一种测量血液中锌原卟啉物质浓度的方法及装置与流程

本发明涉及血液锌原卟啉浓度测量技术领域，具体涉及一种测量血液中锌原卟啉物质浓度的方法及装置。

背景技术：

锌原卟啉(zincprotoporphyrin以下简称zpp)是血液红细胞中的原卟啉与锌结合而成的一种物质；原卟啉是一种光敏色素，锌原卟啉也具有特征性荧光光谱。例如：血液中的zpp在特定波长(例如360－450nm波长)的激发光照射下，产生的stokes位移，产生发射光荧光。发射光与zpp的浓度存在一定的比例关系。

zpp物质浓度值一直是who推荐的标准诊断指标；检验临床的《血液病诊断及疗效标准》论述了zpp对缺铁性贫血在临床诊断判定的应用；公共职业卫生的领域，《gbz37－2015职业卫生标准》也规定了zpp是职业铅中毒的程度、排铅效果的重要指标之一；例如卟啉病等罕见病例，zpp也是临床诊断的数据之一。

现有技术中，测量血液锌原卟啉物质浓度的方法，无论数据采集还是数据分析都只是依据发射光与zpp的浓度存在一定的比例关系的原理，较为简单、模糊的计算出浓度值，重复性和准确性都亟待提高；而且受元器件发展的局限，激发光光源是通过全光谱50w的钨卤素灯经过特定波长的滤波衰减器获得单色光，效率大打折扣；同时钨卤素灯的热效应及温度累积效应，会导致发射光接收器光电倍增管(pmt)的暗电流增加，造成输出信号随温度变化而不稳定；也影响zpp浓度测量结果的稳定性和准确性。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中血液锌原卟啉物质浓度的测量结果稳定性和准确性不高的技术问题，从而提供一种测量血液中锌原卟啉物质浓度的方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

根据第一方面，本发明提供了一种测量血液中锌原卟啉物质浓度的方法，包括：

采用激发光源对待测样品进行照射，获取一段时间内待测样品的特征荧光信号；

根据一段时间内待测样品的特征荧光信号计算待测样品的特征荧光强度数据；

通过多组标准样品的特征荧光强度数据与锌原卟啉浓度数据，对特征荧光强度数据与锌原卟啉浓度的比例关系进行线性校正，得到比例线段校正曲线；

根据待测样品的特征荧光强度数据和比例线段校正曲线计算待测样品的锌原卟啉浓度。

进一步地，所述根据一段时间内待测样品的特征荧光信号计算待测样品的特征荧光强度数据，包括：

在同一坐标系中分别绘制激发光强度、待测样品特征荧光强度与时间关系的特征曲线；

根据所述特征曲线选定荧光时间段；

计算所述荧光时间段内多次待测样品特征荧光强度的平均值，得到待测样品的特征荧光强度数据。

进一步地，所述通过多组标准样品的特征荧光强度数据与锌原卟啉浓度数据，对特征荧光强度数据与锌原卟啉浓度的比例关系进行线性校正，得到比例线段校正曲线，包括：

采用激发光源对标准样品进行照射，获取一段时间内标准样品的特征荧光强度信号；

根据一段时间内标准样品的特征荧光强度信号计算标准样品特征的荧光强度数据；

计算多组标准样品的特征荧光强度数据与锌原卟啉浓度数据比例的平均值，作为校正后的比例线段校正曲线。

进一步地，在所述计算多组标准样品的特征荧光强度数据与锌原卟啉浓度数据比例的平均值，作为校正后的比例线段校正曲线之前，还包括：计算本底的特征荧光强度数据设定比例线段的起始点。

进一步地，在所述计算多组标准样品的特征荧光强度数据与锌原卟啉浓度数据比例的平均值，作为校正后的比例线段线性曲线之后，还包括：对校正后的比例线段线性曲线进行光学特性校准。

根据第二方面，本发明还提供了一种测量血液中锌原卟啉物质浓度的装置，包括：

特征荧光强度信号数据采集单元，用于实时采集标准样品和待测样品中的特征荧光信号；

特征荧光强度数据计算单元，根据一段时间内采集的标准样品和待测样品的特征荧光信号计算特征荧光强度数据；

待测样品锌原卟啉浓度分析单元，对多组标准样品的特征荧光强度数据与锌原卟啉浓度数据比例关系进行分析、校正得到比例线段线性曲线，并根据待测样品的特征荧光强度数据和比例线段线性曲线计算待测样品的锌原卟啉浓度；

样品锌原卟啉浓度显示单元，在显示设备上显示锌原卟啉浓度数据。

进一步地，所述特征荧光强度信号数据采集单元包括：

激发光源，通过激发光光路向进样台上的样本位发射激发光；其中，所述激发光源采用单色窄带固体半导体冷光源；

荧光接收器，通过接收光回路接收待测样品发出的特征荧光强度信号。

根据第三方面，本发明实施例还提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及储存在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的测量血液中锌原卟啉物质浓度的方法。

根据第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述的测量血液中锌原卟啉物质浓度的方法。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的测量血液中锌原卟啉物质浓度的方法，通过对待测样品一段时间内的信号数据进行多次平均，可以减少特征荧光强度数据采集的误差，提高数据的真实度和稳定性；而通过多组标准样品的特征荧光强度数据与锌原卟啉浓度数据，对特征荧光强度数据与锌原卟啉浓度的比例关系进行线性校正和校准，可以消除零点误差、光学误差在内的系统误差，可以提高血液锌原卟啉物质浓度的测量的稳定性和准确性。

2.本发明提供的测量血液中锌原卟啉物质浓度的装置，激发光源采用单色窄带固体半导体冷光源，与现有技术中采用钨卤素灯作为激发光光源的方式相比，可以消除钨卤素灯的热效应及温度累积效应对荧光接收器的干扰，从而大幅提高血液锌原卟啉物质浓度测量的稳定性和准确性。

3.本发明提供的终端设备，能够快速、准确的测量血液中锌原卟啉物质的浓度，通过浓度数据并结合其他临床表现，为临床医学检验提供有价值的诊断。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中测量血液中锌原卟啉物质浓度的方法的实现流程图；

图2为本发明实施例中光强度数据与数据采集读取时间的关系示意图；

图3为本发明实施例中计算待测样品的特征荧光强度数据的方法的实现流程图；

图4为本发明实施例中三点zpp浓度值的相对比例线性校正实例示意图；

图5为发明实施例中特征荧光强度数据与锌原卟啉浓度的比例关系的校正方法的实现流程图；

图6为本发明实施例中测量血液中zpp物质浓度的装置的结构示意图；

图7为本发明实施例中测量血液中zpp物质浓度的装置的一个具体实例图；

图8为本发明实施例中测量血液中zpp物质浓度的应用程序软件包流程图；

图9为本发明实施例提供的终端设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明实施例，提供了一种测量血液中锌原卟啉物质浓度的方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本发明实施例提供的测量血液中锌原卟啉物质浓度的方法，能够快速(5秒)、准确的测量血液中锌原卟啉物质的浓度，通过浓度数据并结合其他临床表现，为临床医学检验提供有价值的诊断。

例如，在对孕妇、婴幼儿、成长期的青少年及老年人等的贫血症状的诊断中，锌原卟啉物质浓度数据可以为是否补充高铁食物还是其他治疗做出判断，而相较于血清铁的方法，测量锌原卟啉物质浓度的方法简单快速。在献血方面，采集献血者20μl指尖血液样本，可以通过测量指尖血液样本锌原卟啉物质浓度的方式，现场快速筛选一部分不合格的血样，并且定期监控献血者的锌原卟啉浓度，如果不达标，应当暂缓献血。在公共职业卫生方面，石墨炉原子吸收光谱法检测的是铅元素，其测量准确度容易受很多因素影响，对实验室条件和操作人员的熟练程度要求比较高；而对于铅中毒的程度，特别是排铅药物使用后的效果无法做出快速的评估，从而影响治疗进度，通过测量的血液中锌原卟啉物质浓度可以准确、稳定地判断患者铅中毒的程度。在卟啉病等罕见病例，锌原卟啉也是临床诊断的数据之一，关于本实施例提供的测量血液中锌原卟啉物质浓度的方法的应用场景，此处不再一一列举。

在下文中将对测量血液中锌原卟啉物质浓度的方法进行详细描述。

在本实施例中提供了测量血液中锌原卟啉物质浓度的方法，主要应用在血液锌原卟啉测定仪或其他医疗电子设备，图1是根据本发明实施例的测量血液中锌原卟啉物质浓度的方法的实现流程图，该流程包括如下步骤：

步骤s10，采用激发光源对待测样品进行照射，获取一段时间内待测样品的特征荧光信号。

其中，待测样品通过传动机构输送到样品台上(结合图7)，激发光源通过激发光光路向进样台上的样本位发射激发光，待测样品中的荧光物质被激发，荧光物质发射具有特征性荧光波长的荧光辐射，荧光辐射通过接收光回路被荧光接收器接收。另外，在本实施例中待测样品中的荧光物质特指血液红细胞中的zpp(锌原卟啉)，zpp在特定波长(例如360－450nm波长)的激发光照射下，产生的stokes位移，产生发射光荧光。发射光与锌原卟啉的浓度存在一定的比例关系。

步骤s20，根据一段时间内待测样品的特征荧光信号计算待测样品的特征荧光强度数据。

图2提供了特征荧光强度数据与数据采集读取时间(t)的关系示意图。

待测样品的特征荧光强度数据的计算公式如下所示：

其中，t0是激发光(虚线)、特征荧光开始时间；t0－t2是激发光产生时间；t0－t4是特征荧光产生时间；t1－t3是数据采集读取时间(方框区域)；t2－t4是图纸荧光余辉时间。

在待测样品的特征荧光强度数据采集的过程中，由于发射光的开始和结束数据是不稳定的，通过时序的控制在图2中选取较为稳定的荧光时间段t1－t3，对此时间段的特征荧光强度信号多次(例如3000次以上)的数值累积后平均，得到待测样品的特征荧光强度数据，这种通过多次求取平均值的方法得到的采集数据的真实度和稳定性更高。

参照图2、图3和图4，在步骤s20中，根据一段时间内待测样品的特征荧光信号计算待测样品的特征荧光强度数据的过程包括：

s21，在同一坐标系中分别绘制激发光强度、待测样品特征荧光强度与时间关系的特征曲线；

s22，根据所述特征曲线选定荧光时间段；

s23，计算所述荧光时间段内多次待测样品特征荧光强度的平均值，得到待测样品的特征荧光强度数据。

步骤s30，通过多组标准样品的特征荧光强度数据与锌原卟啉浓度数据，对特征荧光强度数据与锌原卟啉浓度的比例关系进行线性校正，得到比例线段校正曲线。

在本实施例中，光学特性系数的数值是依靠另一个不同或相同的标准物质值获得的，一般取线性范围的中值数据，这个系数一般在0.5到1之间，具体取决于校准时的光学特性。

参照图4和图5，在步骤s30中，通过多组标准样品的特征荧光强度数据与锌原卟啉浓度数据，对特征荧光强度数据与锌原卟啉浓度的比例关系进行线性校正，得到比例线段校正曲线的过程包括：

s31，采用激发光源对标准样品进行照射，获取一段时间内标准样品的特征荧光强度信号；

s32，根据一段时间内标准样品的特征荧光强度信号计算标准样品特征的荧光强度数据；

s33，设定比例线段线性校正曲线的起始点；

s34，计算多组标准样品的特征荧光强度数据与锌原卟啉浓度数据比例的平均值，作为校正后的比例线段线性曲线；

s35，对校正后的比例线段线性曲线进行光学特性校准。

在本实施例中，采用一组已知的锌原卟啉浓度数据的质控品对光学特性系数进行校准，得到光学特性校准系数k；在其他实施方式中，步骤s35的过程也可以省略。

通过多组标准样品的特征荧光强度数据与锌原卟啉浓度数据，对特征荧光强度数据与锌原卟啉浓度的比例关系进行线性校正和校准，可以消除零点误差、光学误差在内的系统误差，可以提高血液锌原卟啉物质浓度的测量的稳定性和准确性。

步骤s40，根据待测样品的特征荧光强度数据、比例线段校正曲线以及光学特性校准系数计算待测样品的锌原卟啉浓度。

在一些实施方式中，当步骤s30中未采用步骤s35对校正后的比例线段线性曲线进行光学特性校准时，步骤s40可以仅根据待测样品的特征荧光强度数据和比例线段校正曲线计算待测样品的锌原卟啉浓度。

其中，图4提供了以三点锌原卟啉浓度值的相对比例线性校正实例图，在实际中，标准物质锌原卟啉浓度值的取值点数不限于三点。其中，纵坐标锌原卟啉为三种标准血液样本，横坐标n参考图三，有下面公式：

其中：v0为零点电压值；vi为样本电压值；vs为定标电压值。定标电压值对应标准样品的特征荧光强度，样本电压值对应待测样品的特征荧光强度，零点电压值对应零点位的特征荧光强度。

步骤s50，在显示设备上输出待测样品锌原卟啉浓度的计算结果。

其中，待测样品锌原卟啉浓度结果可以存储在内部可读存储介质中，允许访问、读取并可通过打印设备打印出来。

进一步的，为了使数据测量的结果更直接的应用在医疗诊断中，设置不同参数的诊断阀值(诊断阀值对应不同的锌原卟啉浓度值)，当测量得到的锌原卟啉浓度值达到各个诊断阀值时，发出提示信息；为了便于观察，诊断阈值可以采用不同色彩进行区分。

参照图6、图7和图8，本发明实施例还提供了一种测量血液中锌原卟啉物质浓度的装置，包括：特征荧光强度信号数据采集单元10，用于实时采集标准样品和待测样品中的特征荧光信号；特征荧光强度数据计算单元20，根据一段时间内采集的标准样品和待测样品的特征荧光信号计算特征荧光强度数据；待测样品锌原卟啉浓度分析单元30，对多组标准样品的特征荧光强度数据与锌原卟啉浓度数据比例关系进行分析、校正得到比例线段线性曲线，并根据待测样品的特征荧光强度数据和比例线段线性曲线以及光学特性校准系数计算待测样品的锌原卟啉浓度；样品锌原卟啉浓度显示单元40，在显示设备上显示锌原卟啉浓度数据。

在本实施例中，如图7所示，特征荧光强度信号数据采集单元包括：激发光源，通过激发光光路向进样台上的样本位发射激发光；荧光接收器，通过接收光回路接收待测样品发出的特征荧光强度信号。具体的，激发光源采用单色窄带固体半导体冷光源；荧光接收器可以是pmt，也可以是ccd或cmos器件。

上述测量血液中锌原卟啉物质浓度的装置的工作过程如下，激发光源通过激发光光路向进样台上的样本位发射激发光，荧光物质发射具有特征性荧光波长的荧光辐射，荧光辐射通过接收光回路被荧光接收器接收；同时，待测样品通过传动机构不断输送到样品台的样品位上进行测量。荧光接收器接收的特征荧光强度信号通过测量电路转换为电信号，再对电信号进行分析、计算得到锌原卟啉物质浓度的计算结果。具体的，传动机构可以是电机、齿轮齿条配合的结构，还可以是电机丝杆配合的结构。待测样品的输送方式可以设计成直线型或圆形的传送方式。样品台可以设计成直线结构或扇形的圆形运动机构。

采用上述装置，通过对采集的数据流进行多次平均，并对对特征荧光强度数据与锌原卟啉浓度的比例关系进行线性校正和校准，可以消除零点误差、光学误差在内的系统误差，进而提高血液锌原卟啉物质浓度的测量的稳定性和准确性。

如图9所示，本发明实施例还提供了一种终端设备，包括：处理器50、处理器51以及存储在处理器51中并可在处理器50上运行的计算机程序52。处理器50执行计算机程序52时实现上述测量血液中锌原卟啉物质浓度的方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤s10至s50。或者，处理器50执行计算机程序52时实现上述测量血液中锌原卟啉物质浓度的装置的实施例中各单元的功能，例如图6所示单元10至40的功能。

终端设备5可以包括但不限于锌原卟啉测定仪。终端设备5可包括，但不仅限于，处理器50、存储器51。本领域技术人员可以理解，图9仅仅是终端设备5的示例，并不构成对终端设备5的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如终端设备5还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

处理器50可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器50、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(field－programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器50也可以是任何常规的处理器等。

存储器51可以是终端设备5的内部存储单元，例如终端设备5的硬盘或内存。存储器51也可以是终端设备5的外部存储设备，例如终端设备5上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard，smc)，安全数字(securedigital，sd)卡，闪存卡(flashcard)等。进一步地，存储器51还可以既包括终端设备5的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器51用于存储计算机程序52以及终端设备5所需的其他程序和数据。存储器51还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read－onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。