CN109490466B - 零点漂移的数字化补偿方法和红细胞寿命测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了零点漂移的数字化补偿方法和红细胞寿命测定方法；所述零点漂移的数字化补偿方法包括：取样获得第一样品气和第二样品气；用清洗气清洗传感器气室后以特定的方式将样品气注入传感器气室并得到与待测物质浓度相关的电平数；计算经零点漂移补偿校正后的“第二样品气‑第一样品气”电平数差值D_电平差值；计算样品中待测物质浓度差P_样品。本发明的零点漂移的数字化补偿方法和红细胞寿命测定方法计算结果准确，实用性强。

Description

零点漂移的数字化补偿方法和红细胞寿命测定方法

技术领域

本发明涉及气体样品测量领域，尤其涉及一种成对样品的差值测量中零点漂移的数字化补偿方法及红细胞寿命测定方法。

背景技术

电子仪器中，零点电平受温度等环境因素影响，不可避免地会产生漂移，目前抑制零点电平漂移的措施有精选元件、对元件进行老化处理、选用高稳定度电源、稳定静态工作点以及电路补偿等各种方法，但是即便采用这些方法，仍然难以避免零点小范围的漂移，而这种小范围的漂移却能给精密测量带来较大的影响。

在各种气体样品测量中，要得到某一待测物质的浓度净值，需要测试样品气中待测物质的浓度以及本底气(即环境气)中待测物质的本底浓度，两个浓度的差值即是样品气中待测物质的浓度净值；在实际测量中，为了使测试更准确，本专利申请人研究团队发明了一种“测量气体浓度差的方法及非色散红外光谱仪的进样装置”用于成对样品的测量，以消除零点漂移给测量带来的影响并准确测定样品中待测浓度净值，该法在处理零点漂移过程中，是采用成对样品紧挨着(样品气和本底气的测量间隔时间很短)并忽略零点电平在很短时间的变化值的测试方式，但是电子仪器的零点电平即使在很短时间内也会有少许的漂移，依此还需要更优化的方法使测量更准确。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种成对样品的差值测量中零点漂移的数字化补偿方法及红细胞寿命测定方法。

本发明所提出的技术方案如下：

本发明提出了一种成对样品的差值测量中零点漂移的数字化补偿方法，包括以下步骤：

步骤S1、取样获得第一样品气和第二样品气；

步骤S2、首先，用清洗气清洗传感器气室直至传感器气室完全由清洗气充满，使传感器产生与清洗气中待测物质浓度相关的第一零点电平D_零点1，接着，将第一样品气通入并使传感器气室中的气体与第一样品气中的待测物质浓度形成固定的、一一对应的关系，使传感器产生与第一样品气中待测物质浓度相关的第一测试电平D_测试1；再接着，用清洗气清洗传感器气室直至传感器气室完全由清洗气充满，使传感器产生与清洗气中待测物质浓度相关的第二零点电平D_零点2，最后，将第二样品气通入并使传感器气室中的气体与第二样品气中的待测物质浓度形成固定的、一一对应的关系，使传感器产生与第二样品气中待测物质浓度相关的第二测试电平D_测试2，其中，清洗气为用于清洗传感器气室的气体；

步骤S3、计算经零点漂移补偿校正后的“第二样品气-第一样品气”的测试电平数差值D_电平差值，其中：D_电平差值＝D_测试2-D_测试1-(D_零点2-D_零点1)；

步骤S4、计算第一样品气与第二样品气的气样品浓度差P_样品；其中，P_样品＝k×D_电平差值；k为与传感器属性、传感器所感应信号属性、以及测量仪器除传感器之外的其它部分的属性有关的常数。

本发明上述的成对样品的差值测量中零点漂移的数字化补偿方法中，待测物质为CO或CO₂或¹³CO、¹³CO₂或¹⁴CO、¹⁴CO₂或H₂或甲烷或NO或NO₂或过氧化氢或烃类或醇类等气体物质。

本发明上述的成对样品的差值测量中零点漂移的数字化补偿方法中，取样方式为手动或自动的方式。

本发明上述的成对样品的差值测量中零点漂移的数字化补偿方法中，其特征在于，传感器为光学气室传感器或光电转换传感器或电化学传感器或半导体传感器，用于感应待测气体浓度并输出与待测气体浓度相对应的电平数。

本发明还提出了一种红细胞寿命测定方法，包括以下步骤：

步骤S1、收集受试者呼出的肺泡气样本以及在肺泡气样本收集时受试者所在环境的环境气样本；

步骤S2、获取受试者的血红蛋白浓度值Hb；

步骤S3、测定肺泡气样本与环境气样本的CO₂浓度差P_CO2；

步骤S4、测试红外传感器在受到经过清洗气吸收之后的红外线照射所产生的与清洗气中CO浓度有关的第一零点电平D_本底ZERO，紧接着通入环境气样本并使传感器气室中的气体与环境气样本中的待测物质浓度形成固定的、一一对应的关系，测试红外传感器在受到通入环境气样本后的气体吸收之后的红外线照射所产生的与环境气样本中CO浓度有关的第一测试电平D_本底测试；用清洗气清洗传感器气室直至传感器气室完全由清洗气充满，测试红外传感器在受到经过清洗气吸收之后的红外线照射所产生的与清洗气中CO浓度有关的第二零点电平D_肺泡ZERO，紧接着通入肺泡气样本并使传感器气室中的气体与肺泡气样本中的待测物质浓度形成固定的、一一对应的关系，测试红外传感器在受到通入肺泡气样后的气体吸收之后的红外线照射所产生的与肺泡气样本中CO浓度有关的第二测试电平D_肺泡测试；清洗气为用于清洗传感器气室的气体；

步骤S5、计算经CO零点漂移补偿校正后的“肺泡气样本-环境气样本”电平数差值Dco，其中，Dco＝D_肺泡测试-D_本底测试-(D_肺泡ZERO-D_本底ZERO)；

步骤S6、计算CO浓度差Pco；其中，Pco＝k×Dco；k为与红外光经过样本气的光程长度、红外光波长和强度、红外传感器的属性、以及测量仪器除传感器之外的其它部分的属性有关的常数；

步骤S7、依据CO₂浓度差对CO浓度差进行稀释校正后得出受试者内源性CO的体积比浓度净值M；再计算得到红细胞寿命值RBCS；其中，

M＝Pco×α％/P_CO2

其中，α％为受试者的肺泡气的CO₂标准值(受试者的肺泡气的CO₂标准值的与年龄、性别、居住地以及其他必要的人体生物学特征有关，一般情况下，肺泡气的CO₂标准值可近似为5％)；

其中，Hb为受试者的血红蛋白浓度值；

步骤S8、显示红细胞寿命值RBCS。

本发明的成对样品的差值测量中零点漂移的数字化补偿方法，通过测定与第一样品气和第二样品气以及清洗气中待测物质浓度相关的电平，并运用数字化补偿方法排除零点漂移对待测物质浓度相关的电测量的干扰，最后将经零点漂移补偿校正后的“第二样品气-第一样品气”电平差值代入“浓度-电平”标准曲线中，从而得到第二样品气和第一样品气浓度差准确值。本发明的红细胞寿命测定方法与系统，通过测定与受试者呼出的肺泡气的CO浓度与采集呼气前受试者所在的场所的空气(即环境气)中的CO浓度相关的电平数，并运用算法排除零点漂移对CO浓度相关的电平数测定的干扰；最后将经CO零点漂移补偿校正后的肺泡气样本-环境气样本电平差值代入“浓度-电平”标准曲线中，并依据测得的肺泡气的CO₂浓度以及环境气的CO₂浓度差值校正肺泡气采集时混入空气对肺泡气内源性CO浓度测定值的影响，从而得到肺泡气内源性CO浓度准确值，计算出红细胞寿命。本发明的零点漂移的数字化补偿方法和红细胞寿命测定方法结果准确，实用性强。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明实施例的成对样品的差值测量中零点漂移的数字化补偿方法的流程图。

具体实施方式

本发明所要解决的技术问题是：电子仪器中，零点电平受温度等环境因素影响，不可避免地会产生漂移，目前抑制零点电平漂移的措施有精选元件、对元件进行老化处理、选用高稳定度电源、稳定静态工作点以及电路补偿等各种方法，但是即便采用这些方法，仍然难以避免零点小范围的漂移，而这种小范围的漂移却能给精密测量带来较大的影响。在各种气体样品测量中，要得到某一待测物质的浓度净值，需要测试样品气中待测物质的浓度以及本底气(即环境气)中待测物质的本底浓度，两个浓度的差值即是样品气中待测物质的浓度净值；在实际测量中，为了使测试更准确，本专利申请人研究团队发明了一种“测量气体浓度差的方法及非色散红外光谱仪的进样装置”用于成对样品的测量，以消除零点漂移给测量带来的影响并准确测定样品中待测浓度净值，该法在处理零点漂移过程中，是采用成对样品紧挨着(样品气和本底气的测量间隔时间很短)并忽略零点电平在很短时间的变化值的测试方式，但是电子仪器的零点电平即使在很短时间内也会有少许的漂移，依此还需有更优化的方法使测量更准确。本发明将提出一种成对样品的差值测量中零点漂移的数字化补偿方法及红细胞寿命测定方法，有效的解决了零点漂移给测量带来的影响。

为了使本发明的技术目的、技术方案以及技术效果更为清楚，以便于本领域技术人员理解和实施本发明，下面将结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

本发明的成对样品的差值测量中零点漂移的数字化补偿方法，包括以下步骤：

步骤S1、取样获得第一样品气和第二样品气；

步骤S2、首先，用清洗气清洗传感器气室直至传感器气室完全由清洗气充满，使传感器产生与清洗气中待测物质浓度相关的第一零点电平D_零点1，接着，将第一样品气以特定方式(例如少量、多次、间歇进样方式等)通入并使传感器气室中的气体与第一样品气中的待测物质浓度形成固定的、一一对应的关系，使传感器产生与第一样品气中待测物质浓度相关的第一测试电平D_测试1；再接着，用清洗气清洗传感器气室直至传感器气室完全由清洗气充满，使传感器产生与清洗气中待测物质浓度相关的第二零点电平D_零点2，最后，将第二样品气以特定方式通入并使传感器气室中的气体与第二样品气中的待测物质浓度形成固定的、一一对应的关系，使传感器产生与第二样品气中待测物质浓度相关的第二测试电平D_测试2，其中，清洗气为经过处理的、但仍可能残留有待测气体成分的用于清洗传感器气室的气体；

步骤S3、计算经零点漂移补偿校正后的“第二样品气-第一样品气”的测试电平数差值D_电平差值，其中：D_电平差值＝D_测试2-D_测试1-(D_零点2-D_零点1)；

步骤S4、计算第二样品气与第一样品气的气样品浓度差P_样品；其中，P_样品＝k×D_电平差值；k为与传感器属性、传感器所感应信号属性、以及测量仪器除传感器之外的其它部分的属性有关的常数。

进一步地，本发明的成对样品的差值测量中零点漂移的数字化补偿方法，待测物质为CO或CO₂或¹³CO、¹³CO₂或¹⁴CO、¹⁴CO₂或H₂或甲烷或NO或NO₂或过氧化氢或烃类或醇类等气体物质。

进一步地，本发明的成对样品的差值测量中零点漂移的数字化补偿方法，取样方式为手动或自动的方式。

进一步地，传感器为光学气室传感器或光电转换传感器或电化学传感器或半导体传感器，用于感应待测气体浓度并输出与待测气体浓度相对应的电平数。

进一步地，本发明还提出了一种红细胞寿命测定方法，包括以下步骤：

步骤S1、收集受试者呼出的肺泡气样本以及在肺泡气样本收集时受试者所在环境的环境气样本；

步骤S2、获取受试者的血红蛋白浓度值Hb；

步骤S3、测定肺泡气样本与环境气样本的CO₂浓度差P_CO2(在实际测试过程中，由于肺泡气样本的CO₂浓度是环境气样本的CO₂浓度的200倍，因此环境气样本的CO₂浓度可忽略不计而不需要测试)。

步骤S4、测试红外传感器在受到经过清洗气吸收之后的红外线照射后所产生的与清洗气中CO浓度有关的第一零点电平D_本底ZERO，紧接着通入环境气样本并使传感器气室中的气体与环境气样本中的待测物质浓度形成固定的、一一对应的关系，测试红外传感器在受到通入环境气样本后的气体吸收之后的红外线照射所产生的与环境气样本中CO浓度有关的第一测试电平D_本底测试；用清洗气清洗传感器气室直至传感器气室完全由清洗气充满，测试红外传感器在受到经过清洗气吸收之后的红外线照射所产生的与清洗气中CO浓度有关的第二零点电平D_肺泡ZERO，紧接着通入肺泡气样本并使传感器气室中的气体与肺泡气样本中的待测物质浓度形成固定的、一一对应的关系，测试红外传感器在受到通入肺泡气样后的气体本吸收之后的红外线照射所产生的与肺泡气样本中CO浓度有关的第二测试电平D_肺泡测试；清洗气为经过处理的、但仍可能残留有CO成分的环境空气；

步骤S5、计算经CO零点漂移补偿校正后的肺泡气样本-环境气样本电平差值Dco，其中，Dco＝D_肺泡测试-D_本底测试-(D_肺泡ZERO-D_本底ZERO)；

步骤S6、计算CO浓度差Pco；其中，Pco＝k×Dco；k为与红外光经过样本气的光程长度、红外光波长和强度、红外传感器的属性、以及测量仪器除传感器之外的其它部分的属性有关的常数；

步骤S7、依据CO₂浓度差对CO浓度差进行稀释校正后得出受试者内源性CO的体积比浓度净值M；再计算得到红细胞寿命值RBCS；其中，

M＝Pco×α％/P_CO2

其中，α％为受试者的肺泡气的CO₂标准值(受试者的肺泡气的CO₂标准值的与年龄、性别、居住地以及其他必要的人体生物学特征有关，一般情况下，肺泡气的CO₂标准值可近似为5％)；

其中，Hb为受试者的血红蛋白浓度值；

步骤S8、显示红细胞寿命值RBCS。

本发明的成对样品的差值测量中零点漂移的数字化补偿方法，通过测定与第一样品气和第二样品气以及清洗气中待测物质浓度相关的电平，并运用数字化补偿方法排除零点漂移对待测物质浓度相关的电测量的干扰，最后将经零点漂移补偿校正后的“第二样品气-第一样品气”电平数差值代入“浓度-电平”标准曲线中，从而得到第二样品气和第一样品气浓度差准确值。本发明的红细胞寿命测定方法与系统，通过测定与受试者呼出的肺泡气的CO浓度与采集呼气前受试者所在的场所的空气(即环境气)中的CO浓度相关的电平数，并运用算法排除零点漂移对CO浓度相关的电平数测定的干扰；最后将经CO零点漂移补偿校正后的“肺泡气样本-环境气样本”电平数差值代入“浓度-电平”标准曲线中，并依据测得的肺泡气的CO₂浓度以及环境气的CO₂浓度差值校正肺泡气采集时混入空气对肺泡气内源性CO浓度测定值的影响，从而得到肺泡气内源性CO浓度准确值，计算出红细胞寿命。本发明的零点漂移的数字化补偿方法和红细胞寿命测定方法结果准确，实用性强。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.成对样品的差值测量中零点漂移的数字化补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、取样获得第一样品气和第二样品气；

步骤S2、首先，用清洗气清洗传感器气室直至传感器气室完全由清洗气充满，使传感器产生与清洗气中待测物质浓度相关的第一零点电平D_零点1，接着，将第一样品气通入并使传感器气室中的气体与第一样品气中的待测物质浓度形成固定的、一一对应的关系，使传感器产生与第一样品气中待测物质浓度相关的第一测试电平数D_测试1；再接着，用清洗气清洗传感器气室直至传感器气室完全由清洗气充满，使传感器产生与清洗气中待测物质浓度相关的第二零点电平D_零点2，最后，将第二样品气通入并使传感器气室中的气体与第二样品气中的待测物质浓度形成固定的、一一对应的关系，使传感器产生与第二样品气中待测物质浓度相关的第二测试电平数D_测试2，其中，清洗气为用于清洗传感器气室的气体；

步骤S3、计算经零点漂移补偿校正后的“第二样品气-第一样品气”的测试电平数差值D_电平差值，其中：D_电平差值＝D_测试2-D_测试1-(D_零点2-D_零点1)；

步骤S4、计算第二样品气与第一样品气的气样品浓度差P_样品；其中，P_样品＝k×D_电平差值；k为与传感器属性、传感器所感应信号属性、以及测量仪器除传感器之外的其它部分的属性有关的常数。

2.根据权利要求1所述的成对样品的差值测量中零点漂移的数字化补偿方法，其特征在于，待测物质为CO或CO₂或¹³CO、¹³CO₂或¹⁴CO、¹⁴CO₂或H₂或甲烷或NO或NO₂或过氧化氢或烃类或醇类气体物质。

3.根据权利要求1所述的成对样品的差值测量中零点漂移的数字化补偿方法，其特征在于，取样方式为手动或自动的方式。

4.根据权利要求1所述的成对样品的差值测量中零点漂移的数字化补偿方法，其特征在于，传感器为光学气室传感器或光电转换传感器或电化学传感器或半导体传感器，用于感应待测气体浓度并输出与待测气体浓度相对应的电平数。

5.一种红细胞寿命测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、收集受试者呼出的肺泡气样本以及在肺泡气样本收集时受试者所在环境的环境气样本；

步骤S2、获取受试者的血红蛋白浓度值Hb；

步骤S3、测定肺泡气样本与环境气样本的CO₂浓度差P_CO2；

步骤S4、测试红外传感器在受到经过清洗气吸收之后的红外线照射后所产生的与清洗气中CO浓度有关的第一零点电平D_本底ZERO，紧接着通入环境气样本并使传感器气室中的气体与环境气样本中的待测物质浓度形成固定的、一一对应的关系，测试红外传感器在受到通入环境气样本后的气体吸收之后的红外线照射所产生的与环境气样本中CO浓度有关的第一测试电平D_本底测试；用清洗气清洗传感器气室直至传感器气室完全由清洗气充满，测试红外传感器在受到经过清洗气吸收之后的红外线照射所产生的与清洗气中CO浓度有关的第二零点电平D_肺泡ZERO，紧接着通入肺泡气样本并使传感器气室中的气体与肺泡气样本中的待测物质浓度形成固定的、一一对应的关系，测试红外传感器在受到通入肺泡气样后的气体吸收之后的红外线照射所产生的与肺泡气样本中CO浓度有关的第二测试电平D_肺泡测试；清洗气为用于清洗传感器气室的气体；

步骤S5、计算经CO零点漂移补偿校正后的“肺泡气样本-环境气样本”测试电平数差值Dco，其中，Dco＝D_肺泡测试-D_本底测试-(D_肺泡ZERO-D_本底ZERO)；

步骤S6、计算CO浓度差Pco；其中，Pco＝k×Dco；k为与红外光经过样本气的光程长度、红外光波长和强度、红外传感器的属性、以及测量仪器除传感器之外的其它部分的属性有关的常数；

步骤S7、依据CO₂浓度差对CO浓度差进行稀释校正后得出受试者内源性CO的体积比浓度净值M；再计算得到红细胞寿命值RBCS；其中，

M＝Pco×α％/P_CO2

其中，α％为受试者的肺泡气的CO₂标准值；

其中，Hb为受试者的血红蛋白浓度值；

步骤S8、显示红细胞寿命值RBCS。

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