氧载体携氧‑释氧能力的相对评价装置及相对评价方法与流程

本发明属于测量、测试仪器
技术领域：
，具体涉及一种操作简单方便、能够相对评价各种氧载体携氧-释氧能力的装置及相对评价方法。
背景技术：
：携氧-释氧性能是各种氧载体(包括红细胞、血红蛋白等天然氧载体和人工氧载体)的最重要的功能指标，而半氧饱和度分压p50是表征这一能力的关键参数。目前国际上认可用于检测p50的仪器只有tscscientific公司生产的hemoxanalyzer，其通过在可见光下血红蛋白特征光谱的变化，描绘样品的氧离曲线，得到样品的p50值，天然血红蛋白、交联或聚合血红蛋白均能检测，但该仪器涉及氧合和脱氧过程，还需要调节光学部件，最后根据得到的氧离曲线来得到p50值，检测操作繁琐，通常需要专业人员操作，需要专用缓冲液；该仪器不适用于评价氟碳化合物，铁卟啉类似物等多种人工氧载体的携氧/释氧功能，此类人工氧载体因无色、或吸收光波长范围不再可见光范围内或因颜色太深不透明而不能检测。此外，临床常用的血气仪也是通过特征光谱来检测血液的携氧-释氧能力，但在检测不同人工氧载体时，由于颜色干扰导致的测量误差，使其也不能很好的评价人工氧载体的携氧-释氧能力这一重要功能指标。技术实现要素：本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种操作方便快捷、能够相对评价各种氧载体的携氧-释氧能力的装置。本发明的上述目的是由以下技术方案来实现的：一种氧载体携氧-释氧能力的相对评价装置，包括控制器(100)以及分别与控制器电连接的脱氧系统、氧合系统、排液系统和混合泵(8)，用于处理参照品的脱氧系统和用于处理待测品的氧合系统通过混合泵(8)相连，控制器(100)控制混合泵(8)的打开或关闭以连通或断开脱氧系统和氧合系统；所述控制器(100)包括主控板(101)以及电连接到主控板(101)的接口板(102)和显示屏(103)，所述接口板(102)包括用于控制混合泵(8)正反运行的正反转控制电路和用于控制脱氧系统中参照品温度、氧合系统中待测品温度的温度控制电路。上述氧载体携氧-释氧能力的相对评价装置中，所述脱氧系统包括样品流通池一(4-1)，样品流通池一(4-1)内置有样品管一(4-10)，样品管一(4-10)上端连接装有参照品的样品一容器(1-1)，下部连接氮气容器(7-1)，样品管一(4-10)与氮气容器的管路上设置有第一调节阀(4-16)；样品流通池一(4-1)的底部设置有电连接到所述温度控制电路的加热底座一(4-18)。上述氧载体携氧-释氧能力的相对评价装置中，所述样品管一(4-10)的下部设置用于检测参照品氧分压值的第一电极(4-13)和用于检测参照品温度的第一温度传感器(4-12)。上述氧载体携氧-释氧能力的相对评价装置中，所述氧合系统包括样品流通池二(4-2)，样品流通池二(4-2)内置有样品管二(4-20)，样品管二(4-20)上端连接装有待测品的样品二容器(1-2)，下部连接空气容器(7-2)，样品管二(4-20)与空气容器的管路上设置有第二调节阀(4-26)；样品流通池二(4-2)的底部设置有电连接到所述温度控制电路的加热底座二(4-28)。上述氧载体携氧-释氧能力的相对评价装置中，所述样品管二(4-20)的下部设置用于检测待测品氧分压值的第二电极(4-23)和用于检测待测品温度的第二温度传感器(4-22)。上述氧载体携氧-释氧能力的相对评价装置中，所述样品流通池一(4-1)设有卸液口一(4-11)，卸液口一(4-11)与样品管一(4-10)的上部通过一细管连接；所述样品流通池二(4-2)设有卸液口二(4-21)，卸液口一(4-21)与样品管二(4-20)的上部通过一细管连接。上述氧载体携氧-释氧能力的相对评价装置中，所述混合泵(8)为双向泵，混合泵(8)电连接到接口板(102)的正反转控制电路。上述氧载体携氧-释氧能力的相对评价装置中，所述正反转控制电路包括正向控制回路和反向控制回路，主控板(101)控制所述正向控制回路电连接混合泵(8)，使混合泵正转将脱氧系统中的参照品泵入到氧合系统中与待测品混合；主控板(101)控制所述反向控制回路电连接混合泵(8)，使混合泵反转将氧合系统中的待测品泵入到脱氧系统中与参照品混合。本发明还提供一种氧载体携氧-释氧能力的相对评价方法，该方法采用上述装置进行操作，包括以下步骤：参照品的脱氧步骤：向参照品中充入氮气直到参照品的氧分压不再变化；记录该氧分压值作为“参照品完全脱氧时的氧分压”；待测品的氧合步骤：向待测品中充入空气直到待测品的氧分压不再变化；记录该氧分压值作为“待测品饱和时的氧分压”；样品混合步骤：完全脱氧时的参照品和饱和时的待测品混合直到混合样品氧分压不再发生变化；记录该混合样品的氧分压值作为“混合后氧分压值”；计算步骤：计算待测品的携氧-释氧能力指标δpo2，计算公式为：待测品携氧-释氧能力(δpo2)＝(混合后氧分压值-参照品完全脱氧时的氧分压)/(待测品饱和时的氧分压)；评价步骤：将待测品的δpo2值与标准品的δpo2值进行比较，待测品的δpo2值大于标准品的δpo2值，则评价该待测品的携氧-释氧能力强于标准品的携氧-释氧能力，反之，待测品的δpo2值小于标准品的δpo2值，则评价该待测品的携氧-释氧能力弱于标准品的携氧-释氧能力。上述评价氧载体携氧-释氧能力的相对评价方法中：所述参照品的脱氧步骤具体为：将样品一(参照品)泵入到样品流通池一(4-1)中，氮气容器(7-1)中的氮气通过第一进气阀(5-1)和第一气体控制阀(6-1)充入样品流通池一(4-1)中，直到样品流通池一(4-1)中的样品一的氧分压不再变化；记录第一电极(4-13)检测到的样品一的氧分压值作为“参照品完全脱氧时的氧分压”；所述待测品的氧合步骤具体为：将样品二(待测品)泵入到样品流通池二(4-2)中，空气容器(7-2)中的空气通过第二进气阀(5-2)和第二气体控制阀(6-2)充入样品流通池二(4-2)中，直到样品流通池二(4-2)中的样品二的氧分压不再变化；记录第二电极(4-23)检测到的样品二的氧分压值作为“待测品饱和时的氧分压”；所述样品混合步骤具体为：参照品依次通过第一进气阀(5-1)、混合泵(8)和第二进气阀(5-2)泵入到样品流通池二(4-2)中或者使待测品依次通过第二进气阀(5-2)、混合泵(8)和第一进气阀(5-1)泵入到样品流通池一(4-1)中，充分搅拌混合直到氧分压不再发生变化；记录第二电极(4-23)或第一电极(4-13)检测到的氧分压值作为“混合后氧分压值”。采用上述技术方案，本发明的技术效果是：本发明方法采用本发明装置来检测氧合系统内待测品饱和时的氧分压值、脱氧系统内参照品完全脱氧时氧分压值，以及二者完全混合后的混合样品的氧分压值，计算待测品相对氧分压差值，通过与标准品的相对氧分压差值相比较来相对评价待测品的携氧-释氧能力，该方法操作简单方便；该方法能够获取任何氧载体的相对氧分压差，不受氧载体吸收波长的限制，因而能适用于对不同人工氧载体进行相对评价。附图说明图1是本发明装置的结构示意图；图2是本发明装置的控制器结构示意图；图3是四组氧载体的p50值与δpo2值的线性相关曲线。图中附图标记表示为：1-1：样品一容器，1-2：样品二容器；2-1：样品一进液阀，2-2：样品二进液阀；3-1：样品一进液泵，3-2：样品二进液泵；4-1：样品流通池一，4-10：样品管一，4-11：卸液口一，4-12：第一温度传感器，4-13：第一电极，4-14：卸液容器一，4-15：搅拌机构一,4-16：第一调节阀，4-17：液气出入口一,4-18：加热底座一；4-2：样品流通池二，4-20：样品管二，4-21：卸液口二，4-22：第二温度传感器，4-23：第一电极。4-24：卸液容器二，4-25：搅拌机构二，4-26：第二调节阀，4-27：液气出入口二，4-28：加热底座二；5-1：第一进气阀，5-2：第二进气阀；6-1：第一气体控制阀，6-2：第二气体控制阀；7-1：氮气容器，7-2：空气容器；8：混合泵，9：排液泵，10：废液容器；100：控制器，101：主控板，102：接口板，103：显示屏。具体实施方式现有的监测氧载体的携氧-释氧能力的仪器，大都采用可见光下血红蛋白特征光谱的变化来检测半氧饱和度分压p50来实现，主要用于天然氧载体，例如天然血红蛋白、聚合血红蛋白等，并且一般操作过程繁琐、专业程度要求高；而对于氟碳化合物，铁卟啉类似物等多种氧载体的携氧/释氧功能均不能评价。针对上述现状，本发明提供一种操作简单方便的各种氧载体携氧-释氧能力的相对评价装置及相对评价方法，该方法通过检测氧合系统内待测品饱和时的氧分压值、脱氧系统内参照品完全脱氧时氧分压值，以及二者完全混合后的混合样品的氧分压值，计算待测品相对氧分压差值，通过与标准品的相对氧分压差值相比较来相对评价待测品的携氧-释氧能力。以下结合附图和具体实施例，对本发明的氧载体携氧-释氧能力的相对评价装置及相对评价方法进行详细说明。装置参照图1和图2，本发明的评价氧载体的携氧-释氧能力的装置包括控制器100以及分别与控制器电连接的脱氧系统、氧合系统、混合泵8和排液系统，脱氧系统和氧合系统分别与排液系统液路连通，并且脱氧系统和氧合系统通过混合泵8相连，控制器控制混合泵8打开或关闭以连通或断开脱氧系统和氧合系统。其中，脱氧系统设置的目的是使样品一(参照品)的氧分压达到较低的氧分压，即完全脱氧时的氧分压。脱氧系统包括样品流通池一4-1，如图1所示的实施例中，样品流通池一4-1设有透明的方形架体，方形架体内部放置有透明的圆筒状样品管一4-10(例如透明玻璃或塑料)，以便观察样品管一4-10内的样品的状态；样品管一4-10的上端设有进样口，下端穿设安装有搅拌机构一4-15，样品管一4-10的下部设置有用于检测参照品氧分压值的第一电极4-13和用于检测参照品温度的第一传感器4-12，样品管一4-10靠近底部的位置设置有液气出入口一4-17，用于样品一液体排出或气体进入，液气出入口一4-17外接的管路上还设置有第一调节阀4-16，用于调节样品流通池一4-1中的氧分压；流通池一4-1的架体上部设置有卸液口一4-11，卸液口一4-11通过一细管连通样品管一4-10的上部，卸液口一4-11外接卸液容器一4-14，用于排出多余的液体样品，防止样品倒流；样品流通池一4-1的底部设置有加热底座一4-18，用于控制样品管一(4-10)内参照品的温度。样品流通池一4-1的进样口依次通过样品一进液泵3-1、样品一进液阀2-1与样品一容器1-1相连通，样品一进液泵3-1为单向泵，只能将样品一容器1-1的样品泵入样品流通池一4-1中而不能反向；样品流通池一4-1的液气出入口一4-17依次通过第一进气阀5-1、第一气体控制阀6-1与氮气容器7-1相连通，第一调节阀4-16设置在液气出入口一4-17与第一进气阀5-1的管路上；脱氧系统通过第一进气阀5-1分别与混合泵8、排液系统相连通。氧合系统设置的目的是使样品二(待测品)的氧分压达到较高的氧分压，即完全饱和时的氧分压。氧合系统包括样品流通池二4-2，样品池流通二4-2的结构与样品流通池一4-1的结构相同，即样品管二4-20设置或连接有进样口、搅拌机构二4-25、第二电极4-23、第二温度传感器4-22、液气出入口二4-27，样品管二4-20的上部通过一细管连接卸液口二4-21，卸液口二4-21外接卸液容器二4-24，用于排出多余的液体样品，防止样品倒流；液气出入口二4-27外接的管路上还设置有第二调节阀4-26，用于调节样品流通池二4-2中的氧分压；样品流通池二4-2的底部设置有加热底座二4-28，用于控制样品管二内待测品的温度。样品流通池二4-2的进样口依次通过样品二进液泵3-2、样品二进液阀2-2与样品二容器1-2相连通，样品而进液泵3-2为单向泵，只能将样品二容器1-2的样品泵入样品流通池二4-2中而不能反向；样品流通池二4-2的液气出入口二4-27依次通过第二进气阀5-2、第二体控制阀6-2与空气容器7-2相连通，第二调节阀4-26设置在液气出入口二4-27与第二进气阀5-2的管路上；氧合系统通过第二进气阀5-2分别与混合泵8、排液系统相连通。混合泵8连接在氧合系统的第二进气阀5-2和脱氧系统的第一进气阀5-1之间，起到连通或断开氧合系统和脱氧系统的目的。混合泵8为双向泵，可以将样品流通池一4-1中的参照品泵入到样品流通池二4-2中与待测品混合，也可以将样品流通池二4-2中的待测品泵入到样品流通池一4-1中与参照品混合。排液系统包括排液泵9和废液容器10，用于将样品流通池中的废液排出。排液泵9分别连接脱氧系统的第一进气阀5-1和氧合系统的第二进气阀5-2，当检测完成后，排液泵9将样品流通池一4-1或样品流通池二4-2中的废液排入到废液容器10中。控制器100是本发明装置的心脏，用以控制该装置有序工作。如图2所示的实施例中，控制器100包括主控板101以及电连接到主控板101的接口板102和显示屏103，其中主控板101包括主芯片、电源、通信接口及逻辑控制等外围电路，主芯片中植入控制程序，接口板102还包括用于控制混合泵8正反运行的正反转控制电路和用于控制样品管一4-10中参照品温度、样品管二4-20中待测品温度的温度控制电路；样品一进液阀2-1、样品二进液阀2-2、样品一进液泵3-1、样品二进液泵3-2、第一调节阀4-16、搅拌机构一4-15、第二调节阀4-26、搅拌机构二4-25、第一进气阀5-1、第一气体控制阀6-1、第二进气阀5-2、第二体控制阀6-2、加热底座一4-18、加热底座二4-28、混合泵8和排液泵9分别电连接到接口板102，主控板101向接口板102发送控制命令，控制上述各个阀、泵、加热底座的动作来控制整个装置的工作，其中，加热底座一4-18和加热底座二4-28分别电连接到接口板102的温度控制电路，混合泵8电连接到接口板102的正反转控制电路，并受主控板101的控制。植入到主控板101的主芯片中的控制程序可以是自动控制程序，不需要人的参与而实现自动控制，也可通过人工经由显示屏103进行操作，实现人工控制。第一电极4-13、第二电极4-23、第一温度传感器4-12和第二温度传感器4-22分别电连接到接口板102，接收主控板101的控制命令并向主控板传送检测数据，主控板101将数据存储并传送到显示屏103显示。显示屏103作为显示、操作平台，可以是led显示屏或可触摸液晶面板，用于显示本发明装置中各个泵、阀的工作状态、工作参数以及设置装置的工作参数、控制装置中各泵、阀的动作。其中，正反转控制电路包括正向控制回路和反向控制回路，混合泵8电连接到接口板102的正反转控制电路，通过显示屏103输入控制指令由主控板101向接口板102的正反转控制电路发送控制命令，或者通过主控板101的主芯片内的控制程序向接口板102的正反转控制电路发送控制命令，正向控制回路电连接混合泵8，使混合泵8正转将样品流通池一4-1中的参照品泵入到样品流通池二4-2中与待测品混合；反向控制回路电连接混合泵8，使混合泵8反转将样品流通池二4-2中的待测品泵入到样品流通池一4-1中与参照品混合。方法基于上述装置，本发明提供一种氧载体的携氧-释氧能力的相对评价方法，该方法采用上述装置进行操作，包括以下步骤：参照品的脱氧步骤：向参照品中充入氮气直到参照品的氧分压不再变化；记录该氧分压值作为“参照品完全脱氧时的氧分压”；其中，在图1和图2所示的实施例中，参照品，即样品一的脱氧步骤具体如下：通过控制器100设定并控制样品管一(4-10)中的参照品温度为37℃；开启样品一进液阀2-1和样品一进液泵3-1，将样品一容器1-1中的样品一泵入到样品流通池一4-1的样品管中，达到样品一的预定量时，通过控制器100关闭样品一进液阀2-1和样品一进液泵3-1；通过控制器100打开第一进气阀5-1和第一气体控制阀6-1，氮气容器7-1中的氮气充入样品流通池一4-1中，通过控制器100打开第一调节阀4-16，直到样品流通池一4-1中的样品一的氧分压不再变化(此环境下完全脱氧，一般不高于4.5mmhg)，通过控制器100关闭第一进气阀5-1、第一气体控制阀6-1和第一调节阀4-14，记录第一电极4-13检测到的样品一的氧分压值作为“参照品完全脱氧时的氧分压”。待测品的氧合步骤：向待测品中充入空气直到待测品的氧分压不再变化；记录该氧分压值作为“待测品饱和时的氧分压”；其中，在图1和图2所示的实施例中，待测品，即样品二的脱氧步骤具体如下：通过控制器100设定并控制样品管二(4-20)中待测品温度为37℃；开启样品二进液阀2-2和样品二进液泵3-2，将样品二容器1-2中的样品二泵入到样品流通池二4-2中，达到样品二的预定量时，通过控制器100关闭样品二进液阀2-2和样品二进液泵3-2；通过控制器100打开第二进气阀5-2和第二气体控制阀6-2，空气容器7-2中的空气充入样品流通池二4-2中，通过控制器100打开第二调节阀4-24，直到样品流通池二4-2中的样品二的氧分压不再发生变化(即完全饱和)，通过控制器100关闭第二进气阀5-2、第二气体控制阀6-2和第二调节阀4-24，记录第二电极4-23检测到的样品二的饱和氧分压值作为“待测品饱和时的氧分压”。样品混合步骤：完全脱氧时的参照品和饱和时的待测品混合直到混合样品氧分压不再发生变化；记录该混合样品的氧分压值作为“混合后氧分压值”；其中，在图1和图2所示的实施例中，样品混合步骤具体如下：通过控制器100打开第一进气阀5-1、第二进气阀5-2和混合泵8，使参照品泵入到样品流通池二4-2中或者使待测品泵入到样品流通池一4-1中，通过控制器100关闭第一进气阀5-1、第二进气阀5-2和混合泵8，并开启搅拌机构二4-25或者搅拌机构一4-15充分搅拌混合直到氧分压不再发生变化，关闭搅拌机构二4-25或者搅拌机构一4-15，记录第二电极4-23或第一电极4-13检测到的氧分压值作为“混合后氧分压值”；计算步骤：计算待测品的携氧-释氧能力指标δpo2，计算公式为：待测品携氧-释氧能力(δpo2)＝(混合后氧分压值-参照品完全脱氧时的氧分压)/(待测品饱和时的氧分压)；评价步骤：将待测品的δpo2值与标准品的δpo2值进行比较，待测品的δpo2值大于标准品的δpo2值，则评价该待测品的携氧-释氧能力强于标准品的携氧-释氧能力，反之，待测品的δpo2值小于标准品的δpo2值，则评价该待测品的携氧-释氧能力弱于标准品的携氧-释氧能力。上述方法步骤中，标准品即现有的已知其携氧-释氧能力的氧载体，该方法将标准品采用上述方法步骤进行操作得到其相对氧分压差值δpo2，作为评价对照，其中标准品和待测品的测量操作方法中各操作条件均相同(即温度条件、泵入到各流通池中的样品量都相同)；上述方法通过比较待测品与标准品的相对氧分压差值来实现对待测品的携氧-释氧能力的相对评价。为了使用该装置进行下一次实验，第一次试验完成后可增加排液过程：通过控制器100开启排液泵9、第一进气阀5-1或第二进气阀5-2，将样品流通池一4-1或样品流通池二4-2中的废液排空并清洗，返回样品一的脱氧过程步骤进行下一次实验。测试例一：该测试例主要验证本发明方法的有效性。选取四组氧载体样品，分别为人工氧载体样品、储存血样品(储存两周左右的人血)、人血样品(新鲜人血)和大鼠血样品(新鲜血)，在相同环境条件下(温度控制在37℃)，分别采用本发明装置测量各个氧载体样品的δpo2值以及采用全自动血氧分析仪器测量各个氧载体样品的p50值，采用本发明装置检测时，各个样品泵入样品管中的样品量(预定量)保持一致(均为2ml)，检测结果如表1所示。表1实验数据表待测品p50δpo2人工氧载体样品11.50.359储存血样品17.60.421人血样品27.80.660大鼠血样品42.60.978根据表1和图3所示，氧载体样品p50值与δpo2具有很好的线性相关性，即四组氧载体样品p50值依次升高，表明四组样品释氧能力依次提高；本发明装置检测后计算得到的δpo2值也依次升高，表明四组样品在同样取样量时氧分压变化量越高，其携氧-释氧能力也越高，因此，可以选择已知携氧-释氧能力的氧载体作为标准品，比较各氧载体与标准品的δpo2值的大小相对评价各氧载体的携氧-释氧能力。测试例二：下面对上述评价氧载体携氧-释氧能力的方法进行实验验证，该实验中样品一中分别为以水作为参照品，样品二(待测品)分别为：水(阴性对照)、人工氧载体(待测氧载体)以及全血(阳性对照)，具体实验数据见表2。表2实验数据表表2中，待测氧载体为人工氧载体，该氧载体无法通过全自动血氧分析仪器测量p50值来评价其携氧-释氧能力。氧载体中携氧-释氧的主要成分是血红蛋白，该测试例采用水作为阴性对照，新鲜全血作为阳性对照，很明显，δpo2水＜δpo2待测氧载体＜δpo2全血，说明待测氧载体的携氧-释氧能力介于水和全血之间。本领域技术人员应当理解，这些实施例或实施方式仅用于说明本发明而不限制本发明，对本发明所做的各种等价变型和修改均属于本发明公开内容。当前第1页12