一种基于智能手机高通量的血钙浓度预测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于智能手机高通量的血钙浓度预测系统及方法，该系统包括光源控制模块、样品装载模块和图像数据采集处理模块，其中，LED灯板上装配有中心波长是475nm、半峰全宽25nm的第二滤光片；智能手机的相机部位装有起始响应波长为500nm的第一滤光片；96孔板中预留2个孔位当作曲线标定使用，剩余的孔位用于填装待测血钙样品；调节选择蓝色灯，透过第二滤光片后激发96孔板中的样品，发出红绿荧光且透过第一滤光片被智能手机通过应用软件和相机采集图像，输入标定孔位的浓度后，应用软件便能够自动计算出其他孔位的浓度。本发明专利技术大大提高了对血钙浓度的检测效率，有助于扩展其应用范围，有利于减少检测成本。有利于减少检测成本。有利于减少检测成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于智能手机高通量的血钙浓度预测系统及方法


[0001]本专利技术涉及血钙浓度检测
，尤其涉及一种基于智能手机高通量的血钙浓度预测系统。

技术介绍

[0002]低钙血症是一种常见的营养代谢性疾病，奶牛产犊后需要大量的血钙来合成牛奶，导致产后短时间内出现低钙血症。低钙血症会导致产褥热、乳房炎、酮血症、难产、胎衣不下、子宫脱出、子宫炎和真胃移位等代谢疾病。由于缺乏实用、快速、廉价的现场检测技术，亚临床低钙血症很容易被养殖场忽视。造成产奶量减少，产奶寿命缩短。所以快速、经济地检测牛血清中钙离子(Ca
2+
)浓度对于亚临床低钙血症的诊断至关重要。
[0003]目前检测牛血清中钙离子(Ca
2+
)浓度存在着过程繁琐，成本昂贵等缺点，由于检测牛血清中钙离子浓度需要对奶牛进行血液采样，移送到实验室加入特定浓度的钙离子探针，然后利用酶标仪对样本进行全波段扫描，最后对数据进行处理，计算荧光强度的比值，根据实验数据，建立经验公式，再利用已知钙离子浓度的荧光数据，对同一批样品的公式进行标定，最后才能根据荧光数据从而预测钙离子浓度。
[0004]目前，检测牛血清中钙离子浓度都在实验室中进行，存在着无法实时实地对奶牛的牛血清中钙离子浓度检测的缺陷。同时，实验室检测牛血清钙离子浓度过程繁琐复杂，存在成本高，检测门槛高等问题，这也造成养殖场对低钙血症的忽视，导致产能降低。因此，快速、经济地检测牛血清中钙离子(Ca
2+
)浓度对于亚临床低钙血症的诊断非常重要的。
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技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于智能手机高通量的血钙浓度预测系统及方法。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：本专利技术实施例第一方面提供了一种基于智能手机高通量的血钙浓度预测系统，所述血钙浓度预测系统包括：
[0007]光源控制模块，包括第二滤光片、五色LED灯板、五色LED灯板控制器和暗箱底部，所述暗箱底部上面固定安装有五色LED灯板控制器，所述五色LED灯板控制器上固定安装有五色LED灯板，所述第二滤光片安装在五色LED灯板的上方；
[0008]样品装载模块，包括96孔板、96孔板支架抽屉、第一滑杆、第二滑杆、第一滑杆固定支架和第二滑杆固定支架，所述第一滑杆固定支架和所述第二滑杆固定支架并排安装在暗箱上，所述第一滑杆、所述第二滑杆分别搭载在第一滑杆固定支架和第二滑杆固定支架上，所述96孔板装载在96孔板支架抽屉上；和
[0009]图像数据采集处理模块，包括智能手机、智能手机固定支架、暗箱、第一滤光片和暗箱顶盖，所述暗箱上面套设安装暗箱顶盖，所述暗箱顶盖上的观测孔上安装有第一滤光片，所述暗箱顶盖上固定安装有智能手机固定支架，所述智能手机固定支架上固定在智能手机上。
[0010]进一步地，所述第一滤光片的起始响应波长为500nm，直径为25mm。
[0011]进一步地，所述第二滤光片的中心波长为475nm，长为105mm，宽为75mm，通光带宽为25nm。
[0012]进一步地，所述96孔板预留2个孔位作为曲线标定使用，剩余的孔位用于装载待测血钙浓度样品。
[0013]本专利技术实施例第二方面提供了一种基于智能手机高通量的血钙浓度预测方法，采用上述的基于智能手机高通量的血钙浓度预测系统，所述预测方法包括：首先打开五色LED灯板控制器，调节到蓝光挡位，装配好第二滤光片；然后在96孔板的其中两个孔装入已知浓度的血钙溶液，剩余孔装入待测血钙样品；其次在96孔板中注入钙离子探针；再将96孔板装载在96孔板支架抽屉中，并将96孔板支架抽屉推入暗箱中；然后将智能手机装载在智能手机固定支架上；然后通过智能手机的相机采集图像；再剪切孔位所占的图像区域；然后判断样品的浓度是否为预先输入的已知的浓度，若浓度已知，则根据预先输入的浓度及其相应的孔位，直接进行曲线标定，根据经验公式确定标定系数；若浓度未知，则做预处理，对剪切到的孔位所占的图像进行RGB颜色通道分割，提取孔位对应的图像数据的绿色通道灰度值和红色通道灰度值；然后根据确定的标定系数和绿色通道灰度值以及红色通道灰度值预测浓度；最后将预测到的浓度展示出来。
[0014]进一步地，所述剪切孔位所占的图像区域的方法为：采用OpenCV中的API剪切孔位所占的图像区域。
[0015]进一步地，所述经验公式为：
[0016]y＝a log
10
x+b
[0017]其中，y为绿色通道灰度值除以红色通道灰度值，x为浓度，a为待定系数，b为待定系数。
[0018]本专利技术的有益效果是，本专利技术通过调控五色LED灯板发出特定的波长的激发光，通过中心波长475nm，半峰全宽25nm的第二滤光片，激发96孔板中的钙离子探针，然后钙离子探针的发射光透过起始响应波长500nm的长波通滤光片，被智能手机捕获荧光数据图片，经过手机应用软件(APP)处理图像数据，最终得到牛血钙浓度检测浓度；采用五色LED灯板，可以根据实际需求而采用不同波段的激发光，可以应用于不同的场景，例如对于黄光激发、红光发射的钙离子探针也能适用于该系统；本专利技术的血钙浓度预测系统具有成本低、高通量、检测步骤简单、检测速度快等特点，可以实现对奶牛是否存在低血钙症进行现场快速检测。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例的结构示意图；
[0020]图2为本专利技术实施例的程序逻辑流程图；
[0021]图3为本专利技术实施例的APP界面图；
[0022]图4为本专利技术实施例的预测结果示意图。
[0023]图中，智能手机1、智能手机固定支架2、暗箱3、96孔板4、96孔板支架抽屉5、第一滤光片6、第一滑杆7、第二滑杆8、第一滑杆固定支架9、第二滑杆固定支架10、第二滤光片11、五色LED灯板12、五色LED灯板控制器13、暗箱底部14、暗箱顶盖15。
具体实施方式
[0024]下面根据附图详细说明本专利技术。
[0025]本专利技术基于智能手机高通量的血钙浓度预测系统，主要包括光源控制模块、样品装载模块和图像数据采集处理模块，各个模块的具体结构如图1所示。
[0026]本实施例中，光源控制模块包括第二滤光片11、五色LED灯板12、五色LED灯板控制器13和暗箱底部14，光源控制模块主要用于单色激发光的产生与纯化。暗箱底部14上面固定安装有五色LED灯板控制器13，五色LED灯板控制器13上固定安装有五色LED灯板12，第二滤光片11安装在五色LED灯板12的上方。
[0027]其中，第二滤光片11采用的是庚旭光电有限公司定制的长波通滤波片，它的中心波长为475nm，长为105mm，宽为75mm，通光带宽为25nm，可以用于通过中心波长为475nm，带宽25nm的蓝光。
[0028]五色LED灯板12，其中五色分别是红色，绿色，蓝色，冷白色，暖白色，每个颜色可以独立发光，五色LED灯板12采用自主定制，每个单色光的驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于智能手机高通量的血钙浓度预测系统，其特征在于，所述血钙浓度预测系统包括：光源控制模块，包括第二滤光片(11)、五色LED灯板(12)、五色LED灯板控制器(13)和暗箱底部(14)，所述暗箱底部(14)上面固定安装有五色LED灯板控制器(13)，所述五色LED灯板控制器(13)上固定安装有五色LED灯板(12)，所述第二滤光片(11)安装在五色LED灯板(12)的上方；样品装载模块，包括96孔板(4)、96孔板支架抽屉(5)、第一滑杆(7)、第二滑杆(8)、第一滑杆固定支架(9)和第二滑杆固定支架(10)，所述第一滑杆固定支架(9)和所述第二滑杆固定支架(10)并排安装在暗箱(3)上，所述第一滑杆(7)、所述第二滑杆(8)分别搭载在第一滑杆固定支架(9)和第二滑杆固定支架(10)上，所述96孔板(4)装载在96孔板支架抽屉(5)上；和图像数据采集处理模块，包括智能手机(1)、智能手机固定支架(2)、暗箱(3)、第一滤光片(6)和暗箱顶盖(15)，所述暗箱(3)上面套设安装暗箱顶盖(15)，所述暗箱顶盖(15)上的观测孔上安装有第一滤光片(6)，所述暗箱顶盖(15)上固定安装有智能手机固定支架(2)，所述智能手机固定支架(2)上固定在智能手机(1)上。2.根据权利要求1所述的基于智能手机高通量的血钙浓度预测系统，其特征在于，所述第一滤光片(6)的起始响应波长为500nm，直径为25mm。3.根据权利要求1所述的基于智能手机高通量的血钙浓度预测系统，其特征在于，所述第二滤光片(11)的中心波长为475nm，长为105mm，宽为75mm，通光带宽为25nm。4.根据权利要求1所述的基于智能手机高通量的血钙浓度预...

【专利技术属性】
技术研发人员：张迪鸣，徐中原，张云山，吴越，杨文剑，廖雨恒，张小玉，郭鑫羽，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：