一种红细胞渗透脆性的全自动测定仪器

摘要

本发明公开一种红细胞渗透脆性的全自动测定仪器，基于不透光比浊法的原理，由吸样装置，自动化机电装置，光检测器和电路系统组成。吸样装置用于仪器吸取血液样品；自动化机电装置用于完成仪器自动测量中的各个控制动作；光检测器用于照射反应液产生透过性光信号；电路系统用于完成控制各种步进电机、电磁阀、蠕动泵，将光信号转换成电信号，进行放大，再转换为数字信号，进行数据处理分析、数据显示、仪器和PC机之间的通信。本发明操作方便、测量速度快、精度高、重复性好，可全自动检测获得血液样品中红细胞渗透脆性的信息。

说明书

技术领域        

    本发明涉及一种红细胞渗透脆性的全自动测定仪器，该仪器可用于临床地中海贫血等小细胞性贫血的筛查。

背景技术

人体红细胞约占全血总体积的40%，主要由64%的水分和32%的血红蛋白组成。红细胞在低渗盐溶液中，当水渗透其内部达一定程度时，红细胞发生膨胀破裂，细胞内血红蛋白溢出即称为低渗性溶血。红细胞膜对低渗盐溶液溶血作用的抵抗力称为红细胞渗透脆性。地中海贫血、缺铁性贫血患者红细胞内血红蛋白生成减少，细胞体积较小，渗透脆性较正常人明显减小，因此红细胞渗透脆性在临床上常用于筛查地中海贫血、缺铁性贫血等小细胞性贫血。    

目前对红细胞渗透脆性测定方法主要有两种：

（1）红细胞渗透脆性试验：此法是测定红细胞渗透脆性的常规方法，其原理是红细胞在低渗盐溶液中，水分通过细胞膜进入细胞内，使之膨胀破裂而溶血。本试验是测定红细胞对不同浓度低渗盐溶液的抵抗力，红细胞对低渗盐溶液的抵抗力与其表面积和体积的比值有关，比值越大，则抵抗力越大，脆性越低；反之则抵抗力越小，脆性越高。测定时判断结果的方法是：于室温中静置2h后，上层溶液开始出现透明红色且管底有红细胞者为开始溶血管；溶液呈透明红色，管底完全无红细胞者为完全溶血管。

（2）一管定量筛查试验：此法是在常规红细胞渗透脆性试验的基础上进行改良的测定法，是目前卫生系统最主要的检测方法。其原理是红细胞在某一特定低渗盐溶液中，在一定温度条件下，经过一定时间作用后，测定红细胞发生溶血后产生的血红蛋白在溶液中的浓度占全溶血血红蛋白浓度的百分率（即溶血率），来反映红细胞渗透脆性。测定得出的溶血率越高，红细胞数量减少越多，表明红细胞渗透脆性越高，反之越低。此法测定时判断结果的方法是：应用分光光度计进行比色分析，用血红蛋白最大吸收波长530nm，测定反应液的吸光度，该吸光度的大小与反应液中血红蛋白的浓度成正比。

上述两种方法均需手工操作，且操作繁琐耗时，不适用于临床大批量检测。常规法需肉眼判断结果，容易受人为的主观因素影响，导致结果的准确性差；一管定量筛查试验由于反应液中同时存在未溶解的红细胞和游离血红蛋白及血液中的其它成分，必须离心后才能对结果进行准确的比色测定，所以无法实现对反应过程作动态测定和全自动化分析。因此，目前尚未见自动化测定红细胞渗透脆性的仪器。

发明内容   

本发明的目的在于发明一种测量速度快、精度高、重复性好的全自动红细胞渗透脆性测定仪器。为达到上述目的，本发明采用不透光动态比浊法进行测定：将血液样品与特定渗透压的低渗盐溶液混匀，将未溶血红细胞作为构成该混合液浊度的主要颗粒，选用一种未溶血红细胞对其有较高的吸光度，从红细胞溶出的游离血红蛋白等可溶性有色物质对其有较弱吸光度的特定波长作为测定波长，测定反应液中游离血红蛋白溶出前后透光率的变化，计算出可判断红细胞渗透脆性的相对溶血率值。正是基于上述原理，本发明才得以实现全自动化检测。

    本发明包括一种红细胞渗透脆性的全自动测定仪器，其特征在于：包括一个底座，底座前端布置有两个用于输送采血管架的相反方向的采血管传送带机构、其中间设置有吸样位；底座中后部两侧设有用于输送多联比色皿的比色皿传送带机构和废比色皿收集位，中间为传动机构承载支架，传动机构承载支架上设有初始位，吸样装置安装于所述传动机构承载支架上，所述吸样装置包括一支吸样管及用于其外壁清洗的吸样支持块，该吸样装置可通过步进电机的控制做上下前后形式的平面运动；传动机构承载支架正下方贴近吸样位的地方设置用于照射反应液产生透过性光信号的光检测器。

传动机构承载支架的主要作用是搭载吸样装置进行运动。吸样管最好为钢质，为便于穿刺采血管，其末端设计为圆斜面穿刺针头；为最大限度减少外表面粘血的可能，其外表面覆有聚四氟乙烯防粘涂层。吸样支持块形状优选为长方体，中心开有竖向通道，所述竖向通道的内径略大于吸样管外径，其上方约20%的位置侧面开有横向通道，所述横向通道通过管道与电磁阀及蠕动泵相连，既可起到保持吸样管垂直的作用，又能通过其上的横向通道引入纯净水清洗吸样管的外表面。吸样管穿过吸样支持块的竖向通道，上端通过橡胶管道与电磁阀及蠕动泵相连，可实现吸样和管内清洗的作用。

    光检测器包括用于产生光信号的光源和接收光信号的接收器，两者相对间隔略大于一个比色皿外径的位置，使用时比色皿传送带机构的推块先将多联比色皿推进入所述光源和所述接收器之间，反应开始后光源启动，光信号穿过比色皿光面后被接收器收集。根据人体红细胞的结构特征和实验筛选，光信号的波长可选定为840～1200nm。

    多联比色皿的皿数与采血管架设置的采血管数对应，并且多联比色皿的每一皿均内置适量的NaCl-PBS缓冲液。

本发明还包括：用于传送比色皿、试管架和吸样装置的各种步进电机、送样皮带和送样推块，用于管路清洗、吹气的各种电磁阀，用于吸水、吹气、取样的蠕动泵。为保证测试结果可靠性，还可安装相应的外罩以保护仪器。

本发明还具有一个完善的控制、数据处理和分析、显示、通信电路系统，用于完成控制各种步进电机、电磁阀、蠕动泵，将光信号转换成电信号，进行放大，再转换为数字信号，进行数据处理分析、数据显示、仪器和PC机或其它设备之间通信。

本发明的测定步骤如下：采血管传送带机构借助推块将已承载采血管的采血管架输送到吸样位，同时比色皿传送带机构将比色皿输送到光检测器位置，吸样管从初始位移动至吸样位，从第一个采血管吸样后再移动至多联比色皿的第一个皿上方，将定量血样注入比色皿中，并吹气混匀（混合方式不限于吹气）；光检测器开始检测比色皿内的液体浊度变化，微处理器计算设定时间内的相对溶血率，与此同时吸样管返回初始位进行清洗；检测结束后，推块将多联比色皿和采血管架各移动一个单位的位置，开始下一测试；整排采血管及多联比色皿测试完成后，采血管传送带机构将采血管架输出取走，推块将多联比色皿推至废比色皿收集位。

本发明具有以下有益效果：采用不透光动态比浊法检测反应液中未溶红细胞产生的浊度，无需离心操作，因此可对整个反应过程作动态测定，并可通过动态反应曲线分析获得更多关于红细胞渗透脆性的信息，从而整个测定流程可实现全自动化，检测速度快、精确度高、重复性好，实时显示检测数据；所需血样量少，可减少采血量；应用光电检测电路检测结果，无需肉眼判断，最大限度避免人为的主观因素影响。

附图说明

图1为本发明仪器的整体结构示意图。

图2为本发明光检测器的剖面示意图。

图3为本发明吸样支持块的剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

见图1至图3所示，一种红细胞渗透脆性的全自动测定仪器，包括一个底座1，底座前端布置有两个用于输送采血管架9的相反方向的采血管传送带机构2和3、其中间设置有吸样位4；底座中后部两侧设有用于输送多联比色皿10的比色皿传送带机构5和废比色皿收集位6，中间为传动机构承载支架7，传动机构承载支架7上设有初始位11，吸样装置8安装于所述传动机构承载支架7上，所述吸样装置8包括一支吸样管17及用于其外壁清洗的吸样支持块16，该吸样装置可通过步进电机的控制做上下前后形式的平面运动；传动机构承载支架7正下方贴近吸样位4的地方设置用于照射反应液产生透过性光信号的光检测器。

传动机构承载支架7的主要作用是搭载吸样装置8进行运动。吸样管17最好为钢质，为便于穿刺采血管，其末端设计为圆斜面穿刺针头；为最大限度减少外表面粘血的可能，其外表面覆有聚四氟乙烯防粘涂层。吸样支持块16形状优选为长方体，中心开有竖向通道14，所述竖向通道14的内径略大于吸样管17外径，其上方约20%的位置侧面开有横向通道15，所述横向通道15通过管道与电磁阀及蠕动泵相连，既可起到保持吸样管17垂直的作用，又能通过其上的横向通道15引入纯净水清洗吸样管17的外表面。吸样管17穿过吸样支持块16的竖向通道14，上端通过橡胶管道与电磁阀及蠕动泵相连，可实现吸样和管内清洗的作用。

    光检测器包括用于产生光信号的光源12和接收光信号的接收器13，两者相对间隔略大于一个比色皿外径的位置，使用时比色皿传送带机构5的推块先将多联比色皿17推进入所述光源12和所述接收器13之间，反应开始后光源12启动，光信号穿过比色皿光面后被接收器13收集。根据人体红细胞的结构特征和实验筛选，光信号的波长可选定为840～1200nm。

    多联比色皿10的皿数与采血管架9设置的采血管数对应，并且多联比色皿10的每一皿均内置适量的NaCl-PBS缓冲液。

本发明还包括：用于传送比色皿、试管架和吸样装置的各种步进电机、送样皮带和送样推块，用于管路清洗、吹气的各种电磁阀，用于吸水、吹气、取样的蠕动泵。为保证测试结果可靠性，还可安装相应的外罩以保护仪器。

本发明还具有一个完善的控制、数据处理和分析、显示、通信电路系统，用于完成控制各种步进电机、电磁阀、蠕动泵，将光信号转换成电信号，进行放大，再转换为数字信号，进行数据处理分析、数据显示、仪器和PC机或其它设备之间通信。

本发明的测定步骤如下：采血管传送带机构2借助推块将已承载采血管的采血管架9输送到吸样位4，同时比色皿传送带机构5将比色皿输送到光检测器位置，吸样管17从初始位11移动至吸样位4，从第一个采血管吸样后再移动至多联比色皿10的第一个皿上方，将定量血样注入比色皿中，并吹气混匀（混合方式不限于吹气）；光检测器开始检测比色皿内的液体浊度变化，微处理器计算设定时间内的相对溶血率，与此同时吸样管17返回初始位进行清洗；检测结束后，推块将多联比色皿10和采血管架9各移动一个单位的位置，开始下一测试；整排采血管及多联比色皿10测试完成后，采血管传送带机构3将采血管架9输出取走，推块将多联比色皿10推至废比色皿收集位6。

本发明采用不透光动态比浊分析法测定红细胞渗透脆性，经大量试验确定测试参数如下：将血液样品与pH7.4、浓度2.5～5g/L NaCl-PBS缓冲液（优选3.5g/L NaCl-PBS缓冲液）按1：50～100（优选1：75）的比例混到1cm光径比色杯内，以充入气泡方式快速混合，以波长840～1200nm的近红外光（优选940nm波长），测定混匀后首秒和末秒（根据试验情况为30～60秒，优选第40秒）时混合液的吸光度值，通过计算首秒至末秒吸光度的下降值与首秒时吸光度值的百分比，可得出相对溶血率值，以相对溶血率值低于临界值，为脆性降低；以相对溶血率值等于或大于临界值，为脆性正常（若相对溶血率值过高也可能为脆性异常）。

本发明所用不透光动态比浊分析法相对溶血率的计算方法：

                                                         

下面对本发明及其运作作进一步的描述。

一、准备：将承载了采血管的采血管架9放在采血管传送带机构2上，每格内置3.5g/L NaCl-PBS缓冲液1.5mL的多联比色皿10放在比色皿传送带机构5上，按下仪器上的启动开关，仪器开始运行。

二、仪器复位：吸样装置8、送样推块、传送带、各种泵及阀实现初始化。

三、送入血样和低渗盐溶液：采血管传送带机构2将采血管架沿P方向送到靠壁处停止，送血样进入推块将采血管架沿M方向送到吸样位（第1个采血管正好到达吸样位中央），比色皿传送带机构5将盛装低渗盐溶液的多联比色皿10沿E方向送到靠壁处停止，送比色皿进入推块将比色皿沿L方向送到光检测器处（第1个比色皿正好到达光检测器中间），吸样装置8运行到初始位11，打开蠕动泵和电磁阀对吸样管17的外壁和内壁进行清洗。

四、检测：吸样装置8运行到达吸样位处，吸样管17沿B方向向下插入第一支采血管内吸取血样20μl，然后吸样管沿A方向向上移动到达顶位；吸样装置8从吸样位4处运行到达光检测器上方处，此时第一个比色皿正处在光检测器中间，吸样管沿B方向向下插入比色皿内，将血样注入比色皿内并开泵向比色皿持续吹气两秒使反应液混匀，然后吸样管再沿A方向向上移动到达顶位，光电检测电路开始检测比色皿中反应液浊度的变化；同时吸样装置8移动返回初始位11，打开蠕动泵和电磁阀对吸样管17的外壁和内壁进行清洗；送血样进入推块将采血管架9沿M方向推进一个采血管的距离，送比色皿进入推块将多联比色皿10沿L方向推进一个比色皿的距离，如此反复对7个血液样本进行检测。

五、检测结束：送血样进入推块将采血管架9沿M方向推到尽头处停止，采血管传送带机构3将采血管架9沿O方向输出，送比色皿进入推块将多联比色皿10沿L方向推到尽头处，多联比色皿10将自动滑进废比色皿收集位6收集起来，系统自动计算被测血样相对溶血率值，显示屏显示7个血样检测结果。

上述实施例不能认为是对本发明保护范围的限制，本领域内的技术人员基于本发明的技术方案或手段做出的改变或改进，如吸样管材质或形状的简单变换，主要部件的简单替换或位置调换，测定波长、缓冲液浓度、检测时间等测定条件的简单改变，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。