一种快速测量血红蛋白的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于医疗检验领域，具体涉及一种快速测量血红蛋白的方法和装置。
【背景技术】
[0002] 红细胞是人体血液的主要组成部分，而红细胞的主要组成成分为血红蛋白，血 红蛋白是人体内运输氧气的载体，血红蛋白浓度直接影响人体运输氧气的能力，进而影 响人体的正常新陈代谢。一般成年男性的血红蛋白正常值为120-160g/L，成年女性为 110-150g/L，血红蛋白浓度过高或过低都会反映人体的某些生理疾病，过低则可能为贫血 症、营养不良等，过高则可能为先天心肺疾病、某些肿瘤疾病等。因此，血红蛋白的检测具有 重要的意义。
[0003] 在移动站点检测上，目前常使用的是硫酸铜滴定法、氰化高铁法或叠氮高铁法对 血红蛋白的含量进行测量，其中，硫酸铜滴定法受人为因素及环境温度影响较大；而氰化高 铁法往往用于大型生化分析仪上，氰化高铁法由于使用了有氰化物这种剧毒物质，会对环 境产生不利影响，且由于需要氰化物参与化学反应，故需要较长的反应时间。
[0004] 现在主流的测量方法主要为叠氮高铁法及光谱吸收的方法。该方法需要使用单酸 钠、皂素等破除红细胞细胞壁，然后用叠氮化钠和亚硝酸钠将血红蛋白转化为叠氮高铁血 红蛋白，根据分光光度法可计算出血红蛋白的浓度。目前基于干式化学的定量测量方法取 得了巨大的成功，但是由于干式试剂的吸湿性，干式试片的存储使用还收到温度湿度的限 制，另外，因在测量时需要溶血和进行化学反应，操作较为麻烦。
[0005] 美国专利6262798披露了一种可以直接测量未稀释未溶血血样的血红蛋白浓度， 该方法采用多个波长进行测量，以消除散射对测量结果的影响，由于血液内红细胞的不均 匀性及存在多种类型的血红蛋白，该系统比较复杂，仅在大型仪器上得到应用。无法大规模 推广使用。
[0006] 除此之外，因为在测量时，红细胞的分布均匀需要一定的时间，造成血红蛋白的分 布均匀需要一定的时间，相对应的，目前现有的技术需要的测量时间均比较长，无法做到快 速测量，给使用者造成极大的困扰。
【发明内容】
[0007] 为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种快速测量血红蛋白的方法 和装置，可在3秒内给出测量结果。该装置利用光学调制消除血样内血红蛋白细胞分布不 均匀的影响，同时根据补偿算法可较好的消除散射对测量结果的影响，更为突出的是本发 明只使用两个波长就实现了上述的快速测量。
[0008] 本发明所采用的技术方案为：一种快速测量血红蛋白的方法，其算法为：
[0009] tHB = k*(Al-A2)+F(Al-A2);
[0010] 其中：tHB为血红蛋白的浓度；
[0011] A1为主测量波长吸收测量的吸光度，为主测量波长的空白光强与吸收光强的比值 的对数；
[0012] A2为次测量波长吸收测量的吸光度，为次测量波长的空白光强与吸收光强的比值 的对数；
[0013] k为与测量装置结构有关的常数；
[0014] F(A1_A2)为补偿散射效应所提出的补偿函数。
[0015] 对于未稀释未溶血血液样品，由于血液样品进入检测仪器后里面的红细胞处于 运动状态，会造成红细胞的散射效应，也由于散射效应的存在，会影响吸收光强的数值变 化，从而影响（A1-A2)的值，进而对测量结果造成影响，所以现有的测量方法往往需要等待 100~300秒后，血液样品在检测仪器中达到平衡状态后再进行检测。显而易见的，这在一 些需要快速得到测量结果的场合，会造成很大的不便，本发明在原有的tHB = k* (A1-A2)算 法的基础上，加入了为补偿散射效应所提出的补偿函数F(A1-A2)，可消除散射效应的影响， 无需等待100~300秒使血液样本达到稳定状态，可在几秒钟内直接推断出未稀释未溶血 血液稳定平衡状态，从而实现血红蛋白浓度的快速测量。
[0016] 优选的，其算法为：
[0017] tHB = k*(Al-A2)+F(Al-A2);
[0018] 其中，
[0019] n，m是散射效应有关的常数，可通过实验使用标准血液样品标定获得；K为 (A1-A2)的值在某个时间点的斜率。
[0020] 本发明通过F (A1-A2) = n+m*K对散射效应进行算法补偿，无需等待100~300秒 使血液样品达到稳定状态，可直接推断出未稀释未溶血血液样品稳定平衡状态，从而实现 血红蛋白浓度的快速测量。
[0021] 优选的，其算法为：
[0022] tHB = k* (A1-A2) +F (A1-A2) +G (T);
[0023] 其中，T为温度；
[0024] G⑴为补偿温度变化对检测结果影响提出的温度补偿函数。
[0025] 在原有的tHB = k*(Al-A2)+F(Al-A2)基础上，增加温度补偿函数G(T)，可使测量 结果更加准确。
[0026] 在具体的检测过程中，操作步骤为：
[0027] a、检测空白光强；
[0028] b、填充血样；
[0029] c、检测吸收光强；
[0030] d、计算血样中血红蛋白的浓度。
[0031] 补偿函数F(A1_A2)为线性函数。
[0032] 故优选的，在测量血液样品之前，使用已知标准血液样品进行校准。所述校准为， 使用标准血液样品得到补偿函数F(A1-A2)中n和m的值。对一个确定的测量装置来说，n 和m的值是固定的，通过使用多个标准血液样品将n和m的值测出来。另一方面，在检测时， (A1-A2)的值随时间是连续变化的，可根据数据的变化求出某一点（如M点）的斜率，即K， 代入公式，即可得到F(A1-A2) = n+m*K，即可得到tHB，即血红蛋白浓度。
[0033] 需要说明的是，因为本发明中的测量血红蛋白的方法不需要等待血液样品完全达 到平衡状态，可以根据某一时刻（如第三秒）时的（A1-A2)的值的切线斜率K，即可得到血 红蛋白的浓度。
[0034] 本发明还公开了一种快速测量血红蛋白的装置，所述装置可实现上述方法，所述 装置包括：
[0035] 发光二极管，用以交替发出主测量波长和次测量波长两种脉冲频率的测试光束；
[0036] 滤波片，用于将所述测试光束进行光谱调制；
[0037] 微型光学比色皿，用于装载血液样品；
[0038] 光电探测器，用于检测空白光强和吸收光强的强度；
[0039] 电源，用于为除电源之外的其他组件提供电能；
[0040] 微控制单元（MCU)，所述发光二极管、所述光电探测器和电源均与所述微控制单元 电连接。
[0041] 优选的，所述电源为电源适配器、电池或太阳能电池板中的任意一种或任意组合， 采用多种供电方式，可增加所述装置的适用范围。
[0042] 优选的，所述装置还包括准直透镜，所述准直透镜设置于所述发光二极管和所述 微型光学比色皿之间，所述准直透镜用于对测试光束进行准直。
[0043] 作为对所述测试光束进行准直的另一种途径，所述发光二极管为带准直透镜的封 装发光二极管。
[0044] 优选的，所述装置还包括恒流电路，所述发光二级管通过所述恒流电路与所述微 控制单元电连接。所述发光二极管采用恒流电路进行驱动，避免电流波动导致发光不稳定， 从而减少了吸光度计算的误差，提高了测量的精度。
[0045] 优选的，所述主测量波长为500~600nm，次测量波长为850~910nm。
[0046] 进一步的，作为测量波长的最优选择，所述主测量波长为506nm，次测量波长为 880nm。
[0047] 优选的，所述滤光片为主测量波长的窄带滤波片，所述窄带滤波片对次测量波长 也有一定的透过率。所述窄带滤波片的设置，可保证测量结果更加精确。
[0048] 优选的，所述装置还包括温度传感器，所述温度传感器与所述微控制单元电连接， 所述温度传感器用于对测量检测环境温度，并根据G(T)结果进行补偿，降低环境对测量结 果的影响。
[0049] 所述温度补偿函数为现有技术，在此就不再赘述。
[0050] 优选的，所述装置还包括位置传感器，所述位置传感器与所述微控制单元电连接， 所述位置传感器来监控所述微型光学比色皿所处的位置。
[0051] 进一步的，所述位置传感器为光电开关或者霍尔开关。
[0052] 优选的，所述装置还包括蜂鸣器，所述蜂鸣器与所述微控制单元电连接，所述蜂鸣 器用于在检测结束后发出声音提醒使用者。
[0053] 优选的，所述装置还包括条码扫描器，所述条码扫描器与所述微控制单元电连接， 所述条码扫描器用于输入用户的信息。
[0054] 进一步的，所述装置还包括存储器，所述存储器与所述微控制单元电连接，用于存 储测量数据。
[0055] 优选的，所述微型光学比色皿的空腔厚度为100~200um。所述厚度下，测量的精 度较好。
[0056] 优选的，所述光电探测器的探测面中心与微型光学比色皿的测量区域中心在一条 光路上，所述光路与所述测试光束同轴。
[0057] 优选的，还包括无线传输模块，所述无线传输模块用来实现数据的无线传输。
[0058] 进一步的，所述无线传输模块可为蓝牙模块、WiFi模块或者ZigBee模块。
[0059] 当然，除了无线模块之外，也可用I/O口实现数据的传输。
[0060] 本发明的有益效果为：
[0061] 1、本发明中的快速测量血红蛋白的方法，在大量实验和数据分析的基础上，使用 补偿函数F(A1-A2)消除散射效应带来的影响，无需等待100~300秒使血液样本达到稳定 状态，可直接推断出未稀释未溶血血液稳定平衡状态，从而实现血红蛋白浓度的快速测量。
[0062] 2、本发明中的快速测量血红蛋白的装置，架设了所述准直