多位置频域内荧光光强测量血袋内游离血红蛋白的方法与流程

本发明涉及光强复杂溶液浓度分析化学计量领域，尤其涉及一种多位置频域内荧光光强测量血袋内游离血红蛋白的方法。

背景技术：

现有技术中，较为成熟的技术是通过化学检验的方式检测血袋中游离血红蛋白的含量，具有准确性高的突出优点，但化学检验的方式需要打开血袋取出样品进行化验，无法满足快速，非接触、以及无污染的需求。

通过对荧光光强的研究发现，由于其非接触、无污染、针对性强的特性也有可能实现血袋内游离血红蛋白的含量检测。

但血液的散射会导致荧光的非线性，且光强背景噪声无法完全消除，针对这一问题，本方法提出了一种多位置频域内荧光光强测量血袋内游离血红蛋白的方法。

技术实现要素：

本发明提供了一种多位置频域内荧光光强测量血袋内游离血红蛋白的方法，极大抑制了血液散射带来的非线性影响，消除了光强背景噪声的影响，提高了血袋内游离血红蛋白含量分析的精度，且测量荧光光强简便，详见下文描述：

一种多位置频域内荧光光强测量血袋内游离血红蛋白的方法，所述方法包括以下步骤：

方波信号驱动荧光激发光源，荧光激发光源的出光光口与光强接收装置的入射狭缝紧贴血袋，荧光激发光源激发血液样品产生荧光，光强接收装置接收荧光光强；

位移平台控制荧光激发光源移动至不同位置，由光强接收装置接收多个位置的荧光光强；

将多个位置处的荧光光强分别变换至频域构造频域内荧光光强，多个位置处的频域内荧光光强归一化处理后结合化学检验的数据，建立数学模型；

采集未知血液样本多个位置处的荧光光强，分别变换至频域构造频域内荧光光强后归一化带入数学模型，得到游离血红蛋白的含量；

所述方法消除光强背景噪声，增加游离血红蛋白的信息量，抑制血液散射带来的非线性影响；提高血袋内游离血红蛋白含量分析的精度。

所述构造频域内荧光光强的步骤具体为：

方波信号驱动荧光激发光源，此时荧光激发光源发出的光被调制成具有一定频率的方波光信号，由光强接收装置接收荧光光强，将荧光光强的时间序列变换到频域，以其基波分量构造频域内荧光光强。

其中，位移平台控制荧光激发光源移动至不同位置，由光强接收装置接收多个位置的荧光光强的步骤具体为：

荧光激发光源在位置a处对血液样品进行激发，由光强接收装置接收荧光光强；

位移平台控制荧光激发光源移动至位置b，由光强接收装置接收荧光光强；

位移平台控制荧光激发光源一直移动至位置n，由光强接收装置接收荧光光强；

或，

荧光激发光源激发血袋内的血液样品产生荧光，由光强接收装置在位置a处接收荧光光强；

位移平台控制光强接收装置移动至位置b，光强接收装置接收位置b处的荧光光强；

位移平台控制光强接收装置移动至位置n，光强接收装置接收位置n处的荧光光强。

其中，所述方法还包括：

在荧光激发光源处设置一光纤，作为入射光纤，且保证入射光纤与光强接收装置的入射狭缝紧贴血袋；

或，

在光强接收装置处设置一光纤，作为出射光纤，且保证出射光纤与荧光激发光源的出光光口紧贴血袋；

或，

在荧光激发光源与光强接收装置处分别设置入射光纤与出射光纤，且保证入射光纤与出射光纤紧贴血袋。

其中，所述a位置为入射光纤的第一位置，由光强接收装置接收该位置下的荧光光强；控制入射光纤移动到位置b处，由光强接收装置接收该位置下的荧光光强；控制入射光纤一直移动到位置n处，由光强接收装置接收该位置下的荧光光强。

其中，所述a位置为出射光纤的第一位置，由光强接收装置接收该位置下的荧光光强；控制出射光纤移动到位置b处，由光强接收装置接收该位置下的荧光光强；控制出射光纤一直移动到位置n处，由光强接收装置接收该位置下的荧光光强。

进一步地，所述荧光激发光源为紫外线灯，可直接发出紫外光或经入射光纤传导。

进一步地，所述位移平台为步进电机；所述光强接收装置为光敏管。

进一步地，所述荧光激发光源为紫外激光管或紫外发光管，可直接发出紫外光或经入射光纤传导。

上述所述数学模型利用主成分分析、人工神经网络、偏最小二乘回归、支持向量机、信号分析或统计方法建立。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

1、本发明利用游离血红蛋白受到紫外光激发会产生荧光的特性，使测量针对性强，且通过构造频域内荧光光强消除了背景噪声的影响；

2、多位置测量得到了激发荧光向多个方向散射的光强，有利于反映游离血红蛋白的散射特性，增加了游离血红蛋白的信息量，极大抑制了血液散射带来的非线性影响，提高了游离血红蛋白含量分析的精度；测量荧光光强简便，解决了血袋内游离血红蛋白的无损检测问题，高效、无污染。

附图说明

图1为多位置频域内荧光光强测量血袋内游离血红蛋白的方法的原理图；

图2为实施例1中多位置频域内荧光光强测量血袋内游离血红蛋白的方法示意图；

图3为实施例2中多位置频域内荧光光强测量血袋内游离血红蛋白的方法另一示意图；

图4为实施例3中多位置频域内荧光光强测量血袋内游离血红蛋白的方法另一示意图；

图5为实施例4中多位置频域内荧光光强测量血袋内游离血红蛋白的方法另一示意图；

图6为实施例5中多位置频域内荧光光强测量血袋内游离血红蛋白的方法另一示意图；

图7为实施例6中多位置频域内荧光光强测量血袋内游离血红蛋白的方法另一示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1：荧光激发光源；2：入射光纤；

3：血袋；4：位移平台；

5：光强接收装置；6：出射光纤；

a：第一位置；b：第二位置。

n：第n位置。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

以方波信号驱动荧光激发光源，此时荧光激发光源发出的光被调制成具有一定频率的方波光信号。激发血液得到的荧光频率与荧光激发光源发出的方波光频率一致，图1为荧光的波形与光强接收装置积分时间对应的积分值示意图，b为背景噪声，t为光强接收装置的积分时间，且t1＝t2＝…＝ti＝t；t1区间内积分时间对应的是背景噪声，此时光强接收装置接收到的光强幅值是背景噪声的积分值，数值最小记为imin；ti区间内积分时间对应的是荧光光强和背景噪声，此时光强接收装置接收到的光强幅值是荧光光强和背景噪声的积分值，数值最大记为imax，t1与ti之间其他的积分时间一部分对应背景噪声，另一部分对应荧光光强和背景噪声，因此所得到的荧光光强积分值在(imin，imax)区间内变动。由此，在t1～ti内可以得到一组值域为(imin，imax)积分值序列，由此可见，荧光光强的积分值在(imin，imax)区间内变动而形成周期性信号，通过对该积分值的时间序列进行傅立叶变换，以频域内的基波分量构造频域内荧光光强，可以消除背景噪声，大幅度提高信噪比。

多位置频域内荧光光强测量血袋内游离血红蛋白的方法消除了光强背景噪声的影响，根据游离血红蛋白受到荧光激发光源激发会产生荧光的特性，测量针对性强，且多位置测量得到了激发荧光向多个方向散射的光强，有利于反映游离血红蛋白的散射特性，增加了游离血红蛋白的信息量，极大抑制了血液散射带来的非线性影响，同时构造频域内荧光光强消除了背景噪声的影响，提高了血袋内游离血红蛋白含量分析的精度，且测量荧光光强简便。

实施例1

本发明实施例提供的多位置频域内荧光光强测量血袋内游离血红蛋白的方法，所使用到的器件如图2所示，包括：荧光激发光源1、血袋3、位移平台4以及光强接收装置5。

其中，保证荧光激发光源1的出光光口与光强接收装置5的入射狭缝紧贴血袋3，以方波信号驱动荧光激发光源1使其发出方波光信号，荧光激发光源1在第一位置a处对血袋3内的血液样品进行激发，由光强接收装置5接收荧光光强。随后通过位移平台4控制荧光激发光源1移动至第二位置b，接收该位置处的荧光光强，通过位移平台4控制荧光激发光源1抑制移动至第n位置，接收该位置下的荧光光强。

将a、b…n多个位置处采集的荧光光强分别变换至频域构造频域内荧光光强，多个位置的频域内荧光光强归一化处理后结合化学检验的数据，利用主成分分析(pca,principalcomponentanalysis)或人工神经网络(ann,artificialneuralnetwork)或偏最小二乘回归(plsr,particleleastsquarescalibrationanalysis)或支持向量机(svm,supportvectormachines)信号分析或统计等方法均可建立数学模型。

本发明实施例对具体建立数学模型的步骤不做赘述，为本领域技术人员所公知。

采集未知血液样本在a、b等多个位置的荧光光强，分别变换至频域构造频域内荧光光强，多个位置的频域内荧光光强进行归一化并带入上述建立好的数学模型，得到游离血红蛋白的含量。

本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

综上所述，本发明实施例提供了一种多位置频域内荧光光强测量血袋内游离血红蛋白的方法，增加了血袋内游离血红蛋白的信息量，极大抑制了血液散射带来的非线性影响，消除了荧光背景噪声的影响，提高了游离血红蛋白含量分析的精度，且测量荧光光强简便。

实施例2

本发明实施例与实施例1的区别仅在于，荧光激发光源1、与光强接收装置5的移动方式的不同，详见下文描述：

参见图3，保证荧光激发光源1的出光光口与光强接收装置5的入射狭缝紧贴血袋3，以方波信号驱动荧光激发光源1使其发出方波光信号，荧光激发光源1对血袋3内的血液样品进行激发，由光强接收装置5在第一位置a处接收荧光光强。随后通过位移平台4控制光强接收装置5移动至第二位置b，接收第二位置b处的荧光光强；通过位移平台4控制光强接收装置5一直移动至第n位置，接收第n位置处的荧光光强。

其中，后续的构造频域内荧光光强、归一化、建立数学模型、以及计算游离血红蛋白含量的步骤与实施例1相同，本发明实施例对此不做赘述。

本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

综上所述，本发明实施例提供了一种多位置频域内荧光光强测量血袋内游离血红蛋白的方法，增加了血袋内游离血红蛋白的信息量，极大抑制了血液散射带来的非线性影响，消除了荧光背景噪声的影响，提高了游离血红蛋白含量分析的精度，且测量荧光光强简便。

实施例3

具体实现时，由于空间结构的限制，可能会出现荧光激发光源1与光强接收装置5不能紧贴血袋3的情况，这时可以通过在荧光激发光源1与光强接收装置5处分别设置一光纤，作为入射光纤2与出射光纤6。

参见图4，以方波信号驱动荧光激发光源1使其发出方波光信号，荧光激发光源1通过入射光纤2对血袋3内的血液样品进行激发，由光强接收装置5经过出射光纤6接收荧光光强，入射光纤2与出射光纤6分别紧贴血袋3，a位置为入射光纤2的第一位置，光强接收装置5接收该位置下的荧光光强；随后通过位移平台4控制入射光纤2移动到第二位置b处，光强接收装置5接收该位置下的荧光光强；通过位移平台4控制入射光纤2一直移动到第n位置处，光强接收装置5接收该位置下的荧光光强。

其中，后续的构造频域内荧光光强、归一化、建立数学模型、以及计算游离血红蛋白含量的步骤与实施例1相同，本发明实施例对此不做赘述。

本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

综上所述，本发明实施例提供了一种多位置频域内荧光光强测量血袋内游离血红蛋白的方法，增加了血袋内游离血红蛋白的信息量，极大抑制了血液散射带来的非线性影响，消除了荧光背景噪声的影响，提高了游离血红蛋白含量分析的精度，且测量荧光光强简便。

实施例4

本发明实施例与实施例3的不同仅在于，出射光纤6、与第一位置a、第二位置b、第n位置的设置不同，详见下文描述：

参见图5，以方波信号驱动荧光激发光源1使其发出方波光信号，荧光激发光源1通过入射光纤2对血袋3内的血液样品进行激发，由光强接收装置5经过出射光纤6接收荧光光强，入射光纤2与出射光纤6分别紧贴血袋3，a位置为出射光纤6的第一位置，光强接收装置5接收该位置下的荧光光强；随后通过位移平台4控制出射光纤6移动到第二位置b处，光强接收装置5接收该位置下的荧光光强；通过位移平台4控制出射光纤6一直移动到第n位置处，光强接收装置5接收该位置下的荧光光强。

其中，后续的构造频域内荧光光强、归一化、建立数学模型、以及计算游离血红蛋白含量的步骤与实施例1相同，本发明实施例对此不做赘述。

本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

综上所述，本发明实施例提供了一种多位置频域内荧光光强测量血袋内游离血红蛋白的方法，增加了血袋内游离血红蛋白的信息量，极大抑制了血液散射带来的非线性影响，消除了荧光背景噪声的影响，提高了游离血红蛋白含量分析的精度，且测量荧光光强简便。

实施例5

本发明实施例与实施例3不同的是，该实施例仅包括入射光纤2，详见下文描述：

参见图6，以方波信号驱动荧光激发光源1使其发出方波光信号，荧光激发光源1通过入射光纤2对血袋3内的血液样品进行激发，由光强接收装置5接收荧光光强，入射光纤2与光强接收装置5入射狭缝分别紧贴血袋3，a位置为入射光纤2的第一位置，光强接收装置5接收该位置下的荧光光强；随后通过位移平台4控制入射光纤2移动到第二位置b处，光强接收装置5接收该位置下的荧光光强；通过位移平台4控制入射光纤2一直移动到第n位置处，光强接收装置5接收该位置下的荧光光强。

其中，后续的构造频域内荧光光强、归一化、建立数学模型、以及计算游离血红蛋白含量的步骤与实施例1相同，本发明实施例对此不做赘述。

本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

具体实现时，还可以根据实际应用中的需要，对第一位置a、第二位置b…第n位置以及移动的方式进行设定，即还可以包括多种的实施方式，本发明实施例对此不做限制。

综上所述，本发明实施例提供了一种多位置频域内荧光光强测量血袋内游离血红蛋白的方法，增加了血袋内游离血红蛋白的信息量，极大抑制了血液散射带来的非线性影响，消除了荧光背景噪声的影响，提高了游离血红蛋白含量分析的精度，且测量荧光光强简便。

实施例6

本发明实施例与实施例3不同的是，该实施例仅包括出射光纤6，详见下文描述：

参见图7，以方波信号驱动荧光激发光源1使其发出方波光信号，荧光激发光源1对血袋3内的血液样品进行激发，由光强接收装置5经过出射光纤6接收荧光光强，荧光激发光源1出光光口与出射光纤6分别紧贴血袋3，a位置为荧光激发光源1的第一位置，出射光纤6接收该位置下的荧光光强；随后控制位移平台4控制荧光激发光源1移动到第二位置b处，光强接收装置5接收该位置下的荧光光强；控制位移平台4控制荧光激发光源1一直移动到第n位置处，光强接收装置5接收该位置下的荧光光强。

其中，后续的构造频域内荧光光强、归一化、建立数学模型、以及计算游离血红蛋白含量的步骤与实施例1相同，本发明实施例对此不做赘述。

具体实现时，还可以根据实际应用中的需要，对第一位置a、第二位置b、以及移动的方式进行设定，即还可以包括多种的实施方式，

本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

综上所述，本发明实施例提供了一种多位置频域内荧光光强测量血袋内游离血红蛋白的方法，增加了血袋内游离血红蛋白的信息量，极大抑制了血液散射带来的非线性影响，消除了荧光背景噪声的影响，提高了游离血红蛋白含量分析的精度，且测量荧光光强简便。

实施例7

下面结合具体的器件选择，对上述实施例1-6中的方案进行进一步地介绍，荧光激发光源可以为紫外线灯，可以直接发出紫外光或者经入射光纤2传导，位移平台4为步进电机，光强接收装置5为光敏管，详见下文描述：

如图4所示，以方波信号驱动紫外线灯1使其发出方波光信号，紫外线灯1通过入射光纤2对血袋3内的血液样品进行激发，由光敏管5经过出射光纤6接收荧光光强，入射光纤2与出射光纤6分别紧贴血袋3，a位置为入射光纤2的第一位置，光敏管5接收该位置下的荧光光强；随后通过步进电机4控制入射光纤2移动到第二位置b处，光敏管5接收该位置下的荧光光强；通过步进电机4控制入射光纤2一直移动到第n位置处，光敏管5接收该位置下的荧光光强。

其中，后续的构造频域内荧光光强、归一化、建立数学模型、以及计算游离血红蛋白含量的步骤与实施例1相同，本发明实施例对此不做赘述。

本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

综上所述，本发明实施例提供了一种多位置频域内荧光光强测量血袋内游离血红蛋白的方法，增加了血袋内游离血红蛋白的信息量，极大抑制了血液散射带来的非线性影响，消除了荧光背景噪声的影响，提高了游离血红蛋白含量分析的精度，且测量荧光光强简便。

实施例8

本发明实施例与实施例7不同的是，荧光激发光源1为紫外激光管，可以直接发出紫外光或经入射光纤2传导。

如图4所示，以方波信号驱动紫外激光管1使其发出方波光信号，紫外激光管1通过入射光纤2对血袋3内的血液样品进行激发，由光敏管5经过出射光纤6接收荧光光强，入射光纤2与出射光纤6分别紧贴血袋3，a位置为入射光纤2的第一位置，光敏管5接收该位置下的荧光光强；随后通过步进电机4控制入射光纤2移动到第二位置b处，光敏管5接收该位置下的荧光光强；通过步进电机4控制入射光纤2一直移动到第n位置处，光敏管5接收该位置下的荧光光强。

其中，后续的构造频域内荧光光强、归一化、建立数学模型、以及计算游离血红蛋白含量的步骤与实施例1相同，本发明实施例对此不做赘述。

本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

综上所述，本发明实施例提供了一种多位置频域内荧光光强测量血袋内游离血红蛋白的方法，增加了血袋内游离血红蛋白的信息量，极大抑制了血液散射带来的非线性影响，消除了荧光背景噪声的影响，提高了游离血红蛋白含量分析的精度，且测量荧光光强简便。

实施例9

本发明实施例与实施例7、8不同的是，荧光激发光源1为紫外发光管，可以直接发出紫外光或经入射光纤2传导。

如图4所示，以方波信号驱动紫外发光管1使其发出方波光信号，紫外发光管1通过入射光纤2对血袋3内的血液样品进行激发，由光敏管5经过出射光纤6接收荧光光强，入射光纤2与出射光纤6分别紧贴血袋3，a位置为入射光纤2的第一位置，光敏管5接收该位置下的荧光光强；随后通过步进电机4控制入射光纤2移动到第二位置b处，光敏管5接收该位置下的荧光光强；通过步进电机4控制入射光纤2一直移动到第n位置处，光敏管5接收该位置下的荧光光强。

其中，后续的构造频域内荧光光强、归一化、建立数学模型、以及计算游离血红蛋白含量的步骤与实施例1相同，本发明实施例对此不做赘述。

本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

综上所述，本发明实施例提供了一种多位置频域内荧光光强测量血袋内游离血红蛋白的方法，增加了血袋内游离血红蛋白的信息量，极大抑制了血液散射带来的非线性影响，消除了荧光背景噪声的影响，提高了游离血红蛋白含量分析的精度，且测量荧光光强简便。

实施例10

本发明实施例与上述实施例7、8、9不同的是，荧光激发光源1根据实际应用中的需要还可以采用其他型号的荧光激发光源、位移平台4也可以采用其他的移动装置，光强接收装置5也可以采用其他的接收装置。具体实现时，本发明实施例对上述器件的型号不做限制。

本发明实施例对位置a、位置b…位置n和移动方式等均不作限制，只要能实现本发明实施例的功能即可，均在本申请的保护范围之内。

综上所述，本发明实施例提供了一种多位置频域内荧光光强测量血袋内游离血红蛋白的方法，增加了血袋内游离血红蛋白的信息量，极大抑制了血液散射带来的非线性影响，消除了荧光背景噪声的影响，提高了游离血红蛋白含量分析的精度，且测量荧光光强简便。