[发明专利]基于红外拉曼超连续漫综合谱的血液鉴别仪

摘要

本发明公开了一种基于红外拉曼超连续漫综合谱的血液鉴别仪。电源模组用以对可见及红外谱段光谱仪、主控及数据分析系统、超连续谱及红外窄线宽激光器、以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、红外窄线宽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。本发明的有益效果是，硬件采用Y形光纤联接两进两出光纤复用光谱仪，软件上采用红外拉曼光谱与超连续漫综合激光光谱加权叠加，实现光谱数据信息融合。硬件结构和软件分析的鲁棒性使本血液鉴别仪可适用于全血、血浆及血清的自动识别。

主权项

1.一种基于红外拉曼超连续漫综合谱的血液鉴别仪,它包括电源模组(1)、可见谱段光谱仪(2)、红外谱段光谱仪(3)、两进两出光纤(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)、物镜支架(39)、显微物镜(40)、物镜联接器(41)、光纤准直镜(42)、Y形同轴光纤(43)、光纤联接器(44)、红外窄线宽激光器(49)，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Y形同轴光纤(43)由红外发射光纤(45)与拉曼接收光纤(46)组成，两者汇聚成一根光纤，其光纤端面为同轴分布，中心圆形区域为红外发射光纤排列(48)，外圈同心圆环区域为拉曼接收光纤排列(47)，该几何配置可高效接收红外激光激发的后向拉曼散射信号；Y形同轴光纤(43)与光纤准直镜(42)耦合可实现准直发射与接收，光纤准直镜(42)通过物镜联接器(41)与显微物镜(40)相联接，可将红外激光束聚焦至拉曼光谱测试点(38)并对拉曼光谱测试点(38)的后向散射信号进行收集；物镜支架(39)将显微物镜(40)固定安装于底板(22)上；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)，两进两出光纤(5)分为两个接收端及两个输出端；一个接收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；另一个接收端与拉曼接收光纤(46)通过光纤联接器(44)联接，可收集来自拉曼接收光纤(46)的拉曼信号；两个输出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；所述的红外窄线宽激光器(49)的波长位于红外谱段光谱仪(3)的光谱范围之外，其发出的红外连续激光束经Y形同轴光纤(43)中的红外发射光纤(45)传输、从红外发射光纤排列(48)中发射后沿红外激光光轴(37)传输、经光纤准直镜(42)准直、显微物镜(40)聚焦后可实现对拉曼光谱测试点(38)的红外诱导拉曼激发；红外激光光轴(37)与装卸主轴(36)相交，其交点为拉曼光谱测试点(38)，拉曼光谱测试点(38)的后向散射拉曼信号依次经显微物镜(40)及光纤准直镜(42)后由Y形同轴光纤(43)端面的外圈同心圆环区域，即拉曼接收光纤排列(47)收集，再经拉曼接收光纤(46)、两进两出光纤(5)至红外谱段光谱仪(3)进行接收和分析；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)在装卸主轴(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)、红外窄线宽激光器(49)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)、红外窄线宽激光器(49)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两进两出光纤收集后，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；主控及数据分析系统发出指令启动红外窄线宽激光器、可见谱段光谱仪及红外谱段光谱仪，红外窄线宽激光器发出的红外连续激光束经准直聚焦后会聚到拉曼光谱测试点处的待检血液，红外窄线宽连续激光所诱导的斯托克斯拉曼光谱信号依次经显微物镜及光纤准直镜后由Y形同轴光纤端面的外圈同心圆环区域，即拉曼接收光纤排列收集，再经拉曼接收光纤、两进两出光纤至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。