CN102353698B - 人类血型的检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及检测人类血型的方法和装置，包括控制程控信号发生器激发电压信号的程控信号发生模块、用于采集返回信号的数据采集模块，用于分析信号的数据分析模块、用于血型识别的血型识别模块和显示并存储所检测的人类血型的显示存储模块，所述阻抗检测装置，包括微控制器、程控信号发生器、激励电极、幅相检测器、检测电极、稳幅电路、恒流源电路、模块转换电路和信号调理电路，所述程控信号发生器、激励电极、检测电极、稳幅电路、恒流源电路、模块转换电路和信号调理电路电连接；本发明可降低检测成本和仪器制造成本，有利于将自动化血型/配备仪器向中小型医院和基层血站推广；提高检测灵敏度，保证鉴定结果的正确可靠，保障人民输血安全。
Description
技术领域
本发明涉及人类血型的检测方法及装置，特别是涉及使用电化学手段检测人类ABO血型所使用的检测方法及装置。
背景技术
ABO血型是根据红细胞膜表面有无A抗原和(或）B抗原，将血型分为A，B，AB，O型4种；Rh血型则根据红细胞膜表面有无D抗原及D抗原的强弱，将血型分为Rh阳性、Rh阴性、弱D/不完全D。用已知抗Ａ、抗Ｂ和抗D分型血清来测定红细胞上有无相应的Ａ、Ｂ、D抗原，即可检测出红细胞血型。红细胞上不存在某种抗原时，不与分型血清发生反应；但是，当红细胞上存在某种抗原时，红细胞与相应的分型血清出现凝集反应。临床上一般把红细胞凝集的程度由弱到强分为±、+、++、+++和++++凝集，各种凝集状态具有不同的临床意义。根据红细胞与不同分型血清凝集反应的情况即可判断出红细胞血型。
血型检测常用的手工平板法灵敏度低，检测时间长，结果保留时间短，操作难以实现标准化，且凭借肉眼观察检测结果，结果可靠性受主观影响较大。难以达到“准确、快速、规范”的要求。近年来，一部份血站及大型医院输血科开始引入了自动化的血型鉴定仪，这些自动化分析仪按原理主要分为两种：一种是基于梯形微板法，如Olympus PK7200自动化分析仪，另一种是基于卡式微柱凝胶法，如戴安娜全自动血型/配血系统和强生全自动血型/配血系统。梯形微板法检测时间长（一般需要1小时），而卡式微柱凝胶法需要购买凝胶卡，成本十分昂贵（一般为50~80元/例）。这些缺点大大地限制了这两种方法的应用推广。寻找高精度、快速、经济、全自动且易于规范化的检测方法，已成为输血医学急需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种人类血型的检测方法，所述方法综合光机电技术、生物电阻抗测量技术和模式识别理论，是一种全自动血型检测方法，具有快速、经济、客观、准确的特点，包括：控制单元向检测单元发出激活指令，所述检测单元检测待测样品，数据处理单元获取、处理和显示检测结果。
进一步，所述“控制单元向检测单元发出激活指令”步骤，具体为：所述控制单元通过程控信号控制模块控制程控信号发生器产生激励电压。
进一步，检测单元检测待测样品基于生物电阻抗测量技术，利用生物组织与器官的电特性及其变化规律提取相关的生物医学信息。本发明借助置于样品的电极系统向检测对象送入一微小的交流测量电流或电压，检测相应的电阻抗及其变化，获取相关信息。它具有无损、无害，廉价、操作简单和功能信息丰富等特点，“所述检测单元检测待测样品”步骤，具体为：所述控制单元通过程控信号控制模块控制程控信号发生器产生激励电压后，为了确保扫频信号的输出幅度保持相等，所述激励电压经稳幅电路后分为两路，一路为原信号VINPA，所述原信号VINPA直接输入到幅相检测器，另一路为过红细胞悬浮液组织信号VINPB，所述过红细胞悬浮液组织信号VINPB经恒流源电路、激励电极、样品、测量电极和信号调理电路后输入到幅相检测器，所述幅相检测器获得检测源信号VINPA和过红细胞悬浮液组织信号VINPB，并将VINPA和VINPB通过公式（1）和公式（2）转化为幅度比VMAG和相位差VPHS，在通过公式（3）和公式（4）求出红细胞悬浮液的幅值Z和细胞悬浮液的相位Qz-s，所述红细胞悬浮液的幅值Z和细胞悬浮液的相位Qz-s输出至模数转化电路，所述模数转化电路通过通信接口将信号输出数据处理单元。
进一步，“数据处理单元获取、处理和显示检测结果”步骤，具体为：通过数据采集模块采集返回的信号，通过数据分析模块分析所述信号，通过血型识别模块识别所述信号对应的血型，通过显示与存储模块显示并存储人类血型。
进一步，“所述过红细胞悬浮液组织信号VINPB经恒流源电路、激励电极、样品、测量电极和信号调理电路后输入到幅相检测器”步骤，具体为：过红细胞悬浮液组织信号VINPB通过恒流源电路转换为激励电流，所述激励电流激发激励电极，所述激励电极外接待测样品，所述激励电流流经样品后，通过测量电极检测并获得能够反应红细胞悬浮液凝集状态的电压信号，所述电压信号依次经过信号调理电路放大和滤波处理后到所述幅相检测器。
进一步，所述公式（1）、（2）为：
Rs为定值参比电阻。
本发明的目的之二在于提供一种人类血型的检测装置，可降低检测成本和仪器制造成本，有利于将自动化血型/配备仪器向中小型医院和基层血站推广；提高检测灵敏度，保证鉴定结果的正确可靠，保障人民输血安全，包括：控制单元、检测单元和数据处理单元，所述控制单元与检测单元通信连接，所述检测单元与数据处理单元通信连接，所述控制单元，包括控制程控信号发生器激发电压信号的程控信号发生模块，所述检测单元，包括微控制器、程控信号发生器、激励电极、幅相检测器、检测电极、稳幅电路、恒流源电路、模块转换电路和信号调理电路，所述数据处理单元，包括用于采集返回信号的数据采集模块，用于分析信号的数据分析模块、用于血型识别的血型识别模块和显示并存储所检测的人类血型的显示存储模块，所述程控信号发生器、激励电极、检测电极、稳幅电路、恒流源电路、模块转换电路和信号调理电路电连接，所述数据采集模块、数据分析模块、血型识别模块和显示存储模块通信连接。
进一步，获得恒流源电路输出电流的激励电极1-1为2针式结构，检出电压并输入至信号调理电路的检测电极1-2为2针式结构，所述激励电极1-1和检测电极1-2集成为一体电极，所述激励电极1-1的2根针对称设置于所述一体电极左右两侧的外缘，所述检测电极1-2的2根针对称设置于所述一体电极左右两侧的内缘。
进一步，所述微控制器采用AT89C52控制，所述程控信号发生器AD9851控制，所述幅相检测器采用AD8302控制，所述稳幅电路采用AD8370控制，所述恒流源电路采用AD844控制。
进一步，所述通信连接为RS232接口电路。
本发明的人类血型的检测方法及装置，可大大地缩短现有的检测时间，为抢救生命赢得时间；降低检测成本和仪器制造成本，有利于将自动化血型/配备仪器向中小型医院和基层血战推广；提高检测灵敏度，保证鉴结果的正确可靠，保障人民输血安全；减轻劳动强度、减少主观误差、应用标准化流程进行操作、原始结果易于保存。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明一种人类血型的检测的系统流程图；
图2为本发明一种人类血型的检测的检测单元示意图；
图3为本发明一种人类血型的检测的数据处理单元示意图；
图4为本发明的一种人类血型的检测系统电极结构图；
附图标记：1-1-——激励电极，1-2——检测电极。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应该理解这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
本发明提供一种人类血型的检测方法，利用光机电技术、生物电阻抗测量技术和模式识别理论，是一种全自动血型检测方法，具有快速、经济、客观、准确的特点。
检测单元检测待测样品的原理是：利用生物组织与器官的电特性及其变化规律提取相关的生物医学信息。本发明借助置于样品的电极系统向检测对象送入一微小的交流测量电流或电压，检测相应的电阻抗及其变化，获取相关信息。它具有无损、无害，廉价、操作简单和功能信息丰富等特点。
本发明的生物组织电阻抗扫描检测的原理是：通过激励电极对目标体施加一定的激励电压，相应的阵列式检测电极检测被测区域体表电流，并分析检测电极单元上电流的差异进而得到被测区域内部的电阻抗分布。该检测方法通常用于对内部组织存在较大电阻抗差异的目标体的测量，进而获取不同组织的电阻抗信息。由于受到检测电极阵列面积的限制，电阻抗扫描检测技术在对目标部位进行检测时通常将目标体表面划分为几个区域，然后对每个区域分别进行检测。
本发明具体实施的步骤为：
1. 控制单元向检测单元发出激活指令，在具体实施时，所述控制单元通过程控信号控制模块控制程控信号发生器产生激励电压；
2. 检测单元检测待测样品，在具体实施时，所述控制单元通过程控信号控制模块控制程控信号发生器产生激励电压，为了确保扫频信号的输出幅度保持相等，所述激励电压经稳幅电路后分为两路，一路为原信号VINPA，所述原信号VINPA直接输入到幅相检测器，另一路为过红细胞悬浮液组织信号VINPB，过红细胞悬浮液组织信号VINPB通过恒流源电路转换为激励电流，所述激励电流激发激励电极，所述激励电极外接待测样品，所述激励电流流经样品后，通过测量电极检测并获得能够反应红细胞悬浮液凝集状态的电压信号，所述电压信号依次经过信号调理电路放大和滤波处理后到所述幅相检测器。所述幅相检测器获得检测源信号VINPA和过红细胞悬浮液组织信号VINPB，并将VINPA和VINPB通过公式（1）和公式（2）转化为幅度比VMAG和相位差VPHS，在通过公式（3）和公式（4）求出红细胞悬浮液的幅值Z和细胞悬浮液的相位Qz-s，所述红细胞悬浮液的幅值Z和细胞悬浮液的相位Qz-s输出至模数转化电路，所述模数转化电路通过通信接口将信号输出数据处理单元。
所述公式（1）、（2）为：
Rs为定值参比电阻。
3. 数据处理单元获取、处理和显示检测结果，在具体实施时，通过数据采集模块采集返回的信号，通过数据分析模块分析所述信号，通过血型识别模块识别所述信号对应的血型，通过显示与存储模块显示并存储人类血型。
一种人类血型的检测装置，可降低检测成本和仪器制造成本，有利于将自动化血型/配备仪器向中小型医院和基层血站推广；提高检测灵敏度，保证鉴定结果的正确可靠，保障人民输血安全，包括：控制单元、检测单元和数据处理单元，所述控制单元与检测单元通信连接，所述检测单元与数据处理单元通信连接，所述控制单元，包括控制程控信号发生器激发电压信号的程控信号发生模块，所述检测单元，包括微控制器、程控信号发生器、激励电极、幅相检测器、检测电极、稳幅电路、恒流源电路、模块转换电路和信号调理电路，所述数据处理单元，包括用于采集返回信号的数据采集模块，用于分析信号的数据分析模块、用于血型识别的血型识别模块和显示并存储所检测的人类血型的显示存储模块，所述程控信号发生器、激励电极、检测电极、稳幅电路、恒流源电路、模块转换电路和信号调理电路电连接，所述数据采集模块、数据分析模块、血型识别模块和显示存储模块通信连接。
在具体实施时，获得恒流源电路输出电流的激励电极（1-1）为2针式结构，检出电压并输入至信号调理电路的检测电极（1-2）为2针式结构，所述激励电极（1-1）和检测电极（1-2）集成为一体电极，所述激励电极（1-1）的2根针对称设置于所述一体电极左右两侧的外缘，所述检测电极（1-2）的2根针对称设置于所述一体电极左右两侧的内缘。
在具体实施时，所述微控制器采用AT89C52控制，所述程控信号发生器AD9851控制，所述幅相检测器采用AD8302控制，所述稳幅电路采用AD8370控制，所述恒流源电路采用AD844控制，所述通信连接为RS232接口电路。
本发明的人类血型的检测方法及装置，可大大地缩短现有的检测时间，为抢救生命赢得时间；降低检测成本和仪器制造成本，有利于将自动化血型/配备仪器向中小型医院和基层血战推广；提高检测灵敏度，保证鉴结果的正确可靠，保障人民输血安全；减轻劳动强度、减少主观误差、应用标准化流程进行操作、原始结果易于保存。
本发明具体实施时，对于待测样品的具体实验操作步骤为：
101：将待测样品加入生理盐水中吹打混匀，配成2%红细胞悬浮液；
102：将步骤101所得悬液平均分为四份，其中任意三份分别加入抗A、抗B、抗D试剂，另一份为自身对照样品；
103：通过扫频测量，获取步骤102所得四份红细胞悬浮液多频率下的阻抗幅值和阻抗相位的信息；
104：判断出103所述四份红细胞悬浮液的信息；
105：基于步骤104所得信息得所述待测血型样品的检测结果。
对照“表1 血型金标准表”，进行判断。
实施例1
1、标准抗体血清制备
以制备标准抗A血清为例，将抗Ａ分型血清以生理盐水作一系列倍比稀释，形成梯度浓度的16管抗体血清。吸取各浓度血清40 uL分别加入16孔戴安娜IgG卡式凝胶柱内，再向每孔加入2%Ａ型Rh阳性红细胞悬液30 uL。孵育15 min后，3000转/分离心10 min。按照戴安娜凝胶柱检测法标准选取凝集强度为-、±、＋、++、+++、++++共六种浓度的抗体血清作为标准抗体血清。
2、六类红细胞悬浮液样品制备.
取试管六支，分别加入5% A型红细胞悬液2 mL，再分别加入六种标准抗体血清0.3 mL，震荡混匀30 s，静置反应2 min即为六类红细胞悬浮液样品。每一类样品制备30个，六类红细胞悬浮液样品一共需制备180个样品。
3、样本检测.
再次震荡混匀样本30 s后，在1 min内使用本系统对样品进行阻抗信息采集，获取样品的阻抗幅值与频率以及阻抗相位与频率的两条响应曲线，同时使用戴安娜凝胶柱检测法进行验证。在使用本发明试验时，检测结果存入样本数据库，为后续的数据分析和状态识别提供数据。本系统试验时处于清洁的室内空气中，温度为(20±1)℃。戴安娜凝胶柱检测实验按试剂盒操作手册规定进行，实验条件与本系统试验保持一致。
实施例2
1、标准抗体血清制备
以制备标准抗B血清为例，将抗B分型血清以生理盐水作一系列倍比稀释，形成梯度浓度的16管抗体血清。吸取各浓度血清40 uL分别加入16孔戴安娜IgG卡式凝胶柱内，再向每孔加入2%Ａ型Rh阳性红细胞悬液30 uL。孵育15 min后，3000转/分离心10 min。按照戴安娜凝胶柱检测法标准选取凝集强度为-、±、＋、++、+++、++++共六种浓度的抗体血清作为标准抗体血清。
2、六类红细胞悬浮液样品制备.
取试管六支，分别加入5% B型红细胞悬液2 mL，再分别加入六种标准抗体血清0.3 mL，震荡混匀30 s，静置反应2 min即为六类红细胞悬浮液样品。每一类样品制备30个，六类红细胞悬浮液样品一共需制备180个样品。
3、 样本检测.
再次震荡混匀样本30 s后，在1 min内使用本系统对样品进行阻抗信息采集，获取样品的阻抗幅值与频率以及阻抗相位与频率的两条响应曲线，同时使用戴安娜凝胶柱检测法进行验证。在使用本发明试验时，检测结果存入样本数据库，为后续的数据分析和状态识别提供数据。本系统试验时处于清洁的室内空气中，温度为(20±1)℃。戴安娜凝胶柱检测实验按试剂盒操作手册规定进行，实验条件与本系统试验保持一致。
实施例3
1、标准抗体血清制备
以制备标准抗D血清为例，将抗D分型血清以生理盐水作一系列倍比稀释，形成梯度浓度的16管抗体血清。吸取各浓度血清40 uL分别加入16孔戴安娜IgG卡式凝胶柱内，再向每孔加入2%Ａ型Rh阳性红细胞悬液30 uL。孵育15 min后，3000转/分离心10 min。按照戴安娜凝胶柱检测法标准选取凝集强度为-、±、＋、++、+++、++++共六种浓度的抗体血清作为标准抗体血清。
2、六类红细胞悬浮液样品制备.
取试管六支，分别加入5% D型红细胞悬液2 mL，再分别加入六种标准抗体血清0.3 mL，震荡混匀30 s，静置反应2 min即为六类红细胞悬浮液样品。每一类样品制备30个，六类红细胞悬浮液样品一共需制备180个样品。
3、样本检测.
再次震荡混匀样本30 s后，在1 min内使用本系统对样品进行阻抗信息采集，获取样品的阻抗幅值与频率以及阻抗相位与频率的两条响应曲线，同时使用戴安娜凝胶柱检测法进行验证。在使用本发明试验时，检测结果存入样本数据库，为后续的数据分析和状态识别提供数据。本系统试验时处于清洁的室内空气中，温度为(20±1)℃。戴安娜凝胶柱检测实验按试剂盒操作手册规定进行，实验条件与本系统试验保持一致。
经实验，取不同类别的10份红细胞悬浮液进行本系统测定和戴安娜凝胶柱检测系统测定，试验过程同上。将所得的识别结果与戴安娜凝胶柱检测法评判结果对照。
六支试管加入六种标准抗体血清后，红细胞悬浮液类别判别正确率分别为100%、80%、90%、100%、80%、100%。从本专利的识别结果可以得出，本系统能够较好的判断出红细胞悬液的状态，然后综合红细胞悬液的状态结果，检测出血型。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种人类血型检测方法，其特征在于，包括：
控制单元向检测单元发出激活指令，
所述检测单元检测待测样品，
数据处理单元获取、处理和显示检测结果；
所述“检测单元检测待测样品”步骤，具体为：
所述控制单元通过程控信号控制模块控制程控信号发生器产生激励电压后，为了确保扫频信号的输出幅度保持相等，所述激励电压经稳幅电路后分为两路，
一路为原信号VINPA，所述原信号VINPA直接输入到幅相检测器，
另一路为过红细胞悬浮液组织信号VINPB，所述过红细胞悬浮液组织信号VINPB经恒流源电路、激励电极、样品、测量电极和信号调理电路后输入到幅相检测器，
所述幅相检测器获得原信号VINPA和过红细胞悬浮液组织信号VINPB，并将VINPA和VINPB通过公式（1）和公式（2）转化为幅度比VMAG和相位差VPHS，再通过公式（3）和公式（4）求出红细胞悬浮液的幅值Z和细胞悬浮液的相位QZ-S，所述红细胞悬浮液的幅值Z和细胞悬浮液的相位QZ-S输出至
模数转化电路，所述模数转化电路通过通信接口将信号输出数据处理单元，其中，
所述公式（1）为：
所述公式（2）为：
所述公式（3）为：
所述公式（4）为：
式中，VMAG为幅度比，K1为比例系数，VINPA为原信号，VINPB为过红细胞悬浮液组织信号，VPHS为相位差，K2为比例系数，Z为红细胞悬浮液的幅值，Rs为定值参比电阻，Qz-s为细胞悬浮液的相位。
2.根据权利要求1所述人类血型检测方法，其特征在于，所述“控制单元向检测单元发出激活指令”步骤，具体为：
所述控制单元通过程控信号控制模块控制程控信号发生器产生激励电压。
3.根据权利要求1所述人类血型检测方法，其特征在于，其特征在于，“数据处理单元获取、处理和显示检测结果”步骤，具体为：
通过数据采集模块采集返回的信号，
通过数据分析模块分析所述返回的信号，
通过血型识别模块识别所述返回的信号对应的血型，
通过显示与存储模块显示并存储人类血型。
4.根据权利要求1所述人类血型检测方法，其特征在于，“所述过红细胞悬浮液组织信号VINPB经恒流源电路、激励电极、样品、测量电极和信号调理电路后输入到幅相检测器”步骤，具体为：
过红细胞悬浮液组织信号VINPB通过恒流源电路转换为激励电流，所述激励电流激发激励电极，所述激励电极外接待测样品，
所述激励电流流经样品后，通过测量电极检测并获得能够反应红细胞悬浮液凝集状态的电压信号，所述电压信号依次经过信号调理电路放大和滤波处理后到所述幅相检测器。
5.一种采用权利要求1所述人类血型检测方法的人类血型检测装置，其特征在于，包括：
控制单元、检测单元和数据处理单元，
所述控制单元与检测单元通信连接，
所述检测单元与数据处理单元通信连接，
所述控制单元，包括控制程控信号发生器激发电压信号的程控信号发生模块，
所述检测单元，包括微控制器、程控信号发生器、激励电极、幅相检测器、测量电极、稳幅电路、恒流源电路、模数转化电路和信号调理电路，
所述数据处理单元，包括用于采集返回信号的数据采集模块，用于分析信号的数据分析模块、用于血型识别的血型识别模块和显示并存储所检测的人类血型的显示存储模块，
所述程控信号发生器、激励电极、测量电极、稳幅电路、恒流源电路、模数转化电路和信号调理电路电连接，
所述数据采集模块、数据分析模块、血型识别模块和显示存储模块通信连接。
6.根据权利要求5所述人类血型检测装置，其特征在于，获得恒流源电路输出电流的激励电极（1-1）为2针式结构，
检出电压并输入至信号调理电路的测量电极（1-2）为2针式结构，
所述激励电极（1-1）和测量电极（1-2）集成为一体电极，
所述激励电极（1-1）的2根针对称设置于所述一体电极左右两侧的外缘，
所述测量电极（1-2）的2根针对称设置于所述一体电极左右两侧的内缘。
7.根据权利要求6所述人类血型检测装置，其特征在于：所述微控制器采用AT89C52控制，所述程控信号发生器采用AD9851控制，所述幅相检测器采用AD8302控制，所述稳幅电路采用AD8370控制，所述恒流源电路采用AD844控制。
8.根据权利要求5所述人类血型检测装置，其特征在于：所述通信连接为RS232接口电路。
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