CN113515077A - 人体细胞染色过程监控系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于细胞染色技术领域，尤其涉及人体细胞染色过程监控系统及方法，该系统包括存储单元、输入单元、处理单元、染色单元和监控单元；输入单元用于输入细胞类型；处理单元用于根据细胞类型匹配出对应的染色方案及理想观察样本，还用于控制染色单元根据染色方案对细胞进行染色；监控单元用于采集染色单元工作时细胞的染色图像；处理单元还用于根据细胞染色图像判断是否生成补充处理方案，若是则生成补充处理方案，并根据补充处理方案对染色单元进行控制；处理单元还用于接收涂片观察时的细胞成像，并根据对应的理想观察样本，对细胞的染色方案进行优化。本申请能够有效的利用染色的过程数据来优化染色方案，使染色方案愈发精确。
Description
技术领域
本发明属于细胞染色技术领域，尤其涉及人体细胞染色过程监控系统及方法。
背景技术
在进行细胞检测前，为了使细胞便于观察，需要对其进行染色处理。
为了保证细胞的染色效果，细胞的染色处理包括了以下流程：将标本均匀的涂抹在载玻片上形成单层均匀的涂层(称之为涂片，如血液、骨髓等)，涂片采用特殊工艺将涂层固定和干燥，然后将染色液及缓冲液依次滴在涂片上使染液、缓冲液与涂层充分接触进行染色(使细胞核和细胞质染成不同的颜色)，染色后采用清洗液冲洗染色后的涂片将多余染液冲洗掉，然后对冲洗后的涂片进行干燥。之后，得到用于检测的涂片。
目前，细胞的染色处理都是人工操作，细胞染色过程中各类试剂的比例、添加顺序、染色时长等技术都较为依靠个人经验，有经验的操作人员都是在学习到的操作流程上，根据自己的实际经验进行流程优化。但每个人的经验不同，并且细胞的种类很多，各类细胞之间的染色方法也存在一些差异。现有用人工来进行细胞染色的方式，一方面难以对染色效果进行有效的验证，另一方面，难以利用经验数据来提升整体的染色精准性。
因此，需要一种人体细胞染色过程监控系统及方法，能够有效的利用染色的过程数据来优化染色方案，使染色方案愈发精确。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种人体细胞染色过程监控系统及方法，能够有效的利用染色的过程数据来优化染色方案，使染色方案愈发精确。
为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：
人体细胞染色过程监控系统，包括存储单元、输入单元、处理单元、染色单元和监控单元；
存储单元内存储有各类细胞的染色方案及理想观察样本；输入单元用于输入细胞类型；处理单元用于根据细胞类型匹配出对应的染色方案及理想观察样本；处理单元还用于控制染色单元根据染色方案对细胞进行染色；
监控单元用于采集染色单元工作时细胞的染色图像，并发送给处理单元；处理单元还用于根据细胞染色图像，判断是否生成补充处理方案，若是，则生成补充处理方案，并根据补充处理方案对染色单元进行控制；
处理单元还用于接收涂片观察时的细胞成像，并根据细胞成像及对应的理想观察样本，对细胞的染色方案进行优化。
基础方案原理及有益效果如下：
需要对细胞进行染色时，工作人员可通过输入单元输入细胞类型，处理单元根据细胞类型从存储单元中匹配出对应的染色方案及理想观察样本(即染色理想情况下细胞的观察图样)。之后，控制单元根据染色方案控制染色人员对细胞进行染色，这样，可实现细胞的自动化染色，染色过程更加智能化、自动化，同时可避免人工染色失误造成的细胞损坏或染色失败，染色的稳定性更高。
在染色过程中，监控单元采集染色单元工作时的细胞染色图像，并发送给处理单元；处理单元还用于根据细胞染色图像，判断是否生成补充处理方案，若是，则生成补充处理方案，并根据补充处理方案对染色单元进行控制。由于染色步骤涉及的操作较多(滴液、压盖、混合、干燥等)，在操作过程中，可能存在操作不理想的情况。本申请中，监控单元会采集染色单元工作时的细胞染色图像并发送给处理单元，当发生操作不理想的情况时，处理单元会生成补充处理方案，并根据补充处理方案对染色单元进行控制。通过补充处理方案，将细胞染色恢复到较为理想水平。这样，可保证细胞染色的结果会拥有一个较为理想的染色水平。
除此，处理单元会接收涂片观察时的细胞成像(即显微镜观察图片时的细胞成像)，并根据细胞成像及对应的理想观察样本的对比(如细胞的清晰度不够，或者细胞存在损坏等情况)，对细胞的染色方案进行优化。这样，本申请可以通过对染色后细胞的观察，反过来调节染色方案，以使其更加符合细胞的染色需求，让之后同类细胞染色效果更好。
综上，本申请能够有效的利用染色的过程数据来优化染色方案，使染色方案愈发精确。
进一步，处理单元还用于生成补充方案时生成补充记录，并存储在存储单元内；若某类型的细胞在染色时连续X次生成补充记录，处理单元生成修改信号。
补充方案的作用是染色过程出现不理想情况时进行补充处理，细胞染色的整体质量还是要依靠染色方案。若某类型的细胞在染色时连续X次生成补充记录，则说明该类型细胞的染色方案本身就存在一定问题，继续使用该染色方案不利于该类型细胞的整体染色质量。因此，处理单元生成修改信号，提醒工作人员对该染色方案进行修改优化，以保证该类型细胞后续的染色质量。
进一步，修改信号包括细胞类型及补充记录内容。
根据补充记录内容，工作人员可以了解该类细胞染色时在哪方面存在不足，便于进行针对性的补足。
进一步，还包括提醒单元，处理单元生成修改信号时，还控制提醒单元发出提醒。
引起工作人员的注意，及时对染色方案进行修改优化。
进一步，输入单元还用输入新的细胞类型及对应的染色方案，存储单元还用于存储输入的新的细胞类型及对应的染色方案；输入单元还用于输入已有染色方案的更新方案，存储单元还用于用更新方案对已有方案进行替换。
进一步，处理单元基于预设的模型，根据细胞成像及对应的理想观察样本，对细胞的染色方案进行优化；其中预设的模型为神经网络模型。
进一步，染色单元包括滴液部、压盖部、混合部及干燥部；滴液部包括染液滴加管路、清洗液冲洗管路及废液收集管路，用于向涂片滴加染色液及缓冲液，还用于对染色后的多余染液冲洗；压盖部包括机械臂，用于对涂片进行压盖固定；混合部包括转盘和转盘电机，用于将涂片上的染色液和缓冲液混合均匀；干燥部包括陶瓷加热片、风机和温度传感器，用于对完成染色和冲洗后的涂片进行干燥。
进一步，还包括放置单元，放置单元包括从下到上的底座、倾斜机构和摆放座；底座与转盘固定；倾斜机构包括四根分别与处理单元电连接的电伸缩杆，电伸缩杆竖直固定在底座上，电伸缩杆的自由端与摆放座的底面固定；干燥部的风机朝向摆放座；
补充处理方案包括混合策略；处理单元控制滴液部滴加染色液后，根据染色图像分析染液的位置和均匀度，若分析结果为位置或均匀度未达到预设标准，则处理单元根据分析结果生成使染液向标准位置均匀混合的混合策略，混合策略包括电伸缩杆的伸缩量、转盘电机的转动角度及风机的档位；之后，处理单元按照混合策略控制电伸缩杆、转盘电机及风机工作预设时长。
为了观察时便于对细胞进行观察，染液需要在涂片上位于理想的区域位置。但在具体染色的过程中，由于放置涂片位置的偏差或者滴液的偏差，有时会出现染液没有位于理想位置或滴下后非常不均匀的情况。处理单元根据染色图像分析染液的位置和均匀度，若分析结果为位置或均匀度未达到预设标准，说明染液需要进行调整。因此，处理单元根据分析结果生成使涂片上染液向标准位置均匀混合的混合策略，混合策略包括电伸缩杆的伸缩量、转盘电机的转动角度及风机的档位。通过控制电伸缩杆的伸缩，可使染液向标准位置移动，再配合转盘电机转动带动转盘转动，风机吹出的风能将染液向标准位置均匀混合。进而保证成品的质量。
进一步，处理单元还用于生成补充处理方案第一时间后，根据染色图像、细胞种类及染液的种类，分析染液的颜色及深度，若染液的颜色低于预设颜色值或深度低于预设深度值，则调整补充处理方案。
生成补充处理方案第一时间后，若染液的颜色低于预设颜色值或深度低于预设深度值，则说明即使使用补充处理方案后，仍然不足以完成良好的染色，因此，处理单元调整补充处理方案，强化染色效果，尽量避免因染色效果不足而造成后续的细胞分析工作不顺利。
本发明的另一目的在于，提供一种人体细胞染色过程监控方法，使用上述人体细胞染色过程监控系统。
附图说明
图1为本发明实施例一的逻辑框图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
实施例一
如图1所示，人体细胞染色过程监控系统，包括存储单元、输入单元、处理单元、染色单元、监控单元和提醒单元。
存储单元及输入单元集成在工业PC上，提醒单元为蜂鸣器。染色单元包括滴液部、压盖部、混合部及干燥部；滴液部包括染液滴加管路、清洗液冲洗管路及废液收集管路，这些管路采用现有的管路即可，通过微控制器可控制各管路的启闭及流量，这些都属于现有技术，在此不再赘述。滴液部用于向涂片滴加染色液及缓冲液，还用于对染色后的多余染液冲洗。压盖部包括机械臂，用于对涂片进行压盖固定；混合部包括转盘和转盘电机，转盘电机的输出轴通过传动机构与转盘连接。混合部用于将涂片上的染色液和缓冲液混合均匀；干燥部包括陶瓷加热片、风机和温度传感器，用于对完成染色和冲洗后的涂片进行干燥。干燥部使用的设备均为常用的干燥设备，按照本领域技术人员熟悉的方式安装和使用即可，在此不再赘述。
存储单元内存储有各类细胞的染色方案及理想观察样本；输入单元用于输入细胞类型。处理单元用于根据细胞类型匹配出对应的染色方案及理想观察样本；处理单元还用于控制染色单元根据染色方案对细胞进行染色。
监控单元用于采集染色单元工作时细胞的染色图像，并发送给处理单元；处理单元还用于根据细胞染色图像，判断是否生成补充处理方案，若是，则生成补充处理方案，并根据补充处理方案对染色单元进行控制。
处理单元还用于接收涂片观察时的细胞成像，并基于预设的模型，根据细胞成像及对应的理想观察样本，对细胞的染色方案进行优化；其中预设的模型为神经网络模型，本实施例中为模糊神经网络模型。
处理单元还用于生成补充方案时生成补充记录，并存储在存储单元内；若某类型的细胞在染色时连续X次生成补充记录，处理单元生成修改信号。其中，修改信号包括细胞类型及补充记录内容。
处理单元生成修改信号时，还控制提醒单元发出提醒。
输入单元还用输入新的细胞类型及对应的染色方案，存储单元还用于存储输入的新的细胞类型及对应的染色方案；输入单元还用于输入已有染色方案的更新方案，存储单元还用于用更新方案对已有方案进行替换。
本申请能够有效的利用染色的过程数据来优化染色方案，使染色方案愈发精确。
本发明还提供一种人体细胞染色过程监控方法，使用上述人体细胞染色过程监控系统。
实施例二
与实施例一不同的是，本实施例中，还包括放置单元，放置单元包括从下到上的底座、倾斜机构和摆放座；底座与转盘固定；倾斜机构包括四根分别与处理单元电连接的电伸缩杆，电伸缩杆竖直固定在底座上，电伸缩杆的自由端与摆放座的底面固定；干燥部的风机朝向摆放座；
补充处理方案包括混合策略；处理单元控制滴液部滴加染色液后，根据染色图像分析染液的位置和均匀度，若分析结果为位置或均匀度未达到预设标准，则处理单元根据分析结果生成使染液向标准位置均匀混合的混合策略，混合策略包括电伸缩杆的伸缩量、转盘电机的转动角度及风机的档位；之后，处理单元按照混合策略控制电伸缩杆、转盘电机及风机工作预设时长。
处理单元还用于生成补充处理方案第一时间后，根据染色图像、细胞种类及染液的种类，分析染液的颜色及深度，若染液的颜色低于预设颜色值或深度低于预设深度值，则调整补充处理方案。
这样，可以尽量避免因染色效果不足而造成后续的细胞分析工作不顺利。
以上的仅是本发明的实施例，该发明不限于此实施案例涉及的领域，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (10)
1.人体细胞染色过程监控系统，其特征在于：包括存储单元、输入单元、处理单元、染色单元和监控单元；
存储单元内存储有各类细胞的染色方案及理想观察样本；输入单元用于输入细胞类型；处理单元用于根据细胞类型匹配出对应的染色方案及理想观察样本；处理单元还用于控制染色单元根据染色方案对细胞进行染色；
监控单元用于采集染色单元工作时细胞的染色图像，并发送给处理单元；处理单元还用于根据细胞染色图像，判断是否生成补充处理方案，若是，则生成补充处理方案，并根据补充处理方案对染色单元进行控制；
处理单元还用于接收涂片观察时的细胞成像，并根据细胞成像及对应的理想观察样本，对细胞的染色方案进行优化。
2.根据权利要求1所述的人体细胞染色过程监控系统，其特征在于：处理单元还用于生成补充方案时生成补充记录，并存储在存储单元内；若某类型的细胞在染色时连续X次生成补充记录，处理单元生成修改信号。
3.根据权利要求2所述的人体细胞染色过程监控系统，其特征在于：修改信号包括细胞类型及补充记录内容。
4.根据权利要求3所述的人体细胞染色过程监控系统，其特征在于：还包括提醒单元，处理单元生成修改信号时，还控制提醒单元发出提醒。
5.根据权利要求1所述的人体细胞染色过程监控系统，其特征在于：输入单元还用输入新的细胞类型及对应的染色方案，存储单元还用于存储输入的新的细胞类型及对应的染色方案；输入单元还用于输入已有染色方案的更新方案，存储单元还用于用更新方案对已有方案进行替换。
6.根据权利要求1所述的人体细胞染色过程监控系统，其特征在于：处理单元基于预设的模型，根据细胞成像及对应的理想观察样本，对细胞的染色方案进行优化；其中预设的模型为神经网络模型。
7.根据权利要求1所述的人体细胞染色过程监控系统，其特征在于：处理单元基于预设的模型，根据细胞成像及对应的理想观察样本，对细胞的染色方案进行优化；其中预设的模型为神经网络模型。
8.根据权利要求1所述的人体细胞染色过程监控系统，其特征在于：还包括放置单元，放置单元包括从下到上的底座、倾斜机构和摆放座；底座与转盘固定；倾斜机构包括四根分别与处理单元电连接的电伸缩杆，电伸缩杆竖直固定在底座上，电伸缩杆的自由端与摆放座的底面固定；干燥部的风机朝向摆放座；
补充处理方案包括混合策略；处理单元控制滴液部滴加染色液后，根据染色图像分析染液的位置和均匀度，若分析结果为位置或均匀度未达到预设标准，则处理单元根据分析结果生成使染液向标准位置均匀混合的混合策略，混合策略包括电伸缩杆的伸缩量、转盘电机的转动角度及风机的档位；之后，处理单元按照混合策略控制电伸缩杆、转盘电机及风机工作预设时长。
9.根据权利要求8所述的人体细胞染色过程监控系统，其特征在于：处理单元还用于生成补充处理方案第一时间后，根据染色图像、细胞种类及染液的种类，分析染液的颜色及深度，若染液的颜色低于预设颜色值或深度低于预设深度值，则调整补充处理方案。
10.人体细胞染色过程监控方法，其特征在于：使用权利要求1—9任一项所述的人体细胞染色过程监控系统。
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