結(jié)核感染t細(xì)胞免疫斑點(diǎn)分析儀及其圖像生成數(shù)據(jù)分析方法
【專利摘要】結(jié)核感染T細(xì)胞免疫斑點(diǎn)分析儀，屬于電子醫(yī)療儀器領(lǐng)域，包括一體化機(jī)箱，載物平臺(tái)，上方設(shè)有高清晰顯微單筒鏡頭及其升降架，裝有環(huán)形LED光源、高分辨率彩色CCD攝像頭，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的控制單元由PLC控制器組成，固定在在箱內(nèi)并連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；載物平臺(tái)依靠兩正交滾珠絲杠機(jī)構(gòu)在箱體底板平面作x、y方向精確運(yùn)動(dòng)，載物平臺(tái)上有一個(gè)觀察結(jié)核感染T細(xì)胞免疫斑點(diǎn)的可拆卸96孔細(xì)胞培養(yǎng)板及其固定夾片，在載物平臺(tái)表面位置處還設(shè)有一個(gè)使圖像更清晰的LED底光源裝置，控制單元將CCD攝像頭采集到的靜態(tài)圖像傳輸給計(jì)算機(jī)。其圖像生成數(shù)據(jù)分析方法按流程步驟進(jìn)行。該分析儀集運(yùn)動(dòng)控制、圖像采集和圖像分析為一體，工作效率高。
【專利說明】結(jié)核感染T細(xì)胞免疫斑點(diǎn)分析儀及其圖像生成數(shù)據(jù)分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子醫(yī)療儀器領(lǐng)域，特別涉及到一種用于臨床診斷分析的結(jié)核感染T細(xì)胞免疫斑點(diǎn)分析儀及其圖像生成數(shù)據(jù)分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為醫(yī)學(xué)臨床診斷分析儀器，包括各種全自動(dòng)或半自動(dòng)的生化分析儀，它們的共同特點(diǎn)是提取和檢測人體生物化學(xué)方面的某些特征，采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析和處理。結(jié)核感染T細(xì)胞免疫斑點(diǎn)分析儀就是用于臨床診斷，針對(duì)結(jié)核病感染臨床實(shí)驗(yàn)與診斷分析的儀器設(shè)備。
[0003]本儀器為集運(yùn)動(dòng)控制、圖像采集及圖像分析三大功能結(jié)合為一體的臨床診斷設(shè)備，在國內(nèi)外尚屬首創(chuàng)。迄今為止，在已知技術(shù)中，只有用于科研領(lǐng)域的檢測酶聯(lián)斑點(diǎn)的一體化設(shè)備，檢測結(jié)核感染T細(xì)胞免疫斑點(diǎn)的方法僅有分立的專用設(shè)備，分別在顯微鏡下進(jìn)行人工肉眼計(jì)數(shù)分析，通過電子顯微鏡進(jìn)行局部的圖像數(shù)據(jù)采集、再將圖片導(dǎo)入電腦里通過圖像軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)人工處理，使用中不僅步驟繁瑣，而且精度低，給使用者造成極其不便；為了提高檢測分析效率與精度，本公司創(chuàng)新研制了將上述集運(yùn)動(dòng)控制、圖像采集及圖像分析等三項(xiàng)功能結(jié)合為一體的一體化分析儀，滿足了用戶和患者要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)在已知技術(shù)中，進(jìn)行結(jié)核感染T細(xì)胞免疫斑點(diǎn)檢測與分析時(shí)僅能依靠各單獨(dú)的專門性設(shè)備一項(xiàng)項(xiàng)地操作，使本項(xiàng)目的檢測分析工作繁瑣、低效且準(zhǔn)確度低，為了克服這些缺點(diǎn)，需要設(shè)計(jì)一個(gè)集運(yùn)動(dòng)控制、自動(dòng)圖像采集保存和圖像分析診斷數(shù)據(jù)輸出三大功能為一體的自動(dòng)化醫(yī)學(xué)分析儀器；本發(fā)明的目的，是為提供一種結(jié)核感染T細(xì)胞免疫斑點(diǎn)分析儀及其圖像生成數(shù)據(jù)分析方法，為了達(dá)到這一發(fā)明目的，是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:一種結(jié)核感染T細(xì)胞免疫斑點(diǎn)分析儀，主要包括該分析儀的一體化機(jī)箱，機(jī)箱下部設(shè)有高精度載物平臺(tái)，其平臺(tái)上方設(shè)有高清晰顯微單筒鏡頭及其升降架，該單筒鏡頭物鏡處裝配有環(huán)形LED光源，單筒鏡頭目鏡部分設(shè)有高分辨率彩色CXD攝像頭，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的控制單元由PLC控制器組成，固定在在箱內(nèi)電氣安裝板并連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；其特征在于，所述載物平臺(tái)依靠裝在箱體內(nèi)底板上的兩正交滾珠絲杠機(jī)構(gòu)在箱體底板平面作X、I方向精確運(yùn)動(dòng)，載物平臺(tái)上安裝固定一個(gè)觀察結(jié)核感染T細(xì)胞免疫斑點(diǎn)的可拆卸96孔細(xì)胞培養(yǎng)板及其固定夾片，在載物平臺(tái)表面位置處還設(shè)有一個(gè)使圖像更清晰的LED底光源裝置，控制單元將CCD攝像頭采集到的靜態(tài)圖像傳輸給計(jì)算機(jī)。上位機(jī)拍攝軟件根據(jù)不同指令發(fā)送相應(yīng)信號(hào)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，帶動(dòng)載物平臺(tái)自動(dòng)移動(dòng)到準(zhǔn)確位置；插在計(jì)算機(jī)主板上的1394數(shù)據(jù)采集卡與高分辨率彩色CCD攝像頭通過數(shù)據(jù)線相連與上位機(jī)拍攝軟件通訊，對(duì)圖像采用高斯平滑濾波和Canny算法(邊緣檢測算法中的一種方法)進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)板孔自動(dòng)居中，拍攝軟件將采集到的圖像保存在硬盤上相應(yīng)工程目錄中；分析軟件打開硬盤中的數(shù)據(jù)圖片，對(duì)結(jié)核感染T細(xì)胞免疫斑點(diǎn)圖像進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)分析，輸出每一個(gè)患者的檢測結(jié)果。所述帶LED底光源裝置的載物平臺(tái)，采用PLC控制器控制兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)，通過滾珠絲杠機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，驅(qū)動(dòng)載物平臺(tái)在箱體底板平面作X、y方向運(yùn)動(dòng)，X、y方向運(yùn)動(dòng)極限位置處有限位傳感器控制止動(dòng)。所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸入電壓、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸入電壓、限位傳感器輸入電壓均為DC24V。所述載物平臺(tái)X軸行程范圍為O?65±2mm，Y軸行程范圍為O?100±2mm，重復(fù)定位精度為±0.015mm。一種按上述的結(jié)核感染T細(xì)胞免疫斑點(diǎn)分析儀所生成圖像數(shù)據(jù)分析的方法，其特征在于，按以下步驟進(jìn)行:①建立病人患者信息、確認(rèn)樣本板的孔號(hào)位置，選用可拆卸96孔細(xì)胞培養(yǎng)板或不可拆卸96、48、24、12、6孔細(xì)胞培養(yǎng)板；②對(duì)板孔對(duì)角線的Al孔和H12孔自動(dòng)定位圖像采用高斯平滑濾波和Canny算法與PLC控制器進(jìn)行板孔自動(dòng)定位；③根據(jù)用戶在樣本板上選擇的孔號(hào)，對(duì)圖像采用高斯平滑濾波和Canny算法進(jìn)行自動(dòng)居中補(bǔ)償，采集該孔對(duì)應(yīng)圖像；④載物平臺(tái)出倉取出樣本；⑤進(jìn)入分析軟件界面打開硬盤中采集的病人樣本圖片設(shè)置分析基準(zhǔn)圓獲取自動(dòng)分析參數(shù):峰值、色調(diào)、直徑、飽和度、對(duì)比度、暈狀值、擴(kuò)散度；⑦對(duì)圖像進(jìn)行高斯平滑濾波，對(duì)圖像進(jìn)行邊緣檢測，采用5*5搜索圖像找出下跌灰度極值點(diǎn)，以該點(diǎn)為中心點(diǎn)進(jìn)行上下左右查找每一個(gè)邊界值，通過邊緣點(diǎn)和中心點(diǎn)位置確定斑點(diǎn)半徑大小。通過中心，半徑計(jì)算斑點(diǎn)范圍反過來驗(yàn)證邊緣數(shù)據(jù)，根據(jù)通過驗(yàn)證的邊緣數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)出結(jié)核感染T細(xì)胞免疫斑點(diǎn)個(gè)數(shù)進(jìn)行全自動(dòng)計(jì)數(shù)；⑧計(jì)算統(tǒng)計(jì)結(jié)核感染T細(xì)胞免疫斑點(diǎn)個(gè)數(shù)、面積、光密度、位置坐標(biāo)質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)、生成數(shù)據(jù)圖片、輸出患者臨床檢驗(yàn)結(jié)果。圖像生成后，為避免圖像中噪聲點(diǎn)干擾，采用高斯平滑濾波方法進(jìn)行噪聲處理。圖像生成后的計(jì)數(shù)部分，通過峰值、色調(diào)、直徑、飽和度、對(duì)比度、暈狀值、擴(kuò)散度等參數(shù)統(tǒng)計(jì)出結(jié)核感染T細(xì)胞免疫斑點(diǎn)個(gè)數(shù)進(jìn)行全自動(dòng)計(jì)數(shù)操作，也可以采用人為干預(yù)的手動(dòng)操作進(jìn)行計(jì)算，判斷計(jì)數(shù)的結(jié)果、得出患者是否感染結(jié)核病。
[0005]本發(fā)明的有益效果是，該結(jié)核感染T細(xì)胞免疫斑點(diǎn)分析儀集運(yùn)動(dòng)控制、圖像采集和圖像分析為一體，工作效率高，測量精度好，系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠，同時(shí)通過彌補(bǔ)對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)板的孔距誤差不一致性、進(jìn)行板孔自動(dòng)識(shí)別居中，和優(yōu)化圖像處理算法，使圖像分析軟件處理速度快，又不減少斑點(diǎn)識(shí)別的準(zhǔn)確度，給臨床工作者提供極大的效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1為該結(jié)核感染T細(xì)胞免疫斑點(diǎn)分析儀結(jié)構(gòu)示意圖
[0007]圖2為該分析儀中各部件間連接關(guān)系示意圖
[0008]圖3為自動(dòng)化載物平臺(tái)控制部分電路原理圖
[0009]圖4為自動(dòng)化載物平臺(tái)上96孔細(xì)胞培養(yǎng)板和固定板夾片示意圖
[0010]圖5為該分析儀的圖像生成數(shù)據(jù)分析方法各部分流程方框圖
[0011]圖6為關(guān)于運(yùn)動(dòng)拍攝程序流程圖
[0012]圖7為關(guān)于圖像分析中全自動(dòng)計(jì)數(shù)程序的流程圖
【具體實(shí)施方式】
[0013]參照?qǐng)D1表示本結(jié)核感染T細(xì)胞免疫斑點(diǎn)分析儀結(jié)構(gòu)示意圖，其中，儀器一體化機(jī)箱為1，機(jī)箱內(nèi)設(shè)有兩個(gè)正交的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)2，機(jī)箱下部設(shè)有高精度載物平臺(tái)3，其平臺(tái)上方位置處設(shè)有高清晰顯微單筒鏡頭5及其升降架6，該單筒鏡頭物鏡處裝配有環(huán)形LED光源8，目鏡部分設(shè)有高分辨率彩色CXD攝像頭7，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的控制單元4由PLC控制器組成，固定在箱內(nèi)電氣安裝板并連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)9及顯示器10，所述載物平臺(tái)依靠裝在箱體內(nèi)底板上的兩正交滾珠絲杠機(jī)構(gòu)2在箱體底板平面作X、y方向精確運(yùn)動(dòng)，載物平臺(tái)上安裝固定一個(gè)觀察結(jié)核感染T細(xì)胞免疫斑點(diǎn)的可拆卸96孔細(xì)胞培養(yǎng)板12及其固定夾片13，載物平臺(tái)表面處還設(shè)有一個(gè)使圖像更清晰的LED底光源裝置11 ;控制單元將CCD攝像頭采集到的靜態(tài)圖像傳輸給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)9。機(jī)箱底部安裝鍵盤鼠標(biāo)抽屜托架14。
[0014]參照?qǐng)D2，表示該分析儀所包含各部分之間連接關(guān)系示意圖。圖3為載物平臺(tái)控制部分電路原理，本圖中所采用步進(jìn)電機(jī)輸入電壓、驅(qū)動(dòng)器輸入電壓以及限位傳感器輸入電壓均為DC24V。圖4為載物平臺(tái)上的96孔板，其型號(hào)為可拆卸PVDF96孔板；固定板子的夾片；安裝在載物平臺(tái)上的透射平面底光源。圖5為圖像分析軟件各部分流程方框圖，指導(dǎo)著圖像分析過程的各操作步驟。一種按上述的結(jié)核感染T細(xì)胞免疫斑點(diǎn)分析儀所生成圖像數(shù)據(jù)分析的方法，其特征在于，按以下步驟進(jìn)行:①建立病人患者信息、確認(rèn)樣本板的孔號(hào)位置，選用可拆卸96孔細(xì)胞培養(yǎng)板或不可拆卸96、48、24、12、6孔細(xì)胞培養(yǎng)板對(duì)板孔對(duì)角線的Al孔和H12孔自動(dòng)定位圖像采用高斯平滑濾波和Canny算法與PLC控制器進(jìn)行板孔自動(dòng)定位；③根據(jù)用戶在樣本板上選擇的孔號(hào)，對(duì)圖像采用高斯平滑濾波和Canny算法進(jìn)行自動(dòng)居中補(bǔ)償，采集該孔對(duì)應(yīng)圖像；④載物平臺(tái)出倉取出樣本；⑤進(jìn)入分析軟件界面打開硬盤中采集的病人樣本圖片設(shè)置分析基準(zhǔn)圓獲取自動(dòng)分析參數(shù):峰值、色調(diào)、直徑、飽和度、對(duì)比度、暈狀值、擴(kuò)散度；⑦對(duì)圖像進(jìn)行高斯平滑濾波，對(duì)圖像進(jìn)行邊緣檢測，采用5*5搜索圖像找出下跌灰度極值點(diǎn)，以該點(diǎn)為中心點(diǎn)進(jìn)行上下左右查找每一個(gè)邊界值，通過邊緣點(diǎn)和中心點(diǎn)位置確定斑點(diǎn)半徑大小。通過中心，半徑計(jì)算斑點(diǎn)范圍反過來驗(yàn)證邊緣數(shù)據(jù)，根據(jù)通過驗(yàn)證的邊緣數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)出結(jié)核感染T細(xì)胞免疫斑點(diǎn)個(gè)數(shù)進(jìn)行全自動(dòng)計(jì)數(shù)；⑧計(jì)算統(tǒng)計(jì)結(jié)核感染T細(xì)胞免疫斑點(diǎn)個(gè)數(shù)、面積、光密度、位置坐標(biāo)；⑨質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)、生成數(shù)據(jù)圖片、輸出患者臨床檢驗(yàn)結(jié)果。參照?qǐng)D6，表示運(yùn)動(dòng)拍攝程序流程圖，它記載了從打開拍攝軟件權(quán)限登錄直至退出拍攝軟件的全過程；參照?qǐng)D7，表示圖像生成后圖像分析中全自動(dòng)計(jì)數(shù)程序的流程圖，它是從全自動(dòng)計(jì)數(shù)開始直至全自動(dòng)計(jì)數(shù)完成的全過程。
【權(quán)利要求】
1.一種結(jié)核感染T細(xì)胞免疫斑點(diǎn)分析儀，主要包括該分析儀的一體化機(jī)箱，機(jī)箱下部設(shè)有高精度載物平臺(tái)，其平臺(tái)上方設(shè)有高清晰顯微單筒鏡頭及其升降架，該單筒鏡頭物鏡處裝配有環(huán)形LED光源，單筒鏡頭目鏡部分設(shè)有高分辨率彩色CCD攝像頭，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的控制單元由PLC控制器組成，固定在在箱內(nèi)電氣安裝板并連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；其特征在于，所述載物平臺(tái)依靠裝在箱體內(nèi)底板上的兩正交滾珠絲杠機(jī)構(gòu)在箱體底板平面作X、y方向精確運(yùn)動(dòng)，載物平臺(tái)上安裝固定一個(gè)觀察結(jié)核感染T細(xì)胞免疫斑點(diǎn)的可拆卸96孔細(xì)胞培養(yǎng)板及其固定夾片，在載物平臺(tái)表面位置處還設(shè)有一個(gè)使圖像更清晰的LED底光源裝置，控制單元將CCD攝像頭采集到的靜態(tài)圖像傳輸給計(jì)算機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)核感染T細(xì)胞免疫斑點(diǎn)分析儀，其特征在于，所述帶LED底光源裝置的載物平臺(tái)，采用PLC控制器控制兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)，通過滾珠絲杠機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，驅(qū)動(dòng)載物平臺(tái)在箱體底板平面作x、y方向運(yùn)動(dòng)，x、y方向運(yùn)動(dòng)極限位置處有限位傳感器控制止動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)核感染T細(xì)胞免疫斑點(diǎn)分析儀，其特征在于，所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸入電壓、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸入電壓、限位傳感器輸入電壓均為DC24V。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)核感染T細(xì)胞免疫斑點(diǎn)分析儀，其特征在于，所述載物平臺(tái)X軸行程范圍為O?65 ± 2mm，Y軸行程范圍為O?100 ± 2mm，重復(fù)定位精度為±0.015mm。
5.一種按上述的結(jié)核感染T細(xì)胞免疫斑點(diǎn)分析儀所生成圖像數(shù)據(jù)分析方法，其特征在于，按以下步驟進(jìn)行:①建立病人患者信息、確認(rèn)樣本板的孔號(hào)位置，選用可拆卸96孔細(xì)胞培養(yǎng)板或不可拆卸96、48、24、12、6孔細(xì)胞培養(yǎng)板；②對(duì)板孔對(duì)角線的Al孔和Hl2孔自動(dòng)定位圖像，采用高斯平滑濾波和Canny算法與PLC控制器進(jìn)行板孔自動(dòng)定位；③根據(jù)用戶在樣本板上選擇的孔號(hào)，對(duì)圖像采用高斯平滑濾波和Canny算法進(jìn)行自動(dòng)居中補(bǔ)償，采集該孔對(duì)應(yīng)圖像；④載物平臺(tái)出倉取出樣本進(jìn)入分析軟件界面打開硬盤中采集的病人樣本圖片設(shè)置分析基準(zhǔn)圓獲取自動(dòng)分析參數(shù):峰值、色調(diào)、直徑、飽和度、對(duì)比度、暈狀值、擴(kuò)散度；⑦對(duì)圖像進(jìn)行高斯平滑濾波，對(duì)圖像進(jìn)行邊緣檢測，采用5*5搜索圖像找出下跌灰度極值點(diǎn)，以該點(diǎn)為中心點(diǎn)進(jìn)行上下左右查找每一個(gè)邊界值，通過邊緣點(diǎn)和中心點(diǎn)位置確定斑點(diǎn)半徑大??；⑧計(jì)算統(tǒng)計(jì)結(jié)核感染T細(xì)胞免疫斑點(diǎn)個(gè)數(shù)、面積、光密度、位置坐標(biāo)；@質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)、生成數(shù)據(jù)圖片、輸出患者臨床檢驗(yàn)結(jié)果。
【文檔編號(hào)】G01N35/00GK103698538SQ201210439522
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月7日
【發(fā)明者】侯岳雷, 彭羅枝, 楊志英, 張 浩 申請(qǐng)人:北京安泰永信醫(yī)療科技有限公司