专利名称：一种区分粒子群落的方法及粒子分析仪的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种区分粒子群落的方法，本发明还涉及一种粒子分析&。
背景技术：
血液细胞分析仪是一种对人体血液细胞进行计数和分类的仪器，已被
广泛应用于临床和实验室，主要提供白细胞数目(WBC)、红细胞数目 (RBC)、平均红细胞体积(MCV)、血小板数目(PLT)、血小板平均体积 (MPV)等测试参数，测试结果对临床医生对病患病情的诊断具有重要参 考意义，故血液细胞分析仪的测试结果需准确、可靠。血小板的准确测量 是血液细胞分析仪需具备的重要特性之一，目前大多数血液细胞分析仪的 血小板常规测量方法是采用阻抗法测量的。如图1所示，血液细胞分析仪 一般包括计数池1、动力驱动源、恒流源和分析电路，所述计数池1内设 有电极11和微孔12 (宝石孔)，恒流源给电极11提供恒定电压。血液细 胞分析仪的测量方法为将定量的血液样本加入一定量的具保持细胞形态 作用和导电特性的稀释液中，然后此混合液体在动力驱动源的作用下通过 微孔12，因细胞具有较弱的导电特性，故其通过微孔12时微孔内的等效 阻抗变大，如图2所示，在恒流源的作用下，电压的变化与阻抗的变化成 正比例，即电压的波形反映了粒子通过微孔过程中的阻抗变化过程，粒子 通过微孔时会产生一个电压脉冲，此电压脉冲的高度即反映了粒子的体积 大小。如图3所示，分析电路会将所有细胞根据体积的大小统计入细胞体 积分布直方图中的对应通道中，这样就累积成为一个横坐标为通道(对应 于细胞体积)，纵坐标为细胞数目的细胞体积分布直方图。
通过微孔的混合液中有白细胞、红细胞和血小板三类粒子，任何细胞 通过微孔时均会产生脉冲，故仅通过脉冲只能知道血样中所有细胞的分布 情况和数目，不能区分细胞的种类。血液中白细胞体积较大且数量远小于 红细胞和血小板，故在测量血小板时可不考虑其影响。
因红细胞和血小板较难通过试剂分离，血液细胞分析仪中常将红细胞、 血小板同步测量。正常情况下红细胞体积较大，血小板体积较小；红细胞 数目较多，血小板数目较少。正常人的血小板数目为红细胞数目的1/20，
红细胞主要分布在40飞升(fL) 130fL(飞升，体积单位，1飞升=1升/1015) 范围，血小板主要分布在2fL 25fL范围。因此一般情况下血液细胞分析仪 得到的血液中细胞的分布有两个群落，血小板群落分布在较低体积范围段， 红细胞群落分布在较高体积范围段。图4即为一幅血小板、红细胞的分布 示意图。区分红细胞和血小板的目的就是找到红细胞和血小板两个群落之 间的趋势最低点，该最低点位置处即为两个群落的区分界线。
一般对于正常血样，血液细胞分析仪区分两者的方法是认为某固定体 积界限以上的细胞为红细胞，此体积界限以下的细胞为血小板，本发明称 此方法为"固定法"，美国专利4202625即描述了类似的内容。但对于较为 异常的血样，红细胞和血小板的分布范围有可能扩展并交叉，且可能产生 多种不同的分布，这样若采用固定分界法则显然无法满足异常样本的准确 测量。 一种避免此现象产生的方法是寻找两个细胞群落之间的最低点作为 两个群落的区分界线，本发明称此方法为"最低点浮动法"。上述两种方法 均具有一定的特点，"固定法"具有稳定的特性，但却不能适应异常样本， "最低点浮动法"可适应多数正常样本和异常样本，但对于较低浓度的异 常样本，其稳定性有所欠缺，即多次测量同样本所得结果相差较大。
发明内容
本发明就是为了克服以上两种方法各具有的不足，提出了一种区分粒 子群落的方法和粒子分析仪，能够提供稳定、准确的测量结果。
为实现上述目的，本发明提供一种适用于粒子分析仪区分粒子群落的 区分粒子群落的方法，包括如下步骤
A. 根据待区分样本中的粒子特性和粒子数目生成粒子特性分布直 方图，所述粒子特性分布直方图的第一方向坐标为代表粒子的 特性通道，第二方向坐标代表粒子的数目；
B. 在所述粒子特性分布直方图上设定一有效区域选择高度，并由 此高度和粒子特性分布直方图生成等效负直方图，所述等效负 直方图某通道的取值=有效区域选择高度-所述通道的粒子特 性分布直方图高度；
C. 对所述等效负直方图进行公式运算，得到粒子群落的分界线，
所述公式为 <formula>formula see original document page 6</formula> ;其中，Mk为所述粒子群落的
分界线，所述^为等效负直方图中的通道值，/")为等效负直 方图在第^通道的取值，gO为处理函数并具有如下特性
Vx<0, g(x)-O 。 优选地，所述粒子的特性为粒子的体积。
所述有效区域选择高度小于粒子数目较少群落的粒子数目的最高值。 所述等效负直方图具有与粒子分布直方图相同的通道数目，每通道所 表示的粒子特征含义也相同。
所述等效负直方图仅在两个粒子群落的交汇区域有取值，其余通道的
取值均为o。
所述待区分样本为血液样本，所述粒子分析仪为血液细胞分析仪，所 述待区分粒子群落为血小板和红细胞或所述待区分粒子群落为淋巴细胞和 粒细胞。
所述步骤A之前还包括如下步骤以动力驱使待区分样本和稀释液 的混合液通过微孔，粒子分析仪采集粒子通过微孔时产生的电压脉冲；粒 子分析仪根据所述电压脉冲统计出粒子的体积和与该体积相对应的粒子的 数目。
本发明同时还提供一种用于区分粒子群落的粒子分析仪，包括
直方图生成单元，其用于根据待区分样本中的粒子特性和粒子数目生 成粒子特性分布直方图，所述粒子特性分布直方图的第一方向坐标为代表 粒子的特性通道，第二方向坐标代表粒子的数目；
有效区域选择高度生成单元，用于在所述粒子特性分布直方图上设定 一有效区域选择高度；
等效负直方图生成单元，用于根据设定的有效区域选择高度和粒子特 性分布直方图生成等效负直方图，所述等效负直方图某通道的取值=有效 区域选择高度-所述通道的粒子特性分布直方图高度；
分界线计算单元，用于对所述等效负直方图进行公式运算，得到粒子
jVg(/(x))血
群落的分界线，所述公式为 Jg(/(力)A ;其中，^^为所述粒子群
落的分界线，所述x为等效负直方图中的通道值，/")为等效负直方图在 第^通道的取值，gO为处理函数并具有如下特性Vx<G， g(x)-G 。
优选地，所述粒子的特性为粒子的体积，所述有效区域选择高度小于 粒子数目较少群落的粒子数目的最高值。
本发明同时还提供另一种用于区分粒子群落的粒子分析仪，包括微 孔结构，用于供在动力驱使下的待区分样本和导电稀释液的混合液通过；
数据采集单元，用于采集粒子通过微孔时产生的电压脉冲；
数据统计单元，用于根据电压脉冲统计粒子的体积和与该体积相对应 的粒子的数目；
直方图生成单元，其用于根据待区分样本中的粒子体积和粒子数目生 成粒子特性分布直方图，所述粒子特性分布直方图的第一方向坐标为代表 粒子体积的通道，第二方向坐标代表粒子的数目；
有效区域选择高度生成单元，用于在所述粒子特性分布直方图上设定 一有效区域选择高度；
等效负直方图生成单元，用于根据设定的有效区域选择高度和粒子特 性分布直方图生成等效负直方图，所述等效负直方图某通道的取值=有效 区域选择高度-所述通道的粒子特性分布直方图高度；
分界线计算单元，用于对所述等效负直方图进行公式运算，得到粒子
群落的分界线，所述公式为 Jg(/"))A ;其中，^^为所述粒子群
落的分界线，所述x为等效负直方图中的通道值，/")为等效负直方图在
第x通道的取值，gO为处理函数并具有如下特性&<()， gW = 0 。
本发明与现有技术对比的有益效果是本发明具有很强的稳定性，本 发明不受粒子特性分布直方图的细节干扰，而着眼于分布的整体趋势特征， 因此其具有比现有的浮动法更强的稳定性，能够提供稳定的结果。本发明 还克服了现有的"固定法"对于较特殊样本的处理能力不足的问题，而本 方法则在保留稳定性的基础上更具有因样本不同的分布特征而具有自动浮 动的特性，能够提供更加准确的结果。本发明提出的一种基于统计量区分 粒子群落的方法，具有能针对样本特征自动调整分界线的浮动特性，且具 有很强的稳定性和准确性，获得了更加优良的分界效果，克服了不稳定性，
提高了对异常样本的适应能力。
本发明的方法特别适合用于区分血小板和红细胞，本发明在保证准确 性的基础上可为血液细胞分析仪提供了更加稳定的血小板测量性能。
图1是血液细胞分析仪的结构示意图2是血液细胞粒子通过微孔时产生的电压脉冲；
图3是血液细胞体积分布直方图的生成原理图4是血小板、红细胞分布示意图5是本发明方法的流程图6a是本发明方法处理过程中得到的血小板、红细胞特性分布直方
图6b是本发明方法处理过程中得到的血小板、红细胞的等效负细胞分 布直方图7a是某样本的血小板、红细胞分界区域的直方图7b是某样本的血小板、红细胞分界区域的等效负直方图8是本发明方法处理某样本所得的血小板、红细胞分界线示意图9是本发明的方法扩展到二维情况时的应用示例；图IO是本发明的粒子分析仪的结构示意图。
具体实施例方式
下面通过具体的实施方式并结合附图对本发明做进一步详细说明。 本发明利用统计量具有极高稳定度的特点，将统计思想应用到血小板 和红细胞等细胞的分界方法中，根据所解决问题的特征自定义一系列统计 量，通过计算血小板和红细胞等效负直方图的特定区域所表示粒子群体的 统计量，即可得到血小板、红细胞分界线，从而更准确、更稳定地区分血 小板。
如图5所示， 一种区分血小板和红细胞方法，包括如下步骤 第一步动力驱动源以动力驱使血样和稀释液的混合液通过微孔，血
液细胞分析仪根据微孔的阻抗变化检测通过微孔的粒子，血液细胞分析仪 (一种粒子分析仪)釆集出粒子通过微孔时产生的电压脉冲，血液细胞分
析仪根据所述电压脉冲统计出粒子的特性和与该特性相对应的粒子的数
目，进而得到血小板和红细胞特性分布直方图。图6a即为该血小板和红细
胞特性分布直方图，该特性分布直方图的第一方向坐标(横坐标)为细胞
的特性通道(由于血小板和红细胞的体积具有明显的差别，本具体实施方 式中将细胞的体积作为细胞的特性)；第二方向坐标(纵坐标)代表粒子的 数目。
第二步如图6a、 6b所示，在所述血小板和红细胞特性分布直方图上 设定一高度，称为有效区域选择高度(记为Th)，并由此高度和所述血小 板和红细胞特性分布直方图生成一幅虚拟粒子分布直方图，称为血小板、 红细胞分界区域等效负细胞分布直方图，简称等效负直方图。所述等效负 直方图的生成方法为等效负直方图的某通道取值-有效区域选择高度 (Th)-该通道的特性分布直方图的高度。所述等效负直方图所表示的细 胞群体称为血小板、红细胞分界区域等效负粒子群，简称负粒子群。所述 有效区域选择高度需小于粒子数目较少群落的粒子数目的最高值，即需小 于血小板粒子群落的粒子数目的最高值。
所述等效负直方图具有与细胞分布直方图相同的通道数目，每通道所 表示的粒子体积大小含义也相同。在生成等效负直方图时，只需选择血小 板群落和红细胞群落交界部分的粒子分布直方图即可；即等效负直方图 仅在血小板和红细胞的交汇区域有取值，其余通道的取值均为0。
第三步对所述等效负直方图进行公式运算，计算等效负粒子群的特 定统计量，称为血小板、红细胞分界等效统计量。该等效统计量即血小板 和红细胞这两个细胞群落的分界线，所述公式为
其中，M^为血小板、红细胞分界等效统计量，即血小板和红细胞这两 个细胞群落的分界线；所述^为等效负直方图中的通道值(对应于细胞的
体积大小)，/")为等效负直方图在第^通道的取值，g(')为一个处理函数，
V&3^0， g(;c)2g0;)20 此处理函数需具有如下特性V^<Q， g(x) = 0 。通过分界等效统计
量即可准确区分血小板和红细胞
下面对本发明的原理做详细的说明。总体说来，测量血小板、红细胞 的分界目标是稳定找到两个血小板、红细胞这两个群落交界部分的趋势 最低点。基于将血小板、红细胞之间的交界区域转化为等效负粒子分布直 方图后，我们的目标从找到红细胞、血小板群落交界部分的趋势最低点转
化成了找到等效负粒子分布直方图的趋势最高点。统计量M"就是设计用来 从统计学的角度刻画这个虚拟负直方图的最高点。
统计量M4的计算公式为
将其转换为离散形式，并将公式展开，有
<formula>formula see original document page 11</formula> 其中，^=^~， 7V为等效负直方图的通道总数，,表示为等效负
直方图在第z'个通道的取值。显然，有i;",."。
i=l
可以看到，Mt的本质是对1 iV这一系列数字(通道)做一个加权和， 而对于每个通道它的权值由等效负直方图当前通道处的值来决定。如第z'个
通道的权值^，是由第纟个通道的直方图高度经过函数go处理后的值及整
个直方图经过函数W)处理后的总和来决定的，又由于函数g(')具有单调递 增的特性，即<formula>formula see original document page 11</formula> ,则直方图较高点通道的权值"''就较大， 也即通道t'在^^中占有较高的权重比例。这样，求得的^^即与红细胞、血 小板群落交界部分的趋势最高点非常接近。
下面通过一个示例来对本发明做进一步说明。某样本的血小板、红细 胞分界区域直方图见图7a，根据前述方法得到的等效负直方图见图7b。从 图7b可以看出，血小板、红细胞理想的分界线应该在这幅直方图的趋势最 高点的位置，即通道14处。
表l列出了各通道的粒子数目情况。(注因通道22后每个通道粒子 数目都为0，故省去)
表l
体积(通道，i)1234567891011
(等效负直方图) 粒子数目(hi)00001043626488104102
体积(通道，i)1213141516171819202122
(等效负直方图) 粒子数目(hi)10811812011012080480000
在此，使用g"—^函数作为示例，可以计算出各通道的权值A (见
表2)。 表2
体积(通道，i)12345
0細0扁0.0000.0000扁
体积(通道，i)678910
ai0.0020馬0.0060.0280.075
体积(通道，i)1112131415
ai0.0670.0970.1810.2050.110
体积(通道，i)1617181920
ai0.2050.0170.0020細0細
体积(通道，i)2122\\\
ai0.0000細\\\
根据公式计算
=0.000*l + 0.000*2+L 0.181*13+L +0.000*21 + 0.000*22 13.5
本发明计算所得血小板、红细胞分界线为13.5，其计算结果与理想的 预期非常接近。从上述分析可知本发明具有很好的准确性。
显然，本发明的方法除了可以用于血小板、红细胞的区分，还可用于 任何具有较明显特性差别的两个或多个粒子群体的准确、稳定分类。例如 阻抗法血液细胞分析仪中淋巴细胞和粒细胞的区分也可以使用本方法。粒 子的特性除了可以选择粒子的体积外，还可选择细胞核复杂度、DNA/RNA
信息、粒子对激光的吸收特性、粒子的射频吸收特性、粒子的荧光吸收特 性等其他参数。只要待区分的粒子群落在该特性上具有明显差别即可。本 发明的方法还可从一维特征的分类基础上推广到二维或更高维的特征分类 中，用于将具有较为明显特性差异的粒子群落进行准确、稳定的分类。如
图9所示，当粒子分析仪分析出的粒子分布图为二维及多维(二维以上) 时，粒子分析仪可以先对二维及多维的细胞分布图投影并将投影所得曲线 作为本方法的输入(即粒子特性分布直方图)，投影所选择的方向为待区分 细胞群落特性差别较大的方向。之后的处理方法与前面相同，不再赘述。 根据上述方法的装置如图10所示，一种用于区分粒子群落的粒子分析
仪，包括直方图生成单元、有效区域选择高度生成单元、等效负直方图 生成单元和分界线计算单元。所述直方图生成单元的输出与有效区域选择 高度生成单元的输入相连，所述有效区域选择高度生成单元的输出与等效 负直方图生成单元的输入相连，所述等效负直方图生成单元的输出与分界 线计算单元的输入相连。
所述直方图生成单元用于根据待区分样本中的粒子特性和粒子数目生 成粒子特性分布直方图，所述粒子特性分布直方图的第一方向坐标为代表 粒子的特性通道，第二方向坐标代表粒子的数目。
所述有效区域选择高度生成单元用于在所述粒子特性分布直方图上设 定一有效区域选择高度。
所述等效负直方图生成单元用于根据设定的有效区域选择高度和粒子 特性分布直方图生成等效负直方图，所述等效负直方图某通道的取值=有 效区域选择高度-所述通道的粒子特性分布直方图高度；
所述分界线计算单元用于对所述等效负直方图进行公式运算，得到粒
<formula>formula see original document page 13</formula>
子群落的分界线，所述公式为 ;其中，A^为所述粒子
群落的分界线，所述x为等效负直方图中的通道值，/^)为等效负直方图 在第^通道的取值，gO为处理函数并具有如下特性
<formula>formula see original document page 13</formula>
上述粒子分析仪还可包括微孔结构，用于供在动力驱使下的待区分样 本和导电稀释液的混合液通过；数据采集单元，用于采集粒子通过微孔时 产生的电压脉冲；数据统计单元，用于根据电压脉冲统计粒子的体积和与 该体积相对应的粒子的数目。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说 明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术 领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若 干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1. 一种区分粒子群落的方法，适用于粒子分析仪区分粒子群落，其特征在于包括如下步骤A. 根据待区分样本中的粒子特性和粒子数目生成粒子特性分布直方图，所述粒子特性分布直方图的第一方向坐标为用于代表粒子特性的通道，第二方向坐标代表粒子的数目；B. 在所述粒子特性分布直方图上设定一有效区域选择高度，并由此高度和粒子特性分布直方图生成等效负直方图，所述等效负直方图某通道的取值＝有效区域选择高度-所述通道的粒子特性分布直方图高度；C. 对所述等效负直方图进行公式运算，得到粒子群落的分界线，所述公式为其中，Mk为所述粒子群落的分界线，所述x为等效负直方图中的通道值，f(x)为等效负直方图在第x通道的取值，g(·)为处理函数并具有如下特性
2. 根据权利要求1所述的区分粒子群落的方法，其特征在于所述粒 子的特性为粒子的体积。
3. 根据权利要求2所述的区分粒子群落的方法，其特征在于所述有 效区域选择高度小于粒子数目较少群落的粒子数目的最高值。
4. 根据权利要求3所述的区分粒子群落的方法，其特征在于所述等 效负直方图具有与粒子特性分布直方图相同的通道数目，每通道所 表示的粒子特征含义也相同。
5. 根据权利要求4所述的区分粒子群落的方法，其特征在于所述等 效负直方图仅在两个粒子群落的交汇区域有取值，其余通道的取值 均为O。
6. 根据权利要求l-5任一所述的区分粒子群落的方法，其特征在于 所述待区分样本为血液样本，所述粒子分析仪为血液细胞分析仪， 所述待区分粒子群落为血小板和红细胞或所述待区分粒子群落为 淋巴细胞和粒细胞。
7. 根据权利要求2-5任一所述的区分粒子群落的方法，其特征在于所述步骤A之前还包括如下步骤以动力驱使待区分样本和稀释 液的混合液通过微孔，粒子分析仪采集粒子通过微孔时产生的电压脉冲；粒子分析仪根据所述电压脉冲统计出粒子的体积和与该体积 相对应的粒子的数目。
8. —种用于区分粒子群落的粒子分析仪，其特征在于包括直方图生成单元，其用于根据待区分样本中的粒子特性和粒 子数目生成粒子特性分布直方图，所述粒子特性分布直方图的第一 方向坐标为用于代表粒子特性的通道，第二方向坐标代表粒子的数目；有效区域选择高度生成单元，用于在所述粒子特性分布直方 图上设定一有效区域选择高度；等效负直方图生成单元，用于根据设定的有效区域选择高度 和粒子特性分布直方图生成等效负直方图，所述等效负直方图某通 道的取值=有效区域选择高度-所述通道的粒子特性分布直方图高 度；分界线计算单元，用于对所述等效负直方图进行公式运算，得到粒子群落的分界线，所述公式为 <formula>formula see original document page 3</formula>;其中，仏为所述粒子群落的分界线，所述x为等效负直方图中的通道值，A力为等效负直方图在第x通道的取值，go为处理函数并具有如下特性<formula>formula see original document page 3</formula> 。
9. 根据权利要求8所述的粒子分析仪，其特征在于所述粒子的特性 为粒子的体积，所述有效区域选择高度小于粒子数目较少群落的粒 子数目的最高值。
10. —种用于区分粒子群落的粒子分析仪，其特征在于包括微孔结构，用于供在动力驱使下的待区分样本和导电稀释液 的混合液通过；数据采集单元，用于采集粒子通过微孔时产生的电压脉冲； 数据统计单元，用于根据电压脉冲统计粒子的体积和与该体 积相对应的粒子的数目；直方图生成单元，其用于根据待区分样本中的粒子体积和粒 子数目生成粒子特性分布直方图，所述粒子特性分布直方图的第一 方向坐标为用于代表粒子体积的通道，第二方向坐标代表粒子的数目；有效区域选择高度生成单元，用于在所述粒子特性分布直方图上设定一有效区域选择高度；等效负直方图生成单元，用于根据设定的有效区域选择高度 和粒子特性分布直方图生成等效负直方图，所述等效负直方图某通 道的取值=有效区域选择高度-所述通道的粒子特性分布直方图高 度；分界线计算单元，用于对所述等效负直方图进行公式运算，得到粒子群落的分界线，所述公式为 Jg(/"))& ;其中，为所述粒子群落的分界线，所述^为等效负直方图中的通道值， y")为等效负直方图在第x通道的取值，g(')为处理函数并具有如下特性V;c<0， g(i) = 0 。
全文摘要
本发明公开了一种区分粒子群落的方法，包括如下步骤细胞分析仪生成粒子特性分布直方图，所述粒子特性分布直方图的横坐标为通道，所述通道代表细胞的特性；纵坐标代表细胞的个数；在所述粒子特性分布直方图上设定一有效区域选择高度，并由此高度和粒子特性分布直方图生成等效负直方图，所述等效负直方图某通道的取值＝有效区域选择高度-所述通道的粒子特性分布直方图高度；对所述等效负直方图进行公式运算，得到细胞群落的分界线，所述公式为M<sub>k</sub>＝(∫x·g(f(x))dx)/∫g(f(x))dx)；其中，M<sub>k</sub>为所述细胞群落的分界线，所述x为等效负直方图中的通道值，f(x)为等效负直方图在第x通道的取值，g(·)为处理函数并具有如下特性x≥y≥0，g(x)≥g(y)≥0x＜0，g(x)＝0。本发明的方法具有很强的稳定性和准确性。
文档编号G01N15/10GK101387599SQ20071007709
公开日2009年3月18日 申请日期2007年9月13日 优先权日2007年9月13日
发明者仝文俊, 欢 祁 申请人:深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司