本发明属于激光传感检测，具体涉及线性调频激光回馈病毒核酸检测装置。
背景技术：
1、
2、核酸检测作为病毒筛查的主要手段和“金标准”，具有高特异性和高灵敏度的优点，是大范围快速排查，遏制病毒蔓延的强有力武器。目前，最常用的检测新冠病毒特异序列的方法是荧光定量pcr(聚合酶链式反应)，该方法主要通过检测痰液、鼻咽拭子中的病毒核酸判断人体是否感染病毒。因pcr反应模板仅为dna，因此在进行pcr反应前，应将病毒rna逆转录为cdna。pcr反应体系中包含一对特异性引物以及一个taqman荧光探针，此探针为一段特异性寡核苷酸序列，两端分别标记了报告荧光基团r和淬灭荧光基团q。探针完整时，报告基团发射的荧光信号被淬灭基团吸收，对外不呈现荧光；如反应体系存在靶序列，pcr反应时探针与模板结合，dna聚合酶沿模板利用外切酶活性将探针酶切降解，报告基团r与淬灭基团q分离，发出荧光。每扩增一条dna链，就有一个荧光分子产生，荧光定量pcr仪能够监测出荧光到达预先设定阈值的循环数(ct值)，病毒核酸浓度越高，ct值越小。目前，完整的荧光pcr核酸检测需要消耗4-6小时，除去样品处理及核酸提取的时间，荧光pcr反应时间一般大约为2-3小时(以40个循环为例)，反应时间若能有效缩短，将极大地提高大范围、大规模筛查的效率，尽快发现阳性病例，及时抑制病毒传播链的延长。此外，由于核酸检测试剂盒灵敏度不足(目前检测限多在200-500拷贝/ml)、样本病毒载量过低等问题，荧光pcr病毒核酸检测方法仍存在“假阴性”的问题，这也为病毒进一步扩散埋下了隐患。
3、针对传统荧光pcr核酸检测方法存在的问题，本发明提出一种基于线性调频激光回馈的高效率、高灵敏度病毒核酸检测方法。用激光回馈结合检测试剂保证测试的特异性，用激光回馈技术本身的高灵敏度保证核酸检测的高灵敏度，用线性调频法实现多通道同时检测，用全相位频谱分析算法精确识别信号功率谱，为高灵敏度、高效率的病毒核酸检测提供一种全新的技术途径。本发明有望应用于病毒核酸排查中，及时抑制病毒传播链，守护人民群众生命健康。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供线性调频激光回馈病毒核酸检测装置，凭借着激光回馈技术本身的高灵敏度以及线性调频技术拓展检测通道，解决了现有核酸检测技术中存在的检测耗时较长，以及检测灵敏度不够高而导致的“假阴性”问题。
2、本发明所采用的技术方案是，线性调频激光回馈病毒核酸检测装置，包括有依次连接的半导体激光器及激光器驱动电源；由半导体激光器发射的激光光路上依次设置有透镜组一、分光棱镜、透镜组二及反射镜；
3、还包括有均与半导体激光器连接的激光器温度控制器及信号处理电路；信号处理电路上还连接有dsp数字信号处理器。
4、本发明的特征还在于：
5、半导体激光器内部封装了光电二极管及激光二极管；激光二极管与激光器温度控制器连接，光电二极管与信号处理电路连接。
6、激光器驱动电源包括有依次连接的电流源及信号发生器，电流源与激光二极管连接。
7、信号处理电路包括有依次连接的电流电压转换电路、信号放大电路一、信号放大电路二、带通滤波电路及模数转换电路；还包括有电源电路，电流电压转换电路、信号放大电路一、信号放大电路二、带通滤波电路及模数转换电路均与电源电路连接；电流电压转换电路还与光电二极管连接，模数转换电路还与dsp数字信号处理器连接。
8、信号处理电路中的电流电压转换电路、信号放大电路一、信号放大电路二及带通滤波电路所使用的运算放大器均为轨至轨精密运放芯片opa192；模数转换电路选用芯片ads8681；dsp数字信号处理器选用芯片tms320f28335；电源电路采用两个芯片tps5430将供电电源+15v转换为+10v和-10v，为所有芯片opa192供电。
9、本发明的有益效果是：
10、(1)本发明装置采用线性调频激光回馈病毒核酸检测装置，该装置具有高特异性、高灵敏度和高效率的优点，可实现优于100拷贝/ml的检测限(高灵敏度)，节约40％以上的检测时间(高效率)，为大规模病毒核酸筛查提供一种全新的技术途径。
11、(2)本发明装置采用封装有光电二极管的半导体激光器作为检测光源，结构简单紧凑，探测灵敏度高；解决了现有核酸检测技术中存在的检测耗时较长，以及检测灵敏度不够高而导致的“假阴性”问题。
12、(3)本发明装置采用基于线性调频的检测通道拓展方法。在线性调频下，多样品放置在到激光器不同距离处，各样品的回馈信号占据不同频带，实现多通道核酸检测。改变调制参数和样品位置可以便捷地对信号频带进行调节。
13、(4)本发明装置采用全相位频谱分析方法，能够有效地抑制谱线泄露，精确提取相位信息，从而进行频率和幅值校正，得到激光回馈信号的高精度功率谱估计。
1.线性调频激光回馈病毒核酸检测装置，其特征在于，包括有依次连接的半导体激光器(1)及激光器驱动电源(2)；由半导体激光器(1)发射的激光光路上依次设置有透镜组一(41)、分光棱镜(5)、透镜组二(42)及反射镜(6)；
2.根据权利要求1所述的线性调频激光回馈病毒核酸检测装置，其特征在于，所述半导体激光器(1)内部封装了光电二极管(12)及激光二极管(11)；激光二极管(11)与激光器温度控制器(3)连接，光电二极管(12)与信号处理电路(8)连接。
3.根据权利要求2所述的线性调频激光回馈病毒核酸检测装置，其特征在于，所述激光器驱动电源(2)包括有依次连接的电流源(21)及信号发生器(22)，电流源(21)与激光二极管(11)连接。
4.根据权利要求3所述的线性调频激光回馈病毒核酸检测装置，其特征在于，所述信号处理电路(8)包括有依次连接的电流电压转换电路(81)、信号放大电路一(82)、信号放大电路二(83)、带通滤波电路(84)及模数转换电路(85)；还包括有电源电路(86)，电流电压转换电路(81)、信号放大电路一(82)、信号放大电路二(83)、带通滤波电路(84)及模数转换电路(85)均与电源电路(86)连接；电流电压转换电路(81)还与光电二极管(12)连接，模数转换电路(85)还与dsp数字信号处理器(9)连接。
5.根据权利要求4所述的线性调频激光回馈病毒核酸检测装置，其特征在于，所述信号处理电路(8)中的电流电压转换电路(81)、信号放大电路一(82)、信号放大电路二(83)及带通滤波电路(84)所使用的运算放大器均为轨至轨精密运放芯片opa192；模数转换电路(85)选用芯片ads8681；dsp数字信号处理器(9)选用芯片tms320f28335；电源电路(86)采用两个芯片tps5430将供电电源+15v转换为+10v和-10v，为所有芯片opa192供电。
