CN106841061A - 一种高清晰血液细胞分析仪及分析方法 - Google Patents

一种高清晰血液细胞分析仪及分析方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高清晰血液细胞分析仪及分析方法，包括底板，其特征是：所述底板一端设有第一电机，所述第一电机上连接有编码器，所述第一电机的输出轴通过联轴器连接丝杠的一端，所述丝杠的另一端通过筒型轴承与挡板连接，所述挡板固定在所述底板的另一端，所述挡板上固接有限位杆，所述限位杆穿过丝杠滑块，所述丝杠滑块上环套所述丝杠，所述丝杠滑块上部固接血液样品载物台，所述血液样品载物台中部设有轴槽，所述血液样品载物台下部设有电机槽，所述电机槽内固定有第二电机，所述第二电机的输出轴与摩擦轴的一端连接，所述摩擦轴设于所述轴槽内，所述底板上固接支架，所述支架上固接有连接板，所述连接板上设有CDD图像传感器。

Description

一种高清晰血液细胞分析仪及分析方法
技术领域
本发明属于医疗器械控制领域，具体地说，涉及一种高清晰血液细胞分析仪及分析方法。
背景技术
目前临床检验设备主要是基于湿化学方式的检验设备，这种设备对于液流路均匀性、光路精密程度要求高，因此仪器设备结构复杂、体积大、价格高、环境适应性差，仅适用于实验室分析，不适于户外检测，特别在目前国家大力提倡国家基本公共卫生服务项目的时刻，一款便于携带、测试速度高、环境适应能力强且具有多种数据传输功能的血液细胞采集设备具有极好的研究意义和使用推广价值。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高清晰血液细胞分析仪及分析方法，采集血液细胞的清晰度高，准确率较高。
本发明采用如下技术方案实现发明目的：
一种高清晰血液细胞分析仪，包括底板，其特征是：所述底板一端设有第一电机，所述第一电机的输出轴通过联轴器连接丝杠的一端，所述丝杠的另一端通过筒型轴承与挡板连接，所述挡板固定在所述底板的另一端，所述挡板上固接有限位杆，所述限位杆穿过丝杠滑块，所述丝杠滑块上环套所述丝杠，所述丝杠滑块上部固接血液样品载物台，所述血液样品载物台中部设有轴槽，所述血液样品载物台下部设有电机槽，所述电机槽内固定有第二电机，所述第二电机的输出轴与摩擦轴的一端连接，所述摩擦轴设于所述轴槽内，所述底板上固接支架，所述支架上固接有连接板，所述连接板上设有CDD图像传感器，所述底板上设有三个限位开关，所述CDD图像传感器和三个所述限位开关连接控制器，所述控制器分别连接RS232通讯单元、电机驱动单元、液晶显示屏、外设打印接口、热敏打印机、键盘和蓝牙模块和无线网络模块。
作为对本技术方案的进一步限定，所述CDD图像传感器两侧设置有白光LED灯和蓝光LED灯，所述第一电机上连接有编码器。
作为对本技术方案的进一步限定，所述控制器采用STC15W系列单片机。
作为对本技术方案的进一步限定，所述控制器的引脚27和引脚28连接所述RS232通讯单元，所述控制器的引脚9和引脚10连接所述图像采集单元，所述控制器的引脚45-48连接所述电机驱动单元，所述控制器的引脚35和引脚36连接所述液晶显示屏，所述控制器的引脚16-18连接所述外设打印接口，所述控制器的引脚2-8和引脚13-15连接所述键盘，所述控制器的引脚11、引脚38和引脚39分别对应连接三个所述光电对管，所述控制器的引脚61和引脚62连接所述蓝牙模块，所述控制器的引脚49和引脚50连接所述无线网络模块，所述RS232通讯单元连接所述有线网络模块。
一种高清晰血液细胞分析方法，其特征是,包括如下步骤:
(1)血液样品载物台(10)的轴槽(1002)1002内放置血液样品试管，血液样品试管与摩擦轴17接触，第二电机18的带动摩擦轴17转动，摩擦轴17带动血液样品试管转动，使得血液样品试管内的血液进行分层；
(2)第一电机1带动丝杠5旋转，丝杠5带动丝杠滑块8移动，丝杠滑块8带动血液样品载物台10移动，当丝杠滑块8触碰到第一个限位开关7时，第一个限位开关7发送信号给控制器，控制器控制第一电机1停止转动，到达第一个拍照位置，CDD图像传感器16采集液样品试管的图像信息并发送到控制器,控制器对获取的第一部分的图像信息通过分析光谱色差变化点判断血样分界线；
(3)第一电机1带动丝杠5继续旋转，直到丝杠滑块8触碰到第二个限位开关7停止转动，到达第二个拍照位置，CDD图像传感器16采集血液样品试管的图像信息并发送到控制器，控制器对获取的第二部分的图像信息通过分析光谱色差变化点判断血样分界线；
(4)第一电机1带动丝杠5继续旋转，直到丝杠滑块8触碰到第三个限位开关7停止转动，到达第三个拍照位置，CDD图像传感器16采集血液样品试管的图像信息并发送到控制器，控制器对获取的第三部分的图像信息通过分析光谱色差变化点判断血样分界线；
(5)最后拼接血液样品试管三个部分的图像，并借助修正系数对拼接部分进行修正，最终获得血液的完整图像，并对血液图像进行去噪处理，分析整个血样各个分界线的位置，分析计算血液样品三部分各段成分的长度，从而得到检验结果并自动保存。
作为对本技术方案的进一步限定，所述步骤(5)图像进行去噪处理包括如下步骤:
(5.1)以获取的完整图像为基准，给定两个阀值：d和N,令H(i)表示第i个像素的灰度值，如果第一个像素没有噪音点，则H(1)位正常的灰度值，假设像素数为M，则对于像素i从1到M-1，如果有|H(i+1)-H(i)|＜d
证明灰度值是连续变化的，H(i+1)不属于应该剔除的噪音点，如果|H(i+1)-H(i)|＞d
说明在第i+1个像元的灰度值变化较大,则可能为噪音点；
(5.2)计算从第i+1个像素开始有多少个连续的像素的灰度值满足|H(i+n)-H(i)|＞d；n为正数
如果连续的像素个数小于阀值N，即n<N,则说明这些像素是噪音点；
(5.3)对于噪音点，如果噪音点是不连续的，即杂散的噪音点,采用直接剔除,而以两边相邻的正常的像素灰度值的平均值来代替，即如果第i个点是噪音点,则以第i-1和i+1的灰度值的平均值来代替；如果第i个点和第i+n个点不是噪音点，而其之间的i+1，…i+n-1点是噪音点，即连续的噪音点，则第k个噪音点的像素灰度值计算公式为：
H(i+k)＝H(i)+(H(i+n)-H(i))/nk,k＝1,2,...,n-1。
本发明的有益效果：本发明通过三个限位开关设置了三个检测点，血液样品载物台每到达一个检测点，CDD图像传感器都会采集相应的图像并传输给控制器，CDD图像传感器两侧设置白光LED灯和蓝光LED灯，增加了采集血液图像的清晰度，本装置通过第一电机带动丝杠转动从而带动丝杠滑块移动，进而带动血液样品载物台移动，以将待测样本依次移动到三个检测点，无须手动操作，自动化程度高。外设打印接口连接打印机进行采血管图像打印工作；装有蓝牙模块，实现数据的蓝牙传输；装有无线网络模块和有线网络模块，实现设备的无线和有线联网功能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的结构爆炸图。
图3为本发明的连接板、白色LED灯、CDD图像传感器和蓝色LED灯的示意图。
图4为本发明的模块连接示意图。
图5为本发明的原理方框图。
图6为本发明的控制器的电路图。
图7为本发明的液晶显示屏连接的电路图。
图8为本发明的键盘连接电路图。
图9为本发明的电机驱动单元的电路图。
图10为本发明的外设打印接口电路图。
图11为本发明的RS232通讯单元的电路图。
图中，1-第一电机、2-编码器、3-底板、4-联轴器、5-丝杠、6-限位杆、7-限位开关、8-丝杠滑块、9-支架、10-血液样品载物台、11-连接板、12-筒型轴承、13-挡板、14-白光LED灯、15-蓝光LED灯、16-CDD图像传感器,17-摩擦轴，18-第二电机。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
如图1-11所示，本发明包括底板3，所述底板3一端设有第一电机1，所述第一电机1上连接有编码器2，所述第一电机1的输出轴通过联轴器4连接丝杠5的一端，所述丝杠5的另一端通过筒型轴承12与挡板13连接，所述挡板13固定在所述底板3的另一端，所述挡板13上固接有限位杆6，限位杆6可防止丝杆滑块8转动，所述限位杆6穿过丝杠滑块8，所述丝杠滑块8上环套所述丝杠5，所述丝杠滑块8上部固接血液样品载物台10，所述血液样品载物台中部设有轴槽1002，所述血液样品载物台10下部设有电机槽1003，所述电机槽1003内固定有第二电机18，所述第二电机18的输出轴与摩擦轴17的一端连接，所述摩擦轴17设于轴槽1002内，所述底板3上固接支架9，所述支架9上固接有连接板11，所述连接板上设有白光LED灯14、CDD图像传感器16和蓝光LED灯15，所述底板3上设有三个限位开关7，限位开关7采用光电对管，三个限位开关7的位置根据实际需求布置，所述CDD图像传感器和三个所述限位开关连接控制器，所述控制器分别连接RS232通讯单元、电机驱动单元、液晶显示屏、外设打印接口、热敏打印机、键盘和蓝牙模块和无线网络模块。
所述控制器采用STC15W系列单片机，所述控制器的引脚27和引脚28连接所述RS232通讯单元，所述控制器的引脚9和引脚10连接所述图像采集单元，所述控制器的引脚45-48连接所述电机驱动单元，所述控制器的引脚35和引脚36连接所述液晶显示屏，所述控制器的引脚16-18连接所述外设打印接口，所述控制器的引脚2-8和引脚13-15连接所述键盘，所述控制器的引脚11、引脚38和引脚39分别对应连接三个所述光电对管，所述控制器的引脚61和引脚62连接所述蓝牙模块，所述控制器的引脚49和引脚50连接所述无线网络模块，所述RS232通讯单元连接所述有线网络模块。所述第一电机1采用220v交流步进第一电机。所述蓝牙模块采用Risym cc2541低功耗4.0带底板蓝牙串口模块所述无线网络模块采用济南有人科技有限公司的USR-C322无线网络模块。所述有线网络模块采用济南有人科技有限公司的USR-TCP232-24模块。
本发明的高清晰血液细胞分析方法，包括如下步骤:
(1)血液样品载物台10的轴槽1002内放置血液样品试管，血液样品试管与摩擦轴17接触，第二电机18的带动摩擦轴17转动，摩擦轴17带动血液样品试管转动，使得血液样品试管内的血液进行分层；
(2)第一电机1带动丝杠5旋转，丝杠5带动丝杠滑块8移动，丝杠滑块8带动血液样品载物台10移动，白光LED灯14和蓝光LED灯15都处于打开状态，当丝杠滑块8触碰到第一个限位开关7时，第一个限位开关7发送信号给控制器，控制器控制第一电机1停止转动，到达第一个拍照位置，CDD图像传感器16采集液样品试管的图像信息并发送到控制器,此时，液晶显示屏上显示血液样品试管内第一分层界限和第二分层界限的位置，控制器对获取的第一部分的图像信息通过分析光谱色差变化点判断血样分界线；
(3)第一电机1带动丝杠5继续旋转，直到丝杠滑块8触碰到第二个限位开关7停止转动，到达第二个拍照位置，白光LED灯14停止工作，蓝光LED灯15处于打开状态，CDD图像传感器16采集血液样品试管的图像信息并发送到控制器，液晶显示屏上能够看到血液样品试管内第三分层界限、第四分层界限、第五分层界限和第六分层界限的位置，控制器对获取的第二部分的图像信息通过分析光谱色差变化点判断血样分界线；
(4)第一电机1带动丝杠5继续旋转，直到丝杠滑块8触碰到第三个限位开关7停止转动，到达第三个拍照位置，蓝灯保持工作状态，CDD图像传感器16采集血液样品试管的图像信息并发送到控制器，液晶显示屏上能够看到血液样品试管内第七分层界限的位置，控制器对获取的第三部分的图像信息通过分析光谱色差变化点判断血样分界线，分析光谱色差变化点判断血样分界线采用现有技术，不再赘述；
(5)最后拼接血液样品试管三个部分的图像，并借助修正系数对拼接部分进行修正，拼接图像和修正系数修正采用现有技术，不再赘述，最终获得血液的完整图像，并对血液图像进行去噪处理，分析整个血样各个分界线的位置，分析计算血液样品三部分各段成分的长度，从而得到检验结果并自动保存，分析各段成分长度属于现有技术，不再赘述。
所述步骤(5)图像进行去噪处理包括如下步骤:
(5.1)以获取的完整图像为基准，给定两个阀值：d和N,令H(i)表示第i个像素的灰度值，如果第一个像素没有噪音点，则H(1)位正常的灰度值，假设像素数为M，则对于像素i从1到M-1，如果有|H(i+1)-H(i)|＜d
证明灰度值是连续变化的，H(i+1)不属于应该剔除的噪音点，如果|H(i+1)-H(i)|＞d
说明在第i+1个像元的灰度值变化较大,则可能为噪音点；
(5.2)计算从第i+1个像素开始有多少个连续的像素的灰度值满足|H(i+n)-H(i)|＞d；n为正数
如果连续的像素个数小于阀值N，即n<N,则说明这些像素是噪音点；
(5.3)对于噪音点，如果噪音点是不连续的，即杂散的噪音点,采用直接剔除,而以两边相邻的正常的像素灰度值的平均值来代替，即如果第i个点是噪音点,则以第i-1和i+1的灰度值的平均值来代替；如果第i个点和第i+n个点不是噪音点，而其之间的i+1，…i+n-1点是噪音点，即连续的噪音点，则第k个噪音点的像素灰度值计算公式为：
H(i+k)＝H(i)+(H(i+n)-H(i))/nk,k＝1,2,...,n-1。
控制器将接收的信息通过液晶显示屏显示，提高了CCD图像采集的清晰度；以光电对管作为限位开关，控制器控制电机驱动单元工作，从而控制驱动电机的运动位置，实现采血管运动位置的自动控制；外设打印接口连接打印机进行采血管图像打印工作；装有蓝牙模块，实现数据的蓝牙传输；装有无线网络模块和有线网络模块，实现设备的无线和有线联网功能。本发明用CCD图像传感器代替传统的显微镜，将采集的图像直接显示在液晶显示屏上，既降低了仪器成本，又方便了医护人员操作，提高了测量的准确性。
以上公开的仅为本发明的一个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高清晰血液细胞分析仪，包括底板，其特征是：所述底板一端设有第一电机，所述第一电机的输出轴通过联轴器连接丝杠的一端，所述丝杠的另一端通过筒型轴承与挡板连接，所述挡板固定在所述底板的另一端，所述挡板上固接有限位杆，所述限位杆穿过丝杠滑块，所述丝杠滑块上环套所述丝杠，所述丝杠滑块上部固接血液样品载物台，所述血液样品载物台中部设有轴槽，所述血液样品载物台下部设有电机槽，所述电机槽内固定有第二电机，所述第二电机的输出轴与摩擦轴的一端连接，所述摩擦轴设于所述轴槽内，所述底板上固接支架，所述支架上固接有连接板，所述连接板上设有CDD图像传感器，所述底板上设有三个限位开关，所述CDD图像传感器和三个所述限位开关连接控制器，所述控制器分别连接RS232通讯单元、电机驱动单元、液晶显示屏、外设打印接口、热敏打印机、键盘和蓝牙模块和无线网络模块。
2.根据权利要求1所述的高清晰血液细胞分析仪，其特征是：所述CDD图像传感器两侧设置有白光LED灯和蓝光LED灯，所述第一电机上连接有编码器。
3.根据权利要求1所述的高清晰血液细胞分析仪，其特征是：所述控制器采用STC15W系列单片机。
4.根据权利要求3所述的高清晰血液细胞分析仪，其特征是：所述控制器的引脚27和引脚28连接所述RS232通讯单元，所述控制器的引脚9和引脚10连接所述图像采集单元，所述控制器的引脚45-48连接所述电机驱动单元，所述控制器的引脚35和引脚36连接所述液晶显示屏，所述控制器的引脚16-18连接所述外设打印接口，所述控制器的引脚2-8和引脚13-15连接所述键盘，所述控制器的引脚11、引脚38和引脚39分别对应连接三个所述光电对管，所述控制器的引脚61和引脚62连接所述蓝牙模块，所述控制器的引脚49和引脚50连接所述无线网络模块，所述RS232通讯单元连接所述有线网络模块。
5.一种高清晰血液细胞分析方法，其特征是,包括如下步骤:
(1)血液样品载物台(10)的轴槽(1002)1002内放置血液样品试管，血液样品试管与摩擦轴17接触，第二电机18的带动摩擦轴17转动，摩擦轴17带动血液样品试管转动，使得血液样品试管内的血液进行分层；
(2)第一电机1带动丝杠5旋转，丝杠5带动丝杠滑块8移动，丝杠滑块8带动血液样品载物台10移动，当丝杠滑块8触碰到第一个限位开关7时，第一个限位开关7发送信号给控制器，控制器控制第一电机1停止转动，到达第一个拍照位置，CDD图像传感器16采集液样品试管的图像信息并发送到控制器,控制器对获取的第一部分的图像信息通过分析光谱色差变化点判断血样分界线；
(3)第一电机1带动丝杠5继续旋转，直到丝杠滑块8触碰到第二个限位开关7停止转动，到达第二个拍照位置，CDD图像传感器16采集血液样品试管的图像信息并发送到控制器，控制器对获取的第二部分的图像信息通过分析光谱色差变化点判断血样分界线；
(4)第一电机1带动丝杠5继续旋转，直到丝杠滑块8触碰到第三个限位开关7停止转动，到达第三个拍照位置，CDD图像传感器16采集血液样品试管的图像信息并发送到控制器，控制器对获取的第三部分的图像信息通过分析光谱色差变化点判断血样分界线；
(5)最后拼接血液样品试管三个部分的图像，并借助修正系数对拼接部分进行修正，最终获得血液的完整图像，并对血液图像进行去噪处理，分析整个血样各个分界线的位置，分析计算血液样品三部分各段成分的长度，从而得到检验结果并自动保存。
6.根据权利要求5所述的高清晰血液细胞分析方法，其特征是,所述步骤(5)图像进行去噪处理包括如下步骤:
(5.1)以获取的完整图像为基准，给定两个阀值：d和N,令H(i)表示第i个像素的灰度值，如果第一个像素没有噪音点，则H(1)位正常的灰度值，假设像素数为M，则对于像素i从1到M-1，如果有
|H(i+1)-H(i)|＜d
证明灰度值是连续变化的，H(i+1)不属于应该剔除的噪音点，如果
|H(i+1)-H(i)|＞d
说明在第i+1个像元的灰度值变化较大,则可能为噪音点；
(5.2)计算从第i+1个像素开始有多少个连续的像素的灰度值满足
|H(i+n)-H(i)|＞d；n为正数
如果连续的像素个数小于阀值N，即n<N,则说明这些像素是噪音点；
(5.3)对于噪音点，如果噪音点是不连续的，即杂散的噪音点,采用直接剔除,而以两边相邻的正常的像素灰度值的平均值来代替，即如果第i个点是噪音点,则以第i-1和i+1的灰度值的平均值来代替；如果第i个点和第i+n个点不是噪音点，而其之间的i+1，…i+n-1点是噪音点，即连续的噪音点，则第k个噪音点的像素灰度值计算公式为：
H(i+k)＝H(i)+(H(i+n)-H(i))/nk,k＝1,2,...,n-1。
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