CN107421901A - 多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法，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，光源对血液样品进行透射，位移平台控制光源移动至多个位置对血液样品透射，由光谱接收装置采集透射光谱；将多个位置处透射光谱归一化处理，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透射光谱，将其进行归一化带入数学模型进行计算，得到游离血红蛋白的含量。本发明增加了血液中所有成分的信息量，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。
Description
技术领域
本发明涉及光谱复杂溶液浓度分析化学计量领域，尤其涉及一种多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法。
背景技术
现有的技术中，较为成熟的技术是通过化学检验的方式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，但化学检验的方式需要打开血袋取出样品进行化验，无法满足快速，非接触、无污染的需求，光谱检测由于其非接触、无污染的特性也有可能实现对血袋内游离血红蛋白的检测。由于血液成分的复杂性，因此具有强散射性，其透射光谱是非线性的，针对这一问题，本方法提出了一种多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法。
发明内容
本发明提供了一种多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法，本发明极大抑制了血液散射带来的影响，提高了游离血红蛋白浓度的分析精度，详见下文描述：
一种多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法，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，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多个位置，由光谱接收装置采集透射光谱；
将多个位置处的透射光谱归一化处理，结合化学检验的数据，建立数学模型；
采集未知血液样品在多个位置处的透射光谱，归一化带入数学模型进行计算，得到游离血红蛋白的含量；
所述方法通过控制位移平台改变位置，在不同位置处采集同一光源下血袋中血液的透射光谱；解决血袋内游离血红蛋白的无损检测；
多个位置采集到的透射光谱增加血液中所有成分的信息量，抑制血液散射带来的影响，提高血袋内游离血红蛋白浓度的分析精度。
其中，位移平台控制光源移动至不同位置，由光谱接收装置采集透射光谱的步骤具体为：
光源在位置a处对血液样品进行透射，由光谱接收装置采集透射光谱；
位移平台控制光源移动至位置b，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，由光谱接收装置采集透射光谱；
或，
光源对血袋内的血液样品进行透射，由光谱接收装置在位置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，采集位置b处的透射光谱；
位移平台控制光谱接收装置一直移动至位置n，采集位置n处的透射光谱。
其中，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。
其中，所述a位置为入射光纤的第一位置，光谱接收装置采集该位置下的透射光谱；控制入射光纤移动到位置b处，光谱接收装置采集该位置下的透射光谱；控制入射光纤一直移动到位置n处，光谱接收装置采集该位置下的透射光谱。
其中，所述a位置为出射光纤的第一位置，光谱接收装置采集该位置下的透射光谱；控制出射光纤移动到位置b处，光谱接收装置采集该位置下的透射光谱；控制出射光纤一直移动到位置n处，光谱接收装置采集该位置下的透射光谱。
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，可直接发出透射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。
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，可直接发出透射光或者经入射光纤传导。
上述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。
本发明提供的技术方案的有益效果是：
1.本发明通过控制位移平台改变位置，在不同位置处采集同一光源下的血袋内血液样品透射光谱；
2.本发明解决了血袋内游离血红蛋白的无损检测问题，高效、简便、无污染；
3.受血液中所有成分散射影响，因此光谱会在各个方向上散射，而多个位置测量得到的透射光谱增加了血液中所有成分的的信息量，极大抑制了血液散射带来的影响，提高了血袋中游离血红蛋白浓度的分析精度。
附图说明
图1为实施例1中多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法示意图；
图2为实施例2中多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法另一示意图；
图3为实施例3中多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法另一示意图；
图4为实施例4中多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法另一示意图；
图5为实施例5中多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法另一示意图；
图6为实施例6中多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法另一示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1：光源； 2：入射光纤；
3：血袋； 4：位移平台；
5：光谱接收装置； 6：出射光纤；
a：第一位置； b：第二位置；
n：第n位置。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明根据血液具有散射性，因此光谱会在各个方向上散射，而多个位置测量得到的透射光谱增加了血液中所有成分的的信息量，极大抑制了血液散射带来的影响，提高了血袋中游离血红蛋白浓度的分析精度。
实施例1
本发明实施例提供的多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法，所使用到的器件如图1所示，包括：光源1、血袋3、位移平台4以及光谱接收装置5。
其中，保证光源1出光光口与光谱接收装置5入射狭缝紧贴血袋3，光源1在第一位置a处对血袋3内的血液样品进行透射，由光谱接收装置5采集透射光谱。随后通过位移平台4控制光源1移动至第二位置b，光谱接收装置5采集该位置处的透射光谱，通过位移平台4控制光源1一直移动至位置n处，光谱接收装置5采集该位置下的透射光谱。
将a、b…n多个位置处采集的透射光谱归一化处理，归一化方法为：
Ag＝A/max(A)(1)
公式(1)中，Ag为归一化吸光度，max(A)为不同波长上的吸光度最大值，A为吸光度。结合化学检验的数据，利用主成分分析(PCA,principal component analysis)或人工神经网络(ANN,artificial neural network)或偏最小二乘回归(PLSR,particle leastsquares calibrationanalysis)或支持向量机(SVM,support vector machines)信号分析或统计等方法均可建立数学模型。
本发明实施例对具体建立数学模型的步骤不做赘述，为本领域技术人员所公知。
采集未知血液样品a、b…n多个位置的透射光谱，进行归一化带入上述建立好的数学模型进行计算，得到游离血红蛋白的含量。
本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
综上所述，本发明实施例提供了一种多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法，解决了血袋内游离血红蛋白的无损检测问题，高效、简便、无污染；多位置测量得到的透射光谱增加了血液中所有成分的的信息量，极大抑制了血液散射带来的影响，提高了血袋内游离血红蛋白浓度的分析精度。
实施例2
本发明实施例与实施例1的区别仅在于，光源1、与光谱接收装置5的移动方式的不同，详见下文描述：
参见图2，保证光源1的出光光口与光谱接收装置5的入射狭缝紧贴血袋3，光源1对血袋3内的血液样品进行透射，由光谱接收装置5在第一位置a处采集透射光谱。随后通过位移平台4控制光谱接收装置5移动至第二位置b，采集第二位置b处的透射光谱；通过位移平台4控制光谱接收装置5一直移动至位置n处，采集位置n处的透射光谱。
其中，后续的归一化、建立数学模型、以及计算游离血红蛋白的含量的步骤与实施例1相同，本发明实施例对此不做赘述。
本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
综上所述，本发明实施例提供了一种多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法，解决了血袋内游离血红蛋白的无损检测问题，高效、简便、无污染；多位置测量得到的透射光谱增加了血液中所有成分的的信息量，极大抑制了血液散射带来的影响，提高了血袋内游离血红蛋白浓度的分析精度。
实施例3
具体实现时，由于空间结构的限制，可能会出现光源1与光谱接收装置5不能紧贴血袋3的情况，这时可以通过在光源1与光谱接收装置5处分别设置一光纤，作为入射光纤2与出射光纤6。
参见图3，光源1通过入射光纤2对血袋3内的血液样品进行透射，由光谱接收装置5经过出射光纤6采集透射光谱，入射光纤2与出射光纤6分别紧贴血袋3，a位置为入射光纤2的第一位置，光谱接收装置5采集该位置下的透射光谱；随后通过位移平台4控制入射光纤2移动到第二位置b处，光谱接收装置5采集该位置下的透射光谱；通过位移平台4控制入射光纤2一直移动到位置n处，光谱接收装置5采集该位置下的透射光谱。
其中，后续的归一化、建立数学模型、以及计算游离血红蛋白的含量的步骤与实施例1相同，本发明实施例对此不做赘述。
本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
综上所述，本发明实施例提供了一种多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法，解决了血袋内游离血红蛋白的无损检测问题，高效、简便、无污染；多位置测量得到的透射光谱增加了血液中所有成分的的信息量，极大抑制了血液散射带来的影响，提高了血袋内游离血红蛋白浓度的分析精度。
实施例4
本发明实施例与实施例4的不同仅在于，出射光纤6、与第一位置a、第二位置b…第n位置的设置不同，详见下文描述：
参见图4，光源1通过入射光纤2对血袋3内的血液样品进行透射，由光谱接收装置5经过出射光纤6采集透射光谱，入射光纤2与出射光纤6分别紧贴血袋3，a位置为出射光纤6的第一位置，光谱接收装置5采集该位置下的透射光谱；随后通过位移平台4控制出射光纤6移动到第二位置b处，光谱接收装置5采集该位置下的透射光谱；通过位移平台4控制出射光纤6一直移动到位置n处，光谱接收装置5采集该位置下的透射光谱。
其中，后续的归一化、建立数学模型、以及计算游离血红蛋白的含量的步骤与实施例1相同，本发明实施例对此不做赘述。
本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
综上所述，本发明实施例提供了一种多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法，解决了血袋内游离血红蛋白的无损检测问题，高效、简便、无污染；多位置测量得到的透射光谱增加了血液中所有成分的的信息量，极大抑制了血液散射带来的影响，提高了血袋内游离血红蛋白浓度的分析精度。
实施例5
本发明实施例与实施例3不同的是，该实施例仅包括入射光纤2，详见下文描述：
参见图5，光源1通过入射光纤2对血袋3内的血液样品进行透射，由光谱接收装置5采集透射光谱，入射光纤2与光谱接收装置5入射狭缝分别紧贴血袋3，a位置为入射光纤2的第一位置，光谱接收装置5采集该位置下的透射光谱；随后通过位移平台4控制入射光纤2移动到第二位置b处，光谱接收装置5采集该位置下的透射光谱；通过位移平台4控制入射光纤2一直移动到位置n处，光谱接收装置5采集该位置下的透射光谱。
其中，后续的归一化、建立数学模型、以及计算游离血红蛋白的含量的步骤与实施例1相同，本发明实施例对此不做赘述。
本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
具体实现时，还可以根据实际应用中的需要，对第一位置a、第二位置b…位置n以及移动的方式进行设定，即还可以包括多种的实施方式，本发明实施例对此不做限制。
综上所述，本发明实施例提供了一种多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法，解决了血袋内游离血红蛋白的无损检测问题，高效、简便、无污染；多位置测量得到的透射光谱增加了血液中所有成分的的信息量，极大抑制了血液散射带来的影响，提高了血袋内游离血红蛋白浓度的分析精度。
实施例6
本发明实施例与实施例3不同的是，该实施例仅包括出射光纤6，详见下文描述：
参见图6，光源1对血袋3内的血液样品进行透射，由光谱接收装置5经过出射光纤6采集透射光谱，光源的1出光光口与出射光纤6分别紧贴血袋3，a位置为光源1的第一位置，出射光纤6采集该位置下的透射光谱；随后控制位移平台4控制光源1移动到第二位置b处，光谱接收装置5采集该位置下的透射光谱；控制位移平台4控制光源1一直移动到位置n处，光谱接收装置5采集该位置下的透射光谱。
其中，后续的归一化、建立数学模型、以及计算游离血红蛋白的含量的步骤与实施例1相同，本发明实施例对此不做赘述。
具体实现时，还可以根据实际应用中的需要，对第一位置a、第二位置b…位置n以及移动的方式进行设定，即还可以包括多种的实施方式。
本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
综上所述，本发明实施例提供了一种多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法，解决了血袋内游离血红蛋白的无损检测问题，高效、简便、无污染；多位置测量得到的透射光谱增加了血液中所有成分的的信息量，极大抑制了血液散射带来的影响，提高了血袋内游离血红蛋白浓度的分析精度。
实施例7
下面结合具体的器件选择，对上述实施例1-6中的方案进行进一步地介绍，光源1可以为超连续宽谱激光，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，可直接发出透射光或者经入射光纤2传导。位移平台4为步进电机，光谱接收装置5为光谱仪，详见下文描述：
如图3所示，超连续宽谱激光1通过入射光纤2对血袋3内的血液样品进行透射，由光谱仪5经过出射光纤6采集透射光谱，入射光纤2与出射光纤6分别紧贴血袋3，a位置为入射光纤2的第一位置，光谱仪5采集该位置下的透射光谱；随后通过步进电机4控制入射光纤2移动到第二位置b处，光谱仪5采集该位置下的透射光谱；通过步进电机4控制入射光纤2一直移动到位置n处，光谱仪5采集该位置下的透射光谱。
其中，后续的归一化、建立数学模型、以及计算游离血红蛋白的含量的步骤与实施例1相同，本发明实施例对此不做赘述。
本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
综上所述，本发明实施例提供了一种多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法，解决了血袋内游离血红蛋白的无损检测问题，高效、简便、无污染；多位置测量得到的透射光谱增加了血液中所有成分的的信息量，极大抑制了血液散射带来的影响，提高了血袋内游离血红蛋白浓度的分析精度。
实施例8
本发明实施例与实施例7不同的是，光源1为溴钨灯宽带光源，该溴钨灯宽带光源1覆盖可见光波段或近红外光波段或两者的组合，可直接发出透射光或经入射光纤2传导。
如图3所示，溴钨灯宽带光源1通过入射光纤2对血袋3内的血液样品进行透射，由光谱仪5经过出射光纤6采集透射光谱，入射光纤2与出射光纤6分别紧贴血袋3，a位置为入射光纤2的第一位置，光谱仪5采集该位置下的透射光谱；随后通过步进电机4控制入射光纤2移动到第二位置b处，光谱仪5采集该位置下的透射光谱；通过步进电机4控制入射光纤2一直移动到位置n处，光谱仪5采集该位置下的透射光谱。
其中，后续的归一化、建立数学模型、以及计算游离血红蛋白的含量的步骤与实施例1相同，本发明实施例对此不做赘述。
本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
综上所述，本发明实施例提供了一种多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法，解决了血袋内游离血红蛋白的无损检测问题，高效、简便、无污染；多位置测量得到的透射光谱增加了血液中所有成分的的信息量，极大抑制了血液散射带来的影响，提高了血袋内游离血红蛋白浓度的分析精度。
实施例9
本发明实施例与实施例7、8不同的是，光源1为氙灯宽谱光源，该氙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，可直接发出透射光或者经入射光纤传导，详见下文描述：
如图3所示，氙灯宽谱光源1通过入射光纤2对血袋3内的血液样品进行透射，由光谱仪5经过出射光纤6采集透射光谱，入射光纤2与出射光纤6分别紧贴血袋3，a位置为入射光纤2的第一位置，光谱仪5采集该位置下的透射光谱；随后通过步进电机4控制入射光纤2移动到第二位置b处，光谱仪5采集该位置下的透射光谱；通过步进电机4控制入射光纤2一直移动到位置n处，光谱仪5采集该位置下的透射光谱。
其中，后续的归一化、建立数学模型、以及计算游离血红蛋白的含量的步骤与实施例1相同，本发明实施例对此不做赘述。
本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
综上所述，本发明实施例提供了一种多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法，解决了血袋内游离血红蛋白的无损检测问题，高效、简便、无污染；多位置测量得到的透射光谱增加了血液中所有成分的的信息量，极大抑制了血液散射带来的影响，提高了血袋内游离血红蛋白浓度的分析精度。
实施例10
本发明实施例与上述实施例7、8、9不同的是，光源1根据实际应用中的需要还可以采用其他型号的光源、位移平台4也可以采用其他的移动装置，光谱接收装置5也可以采用其他的接收装置。具体实现时，本发明实施例对上述器件的型号不做限制。
本发明实施例对位置a、位置b…位置n和移动方式等均不作限制，只要能实现本发明实施例的功能即可，均在本申请的保护范围之内。
综上所述，本发明实施例提供了一种多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法，解决了血袋内游离血红蛋白的无损检测问题，高效、简便、无污染；多位置测量得到的透射光谱增加了血液中所有成分的的信息量，极大抑制了血液散射带来的影响，提高了血袋内游离血红蛋白浓度的分析精度。
Claims (9)
1.一种多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法，其特征在于，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，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多个位置，由光谱接收装置采集透射光谱；
将多个位置处的透射光谱归一化处理，结合化学检验的数据，建立数学模型；
采集未知血液样品在多个位置处的透射光谱，归一化带入数学模型进行计算，得到游离血红蛋白的含量；
所述方法通过控制位移平台改变位置，在不同位置处采集同一光源下血袋中血液的透射光谱；解决血袋内游离血红蛋白的无损检测；
多个位置采集到的透射光谱增加血液中所有成分的信息量，抑制血液散射带来的影响，提高血袋内游离血红蛋白浓度的分析精度。
2.根据权利要求1所述的一种多位置透射光谱测量血袋内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，由光谱接收装置采集透射光谱的步骤具体为：
光源在位置a处对血液样品进行透射，由光谱接收装置采集透射光谱；
位移平台控制光源移动至位置b，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，由光谱接收装置采集透射光谱；
或，
光源对血袋内的血液样品进行透射，由光谱接收装置在位置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，采集位置b处的透射光谱；
位移平台控制光谱接收装置一直移动至位置n，采集位置n处的透射光谱。
3.根据权利要求1或2所述的一种多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法，其特征在于，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。
4.根据权利要求3所述的一种多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法，其特征在于，
a位置为入射光纤的第一位置，光谱接收装置采集该位置下的透射光谱；控制入射光纤移动到位置b处，光谱接收装置采集该位置下的透射光谱；控制入射光纤一直移动到位置n处，光谱接收装置采集该位置下的透射光谱。
5.根据权利要求3所述的一种多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法，其特征在于，
a位置为出射光纤的第一位置，光谱接收装置采集该位置下的透射光谱；控制出射光纤移动到位置b处，光谱接收装置采集该位置下的透射光谱；控制出射光纤一直移动到位置n处，光谱接收装置采集该位置下的透射光谱。
6.根据权利要求3所述的一种多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法，其特征在于，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、近红外光波段、或两者的组合，可直接发出透射光或经入射光纤传导。
7.根据权利要求3所述的一种多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法，其特征在于，所述位移平台为步进电机；所述光谱接收装置为光谱仪。
8.根据权利要求3所述的一种多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法，其特征在于，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，可直接发出透射光或经入射光纤传导。
9.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的一种多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法，其特征在于，
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。
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