双光程和多位置调制光源测量游离血红蛋白含量的方法技术

本发明专利技术公开了一种双光程和多位置调制光源测量游离血红蛋白含量的方法，包括：光源的出光光口与光谱接收装置的入射狭缝紧贴血袋，调制装置对光源进行调制，光源对血液样品进行透射，光谱接收装置采集透射光谱；位移平台控制光源移动至不同的位置并改变光程测量，将每一个位置处两个光程下采集的透射光谱变换至频域构造频域内透射光谱，并且将每个位置处的两个频域内透射光谱的比值求对数得到该位置下的吸收光谱，将多个位置处的吸收光谱归一化处理，结合化学检验的数据，建立数学模型；同样方法采集未知血液样品多个位置处的吸收光谱，归一化后带入数学模型，得到游离血红蛋白的含量。

A method of measuring free hemoglobin content by dual optical path and multi position modulated light source

The invention discloses a method, a dual path and multi position measurement of free hemoglobin content of the modulated light source includes a light source of the optical spectrum and incident slit light receiving device close to the blood bag, modulate the light modulation device, light source for transmission of blood samples, spectral receiver acquisition transmission spectrum; displacement control platform source move to a different position and change the optical path measurement, each position transmission spectrum transform to the frequency domain structure of frequency data acquisition in the transmission spectrum of two optical path, and the ratio of the two frequency at each position within the transmission spectrum of the logarithm by absorption spectrum of the position, the absorption spectrum of normalized multi a position, combined with the chemical test data, establish mathematical model; absorption spectra of the same method collecting blood samples of unknown at multiple locations, to The content of free hemoglobin was obtained by a mathematical model.

【技术实现步骤摘要】
双光程和多位置调制光源测量游离血红蛋白含量的方法
本专利技术涉及光谱复杂溶液浓度分析化学计量领域，尤其涉及一种双光程和多位置调制光源测量游离血红蛋白含量的方法。
技术介绍
现有技术中，较为成熟的技术是通过化学检验来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，但化学检验的方式无法满足快速、非接触、以及无污染的需求，光谱测量由于其非接触、无污染的特性也有可能实现血袋内游离血红蛋白的含量检测。在光谱检测中，根据朗伯-比尔定律：分别测量各个波长的入射光强I0和出射光强I，通过公式(1)计算各个波长的吸光度A。∈为物质在某一波长下吸光系数，c为物质的浓度，b为光程长度。实际上，由于种种原因未能测量入射光强I0，例如：入射光强I0太强而难以测量，但如果在入射光强I0基本稳定不变的情况下，只测量出射光强I也可以得到不错的结果。然而光谱检测受到光谱背景噪声、光源变化的影响以及测量容器的影响难以达到测量需要的精度。光源的影响主要表现为光谱分布和光强的变化。导致光源变化的原因有很多，如光源电压变化、灯丝老化，环境温度变化等。在光谱分析中，鲜有文献介绍光源对测量精度的影响，以及减小光源强度变化对测量精度影响的方法。在早前的研究中，用定标的方式来消除一些干扰，如用水来定标，但是由于光强过强，实际中难以操作。也有很多学者利用中性衰减片或光纤分光方式测量入射光强I0。以中性衰减片为例(下面的讨论除非特别说明，均在某个波长上讨论)，测量通过中性衰减片的出射光强In，则光源的光强I0n可以用吸光度A和出射光强In来表示：然后将被测样品替换中性衰减片，测出样品的出射光强IS，注意到所以式(4)的最终结果中没有(也即)出现，说明光源的强度(及其光谱)不会影响对样品的测量，只要所有的测量都采用同一中性衰减片校准，即保持lgIn+An为恒定常数。但不同场合很难找到完全一样的中性衰减片，且很难保证样品与中性衰减片的位置一致。并且由于血液的散射性，导致得到的光谱具有非线性，以及无法完全消除光谱背景噪声的影响，针对这一问题，本专利提出了一种双光程和多位置调制光源测量游离血红蛋白含量的方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一种双光程和多位置调制光源测量游离血红蛋白含量的方法，不仅消除了光谱背景噪声、光源变化和血袋带来的影响，而且极大抑制了血液散射带来的影响，提高了游离血红蛋白含量分析的精度；解决了血袋内游离血红蛋白含量的无损检测问题，高效、简便、无污染，详见下文描述：一种双光程和多位置调制光源测量游离血红蛋白含量的方法，所述方法用于测量血袋内的血液游离血红蛋白含量，所述方法包括以下步骤：光源的出光光口、与光谱接收装置的入射狭缝紧贴血袋，调制装置调制光源使其发出方波光信号，光源对血液样品进行透射，光谱接收装置采集透射光谱；位移平台控制光源移动至不同位置，在每一个位置上改变光程透射血液，由光谱接收装置采集透射光谱，并将其变换到频域构造频域内透射光谱，每个位置处的两个频域内透射光谱比值求对数即为该位置处的血液吸收光谱，将多个位置处的吸收光谱归一化处理，结合化学检验的数据，建立数学模型；采集未知血液样品多个位置处的两个光程下的透射光谱，变换至频域内构造频域内透射光谱，计算吸收光谱后将多个位置的吸收光谱归一化带入数学模型进行计算，得到游离血红蛋白的含量；所述方法构造频域内透射光谱消除光谱背景噪声影响，利用双光程测量消除光源变化和血袋的影响，利用多位置测量得到的透射光谱增加血液所有成分的信息量，抑制血液散射带来的影响，提高游离血红蛋白含量分析的精度；解决血袋内游离血红蛋白含量的无损检测问题。所述构造频域内透射光谱的步骤具体为：调制装置将光源调制成方波光信号，对血液进行透射，由光谱接收装置采集透射光谱，将透射光谱的每个波长的时间序列变换到频域，以各个波长的基波分量构造频域内透射光谱。其中，位移平台控制光源移动至不同位置，在每一个位置上改变光程透射血液，由光谱接收装置采集透射光谱的步骤具体为：在位置a处，位移平台控制光源分别在两个光程下即：位置a和位置a’对血液样品进行透射，由光谱接收装置采集透射光谱；位移平台控制光源移动至位置b，分别在两个光程下即：位置b和位置b’对血液样品进行透射，由光谱接收装置采集透射光谱；位移平台控制光源一直移动至位置n，分别在两个光程下即：位置n和位置n’对血液样品进行透射，由光谱接收装置采集透射光谱；或，光谱接收装置在位置a处，位移平台控制光谱接收装置分别在两个光程下即：位置a和位置a’处采集透射光谱；位移平台控制光谱接收装置移动至位置b，分别在两个光程下即：位置b和位置b’处采集透射光谱；位移平台控制光谱接收装置一直移动至位置n，分别在两个光程下即：位置n和位置n’处采集透射光谱。所述方法还包括：在光源处设置一光纤，作为入射光纤，且保证入射光纤与光谱接收装置的入射狭缝紧贴血袋；或，在光谱接收装置处设置一光纤，作为出射光纤，且保证出射光纤与光源出光光口紧贴血袋；或，在光源与光谱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。入射光纤在位置a处，光源通过入射光纤分别在两个光程下即：位置a和位置a’处对血液样品进行透射，由光谱接收装置采集透射光谱；位移平台控制入射光纤移动到位置b处，光源通过入射光纤分别在该位置处两个光程下即：位置b和位置b’处对血液样品进行透射，由光谱接收装置采集透射光谱；控制入射光纤一直移动到位置n处，光源通过入射光纤分别在该位置处两个光程下即：位置n和位置n’处对血液样品进行透射，由光谱接收装置采集透射光谱。其中，出射光纤在位置a处，由光谱接收装置通过出射光纤在该位置处两个光程下即：位置a和位置a’处采集透射光谱；位移平台控制出射光纤移动到位置b处，光谱接收装置通过出射光纤在该位置处两个光程下即：位置b和位置b’处采集透射光谱；控制出射光纤一直移动到位置n处，光谱接收装置通过出射光纤在该位置处两个光程下即：位置n和位置n’处采集透射光谱。进一步地，所述光源为超连续宽谱激光，该超连续宽谱激光覆盖可见光波段、或近红外光波段、或两者的组合，可直接发光或经入射光纤传导。进一步地，所述位移平台为步进电机；所述光谱接收装置为光谱仪；所述调制装置为斩波器。进一步地，所述光源为氙灯宽谱光源或溴钨灯宽谱光源，该氙灯宽谱光源或溴钨灯宽谱光源覆盖可见光波段、或近红外光波段、或两者的组合，可直接发光或经入射光纤传导。进一步地，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。本专利技术提供的技术方案的有益效果是：1、本专利技术通过控制位移平台改变位置和光程，在不同位置处的双光程下采集同一调制光源下的血袋内血液的透射光谱，并将其变换至频域构造频域内透射光谱，从而消除了透射光谱背景噪声的影响；2、本专利技术利用双光程测量消除了光源变化和血袋带来的影响，并且由于血液的散射性，导致透射光谱向多个方向散射，而多位置测量得到的透射光谱增加了血液所有成分的信息量，从而极大抑制了血液散射带来的影响；3、本专利技术提高了游离血红蛋白含量分析的精度；解决了血袋内游离血红蛋白含量的无损检测问题，高效、简便、无污染。附图说明图1为双光程和多位置调制光源测量游离血红蛋白含量的方法原理图；图2为双光程透射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双光程和多位置调制光源测量游离血红蛋白含量的方法，其特征在于，所述方法用于测量血袋内的血液游离血红蛋白含量，所述方法包括以下步骤：光源的出光光口、与光谱接收装置的入射狭缝紧贴血袋，调制装置调制光源使其发出方波光信号，光源对血液样品进行透射，光谱接收装置采集透射光谱；位移平台控制光源移动至不同位置，在每一个位置上改变光程透射血液，由光谱接收装置采集透射光谱，并将其变换到频域构造频域内透射光谱，每个位置处的两个频域内透射光谱比值求对数即为该位置处的血液吸收光谱，将多个位置处的吸收光谱归一化处理，结合化学检验的数据，建立数学模型；采集未知血液样品多个位置处的两个光程下的透射光谱，变换至频域内构造频域内透射光谱，计算吸收光谱后将多个位置的吸收光谱归一化带入数学模型进行计算，得到游离血红蛋白的含量；所述方法构造频域内透射光谱消除光谱背景噪声影响，利用双光程测量消除光源变化和血袋的影响，利用多位置测量得到的透射光谱增加血液所有成分的信息量，抑制血液散射带来的影响，提高游离血红蛋白含量分析的精度；解决血袋内游离血红蛋白含量的无损检测问题。

【技术特征摘要】
1.一种双光程和多位置调制光源测量游离血红蛋白含量的方法，其特征在于，所述方法用于测量血袋内的血液游离血红蛋白含量，所述方法包括以下步骤：光源的出光光口、与光谱接收装置的入射狭缝紧贴血袋，调制装置调制光源使其发出方波光信号，光源对血液样品进行透射，光谱接收装置采集透射光谱；位移平台控制光源移动至不同位置，在每一个位置上改变光程透射血液，由光谱接收装置采集透射光谱，并将其变换到频域构造频域内透射光谱，每个位置处的两个频域内透射光谱比值求对数即为该位置处的血液吸收光谱，将多个位置处的吸收光谱归一化处理，结合化学检验的数据，建立数学模型；采集未知血液样品多个位置处的两个光程下的透射光谱，变换至频域内构造频域内透射光谱，计算吸收光谱后将多个位置的吸收光谱归一化带入数学模型进行计算，得到游离血红蛋白的含量；所述方法构造频域内透射光谱消除光谱背景噪声影响，利用双光程测量消除光源变化和血袋的影响，利用多位置测量得到的透射光谱增加血液所有成分的信息量，抑制血液散射带来的影响，提高游离血红蛋白含量分析的精度；解决血袋内游离血红蛋白含量的无损检测问题。2.根据权利要求1所述的双光程和多位置调制光源测量游离血红蛋白含量的方法，其特征在于，所述构造频域内透射光谱的步骤具体为：调制装置将光源调制成方波光信号，对血液进行透射，由光谱接收装置采集透射光谱，将透射光谱的每个波长的时间序列变换到频域，以各个波长的基波分量构造频域内透射光谱。3.根据权利要求1所述的一种双光程和多位置调制光源测量游离血红蛋白含量的方法，其特征在于，位移平台控制光源移动至不同位置，在每一个位置上改变光程透射血液，由光谱接收装置采集透射光谱的步骤具体为：在位置a处，位移平台控制光源分别在两个光程下即：位置a和位置a’对血液样品进行透射，由光谱接收装置采集透射光谱；位移平台控制光源移动至位置b，分别在两个光程下即：位置b和位置b’对血液样品进行透射，由光谱接收装置采集透射光谱；位移平台控制光源一直移动至位置n，分别在两个光程下即：位置n和位置n’对血液样品进行透射，由光谱接收装置采集透射光谱；或，光谱接收装置在位置a处，位移平台控制光谱接收装置分别在两个光程下即：位置a和位置a’处采集透射光谱；位移平台控制光谱接收装置移动至位置b，分别在两个光程下即：位置b和位置b’处采集透射光谱；位移平台控制光谱接收装置一直移动至位置n，分别在两个光程下即：位置n和位置n’处采集透射光谱。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：林凌，王玉宇，王艳军，张盛昭，罗永顺，甄建芸，李刚，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12