【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及生物檢測，尤其涉及一種基于深度學(xué)習(xí)識(shí)別熒光顏色的皮膚膽固醇無創(chuàng)檢測設(shè)備。
技術(shù)介紹
1、心血管疾病為全球死因之首，且發(fā)病率持續(xù)上升，動(dòng)脈粥樣硬化是心血管疾病的病理基礎(chǔ)，高水平皮膚膽固醇沉積是動(dòng)脈粥樣硬化的早期預(yù)警信號(hào)。最近大量臨床研究顯示，皮膚膽固醇可以用于動(dòng)脈粥樣硬化的風(fēng)險(xiǎn)篩查，實(shí)現(xiàn)心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測。
2、常規(guī)皮膚膽固醇測定主要有皮膚活檢法、膠帶剝離法、萃取法，皮膚活檢法在獲取皮膚樣品時(shí)會(huì)造成受檢者疼痛，活檢部位有創(chuàng)面，存在感染的風(fēng)險(xiǎn)；膠帶剝離法屬于微創(chuàng)檢測；萃取法的化學(xué)萃取液一般會(huì)帶有毒性和刺激性，會(huì)對(duì)皮膚造成傷害。近年來熒光法在生物分析研究領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用，目前已有以β-環(huán)糊精(beta?cyclodextrin,β-cd)修飾的金納米粒子應(yīng)用于熒光法檢測人血清膽固醇含量的相關(guān)報(bào)道。
3、本申請(qǐng)專利技術(shù)人團(tuán)隊(duì)之前的研究成果(公布號(hào)為cn113801650a、專利號(hào)zl202110988479.4)表明，將巰基-β-環(huán)糊精金納米簇(cd-β-auncs)與膽固醇接觸作用后，能增強(qiáng)cd-β-auncs本身在紫外光下的熒光強(qiáng)度，可用于血清膽固醇含量的檢測。為了實(shí)現(xiàn)皮膚膽固醇的無創(chuàng)檢測，本申請(qǐng)專利技術(shù)人團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)加入了膽固醇的cd-β-auncs的熒光顏色與膽固醇濃度線性相關(guān)，通過深度學(xué)習(xí)識(shí)別熒光圖像，由此建立本申請(qǐng)基于hsv顏色檢測的皮膚膽固醇檢測設(shè)備。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)主要是根據(jù)現(xiàn)存常規(guī)皮膚膽固醇測定方法存在
2、為設(shè)計(jì)上述檢測設(shè)備，本專利技術(shù)采用了如下技術(shù)方案：
3、一種基于深度學(xué)習(xí)識(shí)別熒光顏色的皮膚膽固醇無創(chuàng)檢測設(shè)備，如圖1-圖7所示，包括采集模塊、主控模塊和上位機(jī)；其中：
4、所述采集模塊由覆板、滑槽、主體和底蓋組成。覆板設(shè)置有檢測孔和對(duì)照孔；主體底部拍攝臺(tái)設(shè)置有攝像頭，鏡頭固定于拍攝孔，垂直采集熒光信號(hào)。主體通過和滑槽拼接在內(nèi)部形成暗室。主體還設(shè)置有濾光片和激發(fā)光源。滑槽設(shè)置有石英玻璃。激發(fā)光源呈45°斜入式照射在滑槽的采集區(qū)域，再透過石英玻璃，照射在覆板的檢測孔和對(duì)照孔；
5、所述主控模塊包括主控模塊頂蓋，主控電路板和主控模塊底蓋。主控信息顯示在顯示屏。
6、所述上位機(jī)用于接收主控模塊采集的熒光圖片信號(hào)并分析處理；
7、本專利技術(shù)所述的技術(shù)方案中，所述主控模塊芯片使用stm32f407zgt6，采用keil-uvision?5編寫。
8、本專利技術(shù)所述的技術(shù)方案中，所述上位機(jī)應(yīng)用基于深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)檢測算法yolov8n，并根據(jù)本實(shí)驗(yàn)采集的數(shù)據(jù)集訓(xùn)練的目標(biāo)識(shí)別模型，使用pycharm編寫上位機(jī)程序。
9、本專利技術(shù)所述的技術(shù)方案中，所述上位機(jī)和主控模塊之間采用usb串口通信方式。
10、本專利技術(shù)所述的技術(shù)方案中，所述激發(fā)光源為兩個(gè)365nm或370nm的波長相同的紫外led燈，分別位于采集模塊主體前后兩側(cè)。
11、本專利技術(shù)所述的技術(shù)方案中，所述濾光片選擇400nm-450nm的高通濾光片以濾除365nm紫光干擾，留下450nm左右藍(lán)綠色熒光；
12、本專利技術(shù)所述的技術(shù)方案中，所述攝像頭選擇ov5640攝像頭，由主控模塊調(diào)控，控制界面顯示在lcd顯示屏幕；
13、本專利技術(shù)還提供采用上述設(shè)備測量皮膚膽固醇濃度的方法，包括以下步驟:
14、第一步：將石英玻璃插入玻璃卡槽，之后將覆板放置于滑槽的上部并開啟兩個(gè)激發(fā)光源，在主控模塊點(diǎn)擊led調(diào)控按鍵，調(diào)整led光強(qiáng)至lcd顯示屏顯示數(shù)值為300處；
15、第二步：點(diǎn)擊攝像頭界面展示按鍵，打開攝像頭，傳輸此時(shí)的攝像頭實(shí)時(shí)圖像至lcd顯示屏，調(diào)整覆板位置使得檢測孔和對(duì)照孔分別位于兩個(gè)激發(fā)光源的正中心；
16、第三步：打開上位機(jī)，選擇串口并設(shè)置波特率為1500000，打開串口傳輸，；
17、第四步：取不加cd-β-auncs的無色海藻酸鈉對(duì)照液(下文簡稱對(duì)照液)置于對(duì)照孔，取添加了cd-β-auncs的淡黃色海藻酸鈉檢測液(下文簡稱檢測液)置于檢測孔，之后將手部小魚際覆蓋在兩孔上方，點(diǎn)擊usb傳輸按鍵開啟usb數(shù)據(jù)傳輸，將攝像頭采集的實(shí)時(shí)圖像傳輸?shù)缴衔粰C(jī)；
18、第五步：基于深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練模型定位對(duì)照孔，提取此時(shí)的對(duì)照液rgb值，在上位機(jī)上點(diǎn)擊白平衡校準(zhǔn)；
19、第六步：在手部小魚際處涂抹70％～76％濃度的乙醇溶液1分鐘，之后將小魚際覆蓋在檢測孔和對(duì)照孔上方放置10分鐘；
20、第七步：按照第四步的步驟實(shí)時(shí)傳輸此時(shí)攝像頭采集的檢測液的熒光圖片至上位機(jī)，從第8min開始至第10min結(jié)束每隔30s保存一次此時(shí)的圖片，分別提取5次檢測液圖片的rgb值并轉(zhuǎn)換至hsv值，點(diǎn)擊上位機(jī)中的“結(jié)果計(jì)算”，得出此時(shí)的皮膚膽固醇測量值，點(diǎn)擊“hsv曲線”得出2分鐘內(nèi)hsv值的變化曲線。計(jì)算最后5次測量數(shù)據(jù)的平均值作為最后的皮膚膽固醇濃度值。
21、本專利技術(shù)中涉及的cd-β-auncs溶液優(yōu)選按公布號(hào)為cn113801650a的專利技術(shù)專利申請(qǐng)中所述的方法進(jìn)行制備。
22、本專利技術(shù)中涉及的檢測液制備方法如下：在50ml純水中加入2.5g海藻酸鈉固體，常溫下攪拌1h后置于冰箱低溫靜置30min，形成無色海藻酸鈉溶液；取制備完成的cd-β-auncs溶液4ml加入曲拉通x-100溶液1ml混合攪拌5min，形成混合液。取制備完成的cd-β-auncs混合液2ml加入3ml濃度為90.8mmol/l的無色海藻酸鈉溶液混合攪拌30min，之后放置冰箱低溫靜置30min形成檢測液。
23、在檢測時(shí)的體系中，cd-β-auncs在檢測體系中的濃度優(yōu)選為1.9×10-5～5.8×10-5mol/l(以au計(jì)算)，如果濃度過高，可以用ph＝6.4pbs緩沖液為溶劑或分散劑進(jìn)行稀釋。該步驟中，cd-β-auncs和膽固醇的反應(yīng)的時(shí)間通常為大于或等于8min，優(yōu)選為8min。
24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)所述測量設(shè)備采用ov5640攝像頭傳感器檢測cd-β-auncs和皮膚膽固醇反應(yīng)后檢測液的熒光顏色，得到rgb三種原色的數(shù)值，再經(jīng)微處理器處理轉(zhuǎn)換成hsv顏色空間，本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)hsv顏色空間中的色調(diào)值和對(duì)應(yīng)的膽固醇濃度呈負(fù)相關(guān)，并具有很好的對(duì)數(shù)線性關(guān)系，因而能夠構(gòu)建膽固醇濃度-色調(diào)值標(biāo)準(zhǔn)曲線，之后通過獲取皮膚膽固醇與cd-β-auncs反應(yīng)后的檢測液的色調(diào)值，再結(jié)合上述標(biāo)準(zhǔn)曲線即可獲得皮膚的膽固醇濃度。本專利技術(shù)所述測量設(shè)備簡單易操作、靈敏度高且準(zhǔn)確度高。
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1.一種基于深度學(xué)習(xí)識(shí)別熒光顏色的皮膚膽固醇無創(chuàng)檢測設(shè)備，其特征在于：包括采集模塊、主控模塊和上位機(jī)。所述采集模塊由覆板、滑槽、主體和底蓋組成。覆板設(shè)置有檢測孔和對(duì)照孔；主體底部拍攝臺(tái)設(shè)置有攝像頭，鏡頭固定于拍攝孔，垂直采集熒光信號(hào)。主體通過和滑槽拼接在內(nèi)部形成暗室。主體還設(shè)置有濾光片和激發(fā)光源。滑槽設(shè)置有石英玻璃。激發(fā)光源呈45°斜入式照射在滑槽的采集區(qū)域，再透過石英玻璃，照射在覆板的檢測孔和對(duì)照孔；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于深度學(xué)習(xí)識(shí)別熒光顏色的皮膚膽固醇無創(chuàng)檢測設(shè)備，其特征在于所述主控模塊芯片使用STM32F407ZGT6，采用Keil?uVision5編寫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于深度學(xué)習(xí)識(shí)別熒光顏色的皮膚膽固醇無創(chuàng)檢測設(shè)備，其特征在于所述上位機(jī)(D)應(yīng)用基于深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)檢測算法Yolov8n，并根據(jù)本實(shí)驗(yàn)采集的數(shù)據(jù)集訓(xùn)練目標(biāo)識(shí)別模型，使用PyCharm編寫上位機(jī)程序。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于深度學(xué)習(xí)識(shí)別熒光顏色的皮膚膽固醇無創(chuàng)檢測設(shè)備，其特征在于所述上位機(jī)和主控模塊之間采用USB串口通信方式。
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