本發(fā)明涉及生物醫(yī)學工程和分析化學，具體是涉及一種基于拉曼光譜的物質(zhì)濃度測量方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在相關(guān)技術(shù)領域中，基于數(shù)字膠體增強拉曼光譜技術(shù)的物質(zhì)濃度測量方法根據(jù)陽性信號占信號總數(shù)的比例預測目標分子的具體濃度，從而實現(xiàn)低濃度物質(zhì)的濃度進行定量測量。雖然該物質(zhì)濃度測量方法能夠測量低濃度物質(zhì)的濃度，但由于該物質(zhì)濃度測量方法需要獲取足夠多的光譜樣本才能確定物質(zhì)的濃度，而獲取光譜樣本的效率限制了濃度測量效率，因此，采用該方法測量物質(zhì)的濃度時，往往因濃度測量效率低下而耗費大量的時間成本和人力成本。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于拉曼光譜的物質(zhì)濃度測量方法及系統(tǒng)，能夠提高對低濃度物質(zhì)進行測量的準確率，同時提升測量速度，從而有利于降低時間成本和人力成本。

2、本發(fā)明提供一種基于拉曼光譜的物質(zhì)濃度測量方法，所述方法包括：

3、將待測溶液樣本劃分成多個采集區(qū)域內(nèi)的樣本，每個所述采集區(qū)域內(nèi)的樣本包括多個樣本點；

4、根據(jù)預設的陣列規(guī)則，對每個所述采集區(qū)域內(nèi)的樣本進行激光照射，以得到多個所述陣列規(guī)則對應的光信號陣列；

5、當對所述采集區(qū)域進行激光照射時，對所述采集區(qū)域內(nèi)每個所述樣本點對應的光信號進行采集并生成所述采集區(qū)域?qū)墓庑盘栮嚵校?/p>

6、基于每個所述采集區(qū)域?qū)墓庑盘栮嚵?，生成目標信號集?/p>

7、基于所述目標信號集中目標信號與目標物質(zhì)的映射關(guān)系，確定所述待測溶液樣本中目標物質(zhì)的濃度。

8、可選地，基于每個所述采集區(qū)域?qū)墓庑盘栮嚵校赡繕诵盘柤?，包括?/p>

9、根據(jù)目標物質(zhì)，利用預設閾值對每個所述采集區(qū)域?qū)墓庑盘栮嚵羞M行識別；

10、判斷所述光信號陣列中每個光信號是否為所述目標物質(zhì)對應的光信號，若是，則生成第一數(shù)字信號，若否，則生成第二數(shù)字信號；

11、基于多個所述第一數(shù)字信號和多個所述第二數(shù)字信號，生成所述目標信號集。

12、可選地，所述基于所述目標信號集中目標信號與目標物質(zhì)的映射關(guān)系，確定所述待測溶液樣本中目標物質(zhì)的濃度，包括：

13、確定第一數(shù)字信號在所述目標信號集中所占的比例值；

14、生成在對數(shù)坐標系中所述比例值與分子濃度的線性關(guān)系；

15、基于所述在對數(shù)坐標系中所述比例值與分子濃度的線性關(guān)系，利用預設預測模型進行預測并確定所述待測溶液樣本中目標物質(zhì)的濃度。

16、可選地，所述方法包括：

17、設置所述采集區(qū)域；

18、設置所述采集區(qū)域的步驟包括：

19、基于預設強度和預設焦距，生成激光光束；

20、根據(jù)目標樣本點的位置，確定所述激光光束的焦點的坐標值范圍；

21、基于所述坐標值范圍，確定所述采集區(qū)域；

22、當利用所述激光光束對所述采集區(qū)域內(nèi)每個樣本點進行激光照射操作時，獲取反饋信號并根據(jù)所述反饋信號對所述激光照射操作的控制參數(shù)進行調(diào)節(jié)，所述控制參數(shù)包括步長值和曝光時間，其中，根據(jù)所述采集區(qū)域內(nèi)每個樣本點之間的距離，對所述步長值進行調(diào)節(jié)，或，根據(jù)所述反饋信號的強度值，對所述曝光時間進行調(diào)節(jié)。

23、本發(fā)明還提供一種基于拉曼光譜的物質(zhì)濃度測量系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括樣本測量單元和信號處理單元；

24、所述樣本測量單元，用于將待測溶液樣本劃分成多個采集區(qū)域內(nèi)的樣本，每個所述采集區(qū)域內(nèi)的樣本包括多個樣本點；根據(jù)預設的陣列規(guī)則，對每個所述采集區(qū)域內(nèi)的樣本進行激光照射，以得到多個所述陣列規(guī)則對應的光信號陣列；當對所述采集區(qū)域進行激光照射時，對所述采集區(qū)域內(nèi)每個所述樣本點對應的光信號進行采集并生成所述采集區(qū)域?qū)墓庑盘栮嚵校?/p>

25、所述信號處理單元，用于基于每個所述采集區(qū)域?qū)墓庑盘栮嚵?，生成目標信號集；基于所述目標信號集中目標信號與目標物質(zhì)的映射關(guān)系，確定所述待測溶液樣本中目標物質(zhì)的濃度。

26、可選地，所述信號處理單元還用于：

27、根據(jù)目標物質(zhì)，利用預設閾值對每個所述采集區(qū)域?qū)墓庑盘栮嚵羞M行識別；

28、判斷所述光信號陣列中每個光信號是否為所述目標物質(zhì)對應的光信號，若是，則生成第一數(shù)字信號，若否，則生成第二數(shù)字信號；

29、基于多個所述第一數(shù)字信號和多個所述第二數(shù)字信號，生成所述目標信號集。

30、可選地，所述信號處理單元還用于：

31、確定第一數(shù)字信號在所述目標信號集中所占的比例值；

32、生成在對數(shù)坐標系中所述比例值與分子濃度的線性關(guān)系；

33、基于所述在對數(shù)坐標系中所述比例值與分子濃度的線性關(guān)系，利用預設預測模型進行預測并確定所述待測溶液樣本中目標物質(zhì)的濃度。

34、可選地，所述樣本測量單元還用于：

35、基于預設強度和預設焦距，生成激光光束；

36、根據(jù)目標樣本點的位置，確定所述激光光束的焦點的坐標值范圍；

37、基于所述坐標值范圍，確定所述采集區(qū)域；

38、當利用所述激光光束對所述采集區(qū)域內(nèi)每個樣本點進行激光照射操作時，獲取反饋信號并根據(jù)所述反饋信號對所述激光照射操作的控制參數(shù)進行調(diào)節(jié)，所述控制參數(shù)包括步長值和曝光時間，其中，根據(jù)所述采集區(qū)域內(nèi)每個樣本點之間的距離，對所述步長值進行調(diào)節(jié)，或，根據(jù)所述反饋信號的強度值，對所述曝光時間進行調(diào)節(jié)。

39、可選地，所述樣本測量單元包括相位調(diào)制器模塊；

40、所述相位調(diào)制器模塊，用于將所述激光光束進行分光處理，以得到陣列激光，所述陣列激光用于對所述采集區(qū)域內(nèi)的樣本點進行激光照射。

41、可選地，所述信號處理單元包括信號轉(zhuǎn)換模塊，所述信號轉(zhuǎn)換模塊包括光譜儀和信號轉(zhuǎn)換設備；

42、所述光譜儀，用于對激光照射所激發(fā)的光信號進行收集后，將收集到的光信號分光成多個波長的光信號并輸出到所述信號轉(zhuǎn)換設備；

43、所述信號轉(zhuǎn)換設備，用于將每個波長的光信號轉(zhuǎn)換為電信號。

44、本發(fā)明至少具有以下有益效果：

45、本申請技術(shù)方案利用預設的陣列規(guī)則的陣列光，對多個樣本點進行激光照射以對采集區(qū)域內(nèi)每個樣本點對應的光信號進行采集，并通過獲取每個采集區(qū)域?qū)墓庑盘栮嚵?，實現(xiàn)了在采集區(qū)域內(nèi)同時獲取多個樣本點的拉曼光譜信息，提高了采樣速度，從而快速采樣待測溶液樣本上的全部樣本點。通過快速收集大量樣本點的目標信號形成目標信號集，最后基于目標信號集確定待測溶液樣本中目標物質(zhì)的濃度，極大地提升測量速度。相比起現(xiàn)有技術(shù)方案，由于更高效地收集更多的目標信號，因此在測量待測溶液的濃度時利用更多的目標信號進行濃度測量，有利于提高對低濃度物質(zhì)進行測量的準確率。另外，本申請技術(shù)方案節(jié)省更多人工操作的步驟，有利于降低時間成本和人力成本。

技術(shù)特征：

1.一種基于拉曼光譜的物質(zhì)濃度測量方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于拉曼光譜的物質(zhì)濃度測量方法，其特征在于，基于每個所述采集區(qū)域?qū)墓庑盘栮嚵?，生成目標信號集，包括?/p>

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于拉曼光譜的物質(zhì)濃度測量方法，其特征在于，所述基于所述目標信號集中目標信號與目標物質(zhì)的映射關(guān)系，確定所述待測溶液樣本中目標物質(zhì)的濃度，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于拉曼光譜的物質(zhì)濃度測量方法，其特征在于，所述方法包括：

5.一種基于拉曼光譜的物質(zhì)濃度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括樣本測量單元和信號處理單元；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于拉曼光譜的物質(zhì)濃度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述信號處理單元還用于：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于拉曼光譜的物質(zhì)濃度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述信號處理單元還用于：

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于拉曼光譜的物質(zhì)濃度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述樣本測量單元還用于：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于拉曼光譜的物質(zhì)濃度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述樣本測量單元包括相位調(diào)制器模塊；

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于拉曼光譜的物質(zhì)濃度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述信號處理單元包括信號轉(zhuǎn)換模塊，所述信號轉(zhuǎn)換模塊包括光譜儀和信號轉(zhuǎn)換設備；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于拉曼光譜的物質(zhì)濃度測量方法及系統(tǒng)，本發(fā)明主要用于生物醫(yī)學工程和分析化學技術(shù)領域。該方法包括：將待測溶液樣本劃分成多個采集區(qū)域內(nèi)的樣本，每個采集區(qū)域內(nèi)的樣本包括多個樣本點；根據(jù)預設的陣列規(guī)則，對每個采集區(qū)域內(nèi)的樣本進行激光照射，以得到多個陣列規(guī)則對應的光信號陣列；當對采集區(qū)域進行激光照射時，對采集區(qū)域內(nèi)每個樣本點對應的光信號進行采集并生成采集區(qū)域?qū)墓庑盘栮嚵?；基于每個采集區(qū)域?qū)墓庑盘栮嚵校赡繕诵盘柤?；基于目標信號集中目標信號與目標物質(zhì)的映射關(guān)系，確定待測溶液樣本中目標物質(zhì)的濃度。本申請能夠提高對低濃度物質(zhì)進行測量的準確率，同時提升測量速度。

技術(shù)研發(fā)人員：汪先友,盧雁宇,楊大海
受保護的技術(shù)使用者：大灣區(qū)大學（籌）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/6/30