[实用新型]一种血细胞分类识别电路

说明书

技术领域

本实用新型属于临床检验设备领域。

背景技术

血液分析仪是医院临床检验广泛应用的仪器之一。目前，大多数血液分析仪均采用电阻抗原理（Coulter原理）来检测血细胞。通过研究发现，在电阻抗计数原理下，有效血细胞信号的频率约为30KHz-50KHz，由采样定理可知，采样频率需保证至少在100KHZ才能复原信号的包络线，而血液分析仪采样时间一般在10s以上。因此，可计算出采样数据至少在100万个采样点以上。分析仪如何在规定时间内完成数据的实时采集与处理，进而完成对血细胞脉冲信号准确、有效的识别是影响其精度指标的关键因素。

目前血液分析仪通常采用硬件模拟电路的识别方法，即将血细胞脉冲信号转化为能触发计数器的方波，实现血细胞的分类及计数。由于该识别方法简单、速度快，一定程度上满足了血液分析仪对血细胞识别和计数的需要，但也存在着一些不足之处：①不能反应出各血细胞脉冲信号的频率特征，对高频及过宽干扰信号出现误计；②当待检测血细胞浓度比较大时，会出现对重叠血细胞信号的漏计数。

此外，也有不少研究者尝试利用人工神经网络等智能方法对血细胞脉冲信号进行识别，但神经网络存在结构复杂，训练时间长，容易陷入局部极小，甚至无法收敛的缺陷。此外，血细胞识别时，需先用小波分析等方法对血细胞信号进行特征量提取，然后选定部分特征量输入到神经网络模型后进行识别，算法复杂，运算处理时间长，难以应用于血液分析仪系统中。

发明内容

本实用新型的目的是克服了现有技术的缺陷，设计一种血细胞分类识别电路。即通过对血细胞脉冲信号的幅值、频率和通过时间进行立体化检测，充分利用各参数特征，对脉冲信号进行准确、快速识别。

本实用新型所述的技术方案为：一种血细胞分类识别电路，由细胞信号脉冲产生模块、模拟滤波器模块、前置放大器模块、A/D转换器模块、ARM处理器及信号识别模块五部分组成。细胞信号脉冲产生模块的输出端连接至模拟滤波器模块的输入端，模拟滤波器模块的输出端连接至前置放大器模块的输入端，前置放大器模块的输出端连接至A/D转换器模块的输入端，A/D转换器模块的CS、CLK、SDO分别与ARM处理器及信号识别模块的CS、CLK、SDI端相连。

本实用新型的工作过程是：细胞信号脉冲产生模块将被测血细胞在经过库尔特微孔后产生的阻值变化，转换成幅值为35μV-2mV的微小脉冲信号，并输入到模拟滤波器模块；模拟滤波器模块对细胞微信号进行高通滤波，即滤除50HZ工频等低频信号，然后输出到前置放大器模块；微信号经过前置放大器放大后，传递给A/D转换器模块；A/D转换器模块在ARM处理器的控制下将模拟信号转换成数字信号，再通过SPI通讯传输给ARM处理器，从而完成了信号采集；ARM处理器及信号识别模块控制A/D转换器模块进行数据转换，并完成数据采集，同时通过对采集到的血细胞数字信号进行幅值、频率和通过时间的分析，完成血细胞的立体化识别。

所述细胞信号脉冲信号产生模块所产生有效血细胞信号的频率为30KHz-50KHz。

所述前置放大器模块大后的信号幅值为300mV-4V。

所述的A/D转换器模块所采用的A/D精度为5V-12bit，采样速率为3Msps，采样时间为15s。

所述的ARM处理器及信号识别模块根据对采样所得信号幅值的数字量分析，设置高、低二个门槛值来滤除底部噪声信号和超限干扰信号；通过本实用新型的软件识别算法确定细胞波形，根据计算细胞脉冲信号的通过时间，确定细胞频率，实现带通滤波，滤除干扰信号，然后对有效细胞进行计数及分类。

本实用新型的软件算法实现步骤为。

1）确定基线噪声干扰门槛值：由于血细胞信号为微小脉冲信号，必须经过放大。但是放大电路受零漂、失调电压漂移的影响，会在基线附近产生噪声干扰。根据对无血细胞通过库尔特微孔时噪声信号幅值特征，利用公式（1）确定低门槛值：

                                                                                        （1）

其中：D为输出数字量（输入电压换算后的数字量），u为输入电压，u_REF为参考电压，N为A/D位数。

设定一个略高于D值的低门槛值，以区分有效信号与噪声干扰。软件算法只对大于低门槛值的信号进行处理，将小于此门槛值的数据除去，仅留下大于此值的数据。这样，可以除去大量非细胞脉冲信号数据，仅保留有可能为细胞脉冲信号采样点的数据，提高了数据的利用率。