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原文传递一种便携式上转换荧光检测仪

专利名称：	一种便携式上转换荧光检测仪
摘要：	本发明涉及一种便携式上转换荧光检测仪，属于图像识别技术领域，包括仪器主体和可更换式样品模块，仪器主体内设有主控芯片一端连接有光源模块，另一端连接有探测器，主控芯片还连接有电池、无线模块及USB充电模块；可更换式样品模块通过卡扣与仪器主体连接，内设样品仓，光源模块通过光纤接头与样品仓的一端可拆卸连接，样品仓另一端通过透镜元件与探测器可拆卸连接；可更换式样品模块根据不同的样品类型设置不同的样品仓以及光路系统；所述探测器内包括凸透镜和感光元件，用于收集样品激发的荧光信号并成像；所述主控芯片用于接收感光元件采集的样品荧光信号成像信息并进行图像识别和处理，计算样品浓度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	重庆;50
申请人：	中国科学院重庆绿色智能技术研究院
发明人：	张炜;常林;刘小红
专利状态：	有效
申请日期：	2019-09-03T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-22T00:00:00+0800
申请号：	CN201910829513.6
公开号：	CN110487767A
代理机构：	北京同恒源知识产权代理有限公司
代理人：	赵荣之
分类号：	G01N21/64(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	400714 重庆市北碚区方正大道266号
主权项：	1.一种便携式上转换荧光检测仪，其特征在于：包括仪器主体和可更换式样品模块，所述仪器主体内设有主控芯片，所述主控芯片一端连接有用于提供激发上转换荧光的近红外激光的光源模块，另一端连接有探测器，所述主控芯片还连接有电池、无线模块及USB充电模块；所述可更换式样品模块通过卡扣与仪器主体连接，所述可更换式样品模块内设有样品仓，所述样品通过样品仓一侧的开口插入样品仓，所述仪器主体内的光源模块通过光纤接头与样品仓的一端可拆卸连接，所述样品仓的另一端通过透镜元件与探测器可拆卸连接；所述可更换式样品模块有多种，区别在于根据不同的样品类型设置不同的样品仓以及样品仓内的光路系统，所述样品类型包括荧光层析试纸、PCR管、比色皿和阵列芯片；所述光路系统包括透射型样品仓光路系统和反射型样品仓光路系统，所述透射型样品仓光路系统用于适配PCR管和比色皿样品，所述反射型样品仓光路系统用于适配荧光层析试纸和阵列芯片样品；所述透射型样品仓光路系统包括与光源模块的光纤接头连接的光纤分光器，还包括滤光片、第一透镜组和反射镜，光源通过光纤分光器分裂成一系列等强光源，经过样品后透过滤光片滤去入射光，然后经过第一透镜组将光斑信号缩小，再通过反射镜反射到探测器中；所述反射型样品仓光路系统包括第二透镜组、呈45度角放置在样品上的棱镜，还包括滤光片、第三透镜组及反射镜，光源通过第二透镜组对光斑进行放大，照射在棱镜上，经过棱镜折射到样品上激发荧光，荧光通过棱镜反射到滤光片上滤去入射光，再经过第三透镜组将光斑信号缩小，通过反射镜反射到探测器中；所述探测器内包括凸透镜和感光元件，用于收集样品激发的荧光信号并成像；所述主控芯片用于接收感光元件采集的样品荧光信号成像信息并进行图像识别和处理，计算样品浓度。 2.根据权利要求1所述的便携式上转换荧光检测仪，其特征在于：所述样品仓为多通道形式，包括多个放置样品的样品槽，所述样品槽相对于样品仓位置固定，则放置在样品槽中的样品发射的荧光信号在感光元件上成像位置固定，即特定的样品槽对应样品成像在图像特定位置始终对应特定通道；在所述样品仓上标示样品仓类型序号，在连接不同样品仓时，通过设定样品仓序号自动匹配系统程序，从而识别不同位置光斑的样品序号；样品仓中样品数量不论多少，均通过图像识别的方法识别其对应样品序号，计算其浓度，系统通过对感光元件的不同区域划分通道，将浓度结果显示于对应通道中。 3.根据权利要求1所述的便携式上转换荧光检测仪，其特征在于：所述探测器中的感光元件为CCD或CMOS感光元件，CCD或CMOS感光元件上所成的像在两种不同类型的光路系统中，样品的像均为具有一定RGB值的光斑或者条带，通过图像处理技术识别光斑的范围：首先对图像信息进行二值化处理，通过OTSU法设定阈值识别光斑与背景，从而得到光斑区域信息，即将图像上的像素点的灰度值0至255的256个亮度等级通过阈值选取设定为0或255，OTSU算法即使目标与背景两类的类间方差最大，假设前景及背景的分割阈值为t，前景点占比w0，均值u0，背景点占比w1，均值u1，图像均值u＝w0u0+w1u1，建立目标函数g(t)＝w0(u0-u)2+w1(u1-u)2，求解g(t)最大值，此时对应t值即为最佳阈值；对图像进行二值化处理以后得到的灰度255的区域即为样品对应区域，通过图像识别技术对图像内的不同光斑进行框选，并提取所在区域内所有像素点的RGB信息，RGB信息对应CCD或CMOS感光元件中TFT电路的电流、电压等信息，对应光的强度、波数信息： F(x,y,z)＝x(R)+y(G)+z(B) 计算光斑的RGB信息得到其光场分布，得到光斑的强度、波数分布信息；光斑的波数、强度信息对应了样品的荧光信号，通过对一系列浓度的标准品的荧光信号进行检测，绘制标线后，即能对待测样品进行检测，并通过标线计算其浓度。 4.根据权利要求1所述的便携式上转换荧光检测仪，其特征在于：所述第一透镜组和第三透镜组均包括由入射方到出射方设置的一个凸透镜和一个凹透镜，用于缩小光斑，所述第二透镜组包括由入射方到出射方设置的一个凹透镜和一个凸透镜，用于放大光斑。 5.根据权利要求1所述的便携式上转换荧光检测仪，其特征在于：所述仪器主体上还设有操作区域和显示区域，所述操作区域用于对检测仪进行电源控制，所述显示区域用于显示样品类别和浓度。 6.根据权利要求1所述的便携式上转换荧光检测仪，其特征在于：所述无线模块用于与PC客户端或移动终端通信，将数据共享给PC客户端或移动终端，并通过PC客户端或移动终端对检测仪进行控制。
所属类别：	发明专利