CN112401873A - 新生儿黄疸测试仪校准色板、制备方法和定标方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了新生儿黄疸测试仪校准色板、制备方法和定标方法。该色板包括第一层：光学非金属吸收介质薄膜；第二层：不同浓度黄色的丙烯酸投射板；第三层：白色底板，各层之间胶合。该色板模型设计合理，选材适宜，校准准确，有助于医院、计量院等机构的常规测量维护，为医用经皮黄疸测试仪质量控制提供可靠支持。
Description
技术领域
本发明涉及校准色板、制备方法和定标方法，特别涉及新生儿黄疸测试仪校准色板、制备方法和定标方法。
背景技术
新生儿黄疸是新生儿时期胆红素在体内积攒过多而引起全身皮肤、粘膜、巩膜等部位出现黄色症状，若不及时治疗可引起智力低下、听觉障碍、死亡或出现永久性神经系统后遗症。新生儿黄疸是新生儿的常见疾病，通常可区分为生理性黄疸和病理性黄疸。一般生理性黄疸是指新生儿的血清胆红素含量未超出一个允许的范围，并且在出生后短时间内通过喂养、排泄的方式会自行消退。对超过生理性允许范围的，称作病理性黄疸，病理性黄疸如若不及时治疗，可造成新生儿脑部损伤，严重影响其智力发育，甚至可能导致新生儿的死亡。大量的临床试验表明，如果新生儿黄疸在早期就能得到有效的预防和治疗，那么对病情减轻和治疗疗程的缩短将十分有利。因此，能否及时地发现新生儿是否患有黄疸，以及患有黄疸的程度，对整个治疗至关重要。
传统的黄疸测试法，主要是采用静脉采血法对胆红素进行测定，该方法需要反复对新生儿进行抽血化验，不仅增加医用人员的工作量，给新生儿带来较大的痛苦和伤口感染的风险。因此利用光反射法对胆红素进行测定的经皮黄疸测试仪成为主流测试新生儿胆红素的方法，该方法测量快速，操作简单，价格实惠，能够做到实时重复测量和动态监测，对新生儿没有损伤和不良反应，被广泛应用于各级医疗机构的NICU/PICU和新生儿科等部门。
经皮黄疸测试仪是利用蓝色光波(450nm)和绿色光波(550nm)之间的光波差，来测定沉淀于初生婴儿皮肤组织内胆红素的浓度。经皮黄疸测试仪探头有两个光波，使用这种方式可测定出在黑色素和皮肤成熟期影响下新生儿皮肤组织内胆红素的浓度最小值，此点是传统方式不是能达到的。当探头置于婴儿前额头或胸骨部位并启动电源后，氙光管发出的光线经玻璃纤维导引到皮肤表面，并直射皮下。在皮肤上的光波反复分散与吸收，最终回到玻璃纤维。返回到玻璃纤维的光部分经纤维内芯分散在表层皮肤组织内(短光波)，另部分光外芯(长光波)深入到皮肤组织内，并达到皮肤组织内，并到达相应的光电二极管。通过计算光密度的差异，表皮和真皮之间共同的光波将被扣除。得到的仅是皮肤组织内两波长区间的光密度差。光波密度的差异显示出相联的血清胆红素，血清胆红素浓度值直接在显示器上显示出来。
随着经皮黄疸测试仪的广泛使用，其测量新生儿胆红素浓度的准确可靠与否得到了医务人员的普遍重视，胆红素浓度水平是否测量准确对新生儿病情的判断至关重要，直接关系到医务人员的治疗方案，因此对经皮黄疸测试仪进行定期校准，确保其测量的准确性不仅是新生儿科医务人员的殷切期盼，也是对大量即将或者已经进入新生儿科，为婴幼儿生命健康保驾护航的经皮黄疸测试仪计量安全的负责，意义重大。
经皮黄疸测试仪的量值准确问题应该得到生产企业、医疗使用单位、食品药品监管和质量技术监督部门的重视，作为计量部门，更应该加强经皮黄疸测试仪的质量监控，定期定点进行量值校准溯源，从而从源头上防止因仪器量值不准确导致的悲剧事件发生，目前国内外都没有相关模拟皮肤光学特性的黄疸测试仪校准色板，为此设计一套基于皮肤光学特性的标准色板对黄疸测试仪的校准起到重要作用。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种模型设计合理，选材适宜，校准准确的黄疸测试仪的色板。
技术方案：本发明提供一种新生儿黄疸测试仪校准色板，包括第一层：光学非金属吸收介质薄膜；第二层：不同浓度黄色的丙烯酸投射板；第三层：白色底板，各层之间胶合。
进一步地，胶合后的三层校准色板边缘封装黑色外壳。
进一步地，封装后的校准色板设置在封闭的盒子内，盒子上表面中央处设有圆孔，盒子上层与校准色板上层之间设有间隙。
所述的新生儿黄疸测试仪校准色板的制备方法，包括如下步骤：
(1)第一层用光学薄膜制作，光学薄膜表面光滑，选用非金属吸收介质材料的薄膜，用来模拟人体皮肤的表皮层对光的特性；
(2)第二层用丙烯酸板，用来模拟真皮层中血红蛋白对光的吸收，在丙烯酸板的底面通过CMYK方法涂上15种纯度依次由浅到深的黄色颜料，配色的比例只有Y的百分比不同，其余的都设置为0％；
(3)第三层模拟人体的皮下组织，选用白色底板，优选为白色陶瓷底板；
(4)将前述三层胶合、边缘封装黑色外壳，放置在封闭的盒子内，盒子上表面中央处打孔。
所述的新生儿黄疸测试仪校准色板的定标方法，包括如下步骤：
(1)选取经过抽血化验后不同胆红素浓度的新生儿个体样本；
(2)选用D50光源和RGB颜色传感器对上述新生儿皮肤颜色参数进行测量，得出皮肤颜色参数；
(3)通过颜色参数和其胆红素浓度建立标准预测模型；
(4)利用D50光源和颜色传感器测量标准色板的颜色参数，将其参数与标准预测模型进行对比，确定标准色板对应的胆红素浓度，进而对标准色板标定。
为了模拟新生儿皮肤组织对光传输特性的影响，将标准色板分为类似于皮肤组织的“表皮层、真皮层、皮下组织”三层，其中第一层由具有一定吸光系数和一定透光率的吸收介质光学薄膜材质制成，其厚度优选在0.2mm左右；第二层由对蓝光和绿光有大致相同吸光系数的丙烯酸板和15种不同纯度的黄色颜料组成，其厚度优选在(1～3)mm；第三层由一块白色底板组成优选(1～2)cm。
在15种不同浓度的黄色透光片都采用独立的黄色，采用CMYK配色法且颜色由浅到深。所述的标准色板采用黑色外壳封装，在其盒面中央处设有圆孔，以便于黄疸测试仪的插入校准。
有益效果：本发明通过构造在人体皮肤组织中光学传输特性的模型，设计模拟出具有新生儿皮肤组织环境的标准色板，有助于医院、计量院等机构的常规测量维护，为医用经皮黄疸测试仪质量控制提供可靠支持。
附图说明
图1为黄疸测试仪的测量原理示意图；
图2为胆红素光学皮肤模型原理示意图。
具体实施方式
实施例1
黄疸测试仪的测量原理(见图1)主要利用光在皮肤组织中的传输特性即光在皮肤中的传播形式，吸收、反射、折射、散射。当光入射到皮肤组织时，会在皮肤组织表层发生反射和折射，一部分光进入皮肤组织内部，进入内部的光将与组织的物质(胆红素、黑色素、血红蛋白等)发生散射和吸收作用，一部分被吸收，一部分被反射出皮肤组织。黄疸测试中，由于胆红素浓度的不同可以得出黄疸的程度。在校准黄疸测试仪的环节中模拟出人皮肤组织的环境可以提高校准的精度，从而使设备有更高的可靠性。
1.皮肤组织光学模型设计思路
人体组织皮肤总共分为八层，在研究新生儿黄疸值光测量时，根据其影响因素有黑色素、血红蛋白、光强可以将皮肤组织层进行简化，提炼出其主要影响因素所存在的层，在表皮层中由于角质层比较特殊其主要作用是对光进行反射，因此其本身光谱不发生变化但会减小光照强度，一般4％-7％的光能量由于反射而损失掉，所以将其考虑在模型内用来模拟照射光谱被反射失去的那一部分光能。黑色素主要存在于基底层中，对光有一定程度的吸收作用，在表皮中还有其他物质会对光产生一定的吸收作用，在这里采用集中处理方法即将黑色素吸光和其他物质吸光进行统一处理。在真皮层中主要考虑血液中血红蛋白和胆红素对光吸收，因此模拟对血红蛋白和胆红素对光的吸光系数。皮下组织主要是脂肪，对光源的穿透能力有限，可以不用考虑其光学特性即用不吸收光的白色底板作为其模型。光在皮肤中的传输形式还有散射，因此要将光在皮肤组织的散射模型考虑在内，表皮与真皮对光的散射作用大致相同因此可以进行统一处理。胆红素光学皮肤模型原理见图2。
2.模型的参数确定
(1)皮肤角质层的反射
黄疸测试仪的光源首先经过角质层的反射，反射出的光能量相当于总能量的4％-7％且遵循菲涅尔方程，以入射光的反射率4％-7％为制备上述“第一层”模型的参考基准。
(2)基底层黑色素
黄疸测量的对象是刚出生不久的新生儿，其皮肤组织内的黑色素含量很少，在进行改模型设计时可以将其不考虑在内。
(3)皮肤组织中其他物质的吸光系数
在研究黄疸测量时，除了考虑黑色素和血红蛋白对光的吸收外还用当考虑皮肤中其他物质对光的吸收，相比于黑色素和血红蛋白其吸收程度较小，在皮肤的光学模型中称之为基础吸收，在Jacques的积分球测量不含血液的鼠类皮肤实验中，得出表皮和真皮的基础吸收公式为：μα，base＝0.244+85.3×exp[-(λ-154)/66.2]，Saidi利用积分球测量新生儿皮肤样品在450-750nm的吸光系数，除去胆红素和血液对其的影响，得出的公式为：
μa，base＝7.84×108×λ-3.255
该公式得出的吸光系数符合在黄疸测试仪光学检测模型的要求。
(4)真皮层中血红蛋白的吸光系数
血红蛋白和胆红素主要存在于真皮层中，血红蛋白的吸光系数也会影响黄疸测量仪的准确性，血液中血红蛋白的相对分子质量为64500，其吸收系数公式为：
ε为血红蛋白的摩尔衰减系数，单位为LM-1cm-1。
(5)皮肤组织的散射作用
光在皮肤中的散射的主要散射体是胶原纤维，真皮层散射主要有大胶原纤维的Mie散射和小胶原纤维Rayleigh散射，在表皮中的角蛋白纤维表现出与胶原纤维相同的散射特性。真皮和表皮的约化散射系数表示为：
μ表＝μ真＝2×105×λ-1.5+2×1012×λ-4
3.标准色板的制作
确定好了模型的光学特性参数后，构建基于黄疸测试的光学生物仿体，总共分为三层，所述的第一层用光学薄膜制作，光学薄膜表面光滑，选用吸收介质材料的薄膜，用来模拟人体皮肤的表皮层对光的特性；所述的第二层用丙烯酸板，用来模拟真皮层中血红蛋白对光的吸收，在丙烯酸板的底面通过CMYK方法涂上15种纯度依次由浅到深的黄色颜料，配色的比例只有Y的百分比不同，其余的都设置为0％；所述的第三层模拟人体的皮下组织，选用白色底板。
4.标准色板的定标
(1)选取30组经过抽血化验后不同胆红素浓度的新生儿个体样本
(2)选用D50光源和RGB颜色传感器对上述三十个新生儿皮肤颜色参数进行测量，得出三十组皮肤颜色参数
(3)通过颜色参数和其胆红素浓度建立标准预测模型
(4)利用D50光源和颜色传感器测量标准色板的颜色参数，将其参数与标准预测模型进行对比，确定标准色板对应的胆红素浓度，进而对标准色板标定。
Claims (5)
1.一种新生儿黄疸测试仪校准色板，其特征在于：包括第一层：光学非金属吸收介质薄膜；第二层：不同浓度黄色的丙烯酸投射板；第三层：白色底板，各层之间胶合。
2.根据权利要求1所述的新生儿黄疸测试仪校准色板，其特征在于：胶合后的三层校准色板边缘封装黑色外壳。
3.根据权利要求2所述的新生儿黄疸测试仪校准色板，其特征在于：封装后的校准色板设置在封闭的盒子内，盒子上表面中央处设有圆孔，盒子上层与校准色板上层之间设有间隙。
4.根据权利要求1所述的新生儿黄疸测试仪校准色板的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)第一层用光学薄膜制作，光学薄膜表面光滑，选用非金属吸收介质材料的薄膜，用来模拟人体皮肤的表皮层对光的特性；
(2)第二层用丙烯酸板，用来模拟真皮层中血红蛋白对光的吸收，在丙烯酸板的底面通过CMYK方法涂上15种纯度依次由浅到深的黄色颜料，配色的比例只有Y的百分比不同，其余的都设置为0％；
(3)第三层模拟人体的皮下组织，选用白色底板；
(4)将前述三层胶合、边缘封装黑色外壳，放置在封闭的盒子内，盒子上表面中央处打孔。
5.根据权利要求1所述的新生儿黄疸测试仪校准色板的定标方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)选取经过抽血化验后不同胆红素浓度的新生儿个体样本；
(2)选用D50光源和RGB颜色传感器对上述新生儿皮肤颜色参数进行测量，得出皮肤颜色参数；
(3)通过颜色参数和其胆红素浓度建立标准预测模型；
(4)利用D50光源和颜色传感器测量标准色板的颜色参数，将其参数与标准预测模型进行对比，确定标准色板对应的胆红素浓度，进而对标准色板标定。
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2020
- 2020-11-18 CN CN202011297642.4A patent/CN112401873A/zh active Pending
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