[发明专利]微流控芯片光电检测光源稳定性自动修正补偿方法与系统

说明书

技术领域

本发明涉及微流控芯片光电检测技术，尤其涉及微流控芯片光电检测光源稳定性自动修正补偿方法与装置。

背景技术

对于微流控芯片光电检测技术而言，光源的稳定性直接影响传感器检测的精度，光源光强在工作过程中会随着温度、电压等因素的变化而变化，进一步导致光谱的基线发生漂移，从而使得检测数据严重的失真。影响光源稳定性的因素有很多，光源电压或电流的波动、电路元件的老化、外界杂光、环境温度以及光源自身老化等等都可能造成光源的不稳定。而当光源的能量发生变化时，一般会导致检测的背景基线发生严重的漂移，这一问题会使检测结果严重失真，甚至直接导致多元校正模型失效。对于控制光源稳定性的方法，传统方法采用“恒温＋恒流”技术来控制光源的稳定性，通过精密恒流源提供电流，同时用制冷器进行控温，从而稳定光源的输出光功率。这种方法能够较好的保证高光源的稳定性，但该方法响应速度慢、灵活性及长期稳定性较差。另外，光源恒温需要提供专门的温控设备，在仪器设计上会对光路产生一定影响。专利申请号为200910153383.5公开了一种高稳定度半导体激光光源稳定性控制系统，该方案是在底层硬件添加反馈电路直接控制光源功率，采用光功率负反馈控制系统，控制的思想是把一切因素引起的光功率不稳定转化为通过改变光源的端电压使光功率保持稳定。这种方式简化了光源稳定性的控制因素，具备反应直接、快速的特点，但是，对于光源稳定性要求很高的微流控芯片而言，即使微弱的光源波动也会造成较大的检测数据失真。而供电电源的反馈调整过程并不能避免光源波纹的产生，因此，无论用何种光源反馈控制方案，光源波纹的影响都是客观存在的，难以做到真正意义上的补偿。而且，传统方法并不能补偿光源由于长时间使用衰变造成的检测数据失真问题。此外，电路反馈策略由硬件实现，是一种固化的方式、灵活性较差、成本较高。

发明内容

本发明的目的是针对目前控制方案的不足，针对微流控芯片光电检测的特殊性，提出一种微流控芯片光电检测光源稳定性自动修正补偿方法与系统，能从电源及光源的微变检测上直接补偿最终的检测结果，保证数据的检测精度。

本发明微流控芯片光电检测光源稳定性自动修正补偿方法的技术方案是采用如下步骤：A、通过已知电源的电压微变量、电流微变量以及温度微变量建立吸光度瞬态变化检测试验，将吸光度瞬态变化检测试验结果连同电压微变量、电流微变量以及温度微变量作为输入利用BP神经网络算法在计算机中建立光谱瞬态微变预测模型；通过已知光源的工作总时间、单次工作时间建立吸光度稳态变化检测试验，将吸光度稳态变化检测试验结果连同工作总时间、单次工作时间作为输入利用BP神经网络算法在计算机中建立光谱稳态微变预测模型；B、将样品放入微流控芯片的检测区，设定光源的工作总时间以及单次工作起始时刻并开启计时程序，光源发出的光通过入射狭缝汇聚到第一凹面镜上反射和汇聚后投射到全息光栅上，由全息光栅色散成单色光再经第二凹面镜汇聚和反射后从出射狭缝射出，经平面反射镜反射到微流控芯片的检测区的样品上，再经过汇聚透镜的汇聚后由光电倍增管接收，最后通过多路A/D转换电路将原始光谱数据传送至计算机；C、电压、电流采样电路将采集的精密恒流电源的电压、电流的瞬态变化值通过多路A/D采样电路传输给光谱瞬态微变预测模型；温度采样电路将实时采集的光源内的温度瞬态变化值通过多路A/D采样电路传输给光谱瞬态微变预测模型；D、计算机通过光谱瞬态微变预测模型结合采集到的温度、电流和电压瞬态变化值计算出样品吸光度检测结果的光谱瞬态变量值；计算机通过光谱稳态微变预测模型调用光源的工作总时间以及单次工作时间计算出样品吸光度检测结果的光谱稳态微变量值；E、计算机将所述原始光谱数据减去所述光谱瞬态变量值以及所述光谱稳态微变量值，最终得到精确的吸光度数据。

本发明微流控芯片光电检测光源稳定性自动修正补偿系统采用的技术方案是：光源与精密恒流电源相连，在光源和微流控芯片之间依次是入射狭缝、第一凹面镜、全息光栅、第二凹面镜、出射狭缝及平面反射镜；微流控芯片的检测区处设置汇聚透镜，汇聚透镜前方是光电倍增管，光电倍增管的输出与多路A/D转换电路相连接，多路A/D转换电路的输出连接计算机；精密恒流电源分别与电压采样电路和电流采样电路相连接，光源连接温度采样电路，温度采样电路、电压采样电路和电流采样电路分别与多路A/D转换电路相连接；计算机内具有光谱瞬态微变预测模型和光谱稳态微变预测模型。

本发明与已有方法和技术相比，具有如下优点：