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原文传递用于共聚焦式LED诱导荧光检测的光源补偿方法及装置

专利名称：	用于共聚焦式LED诱导荧光检测的光源补偿方法及装置
摘要：	本发明公开了一种用于共聚焦式LED诱导荧光检测的光源补偿方法及装置，其中，方法包括：获取微流控生物芯片扫描信号和LED光源波动信号；建立坐标系，利用负指数分布拟合LED光源波动信号获得LED光源变化趋势信号；提取微流控生物芯片扫描信号中的检测区扫描信号和质检区扫描信号、检测区扫描信号时间段内的检测区LED光源变化趋势信号和质检区扫描信号时间段内的质检区LED光源变化趋势信号；计算微流控生物芯片初步检测结果，获取光源补偿因子，以修正微流控生物芯片初步检测结果，得到微流控生物芯片最终检测结果。该方法可以有效提高检测的准确性、稳定性、一致性和重复性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京信息科技大学
发明人：	刘桂礼;樊夏辉;孔全存;郭尚伟;杨海涛;李东
专利状态：	有效
申请日期：	2018-02-05T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-13T00:00:00+0800
申请号：	CN201810113073.X
公开号：	CN110118757A
代理机构：	北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	张润
分类号：	G01N21/64(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	100192 北京市海淀区清河小营桥东路12号
主权项：	1.一种用于共聚焦式LED诱导荧光检测的光源补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：提供荧光信号探测器和参考光信号探测器，其中，所述荧光信号探测器和所述参考光信号探测器使用光电二极管模块；步骤S2：通过所述荧光信号探测器获取微流控生物芯片扫描信号，且通过所述参考光信号探测器获取LED光源波动信号，其中，所述微流控生物芯片扫描信号与所述LED光源波动信号的起始时刻和结束时刻相同；步骤S3：建立坐标系，利用负指数分布拟合所述LED光源波动信号获得LED光源变化趋势信号；步骤S4：在所述坐标系下，提取所述微流控生物芯片扫描信号中的检测区扫描信号和质检区扫描信号，并提取所述检测区扫描信号时间段内的检测区LED光源变化趋势信号和所述质检区扫描信号时间段内的质检区LED光源变化趋势信号；以及步骤S5：在所述坐标系下，以所述检测区扫描信号的面积和所述质检区扫描信号的面积之比表示微流控生物芯片初步检测结果，利用所述检测区LED光源变化趋势信号和所述质检区LED光源变化趋势信号获取光源补偿因子，以修正所述微流控生物芯片初步检测结果，得到微流控生物芯片最终检测结果。 2.根据权利要求1所述的用于共聚焦式LED诱导荧光检测的光源补偿方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述荧光信号探测器获取微流控生物芯片扫描信号，所述参考光信号探测器获取LED光源波动信号，所述微流控生物芯片扫描信号与所述LED光源波动信号的起始时刻和结束时刻相同，其中，所述微流控生物芯片扫描信号的强度F与所述激发光的强度I满足以下关系：其中，k1为所述荧光信号探测器的光电转换率；为所述荧光染料的荧光量子产率；ε为所述荧光染料的摩尔吸光系数；l为所述微流控生物芯片的检测区厚度；c为所述微流控生物芯片上的被测物或参考物中的荧光物质浓度。 3.根据权利要求1所述的用于共聚焦式LED诱导荧光检测的光源补偿方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述坐标系以时间为横坐标，信号强度为纵坐标，并利用最小二乘法拟合所述LED光源波动信号，以获取在所述坐标系下的LED光源变化趋势信号，所述LED光源波动信号随时间成负指数分布，且所述LED光源变化趋势信号的强度P与时间t满足以下关系： P＝ke-λt+b， (2) 其中，k和λ为所述最小二乘法拟合所得系数；e为自然常数；b为常数；所述LED光源变化趋势信号的强度P与所述激发光的强度I满足以下关系： P＝k2I(1-m)/m， (3) 其中，k2位所述参考光信号探测器的光电转换率；m为所述二向色镜的反射率。 4.根据权利要求1所述的用于共聚焦式LED诱导荧光检测的光源补偿方法，其特征在于，在所述步骤S4中，在所述坐标系下，所述检测区扫描信号的时间长度与所述质检区扫描信号的时间长度相同，所述检测区LED光源变化趋势信号的起始时刻与所述检测区扫描信号的起始时刻相同，所述检测区LED光源变化趋势信号的结束时刻与所述检测区扫描信号的结束时刻相同，所述质检区LED光源变化趋势信号的起始时刻与所述质检区扫描信号的起始时刻相同，所述质检区LED光源变化趋势信号的结束时刻与所述质检区扫描信号的结束时刻相同；获取第一预设长度微流控生物芯片扫描信号的峰值，并获取所述峰值前后相同时间段的区域作为检测区扫描信号，其中，所述区域的大小与所述微流控生物芯片上的检测区大小有关，记其起始时刻为t1，记其结束时刻为t2，获取第二预设长度微流控生物芯片扫描信号的峰值，取所述峰值前后相同时间段的区域作为质检区扫描信号，其中，所述区域的大小与所述微流控生物芯片上的质检区大小有关，记其起始时刻为t3，记其结束时刻为t4。 5.根据权利要求1所述的用于共聚焦式LED诱导荧光检测的光源补偿方法，其特征在于，在所述步骤S5中，在所述坐标系下，所述微流控生物芯片初步检测结果为：其中，k1为所述荧光信号探测器的光电转换率；I为所述激发光的强度；为所述荧光染料的荧光量子产率；ε为所述荧光染料的摩尔吸光系数；l为所述微流控生物芯片的检测区厚度；cT为所述微流控生物芯片检测区上的被测物中的荧光物质浓度；cC为所述微流控生物芯片质检区上的参考物中的荧光物质浓度；t1为所述检测区扫描信号的起始时刻；t2为所述检测区扫描信号的结束时刻；t3为所述质检区扫描信号的起始时刻；t4为所述质检区扫描信号的结束时刻；将所述LED光源变化趋势信号的强度P与所述激发光的强度I的关系P＝k2I(1-m)/m代入公式(4)，得其中，k2为所述参考光信号探测器的光电转换率；m为所述二向色镜的反射率；将所述LED光源变化趋势信号的强度P与时间t的关系P＝ke-λt+b代入公式(5)，得其中，k和λ为所述最小二乘法拟合所得系数；e为自然常数；b为常数；记为所述光源补偿因子，则所述微流控生物芯片最终检测结果S为： 6.一种用于共聚焦式LED诱导荧光检测的光源补偿装置，其特征在于，包括：提供模块，用于提供荧光信号探测器和参考光信号探测器，其中，所述荧光信号探测器和所述参考光信号探测器使用光电二极管模块；获取模块，用于通过所述荧光信号探测器获取微流控生物芯片扫描信号，且通过所述参考光信号探测器获取LED光源波动信号，其中，所述微流控生物芯片扫描信号与所述LED光源波动信号的起始时刻和结束时刻相同；建立模块，用于建立坐标系，利用负指数分布拟合所述LED光源波动信号获得LED光源变化趋势信号；提取模块，用于在所述坐标系下，提取所述微流控生物芯片扫描信号中的检测区扫描信号和质检区扫描信号，并提取所述检测区扫描信号时间段内的检测区LED光源变化趋势信号和所述质检区扫描信号时间段内的质检区LED光源变化趋势信号；以及补偿模块，用于在所述坐标系下，以所述检测区扫描信号的面积和所述质检区扫描信号的面积之比表示微流控生物芯片初步检测结果，利用所述检测区LED光源变化趋势信号和所述质检区LED光源变化趋势信号获取光源补偿因子，以修正所述微流控生物芯片初步检测结果，得到微流控生物芯片最终检测结果。 7.根据权利要求6所述的用于共聚焦式LED诱导荧光检测的光源补偿装置，其特征在于，在所述获取模块中，所述荧光信号探测器获取微流控生物芯片扫描信号，所述参考光信号探测器获取LED光源波动信号，所述微流控生物芯片扫描信号与所述LED光源波动信号的起始时刻和结束时刻相同，其中，所述微流控生物芯片扫描信号的强度F与所述激发光的强度I满足以下关系：其中，k1为所述荧光信号探测器的光电转换率；为所述荧光染料的荧光量子产率；ε为所述荧光染料的摩尔吸光系数；l为所述微流控生物芯片的检测区厚度；c为所述微流控生物芯片上的被测物或参考物中的荧光物质浓度。 8.根据权利要求6所述的用于共聚焦式LED诱导荧光检测的光源补偿装置，其特征在于，在所述建立模块中，所述坐标系以时间为横坐标，信号强度为纵坐标，并利用最小二乘法拟合所述LED光源波动信号，以获取在所述坐标系下的LED光源变化趋势信号，所述LED光源波动信号随时间成负指数分布，且所述LED光源变化趋势信号的强度P与时间t满足以下关系： P＝ke-λt+b， (9) 其中，k和λ为所述最小二乘法拟合所得系数；e为自然常数；b为常数；所述LED光源变化趋势信号的强度P与所述激发光的强度I满足以下关系： P＝k2I(1-m)/m， (10) 其中，k2位所述参考光信号探测器的光电转换率；m为所述二向色镜的反射率。 9.根据权利要求6所述的用于共聚焦式LED诱导荧光检测的光源补偿装置，其特征在于，在所述提取模块中，在所述坐标系下，所述检测区扫描信号的时间长度与所述质检区扫描信号的时间长度相同，所述检测区LED光源变化趋势信号的起始时刻与所述检测区扫描信号的起始时刻相同，所述检测区LED光源变化趋势信号的结束时刻与所述检测区扫描信号的结束时刻相同，所述质检区LED光源变化趋势信号的起始时刻与所述质检区扫描信号的起始时刻相同，所述质检区LED光源变化趋势信号的结束时刻与所述质检区扫描信号的结束时刻相同；获取第一预设长度微流控生物芯片扫描信号的峰值，并获取所述峰值前后相同时间段的区域作为检测区扫描信号，其中，所述区域的大小与所述微流控生物芯片上的检测区大小有关，记其起始时刻为t1，记其结束时刻为t2，获取第二预设长度微流控生物芯片扫描信号的峰值，取所述峰值前后相同时间段的区域作为质检区扫描信号，其中，所述区域的大小与所述微流控生物芯片上的质检区大小有关，记其起始时刻为t3，记其结束时刻为t4。 10.根据权利要求6所述的用于共聚焦式LED诱导荧光检测的光源补偿装置，其特征在于，在所述补偿模块中，在所述坐标系下，所述微流控生物芯片初步检测结果为：其中，k1为所述荧光信号探测器的光电转换率；I为所述激发光的强度；为所述荧光染料的荧光量子产率；ε为所述荧光染料的摩尔吸光系数；l为所述微流控生物芯片的检测区厚度；cT为所述微流控生物芯片检测区上的被测物中的荧光物质浓度；cC为所述微流控生物芯片质检区上的参考物中的荧光物质浓度；t1为所述检测区扫描信号的起始时刻；t2为所述检测区扫描信号的结束时刻；t3为所述质检区扫描信号的起始时刻；t4为所述质检区扫描信号的结束时刻；将所述LED光源变化趋势信号的强度P与所述激发光的强度I的关系P＝k2I(1-m)/m代入公式(11)，得其中，k2为所述参考光信号探测器的光电转换率；m为所述二向色镜的反射率；将所述LED光源变化趋势信号的强度P与时间t的关系P＝ke-λt+b代入公式(12)，得其中，k和λ为所述最小二乘法拟合所得系数；e为自然常数；b为常数；记为所述光源补偿因子，则所述微流控生物芯片最终检测结果S为：
所属类别：	发明专利