本发明涉及医疗检测系统技术领域，具体为一种便携式cd+4t淋巴细胞检测系统及其自动细胞计数算法。
背景技术：
cd+4t淋巴细胞是人体免疫系统中的一种重要免疫细胞,也是艾滋病病毒的主要攻击对象。对hiv感染者进行cd4+4t淋巴细胞检测，是进行抗病毒治疗的依据，也是评估疾病进展、评价免疫系统状况的重要指标。正常成人体内每微升全血含有cd+4t淋巴细胞为400-1600个，占白细胞总数比例为15-20%。目前淋巴细胞的计数检测包括以下三种方法:手动计数法、流式细胞术、微流控芯片细胞计数。流式细胞术准确度很高，但是流式细胞仪体积较大、精密复杂，需要专业人员在实验室或大型医院操作。手动计数法操作繁多、差错率高、不适用普遍推广。微流控芯片细胞计数是一种单平台的细胞计数方法，无需血液分析仪，具有检测快捷、成本较低等优点，但现在市面上并没有一种小型化、低成本、方便携带至现场的检测装置来结合目前已经很普及的智能移动终端一起使用，充分发挥微流控芯片细胞计数的优点，同时通过智能移动终端实现自动计算细胞数以及远程传输图像、数据，最终实现现场快速检测或者远程分析图像、计算细胞数。
技术实现要素：
针对上述的问题，本发明一种便携式cd+4t淋巴细胞检测系统及其自动细胞计数算法，通过在检测装置的插槽内放置微流体芯片以及在检测装置内设置检测照明电路、截止滤光片和透镜，而且专门为用本系统检测cd+4t淋巴细胞制定了5种检测组合。检测时用细胞荧光染料对cd+4t淋巴细胞样本进行染色，然后通过微量注射泵将细胞样本、鞘液同时注入微流体芯片中，由红色或蓝色等颜色的高亮度发光二极管激发样本细胞微粒发出荧光，发出的荧光经截止滤光片和透镜后成像，检测人员将智能移动终端的摄像头对准透镜进行拍摄即可获取cd+4t淋巴细胞样本的荧光图像，然后由智能移动终端根据自动细胞计数算法计算出样本的细胞数，同时智能移动终端亦可将荧光图像进行远距离传输，实现远程检测。本发明与现有的cd+4t淋巴细胞检测手段相比，具有简化了检测手段、结构简单、体积小、方便携带至检测现场、样本荧光图像清晰、检测时间短、直接读取检测结果且准确率高、可实现远程检测等优点，有效解决了上述问题。
本发明采用的技术方案：
一种便携式cd+4t淋巴细胞检测系统，其特征在于：所述检测系统包括检测装置、检测组合和具有摄像功能的智能移动终端，所述检测装置设置有第一平台（1），所述第一平台（1）内设置有插槽（6），所述插槽（6）的入口位于所述第一平台（1）的前侧面，所述插槽（6）的两侧壁相对设置有第一圆筒（7）和第二圆筒（8），所述第一圆筒（7）和第二圆筒（8）位于同一轴线上，所述第一圆筒（7）和第二圆筒（8）内各安装有一个颜色相同的发光二极管，所述插槽（6）槽口的顶面设置有顶板（9），所述顶板（9）与第一平台（1）顶面周边合围成一个中空的四边形，所述顶板（9）上设置有三个大小相同的圆孔，所述插槽（6）内放置有微流体芯片（16）；
所述第一平台（1）顶面设置有第二平台（2），所述第二平台（2）完全覆盖中空的四边形，所述第二平台（2）正中间设置有第三圆筒（13），所述第三圆筒（13）正对着所述插槽（6），所述第三圆筒（13）内放置有截止滤光片（4），所述第二平台（2）顶面设置有第三平台（3），所述第三平台（3）正中间设置有第四圆筒（14），所述第四圆筒（14）正对着第三圆筒（13），所述第四圆筒（14）面积为第三圆筒（13）面积的1/2-2/3，所述第四圆筒（14）高出第三平台（3）顶面5mm，所述第四圆筒（14）内放置有透镜（5）；
所述每一组检测组合均由发光二极管、细胞荧光染料和截止滤光片组成，共有以下五种组合：a、红色发光二极管、细胞荧光染料apc、红色截止滤光片；b、蓝色发光二极管、细胞荧光染料fitc、绿色截止滤光片；c、蓝色发光二极管、细胞荧光染料pe、黄色截止滤光片；d、蓝色发光二极管、细胞荧光染料pecy5、红色截止滤光片；e、紫外光发光二极管、细胞荧光染料dapi、蓝色截止滤光片。
先用荧光染料对cd+4t淋巴细胞样本进行染色，然后再通过微量注射泵将染色后的cd+4t淋巴细胞样本与鞘液通过顶板上的3个圆孔分别注射入微流体芯片中，待cd+4t淋巴细胞样本与鞘液汇聚后在微流体芯片内形成细胞微粒单列流动。当发光二极管发出波长固定的激发光时，微流体芯片沟道内的染色细胞微粒受到激发光照射而发出荧光，由于荧光的发射路径垂直于激发光的发射路径，因此截止滤光片让细胞微粒发出的荧光透过成像并阻挡其它光参与成像，同时吸收激发光为荧光成像提供了良好的暗背景，最终使用带摄像功能的智能移动终端对准第四圆筒的透镜进行拍摄即可拍摄到cd+4t淋巴细胞样本的荧光图像，然后再由智能移动终端自动计算出cd+4t淋巴细胞样本的细胞数量。
进一步的，所述微流体芯片（16）为四边形，所述微流体芯片（16）顶面设置有样本溶液底部沟道，所述样本溶液底部沟道包括样本流沟道（17）和聚焦沟道（18），所述样本流沟道（17）和聚焦沟道（18）连接成一条直线，所述样本流沟道（17）的自由端为样本流储液槽（20），所述聚焦沟道（18）的自由端为废液槽（19），所述样本流沟道（17）的两侧设置有第一鞘流沟道（23）和第二鞘流沟道（24），所述第一鞘流沟道（23）、第二鞘流沟道（24）均和样本流沟道（17）与聚焦沟道（18）的连接处连接，所述第一鞘流沟道（23）、第二鞘流沟道（24）与样本流沟道（17）的夹角相同均为20-60°，所述第一鞘流沟道（23）的一端为第一鞘流储液槽（21），所述第二鞘流沟道（24）的一端为第二鞘流储液槽（22），所述第一鞘流沟道（23）、第二鞘流沟道（24）和样本流沟道（17）等长。
样本溶液经样本流沟道与两侧的鞘液汇聚后经聚焦沟道最后流入废液槽。
进一步的，所述顶板（9）上的三个圆孔分别为第一圆孔（10）、第二圆孔（11）和第三圆孔（12），所述第二圆孔（11）和第三圆孔（12）位于同一水平线靠近第二平台（2）一侧，所述第一圆孔（10）位于第二圆孔（11）和第三圆孔（12）连线中点靠近插槽（6）入口一侧，每个所述圆孔下方均连接有一根不锈钢毛细管（26），所述第一圆孔（10）的不锈钢毛细管与所述样本流储液槽（20）活动式连接，所述第二圆孔（11）的不锈钢毛细管与所述第一鞘流储液槽（21）活动式连接，所述第三圆孔（12）的不锈钢毛细管与所述第二鞘流储液槽（22）活动式连接。
微量注射泵将样本溶液和鞘液同时注入微流体芯片中，前者通过第一圆孔注入，后者通过第二圆孔和第三圆孔注入。
进一步的，所述第一圆筒（7）内安装的发光二极管为第一发光二极管vd1，所述第二圆筒（8）内安装的发光二极管为第二发光二极管vd2，所述第一发光二极管vd1阳极经开关k1与电源正极连接，所述第一发光二极管vd1阴极与所述第二发光二极管vd2阳极连接，所述第二发光二极管vd2阴极与电源负极连接，所述开关k1（15）与第一圆筒（7）安装在同一侧壁，所述开关k1（15）旁还设置有电源盖（25）；所述第一发光二极管vd1和第二发光二极管vd2均为高亮度圆形发光二极管。
按下开关k1后，发光二极管vd1和发光二极管vd2从两侧向微流体芯片的聚焦沟道发射激发光，使cd+4t淋巴细胞样本的细胞微粒发射荧光；由于普通亮度的发光二极管发射的激发光强度不够，而超高亮度的发光二极管发射的激发光对眼睛会造成伤害，因此本发明采用的是高亮度发光二极管。同时为了保证照明区域的均匀一致性，因此采用的是圆形发光二极管。
进一步的，所述微流体芯片（16）的制作材料为pdms材料。
pdms即聚二甲基硅氧烷作为一种新型高分子聚合物材料，与其它制作微流体芯片的材料如硅、玻璃、石英等相比，具有原材料价格便宜、高弹性，能保证样本溶液底部沟道的精确度且批量生产等优点。
进一步的，所述微流体芯片（16）的样本溶液底部沟道深度为100-500微米，所述第一鞘流沟道（23）、第二鞘流沟道（24）和样本流沟道（17）的宽度相同，均为50-150微米，所述聚焦沟道（18）的宽度为10-80微米。
经多次实验，上述沟道的深度和宽度是样本溶液如cd+4t淋巴细胞样本荧光成像的最佳范围。
进一步的，所述检测装置由热塑性材料通过3d打印技术制成，所述热塑性材料或为abs、或为pa、或为pc、或为ppfs。
进一步的，所述第二平台（2）的厚度为2-5mm，所述第三平台（3）厚度为5-10mm。
保持微流体芯片与截止滤光片、截止滤光片与透镜之间的合理距离。
进一步的，所述智能移动终端内安装有跨平台计算机视觉库opencv，所述跨平台计算机视觉库利用自动细胞计数算法计算样本的细胞数量。
一种便携式cd+4t淋巴细胞检测系统的自动细胞计数算法，其特征在于，计数步骤如下：
（1）截取样本淋巴细胞的原始图像作为研究区域；
（2）按照颜色系统，将截取图像从rgb转换为hsv空间函数，提取饱和度通道的数值作为淋巴细胞和背景环境之间最大的数值比值；
（3）选取光强阈值，生成二进制图像位掩码，阈值变化范围为15%-20%，阈值以下的亮点密度标记为零；
（4）在二进制图像位掩码中，通过利用光强阈值、研究区域中心宽度和高度的数值大小以及三个数值间的连通性来定位和计数标记的单元格，然后再根据智能移动终端的像素数量、像素大小和计数室高度计算所选研究区域的图像体积v；
（5）根据细胞样品密度计算公式c=（n×f）/v即可计算出样品细胞数，其中c是细胞浓度，n是研究区域细胞计数，f是样品稀释因子，v是样品体积。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果：
本发明一种便携式cd+4t淋巴细胞检测系统及其自动细胞计数算法，与现有的cd+4t淋巴细胞检测手段相比，具有简化了检测手段、结构简单、体积小、方便携带至检测现场、样本荧光图像清晰、检测时间短、直接读取检测结果且准确率高、可实现远程检测等优点，同时本发明可大批量生产并广泛应用在cd+4t淋巴细胞检测技术领域，具有大规模推广应用的前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施实例或现有技术描述中所需要的附图做简单地介绍，显然，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1检测装置结构图；
图2第一平台结构图；
图3第二平台结构图；
图4第三平台结构图；
图5检测照明电路原理图；
图6微流体芯片结构图；
附图中，1-第一平台、2-第二平台、3-第三平台、4-截止滤光片、5-透镜、6-插槽、7-第一圆筒、8-第二圆筒、9-顶板、10-第一圆孔、11-第二圆孔、12-第三圆孔、13-第三圆筒、14-第四圆筒、15-开关k1、16-微流体芯片、17-样本流沟道、18-聚焦沟道、19-废液槽、20-样本流储液槽、21-第一鞘流储液槽、22-第二鞘流储液槽、23-第一鞘流沟道、24-第二鞘流沟道、25-电源盖、26-不锈钢毛细管。
具体实施方式
下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
一种便携式cd+4t淋巴细胞检测系统，所述检测系统包括检测装置、检测组合和具有摄像功能的智能移动终端，所述检测装置设置有第一平台1，所述第一平台1内设置有插槽6，所述插槽6的入口位于所述第一平台1的前侧面，所述插槽6的两侧壁相对设置有第一圆筒7和第二圆筒8，所述第一圆筒7和第二圆筒8位于同一轴线上，所述第一圆筒7和第二圆筒8内各安装有一个颜色相同的发光二极管，所述插槽6槽口的顶面设置有顶板9，所述顶板9与第一平台1顶面周边合围成一个中空的四边形，所述顶板9上设置有三个大小相同的圆孔，所述插槽6内放置有微流体芯片16；
所述第一平台1顶面设置有第二平台2，所述第二平台2完全覆盖中空的四边形，所述第二平台2正中间设置有第三圆筒13，所述第三圆筒13正对着所述插槽6，所述第三圆筒13内放置有截止滤光片4，所述第二平台2顶面设置有第三平台3，所述第三平台3正中间设置有第四圆筒14，所述第四圆筒14正对着第三圆筒13，所述第四圆筒14面积为第三圆筒13面积的1/2-2/3，所述第四圆筒14高出第三平台3顶面5mm，所述第四圆筒14内放置有透镜5；所述第二平台2的厚度为2-5mm，所述第三平台3厚度为5-10mm；
所述每一组检测组合均由发光二极管、细胞荧光染料和截止滤光片组成，共有以下五种组合：a、红色发光二极管、细胞荧光染料apc、红色截止滤光片；b、蓝色发光二极管、细胞荧光染料fitc、绿色截止滤光片；c、蓝色发光二极管、细胞荧光染料pe、黄色截止滤光片；d、蓝色发光二极管、细胞荧光染料pecy5、红色截止滤光片；e、紫外光发光二极管、细胞荧光染料dapi、蓝色截止滤光片；所述智能移动终端内安装有跨平台计算机视觉库opencv，所述跨平台计算机视觉库利用自动细胞计数算法计算样本的细胞数量；
所述自动细胞计数算法的步骤如下：
（1）截取样本淋巴细胞的原始图像作为研究区域；
（2）按照颜色系统，将截取图像从rgb转换为hsv空间函数，提取饱和度通道的数值作为淋巴细胞和背景环境之间最大的数值比值；
（3）选取光强阈值，生成二进制图像位掩码，阈值变化范围为15%-20%，阈值以下的亮点密度标记为零；
（4）在二进制图像位掩码中，通过利用光强阈值、研究区域中心宽度和高度的数值大小以及三个数值间的连通性来定位和计数标记的单元格，然后再根据智能移动终端的像素数量、像素大小和计数室高度计算所选研究区域的图像体积v；
（5）根据细胞样品密度计算公式c=（n×f）/v即可计算出样品细胞数，其中c是细胞浓度，n是研究区域细胞计数，f是样品稀释因子，v是样品体积；
所述微流体芯片16为四边形，所述微流体芯片16顶面设置有样本溶液底部沟道，所述样本溶液底部沟道包括样本流沟道17和聚焦沟道18，所述样本流沟道17和聚焦沟道18连接成一条直线，所述样本流沟道17的自由端为样本流储液槽20，所述聚焦沟道18的自由端为废液槽19，所述样本流沟道17的两侧设置有第一鞘流沟道23和第二鞘流沟道24，所述第一鞘流沟道23、第二鞘流沟道24均和样本流沟道17与聚焦沟道18的连接处连接，所述第一鞘流沟道23、第二鞘流沟道24与样本流沟道17的夹角相同均为20-60°，所述第一鞘流沟道23的一端为第一鞘流储液槽21，所述第二鞘流沟道24的一端为第二鞘流储液槽22，所述第一鞘流沟道23、第二鞘流沟道24和样本流沟道17等长；所述微流体芯片16的制作材料为pdms材料；所述微流体芯片16的样本溶液底部沟道深度为100-500微米，所述第一鞘流沟道23、第二鞘流沟道24和样本流沟道17的宽度相同，均为50-150微米，所述聚焦沟道18的宽度为10-80微米；
所述顶板9上的三个圆孔分别为第一圆孔10、第二圆孔11和第三圆孔12，所述第二圆孔11和第三圆孔12位于同一水平线靠近第二平台2一侧，所述第一圆孔10位于第二圆孔11和第三圆孔12连线中点靠近插槽6入口一侧，每个所述圆孔下方均连接有一根不锈钢毛细管26，所述第一圆孔10的不锈钢毛细管与所述样本流储液槽20活动式连接，所述第二圆孔11的不锈钢毛细管与所述第一鞘流储液槽21活动式连接，所述第三圆孔12的不锈钢毛细管与所述第二鞘流储液槽22活动式连接。
所述第一圆筒7内安装的发光二极管为第一发光二极管vd1，所述第二圆筒8内安装的发光二极管为第二发光二极管vd2，所述第一发光二极管vd1阳极经开关k1与电源正极连接，所述第一发光二极管vd1阴极与所述第二发光二极管vd2阳极连接，所述第二发光二极管vd2阴极与电源负极连接，所述开关k1与第一圆筒7安装在同一侧壁，所述开关k1旁还设置有电源盖25；
所述第一发光二极管vd1和第二发光二极管vd2均为高亮度圆形发光二极管；
所述检测装置由热塑性材料通过3d打印技术制成，所述热塑性材料或为abs、或为pa、或为pc、或为ppfs。
本实施例中，第一鞘流沟道、第二鞘流沟道与样本流沟道的夹角均为30°，第一鞘流沟道、第二鞘流沟道、样本流沟道、聚焦沟道的厚度均为150微米，第一鞘流沟道、第二鞘流沟道、样本流沟道的宽度均为100微米，聚焦沟道宽度为60微米，样本为cd+4t淋巴细胞，热塑性材料为pc，检测组合采用第一种检测组合即发光二极管vd1和vd2均为高亮度圆形红色发光二极管、细胞荧光染料为apc、截止滤光片为红色截止滤光片、智能移动终端为智能手机。
本发明的工作过程如下：检测时，用细胞荧光染料apc对样本cd+4t淋巴细胞进行染色，再将微流体芯片插入插槽中，按下开关k1，高亮度圆形红色发光二极管照射微流体芯片，然后通过微量注射泵将样本淋巴细胞、鞘液同时注入微流体芯片中，从样本流储液槽流出的淋巴细胞液，经过样本流沟道与从第一鞘流沟道、第二鞘流沟道流出的鞘液汇合，从而利用鞘液夹流方式实现了淋巴细胞微粒的单排排列，进入聚焦沟道后形成淋巴细胞微粒以单列恒定流速流动。此时高亮度圆形红色发光二极管照射到淋巴细胞微粒后，细胞微粒发射出荧光，由于荧光的发射路径垂直于发光二极管的激发光发射路径，因此红色截止滤光片让淋巴细胞微粒发出的红色荧光透过成像并阻挡其它光参与成像，同时吸收激发光为红色荧光成像提供了良好的暗背景。当淋巴细胞微粒的荧光成像透过透镜时，检测人员调整好智能手机摄像头与透镜的距离即可拍摄流动淋巴细胞的荧光图像，然后再由智能手机内置的跨平台计算机视觉库opencv根据自动细胞计数算法计算出样本细胞的cd+4t淋巴细胞数量并在手机屏幕上显示相应数值，同时智能手机也可将样本荧光图像传输至远端数据库，实现远程检测。
当本次检测完成后，将微流体芯片从插槽中取出，倒掉废液清洗干净后，再放入插槽中进行下一次检测。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在发明的保护范围之内。