本发明专利技术公开了一种基于超连续漫综合激光光谱的密封血液鉴别仪器。仪器的电源模组对可见谱段光谱仪、红外谱段光谱仪、主控及数据分析系统、超连续谱激光器及机械手运动控制器进行供电；主控及数据分析系统对可见谱段光谱仪、红外谱段光谱仪、超连续谱激光器及机械手运动控制器进行控制，并通过USB接口接收可见谱段光谱仪及红外谱段光谱仪输出的光谱数据进行处理和分析。本发明专利技术的有益效果是，本发明专利技术的血液鉴别仪可适用于全血、血浆及血清的自动识别；采用了可见至中红外高功率超连续谱激光源及对应的双谱段光谱仪，得到宽谱段漫综合激光光谱数据，提高了鉴别准确性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种人与动物血液分类仪器及方法,尤其涉及一种基于超连续漫综合激光光谱的用于密封试管血液样品非接触式鉴别的仪器及方法。
技术介绍
目前我国对于血液和其他各类生物材料的海关进出口均采取信用制度，而对各类生物材料的真实性却由于种种原因无法直接检测。特别是涉及血液样品这样的特殊材料，开放式的接触式采样很多时候条件是不被允许的。一方面血液样品可能被检测操作污染；另一方面血液样品自身可能携带的致病因子会对检测人员造成职业暴露。鉴于上述原因，开发血液样品非接触式快速检测技术方法十分急迫。人类血液与动物全血主成分相似，主要由血细胞和血浆组成，都呈红色，肉眼难以区别，但人与动物血细胞和血浆的形貌和组成是有细微区别的，选用恰当的方法就可以区分人类血液与动物血液。经典的接触式的检测方法可以检测出部分血液参数，可以根据这些血液参数进行不同种属之间的血液鉴别。目前，商用使用较多的血液鉴别产品大都基于流式细胞术，需进行接触式微采样得到血液的代表种属特性的参数。非接触式血液鉴别是一个极富挑战的课题，因为大部分物种密封在透明试管中的无论是全血还是血清、血浆等样品，其在紫外、可见、红外谱段，对外所反映的光学特性极其相似，在非采样的检测中，依靠光学的手段分辨极其困难。首先，试管内封装的血液制品可能含有不同成份的抗凝剂，包括肝素、乙二胺四乙酸盐(EDTA盐)、枸橼酸盐、草酸盐等，此外试管材料可能是石英玻璃或PET塑料等，大部分试管还都贴有标签。这些干扰因素，将严重影响血液的光学性质，使得常用光学及光谱方法在密封试管血液鉴别上无能为力。鉴于以上原因，开发一种用于人与动物密封试管血液，包括全血、血清、血浆的非接触式分类鉴别仪器及方法是急需解决的难题。针对该问题，本专利技术提出一种基于可见至中红外超连续漫综合激光光谱的用于密封试管血液样品非接触式鉴别的仪器及方法，采用宽光谱超连续谱激光源及特殊设计的积分球为核心仪器硬件结构，得到不同样品的漫综合激光光谱数据，建立不同物种、不同试管、不同血液的光谱数据库，并基于主成分分析法(principal components analysis，简称PCA)计算这些光谱数据得到主成分分析得分图，在得分图中得到人与动物全血、血浆、血清的聚类区域，将这些区域作为鉴别判断标准进行人与动物试管密封血样非接触鉴别。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于可见至中红外超连续漫综合激光光谱的用于密封试管血液样品非接触式鉴别的仪器，可进行人与动物全血、血浆及血清的自动识别，满足检测检疫部门对血液制品粗检的需求。本专利技术的技术方案是这样来实现的，基于超连续漫综合激光光谱的密封血液鉴别仪的硬件系统主要由电源模组、可见谱段光谱仪、红外谱段光谱仪、Y形光纤、主控及数据分析系统、积分球、试管机械手、连接杆、导轨、机械手运动控制器、样品室外盖板、底板、支架、光源室外盖板、光纤准直接头、激光器尾纤、超连续谱激光器组成。其中，积分球由积分球右半部和积分球左半部两个半球组成，它们通过积
分球接头进行联接，并安装固定在底板上。积分球内壁涂覆漫反射涂层，对照射到内壁的光线起漫反射匀光的作用。积分球右半部开有积分球样品孔，样品室外盖板安装在底板及积分球右半部上，形成封闭空间样品室，以消除杂散光的影响。样品室外盖板上方开有圆孔，装卸主轴穿过积分球样品孔及圆孔的中心，并与底板垂直。积分球左半部开有积分球光源孔及积分球光纤接口。可见谱段光谱仪与红外谱段光谱仪均采用相同光谱仪光纤接口，Y形光纤一端与积分球光纤接口联接，可收集来自接收光轴的漫反射光线，另两端分别与可见谱段光谱仪及红外谱段光谱仪联接。超连续谱激光器发出的可见及红外谱段超连续谱脉冲激光经激光器尾纤传输，然后通过光纤准直接头进行光束准直后输出超连续谱脉冲准直激光束，并沿发射光轴穿过积分球光源孔进入积分球。光纤准直接头由支架固定在底板上，并通过光源室外盖板与积分球左半部外壳联接，形成封闭空间光源室，以消除杂散光的影响。导轨与底板垂直安装，试管机械手通过连接杆与导轨联接并可在机械手运动控制器控制下沿导轨滑动。待检血液由试管盖封装在试管中。试管机械手在机械手运动控制器控制下，可抓紧试管盖并带动试管沿装卸主轴方向上下运动。电源模组用以对可见谱段光谱仪、红外谱段光谱仪、主控及数据分析系统、超连续谱激光器及机械手运动控制器进行供电。主控及数据分析系统用以对可见谱段光谱仪、红外谱段光谱仪、超连续谱激光器及机械手运动控制器进行控制，并通过USB接口接收可见谱段光谱仪及红外谱段光谱仪输出的光谱数据进行处理和分析。主控及数据分析系统内含触摸屏人机交互界面，用于与用户的人机交互，接受用户的指令并输出结果给用户。基于超连续漫综合激光光谱的密封血液鉴别仪的血液分析方法其步骤为：开启电源模组，对可见谱段光谱仪、红外谱段光谱仪、主控及数据分析系统、超连续谱激光器及机械手运动控制器进行供电。用户通过触摸屏人机交互界面启动测试主程序。此时，主控及数据分析系统发出进样指令给机械手运动控制器，机械手运动控制器控制试管机械手抓取试管进样至其沿装卸主轴方向进入积分球。试管底部位置高于发射光轴且与接收光轴不相交，避免激光束直接照射待检试管，并避免试管的透反射光线直接沿发射光轴传输并被Y形光纤收集。主控及数据分析系统发出指令启动超连续谱激光器、可见谱段光谱仪及红外谱段光谱仪。超连续谱激光器输出的超连续谱准直激光束沿发射光轴进入积分球，激光束照射到漫反射涂层后，其反射光为漫反射，即在积分球内沿各方向传输，变成了均匀光线。试管受不同方向的超连续谱光线照射后，试管(注：包括其材质与外贴标签)与待检血液的漫反射、漫透射、吸收、发射后的光线将沿空间任意方向传输，遇到漫反射涂层漫反射至任意方向，其对积分球内的光线传输具有漫综合光谱影响。沿发射光轴传输的漫反射光线被Y形光纤收集后，分别送至可见谱段光谱仪及红外谱段光谱仪进行光电转换变成光谱数据。可见谱段光谱仪的采样点为N1＝1300。红外谱段光谱仪的采样点为N2。可见谱段光谱仪及红外谱段光谱仪输出的共N＝N1+N2个光谱数据经USB接口送至主控及数据分析系统进行存储。并基于主成分分析法(principal components analysis，简称PCA)计算这N个光谱数据的M个主成分数值，进行降维处理，M的值取7，即7个主成分。将待检血液的M个主成分数值，得到其在M维主成分空间的特征向量，将该特征向量与M维主成分空间的由本血液鉴别仪获得的人与动物全血、血
浆、血清M维主成分空间数据库的聚类中心特征向量进行对比，根据特征向量相似度首先确定待检血液的血液类型，即是全血、血浆还是血清。然后，再将待检血液的M个主成分数值，与该血液类型下的人与动物不同种属的M维主成分空间数据库的聚类中心特征向量进行对比，根据特征向量相似度再确定种属，即是人还是动物血液，如果是动物血液，是何种动物血液，至此，完成待检血液的血液类型与种属的判定。然后，主控及数据分析系统将待检血液的可见红外超连续漫综合激光光谱曲线及判定结果显示在触摸屏人机交互界面上，以供用户参考。主控及数据分析系统发送出样指令给机械手运动控制器，机械手运动控制器控制试管机械手带动试管至其沿装卸主轴方向移出积分球及样品室，完成整本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于超连续漫综合激光光谱的密封血液鉴别仪器，包括电源模组(1)、可见谱段光谱仪(2)、红外谱段光谱仪(3)、Y形光纤(5)、主控及数据分析系统(7)、积分球(35)、试管机械手(10)、连接杆(11)、导轨(12)、机械手运动控制器(13)、样品室外盖板(18)、底板(22)、支架(29)、光源室外盖板(30)、光纤准直接头(31)、激光器尾纤(32)、超连续谱激光器(34)，其特征在于：所述的积分球(35)由积分球右半部(23)和积分球左半部(26)两个半球组成，它们通过积分球接头(9)进行联接，并安装固定在底板(22)上；积分球(35)内壁涂覆漫反射涂层(24)，对照射到内壁的光线起漫反射匀光的作用，积分球右半部(23)开有积分球样品孔(17)，样品室外盖板(18)安装在底板(22)及积分球右半部(23)上，形成封闭空间样品室(21)，以消除杂散光的影响。样品室外盖板(18)上方开有圆孔(16)，装卸主轴(36)穿过积分球样品孔(17)及圆孔(16)的中心，并与底板(22)垂直。积分球左半部(26)开有积分球光源孔(28)及积分球光纤接口(8)；所述的可见谱段光谱仪(2)与红外谱段光谱仪(3)均采用相同光谱仪光纤接口(4)，Y形光纤(5)一端与积分球光纤接口(8)联接，可收集来自接收光轴(20)的漫反射光线，另两端分别与可见谱段光谱仪(2)及红外谱段光谱仪3联接；所述的超连续谱激光器(34)发出的可见及红外谱段超连续谱脉冲激光经激光器尾纤(32)传输，然后通过光纤准直接头(31)进行光束准直后输出超连续谱脉冲准直激光束，并沿发射光轴(25)穿过积分球光源孔(28)进入积分球(35)；所述的光纤准直接头(31)由支架(29)固定在底板(22)上，并通过光源室外盖板(30)与积分球左半部(26)外壳联接，形成封闭空间光源室(27)，以消除杂散光的影响；所述的导轨(12)与底板(22)垂直安装，试管机械手(10)通过连接杆(11)与导轨(12)联接并可在机械手运动控制器(13)控制下沿导轨(12)滑动。待检血液(19)由试管盖(14)封装在试管(15)中。试管机械手(10)在机械手运动控制器(13)控制下，可抓紧试管盖(14)并带动试管(15)沿装卸主轴(36)方向上下运动；所述的电源模组(1)用以对可见谱段光谱仪(2)、红外谱段光谱仪(3)、主控及数据分析系统(7)、超连续谱激光器(34)及机械手运动控制器(13)进行供电；主控及数据分析系统(7)用以对可见谱段光谱仪(2)、红外谱段光谱仪(3)、超连续谱激光器(34)及机械手运动控制器(13)进行控制，并通过USB接口(6)接收可见谱段光谱仪(2)及红外谱段光谱仪(3)输出的光谱数据进行处理和分析；主控及数据分析系统(7)内含触摸屏人机交互界面(33)，用于与用户的人机交互，接受用户的指令并输出结果给用户；主控及数据分析系统发出指令启动超连续谱激光器、可见谱段光谱仪及红外谱段光谱仪，超连续谱激光器输出的超连续谱准直激光束沿发射光轴进入积分球，激光束照射到漫反射涂层后，其反射光为漫反射，试管受不同方向的超连续谱光线照射后，试管、试管外贴标签与待检血液的漫反射、漫透射、吸收、发射后的光线将沿空间任意方向传输，遇到漫反射涂层漫反射至任意方向，其对积分球内的光线传输具有漫综合光谱影响；沿发射光轴传输的漫反射光线被Y形光纤收集后，分别送至可见谱段光谱仪及红外谱段光谱仪进行光电转换变成光谱数据，可见谱段光谱仪及红外谱段光谱仪输出的光谱数据经USB接口送至主控及数据分析系统进行存储、分析处理。...
【技术特征摘要】
1.一种基于超连续漫综合激光光谱的密封血液鉴别仪器，包括电源模组(1)、可见谱段光谱仪(2)、红外谱段光谱仪(3)、Y形光纤(5)、主控及数据分析系统(7)、积分球(35)、试管机械手(10)、连接杆(11)、导轨(12)、机械手运动控制器(13)、样品室外盖板(18)、底板(22)、支架(29)、光源室外盖板(30)、光纤准直接头(31)、激光器尾纤(32)、超连续谱激光器(34)，其特征在于：所述的积分球(35)由积分球右半部(23)和积分球左半部(26)两个半球组成，它们通过积分球接头(9)进行联接，并安装固定在底板(22)上；积分球(35)内壁涂覆漫反射涂层(24)，对照射到内壁的光线起漫反射匀光的作用，积分球右半部(23)开有积分球样品孔(17)，样品室外盖板(18)安装在底板(22)及积分球右半部(23)上，形成封闭空间样品室(21)，以消除杂散光的影响。样品室外盖板(18)上方开有圆孔(16)，装卸主轴(36)穿过积分球样品孔(17)及圆孔(16)的中心，并与底板(22)垂直。积分球左半部(26)开有积分球光源孔(28)及积分球光纤接口(8)；所述的可见谱段光谱仪(2)与红外谱段光谱仪(3)均采用相同光谱仪光纤接口(4)，Y形光纤(5)一端与积分球光纤接口(8)联接，可收集来自接收光轴(20)的漫反射光线，另两端分别与可见谱段光谱仪(2)及红外谱段光谱仪3联接；所述的超连续谱激光器(34)发出的可见及红外谱段超连续谱脉冲激光经激光器尾纤(32)传输，然后通过光纤准直接头(31)进行光束准直后输出超连续谱脉冲准直激光束，并沿发射光轴(25)穿过积分球光源孔(28)进入积分球(35)；所述的光纤准直接头(31)由支架(29)固定在底板(22)上，并通过光源室外盖板(3...
【专利技术属性】
技术研发人员：万雄，刘鹏希，章婷婷，陈学岗，张志敏，张华明，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31
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