[发明专利]基于相干反斯托克斯拉曼光谱的血液种属鉴别系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种人与动物血液种属区分领域。更具体地说，本发明涉及一种基于相干反斯托克斯拉曼光谱的用于密封血液样品非接触式种属鉴别方系统。

背景技术

生物物种资源是一个国家的重要资源储备，强大的基因库对于国家发展至关重要。血液作为大多数物种最直接的基因库来源，目前在进出口及使用中存在物种来源鉴定困难的问题。该问题如不能得到良好的解决将导致我国大量特色物种基因信息的外流，同时也可能成为外源物种入侵的重要渠道，必须对其加以严格管控。因此，人与动物细胞非接触识别装备的研制成功，可以满足我国进出口检验检疫部门对于血液制备物种来源问题进行检测，对于提升进出口检验检疫部门的装备水平具有重要意义。

人与动物血性状与成分相似，都是红色不透明液体，均由血浆、血细胞、无机盐、氧、代谢产物、激素、酶和抗体等成分组成。禽类动物与哺乳动物血液差别在于禽类动物成熟红细胞有细胞核，哺乳类动物成熟红细胞没有细胞核。而人类与其它哺乳动物血细胞高度相似，血液差别主要在于激素、酶和抗体。

血液采集保存运输中需要使用采血管或血袋等容器，同时容器中含有肝素钠、乙二铵四乙酸盐、枸橼酸盐、草酸盐等抗凝剂或其它促凝剂成分。容器材料由石英管、PET和其他树脂材料构成。血液盛装容器所使用的树脂材料、抗凝剂或促凝剂成分均会对血液测量造成一定影响。

人与动物血液成分高度相似。同时，为避免采样对血液样品的污染和破坏以及血液样品可能存在的病原体对检验人员和公共卫生的威胁，有必要对血液样品采取非采样、非接触试测试。这些因素加大了血液种属鉴别的难度。拉曼光谱能够反映分子振转能级结构，具有分子指纹特征，可以用于分析物质中官能团含量，进行物质成分定性和定量分析，因而有望用于血液种属识别。然而产生拉曼散射的概率极低，并且采用特定波长激光激发时易于产生荧光背景干扰。相干反斯托克斯拉曼光谱(Coherent Anti-Stokes Raman Spectroscopy，CARS)信号可比常规拉曼强～6个数量级，同时获得无荧光背景的拉曼信号。目前CARS系统中多采用皮秒、飞秒脉冲激光器配合光学参量振荡器，系统复杂而且成本较高。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种基于相干反斯托克斯拉曼光谱的血液种属鉴别系统，其采用超连续谱激光光源提供泵浦光、探测光和斯托克斯光，获得血液样品的宽谱带相干反斯托克斯拉曼光谱，能以非接触式密封血液制品的方式，针对全血、血浆和血清等样品实现人与动物种属的自动区分，满足进出口检验检疫部门对血液制品初步筛查的需求。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于相干反斯托克斯拉曼光谱的血液种属鉴别系统，其包括：

超连续谱光源，其以(纳秒、皮秒或飞秒)脉冲激光器作为种子源，所述种子源经放大后，通过光子晶体光纤中的四波混频等非线性过程产生超连续谱激光；

分光单元，其将所述超连续谱光源分为第一光束和第二光束，所述第一光束包括种子源波长的谱段，用于形成泵浦光和探测光，所述第二光束包括波长大于种子源波长的谱段，用于形成斯托克斯光，其中，超连续谱激光与种子光源以相同脉宽同步输出，激光能量利用率高，CARS信号强；

延迟单元，其设于所述第二光束的光路上，所述延迟单元用于调节第一光束和第二光束的光程差，用以减弱相干反斯托克斯拉曼散射光谱的非相干背景；

合束单元，其将调节光程差之后的所述第一光束和第二光束合束，形成共线激发光作用于样品；

光谱仪，其采集所述样品的相干反斯托克斯拉曼光谱信号。

本申请文件以超连续谱作为斯托克斯光构建CARS测量系统，采集大量人与动物血液样品的CARS光谱，以平滑降噪、背景去除、宇宙射线去除等光谱数据预处理和偏最小二乘、支持向量机和神经网络等为基础构建化学计量学模型进行人与动物血液种属的自动识别并提供分析报告。

优选的是，其中，在所述合束器的输出光路上还设有将所述共线激发光聚焦于所述样品上的显微镜，通过显微镜图像可以确定激发光是否聚焦到待测血样上，并使得长焦高倍物镜将激发光打至采血管或血袋内部的血液表层略向内的位置，可以获得最佳的相干反斯托克斯拉曼光谱信号。

优选的是，其中，

沿所述第一光束的光路，所述分光单元与所述合束器之间还依次设有声光可调滤波器和窄带滤光片，波长等于和低于种子光波长的谱段经由声光可调滤波器分选出种子光波长的激光，经由窄带滤光片后，主要保留种子源成分；