一种全血血红蛋白浓度检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种全血血红蛋白浓度检测方法及装置，其中方法包括获取一定量的待测全血样本，采用双波长两次测量样本光吸收数据，分析红细胞散射场，获取散射补偿角范围，最后根据得到的双波长测算数据和散射补偿角数值采用浓度计算公式计算浓度值。因本发明专利技术避免了试剂安全性问题和误差大等问题，从而能更精确测量的血红蛋白浓度。

Method and device for detecting whole blood hemoglobin concentration

The present invention relates to a whole blood hemoglobin concentration detection method and device, in which the method includes obtaining a certain amount of whole blood sample, measuring the light absorption data of the sample with double wavelengths two times, analyzing the red cell scattering field, obtaining the range of the scattering compensation angle, and finally calculating the data and the number of scattering compensation angle according to the obtained dual wavelength. The value is calculated by the formula of concentration. The invention avoids the problems of the safety of the reagent and the large error, so that the hemoglobin concentration can be measured more accurately.

【技术实现步骤摘要】
一种全血血红蛋白浓度检测方法及装置
本专利技术涉及一种全血血红蛋白浓度检测方法，同时本专利技术还涉及一种血红蛋白浓度检测装置。
技术介绍
人体血液红细胞中含有大量的血红蛋白，血红蛋白是高等生物体内负责运载氧的一种蛋白质。血红蛋白浓度参数是评价人体贫血情况的重要指标，其对疾病的治疗和预后的判断具有重要的临床意义。因此，血样血红蛋白浓度检测方法得到了广泛而深入的研究，现有的各种检测血红蛋白含量方法主要包括有试剂反应检测法，如采用氰化高铁(HiCN法)、十二烷基三甲基溴化铵试剂等等，主要根据血红蛋白与某些试剂相互反应而生成能够稳定存在的显色物质,通过该物质在某一特定波长下对光的吸收特征,进而计算出血红蛋白的浓度。但是试剂反应检测法中一些试剂本身就属于有毒或刺激性物质，存在安全隐患；其次是采用电化学方法，利用生物体中蛋白质分子之间的电子转移原理，通过对电极吸附特有化学染料借以催化血红蛋白反应促进电极与血红蛋白之间电子传递，最后测量峰电流来实现血红蛋白浓度测量，但是此类方法的血红蛋白测量精度不够高；此外，还有对未溶血未稀释的全血样本采用双波长分光光度法评估样本血红蛋白浓度，但此类方法无法避免光散射影响，从而导致血红蛋白测量精度不高。综上所述，现有的技术中都没有一种能提供安全而又高精度测量血红蛋白浓度方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为了解决上述问题，提供了一种安全而又保证高精度测量血液中血红蛋白浓度的方法和装置。本专利技术提供一种全血血红蛋白浓度检测方法包括以下步骤：步骤S1：获取一定量的待测全血样本；步骤S2：采用双波长两次测量样本光吸收数据；步骤S3：计算红细胞散射场强度，获取散射补偿角范围；步骤S4：根据得到的双波长测算数据和散射补偿角数值和如下浓度计算公式计算浓度值：其中，Hb为样本血红蛋白浓度，ABS1为第一次光吸收测量，ABS2为第二次光吸收测量，F(Sca)为光散射相关的函数，k1，k2，k3，m1，m2，m3，m为校正常数。步骤S1中所述获取一定量的待测全血样本是通过微流控芯片获取待分析样品，其中微控流芯片包括至少一个中带有光学窗的管腔，管腔两个平面间高度满足光程长度大于0.2mm小于0.5mm。步骤S2中第一次测量选择波长为520-545nm范围内的光对样品进行第一次光吸收测量，第二次测量选择波长为750-950nm范围内的光对样品进行光吸收测量。步骤S3中计算红细胞散射场强度通过如下公式计算和推导：假设入射光沿z轴正向传播，振动方向与x轴平行，距红细胞中心r处点的散射光强度为：式中，λ为入射光波长，I0为入射光强，θ为散射角，为入射光矢量与红细胞散射面的夹角，i1(θ)和i2(θ)为散射强度函数。i1(θ)和i2(θ)用散射振幅函数可以表示为：i1(θ)＝|S1(θ)|2i2(θ)＝|S2(θ)|2则散射振幅函数可表达为：这里，an和bn为Mie系数，是与Bessel函数和Hankel函数有关的函数；πn(cosθ)和τn(cosθ)为散射角函数，是关于Legendre函数的函数，只与散射角θ有关。an和bn可由散射振幅函数公式得到：式中，m为散射颗粒与周围介质的相对折射率，对于非吸收性颗粒m为实数，对于吸收性颗粒m为负数，其虚部为颗粒对光吸收的量化；为颗粒尺度参数，d为颗粒直径，λ为入射光波长；ψn(z)与ξn(z)是Ricatti-Bessel函数，其中：z表示α或mα，和分别表示半整数阶的第一类Bessel和第二类Hankel函数。πn(cosθ)和τn(cosθ)表达式为：式中，是一阶Legendre函数。θ1～θ2散射角范围内的光能量服从dE＝Isds，且：其中，单位面积元式(8)和(9)中的ξn(z)与ψn(z)满足以下递推关系：初始值：ψ-1(z)＝cosz；ψ0(z)＝sinz；ξ-1(z)＝cosz-isinz；ξ1(z)＝sinz+icosz。式(10)和式(11)中的πn(cosθ)和τn(cosθ)满足以下递推关系：π′n＝(2n-1)πn-1+π′n-2τn＝πncosθ-π′nsin2θ初始值：π0＝0；π1＝1；π′0＝0；π′1＝0。步骤S3的散射补偿角的范围为8°～35°。本专利技术还提供一种全血血红蛋白浓度检测装置，包括样品获取单元，双波长光吸收测量单元，散射补偿测量单元和血红蛋白浓度计算单元，其中样品获取单元通过微流控芯片获取定量的测试样品，双波长光吸收测量单元通过两次不同波长进行光吸收测量，散射补偿测量单元计算红细胞散射场强度，获取最佳散射补偿角范围，通过浓度计算单元采用如下公式公式计算浓度值：其中，Hb为样本血红蛋白浓度，ABS1为第一次光吸收测量，ABS2为第二次光吸收测量，F(Sca)为光散射相关的函数，k1，k2，k3，m1，m2，m3，m为校正常数。样品获取单元的微控流芯片包括至少一个中带有光学窗的管腔，管腔两个平面间高度满足光程长度大于0.2mm小于0.5mm。双波长光吸收测量单元中第一次测量选择波长为520-545nm范围内的光对样品进行第一次光吸收测量，第二次测量选择波长为750-950nm范围内的光对样品进行光吸收测量。散射补偿测量单元对红细胞散射场强度通过如下公式计算和推导：假设入射光沿z轴正向传播，振动方向与x轴平行，距红细胞中心r处点的散射光强度为：式中，λ为入射光波长，I0为入射光强，θ为散射角，为入射光矢量与红细胞散射面的夹角，i1(θ)和i2(θ)为散射强度函数。i1(θ)和i2(θ)用散射振幅函数可以表示为：i1(θ)＝|S1(θ)|2i2(θ)＝|S1(θ)|2则散射振幅函数可表达为：这里，an和bn为Mie系数，是与Bessel函数和Hankel函数有关的函数；πn(cosθ)和τn(cosθ)为散射角函数，是关于Legendre函数的函数，只与散射角θ有关。an和bn可由散射振幅函数公式得到：式中，m为散射颗粒与周围介质的相对折射率，对于非吸收性颗粒m为实数，对于吸收性颗粒m为负数，其虚部为颗粒对光吸收的量化；为颗粒尺度参数，d为颗粒直径，λ为入射光波长；ψn(z)与ξn(z)是Ricatti-Bessel函数，其中：z表示α或mα，和分别表示半整数阶的第一类Bessel和第二类Hankel函数。πn(cosθ)和τn(cosθ)表达式为：式中，是一阶Legendre函数。θ1～θ2散射角范围内的光能量服从dE＝Isds，且：其中，单位面积元式(8)和(9)中的ξn(z)与ψn(z)满足以下递推关系：初始值：ψ-1(z)＝cosz；ψ0(z)＝sinz；ξ-1(z)＝cosz-isinz；ξ1(z)＝sinz+icosz。式(10)和式(11)中的πn(cosθ)和τn(cosθ)满足以下递推关系：π′n＝(2n-1)πn-1+π′n-2τn＝πncosθ-π′nsin2θ初始值：π0＝0；π1＝1；π′0＝0；π′1＝0。散射补偿角的范围为8°～35。本专利技术提供一种全血血红蛋白浓度检测方法及装置。该方法采用微流控芯片、LED冷光源双波长吸收及散射补偿技术，首先微流控芯片精确定量血样，LED冷光源减少其他波段光源干扰，获取精确的单一波段入射光，无需增加滤波装置，装置构成简单，成本低。深入分析红细胞光吸收、散射场，获取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全血血红蛋白浓度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：获取一定量的待测全血样本；步骤S2：采用双波长两次测量样本光吸收数据；步骤S3：计算红细胞散射场强度，获取散射补偿角范围；步骤S4：根据得到的双波长测算数据和散射补偿角数值和如下浓度计算公式计算浓度值：

【技术特征摘要】
1.一种全血血红蛋白浓度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：获取一定量的待测全血样本；步骤S2：采用双波长两次测量样本光吸收数据；步骤S3：计算红细胞散射场强度，获取散射补偿角范围；步骤S4：根据得到的双波长测算数据和散射补偿角数值和如下浓度计算公式计算浓度值：其中，Hb为样本血红蛋白浓度，ABS1为第一次光吸收测量，ABS2为第二次光吸收测量，F(Sca)为光散射相关的函数，k1，k2，k3，m1，m2，m3，m为校正常数。2.如权利要求2所述的一种全血血红蛋白浓度检测方法，其特征在于，所述步骤S1中所述的获取一定量的全血样本是通过微控流芯片获取，所述的微控流芯片包括至少一个中带有光学窗的管腔，所述的管腔两个平面间高度满足光程长度大于0.2mm小于0.5mm。3.如权利要求1所述的一种全血血红蛋白浓度检测方法，其特征在于，所述步骤S2中第一次测量选择波长为520-545nm范围内的光对样品进行第一次光吸收测量，第二次测量选择波长为750-950nm范围内的光对样品进行光吸收测量。4.如权利要求1所述的一种全血血红蛋白浓度检测方法，其特征在于，所述步骤S3中计算红细胞散射场强度通过如下公式计算和推导：假设入射光沿z轴正向传播，振动方向与x轴平行，距红细胞中心r处点的散射光强度为：式中，λ为入射光波长，I0为入射光强，θ为散射角，为入射光矢量与红细胞散射面的夹角，i1(θ)和i2(θ)为散射强度函数。i1(θ)和i2(θ)用散射振幅函数可以表示为：i1(θ)＝|S1(θ)|2i2(θ)＝|S2(θ)|2则散射振幅函数可表达为：这里，an和bn为Mie系数，是与Bessel函数和Hankel函数有关的函数；πn(cosθ)和τn(cosθ)为散射角函数，是关于Legendre函数的函数，只与散射角θ有关。an和bn可由散射振幅函数公式得到：式中，m为散射颗粒与周围介质的相对折射率，对于非吸收性颗粒m为实数，对于吸收性颗粒m为负数，其虚部为颗粒对光吸收的量化；为颗粒尺度参数，d为颗粒直径，λ为入射光波长；ψn(z)与ξn(z)是Ricatti-Bessel函数，其中：z表示α或mα，和分别表示半整数阶的第一类Bessel和第二类Hankel函数。πn(cosθ)和τn(cosθ)表达式为：式中，是一阶Legendre函数。θ1～θ2散射角范围内的光能量服从dE＝Isds，且：其中，单位面积元式(8)和(9)中的ξn(z)与ψn(z)满足以下递推关系：初始值：ψ-1(z)＝cosz；ψ0(z)＝sinz；ξ-1(z)＝cosz-isinz；ξ1(z)＝sinz+icosz。式(10)和式(11)中的πn(cosθ)和τn(cosθ)满足以下递推关系：π′n＝(2n-1)πn-1+π′n-2τn＝πncosθ-π′nsin2θ初始值：π0＝0；π1＝1；π′0＝0；π′1＝0。5.如权利要求1所述的一种全血血红蛋白浓度检测方法，其特征在于，所述步骤S3的散射补偿角的范围为8°～35°。6.一种全血血红蛋...

【专利技术属性】
技术研发人员：李迎春，项智，温之云，黄俊，钱海波，
申请(专利权)人：江苏康尚生物医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32