專利名稱：微流控芯片光電檢測光源穩(wěn)定性自動(dòng)修正補(bǔ)償方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微流控芯片光電檢測技術(shù)，尤其涉及微流控芯片光電檢測光源穩(wěn)定性自動(dòng)修正補(bǔ)償方法與裝置。
背景技術(shù)：
對(duì)于微流控芯片光電檢測技術(shù)而言，光源的穩(wěn)定性直接影響傳感器檢測的精度， 光源光強(qiáng)在工作過程中會(huì)隨著溫度、電壓等因素的變化而變化，進(jìn)一步導(dǎo)致光譜的基線發(fā)生漂移，從而使得檢測數(shù)據(jù)嚴(yán)重的失真。影響光源穩(wěn)定性的因素有很多，光源電壓或電流的波動(dòng)、電路元件的老化、外界雜光、環(huán)境溫度以及光源自身老化等等都可能造成光源的不穩(wěn)定。而當(dāng)光源的能量發(fā)生變化時(shí)，一般會(huì)導(dǎo)致檢測的背景基線發(fā)生嚴(yán)重的漂移，這一問題會(huì)使檢測結(jié)果嚴(yán)重失真，甚至直接導(dǎo)致多元校正模型失效。對(duì)于控制光源穩(wěn)定性的方法，傳統(tǒng)方法采用“恒溫+恒流”技術(shù)來控制光源的穩(wěn)定性，通過精密恒流源提供電流，同時(shí)用制冷器進(jìn)行控溫，從而穩(wěn)定光源的輸出光功率。這種方法能夠較好的保證高光源的穩(wěn)定性，但該方法響應(yīng)速度慢、靈活性及長期穩(wěn)定性較差。另外，光源恒溫需要提供專門的溫控設(shè)備，在儀器設(shè)計(jì)上會(huì)對(duì)光路產(chǎn)生一定影響。專利申請?zhí)枮?00910153383. 5公開了一種高穩(wěn)定度半導(dǎo)體激光光源穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，該方案是在底層硬件添加反饋電路直接控制光源功率， 采用光功率負(fù)反饋控制系統(tǒng)，控制的思想是把一切因素引起的光功率不穩(wěn)定轉(zhuǎn)化為通過改變光源的端電壓使光功率保持穩(wěn)定。這種方式簡化了光源穩(wěn)定性的控制因素，具備反應(yīng)直接、快速的特點(diǎn)，但是，對(duì)于光源穩(wěn)定性要求很高的微流控芯片而言，即使微弱的光源波動(dòng)也會(huì)造成較大的檢測數(shù)據(jù)失真。而供電電源的反饋調(diào)整過程并不能避免光源波紋的產(chǎn)生， 因此，無論用何種光源反饋控制方案，光源波紋的影響都是客觀存在的，難以做到真正意義上的補(bǔ)償。而且，傳統(tǒng)方法并不能補(bǔ)償光源由于長時(shí)間使用衰變造成的檢測數(shù)據(jù)失真問題。 此外，電路反饋策略由硬件實(shí)現(xiàn)，是一種固化的方式、靈活性較差、成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)目前控制方案的不足，針對(duì)微流控芯片光電檢測的特殊性， 提出一種微流控芯片光電檢測光源穩(wěn)定性自動(dòng)修正補(bǔ)償方法與系統(tǒng)，能從電源及光源的微變檢測上直接補(bǔ)償最終的檢測結(jié)果，保證數(shù)據(jù)的檢測精度。本發(fā)明微流控芯片光電檢測光源穩(wěn)定性自動(dòng)修正補(bǔ)償方法的技術(shù)方案是采用如下步驟A、通過已知電源的電壓微變量、電流微變量以及溫度微變量建立吸光度瞬態(tài)變化檢測試驗(yàn)，將吸光度瞬態(tài)變化檢測試驗(yàn)結(jié)果連同電壓微變量、電流微變量以及溫度微變量作為輸入利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在計(jì)算機(jī)中建立光譜瞬態(tài)微變預(yù)測模型；通過已知光源的工作總時(shí)間、單次工作時(shí)間建立吸光度穩(wěn)態(tài)變化檢測試驗(yàn)，將吸光度穩(wěn)態(tài)變化檢測試驗(yàn)結(jié)果連同工作總時(shí)間、單次工作時(shí)間作為輸入利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在計(jì)算機(jī)中建立光譜穩(wěn)態(tài)微變預(yù)測模型；B、將樣品放入微流控芯片的檢測區(qū)，設(shè)定光源的工作總時(shí)間以及單次工作起始時(shí)刻并開啟計(jì)時(shí)程序，光源發(fā)出的光通過入射狹縫匯聚到第一凹面鏡上反射和匯聚后投射到全息光柵上，由全息光柵色散成單色光再經(jīng)第二凹面鏡匯聚和反射后從出射狹縫射出，經(jīng)平面反射鏡反射到微流控芯片的檢測區(qū)的樣品上，再經(jīng)過匯聚透鏡的匯聚后由光電倍增管接收，最后通過多路A/D轉(zhuǎn)換電路將原始光譜數(shù)據(jù)傳送至計(jì)算機(jī)；C、電壓、電流采樣電路將采集的精密恒流電源的電壓、電流的瞬態(tài)變化值通過多路A/D采樣電路傳輸給光譜瞬態(tài)微變預(yù)測模型；溫度采樣電路將實(shí)時(shí)采集的光源內(nèi)的溫度瞬態(tài)變化值通過多路A/D 采樣電路傳輸給光譜瞬態(tài)微變預(yù)測模型；D、計(jì)算機(jī)通過光譜瞬態(tài)微變預(yù)測模型結(jié)合采集到的溫度、電流和電壓瞬態(tài)變化值計(jì)算出樣品吸光度檢測結(jié)果的光譜瞬態(tài)變量值；計(jì)算機(jī)通過光譜穩(wěn)態(tài)微變預(yù)測模型調(diào)用光源的工作總時(shí)間以及單次工作時(shí)間計(jì)算出樣品吸光度檢測結(jié)果的光譜穩(wěn)態(tài)微變量值；E、計(jì)算機(jī)將所述原始光譜數(shù)據(jù)減去所述光譜瞬態(tài)變量值以及所述光譜穩(wěn)態(tài)微變量值，最終得到精確的吸光度數(shù)據(jù)。本發(fā)明微流控芯片光電檢測光源穩(wěn)定性自動(dòng)修正補(bǔ)償系統(tǒng)采用的技術(shù)方案是光源與精密恒流電源相連，在光源和微流控芯片之間依次是入射狹縫、第一凹面鏡、全息光柵、第二凹面鏡、出射狹縫及平面反射鏡；微流控芯片的檢測區(qū)處設(shè)置匯聚透鏡，匯聚透鏡前方是光電倍增管，光電倍增管的輸出與多路A/D轉(zhuǎn)換電路相連接，多路A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出連接計(jì)算機(jī)；精密恒流電源分別與電壓采樣電路和電流采樣電路相連接，光源連接溫度采樣電路，溫度采樣電路、電壓采樣電路和電流采樣電路分別與多路A/D轉(zhuǎn)換電路相連接； 計(jì)算機(jī)內(nèi)具有光譜瞬態(tài)微變預(yù)測模型和光譜穩(wěn)態(tài)微變預(yù)測模型。本發(fā)明與已有方法和技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、本發(fā)明所述的一種微流控芯片光電檢測光源穩(wěn)定性自動(dòng)修正補(bǔ)償方法，該方法通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，將檢測精密恒流電源的瞬態(tài)微變電壓、微變電流及光源微變溫度與樣品光電檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)訓(xùn)練，將精密恒流電源的瞬態(tài)微變電壓、微變電流及光源微變溫度與樣品檢測的結(jié)果數(shù)據(jù)漂移之間的非線性關(guān)系建立光譜瞬態(tài)微變預(yù)測模型，然后再用建立好的光譜瞬態(tài)微變預(yù)測模型根據(jù)微變電壓、微變電流及光源微變溫度的大小對(duì)直接檢測出的包括波長和光強(qiáng)數(shù)據(jù)在內(nèi)的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行修正補(bǔ)償，從而保證最終光譜檢測數(shù)據(jù)精度的瞬態(tài)穩(wěn)定性，解決了常規(guī)微流控芯片光電檢測時(shí)由于光源溫度、電源電壓或者電源電流的瞬態(tài)微變造成的檢測失真問題。2、本發(fā)明所述的一種微流控芯片光電檢測光源穩(wěn)定性自動(dòng)修正補(bǔ)償方法，該方法同樣通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法建立光譜穩(wěn)態(tài)微變預(yù)測模型，即建立光源工作總時(shí)間以及單次工作時(shí)間與檢測結(jié)果微變非線性之間預(yù)測模型，利用光譜穩(wěn)態(tài)微變預(yù)測模型對(duì)最終檢測出的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行修正補(bǔ)償，從而保證最終光譜檢測數(shù)據(jù)精度的穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定性，解決了常規(guī)微流控芯片光電檢測時(shí)由于光源以及電源長期使用造成的溫度、電壓或者電源電流的穩(wěn)態(tài)微變而引起的檢測失真問題。3、本發(fā)明所述的一種微流控芯片光電檢測光源穩(wěn)定性自動(dòng)修正補(bǔ)償方法，該方法解決了傳統(tǒng)反饋式穩(wěn)定光源方法所不能解決的由于微弱的光源波動(dòng)造成檢測數(shù)據(jù)失真問題。4、本發(fā)明所述的一種微流控芯片光電檢測光源穩(wěn)定性自動(dòng)修正補(bǔ)償方法，該方法解決了常規(guī)檢測光源穩(wěn)定方法中采用反饋硬件電路所帶來的方法可移植性差的問題。5、本發(fā)明所述的一種微流控芯片光電檢測光源穩(wěn)定性自動(dòng)修正補(bǔ)償系統(tǒng)，該系統(tǒng)無需附加任何常規(guī)光源穩(wěn)定裝置中的反饋控制電路，只需要對(duì)光源設(shè)置瞬態(tài)溫度采集，對(duì)精密恒流電源設(shè)置瞬態(tài)電壓及電流采樣電路，并將瞬態(tài)采集結(jié)果傳送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)修正，其余部分和常規(guī)微流控芯片光電檢測裝置相同，大大簡化了電路的復(fù)雜度，同時(shí)也降低了成本，節(jié)省了能耗。6、本發(fā)明所述的一種微流控芯片光電檢測光源穩(wěn)定性自動(dòng)修正補(bǔ)償系統(tǒng)，該系統(tǒng)無需常規(guī)光源穩(wěn)定裝置中得反饋控制電路，只需采集若干參數(shù)直接送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)修正，針對(duì)微流控芯片的檢測不同對(duì)象，通過改變數(shù)據(jù)修正的算法，可以靈活、有效地提高檢測精度。


圖1本發(fā)明微流控芯片光電檢測光源穩(wěn)定性自動(dòng)修正補(bǔ)償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖2是圖1中基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光譜瞬態(tài)微變預(yù)測模型17與光譜穩(wěn)態(tài)微變預(yù)測模型18的構(gòu)建流程圖3是圖1中光譜瞬態(tài)微變預(yù)測模型17的工作流程圖； 圖4是圖1中光譜穩(wěn)態(tài)微變預(yù)測模型18的工作流程圖5是圖1中微流控芯片光電檢測光源穩(wěn)定性自動(dòng)修正補(bǔ)償方法的一個(gè)具體實(shí)施例的工作流程圖。圖中1.精密恒流電源；2.光源；3.第一凹面鏡；4.第二凹面鏡；5.計(jì)算機(jī)；6.入射狹縫；7.溫度采樣電路；8.電壓采樣電路；9.電流采樣電路；10.平面反射鏡；11.微流控芯片；12.檢測區(qū)；13.匯聚透鏡；14.出射狹縫；15.光電倍增管；16.多路A/D轉(zhuǎn)換電路；17.光譜瞬態(tài)微變預(yù)測模型；18.光譜穩(wěn)態(tài)微變預(yù)測模型；19.精確光譜數(shù)據(jù)；20.全息光柵；21.光譜穩(wěn)態(tài)微變量；22.光譜瞬態(tài)微變量；23.原始光譜數(shù)據(jù)。
具體實(shí)施例方式參見圖1，圖1為本發(fā)明一種微流控芯片光電檢測光源穩(wěn)定性自動(dòng)修正補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中光源2與精密恒流電源1相連，并由精密恒流電源1為光源2提供穩(wěn)定的電壓和電流。在光源2和微流控芯片11之間依次是入射狹縫6、第一凹面鏡3、全息光柵20、第二凹面鏡4、出射狹縫14及平面反射鏡10。光源2的前方是入射狹縫6、入射狹縫6的前方是第一凹面鏡3、全息光柵20和第二凹面鏡4 ；第二凹面鏡4的前方是出射狹縫 14、出射狹縫14的前方是平面反射鏡10。光源2發(fā)出的光通過入射狹縫6匯聚到固定的第一凹面鏡3上，經(jīng)第一凹面鏡3反射和匯聚后投射到全息光柵20上，全息光柵20色散成的單色光再經(jīng)過第二凹面鏡4匯聚和反射后從出射狹縫14射出，出射狹縫14射出的單色光再經(jīng)過平面反射鏡10反射到微流控芯片11的檢測區(qū)12上。在檢測區(qū)12處設(shè)置匯聚透鏡 13，匯聚透鏡13前方是光電倍增管15。從微流控芯片11的檢測區(qū)12的出射光經(jīng)過匯聚透鏡13的匯聚后由光電倍增管15收集。光電倍增管15的輸出與多路A/D轉(zhuǎn)換電路16相連接，多路A/D轉(zhuǎn)換電路16的輸出連接計(jì)算機(jī)5。光電倍增管15收集到的模擬信號(hào)經(jīng)過多路 A/D轉(zhuǎn)換電路16轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后傳送入計(jì)算機(jī)5。通過該條光路可將原始檢測的原始光譜數(shù)據(jù)23以及光譜微變量數(shù)據(jù)傳送至計(jì)算機(jī)5。精密恒流電源1分別與電壓采樣電路8和電流采樣電路9相連接。電壓采樣電路8和電流采樣電路9又分別與多路A/D轉(zhuǎn)換電路16相連接。精密恒流電源1通過電壓采樣電路8和電流采樣電路9將采集到的電壓微變信號(hào)和電流微變信號(hào)送入多路A/D轉(zhuǎn)換電路16，多路A/D轉(zhuǎn)換電路16將模擬電壓、電流微變信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入計(jì)算機(jī)5，電壓、電流采樣電流8、9均為常用的開關(guān)穩(wěn)壓電源電壓電流采樣電路。光源2與溫度采樣電路7相連接，溫度采樣電路7也與多路A/D轉(zhuǎn)換電路16相連接。光源2通過溫度采樣電路 7將采集到的模擬溫度微變信號(hào)送入多路A/D轉(zhuǎn)換電路16，多路A/D轉(zhuǎn)換電路16將模擬溫度微變信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送入計(jì)算機(jī)5。溫度采集電路7采用美國國家半導(dǎo)體公司(NS 公司)生產(chǎn)的LM35精密集成電路溫度傳感器，它的輸出電壓與攝氏溫度線性成比例，因而 LM35優(yōu)于用開爾文標(biāo)準(zhǔn)的線性溫度傳感器，LM35無需外部校準(zhǔn)或微調(diào)來提供士 1/4°C的常用的溫度精度，在-55°C + 150°C溫度范圍內(nèi)為士3/4°C，LM35的額定工作溫度范圍為-55°C + 150°C。計(jì)算機(jī)5內(nèi)具有光譜瞬態(tài)微變預(yù)測模型17和光譜穩(wěn)態(tài)微變預(yù)測模型 18。光譜瞬態(tài)微變預(yù)測模型17是采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法將電源的電壓、電流以及溫度的瞬態(tài)變量與光譜的數(shù)據(jù)漂移量進(jìn)行反復(fù)訓(xùn)練基礎(chǔ)上建立的。光譜瞬態(tài)微變預(yù)測模型17能夠根據(jù)精密恒流電源1的電壓、電流的瞬態(tài)變量以及光源2溫度的瞬態(tài)變量計(jì)算出光譜瞬態(tài)微變量22。光譜穩(wěn)態(tài)微變預(yù)測模型18同樣是是采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法將實(shí)驗(yàn)測試光源 2由于長時(shí)間使用以及老化所造成衰態(tài)變化與檢測光譜數(shù)據(jù)微變量之間建立非線性預(yù)測關(guān)系，光譜穩(wěn)態(tài)微變預(yù)測模型18能夠根據(jù)光源2的開通時(shí)間以及使用年限兩個(gè)參數(shù)計(jì)算出光譜的穩(wěn)態(tài)微變量21。計(jì)算機(jī)5將原始光譜數(shù)據(jù)23減去光譜瞬態(tài)微變量22的值以及光譜穩(wěn)態(tài)微變量值21最終得到精確光譜數(shù)據(jù)19。參見圖2的本發(fā)明基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光譜瞬態(tài)微變預(yù)測模型17與光譜穩(wěn)態(tài)預(yù)測模型18的構(gòu)建流程圖。建模前首先第一步需要進(jìn)行大量的試驗(yàn)得到待訓(xùn)練的數(shù)據(jù)，光譜瞬態(tài)微變預(yù)測模型17的數(shù)據(jù)主要包括電源微變電壓量、微變電流量、微變溫度量(網(wǎng)絡(luò)輸入矩陣P)以及光譜瞬態(tài)微變量(目標(biāo)輸出矩陣t)。光譜穩(wěn)態(tài)微變預(yù)測模型18的數(shù)據(jù)主要包括光源使用年限、單次使用時(shí)間(網(wǎng)絡(luò)輸入矩陣P)以及光譜穩(wěn)態(tài)微變量(目標(biāo)輸出矩陣 t)。第二步將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的預(yù)處理，以便模型可以更快地收斂。這里主要進(jìn)行歸一化處理，即通過一定的線性變換將輸入和輸出數(shù)據(jù)統(tǒng)一限制在
或[_1，1]區(qū)間內(nèi)。第三步是選擇合適的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，本發(fā)明采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立光譜微變量預(yù)測模型，網(wǎng)絡(luò)生成的同時(shí)，權(quán)值和閾值也被賦值。第四步是將處理后的數(shù)據(jù)輸入網(wǎng)絡(luò)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練。網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的過程，就是讓網(wǎng)絡(luò)“記憶”己知數(shù)據(jù)的過程，訓(xùn)練后網(wǎng)絡(luò)可以建立網(wǎng)絡(luò)輸入(微變電壓量、微變電流量、微變溫度量)和目標(biāo)輸出(光譜數(shù)據(jù)微變量)間的關(guān)系，并保存訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)。第五步是對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真，這里用網(wǎng)絡(luò)輸入(微變電壓量、微變電流量、微變溫度量) 去仿真網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)會(huì)依據(jù)建立好的關(guān)系得到網(wǎng)絡(luò)輸出(光譜數(shù)據(jù)微變量)。第六步是計(jì)算網(wǎng)絡(luò)輸出和目標(biāo)輸出的誤差，判斷如果誤差滿足要求，則模型建立結(jié)束，此時(shí)可采用該模型對(duì)光譜微變量預(yù)測模型；如果誤差不滿足要求，則需要重新調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，回到第四步中重新計(jì)算。參見圖3的本發(fā)明光譜瞬態(tài)微變預(yù)測模型17的工作流程圖。當(dāng)微流控芯片11檢測工作開始后，由圖1中的電壓采樣電路8、電流采樣電路9以及溫度采樣電路7將實(shí)時(shí)采集到的電壓微變量、電流微變量以及溫度微變量通過多路A/D轉(zhuǎn)換電路16傳送給計(jì)算機(jī)5 內(nèi)建立好的光譜瞬態(tài)微變預(yù)測模型17。光譜瞬態(tài)微變預(yù)測模型17輸出光譜瞬態(tài)變量值22。參見圖4的本發(fā)明光譜穩(wěn)態(tài)微變預(yù)測模型18的工作流程圖。當(dāng)微流控芯片11檢測工作開始時(shí)，首先設(shè)定好光源2的使用年限并啟動(dòng)光源2的工作計(jì)時(shí)器，然后光譜穩(wěn)態(tài)微變預(yù)測模型18根據(jù)光源2的使用年限數(shù)據(jù)并且從計(jì)時(shí)器實(shí)時(shí)調(diào)用光源2的工作時(shí)間作為輸入量進(jìn)行計(jì)算，最終輸出光譜穩(wěn)態(tài)微變量21。
參見圖1-5，其中圖5是以微流控芯片免疫凝集法濁度檢測法為例介紹本發(fā)明一種微流控芯片光電檢測光源穩(wěn)定性自動(dòng)修正補(bǔ)償方法的一個(gè)具體實(shí)施例。首先通過設(shè)置的已知電源電壓微變量、電流微變量以及溫度微變量建立吸光度瞬態(tài)變化檢測試驗(yàn)，將檢測得到的試驗(yàn)結(jié)果即吸光度微變數(shù)據(jù)連同電壓微變量、電流微變量以及溫度微變量作為輸入利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法建立光譜瞬態(tài)微變預(yù)測模型17。其次通過已知光源2的工作總時(shí)間、單次工作時(shí)間建立吸光度穩(wěn)態(tài)變化檢測試驗(yàn)，將檢測得到的試驗(yàn)結(jié)果即吸光度微變數(shù)據(jù)連同光源2的工作總時(shí)間、單次工作時(shí)間利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法建立光譜穩(wěn)態(tài)微變預(yù)測模型18。在計(jì)算機(jī)5中建立好光譜瞬態(tài)微變預(yù)測模型17以及建立光譜穩(wěn)態(tài)微變預(yù)測模型 18之后便可用圖1所示的檢測系統(tǒng)進(jìn)行微流控芯片的高精度吸光度檢測了。首先將樣品放入微流控芯片11的檢測區(qū)12，開啟光電檢測程序。之后設(shè)定光源2的工作總時(shí)間以及單次工作起始時(shí)刻并開啟計(jì)時(shí)程序。隨后光源2沿圖1所示光路傳播，通過光電倍增管15 接收，并通過多路A/D轉(zhuǎn)換電路16將原始光譜數(shù)據(jù)23傳送至計(jì)算機(jī)2。之后電壓、電流采樣電路8、9實(shí)時(shí)采集電源電壓、電流的瞬態(tài)變化，并將采集到的模擬信號(hào)通過多路A/D采樣電路16傳輸給計(jì)算機(jī)5的光譜瞬態(tài)微變預(yù)測模型17。溫度采樣電路7實(shí)時(shí)采集光源2內(nèi)的溫度瞬態(tài)變化，并將采集到的模擬信號(hào)通過多路A/D采樣電路16傳輸給計(jì)算機(jī)5的光譜瞬態(tài)微變預(yù)測模型17。計(jì)算機(jī)5通過建立好的光譜瞬態(tài)微變預(yù)測模型17結(jié)合采集到的溫度、電流和電壓變化計(jì)算出樣品吸光度檢測結(jié)果的瞬態(tài)微變值，即光譜瞬態(tài)變量值22。計(jì)算機(jī)5利用建立好的光譜穩(wěn)態(tài)微變預(yù)測模型18調(diào)用光源工作總時(shí)間以及單次工作時(shí)間參數(shù)來計(jì)算出樣品吸光度檢測結(jié)果的穩(wěn)態(tài)微變值，即光譜穩(wěn)態(tài)微變量值21。最后計(jì)算機(jī)5將原始光譜數(shù)據(jù)23減去光譜瞬態(tài)變量值22以及光譜穩(wěn)態(tài)微變量值21最終得到精確光譜數(shù)據(jù) 19，即精確的吸光度數(shù)據(jù)。由于計(jì)算機(jī)5開啟光電檢測程序時(shí)同時(shí)開啟光譜瞬態(tài)微變預(yù)測模型17以及光譜穩(wěn)態(tài)微變預(yù)測模型18，一旦光源2和精密恒流電源1發(fā)生微變后，計(jì)算機(jī) 5能夠及時(shí)利用光譜穩(wěn)態(tài)微變預(yù)測模型18對(duì)最終檢測出的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，從而保證了實(shí)時(shí)檢測數(shù)據(jù)的穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定性和高精度。權(quán)利要求
1.一種微流控芯片光電檢測光源穩(wěn)定性自動(dòng)修正補(bǔ)償方法，其特征是采用如下步驟A、通過已知電源的電壓微變量、電流微變量以及溫度微變量建立吸光度瞬態(tài)變化檢測試驗(yàn)，將吸光度瞬態(tài)變化檢測試驗(yàn)結(jié)果連同電壓微變量、電流微變量以及溫度微變量作為輸入利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在計(jì)算機(jī)(5)中建立光譜瞬態(tài)微變預(yù)測模型(17);通過已知光源的工作總時(shí)間、單次工作時(shí)間建立吸光度穩(wěn)態(tài)變化檢測試驗(yàn)，將吸光度穩(wěn)態(tài)變化檢測試驗(yàn)結(jié)果連同工作總時(shí)間、單次工作時(shí)間作為輸入利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在計(jì)算機(jī)(5)中建立光譜穩(wěn)態(tài)微變預(yù)測模型(18)；B、將樣品放入微流控芯片(11)的檢測區(qū)(12)，設(shè)定光源(2)的工作總時(shí)間以及單次工作起始時(shí)刻并開啟計(jì)時(shí)程序，光源(2)發(fā)出的光通過入射狹縫(6)匯聚到第一凹面鏡(3)上反射和匯聚后投射到全息光柵(20)上，由全息光柵(20)色散成單色光再經(jīng)第二凹面鏡(4) 匯聚和反射后從出射狹縫(14)射出，經(jīng)平面反射鏡(10)反射到微流控芯片(11)的檢測區(qū) (12)的樣品上，再經(jīng)過匯聚透鏡(13)的匯聚后由光電倍增管(15)接收，最后通過多路A/D 轉(zhuǎn)換電路(16 )將原始光譜數(shù)據(jù)(23 )傳送至計(jì)算機(jī)(2 )；C、電壓、電流采樣電路(8、9)將采集的精密恒流電源(1)的電壓、電流的瞬態(tài)變化值通過多路A/D采樣電路(16)傳輸給光譜瞬態(tài)微變預(yù)測模型(17);溫度采樣電路(7)將實(shí)時(shí)采集的光源(2)內(nèi)的溫度瞬態(tài)變化值通過多路A/D采樣電路(16)傳輸給光譜瞬態(tài)微變預(yù)測模型(17)；D、計(jì)算機(jī)(5)通過光譜瞬態(tài)微變預(yù)測模型(17)結(jié)合采集到的溫度、電流和電壓瞬態(tài)變化值計(jì)算出樣品吸光度檢測結(jié)果的光譜瞬態(tài)變量值(22)；計(jì)算機(jī)(5)通過光譜穩(wěn)態(tài)微變預(yù)測模型(18)調(diào)用光源(2)的工作總時(shí)間以及單次工作時(shí)間計(jì)算出樣品吸光度檢測結(jié)果的光譜穩(wěn)態(tài)微變量值(21);E、計(jì)算機(jī)(5)將所述原始光譜數(shù)據(jù)(23 )減去所述光譜瞬態(tài)變量值(22 )以及所述光譜穩(wěn)態(tài)微變量值(21 )，最終得到精確的吸光度數(shù)據(jù)。
2.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述微流控芯片光電檢測光源穩(wěn)定性自動(dòng)修正補(bǔ)償方法的系統(tǒng)，光源(2)與精密恒流電源(1)相連，其特征是在光源(2)和微流控芯片(11)之間依次是入射狹縫(6)、第一凹面鏡(3)、全息光柵(20)、第二凹面鏡(4)、出射狹縫(14)及平面反射鏡(10)；微流控芯片(11)的檢測區(qū)(12)處設(shè)置匯聚透鏡(13)，匯聚透鏡(13)前方是光電倍增管(15)，光電倍增管(15)的輸出與多路A/D轉(zhuǎn)換電路(16)相連接，多路A/D轉(zhuǎn)換電路(16)的輸出連接計(jì)算機(jī)(5)；精密恒流電源(1)分別與電壓采樣電路(8)和電流采樣電路(9)相連接，光源(2)連接溫度采樣電路(7)，溫度采樣電路(7)、電壓采樣電路(8)和電流采樣電路(9 )分別與多路A/D轉(zhuǎn)換電路(16 )相連接；計(jì)算機(jī)(5 )內(nèi)具有光譜瞬態(tài)微變預(yù)測模型(17)和光譜穩(wěn)態(tài)微變預(yù)測模型(18)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種微流控芯片光電檢測光源穩(wěn)定性自動(dòng)修正補(bǔ)償方法與系統(tǒng)，用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在計(jì)算機(jī)中建立光譜瞬態(tài)微變預(yù)測模型和光譜穩(wěn)態(tài)微變預(yù)測模型；光源發(fā)出的光依次通過射狹縫、第一凹面鏡、全息光柵、第二凹面鏡、出射狹縫及平面反射鏡反射到微流控芯片的檢測區(qū)的樣品上，再經(jīng)過匯聚透鏡的匯聚后由光電倍增管接收，最后通過多路A/D轉(zhuǎn)換電路將原始光譜數(shù)據(jù)傳送至計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)將原始光譜數(shù)據(jù)減去光譜瞬態(tài)變量值以及光譜穩(wěn)態(tài)微變量值得到精確的吸光度數(shù)據(jù)；簡化了電路的復(fù)雜度，節(jié)省了能耗，只需采集若干參數(shù)直接送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)修正，針對(duì)微流控芯片的檢測不同對(duì)象，通過改變數(shù)據(jù)修正的算法，可以靈活、有效地提高檢測精度。
文檔編號(hào)G01N21/01GK102519878SQ20111041389
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者張榮標(biāo), 徐長琴, 楊寧 申請人:江蘇大學(xué)