CN112147112A - 光学检测系统和光学检测方法、存储介质 - Google Patents

光学检测系统和光学检测方法、存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种光学检测系统包括：处理器、鞘流组件以及与处理器电连接的光发射组件和光接收组件，鞘流组件设置有允许编码微球通过的样本通道；处理器用于控制光发射组件朝向鞘流组件发射检测光并激发出前向散射光、侧向散射光、侧向荧光或者激发出前向散射光、侧向散射光；光接收组件用于接收前向散射光、侧向散射光、侧向荧光并检测前向散射光、侧向散射光、侧向荧光的光强值后发送至处理器；处理器用于根据前向散射光、侧向散射光的光强值获取编码微球的编码值或者根据前向散射光、侧向散射光、侧向荧光的光强值获取编码微球的编码值。通过上述方式，能够采用两种以下的荧光标记的微球来判断微球的种类，且可以提高检测精度，节省成本。

Description

光学检测系统和光学检测方法、存储介质
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，特别是涉及一种光学检测系统和光学检测方法、存储介质。
背景技术
液相生物芯片技术是集流式细胞仪技术、荧光微球化学合成技术、生物分子杂交技术、高效数字信号处理技术为一体的尖端生物分子检测技术。液相生物芯片技术的核心是荧光编码标记的功能性高分子微球。目前，荧光微球的一种编码和解码思想是：系统采用红色和橙色两种荧光染料对直径为5.5～5.6um大小的聚苯乙烯微球进行编码，将每种染料以荧光强度分成10等分，形成10×10的100种不同荧光编码，分别偶联上100种不同的探针分子用于生物检测。检测时用激光逐个激发荧光微球，使激发出的荧光信号通过一系列二向色镜和滤光片，再用光电倍增管或雪崩二极管进行收集，最终将信号送入处理器进行处理。
目前的液相生物芯片需要对尺寸统一的微球用两种或三种相邻波段荧光染料进行编码。这种方法具有以下局限性：(1)液相生物芯片系统，由于相邻波段的荧光光谱有重叠区域，因此在解调时需要采用经验补偿的方法对重叠区荧光强度进行补偿，这样就影响了系统的检测精度；(2)对一个微球同时标记两种荧光或三种荧光，同一批次制备的每个微球上两种荧光或三种荧光发光强度必须十分均一，使得双荧光微球的制备具有较高的难度，否则由于同一批次规格的荧光微球的荧光强度不一致，在计算机进行分析时，可能会出现解码错误。(3)成本高。一是制备两种或三种荧光的荧光微球的成本高；二是为了检测两种或三种荧光，其检测设备成本也高。
发明内容
本申请主要解决的技术问题是提供一种光学检测系统和光学检测方法、存储介质，能够只采用一种荧光标记的微球来判断微球的种类，且可以提高检测精度，节省成本。
为解决上述技术问题，本申请实施例采用的一个技术方案是：提供一种光学检测系统，该光学检测系统包括：处理器、鞘流组件以及与处理器电连接的光发射组件和光接收组件，鞘流组件设置有允许编码微球通过的样本通道；处理器用于控制光发射组件朝向鞘流组件发射检测光并激发出前向散射光、侧向散射光、侧向荧光或者激发出前向散射光、侧向散射光；光接收组件用于接收前向散射光、侧向散射光、侧向荧光并检测前向散射光、侧向散射光、侧向荧光的光强值后发送至处理器；处理器用于根据前向散射光、侧向散射光的光强值获取编码微球的编码值或者根据前向散射光、侧向散射光、侧向荧光的光强值获取编码微球的编码值。
为解决上述技术问题，本申请实施例采用的另一个技术方案是：提供一种光学检测方法，该光学检测方法包括：控制光发射组件朝向鞘流组件发射检测光并激发出前向散射光、侧向散射光、侧向荧光或者激发出前向散射光、侧向散射光；利用光接收组件接收前向散射光、侧向散射光、侧向荧光并检测前向散射光、侧向散射光、侧向荧光的光强值；根据前向散射光、侧向散射光的光强值获取编码微球的编码值或者根据前向散射光、侧向散射光、侧向荧光的光强值获取编码微球的编码值。
为解决上述技术问题，本申请实施例采用的又一个技术方案是：提供一种存储介质，该存储介质存储有计算机程序，计算机程序能够被处理器执行以实现上述的方法。
本申请实施例通过光接收组件用于接收前向散射光、侧向散射光、侧向荧光并检测前向散射光、侧向散射光、侧向荧光的光强值后发送至处理器；处理器用于根据前向散射光、侧向散射光的光强值获取编码微球的编码值或者根据前向散射光、侧向散射光、侧向荧光的光强值获取编码微球的编码值，能够只采用一种荧光标记的微球来判断微球的种类，且可以提高检测精度，节省成本。
附图说明
图1是本申请实施例的光学检测系统的示意图；
图2是本申请实施例的光学检测方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
请参阅图1，图1是本申请实施例的光学检测系统的示意图。
在本实施例中，光学检测系统包括：处理器11、鞘流组件12以及与处理器11电连接的光发射组件13和光接收组件14。
鞘流组件12设置有允许编码微球通过的样本通道。鞘流组件12上还设有样本检测窗口，编码微球被样本通道内的鞘流包裹并在样本通道中流动，流动过程中经过样本检测窗口121。
处理器11用于控制光发射组件13朝向鞘流组件12发射检测光并激发出前向散射光、侧向散射光、侧向荧光或者激发出前向散射光、侧向散射光。
检测光为激光，光发射组件13包括激光光源131和整形聚焦透镜132组，激光光源131发出的激光经过整形聚焦透镜组132汇聚到鞘流组件12上。
整形聚焦透镜组132包括整形透镜132a和第一聚焦透镜132b。激光光源131发出的激光经过整形透镜132a整形，然后经过第一聚焦透镜132b聚焦后汇聚到鞘流组件12的样本检测窗口121，汇聚的激光照射在编码微球上激发出前向散射光、侧向散射光、侧向荧光或者激发出前向散射光、侧向散射光。
编码微球有两种，一种编码微球是具有荧光标记的微球，另一种编码微球是不具有荧光标记的微球。具有荧光标记的微球仅标记有一种颜色的荧光。不同的编码微球具有不同粒径。
若编码微球是具有荧光标记的微球，则激光照射在编码微球上激发出前向散射光、侧向散射光、侧向荧光。若编码微球是不具有荧光标记的微球，则激光照射在编码微球上激发出前向散射光、侧向散射光。
光接收组件14用于接收前向散射光、侧向散射光、侧向荧光并检测前向散射光、侧向散射光、侧向荧光的光强值后发送至处理器11。
光接收组件14包括第一光传感器141、准直透镜142、半反半透镜143、第二聚焦透镜144、第二光传感器145、第三光传感器146、第三聚焦透镜147。第一光传感器141用于接收前向散射光，检测前向散射光的光强值。侧向散射光和侧向荧光经过准直透镜142准直后再经过半反半透镜143，侧向散射光和侧向荧光的其中一者被半反半透镜143反射后经第二聚焦透镜144聚焦后照射到第二光传感器145，另一者透过半反半透镜143后经第三聚焦透镜147聚焦后照射到第三光传感器146。第二光传感器145和第三光传感器146的其中一者用于检测侧向散射光的光强值，另一者用于检测侧向荧光。
前向散射光的接收角度为1°至10°；侧向散射光的接收角度为90°±30°；侧向荧光的接收角度为90°±30°。
处理器11分别与第一光传感器141、第二光传感器145、第三光传感器电连接146电连接，处理器11接收第一光传感器141、第二光传感器145、第三光传感器146检测的光强值。即前向散射光、侧向散射光、侧向荧光的光强值。
处理器11用于根据前向散射光、侧向散射光的光强值获取编码微球的编码值或者根据前向散射光、侧向散射光、侧向荧光的光强值获取编码微球的编码值，并根据编码值判断编码微球的类型。
在编码微球为具有荧光标记的微球的情况下，处理器11构建三维坐标系，将前向散射光、侧向散射光、侧向荧光的光强值分别标记到三维坐标系的三个坐标轴的相应区域以获取前向散射光、侧向散射光、侧向荧光的光强值分别对应的第一区域编号值、第二区域编号值、第三区域编号值，根据第一区域编号值、第二区域编号值、第三区域编号值构建编码微球的编码值。
具体而言，在三维坐标系xyz坐标轴上，将不同区域的xyz坐标编上号码，假设x坐标对应前向散射光，y坐标对应侧向散射光，z坐标对应侧向荧光。对于带有荧光的微球，x坐标区域编号和y坐标区域编号以及z坐标区域的编号组成的数字，代表了一类微球的编码，此类微球根据前向散射光和侧向荧光来分类，例如x坐标为2，y坐标为1，z坐标为1的区域中分布的微球，编码值为211，x坐标为2，y坐标为2，z坐标为2的区域中分布的微球，编码值为222，x坐标为3，y坐标为1，z坐标为3的区域中分布的微球，编码值为313……以此类推，可以根据前向散射光强度等级m和侧向荧光强度的等级n,得到m×n种微球编码，因此总共可以有k+m×n种微球编码，从而实现了对微球的编码。
在编码微球为不具有荧光标记的微球的情况下，处理器11构建三维坐标系，将前向散射光、侧向散射光的光强值分别标记到三维坐标系的两个坐标轴的相应区域以获取前向散射光、侧向散射光分别对应的第一区域编号值、第二区域编号值，根据第一区域编号值、第二区域编号值构建编码微球的编码值。
对于不带荧光的微球，x坐标区域号码和y坐标区域的号码代表了一类微球的编码，此类微球根据前向散射光来分类，例如x坐标为2，y坐标为1的区域中分布的微球，编码值为21，x坐标为2，y坐标为2的区域中分布的微球，编码值为22，x坐标为3，y坐标为1的区域中分布的微球，编码值为31……以此类推，可以根据前向散射光强度等级k,得到k种微球编码。
请参阅图2，图2是本申请实施例的光学检测方法的流程示意图。
在本实施例中，光学检测方法可以包括以下步骤：
步骤S101：控制光发射组件朝向鞘流组件发射检测光并激发出前向散射光、侧向散射光、侧向荧光或者激发出前向散射光、侧向散射光。
步骤S102：利用光接收组件接收前向散射光、侧向散射光、侧向荧光并检测前向散射光、侧向散射光、侧向荧光的光强值。
步骤S103：根据前向散射光、侧向散射光的光强值获取编码微球的编码值或者根据前向散射光、侧向散射光、侧向荧光的光强值获取编码微球的编码值。
在一种情况下，编码微球为具有荧光标记的微球，根据前向散射光、侧向散射光、侧向荧光的光强值获取编码微球的编码值的步骤，包括：构建三维坐标系；将前向散射光、侧向散射光、侧向荧光的光强值分别标记到三维坐标系的三个坐标轴的相应区域以获取前向散射光、侧向散射光、侧向荧光的光强值分别对应的第一区域编号值、第二区域编号值、第三区域编号值；根据第一区域编号值、第二区域编号值、第三区域编号值构建编码微球的编码值。
在另一种情况下，编码微球为不具有荧光标记的微球，根据前向散射光、侧向散射光的光强值获取编码微球的编码值的步骤，包括：构建三维坐标系；将前向散射光、侧向散射光的光强值分别标记到三维坐标系的两个坐标轴的相应区域以获取前向散射光、侧向散射光分别对应的第一区域编号值、第二区域编号值；根据第一区域编号值、第二区域编号值构建编码微球的编码值。
上述步骤的具体说明书可以参见前文实施例的说明，此处不再赘述。
本申请实施例还提供一种存储介质，该存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时能够实现上述任一实施例的光学检测方法。
其中，该计算机程序可以以软件产品的形式存储在上述存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备或处理器执行本申请各个实施方式方法的全部或部分步骤。
存储介质是计算机存储器中用于存储某种不连续物理量的媒体。而前述的存储介质可以为：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本申请所提供的几个实施方式中，应该理解到，所揭露的方法以及设备，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施方式仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式方案的目的。
另外，在本发明各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
本申请实施例通过光接收组件用于接收前向散射光、侧向散射光、侧向荧光并检测前向散射光、侧向散射光、侧向荧光的光强值后发送至处理器；处理器用于根据前向散射光、侧向散射光的光强值获取编码微球的编码值或者根据前向散射光、侧向散射光、侧向荧光的光强值获取编码微球的编码值，能够只采用一种荧光标记的微球来判断微球的种类，且可以提高检测精度，节省成本。
以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种光学检测系统，其特征在于，所述光学检测系统包括：处理器、鞘流组件以及与所述处理器电连接的光发射组件和光接收组件，
所述鞘流组件设置有允许编码微球通过的样本通道；
所述处理器用于控制所述光发射组件朝向所述鞘流组件发射检测光并激发出前向散射光、侧向散射光、侧向荧光或者激发出前向散射光、侧向散射光；
所述光接收组件用于接收所述前向散射光、侧向散射光、所述侧向荧光并检测所述前向散射光、侧向散射光、所述侧向荧光的光强值后发送至所述处理器；
所述处理器用于根据所述前向散射光、所述侧向散射光的光强值获取所述编码微球的编码值或者根据所述前向散射光、所述侧向散射光、所述侧向荧光的光强值获取所述编码微球的编码值。
2.根据权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，所述编码微球为具有荧光标记的微球，所述处理器构建三维坐标系，将所述前向散射光、侧向散射光、所述侧向荧光的光强值分别标记到所述三维坐标系的三个坐标轴的相应区域以获取所述前向散射光、侧向散射光、所述侧向荧光的光强值分别对应的第一区域编号值、第二区域编号值、第三区域编号值，根据所述第一区域编号值、所述第二区域编号值、所述第三区域编号值构建所述编码微球的编码值。
3.根据权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，所述编码微球为不具有荧光标记的微球，所述处理器构建三维坐标系，将所述前向散射光、侧向散射光的光强值分别标记到所述三维坐标系的两个坐标轴的相应区域以获取所述前向散射光、侧向散射光分别对应的第一区域编号值、第二区域编号值，根据所述第一区域编号值、所述第二区域编号值构建所述编码微球的编码值。
4.根据权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，所述前向散射光的接收角度为1°至10°；所述侧向散射光的接收角度为90°±30°；所述侧向荧光的接收角度为90°±30°。
5.根据权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，所述检测光为激光，所述光发射组件包括激光光源和整形聚焦透镜组，所述激光光源发出的激光经过所述整形聚焦透镜组汇聚到所述鞘流组件上。
6.根据权利要求2所述的光学检测系统，其特征在于，所述具有荧光标记的微球仅标记有一种颜色的荧光。
7.一种光学检测方法，其特征在于，所述光学检测方法包括：
控制所述光发射组件朝向所述鞘流组件发射检测光并激发出前向散射光、侧向散射光、侧向荧光或者激发出前向散射光、侧向散射光；
利用所述光接收组件接收所述前向散射光、侧向散射光、所述侧向荧光并检测所述前向散射光、侧向散射光、所述侧向荧光的光强值；
根据所述前向散射光、所述侧向散射光的光强值获取所述编码微球的编码值或者根据所述前向散射光、所述侧向散射光、所述侧向荧光的光强值获取所述编码微球的编码值。
8.根据权利要求7所述的光学检测方法，其特征在于，所述编码微球为具有荧光标记的微球，所述根据所述前向散射光、所述侧向散射光、所述侧向荧光的光强值获取所述编码微球的编码值的步骤，包括：
构建三维坐标系；
将所述前向散射光、侧向散射光、所述侧向荧光的光强值分别标记到所述三维坐标系的三个坐标轴的相应区域以获取所述前向散射光、侧向散射光、所述侧向荧光的光强值分别对应的第一区域编号值、第二区域编号值、第三区域编号值；
根据所述第一区域编号值、所述第二区域编号值、所述第三区域编号值构建所述编码微球的编码值。
9.根据权利要求7所述的光学检测方法，其特征在于，所述编码微球为不具有荧光标记的微球，所述根据所述前向散射光、所述侧向散射光的光强值获取所述编码微球的编码值的步骤，包括：
构建三维坐标系；
将所述前向散射光、侧向散射光的光强值分别标记到所述三维坐标系的两个坐标轴的相应区域以获取所述前向散射光、侧向散射光分别对应的第一区域编号值、第二区域编号值；
根据所述第一区域编号值、所述第二区域编号值构建所述编码微球的编码值。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序能够被处理器执行以实现权利要求7-9任意一项所述的方法。
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