血红蛋白浓度的光学测量方法与装置

　　1　引　言

　　血红蛋白(Hemoglobin,Hb)是由血红素和球蛋白组成的球形大分子化合物,其主要生理功能是运输氧和二氧化碳,并对酸性物质起缓冲作用,参与体内的酸碱平衡调节。成年人正常血红蛋白浓度在11~16 g/dl。血红蛋白的测定是临床上应用最广、最多的必查项目,是检查贫血的方法之一[1-4]。

　　目前国内移动采供血机构均采用硫酸铜滴定法进行血红蛋白测定,而医院、检验检疫机构等则采用进口大型生化分析仪。前者存在自行配制误差大、易受环境温度影响等缺点,后者仪器价格昂贵,测试成本高[5-7]。国外常用的测试方法为试剂盒和干式生化分析法,试剂盒法需要大型生化分析仪,干式生化分析法产品主要有德国的Re-flotronⅣ型全血干式生化分析仪和瑞典的SWELAB血液分析仪,采用的均是波长比色法,所需采血量较大,测试时间长,成本高。

　　本文基于叠氮高铁血红蛋白法研发了血红蛋白浓度测定系统,只需将一滴全血注入一次性含药微片,再将微片推入光感区即可实现在线测试。该系统操作简单,分析快速准确,便携且价格低廉,在献血员、运动员机能评定和临床诊断以及家庭保健方面有直接、明确的需求。

　　2　血红蛋白测定原理

　　2.1　叠氮高铁血红蛋白法机理

　　Vanzetti氏叠氮高铁血红蛋白法是利用去氧胆酸钠、亚硝酸钠和叠氮化钠将未稀释未溶血的全血反应生成有颜色的复合物[8-9],具体反应过程如下:去氧胆酸钠溶解并分散红血球细胞膜,使红细胞中的血红蛋白溶于溶液中。氧合血红蛋白和去氧血红蛋白中的二价铁离子被亚硝酸钠氧化成三价铁离子,成为高铁血红蛋白,高铁血红蛋白和叠氮化钠形成有颜色的复合物。

　　利用420~1 000 nm的光对叠氮高铁血红蛋白溶液进行扫描获得图2所示的吸收光谱曲线。

　　从该吸收光谱图可以看出,叠氮高铁血红蛋白对540 nm波长的光吸收明显,对(570±5) nm波长的光吸收效果相同,而在650~900 nm区间基本不吸收。为克服反应生成的混合溶液中5种不同形式血红蛋白(氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白、碳氧血红蛋白、高铁血红蛋白和硫血红蛋白)所占比例对吸收效果的影响,采用570 nm作为第一次吸收测量波长。同时为补偿光的散射,第二次吸收测量在血液光吸收相对小的波长处进行,文中选择880 nm波长的近红外光。

　　2.2　浓度计算公式

　　按照Lambert-Beers法则[10],当一束单色光通过含有吸光物质的溶液后,溶液的吸光度A与吸光物质浓度c及吸收层厚度b成正比,即

　　A=εbc .(1)

　　由于本血红蛋白测定仪采用双色发光二极管作为光源,用发射波长为570 nm的单色光进行测量,波长为880 nm的单色光进行散射补偿。