申请/专利权人：大连海事大学

申请日：2021-02-20

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN113008851B

主分类号：G01N21/64

分类号：G01N21/64

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2021.07.09#实质审查的生效;2021.06.22#公开

摘要：本发明公开了一种基于斜入式激发提高共聚焦结构微弱信号检测信噪比的装置，利用共聚焦光学结构聚焦激发光，滤除聚焦点外的杂散光，高效收集聚焦点内的荧光，利用微流控芯片底部的反射原理，采用斜入式聚焦照射，使激发光反射到物镜聚焦区以外的区域，在共聚焦光学结构的基础上进一步提升其信噪比，在此基础上设计了可以保证检测物单个通过检测区的微流控芯片通道，信号处理时加入了基于谱减法的去噪放大算法，加上可调节光源，以及螺旋微调套件的合理设计和应用，使装置变得小型化、易于操作、成本低廉、信号信噪比强。解决现有荧光检测设备仪器需要繁杂滤光去噪的不足，以及体积大、成本高昂、检测效率低、操作复杂的问题。

主权项：1.一种基于斜入式激发提高共聚焦结构微弱信号检测信噪比的装置，其特征在于，包括：用于发射不同波长激发光的光源组件1；用于将光源组件1发射的激发光准直形成平行光的准直套件2；用于分离激发光和荧光以及汇聚激发光的分光和聚焦光学组件3；用于激发单个微藻产生荧光信号的微流控芯片4；用于调整微流控芯片的角度，使其精准对焦到分光和聚焦光学组件3所形成的聚焦点上的微流控芯片角度调整架5；用于搭载探测器的探测器连接套件6；用于采集经过分光和聚焦光学组件3、微流控芯片通道中的单个微藻的荧光信号，并将荧光信号转换成电信号，再进行AD转换和滤波放大成为一个信号波形，显示在PC端，并完成数据拷贝和储存，且分析荧光特性的荧光信号采集处理组件7；使用时，激发光经过准直套件2准直形成平行光，进入分光和聚焦光学组件3，在物镜处完成激发光的汇聚，将光斑照射在微流控通道的检测区10，检测区10的藻类受到激发光的激发产生荧光信号，经过物镜收集返回到分光和聚焦光学组件3，由于激发得到荧光在680nm左右，所以荧光会在二相色镜处透射，返回的大部分小于600nm的光会被进一步滤除，反射到光源方向，使其不会照射到探测器方向，当荧光透射过二相色镜，会经过一个透镜进行汇聚，增强其信号值，随后进入小孔和滤光片，防止后续过程中的杂散光进入探测器，进一步减小噪声；基于斜入式激发提高共聚焦结构微弱信号检测信噪比的装置，实现藻类的种类区分，包括如下步骤：步骤1：将藻类样品通过微泵注入微流控芯片；步骤2：使光源发出405nm的光，采集其荧光光谱曲线；步骤3：使光源再发出425、450、470、480、505、520nm的光，依次采集光谱，并将以上光谱集成到一张图上，形成未知藻的特征光谱；步骤4：将得到的特征光谱与特征光谱库进行对比，当相似度到达80％以上，则完成藻类的区分；基于斜入式激发提高共聚焦结构微弱信号检测信噪比的装置，实现藻类的检测方法，包括如下步骤：S1、打开光源，并切换适当的波长和光功率；S2、调焦准直套件使光路准直，保证光源反射并进入到物镜，完成聚焦，满足系统要求；S3、调节微流控芯片角度调整架，使微流控芯片倾斜合适角度保证最优的斜入式照射，并使聚焦光斑打在检测区上；S4、将藻类或者荧光微塑料球通过微泵加入到微流控芯片中；S5、调整探测器连接套件使透过二色镜的荧光聚焦并透过小孔和滤光片进入探测器中；S6、采集荧光信号；S7、将采集到的信号发送到荧光信号采集处理组件进行处理显示；在进行藻类活性检测时，采用基于谱减法的去噪放大算法，具体为：对信号yt进行分段运算，分段信号y1t分两路并发处理，一路Yw在频域上取平方得到Y2w，减去噪声的频域平方值N2w，得到去噪的信号值S2w，开平方后得到Sw再回到时域，得到st；另一路则提取分段信号的峰值信号即假定的荧光信号，并对提取的信号取平均值A，随后取均值的三分之一即A3，进而和分段函数组合得到自增强函数： 其具体含义为：经过前面的处理信号的信噪比为3以上，噪声最大不超过信号的三分之一，所以取到均值的三分之一即A3，再用分段信号值比上该值即可得到一个系数，该系数再取平方保证非零，即可保证对大于A3信号的增强，而小于的部分则会被削减，两路相乘并保证时间同步即完成信号放大，得到处理后的信号et。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 大连海事大学 一种基于斜入式激发提高共聚焦结构微弱信号检测信噪比的装置

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