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原文传递微流控生物芯片扫描信号检测装置

专利名称：	微流控生物芯片扫描信号检测装置
摘要：	本公开一种微流控生物芯片扫描信号检测装置，包括：原始扫描信号的获取与滤波模块获取微流控生物芯片待测区及流道上的被诱导荧光信号的扫描信号；扫描信号的小波变换模块获取T、C区扫描信号长度；扫描信号的等时间长度确定模块获取T区和C区的有效信号长度；信号提取模块提取T区和C区有效扫描信号；信号均匀化重建模块对T、C区有效扫描信号的均匀化重建；被检物的浓度计算模块，依据T、C区重建后的扫描信号的面积，获取被检物的浓度。上述装置应用于微流控生物芯片扫描式检测过程中，能够解决对被诱导荧光在T区与C区内被提取信号长度不一致、区域内被测信号分布不均匀等的问题。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	天津;12
申请人：	清华大学天津高端装备研究院
发明人：	李勇;孔全存;王志强;钟昊;佟浩;徐涛;索轶平
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-06T00:00:00+0800
申请号：	CN201910410657.8
公开号：	CN110208229A
代理机构：	北京开阳星知识产权代理有限公司
代理人：	郭鑫
分类号：	G01N21/64(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	300300 天津市东丽区华明高新区弘顺道科创慧谷园区4号楼
主权项：	1.一种微流控生物芯片扫描信号检测装置，其特征在于，包括：原始扫描信号的获取与滤波模块，利用光荧探测器，对微流控生物芯片待测区及流道上的被诱导荧光信号，进行扫描式传感获取，并将获取的原始扫描信号fN(t)进行预处理，获得扫描信号f0(t)；扫描信号的小波变换模块，用于采用双正交小波db1函数对对扫描信号f0(t)进行分解，并借助分解后的小波分解系数确定扫描信号中T区的起始点、终止点对应的时刻，以及C区的起始点、终止点对应的时刻；以及获取T区扫描信号长度ΔtT，C区扫描信号长度ΔtC；扫描信号的等时间长度确定模块，用于根据所述T区的起始点、终止点对应的时刻，以及质控区即C区的起始点、终止点对应的时刻；以及获取T区扫描信号长度ΔtT，C区扫描信号长度ΔtC，获取T区和C区的有效信号长度；信号提取模块，根据T区和C区的有效信号长度，提取T区和C区有效扫描信号，所述T区有效扫描信号和C区有效扫描信号为等时间长度的信号；信号均匀化重建模块，根据T区有效扫描信号和C区有效扫描信号，并采用二次多项式的曲线拟合方法对T、C区有效扫描信号的均匀化重建；被检物的浓度计算模块，依据T区重建后的扫描信号的面积、C区重建后的扫描信号的面积获取被检物的浓度。 2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述原始扫描信号的获取与滤波模块中的将获取的原始扫描信号fN(t)进行预处理，包括：对原始扫描信号fN(t)依次进行数/模转换和低通滤波器平滑处理，并将滤波后的信号作为扫描信号f0(t)；其中，扫描信号表示微流控生物芯片的“流道-检测区即T区-流道-质控区即C区-流道”中各区域内被诱导荧光的信号强度。 3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，扫描信号的小波变换模块，具体用于：采用双正交小波db1函数，对扫描信号f0(t)在尺度5下进行一维分解，5级分解后扫描信号的近似分量记为a5，以及利用小波分解系数a5在高频范围内时间分辨率高的局部化优势，确定T区和C区扫描信号的起始点和终止点在时间轴上所对应的时刻；并获取T区扫描信号长度ΔtT，C区扫描信号长度ΔtC。 4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，扫描信号的等时间长度确定模块，具体用于：在时间轴t上，通过比较T区与C区扫描信号长度ΔtT与ΔtC的大小，取二者的最小值为有效信号长度，即有效信号的等时间长度，记为Δtmin，即Δtmin＝Min{ΔtT，ΔtC}。 5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，信号提取模块，具体用于：所述T区有效扫描信号的提取过程包括：在时间轴t上，从T区扫描信号f0(t)的起始点(A)所对应t0时刻起，以扫描信号的等时间长度Δtmin为范围，对T区扫描信号f0(t)进行面积分，记为ST(0)；再将起始点(A)右移至t0+iΔt时刻，以扫描信号的等时间长度Δtmin为范围，对T区扫描信号f0(t)进行面积分，记为ST(i)，其中，Δt＝Δtmin/N,N为正整数，i＝0,1,…N；一直右移积分起始点，直到T区扫描信号f0(t)的终止点(B)所对应t1时刻结束；最后，取其中最大面积值作为提取的T区信号面积，记为ST_Max，即ST_Max＝Max{ST(0),…ST(i),…,ST(N)}； ST_Max在T区扫描信号f0(t)上所对应的起始点(E)在时间轴t上为tE时刻；ST_Max在T区扫描信号f0(t)上所对应的终止点(F)在时间轴t上为tF时刻；在时间轴t的[tE,tF]区域上，所对应的扫描信号f0(t)即为所提取的T区有效扫描信号；所述C区有效扫描信号的提取过程包括：从C区扫描信号f0(t)的起始点(C1)所对应t2时刻起，以信号等时间长度Δtmin为范围，即到其终止点D所对应t3时刻为止，对C区扫描信号f0(t)进行面积分，记为SC，SC为所提取的C区信号面积； SC在C区扫描信号f0(t)上所对应的起始点在时间轴t上为t2时刻；SC在C区扫描信号f0(t)上所对应的终止点在时间轴t上为t3时刻；在时间轴t的[t2,t3]区域上，所对应的扫描信号f0(t)即为所提取的C区有效扫描信号。 6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，信号均匀化重建模块，具体用于：所述T区有效扫描信号的均匀化重建过程包括：在时间轴t的[tE,tF]区域上，对所提取的T区有效扫描信号，采用二次多项式模型，进行曲线拟合，拟合曲线记为f1T(t)，即f1T(t)＝aTt2+bTt+cT，其中aT、bT、cT分别为f1T(t)对应的二次、一次及常数项拟合系数；所述C区有效扫描信号的均匀化重建过程包括：在时间轴t的[t2,t3]区域上，对所提取的C区有效扫描信号，采用二次多项式模型，进行曲线拟合，拟合曲线记为f1C(t)，即f1C(t)＝aCt2+bCt+cC，其中aC、bC、cC分别为f1C(t)对应的二次、一次及常数项拟合系数。 7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，被检物的浓度计算模块，具体用于：根据公式(1)进行获取；被检物的浓度w， 8.一种微流控生物芯片，其特征在于，包括如上权利要求1至7任一所述的微流控生物芯片扫描信号检测装置。
所属类别：	发明专利