智能微粒檢測儀的製作方法
2024-01-30 03:22:15
專利名稱：智能微粒檢測儀的製作方法
技術領域：
智能微粒檢測儀，屬生物醫學測量儀器，可用於醫學臨床診斷，測定紅細胞數、白細胞數、血小板數、紅細胞平均體積、紅細胞比積，也可用於微生物領域測定細菌數以及其他領域測定微粒數和微粒截面積等。
在醫學領域，對紅細胞、白細胞、血小板等計數，通常採用玻片計數和微孔計數兩種技術。經典的玻片計數技術是由手工操作實現的，雖然它有著對環境要求不高，操作簡便等優點，但往往受操作人員本身方面的原因而影響其測定的正確性。微孔計數技術是由電腦控制光電技術實現的，可以一次完成對紅細胞、白細胞、血小板的計數，但是對操作環境、試劑等條件要求非常嚴格，稍有塵埃混入即不能正常工作，有時又會因幾個微粒(細胞)同時通過微孔影響計數的正確性，也容易出現堵塞現象，而且如英國的Coulter儀，當計數值較高時，(例如白細胞超過20萬左右)，就因速度跟不上而無法計數。測定紅細胞比積，通常採用離心法，每分鐘轉速3600次，需半小時才能測出結果，日本日立牌MC201儀每分鐘轉速12000次，也需要15分鐘，而隨著轉速加快，溫度升高而影響紅細胞形態的變化，從而影響檢測結果的正確性。電腦技術廣泛應用以後，發展經典的玻片計數技術，把它和顯微電視圖象處理系統相結合。國外相近的設備是多參數測量大系統，沒有發現用於血常規檢驗的。國內相近的設備是XJ－1型血小板、血球計數儀，因採用邏輯電路技術限制，其計數值需要在計算器上進行運算處理，使用不便，且不能滿足血常規全部指標的測量。
本實用新型的目的是提供一種多功能微粒檢測裝置。這是一種由顯微鏡2，電視攝象機1，單板機控制的檢測主機3和顯示器4構成的微粒檢測裝置。本裝置既提高玻片計數的準確率，又不需要微孔計數那樣嚴格的環境條件，並把微粒(細胞)計數、面積、比積等測量技術綜合在一臺小型的儀器中。能滿足醫學臨床診斷血常規全部指標測量。由於計算機採用單板機，既降低了成本，有利於醫學臨床使用和研究，又可以改變和擴展其功能，在生物醫學以外的其他領域應用。
本檢測儀的總體框圖為
圖1。其測量原理為通過顯微鏡2和攝象機1把玻片上取樣的細胞圖象轉換為電視圖象信號。由微電腦產生的同步信號送攝象機和監示器(顯示器)4使其外同步工作，產生可調計數框確定圖象處理的範圍。採用微處理器Z80A－CPU和計數器Z80A－CTC，同步信號是由兩片Z80A－CTC並聯使用，產生四個定時信號，然後組合成時基為64μs和20ms的行、場同步信號和複合同步信號。可調計數框發生器也是由Z80A－CTC產生，由軟體控制產生的邊框左邊和上邊為固定，右邊和下邊為可調，選計數框在屏幕中間，使圖象線性良好。這樣，由攝象機攝得的圖象信號經視放、半數位化處理(二值化處理)後，進行與計數法處理送計數器Z80A－CTC。經微處理器處理後，由數碼管顯示最後結果，並可將測量結果的全部指標列印出來。
本檢測儀計算機控制部分基本上採用TP801單板機電路，(圖從略)去掉錄音機接口等無關部分，採用Z80A－CPU，二個可編程存貯器EPROM2716和一個隨機存貯器RAM6116。EPROM內固化存有工作程序。
本檢測儀主機部分3由同步信號發生器、計數框信號發生器、計數器Z80A－CTC，D觸發器，多路開關等構成。它具有下列特點1.採用同步信號發生器技術，使整個系統都在同一同步信號作用下工作。
在微處理器控制下，由Z80A－CTC計數器5的0、2通道產生二個行定時信號輸出，經與非門和D觸發器組成行推動信號12，放大後輸出。由Z80A－CTC計數器5的1通道、Z80A－CTC計數器6的2通道和Z80A－CTC計數器8的0、1通道產生的二個場定時信號輸出，經過與非門和D觸發器組成場推動信號13，放大後輸出。同時送攝象機1使其外同步工作，複合行場推動信號14送監示器(顯示器)4。這樣，本檢測儀的整個系統都在同一同步信號作用下工作，使其步調一致。
2.採用計數框發生器技術，產生計數框信號18和計數邊框信號19。
本檢測儀運行系統軟體產生計數框可調信號。它由計數框形成電路實現由Z80A－CTC計數器7的0、1、2通道和Z80A－CTC計數器8的2通道產生二個行方向，二個場方向的計數框定時信號，由與非門、D觸發器和單穩態電路11組成計數邊框信號18和計數邊框信號19輸出。
3.用移位寄存器延遲圖象信號實現「與計數法」計數和平均微粒截面積的測定。
由攝象機1攝製的微粒圖象信號經去噪聲處理和半數位化處理(二值化處理)，並且滿足物體切割相關原理。處理後的圖象信號15和計數框信號18相與，則對僅在計數框內的半數位化的微粒信號進行處理。由二片5G718256位移位寄存器9、10輪流工作，使圖象信號延遲51.2μs。
當功能控制電路使Q為1時，則實現用與計數法計數的功能。此時，當前行的微粒圖象信號和上一行即延遲行的微粒圖象信號相與後的信號17，送Z80A－CTC計數器6的0通道計數累加為N2，當前行微粒圖象信號16送Z80A－CTC計數器6的1通道計數累加為N1，通過計算公式n＝N1－N2就是實際的微粒數，並即刻可在數碼管上顯示。
當功能控制電路使Q為1時，則實現平均微粒截面積的測定。此時，計數框內的脈衝數信號17，送Z80A－CTC計數器6的0通道計數累加得N，計數框內微粒中的脈衝數信號16送Z80A－CTC計數器6的1通道計數累加得N1。
S＝ (N1)/(N) ·S／n其中S為計數框的面積，N1為微粒中象素總和，N為計數框的象素總和，n為微粒數。由於計數框的面積S的大小為已知數，微粒數n也為已知數，則通過計算就可得出平均微粒截面積，並即刻可在數碼管上顯示。在醫學臨床診斷血常規檢驗時，紅細胞比積HCT和紅細胞平均體積MCV的測定就可由下式得到HCT＝ (N1)/(N) ×25×37＋0.7MCV＝ (HCT)/(n) ×109(μm)3同樣即刻可在數碼管上顯示。
4.採用開關選擇顯示圖象信號技術，檢查並保證數據處理的正確性。
計數邊框信號19輸出和由攝象機1攝製的微粒圖象信號混合，可送顯示器4顯示，直觀地看到被處理的微粒圖象，經過半數位化處理(二值化處理)後的微粒圖象15和計數框信號18相與後，得僅在計數框內半數位化(二值化)後的微粒圖象也可送顯示器4顯示。這二個圖象信號由開關選擇顯示，從而可直接檢查計數框內的信號是否都被半數位化(二值化)處理了，保證數據處理的正確性。
附圖中圖1為智能微粒檢測儀外形結構示意圖。
圖2為智能微粒檢測儀總框圖。
圖3A、B、C為智能微粒檢測儀主機部分電路圖。
其中，1為攝象機，2為顯微鏡，3為智能微粒檢測儀主機部分，4為顯示器(監示器)，5、6、7、8為四個計數器Z80A－CTC，9、10為二個256位移位寄存器5G718，11為單穩態電路，12為行推動信號，13為場推動信號，14為複合行場推動信號，15為經半數位化處理(二值化處理)後的圖象信號，16為當前行微粒圖象信號或計數框內脈衝信號，17為當前行微粒圖象信號和上一行(延遲行)的微粒圖象信號相與後的信號或微粒中的脈衝信號，18為計數框信號，19為計數邊框信號。
本檢測儀具有如下優點由於採用玻片計數法技術，對操作環境和試劑無特殊要求，既沒有微孔堵塞現象，也避免產生人為的誤差，而且可以在顯示器屏幕上隨時觀察微粒的形態，這對醫院臨床診斷和醫學研究也是很需要的，試驗證明重複性誤差低於5％；由於採用延遲行辦法，實際只存貯一行的圖象信號，大大壓縮了存貯器容量；在微粒(細胞)計數時，由於採用與計數法技術，在平均面積測定時，由於採用數據壓縮辦法，既保證了微粒計數和求面積的精度，又保證器件正常工作；由於電路可靠，處理圖象時間很短(幾十毫秒)，因此對遊動的細菌計數也是可行的；同時，其功能又是靈活的，它不僅適用於生物醫學領域，而且還可應用於其他領域，在用於不同領域時，只要對軟體稍加修改，即可使其功能擴大；由於計算機採用單板機，把微粒(細胞)計數、求面積、求比積等多種功能綜合在一臺小型的儀器中，既利於醫院臨床使用和醫學研究，又降低了成本，便於推廣應用。
權利要求1.一種利用顯微鏡2、電視攝象機1、顯示器4和單板機構成的微粒計數、面積及紅細胞體積、比積測量的智能微粒檢測儀，其特徵在於用玻片計數技術、系統軟體產生64us、20ms的行推動信號12、場推動信號13和複合揚推動信號14的同步信號發生器、EPROM2716存貯器構成；臨床診斷測定紅細胞數、白細胞數、血小板數、紅細胞平均體積、紅細胞比積用單板機來控制實現，並有能夠根據不同微粒參數進行自動調節的計數框發生器。
2.根據權利要求1所述的檢測儀，其特徵在於二個EPROM2716存貯器內固化存有工作程序。
3.根據權利要求1和2所述的檢測儀，其特徵在於微粒計數和平均微粒截面積測定的主要電路由「與計數法」實現電路和平均微粒截面積實現電路組成。
4.根據權利要求1所述的檢測儀，其特徵在於採用單板機代替微型計算機，並將微粒(細胞)計數、求面積、求比積等多臺儀器測量技術綜合組成一臺小型的檢測儀。
專利摘要智能微粒檢測儀，屬生物醫學測量儀器。可用於醫學臨床診斷，測定紅細胞數、白細胞數、血小板數、紅細胞平均體積、紅細胞比積，也可用於微生物領域測定細菌數以及其他領域測定微粒數和微粒面積等。儀器由顯微鏡、電視攝象機、顯示器及檢測儀主機等構成。沿用玻片計數技術，在微處理器控制下對攝取的微粒圖象進行數據處理，在極短的時間裡(幾十毫秒)即可在數碼管上顯示處理結果，並由印表機列印出來。
文檔編號G01N33/48GK2032446SQ8821133
公開日1989年2月15日 申請日期1988年1月12日 優先權日1988年1月12日
發明者董志澄, 萬嘉若, 鮑賢方, 陳偉傑, 翁慶豐 申請人:華東師範大學