CN110376100B - 一种固体脂质纳米粒控制释放性能测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种固体脂质纳米粒控制释放性能测试系统，利用图像采集装置、图像处理模块、电导率传感器、信号处理电路、中央处理装置、显示装置、无线传输装置以及监测平台对固体脂质纳米粒的释放性能进行实时、高效的监测，测试时，在预设温度下，将氯化钠溶液包裹于类脂核中制成固态胶粒，将固态胶粒放置于磷酸盐溶液中，固态胶粒在磷酸盐溶液中溶解，固态胶粒在溶解过程中释放氯化钠溶液，电导率传感器用于检测固态胶粒在溶解过程中磷酸盐溶液的电导率信号，中央处理装置将接收到的电导率信号转换为电导率值，并绘制成电导率‑时间谱传输至显示装置进行显示，同时通过无线传输装置将电导率‑时间谱传输至监测平台。
Description
技术领域
本发明涉及智能医药性能测试领域，尤其涉及一种固体脂质纳米粒控制释放性能测试系统。
背景技术
固体脂质纳米粒(solid lipid nanoparticles，SLN)是一种新型的药物载体，具备靶向给药、长期的稳定性、良好的生理相容性和药物缓释的优点。它可以通过口服给药、皮肤给药、肺部给药等多种方式被吸收。
随着医药学的不断发展，传统的给药方式己经不能满足医疗的各种需求，例如：延长药物的体内的作用时间、提高生物利用度、降低药物毒性等。20世纪80年代，在脂质体、微乳、聚合物纳米粒等一系列药物载体被发展起来后，人们又把目光逐渐转向了由生理相容、体内降解的天然脂质材料作为载体的固体脂质纳米粒上。
固体脂质纳米粒是20世纪90年代初发展起来的一种性能优异的新型纳米粒给药系统，SLN以固态类脂化合物(天然或合成)为载体，将药物包裹于类脂核中制成固体脂质纳米粒，既具有传统载体系统的优点，同时也改善了不足之处。SLN可以通过口服，注射，表皮给药以及肺部给药等多种给药方式进行治疗。同时，SLN还在生物毒性、可降解性和长期稳定性等多个方面显示出优势。并且由于在制备过程中，蕴含了大规模生产的基础，使SLN较聚合物纳米粒更具有吸引力。
作为一种新型的药物载体，固体脂质纳米粒(SLN)具有生物相容性好、缓释效果明显及具有良好的靶向性，它可以通过多种给药方式达到预期的目标(皮肤、注射、口服等等)，同时具备聚合纳米粒的物理稳定性高、药物泄露慢的优势，又兼具了脂质体乳剂的毒性低、能大规模生产的优点，是一种极具有发展前景的新型给药系统载体。目前对SLN研究主要集中在结构特征和制备方法等方面。SLN与脂质体和微乳相比具有不同的结构特征，它以天然的或人工合成的固体脂质(如饱和脂肪酸甘油酯、硬脂酸、混合脂质等)为载体，将药物吸附或包裹于脂质核中制成的纳米给药体系。因次，SLN也显示出自己不同与其他脂质体的一些特点。
现有技术中，专利CN106860425A提供了一种氯霉素固体脂质纳米粒，其中涉及对该固体脂质纳米粒释放性能的测试，其对通过固体脂质纳米粒扩散到盐酸溶液中的浓度以计算固体脂质纳米粒释放性能，但是，不能实时对药物的释放性进行监测，且测试精度不高，不能准确表示固体脂质纳米粒的释放性能。
发明内容
因此，为了克服上述问题，本发明提供一种固体脂质纳米粒控制释放性能测试系统，利用图像采集装置、图像处理模块、电导率传感器、信号处理电路、中央处理装置、显示装置、无线传输装置以及监测平台对固体脂质纳米粒的释放性能进行实时、高效的监测，测试时，在预设温度下，将氯化钠溶液包裹于类脂核中制成固体脂质纳米粒，将固体脂质纳米粒放置于磷酸盐溶液中，固体脂质纳米粒在磷酸盐溶液中溶解，固体脂质纳米粒在溶解过程中释放氯化钠溶液，图像采集装置用于采集固体脂质纳米粒溶解过程的图像信息，电导率传感器用于检测固体脂质纳米粒在溶解过程中磷酸盐溶液的电导率信号，图像采集装置将采集到的固体脂质纳米粒溶解过程的图像信息传输至图像处理模块进行图像处理，图像处理模块将处理后的图像传输至中央处理装置，电导率传感器将采集到的电导率信号传输至信号处理电路进行信号处理，信号处理电路将处理后的信号传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的图像信息传输至显示装置进行显示，中央处理装置将接收到的图像信息通过无线传输装置传输至监测平台，中央处理装置将接收到的电导率信号转换为电导率值，并绘制成电导率-时间谱传输至显示装置进行显示，同时通过无线传输装置将电导率-时间谱传输至监测平台。
本发明提供的固体脂质纳米粒控制释放性能测试系统包括图像采集装置、图像处理模块、电导率传感器、信号处理电路、中央处理装置、显示装置、无线传输装置以及监测平台。
其中，图像采集装置的输出端与图像处理模块的输入端连接，电导率传感器的输出端与信号处理电路的输入端连接，图像处理模块的输出端与中央处理装置的输入端连接，信号处理电路的输出端与中央处理装置的输入端连接，中央处理装置的输出端与显示装置的输入端连接，中央处理装置通过无线传输装置与监测平台的输入端连接。
测试时，在预设温度下，将氯化钠溶液包裹于类脂核中制成固体脂质纳米粒，将固体脂质纳米粒放置于磷酸盐溶液中，固体脂质纳米粒在磷酸盐溶液中溶解，固体脂质纳米粒在溶解过程中释放氯化钠溶液，图像采集装置用于采集固体脂质纳米粒溶解过程的图像信息，电导率传感器用于检测固体脂质纳米粒在溶解过程中磷酸盐溶液的电导率信号，图像采集装置将采集到的固体脂质纳米粒溶解过程的图像信息传输至图像处理模块进行图像处理，图像处理模块将处理后的图像传输至中央处理装置，电导率传感器将采集到的电导率信号传输至信号处理电路进行信号处理，信号处理电路将处理后的信号传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的电导率信号和图像信息传输至显示装置进行显示，中央处理装置将接收到的电导率信号和图像信息通过无线传输装置传输至监测平台。
优选的是，图像采集装置用于采集固体脂质纳米粒溶解过程的图像信息，图像采集装置将采集到的固体脂质纳米粒溶解过程的图像信息传输至图像处理模块进行图像处理，图像处理模块包括图像滤波单元、图像平滑单元以及图像增强单元。
其中，图像采集装置的输出端与图像滤波单元的输入端连接，图像滤波单元的输出端与图像平滑单元的输入端连接，图像平滑单元的输出端与图像增强单元的输入端连接，图像增强单元的输出端与中央处理装置的输入端连接。
优选的是，将图像采集装置传输至图像处理模块的图像定义为二维函数f(x，y)，其中x、y是空间坐标，图像滤波单元对二维函数f(x，y)进行图像滤波处理，经过图像滤波处理后的图像二维函数为g(x，y)，其中，σ为滤波参数，滤波效果通过σ进行调节，则有，
g(x，y)＝f(x，y)·G(x，y)。
优选的是，图像平滑单元对图像二维函数g(x，y)进行图像平滑处理，经过图像平滑处理后的图像二维函数为h(x，y)，其中，平滑函数为q(x，y)，则有，
h(x，y)＝q(x，y)*g(x，y)；
其中，*为卷积符号，γ为自定义可调常数，平滑的作用是通过γ来控制的。
优选的是，图像增强单元对图像二维函数h(x，y)进行图像增强处理，经过图像增强处理后的图像二维函数为k(x，y)，则有，
图像增强单元将图像二维函数k(x，y)传输至中央处理装置。
优选的是，电导率传感器用于检测固体脂质纳米粒在溶解过程中磷酸盐溶液的电导率信号，电导率传感器将采集到的电导率信号传输至信号处理电路进行信号处理，信号处理电路对接收到的电导率信号依次进行信号放大和信号滤波处理，信号处理电路将处理后的信号传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的电导率信号传输至显示装置进行显示，中央处理装置将接收到的电导率信号通过无线传输装置传输至监测平台。
优选的是，电导率传感器用于采集固体脂质纳米粒在溶解过程中磷酸盐溶液的电导率信号，电导率传感器将采集的电导率信号转换为电流信号I0，并将电流信号I0传输至信号处理电路，V1为经过信号处理电路处理后的电压信号，信号处理电路包括信号放大单元和信号滤波单元，电导率传感器的输出端与信号放大单元的输入端连接，信号放大单元的输出端与信号滤波单元的输入端连接，信号滤波单元的输出端与中央处理装置的输入端连接。
优选的是，信号放大单元包括集成运放A1-A2、电容C1-C4、三极管VT1-VT4和电阻R1-R10。
其中，电导率传感器的输出端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与集成运放A1的反相输入端连接，集成运放A1的同相输入端接地，电阻R1的另一端与电容C1的一端连接，电容C2和电阻R2并联后的一端与电阻R2的另一端连接，电容C2和电阻R2并联后的另一端与信号滤波单元连接，电容C1的另一端与集成运放A1的输出端连接，集成运放A1的输出端与集成运放A2的输入端连接，电容C3的一端接地，电容C3的另一端与+15V电源连接，电容C4的一端接地，电容C4的另一端与-15V电源连接，电容C4的另一端还与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与集成运放A2的V-端连接，电阻R4的另一端还与三极管VT4的基极连接，电阻R3的一端与集成运放A2的V+端连接，电阻R3的一端与三极管VT3的基极连接，电阻R3的一端还与三极管VT1的集电极连接，电阻R3的另一端与+15V电源连接，电阻R10的一端与三极管VT2的集电极连接，三极管VT2的集电极还与-15V电源连接，电阻R10的另一端与三极管VT4的发射极连接，电阻R9的一端与三极管VT2的基极连接，电阻R9的另一端与电阻R10的另一端连接，三极管VT2的集电极与三极管VT4的基极连接，电阻R8的一端接地，电阻R8的另一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R8的另一端还与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端与三极管VT4的集电极连接，三极管VT4的集电极与三极管VT3的集电极连接，三极管VT3的基极与三极管VT1的集电极连接，电阻R6的一端与三极管VT1的基极连接，电阻R6的另一端与三极管VT3的集电极连接，电阻R5的一端与三极管VT1的集电极连接，电阻R5的另一端与电阻R6的另一端连接。
优选的是，信号滤波单元包括电阻R11-R20、电容C5-C11以及集成运放A3-A6。
其中，信号放大单元的输出端与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与电容C5的一端连接，电阻R15的一端接地，电阻R15的另一端与电阻R14的一端连接，电阻R15的另一端与集成运放A3的同相输入端连接，电阻R14的另一端与电阻R13的一端连接，电阻R14的另一端还与集成运放A4的输出端连接，电阻R13的另一端与集成运放A3的反相输入端连接，电阻R13的另一端与集成运放A4的反相输入端连接，电阻R13的另一端还与电容C7的一端连接，电容C7的另一端与集成运放A3的输出端连接，电容C7的另一端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与电容C6的一端连接，电阻R12的另一端还与集成运放A4的同相输入端连接，电容C6的另一端与电容C5的另一端连接，电容C5的另一端还与电容C8的一端连接，电阻R19的一端接地，电阻R19的另一端与电阻R18的一端连接，电阻R19的另一端与集成运放A5的同相输入端连接，电阻R18的另一端与电阻R17的一端连接，电阻R18的另一端还与集成运放A6的输出端连接，电阻R17的另一端与集成运放A5的反相输入端连接，电阻R17的另一端与集成运放A6的反相输入端连接，电阻R17的另一端还与电容C10的一端连接，电容C10的另一端与集成运放A5的输出端连接，电容C10的另一端与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与电容C9的一端连接，电阻R16的另一端还与集成运放A6的同相输入端连接，电容C9的另一端与电容C8的另一端连接，电容C8的另一端还与电容C11的一端连接，电阻R20的一端接地，电阻R20的另一端与电容C11的另一端连接，电阻R20的另一端与中央处理装置的输入端连接，信号滤波单元将电压信号V1传输至中央处理装置的ADC端口。
优选的是，中央处理装置将接收到的电导率信号转换为电导率值，并绘制成电导率-时间谱传输至显示装置进行显示，同时通过无线传输装置将电导率-时间谱传输至监测平台。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明提供一种固体脂质纳米粒控制释放性能测试系统，利用图像采集装置、图像处理模块、电导率传感器、信号处理电路、中央处理装置、显示装置、无线传输装置以及监测平台对固体脂质纳米粒的释放性能进行实时、高效的监测，测试时，在预设温度下，将氯化钠溶液包裹于类脂核中制成固体脂质纳米粒，将固体脂质纳米粒放置于磷酸盐溶液中，固体脂质纳米粒在磷酸盐溶液中溶解，固体脂质纳米粒在溶解过程中释放氯化钠溶液，图像采集装置用于采集固体脂质纳米粒溶解过程的图像信息，电导率传感器用于检测固体脂质纳米粒在溶解过程中磷酸盐溶液的电导率信号，图像采集装置将采集到的固体脂质纳米粒溶解过程的图像信息传输至图像处理模块进行图像处理，图像处理模块将处理后的图像传输至中央处理装置，电导率传感器将采集到的电导率信号传输至信号处理电路进行信号处理，信号处理电路将处理后的信号传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的图像信息传输至显示装置进行显示，中央处理装置将接收到的图像信息通过无线传输装置传输至监测平台，中央处理装置将接收到的电导率信号转换为电导率值，并绘制成电导率-时间谱传输至显示装置进行显示，同时通过无线传输装置将电导率-时间谱传输至监测平台。
(2)本发明提供的一种固体脂质纳米粒控制释放性能测试系统，本发明的发明点还在于由于电导率传感器采集的信号为微弱的电流信号，因而信号放大单元通过集成运放A1-A2、电容C1-C4、三极管VT1-VT4和电阻R1-R10对电导率传感器输出的电流I0进行放大处理，由集成运放A1-A2、电容C1-C4、三极管VT1-VT4和电阻R1-R10构成的信号放大单元只有1.25μV/℃的漂移、2μV以内的偏移、100pA偏置电流和0.1Hz到10Hz宽带内2.25nV的噪声。其中，信号滤波单元使用电阻R11-R20、电容C5-C11以及集成运放A3-A6对经过放大后的电信号进行滤波处理，从而提高了电导率检测的精度。
(3)本发明提供的一种固体脂质纳米粒控制释放性能测试系统，图像处理模块对采集的图像依次进行图像滤波、图像平滑、图像增强处理，可高效、快速的提取图像采集装置的图像信息，可提高对固体脂质纳米粒溶解过程的图像的辨识精度，有效地减少误判情况发生。
附图说明
图1为本发明的固体脂质纳米粒控制释放性能测试系统的功能图；
图2为本发明的图像处理模块的功能图；
图3为本发明的固体脂质纳米粒控制释放性能测试的电导率-时间谱波形图；
图4为本发明的信号处理电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明提供的固体脂质纳米粒控制释放性能测试系统进行详细说明。
如图1所示，本发明提供的固体脂质纳米粒控制释放性能测试系统包括图像采集装置、图像处理模块、电导率传感器、信号处理电路、中央处理装置、显示装置、无线传输装置以及监测平台。
其中，图像采集装置的输出端与图像处理模块的输入端连接，电导率传感器的输出端与信号处理电路的输入端连接，图像处理模块的输出端与中央处理装置的输入端连接，信号处理电路的输出端与中央处理装置的输入端连接，中央处理装置的输出端与显示装置的输入端连接，中央处理装置通过无线传输装置与监测平台的输入端连接。
测试时，在预设温度下，将氯化钠溶液包裹于类脂核中制成固体脂质纳米粒，将固体脂质纳米粒放置于磷酸盐溶液中，固体脂质纳米粒在磷酸盐溶液中溶解，固体脂质纳米粒在溶解过程中释放氯化钠溶液，图像采集装置用于采集固体脂质纳米粒溶解过程的图像信息，电导率传感器用于检测固体脂质纳米粒在溶解过程中磷酸盐溶液的电导率信号，图像采集装置将采集到的固体脂质纳米粒溶解过程的图像信息传输至图像处理模块进行图像处理，图像处理模块将处理后的图像传输至中央处理装置，电导率传感器将采集到的电导率信号传输至信号处理电路进行信号处理，信号处理电路将处理后的信号传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的电导率信号和图像信息传输至显示装置进行显示，中央处理装置将接收到的电导率信号和图像信息通过无线传输装置传输至监测平台。
上述实施方式中，利用图像采集装置、图像处理模块、电导率传感器、信号处理电路、中央处理装置、显示装置、无线传输装置以及监测平台对固体脂质纳米粒的释放性能进行实时、高效的监测，测试时，在预设温度下，将氯化钠溶液包裹于类脂核中制成固体脂质纳米粒，将固体脂质纳米粒放置于磷酸盐溶液中，固体脂质纳米粒在磷酸盐溶液中溶解，固体脂质纳米粒在溶解过程中释放氯化钠溶液，图像采集装置用于采集固体脂质纳米粒溶解过程的图像信息，电导率传感器用于检测固体脂质纳米粒在溶解过程中磷酸盐溶液的电导率信号，图像采集装置将采集到的固体脂质纳米粒溶解过程的图像信息传输至图像处理模块进行图像处理，图像处理模块将处理后的图像传输至中央处理装置，电导率传感器将采集到的电导率信号传输至信号处理电路进行信号处理，信号处理电路将处理后的信号传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的图像信息传输至显示装置进行显示，中央处理装置将接收到的图像信息通过无线传输装置传输至监测平台，中央处理装置将接收到的电导率信号转换为电导率值，并绘制成电导率-时间谱传输至显示装置进行显示，同时通过无线传输装置将电导率-时间谱传输至监测平台。
释放性能测试的介质为PH6.8磷酸盐缓冲液(含0.5％Tween80)，介质体积为250mL，介质温度为(37±0.5)℃，将氯化钠溶液包裹于类脂核中制成固体脂质纳米粒，将固体脂质纳米粒放置于磷酸盐溶液中，固体脂质纳米粒在磷酸盐溶液中溶解，使用电导率传感器在24h内对磷酸盐溶液的电导率进行测试，并绘制成电导率-时间谱，如图3所示。
如图2所示，图像采集装置用于采集固体脂质纳米粒溶解过程的图像信息，图像采集装置将采集到的固体脂质纳米粒溶解过程的图像信息传输至图像处理模块进行图像处理，图像处理模块包括图像滤波单元、图像平滑单元以及图像增强单元。
其中，图像采集装置的输出端与图像滤波单元的输入端连接，图像滤波单元的输出端与图像平滑单元的输入端连接，图像平滑单元的输出端与图像增强单元的输入端连接，图像增强单元的输出端与中央处理装置的输入端连接。
上述实施方式中，图像处理模块对采集的图像依次进行图像滤波、图像平滑、图像增强处理，可高效、快速的提取图像采集装置的图像信息，可提高对固体脂质纳米粒溶解过程的图像的辨识精度，有效地减少误判情况发生。
具体地，将图像采集装置传输至图像处理模块的图像定义为二维函数f(x，y)，其中x、y是空间坐标，图像滤波单元对二维函数f(x，y)进行图像滤波处理，经过图像滤波处理后的图像二维函数为g(x，y)，其中，σ为滤波参数，滤波效果通过σ进行调节，则有，
g(x，y)＝f(x，y)·G(x，y)。
具体地，图像平滑单元对图像二维函数g(x，y)进行图像平滑处理，经过图像平滑处理后的图像二维函数为h(x，y)，其中，平滑函数为q(x，y)，则有，
h(x，y)＝q(x，y)*g(x，y)；
其中，*为卷积符号，γ为自定义可调常数，平滑的作用是通过γ来控制的。
具体地，图像增强单元对图像二维函数h(x，y)进行图像增强处理，经过图像增强处理后的图像二维函数为k(x，y)，则有，
图像增强单元将图像二维函数k(x，y)传输至中央处理装置。
研究人员能够通过显示装置和监测平台显示的图像信息时刻了解固体脂质纳米粒在溶解过程。
具体地，电导率传感器用于检测固体脂质纳米粒在溶解过程中磷酸盐溶液的电导率信号，电导率传感器将采集到的电导率信号传输至信号处理电路进行信号处理，信号处理电路对接收到的电导率信号依次进行信号放大和信号滤波处理，信号处理电路将处理后的信号传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的电导率信号传输至显示装置进行显示，中央处理装置将接收到的电导率信号通过无线传输装置传输至监测平台。
如图4所示，电导率传感器用于采集固体脂质纳米粒在溶解过程中磷酸盐溶液的电导率信号，电导率传感器将采集的电导率信号转换为电流信号I0，并将电流信号I0传输至信号处理电路，V1为经过信号处理电路处理后的电压信号，信号处理电路包括信号放大单元和信号滤波单元，电导率传感器的输出端与信号放大单元的输入端连接，信号放大单元的输出端与信号滤波单元的输入端连接，信号滤波单元的输出端与中央处理装置的输入端连接。
具体地，信号放大单元包括集成运放A1-A2、电容C1-C4、三极管VT1-VT4和电阻R1-R10。
其中，电导率传感器的输出端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与集成运放A1的反相输入端连接，集成运放A1的同相输入端接地，电阻R1的另一端与电容C1的一端连接，电容C2和电阻R2并联后的一端与电阻R2的另一端连接，电容C2和电阻R2并联后的另一端与信号滤波单元连接，电容C1的另一端与集成运放A1的输出端连接，集成运放A1的输出端与集成运放A2的输入端连接，电容C3的一端接地，电容C3的另一端与+15V电源连接，电容C4的一端接地，电容C4的另一端与-15V电源连接，电容C4的另一端还与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与集成运放A2的V-端连接，电阻R4的另一端还与三极管VT4的基极连接，电阻R3的一端与集成运放A2的V+端连接，电阻R3的一端与三极管VT3的基极连接，电阻R3的一端还与三极管VT1的集电极连接，电阻R3的另一端与+15V电源连接，电阻R10的一端与三极管VT2的集电极连接，三极管VT2的集电极还与-15V电源连接，电阻R10的另一端与三极管VT4的发射极连接，电阻R9的一端与三极管VT2的基极连接，电阻R9的另一端与电阻R10的另一端连接，三极管VT2的集电极与三极管VT4的基极连接，电阻R8的一端接地，电阻R8的另一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R8的另一端还与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端与三极管VT4的集电极连接，三极管VT4的集电极与三极管VT3的集电极连接，三极管VT3的基极与三极管VT1的集电极连接，电阻R6的一端与三极管VT1的基极连接，电阻R6的另一端与三极管VT3的集电极连接，电阻R5的一端与三极管VT1的集电极连接，电阻R5的另一端与电阻R6的另一端连接。
具体地，信号滤波单元包括电阻R11-R20、电容C5-C11以及集成运放A3-A6。
其中，信号放大单元的输出端与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与电容C5的一端连接，电阻R15的一端接地，电阻R15的另一端与电阻R14的一端连接，电阻R15的另一端与集成运放A3的同相输入端连接，电阻R14的另一端与电阻R13的一端连接，电阻R14的另一端还与集成运放A4的输出端连接，电阻R13的另一端与集成运放A3的反相输入端连接，电阻R13的另一端与集成运放A4的反相输入端连接，电阻R13的另一端还与电容C7的一端连接，电容C7的另一端与集成运放A3的输出端连接，电容C7的另一端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与电容C6的一端连接，电阻R12的另一端还与集成运放A4的同相输入端连接，电容C6的另一端与电容C5的另一端连接，电容C5的另一端还与电容C8的一端连接，电阻R19的一端接地，电阻R19的另一端与电阻R18的一端连接，电阻R19的另一端与集成运放A5的同相输入端连接，电阻R18的另一端与电阻R17的一端连接，电阻R18的另一端还与集成运放A6的输出端连接，电阻R17的另一端与集成运放A5的反相输入端连接，电阻R17的另一端与集成运放A6的反相输入端连接，电阻R17的另一端还与电容C10的一端连接，电容C10的另一端与集成运放A5的输出端连接，电容C10的另一端与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与电容C9的一端连接，电阻R16的另一端还与集成运放A6的同相输入端连接，电容C9的另一端与电容C8的另一端连接，电容C8的另一端还与电容C11的一端连接，电阻R20的一端接地，电阻R20的另一端与电容C11的另一端连接，电阻R20的另一端与中央处理装置的输入端连接，信号滤波单元将电压信号V1传输至中央处理装置的ADC端口。
上述实施方式中，信号处理电路的噪声在2.25nV以内，漂移为1.25μV/℃，集成运放A1的型号均为LT1056，集成运放A2的型号为LT1010,集成运放A3-A6的型号为LT1192，三极管VT1的型号均为2N3906，三极管VT2的型号均为2N3904，三极管VT3的型号均为MJE2955，三极管VT4的型号均为MJE3055。
在信号放大单元中，电阻R1的阻值为10kΩ，电阻R2的阻值为10kΩ，电阻R3的阻值为33Ω，电阻R4的阻值为33Ω，电阻R5的阻值为0.18Ω，电阻R6的阻值为1kΩ，电阻R7的阻值为100Ω，电阻R8的阻值为100Ω，电阻R9的阻值为1kΩ，电阻R10的阻值为0.18Ω，电容C1的电容值为22μF，电容C2的电容值为15pF，电容C3的电容值为22μF，电容C4的电容值为22μF。
由于传感器采集的信号较为微弱，容易被噪声覆盖/影响，因此，本实施例提供的信号放大单元的电路结构提供了一个抗噪、快速增加集成运放A2的输出功率，对于放大本发明中传感器采集的信号效果较佳，克服了现有技术中传感器采集精度不高的问题。
电阻R3和电阻R4采集集成运放A2的供电信号，其负载采用了接地的电阻R8。电阻R3和电阻R4上的压降偏置三极管VT3和VT4，另外，采用电阻R7形成闭合的反馈回路，以保障信号放大信号的稳定输出，通过电阻R2直接反馈到集成运放A1控制放大，三极管VT1和三极管VT2感测电阻R5和R10上的压降，可有效抑制噪声信号。
集成运放A1的稳定性通过电容C1使其滚降来保证，而电容C2的反馈电容微调边缘响应，本实施例中的信号放大单元中采用的三极管具有低频率响应，因此，在信号放大单元中不必再考虑进行额外的频率补偿。
信号放大单元的输出电压信号为V01。
在信号滤波单元中，电阻R15-R24的阻值、电容C10-C11的电容值为根据滤波需求进行设置。
本实施例中优选一组电阻R11-R20的阻值、电容C5-C11的电容值的值，其中，电阻R11的阻值为100kΩ，电阻R12的阻值为66.5kΩ，电阻R13的阻值为66.5kΩ，电阻R14的阻值为66.5kΩ，电阻R15的阻值为66.5kΩ，电阻R16的阻值为75kΩ，电阻R17的阻值为75kΩ，电阻R18的阻值为75kΩ，电阻R19的阻值为75kΩ，电阻R20的阻值为100kΩ，电容C5的电容值为5.161nF，电容C6的电容值为35.05nF，电容C7的电容值为10nF，电容C8的电容值为3.251nF，电容C9的电容值为12.03nF，电容C10的电容值为10nF，电容C11的电容值为6.505nF。
由于电导率传感器采集的信号为微弱的电流信号，因而信号放大单元通过集成运放A1-A2、电容C1-C4、三极管VT1-VT4和电阻R1-R10对电导率传感器输出的电流I0进行放大处理，由集成运放A1-A2、电容C1-C4、三极管VT1-VT4和电阻R1-R10构成的信号放大单元只有1.25μV/℃的漂移、2μV以内的偏移、100pA偏置电流和0.1Hz到10Hz宽带内2.25nV的噪声。其中，信号滤波单元使用电阻R11-R20、电容C5-C11以及集成运放A3-A6对经过放大后的电信号进行滤波处理，从而提高了电导率检测的精度。
具体地，中央处理装置将接收到的电导率信号转换为电导率值，并绘制成电导率-时间谱传输至显示装置进行显示，同时通过无线传输装置将电导率-时间谱传输至监测平台。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种固体脂质纳米粒控制释放性能测试系统，其特征在于，所述固体脂质纳米粒控制释放性能测试系统包括图像采集装置、图像处理模块、电导率传感器、信号处理电路、中央处理装置、显示装置、无线传输装置以及监测平台；
其中，所述图像采集装置的输出端与所述图像处理模块的输入端连接，所述电导率传感器的输出端与所述信号处理电路的输入端连接，所述图像处理模块的输出端与所述中央处理装置的输入端连接，所述信号处理电路的输出端与所述中央处理装置的输入端连接，所述中央处理装置的输出端与所述显示装置的输入端连接，所述中央处理装置通过所述无线传输装置与所述监测平台的输入端连接；
测试时，在预设温度下，将氯化钠溶液包裹于类脂核中制成固体脂质纳米粒，将所述固体脂质纳米粒放置于磷酸盐溶液中，所述固体脂质纳米粒在磷酸盐溶液中溶解，所述固体脂质纳米粒在溶解过程中释放氯化钠溶液，所述图像采集装置用于采集所述固体脂质纳米粒溶解过程的图像信息，所述电导率传感器用于检测所述固体脂质纳米粒在溶解过程中磷酸盐溶液的电导率信号，所述图像采集装置将采集到的所述固体脂质纳米粒溶解过程的图像信息传输至所述图像处理模块进行图像处理，所述图像处理模块将处理后的图像传输至所述中央处理装置，所述电导率传感器将采集到的电导率信号传输至所述信号处理电路进行信号处理，所述信号处理电路将处理后的信号传输至所述中央处理装置，所述中央处理装置将接收到的电导率信号和图像信息传输至所述显示装置进行显示，所述中央处理装置将接收到的电导率信号和图像信息通过所述无线传输装置传输至监测平台；
所述图像采集装置用于采集所述固体脂质纳米粒溶解过程的图像信息，所述图像采集装置将采集到的所述固体脂质纳米粒溶解过程的图像信息传输至所述图像处理模块进行图像处理，所述图像处理模块包括图像滤波单元、图像平滑单元以及图像增强单元；
其中，所述图像采集装置的输出端与所述图像滤波单元的输入端连接，所述图像滤波单元的输出端与所述图像平滑单元的输入端连接，所述图像平滑单元的输出端与所述图像增强单元的输入端连接，所述图像增强单元的输出端与所述中央处理装置的输入端连接；
将所述图像采集装置传输至所述图像处理模块的图像定义为二维函数f(x,y) ，其中x、y是空间坐标，所述图像滤波单元对二维函数f(x,y)进行图像滤波处理，经过图像滤波处理后的图像二维函数为g(x,y)，其中，
为滤波参数，滤波效果通过
进行调节，则有，
所述图像平滑单元对图像二维函数g(x,y)进行图像平滑处理，经过图像平滑处理后的图像二维函数为h(x,y)，其中，平滑函数为q(x,y)，则有，
其中，﹡为卷积符号，
为自定义可调常数，平滑的作用是通过
来控制的；
所述图像增强单元对图像二维函数h(x,y)进行图像增强处理，经过图像增强处理后的图像二维函数为k(x,y)，则有，
所述图像增强单元将所述图像二维函数k(x,y)传输至所述中央处理装置；
所述电导率传感器用于采集所述固体脂质纳米粒在溶解过程中磷酸盐溶液的电导率信号，所述电导率传感器将采集的电导率信号转换为电流信号I0，并将电流信号I0传输至所述信号处理电路，V1为经过所述信号处理电路处理后的电压信号，所述信号处理电路包括信号放大单元和信号滤波单元，所述电导率传感器的输出端与所述信号放大单元的输入端连接，所述信号放大单元的输出端与所述信号滤波单元的输入端连接，所述信号滤波单元的输出端与所述中央处理装置的输入端连接；
所述信号放大单元包括集成运放A1-A2、电容C1-C4、三极管VT1-VT4和电阻R1-R10；
其中，所述电导率传感器的输出端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与集成运放A1的反相输入端连接，集成运放A1的同相输入端接地，电阻R1的另一端与电容C1的一端连接，电容C2和电阻R2并联后的一端与电阻R2的另一端连接，电容C2和电阻R2并联后的另一端与所述信号滤波单元连接，电容C1的另一端与集成运放A1的输出端连接，集成运放A1的输出端与集成运放A2的输入端连接，电容C3的一端接地，电容C3的另一端与+15V电源连接，电容C4的一端接地，电容C4的另一端与-15V电源连接，电容C4的另一端还与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与集成运放A2的V-端连接，电阻R4的另一端还与三极管VT4的基极连接，电阻R3的一端与集成运放A2的V+端连接，电阻R3的一端与三极管VT3的基极连接，电阻R3的一端还与三极管VT1的集电极连接，电阻R3的另一端与+15V电源连接，电阻R10的一端与三极管VT2的集电极连接，三极管VT2的集电极还与-15V电源连接，电阻R10的另一端与三极管VT4的发射极连接，电阻R9的一端与三极管VT2的基极连接，电阻R9的另一端与电阻R10的另一端连接，三极管VT2的集电极与三极管VT4的基极连接，电阻R8的一端接地，电阻R8的另一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R8的另一端还与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端与三极管VT4的集电极连接，三极管VT4的集电极与三极管VT3的集电极连接，三极管VT3的基极与三极管VT1的集电极连接，电阻R6的一端与三极管VT1的基极连接，电阻R6的另一端与三极管VT3的集电极连接，电阻R5的一端与三极管VT1的集电极连接，电阻R5的另一端与电阻R6的另一端连接；
所述信号滤波单元包括电阻R11-R20、电容C5-C11以及集成运放A3-A6；
其中，所述信号放大单元的输出端与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与电容C5的一端连接，电阻R15的一端接地，电阻R15的另一端与电阻R14的一端连接，电阻R15的另一端与集成运放A3的同相输入端连接，电阻R14的另一端与电阻R13的一端连接，电阻R14的另一端还与集成运放A4的输出端连接，电阻R13的另一端与集成运放A3的反相输入端连接，电阻R13的另一端与集成运放A4的反相输入端连接，电阻R13的另一端还与电容C7的一端连接，电容C7的另一端与集成运放A3的输出端连接，电容C7的另一端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与电容C6的一端连接，电阻R12的另一端还与集成运放A4的同相输入端连接，电容C6的另一端与电容C5的另一端连接，电容C5的另一端还与电容C8的一端连接，电阻R19的一端接地，电阻R19的另一端与电阻R18的一端连接，电阻R19的另一端与集成运放A5的同相输入端连接，电阻R18的另一端与电阻R17的一端连接，电阻R18的另一端还与集成运放A6的输出端连接，电阻R17的另一端与集成运放A5的反相输入端连接，电阻R17的另一端与集成运放A6的反相输入端连接，电阻R17的另一端还与电容C10的一端连接，电容C10的另一端与集成运放A5的输出端连接，电容C10的另一端与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与电容C9的一端连接，电阻R16的另一端还与集成运放A6的同相输入端连接，电容C9的另一端与电容C8的另一端连接，电容C8的另一端还与电容C11的一端连接，电阻R20的一端接地，电阻R20的另一端与电容C11的另一端连接，电阻R20的另一端与所述中央处理装置的输入端连接，所述信号滤波单元将电压信号V1传输至所述中央处理装置的ADC端口。
2.根据权利要求1所述的固体脂质纳米粒控制释放性能测试系统，其特征在于，所述电导率传感器用于检测所述固体脂质纳米粒在溶解过程中磷酸盐溶液的电导率信号，所述电导率传感器将采集到的电导率信号传输至所述信号处理电路进行信号处理，所述信号处理电路对接收到的电导率信号依次进行信号放大和信号滤波处理，所述信号处理电路将处理后的信号传输至所述中央处理装置，所述中央处理装置将接收到的电导率信号传输至所述显示装置进行显示，所述中央处理装置将接收到的电导率信号通过所述无线传输装置传输至监测平台。
3.根据权利要求1所述的固体脂质纳米粒控制释放性能测试系统，其特征在于，所述中央处理装置将接收到的电导率信号转换为电导率值，并绘制成电导率-时间谱传输至所述显示装置进行显示，同时通过所述无线传输装置将电导率-时间谱传输至监测平台。
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