Аналитическая система и способ для определения параметров гемоглобина в цельной крови

1. Система (10) для измерения параметров гемоглобина в цельной крови, содержащая
оптический модуль отбора образцов (20), содержащий:
светоизлучающий модуль (22) с СИД-источником (28) света, выполненным с возможностью излучения света, причем свет является направленным, тем самым определяя оптический путь (21);
съемный блок (40) кюветы рядом со светоизлучающим модулем (22), причем блок (40) кюветы выполнен с возможностью приема образца цельной крови и имеет камеру (54) для приема образца с первым окошком (49) кюветы и вторым окошком (52) кюветы, выровненным с первым окошком (49) кюветы, причем камера (54) для приема образца расположена на оптическом пути (21) для приема света от СИД-источника (28) света, причем камера (54) для приема образца имеет определенную длину оптического пути (43а) между первым окошком (49) кюветы и вторым окошком (52) кюветы, и электронный чип (48с), выполненный с возможностью хранения значения длины пути через камеру (54) для приема образца; и
модуль (60) калибровки света с источником (72) света для калибровки с одной или более известными длинами волн света, причем модуль (60) калибровки света выполнен с возможностью излучения света для калибровки на оптический путь (21);
оптическое волокно (92) со светоприемным концом (92а) и светоизлучающим концом (92b), причем светоприемный конец (92а) оптически соединен с оптическим модулем (20) отбора образцов, причем светоприемный конец (92а) принимает свет, излучаемый по оптическому пути (21), и проводит свет в светоизлучающий конец (92b);
модуль (100) спектрометра, выполненный с возможностью приема света от светоизлучающего конца (92b) оптического волокна (92), разделения света на множество световых лучей, причем каждый световой луч имеет разную длину волны, и преобразования множества световых лучей в электрический сигнал; и
модуль (150) процессора, выполненный с возможностью (1) приема значения длины пути через камеру (54) для приема образца от электронного чипа (48с) и (2) приема и обработки электрического сигнала от модуля (100) спектрометра, генерируемого для образца цельной крови и, с учетом значения длины пути через камеру (54) для приема образца, преобразования электрического сигнала в выходной сигнал, пригодный для отображения и выдачи значений параметра гемоглобина и/или значений параметра общего билирубина для образца цельной крови.
2. Система (10) по п. 1, в которой светоизлучающий модуль (22) содержит множество оптических компонентов (В), расположенных на оптическом пути (21) между СИД-источником (28) света и блоком (40) кюветы, причем множество оптических компонентов (В) содержит по меньшей мере первую оптическую рассеивающую линзу (32) и одно или более из коллиматорной линзы (30), кругового поляризатора (34) и фокусирующей линзы (36).
3. Система (10) по п. 1, в которой модуль (60) калибровки света содержит вторую оптическую рассеивающую линзу (68), расположенную на оптическом пути (21) ниже относительно блока (40) кюветы, но выше относительно светоделителя (69).
4. Система (10) для измерения оптической плотности для цельной крови, причем система содержит
оптический модуль (20) отбора образцов, содержащий
светоизлучающий модуль (22) с СИД-источником (28) света, выполненным с возможностью излучения света, причем при этом свет является направленным, тем самым определяя оптический путь (21);
съемный модуль (43) кюветы рядом со светоизлучающим модулем (22), причем съемный модуль (43) кюветы выполнен с возможностью приема образца цельной крови и имеет камеру (54) для приема образца с первым окошком (49) кюветы и вторым окошком (52) кюветы, выровненным с первым окошком (49) кюветы, причем камера (54) для приема образца расположена на оптическом пути (21) для приема света от СИД-источника (28) света;
первую оптическую рассеивающую линзу (32), расположенную на оптическом пути (21) между СИД-источником (28) света и съемным модулем (43) кюветы; и
вторую оптическую рассеивающую линзу (68), расположенную на оптическом пути (21) после съемного модуля (43) кюветы;
оптическое волокно (92) со светоприемным концом (92а) и светоизлучающим концом (92b), причем светоприемный конец (92а) оптически соединен с оптическим модулем (20) отбора образцов, причем светоприемный конец (92а) принимает свет, излучаемый по оптическому пути, и проводит свет в светоизлучающий конец (92b);
модуль (100) спектрометра, выполненный с возможностью приема света от светоизлучающего конца (92b) оптического волокна (92), разделения света на множество световых лучей, причем каждый световой луч имеет разную длину волны, и преобразования множества световых лучей в электрический сигнал; и
модуль (150) процессора, выполненный с возможностью приема и обработки электрического сигнала от модуля (100) спектрометра, сгенерированного для образца цельной крови, и преобразования электрического сигнала в выходной сигнал, пригодный для отображения и выдачи значений параметра гемоглобина и/или значений параметра общего билирубина для образца цельной крови.
5. Система (10) для измерения оптического поглощения по п. 4, в которой светоизлучающий модуль (22) содержит множество оптических компонентов (В), расположенных на оптическом пути (21) между СИД-источником (28) света и съемным блоком (40) кюветы, причем множество оптических компонентов (В) содержит по меньшей мере первую оптическую рассеивающую линзу (32) и одно или более из коллиматорной линзы (30), кругового поляризатора (34) и фокусирующей линзы (36).
6. Система (10) для измерения оптической плотности по п. 4, в которой модуль (100) спектрометра содержит:
входную щель (114), расположенную на оптическом пути (21) для приема света, излучаемого светоизлучающим концом (92b) оптического волокна (92), и для пропускания света через нее;
группу (120) оптических компонентов с ахроматической линзой (124) и светорассеивающим элементом (130), причем светорассеивающий элемент (130) расположен на оптическом пути (21), причем светорассеивающий элемент (130) выполнен с возможностью приема света, прошедшего через входную щель (114) и ахроматическую линзу (124), разделения света на множество световых лучей, причем каждый световой луч имеет разную длину волны, и перенаправления множества световых лучей назад через ахроматическую линзу (124) в направлении входной щели (114), но со смещением от нее; и
матричный детектор (116) света, выполненный с возможностью приема множества световых лучей и преобразования множества световых лучей в электрический сигнал.
7. Оптический спектрометр (100) для применения в анализаторе СООх, причем спектрометр содержит
корпус (102) спектрометра с опорной пластиной (104а) и вмещающим оптическое волокно концом (108);
светоприемную входную щель (114), расположенную рядом с вмещающим оптическое волокно концом (108) корпуса (102) спектрометра;
светорассеивающий элемент (130), установленный на опорной пластине (104а), находящейся на расстоянии от вмещающего оптическое волокно конца (108) корпуса (102) спектрометра и расположенный на оптическом пути (21), вдоль которого свет проходит от светоприемной входной щели (114), причем светорассеивающий элемент (130) выполнен с возможностью приема света, прошедшего через входную щель (114), разделения света на множество световых лучей, причем каждый световой луч имеет разную длину волны, и перенаправления множества световых лучей;
матричный детектор (116) света, выполненный с возможностью приема множества световых лучей и преобразования множества световых лучей в электрический сигнал;
блок (121) ахроматической линзы с оправой (122) линзы и ахроматической линзой (124), установленной в оправе (122) линзы, причем ахроматическая линза (124) расположена на оптическом пути (21) для направления света из входной щели (114) в светорассеивающий элемент (130) и для приема множества световых лучей, отраженных от светорассеивающего элемента (130), и направления множества световых лучей на матричный детектор (116) света; и
термокомпенсационные средства для поддержания положения множества световых лучей на матричном детекторе (116) света, причем термокомпенсационные средства содержат одно или более из изоляции, расположенной вокруг корпуса (102) спектрометра, блока регулятора температуры, и термокомпенсирующей оправы (122) линзы.
8. Оптический спектрометр (100) по п. 7, в котором термокомпенсирующая оправа (122) линзы имеет зафиксированный крепежный конец (122а) и незафиксированый крепежный конец (122b), который обеспечивает тепловое расширение и сужение термокомпенсирующей оправы (122) линзы, причем зафиксированный крепежный конец (122а) фиксировано закреплен на опорной пластине (104а), и причем оправа (122) линзы имеет коэффициент расширения больше, чем коэффициент расширения опорной пластины (104а).
9. Оптический спектрометр (100) по п. 7, в котором термокомпенсирующая оправа (122) линзы перемещается линейно и перпендикулярно относительно оптического пути (21) света из входной щели (114) для света исходя из коэффициента расширения оправы (122) линзы для поддержания положения рассеянного света от светорассеивающего элемента (130) на матричном детекторе (116) света.
10. Компактный спектрометр (100) для измерения параметров гемоглобина в цельной крови, причем спектрометр содержит
корпус (102) спектрометра закрытого типа с вмещающим оптическое волокно концом (108) с портом (109) для входа света;
щель для входа света (114), расположенную на подложке (112) печатной платы, причем подложка (112) печатной платы расположена на корпусе спектрометра закрытого типа (102), причем щель для входа света (114) выровнена и находится рядом с портом для входа света (109);
матричный детектор (116) света, расположенный на подложке (112) печатной платы рядом с входной щелью (114) для света; и
группу (120) оптических компонентов, состоящую из светорассеивающего элемента (130), расположенного ниже относительно входной щели (114) для света, и сферической ахроматической линзы (124), расположенной между входной щелью (114) для света и светорассеивающим элементом (130), причем светорассеивающий элемент (130) имеет отражающую поверхность (132), а ахроматическая линза (124) пропускает свет из входной щели (114) для света в светорассеивающий элемент (130) и пропускает рассеянный свет, отраженный от светорассеивающего элемента (130), в матричный детектор (116) света.
11. Компактный спектрометр (100) по п. 10, дополнительно содержащий термокомпенсационные средства (160) для поддержания положения множества световых лучей на матричном детекторе (116) света, причем термокомпенсационные средства (160) содержат одно или более из изоляции, расположенной вокруг корпуса (102) спектрометра, блока (170) регулятора температуры и/или термокомпенсирующей оправы (122) линзы.
12. Компактный спектрометр (100) по п. 11, в котором термокомпенсирующая оправа (122) линзы имеет зафиксированный крепежный конец (122а) и незафиксированый крепежный конец (122b), который обеспечивает тепловое расширение и сужение термокомпенсирующей оправы (122) линзы, причем зафиксированный крепежный конец (122а) фиксировано закреплен на опорной плите (104а), и причем оправа (122) линзы имеет коэффициент расширения больше, чем коэффициент расширения опорной плиты.
13. Способ измерения параметров гемоглобина в цельной крови, несмотря на сильное рассеяние оптических волн, вызванное цельной кровью, причем способ включает
обеспечение СИД-источника (28) света со спектральным диапазоном от приблизительно 422 нм до приблизительно 695 нм;
направление света со спектральным диапазоном от СИД-источника (28) света по оптическому пути (21);
обеспечение модуля (43) кюветы с камерой (54) для приема образца с первым окошком (49) кюветы и вторым окошком (52) кюветы, расположенным на оптическом пути (21), причем второе окошко (52) кюветы модуля (43) кюветы пропускает свет через камеру (54) для приема образца и через первое окошко (49) кюветы, причем камера (54) для приема образца содержит образец цельной крови;
обеспечение пары первой и второй оптических рассеивающих линз (32, 68), расположенных на оптическом пути (21), причем первое окошко (49) кюветы и второе окошко (52) кюветы камеры (54) для приема образца модуля (43) кюветы расположены между парой первой и второй оптических рассеивающих линз (32,68);
направление света от модуля (43) кюветы в спектрометр (100) со светорассеивающим элементом (130), который разделяет свет на множество световых лучей, причем каждый световой луч имеет разную длину волны, и превращает множество световых лучей в электрический сигнал; и
обработку электрического сигнала в выходной сигнал, пригодный для отображения и выдачи значений параметра гемоглобина и/или значений параметра общего билирубина для образца цельной крови.
14. Способ по п. 13, в котором стадия обработки дополнительно включает обработку электрического сигнала в спектральную оптическую плотность, а затем связывание спектральной оптической плотности со значениями параметров гемоглобина и/или значениями параметров билирубина с использованием машинной отображающей функции.
15. Способ по п. 14, в котором стадия обработки включает использование отображающей функции ортогональной проекции на латентные структуры на основе ядра в качестве машинной отображающей функции.
16. Способ измерения параметров гемоглобина в образце цельной крови с использованием оптической плотности, причем способ включает:
измерение и запись сканированного изображения проходящего света при множестве длин волн в диапазоне измерения путем пропускания света через модуль (43) кюветы с оптическим путем (21) с известной длиной оптического пути через него, причем модуль (43) кюветы заполнен прозрачной жидкостью;
измерение и запись сканированного изображения интенсивности проходящего света при множестве длин волн в диапазоне измерения путем пропускания света через модуль (43) кюветы во второй раз с оптическим путем (21) с известной длиной оптического пути через него, причем модуль (43) кюветы заполнен образцом цельной крови, причем каждый этап измерения и записи для прозрачной жидкости и образца цельной крови включает рассеяние и круговую поляризацию проходящего света перед пропусканием проходящего света через модуль (43) кюветы, а затем рассеяние проходящего света, излучаемого модулем (43) кюветы перед определением спектральной оптической плотности;
определение спектральной оптической плотности при каждой длине волны из множества длин волн в диапазоне измерения на основании отношения сканированного изображения интенсивности проходящего света образца цельной крови к сканированному изображению интенсивности проходящего света прозрачной жидкости с использованием (100) спектрометра; и
корреляцию оптической плотности при каждой длине волны из множества длин волн в диапазоне измерения со значениями параметра гемоглобина и/или значениями параметра билирубина образца крови с использованием машинной отображающей функции.
17. Способ по п. 16, дополнительно включающий контроль вызванного температурой дрейфа проходящего света в спектрометре (100) при помощи одного или более из изоляции спектрометра (100), контролируемого нагревания спектрометра (100) или включения термокомпенсирующей оправы (122) линзы в спектрометр (100).
18. Способ по п. 17, где включение термокомпенсирующей оправы (122) линзы включает перемещение линейно и перпендикулярно термокомпенсирующей оправы (122) линзы относительно оптического пути (21) света из входной щели (114) для света на основе коэффициента расширения оправы (122) линзы для поддержания положения проходящего света из светорассеивающего элемента (130) на матричный детектор (116) света.