[发明专利]基于红外光谱技术的肿瘤类器官成熟度检测系统及检测方法

权利要求书

1.基于红外光谱技术的肿瘤类器官成熟度检测系统，其特征在于：包括检测仓（101）、红外光源（102）、固定支架（103）、红外光谱传感器（104）、位移平台（105）和嵌入式控制模块（106），位移平台（105）中部开设有方形通孔，所述固定支架（103）为U型支架，且包括第一侧杆、底杆和第二侧杆，所述固定支架（103）设置在检测仓（101）内，所述底杆与检测仓（101）的侧壁连接，所述红外光源（102）设置在第一侧杆的下表面，所述红外光谱传感器（104）设置在第二侧杆的上表面，所述底杆内部设有X向传动轴和Y向传动轴，分别控制位移平台（105）左右或前后移动，所述X向传动轴的一端和Y向传动轴的一端均与位移平台（105）连接，所述红外光谱传感器（104）设置在位移平台（105）的下方，且与红外光源（102）准直，所述位移平台（105）与红外光谱传感器（104）之间设有红外聚焦耦合透镜，所述嵌入式控制模块（106）设置在检测仓（101）内，且与红外光谱传感器（104）连接。

2.根据权利要求1所述的基于红外光谱技术的肿瘤类器官成熟度检测系统，其特征在于：所述嵌入式控制模块（106）包括电机控制器、光谱传感器驱动电路、信号放大电路、模数转化器和嵌入式系统，所述X轴电机和Y轴电机的输入端均与电机控制器的输出端连接，所述X轴电机为X向传动轴提供动力，所述Y轴电机为Y向传动轴提供动力，所述光谱传感器驱动电路的输出端与光谱传感器的输入端相连接，所述信号放大电路和模数转化器的输入端均与红外光谱传感器（104）输出端连接，所述信号放大电路和模数转化器的输出端均与嵌入式系统连接。

3.根据权利要求1所述的基于红外光谱技术的肿瘤类器官成熟度检测系统，其特征在于：所述红外光源（102）为钨灯、卤素灯或红外LED。

4.根据权利要求1所述的基于红外光谱技术的肿瘤类器官成熟度检测系统，其特征在于：所述红外耦合透镜的材料为CaF₂、硅、ZnSe、MgF₂、ZnS、蓝宝石或石英。

5.根据权利要求1所述的基于红外光谱技术的肿瘤类器官成熟度检测系统，其特征在于：还包括恒温系统（107），所述恒温系统（107）包括温度传感器、加热模块和半导体制冷模块，所述加热模块和半导体制冷模块均与温度传感器连接，所述恒温系统（107）设置在检测仓（101）内部。

6.根据权利要求1所述的基于红外光谱技术的肿瘤类器官成熟度检测系统，其特征在于：所述检测仓（101）设有可启闭的上盖，所述检测仓（101）的外侧壁设有显示屏和蜂鸣器，所述显示屏和蜂鸣器均与嵌入式系统连接。

7.一种采用权利要求1-6任一项所述的检测系统对肿瘤类器官成熟度进行检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据细胞培养板孔数规格，X轴电机和Y轴电机控制位移平台（105），使细胞培养板第1行第1列的孔位中心平移到红外光源（102）和红外光谱传感器（104）准直位置；

S2、嵌入式控制模块（106）自动打开红外光源（102），红外光谱传感器（104）采集光谱信号，通过信号放大电路和模数转化器，输入到嵌入式系统；

S3、嵌入式控制模块（106）的嵌入式系统调用已经建立好的机器学习分类模型，通过红外光谱数据计算预测当前检测的类器官肿瘤细胞类型；

S4、根据类器官肿瘤细胞类型，调用相应深度学习模型，再次利用红外光谱数据进行成熟度1-5级预测；

S5、将类器官成熟度通过显示屏实时显示培养进度，同时显示预计培养完成剩余时间，当成熟度到达5级时，触发系统蜂鸣器提示；

S6. 嵌入式控制模块（106）控制X轴电机和Y轴电机移动位移平台（105），使细胞培养板第1行第2列的孔位中心平移到红外光源（102）与红外光谱传感器（104）准直位置；

S7.重复步骤S2-S5，位移平台（105）平移使下一个孔位中心对准后进行检测，直到完成所有细胞培养板孔位的检测，根据需求对细胞培养板中的类器官每间隔1-12小时进行一次检测。