本發明涉及生物醫學工程和分析化學,具體是涉及一種基于拉曼光譜的物質濃度測量方法及系統。
背景技術:
1、在相關技術領域中,基于數字膠體增強拉曼光譜技術的物質濃度測量方法根據陽性信號占信號總數的比例預測目標分子的具體濃度,從而實現低濃度物質的濃度進行定量測量。雖然該物質濃度測量方法能夠測量低濃度物質的濃度,但由于該物質濃度測量方法需要獲取足夠多的光譜樣本才能確定物質的濃度,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。
技術實現思路
1、本發明提供一種基于拉曼光譜的物質濃度測量方法及系統,能夠提高對低濃度物質進行測量的準確率,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、本發明提供一種基于拉曼光譜的物質濃度測量方法,所述方法包括:
3、將待測溶液樣本劃分成多個采集區域內的樣本,每個所述采集區域內的樣本包括多個樣本點;
4、根據預設的陣列規則,對每個所述采集區域內的樣本進行激光照射,以得到多個所述陣列規則對應的光信號陣列;
5、當對所述采集區域進行激光照射時,對所述采集區域內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域對應的光信號陣列;
6、基于每個所述采集區域對應的光信號陣列,生成目標信號集;
7、基于所述目標信號集中目標信號與目標物質的映射關系,確定所述待測溶液樣本中目標物質的濃度。
8、可選地,基于每個所述采集區域對應的光信號陣列,生成目標信號集,包括:
9、根據目標物質,利用預設閾值對每個所述采集區域對應的光信號陣列進行識別;
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對應的光信號,若是,則生成第一數字信號,若否,則生成第二數字信號;
11、基于多個所述第一數字信號和多個所述第二數字信號,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的映射關系,確定所述待測溶液樣本中目標物質的濃度,包括:
13、確定第一數字信號在所述目標信號集中所占的比例值;
14、生成在對數坐標系中所述比例值與分子濃度的線性關系;
15、基于所述在對數坐標系中所述比例值與分子濃度的線性關系,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的濃度。
16、可選地,所述方法包括:
17、設置所述采集區域;
18、設置所述采集區域的步驟包括:
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,確定所述采集區域;
22、當利用所述激光光束對所述采集區域內每個樣本點進行激光照射操作時,獲取反饋信號并根據所述反饋信號對所述激光照射操作的控制參數進行調節,所述控制參數包括步長值和曝光時間,其中,根據所述采集區域內每個樣本點之間的距離,對所述步長值進行調節,或,根據所述反饋信號的強度值,對所述曝光時間進行調節。
23、本發明還提供一種基于拉曼光譜的物質濃度測量系統,所述系統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域內的樣本,每個所述采集區域內的樣本包括多個樣本點;根據預設的陣列規則,對每個所述采集區域內的樣本進行激光照射,以得到多個所述陣列規則對應的光信號陣列;當對所述采集區域進行激光照射時,對所述采集區域內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域對應的光信號陣列;
25、所述信號處理單元,用于基于每個所述采集區域對應的光信號陣列,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的映射關系,確定所述待測溶液樣本中目標物質的濃度。
26、可選地,所述信號處理單元還用于:
27、根據目標物質,利用預設閾值對每個所述采集區域對應的光信號陣列進行識別;
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對應的光信號,若是,則生成第一數字信號,若否,則生成第二數字信號;
29、基于多個所述第一數字信號和多個所述第二數字信號,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、確定第一數字信號在所述目標信號集中所占的比例值;
32、生成在對數坐標系中所述比例值與分子濃度的線性關系;
33、基于所述在對數坐標系中所述比例值與分子濃度的線性關系,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,確定所述采集區域;
38、當利用所述激光光束對所述采集區域內每個樣本點進行激光照射操作時,獲取反饋信號并根據所述反饋信號對所述激光照射操作的控制參數進行調節,所述控制參數包括步長值和曝光時間,其中,根據所述采集區域內每個樣本點之間的距離,對所述步長值進行調節,或,根據所述反饋信號的強度值,對所述曝光時間進行調節。
39、可選地,所述樣本測量單元包括相位調制器模塊;
40、所述相位調制器模塊,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域內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換模塊,所述信號轉換模塊包括光譜儀和信號轉換設備;
42、所述光譜儀,用于對激光照射所激發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換設備;
43、所述信號轉換設備,用于將每個波長的光信號轉換為電信號。
44、本發明至少具有以下有益效果:
45、本申請技術方案利用預設的陣列規則的陣列光,對多個樣本點進行激光照射以對采集區域內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域對應的光信號陣列,實現了在采集區域內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的濃度,極大地提升測量速度。相比起現有技術方案,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進行測量的準確率。另外,本申請技術方案節省更多人工操作的步驟,有利于降低時間成本和人力成本。
1.一種基于拉曼光譜的物質濃度測量方法,其特征在于,所述方法包括:
2.根據權利要求1所述的一種基于拉曼光譜的物質濃度測量方法,其特征在于,基于每個所述采集區域對應的光信號陣列,生成目標信號集,包括:
3.根據權利要求2所述的一種基于拉曼光譜的物質濃度測量方法,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的映射關系,確定所述待測溶液樣本中目標物質的濃度,包括:
4.根據權利要求1所述的一種基于拉曼光譜的物質濃度測量方法,其特征在于,所述方法包括:
5.一種基于拉曼光譜的物質濃度測量系統,其特征在于,所述系統包括樣本測量單元和信號處理單元;
6.根據權利要求5所述的一種基于拉曼光譜的物質濃度測量系統,其特征在于,所述信號處理單元還用于:
7.根據權利要求6所述的一種基于拉曼光譜的物質濃度測量系統,其特征在于,所述信號處理單元還用于:
8.根據權利要求5所述的一種基于拉曼光譜的物質濃度測量系統,其特征在于,所述樣本測量單元還用于:
9.根據權利要求8所述的一種基于拉曼光譜的物質濃度測量系統,其特征在于,所述樣本測量單元包括相位調制器模塊;
10.根據權利要求8所述的一種基于拉曼光譜的物質濃度測量系統,其特征在于,所述信號處理單元包括信號轉換模塊,所述信號轉換模塊包括光譜儀和信號轉換設備;