一种用于脐带血干细胞的检测和筛查系统的制作方法

本发明本属于足迹检测技术领域，尤其涉及一种用于脐带血干细胞的检测和筛查系统。

背景技术：

干细胞(Stem Cells，SC)是一类具有自我复制能力(self-renewing)的多潜能细胞，是原始且未特化的细胞。在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞，具有再生各种组织器官和人体的潜在功能。干细胞存在所有多细胞组织里，能经由有丝分裂与分化来分裂成多种的特化细胞，而且可以利用自我更新来提供更多干细胞。干细胞的来源有很多，包括脐带血与骨髓。对哺乳动物来说，干细胞分为胚胎干细胞(Embryonic Stem Cell，ESC)与成体干细胞(Adult Stem Cell，ASC)两大类，胚胎干细胞取自囊胚里的内细胞团；而成体干细胞则来自各式各样的组织。

婴儿出生后遗留在胎盘和脐带中的血是干细胞的重要来源。脐带血中的造血干细胞可以用来治疗多种血液系统疾病和免疫系统疾病。脐带血不仅已能有效地治疗几十种难治性疾病和多种不治之症，而且它所能治疗的疾病种类还在不断地增加。自体储存的脐带血一旦需要使用时，不需配型，细胞活性强，无免疫排斥的危险，移植成活率高，治愈率高，医疗费用低。

所以一种能够保证期脐带与产妇和婴儿分离后，能及时、快速、简单和准确地得到检测和筛选的系统尤为必要。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种用于脐带血干细胞的检测和筛查系统，旨在提供一种能够保证期脐带与产妇和婴儿分离后，能及时、快速、简单和准确地得到检测和筛选的系统。

本发明实施例是这样实现的，一种用于脐带血干细胞的检测和筛查方法包括：

步骤一、对脐带中所含脐带血进行采集、分装和采样，并将采集信息和工作状态传送至中央控制和处理设备；

步骤二、对采集的脐带血干细胞信息进行电子标签RFID预配置；

步骤三、对预先配置的电子标签RFID进行分析，确定所述RFID的唯一标识UID，将确定出的所述UID与所述RFID的载体的参数信息进行组合，生成防伪信息；

步骤四、对生成防伪信息的脐带血干细胞进行干细胞数量、增值能力、微生物数量检测；

步骤五、对生成防伪信息的脐带血干细胞进行流行病学检测和HLA组织配型检测；

步骤六、将经过步骤五和步骤五检测后的部分细胞进行原代分离、培养扩增、诱导分化或去分化处理，并记录处理后的细胞信息；

步骤七、对经步骤六处理后的细胞进行细胞无菌检测和生物特性检测，将监测信息根据预先配置的私钥进行签名，生成防伪信息签名；

步骤八、将所述防伪信息签名与所述参数信息写入防伪电子标签，中断控制器将包含细胞信息的防伪电子标签上传至远程服务器。

进一步，生成防伪信息签名的方法为密钥库中央控制器生成随机数rkey_id，利用椭圆曲线密码算法计算其相应的公钥rPK_id，rPK_id＝rkey_id×G，G为椭圆曲线的基点，将rPK_id和用户标识UID对外发送，密钥生成系统生成随机数rkey_KMC，利用椭圆曲线密码算法计算其相应的公钥rPK_KMC，其中，rPK_KMC＝rkey_KMC×G，并记γ_id＝rPK_id+rPK_KMC，具体为：

A、利用用户标识UID计算标识私钥key_id和标识公钥R_id，具体为：

B、生成私钥矩阵和公钥矩阵，私钥矩阵和公钥矩阵的大小均为m×h，m和h均为正整数；

步骤三、利用用户标识UID使用散列算法计算用户标识UID的散列值，将所述散列值分为m段，作为私钥矩阵和公钥矩阵的列映射值map[i]，i＝0,1,2......m-1；

计算：

${\mathrm{key}}_{id}=\left(\underset{i=0}{\overset{m-1}{\Σ}}{r}_{i,map\[i\]}\right)\mathrm{mod}n$

$R_{id}=\left(\underset{i=0}{\overset{m-1}{\Σ}}{X}_{i,map\[i\]}\right)\mathrm{mod}n$

r_i,map[i]为私钥矩阵中的一个元素；

X_i,map[i]为公钥矩阵中的一个元素；

n为椭圆曲线的阶。

一种用于脐带血干细胞的检测和筛查系统，该系统包括：采集器、分离纯化试剂盒、细胞培养仪、低温离心机、全血细胞分析仪、信息收集装置、打印装置；

所述的采集器与分离纯化试剂盒连接，所述的细胞培养仪与所述的分离纯化试剂盒连接，所述的低温离心机设置两个，分别于细胞培养仪连接，所述的全血细胞分析仪与所述的低温离心机连接，所述的信息收集装置与所述的全血细胞分析仪连接，所述的打印装置与所述的信息收集装置连接。

进一步，所述的采集器采用四联采血袋封闭式收集新生儿脐血。

进一步，所述的分离纯化试剂盒内部有分离液，分离液与脐血4:1比例配置；

进一步，所述的低温离心机分为准备离心机和工作离心机。

进一步，所述的全细胞分析仪能够检测脐血中的包细胞，红细胞，血红蛋白，淋巴细胞百分比，单核细胞百分比以及提取干细胞后，单个核细胞数；

进一步，所述的信息收集装置将全细胞分析仪和干细胞活力检测后的结果上传至服务器和发送到打印装置；所述信息收集装置设置有中央控制和处理设备；所述采集器采用光纤传感器对信息进行采集；所述光纤传感器包括光源产生部分、气室、信号控制部分，光源产生部分由激光器、单模双向光纤耦合器、分光器、光纤光栅构成，信号控制部分由光电探测器、锁相放大器、数据采集卡、波长解调器构成，激光器发出宽带光，宽带光经单模双向光纤耦合器后传至光纤光栅获得窄带出射光，窄带出射光经分光器分成两路，一路穿过气室后传至信号控制部分中光电探测器，光电探测器的输出信号经锁相放大器放大后传至数据采集卡；另一路经波长解调器得到中心波长值，中心波长值由信号控制部的数据采集卡采集。

数据采集卡信息采集方法为：

首先，用感知设备在独立的采样周期内对目标信号x(t)进行采集，并用A/D方式对信号进行数字量化；然后，对量化后的信号x(i)进行降维；最后，对降维后的信号进行重构；其中t为采样时刻，i为量化后的信号排序；

所述对量化后的信号进行降维，具体是对量化后的信号通过有限脉冲响应滤波器的差分方程

$y\left(i\right)=\underset{k=0}{\overset{L-1}{\Σ}}h\left(k\right)x(i-k),i=1,...,M,$

其中h(0),…,h(L-1)为滤波器系数，设计基于滤波的压缩感知信号采集框架，构造如下托普利兹测量矩阵：

则观测i＝1,…,M，其中b₁,…,b_L看作滤波器系数；子矩阵Φ_FT的奇异值是格拉姆矩阵G(Φ_F,T)＝Φ′_FTΦ_FT特征值的算术根，验证G(ΦF,T)的所有特征值λi∈(1-δ_K,1+δ_K),i＝1,…,T，则Φ_F满足RIP，并通过求解如下l₁最优化问题来重构原信号：

$\underset{x}{min}\left|\right|x|{|}_{1}s.t.y={\mathrm{\Φ}}_x,$

即通过线性规划方法来重构原信号，亦即BP算法；

针对实际压缩信号，如语音或图像信号的采集，则修改Φ_F为如下形式：

如果信号在变换基矩阵Ψ上具有稀疏性，则通过求解如下l₁最优化问题，精确重构出原信号：

$\underset{\mathrm{\α}}{min}\left|\right|\mathrm{\α}|{|}_{1}s.t.y={\mathrm{\Φ}}_x=\mathrm{\Φ}\mathrm{\Ψ}\mathrm{\α}=\mathrm{\Ξ}\mathrm{\α};$

其中Φ与Ψ不相关，Ξ称为CS矩阵。

进一步，所述对脐带中所含脐带血进行采集、分装和采样，并将采集信息和工作状态传送至中央控制和处理设备中采集信息通过无线路由传送至中央控制和处理设备中，无线路由通信的通信方法包括：

a、用户设备向无线路由设备发送超文本传输协议http请求，获取认证服务器返回的Portal认证页面跳转应答；所述无线路由设备中配置有N个TD-SCDMA模块，N≥2；

用户设备在无线路由设备的无线信号覆盖范围内获取热点信号，进行网络连接；所述无线路由设备向所述用户设备下发IP地址；所述IP地址为所述用户设备的源地址；所述用户设备向所述无线路由设备发送http请求，所述http请求包含所述源地址；所述无线路由设备将所述http请求转发到网关服务器；所述网关服务器将所述http请求转发到认证服务器；所述认证服务器将Portal认证页面跳转应答返回给所述网关服务器；所述网关服务器将Portal认证页面跳转应答返回给所述无线路由设备；所述无线路由设备将Portal认证页面跳转应答返回给所述用户设备；

b、所述用户设备向所述无线路由设备发送http登录请求，所述http登录请求经由网关服务器转发到所述认证服务器，由所述认证服务器对所述http登录请求进行认证；在认证通过后，所述认证服务器对所述用户设备的上网业务进行计费；

所述用户设备向所述无线路由设备发送http登录请求；所述http登录请求携带有账号和密码信息；所述无线路由设备将所述http登录请求转发到所述网关服务器；所述网关服务器将所述http登录请求转发到所述认证服务器；所述认证服务器根据所述账号和密码信息，对所述http登录请求进行认证；在认证成功后，所述认证服务器向所述网关服务器返回认证成功应答，并开始对所述用户设备的上网业务进行计费；

所述网关服务器将所述认证成功应答返回给所述无线路由设备，并记录账号认证信息；所述账号认证信息包括所述用户设备的账号和认证状态信息；所述无线路由设备将所述认证成功应答返回给所述用户设备，并记录所述账号认证信息；

c、所述用户设备向所述无线路由设备发送网络访问请求；所述无线路由设备根据所述N个TD-SCDMA模块的资源负载情况，通过负载均衡运算选择资源负载最少的一个TD-SCDMA模块为所述网络访问请求提供带宽资源；所述资源负载最少的TD-SCDMA模块将所述网络访问请求转发到所要访问的目的地址服务器，并将所述目的地址服务器返回的网络访问应答传送给所述用户设备；

所述用户设备向所述无线路由设备发起网络访问请求；所述网络访问请求包含所述源地址和所要访问的目的地址；所述无线路由设备查询本地记录的账号认证信息，核查所述用户设备的账号认证状态；若账号认证状态是成功标记，则所述无线路由设备根据内置的N个TD-SCDMA模块的资源负载情况，通过负载均衡运算选择资源负载最少的一个TD-SCDMA模块为所述网络访问请求提供带宽资源；所述资源负载最少的TD-SCDMA模块将所述网络访问请求转发到所要访问的目的地址服务器；所述目的地址的服务器向所述无线路由设备返回网络访问应答；所述无线路由设备将所述网络访问应答返回给所述用户设备；所述无线路由设备向所述网关服务器发送心跳请求；所述网关服务器将所述心跳请求转发给所述认证服务器；所述认证服务器向所述网关服务器返回心跳应答；所述网关服务器根据所述心跳应答的内容更新所述用户设备的账号认证信息；

d、所述用户设备向所述无线路由设备发送http离线请求，所述http离线请求经由所述网关服务器转发到所述认证服务器，所述认证服务器停止对所述用户设备的上网业务进行计费；

所述用户设备向所述无线路由设备发送http离线请求；所述无线路由设备将所述http离线请求转发到所述网关服务器；所述网关服务器将所述http离线请求转发到所述认证服务器；所述认证服务器对所述用户设备进行离线处理；所述认证服务器向所述网关服务器返回离线成功应答，并停止对所述用户设备的上网业务进行计费；所述网关服务器将所述离线成功应答返回给所述无线路由设备，并删除本地记录的账号认证信息；所述无线路由设备将所述离线成功应答返回给所述用户设备，并删除本地记录的账号认证信息。

进一步，所述的打印装置能够打印条形码和分析报告。

本发明通过采集器、分离纯化试剂盒、细胞培养仪、低温离心机、全血细胞分析仪使得所采集的脐带血得到简单和准确地检测和筛查的同时，还优化了检测步骤和过程，使得采集后的脐带血检测更快速、高效和及时，显著降低检测成本，既避免了资源浪费，又减少了检测总时间；光纤传感器的设置保证了采集信息的准确性；

本发明无线路由通信方法增强了信息保存和查找功能，可通过移动客户端实现点对点的数据传输而不需要任何设置，达到数字系统的远程控制功能。

附图说明

图1是本发明实施例提供的用于脐带血干细胞的检测和筛查系统的结构示意图；

图中：1、采集器；2、分离纯化试剂盒；3、细胞培养仪；4、低温离心机；5、全血细胞分析仪；6、信息收集装置；7、打印装置。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。

请参阅图1：

一种用于脐带血干细胞的检测和筛查方法包括：

步骤一、对脐带中所含脐带血进行采集、分装和采样，并将采集信息和工作状态传送至中央控制和处理设备；

步骤二、对采集的脐带血干细胞信息进行电子标签RFID预配置；

步骤三、对预先配置的电子标签RFID进行分析，确定所述RFID的唯一标识UID，将确定出的所述UID与所述RFID的载体的参数信息进行组合，生成防伪信息；

步骤四、对生成防伪信息的脐带血干细胞进行干细胞数量、增值能力、微生物数量检测；

步骤五、对生成防伪信息的脐带血干细胞进行流行病学检测和HLA组织配型检测；

步骤六、将经过步骤五和步骤五检测后的部分细胞进行原代分离、培养扩增、诱导分化或去分化处理，并记录处理后的细胞信息；

步骤七、对经步骤六处理后的细胞进行细胞无菌检测和生物特性检测，将监测信息根据预先配置的私钥进行签名，生成防伪信息签名；

步骤八、将所述防伪信息签名与所述参数信息写入防伪电子标签，中断控制器将包含细胞信息的防伪电子标签上传至远程服务器。

进一步，生成防伪信息签名的方法为密钥库中央控制器生成随机数rkey_id，利用椭圆曲线密码算法计算其相应的公钥rPK_id，rPK_id＝rkey_id×G，G为椭圆曲线的基点，将rPK_id和用户标识UID对外发送，密钥生成系统生成随机数rkey_KMC，利用椭圆曲线密码算法计算其相应的公钥rPK_KMC，其中，rPK_KMC＝rkey_KMC×G，并记γ_id＝rPK_id+rPK_KMC，具体为：

步骤一、利用用户标识UID计算标识私钥key_id和标识公钥R_id，具体为：

步骤二、生成私钥矩阵和公钥矩阵，私钥矩阵和公钥矩阵的大小均为m×h，m和h均为正整数；

步骤三、利用用户标识UID使用散列算法计算用户标识UID的散列值，将所述散列值分为m段，作为私钥矩阵和公钥矩阵的列映射值map[i]，i＝0,1,2......m-1；

计算：

${\mathrm{key}}_{id}=\left(\underset{i=0}{\overset{m-1}{\Σ}}{r}_{i,map\[i\]}\right)\mathrm{mod}n$

$R_{id}=\left(\underset{i=0}{\overset{m-1}{\Σ}}{X}_{i,map\[i\]}\right)\mathrm{mod}n$

r_i,map[i]为私钥矩阵中的一个元素；

X_i,map[i]为公钥矩阵中的一个元素；

n为椭圆曲线的阶。

一种用于脐带血干细胞的检测和筛查系统，该系统包括：采集器1、分离纯化试剂盒2、细胞培养仪3、低温离心机4、全血细胞分析仪5、信息收集装置6、打印装置7；

所述的采集器1与分离纯化试剂盒2连接，所述的细胞培养仪3与所述的分离纯化试剂盒2连接，所述的低温离心机4设置两个，分别于细胞培养仪3连接，所述的全血细胞分析仪5与所述的低温离心机4连接，所述的信息收集装置6与所述的全血细胞分析仪5连接，所述的打印装置7与所述的信息收集装置6连接。

进一步，所述的采集器1采用四联采血袋封闭式收集新生儿脐血。

进一步，所述的分离纯化试剂盒2内部有分离液，分离液与脐血4:1比例配置。

进一步，所述的低温离心机4分为准备离心机和工作离心机。

进一步，所述的全细胞分析仪能够检测脐血中的包细胞，红细胞，血红蛋白，淋巴细胞百分比，单核细胞百分比以及提取干细胞后，单个核细胞数。

进一步，所述的信息收集装置6将全细胞分析仪和干细胞活力检测后的结果上传至服务器和发送到打印装置7；所述信息收集装置设置有中央控制和处理设备；所述采集器采用光纤传感器对信息进行采集；所述光纤传感器包括光源产生部分、气室、信号控制部分，光源产生部分由激光器、单模双向光纤耦合器、分光器、光纤光栅构成，信号控制部分由光电探测器、锁相放大器、数据采集卡、波长解调器构成，激光器发出宽带光，宽带光经单模双向光纤耦合器后传至光纤光栅获得窄带出射光，窄带出射光经分光器分成两路，一路穿过气室后传至信号控制部分中光电探测器，光电探测器的输出信号经锁相放大器放大后传至数据采集卡；另一路经波长解调器得到中心波长值，中心波长值由信号控制部的数据采集卡采集。

数据采集卡信息采集方法为：

首先，用感知设备在独立的采样周期内对目标信号x(t)进行采集，并用A/D方式对信号进行数字量化；然后，对量化后的信号x(i)进行降维；最后，对降维后的信号进行重构；其中t为采样时刻，i为量化后的信号排序；

所述对量化后的信号进行降维，具体是对量化后的信号通过有限脉冲响应滤波器的差分方程

$y\left(i\right)=\underset{k=0}{\overset{L-1}{\Σ}}h\left(k\right)x(i-k),i=1,...,M,$

其中h(0),…,h(L-1)为滤波器系数，设计基于滤波的压缩感知信号采集框架，构造如下托普利兹测量矩阵：

则观测i＝1,…,M，其中b₁,…,b_L看作滤波器系数；子矩阵Φ_FT的奇异值是格拉姆矩阵G(Φ_F,T)＝Φ′_FTΦ_FT特征值的算术根，验证G(ΦF,T)的所有特征值λi∈(1-δ_K,1+δ_K),i＝1,…,T，则Φ_F满足RIP，并通过求解如下l₁最优化问题来重构原信号：

$\underset{x}{min}\left|\right|x|{|}_{1}s.t.y={\mathrm{\Φ}}_x,$

即通过线性规划方法来重构原信号，亦即BP算法；

针对实际压缩信号，如语音或图像信号的采集，则修改Φ_F为如下形式：

如果信号在变换基矩阵Ψ上具有稀疏性，则通过求解如下l₁最优化问题，精确重构出原信号：

$\underset{\mathrm{\α}}{min}\left|\right|\mathrm{\α}|{|}_{1}s.t.y={\mathrm{\Φ}}_x=\mathrm{\Φ}\mathrm{\Ψ}\mathrm{\α}=\mathrm{\Ξ}\mathrm{\α};$

其中Φ与Ψ不相关，Ξ称为CS矩阵。

进一步，所述对脐带中所含脐带血进行采集、分装和采样，并将采集信息和工作状态传送至中央控制和处理设备中采集信息通过无线路由传送至中央控制和处理设备中，无线路由通信的通信方法包括：

a、用户设备向无线路由设备发送超文本传输协议http请求，获取认证服务器返回的Portal认证页面跳转应答；所述无线路由设备中配置有N个TD-SCDMA模块，N≥2；

用户设备在无线路由设备的无线信号覆盖范围内获取热点信号，进行网络连接；所述无线路由设备向所述用户设备下发IP地址；所述IP地址为所述用户设备的源地址；所述用户设备向所述无线路由设备发送http请求，所述http请求包含所述源地址；所述无线路由设备将所述http请求转发到网关服务器；所述网关服务器将所述http请求转发到认证服务器；所述认证服务器将Portal认证页面跳转应答返回给所述网关服务器；所述网关服务器将Portal认证页面跳转应答返回给所述无线路由设备；所述无线路由设备将Portal认证页面跳转应答返回给所述用户设备；

b、所述用户设备向所述无线路由设备发送http登录请求，所述http登录请求经由网关服务器转发到所述认证服务器，由所述认证服务器对所述http登录请求进行认证；在认证通过后，所述认证服务器对所述用户设备的上网业务进行计费；

所述用户设备向所述无线路由设备发送http登录请求；所述http登录请求携带有账号和密码信息；所述无线路由设备将所述http登录请求转发到所述网关服务器；所述网关服务器将所述http登录请求转发到所述认证服务器；所述认证服务器根据所述账号和密码信息，对所述http登录请求进行认证；在认证成功后，所述认证服务器向所述网关服务器返回认证成功应答，并开始对所述用户设备的上网业务进行计费；

所述网关服务器将所述认证成功应答返回给所述无线路由设备，并记录账号认证信息；所述账号认证信息包括所述用户设备的账号和认证状态信息；所述无线路由设备将所述认证成功应答返回给所述用户设备，并记录所述账号认证信息；

c、所述用户设备向所述无线路由设备发送网络访问请求；所述无线路由设备根据所述N个TD-SCDMA模块的资源负载情况，通过负载均衡运算选择资源负载最少的一个TD-SCDMA模块为所述网络访问请求提供带宽资源；所述资源负载最少的TD-SCDMA模块将所述网络访问请求转发到所要访问的目的地址服务器，并将所述目的地址服务器返回的网络访问应答传送给所述用户设备；

所述用户设备向所述无线路由设备发起网络访问请求；所述网络访问请求包含所述源地址和所要访问的目的地址；所述无线路由设备查询本地记录的账号认证信息，核查所述用户设备的账号认证状态；若账号认证状态是成功标记，则所述无线路由设备根据内置的N个TD-SCDMA模块的资源负载情况，通过负载均衡运算选择资源负载最少的一个TD-SCDMA模块为所述网络访问请求提供带宽资源；所述资源负载最少的TD-SCDMA模块将所述网络访问请求转发到所要访问的目的地址服务器；所述目的地址的服务器向所述无线路由设备返回网络访问应答；所述无线路由设备将所述网络访问应答返回给所述用户设备；所述无线路由设备向所述网关服务器发送心跳请求；所述网关服务器将所述心跳请求转发给所述认证服务器；所述认证服务器向所述网关服务器返回心跳应答；所述网关服务器根据所述心跳应答的内容更新所述用户设备的账号认证信息；

d、所述用户设备向所述无线路由设备发送http离线请求，所述http离线请求经由所述网关服务器转发到所述认证服务器，所述认证服务器停止对所述用户设备的上网业务进行计费；

所述用户设备向所述无线路由设备发送http离线请求；所述无线路由设备将所述http离线请求转发到所述网关服务器；所述网关服务器将所述http离线请求转发到所述认证服务器；所述认证服务器对所述用户设备进行离线处理；所述认证服务器向所述网关服务器返回离线成功应答，并停止对所述用户设备的上网业务进行计费；所述网关服务器将所述离线成功应答返回给所述无线路由设备，并删除本地记录的账号认证信息；所述无线路由设备将所述离线成功应答返回给所述用户设备，并删除本地记录的账号认证信息。

进一步，所述的打印装置7能够打印条形码和分析报告。

脐带与产妇和婴儿分离后，用采集装置进行采集，采集完成后放置在分离纯化试剂盒2内，静置沉降30分钟分层后，吸取上清液，至于离心管中，先将离心管放置在准备离心机内，低温离心机4以2500r/min离心5分钟后，弃上层清夜，用生理盐水支撑单细胞悬液，再将离心管放置在工作离心机内，低温离心机4以1800r/min离心30分钟后及得干细胞，将干细胞放入细胞培养仪3进行细胞培养，之后再将培养后细胞放入全细胞分析仪进行细胞鉴定，分析结果，信息收集装置6将全细胞分析仪和干细胞活力检测后的结果上传至服务器和发送到打印装置7，打印装置7能够打印条形码和分析报告。

本发明通过采集器1、分离纯化试剂盒2、细胞培养仪3、低温离心机4、全血细胞分析仪5使得所采集的脐带血得到简单和准确地检测和筛查的同时，还优化了检测步骤和过程，使得采集后的脐带血检测更快速、高效和及时，显著降低检测成本，既避免了资源浪费，又减少了检测总时间。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。