一種快速測(cè)量血紅蛋白的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于醫(yī)療檢驗(yàn)領(lǐng)域，具體涉及一種快速測(cè)量血紅蛋白的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 紅細(xì)胞是人體血液的主要組成部分，而紅細(xì)胞的主要組成成分為血紅蛋白，血 紅蛋白是人體內(nèi)運(yùn)輸氧氣的載體，血紅蛋白濃度直接影響人體運(yùn)輸氧氣的能力，進(jìn)而影 響人體的正常新陳代謝。一般成年男性的血紅蛋白正常值為120-160g/L，成年女性為 110-150g/L，血紅蛋白濃度過高或過低都會(huì)反映人體的某些生理疾病，過低則可能為貧血 癥、營養(yǎng)不良等，過高則可能為先天心肺疾病、某些腫瘤疾病等。因此，血紅蛋白的檢測(cè)具有 重要的意義。
[0003] 在移動(dòng)站點(diǎn)檢測(cè)上，目前常使用的是硫酸銅滴定法、氰化高鐵法或疊氮高鐵法對(duì) 血紅蛋白的含量進(jìn)行測(cè)量，其中，硫酸銅滴定法受人為因素及環(huán)境溫度影響較大；而氰化高 鐵法往往用于大型生化分析儀上，氰化高鐵法由于使用了有氰化物這種劇毒物質(zhì)，會(huì)對(duì)環(huán) 境產(chǎn)生不利影響，且由于需要氰化物參與化學(xué)反應(yīng)，故需要較長的反應(yīng)時(shí)間。
[0004] 現(xiàn)在主流的測(cè)量方法主要為疊氮高鐵法及光譜吸收的方法。該方法需要使用單酸 鈉、皂素等破除紅細(xì)胞細(xì)胞壁，然后用疊氮化鈉和亞硝酸鈉將血紅蛋白轉(zhuǎn)化為疊氮高鐵血 紅蛋白，根據(jù)分光光度法可計(jì)算出血紅蛋白的濃度。目前基于干式化學(xué)的定量測(cè)量方法取 得了巨大的成功，但是由于干式試劑的吸濕性，干式試片的存儲(chǔ)使用還收到溫度濕度的限 制，另外，因在測(cè)量時(shí)需要溶血和進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，操作較為麻煩。
[0005] 美國專利6262798披露了一種可以直接測(cè)量未稀釋未溶血血樣的血紅蛋白濃度， 該方法采用多個(gè)波長進(jìn)行測(cè)量，以消除散射對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，由于血液內(nèi)紅細(xì)胞的不均 勻性及存在多種類型的血紅蛋白，該系統(tǒng)比較復(fù)雜，僅在大型儀器上得到應(yīng)用。無法大規(guī)模 推廣使用。
[0006] 除此之外，因?yàn)樵跍y(cè)量時(shí)，紅細(xì)胞的分布均勻需要一定的時(shí)間，造成血紅蛋白的分 布均勻需要一定的時(shí)間，相對(duì)應(yīng)的，目前現(xiàn)有的技術(shù)需要的測(cè)量時(shí)間均比較長，無法做到快 速測(cè)量，給使用者造成極大的困擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種快速測(cè)量血紅蛋白的方法 和裝置，可在3秒內(nèi)給出測(cè)量結(jié)果。該裝置利用光學(xué)調(diào)制消除血樣內(nèi)血紅蛋白細(xì)胞分布不 均勻的影響，同時(shí)根據(jù)補(bǔ)償算法可較好的消除散射對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，更為突出的是本發(fā) 明只使用兩個(gè)波長就實(shí)現(xiàn)了上述的快速測(cè)量。
[0008] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種快速測(cè)量血紅蛋白的方法，其算法為：
[0009] tHB = k*(Al-A2)+F(Al-A2);
[0010] 其中：tHB為血紅蛋白的濃度；
[0011] A1為主測(cè)量波長吸收測(cè)量的吸光度，為主測(cè)量波長的空白光強(qiáng)與吸收光強(qiáng)的比值 的對(duì)數(shù)；
[0012] A2為次測(cè)量波長吸收測(cè)量的吸光度，為次測(cè)量波長的空白光強(qiáng)與吸收光強(qiáng)的比值 的對(duì)數(shù)；
[0013] k為與測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)；
[0014] F(A1_A2)為補(bǔ)償散射效應(yīng)所提出的補(bǔ)償函數(shù)。
[0015] 對(duì)于未稀釋未溶血血液樣品，由于血液樣品進(jìn)入檢測(cè)儀器后里面的紅細(xì)胞處于 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，會(huì)造成紅細(xì)胞的散射效應(yīng)，也由于散射效應(yīng)的存在，會(huì)影響吸收光強(qiáng)的數(shù)值變 化，從而影響（A1-A2)的值，進(jìn)而對(duì)測(cè)量結(jié)果造成影響，所以現(xiàn)有的測(cè)量方法往往需要等待 100~300秒后，血液樣品在檢測(cè)儀器中達(dá)到平衡狀態(tài)后再進(jìn)行檢測(cè)。顯而易見的，這在一 些需要快速得到測(cè)量結(jié)果的場合，會(huì)造成很大的不便，本發(fā)明在原有的tHB = k* (A1-A2)算 法的基礎(chǔ)上，加入了為補(bǔ)償散射效應(yīng)所提出的補(bǔ)償函數(shù)F(A1-A2)，可消除散射效應(yīng)的影響， 無需等待100~300秒使血液樣本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，可在幾秒鐘內(nèi)直接推斷出未稀釋未溶血 血液穩(wěn)定平衡狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)血紅蛋白濃度的快速測(cè)量。
[0016] 優(yōu)選的，其算法為：
[0017] tHB = k*(Al-A2)+F(Al-A2);
[0018] 其中，
[0019] n，m是散射效應(yīng)有關(guān)的常數(shù)，可通過實(shí)驗(yàn)使用標(biāo)準(zhǔn)血液樣品標(biāo)定獲得；K為 (A1-A2)的值在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的斜率。
[0020] 本發(fā)明通過F (A1-A2) = n+m*K對(duì)散射效應(yīng)進(jìn)行算法補(bǔ)償，無需等待100~300秒 使血液樣品達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，可直接推斷出未稀釋未溶血血液樣品穩(wěn)定平衡狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn) 血紅蛋白濃度的快速測(cè)量。
[0021] 優(yōu)選的，其算法為：
[0022] tHB = k* (A1-A2) +F (A1-A2) +G (T);
[0023] 其中，T為溫度；
[0024] G⑴為補(bǔ)償溫度變化對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響提出的溫度補(bǔ)償函數(shù)。
[0025] 在原有的tHB = k*(Al-A2)+F(Al-A2)基礎(chǔ)上，增加溫度補(bǔ)償函數(shù)G(T)，可使測(cè)量 結(jié)果更加準(zhǔn)確。
[0026] 在具體的檢測(cè)過程中，操作步驟為：
[0027] a、檢測(cè)空白光強(qiáng)；
[0028] b、填充血樣；
[0029] c、檢測(cè)吸收光強(qiáng)；
[0030] d、計(jì)算血樣中血紅蛋白的濃度。
[0031] 補(bǔ)償函數(shù)F(A1_A2)為線性函數(shù)。
[0032] 故優(yōu)選的，在測(cè)量血液樣品之前，使用已知標(biāo)準(zhǔn)血液樣品進(jìn)行校準(zhǔn)。所述校準(zhǔn)為， 使用標(biāo)準(zhǔn)血液樣品得到補(bǔ)償函數(shù)F(A1-A2)中n和m的值。對(duì)一個(gè)確定的測(cè)量裝置來說，n 和m的值是固定的，通過使用多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)血液樣品將n和m的值測(cè)出來。另一方面，在檢測(cè)時(shí)， (A1-A2)的值隨時(shí)間是連續(xù)變化的，可根據(jù)數(shù)據(jù)的變化求出某一點(diǎn)（如M點(diǎn)）的斜率，即K， 代入公式，即可得到F(A1-A2) = n+m*K，即可得到tHB，即血紅蛋白濃度。
[0033] 需要說明的是，因?yàn)楸景l(fā)明中的測(cè)量血紅蛋白的方法不需要等待血液樣品完全達(dá) 到平衡狀態(tài)，可以根據(jù)某一時(shí)刻（如第三秒）時(shí)的（A1-A2)的值的切線斜率K，即可得到血 紅蛋白的濃度。
[0034] 本發(fā)明還公開了一種快速測(cè)量血紅蛋白的裝置，所述裝置可實(shí)現(xiàn)上述方法，所述 裝置包括：
[0035] 發(fā)光二極管，用以交替發(fā)出主測(cè)量波長和次測(cè)量波長兩種脈沖頻率的測(cè)試光束；
[0036] 濾波片，用于將所述測(cè)試光束進(jìn)行光譜調(diào)制；
[0037] 微型光學(xué)比色皿，用于裝載血液樣品；
[0038] 光電探測(cè)器，用于檢測(cè)空白光強(qiáng)和吸收光強(qiáng)的強(qiáng)度；
[0039] 電源，用于為除電源之外的其他組件提供電能；
[0040] 微控制單元（MCU)，所述發(fā)光二極管、所述光電探測(cè)器和電源均與所述微控制單元 電連接。
[0041] 優(yōu)選的，所述電源為電源適配器、電池或太陽能電池板中的任意一種或任意組合， 采用多種供電方式，可增加所述裝置的適用范圍。
[0042] 優(yōu)選的，所述裝置還包括準(zhǔn)直透鏡，所述準(zhǔn)直透鏡設(shè)置于所述發(fā)光二極管和所述 微型光學(xué)比色皿之間，所述準(zhǔn)直透鏡用于對(duì)測(cè)試光束進(jìn)行準(zhǔn)直。
[0043] 作為對(duì)所述測(cè)試光束進(jìn)行準(zhǔn)直的另一種途徑，所述發(fā)光二極管為帶準(zhǔn)直透鏡的封 裝發(fā)光二極管。
[0044] 優(yōu)選的，所述裝置還包括恒流電路，所述發(fā)光二級(jí)管通過所述恒流電路與所述微 控制單元電連接。所述發(fā)光二極管采用恒流電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，避免電流波動(dòng)導(dǎo)致發(fā)光不穩(wěn)定， 從而減少了吸光度計(jì)算的誤差，提高了測(cè)量的精度。
[0045] 優(yōu)選的，所述主測(cè)量波長為500~600nm，次測(cè)量波長為850~910nm。
[0046] 進(jìn)一步的，作為測(cè)量波長的最優(yōu)選擇，所述主測(cè)量波長為506nm，次測(cè)量波長為 880nm。
[0047] 優(yōu)選的，所述濾光片為主測(cè)量波長的窄帶濾波片，所述窄帶濾波片對(duì)次測(cè)量波長 也有一定的透過率。所述窄帶濾波片的設(shè)置，可保證測(cè)量結(jié)果更加精確。
[0048] 優(yōu)選的，所述裝置還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器與所述微控制單元電連接， 所述溫度傳感器用于對(duì)測(cè)量檢測(cè)環(huán)境溫度，并根據(jù)G(T)結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償，降低環(huán)境對(duì)測(cè)量結(jié) 果的影響。
[0049] 所述溫度補(bǔ)償函數(shù)為現(xiàn)有技術(shù)，在此就不再贅述。
[0050] 優(yōu)選的，所述裝置還包括位置傳感器，所述位置傳感器與所述微控制單元電連接， 所述位置傳感器來監(jiān)控所述微型光學(xué)比色皿所處的位置。
[0051] 進(jìn)一步的，所述位置傳感器為光電開關(guān)或者霍爾開關(guān)。
[0052] 優(yōu)選的，所述裝置還包括蜂鳴器，所述蜂鳴器與所述微控制單元電連接，所述蜂鳴 器用于在檢測(cè)結(jié)束后發(fā)出聲音提醒使用者。
[0053] 優(yōu)選的，所述裝置還包括條碼掃描器，所述條碼掃描器與所述微控制單元電連接， 所述條碼掃描器用于輸入用戶的信息。
[0054] 進(jìn)一步的，所述裝置還包括存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器與所述微控制單元電連接，用于存 儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)。
[0055] 優(yōu)選的，所述微型光學(xué)比色皿的空腔厚度為100~200um。所述厚度下，測(cè)量的精 度較好。
[0056] 優(yōu)選的，所述光電探測(cè)器的探測(cè)面中心與微型光學(xué)比色皿的測(cè)量區(qū)域中心在一條 光路上，所述光路與所述測(cè)試光束同軸。
[0057] 優(yōu)選的，還包括無線傳輸模塊，所述無線傳輸模塊用來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸。
[0058] 進(jìn)一步的，所述無線傳輸模塊可為藍(lán)牙模塊、WiFi模塊或者ZigBee模塊。
[0059] 當(dāng)然，除了無線模塊之外，也可用I/O口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。
[0060] 本發(fā)明的有益效果為：
[0061] 1、本發(fā)明中的快速測(cè)量血紅蛋白的方法，在大量實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，使用 補(bǔ)償函數(shù)F(A1-A2)消除散射效應(yīng)帶來的影響，無需等待100~300秒使血液樣本達(dá)到穩(wěn)定 狀態(tài)，可直接推斷出未稀釋未溶血血液穩(wěn)定平衡狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)血紅蛋白濃度的快速測(cè)量。
[0062] 2、本發(fā)明中的快速測(cè)量血紅蛋白的裝置，架設(shè)了所述準(zhǔn)直