[發(fā)明專利]雙光程和多位置調(diào)制光源測(cè)量游離血紅蛋白含量的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710529567.1
• 申請(qǐng)日: 2017-07-02
• 公開（公告）號(hào): CN107421903A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林凌;王玉宇;王艷軍;張盛昭;羅永順;甄建蕓;李剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/31
• 分類號(hào): G01N21/31
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所12201
• 代理人: 李林娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光譜復(fù)雜溶液濃度分析化學(xué)計(jì)量領(lǐng)域，尤其涉及一種雙光程和多位置調(diào)制光源測(cè)量游離血紅蛋白含量的方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中，較為成熟的技術(shù)是通過化學(xué)檢驗(yàn)來檢測(cè)血袋中游離血紅蛋白的含量，具有準(zhǔn)確性高的突出優(yōu)點(diǎn)，但化學(xué)檢驗(yàn)的方式無法滿足快速、非接觸、以及無污染的需求，光譜測(cè)量由于其非接觸、無污染的特性也有可能實(shí)現(xiàn)血袋內(nèi)游離血紅蛋白的含量檢測(cè)。

在光譜檢測(cè)中，根據(jù)朗伯-比爾定律：分別測(cè)量各個(gè)波長的入射光強(qiáng)I₀和出射光強(qiáng)I，通過公式(1)計(jì)算各個(gè)波長的吸光度A。∈為物質(zhì)在某一波長下吸光系數(shù)，c為物質(zhì)的濃度，b為光程長度。

實(shí)際上，由于種種原因未能測(cè)量入射光強(qiáng)I₀，例如：入射光強(qiáng)I₀太強(qiáng)而難以測(cè)量，但如果在入射光強(qiáng)I₀基本穩(wěn)定不變的情況下，只測(cè)量出射光強(qiáng)I也可以得到不錯(cuò)的結(jié)果。然而光譜檢測(cè)受到光譜背景噪聲、光源變化的影響以及測(cè)量容器的影響難以達(dá)到測(cè)量需要的精度。

光源的影響主要表現(xiàn)為光譜分布和光強(qiáng)的變化。導(dǎo)致光源變化的原因有很多，如光源電壓變化、燈絲老化，環(huán)境溫度變化等。在光譜分析中，鮮有文獻(xiàn)介紹光源對(duì)測(cè)量精度的影響，以及減小光源強(qiáng)度變化對(duì)測(cè)量精度影響的方法。在早前的研究中，用定標(biāo)的方式來消除一些干擾，如用水來定標(biāo)，但是由于光強(qiáng)過強(qiáng)，實(shí)際中難以操作。也有很多學(xué)者利用中性衰減片或光纖分光方式測(cè)量入射光強(qiáng)I₀。以中性衰減片為例(下面的討論除非特別說明，均在某個(gè)波長上討論)，測(cè)量通過中性衰減片的出射光強(qiáng)Iⁿ，則光源的光強(qiáng)I₀ⁿ可以用吸光度A和出射光強(qiáng)Iⁿ來表示：

然后將被測(cè)樣品替換中性衰減片，測(cè)出樣品的出射光強(qiáng)I^S，

注意到所以

式(4)的最終結(jié)果中沒有(也即)出現(xiàn)，說明光源的強(qiáng)度(及其光譜)不會(huì)影響對(duì)樣品的測(cè)量，只要所有的測(cè)量都采用同一中性衰減片校準(zhǔn)，即保持lgIⁿ+Aⁿ為恒定常數(shù)。

但不同場(chǎng)合很難找到完全一樣的中性衰減片，且很難保證樣品與中性衰減片的位置一致。并且由于血液的散射性，導(dǎo)致得到的光譜具有非線性，以及無法完全消除光譜背景噪聲的影響，針對(duì)這一問題，本專利提出了一種雙光程和多位置調(diào)制光源測(cè)量游離血紅蛋白含量的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種雙光程和多位置調(diào)制光源測(cè)量游離血紅蛋白含量的方法，不僅消除了光譜背景噪聲、光源變化和血袋帶來的影響，而且極大抑制了血液散射帶來的影響，提高了游離血紅蛋白含量分析的精度；解決了血袋內(nèi)游離血紅蛋白含量的無損檢測(cè)問題，高效、簡便、無污染，詳見下文描述：

一種雙光程和多位置調(diào)制光源測(cè)量游離血紅蛋白含量的方法，所述方法用于測(cè)量血袋內(nèi)的血液游離血紅蛋白含量，所述方法包括以下步驟：

光源的出光光口、與光譜接收裝置的入射狹縫緊貼血袋，調(diào)制裝置調(diào)制光源使其發(fā)出方波光信號(hào)，光源對(duì)血液樣品進(jìn)行透射，光譜接收裝置采集透射光譜；

位移平臺(tái)控制光源移動(dòng)至不同位置，在每一個(gè)位置上改變光程透射血液，由光譜接收裝置采集透射光譜，并將其變換到頻域構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜，每個(gè)位置處的兩個(gè)頻域內(nèi)透射光譜比值求對(duì)數(shù)即為該位置處的血液吸收光譜，將多個(gè)位置處的吸收光譜歸一化處理，結(jié)合化學(xué)檢驗(yàn)的數(shù)據(jù)，建立數(shù)學(xué)模型；

采集未知血液樣品多個(gè)位置處的兩個(gè)光程下的透射光譜，變換至頻域內(nèi)構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜，計(jì)算吸收光譜后將多個(gè)位置的吸收光譜歸一化帶入數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，得到游離血紅蛋白的含量；

所述方法構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜消除光譜背景噪聲影響，利用雙光程測(cè)量消除光源變化和血袋的影響，利用多位置測(cè)量得到的透射光譜增加血液所有成分的信息量，抑制血液散射帶來的影響，提高游離血紅蛋白含量分析的精度；解決血袋內(nèi)游離血紅蛋白含量的無損檢測(cè)問題。

所述構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜的步驟具體為：

調(diào)制裝置將光源調(diào)制成方波光信號(hào)，對(duì)血液進(jìn)行透射，由光譜接收裝置采集透射光譜，將透射光譜的每個(gè)波長的時(shí)間序列變換到頻域，以各個(gè)波長的基波分量構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜。

其中，位移平臺(tái)控制光源移動(dòng)至不同位置，在每一個(gè)位置上改變光程透射血液，由光譜接收裝置采集透射光譜的步驟具體為：