根据权利要求4所述的基于拉曼光谱的血清检测系统，其特征在于：针对血清样本的多次拉曼光谱采样分为多组进行，不同组别的拉曼光谱采样前，样本位移机构（43）将完成固定的采血管在三维方向上重新定位，并适应性地调整采样条件；组内每次拉曼光谱采样前，样本位移机构（43）轻微震荡采血管。


7.根据权利要求4-6任意一项所述的基于拉曼光谱的血清检测系统，其特征在于：样本位移机构（43）包括二维平移台（433）、承托平台（431）、可控升降杆（432）；其中，承托平台（431）用于承托并固定采血管的底部，可控升降杆（432）两端分别连接承托平台（431）和二维平移台（433）；
系统基于聚光强度分析模块输出的拉曼光谱数据整体模式的分析结果，改变二维平移台（433）在水平方向上的位置，由此实现采血管在水平方向上的位移，使采血管的固定位置及角度能够提供维持拉曼光谱数据有效性的聚光强度；系统基于采样高度分析模块输出的拉曼光谱数据整体模式的分析结果，采用可控升降杆（432）改变承托平台（431）在垂直方向上的位置，由此实现采血管在垂直方向上的位移，使采样点的高度位于作为采血管中上清液部分的血清样本中。


8.根据权利要求4-6任意一项所述的基于拉曼光谱的血清检测系统，其特征在于：样本位移机构（43）包括底座（434）、限位平台（435）、承托平台（431）、可控伸缩杆（436）及可控升降杆（432）；其中，底座（434）在其顶部平面内开设限位槽，限位平台（435）位于限位槽内，多个可控伸缩杆（436）的两端分别连接限位平台（435）与限...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹愚，
申请(专利权)人：成都大象分形智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51