一种阵列式胆碱酯酶活性数字识别装置及其识别方法

本发明属于血液样本活性检测，具体涉及一种阵列式胆碱酯酶活性数字识别装置及其识别方法。

背景技术：

1、有机磷类农药和毒剂进入人体后，造成伤害的机理主要是其可以攻击胆碱酯酶的活性位点而导致胆碱酯酶活性受到抑制。酶活性被抑制后会引起体内乙酰胆碱的积聚，影响神经递质的传递，而造成震颤、流泪、心动过缓等一系列病症，如不及时处理将导致死亡。快速而精准的侦检结果是开展医学救援行动的关键，因此进行有机磷威胁后现场快速检测与筛查，及时快速、准确地判断人体中毒程度，是处理突发中毒事件中的关键技术之一。

2、疑似中毒人员根据病情需要进行血液中胆碱酯酶活性测定，在临床当中可以作为判断病情程度和预后的一项临床指标，是协助诊断有机磷中毒和评估肝实质细胞损害的重要手段。

3、胆碱酯酶，包括乙酰胆碱酯酶(acetylcholinesterase,ache)和丁酰胆碱酯酶(butyrylcholinesterase,buche)。乙酰胆碱酯酶主要存在于神经肌肉接头与胆碱能神经系统中，在这些地方该酶的活性就是为了终止突触传递，乙酰胆碱酯酶具有极高的水解活性，能降解神经递质乙酰胆碱成为胆碱和乙酸。

4、目前我国有关有机磷毒剂生物标志物的快速鉴别及中毒生物样本的溯源性检测等研究工作还较为薄弱，大多存在周期长、耗时费力、自动化程度低等缺点。

技术实现思路

1、本发明要解决的问题是提供一种高通量筛选胆碱酯酶活性的智能诊断装置，提出一种阵列式胆碱酯酶活性数字识别装置及其识别方法。

2、为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

3、一种阵列式胆碱酯酶活性数字识别装置，包括箱体，所述箱体顶部安装有触摸屏，所述箱体内上部设置有隔板，所述隔板上布置有摄像头和照明光源，所述箱体底板上安装有主控板和加热台，所述加热台上安装有样品台，所述样品台上放置检测卡；

4、所述检测卡通过箱体右侧面的检测口放置到样品台上，且置于摄像头的正下方，所述检测口上安装有盖板，所述触摸屏、摄像头和主控板电性连接。

5、进一步的，所述检测卡为阵列式胆碱酯酶活性检测探卡，所述检测卡上设置有点阵式胆碱酯酶活性探测底物点、基于不同胆碱酯酶活性抑制程度的参照标准色点。

6、进一步的，所述检测卡的尺寸不超过100mm*100mm，所述检测卡上的点阵式胆碱酯酶活性探测底物点为8×8、9×9、10×10阵列中的一种，用于一次检测不少于50个血液样本。

7、进一步的，所述检测卡上基于不同胆碱酯酶活性抑制程度的参照标准色点包括四个标准色，分别为r值为0～30的胆碱酯酶活性正常样本标准色、r值为30～50的胆碱酯酶活性轻度抑制样本标准色、r值为50～70的胆碱酯酶活性中度抑制样本标准色、r值≥70的胆碱酯酶活性重度抑制样本标准色。

8、进一步的，所述主控板上设置有电源接口、风扇；所述电源接口电性连接光源开关，所述光源开关安装于箱体的正面，所述光源开关电性连接照明光源。

9、进一步的，所述隔板上还设置有引线口。

10、进一步的，所述样品台上还放置加热垫，所述加热垫上放置检测卡。

11、一种阵列式胆碱酯酶活性数字识别装置的识别方法，依托于所述的一种阵列式胆碱酯酶活性数字识别装置实现，包括如下步骤：

12、s1.将血液样本逐个滴在检测卡的点阵式胆碱酯酶活性探测底物点上，将检测卡置于样品台上，启动所述的一种阵列式胆碱酯酶活性数字识别装置，在30～40℃条件下进行阵列式胆碱酯酶活性测试，反应过程不高于20min，摄像头对血浆胆碱酯酶活性反应过程进行图像采集，得到点阵式胆碱酯酶活性识别位点图像；

13、s2.对步骤s1得到的点阵式胆碱酯酶活性识别位点图像，逐点进行比色分析，逐点提取胆碱酯酶活性状态rgb色度值数据，然后逐点给出胆碱酯酶活性识别底物点的r值活性数据，进行统计输出。

14、进一步的，步骤s1得到的点阵式胆碱酯酶活性识别位点图像中单点像素不超过5000像素。

15、进一步的，步骤s2的具体实现方法包括如下步骤：

16、s2.1.将步骤s1得到的点阵式胆碱酯酶活性识别位点图像的中单个胆碱酯酶活性底物位点图像转为rgb格式，初始化平均rgb值，并计算出总像素个数；

17、s2.2.对单个胆碱酯酶活性底物位点图像的目标圆区域图像提取rgb色度值中的r值，并用插值函数算法将每个胆碱酯酶活性识别底物位点图像目标圆区域rgb值补充完整，插值函数算法公式如下：

18、设置x轴上的坐标点为xi，y轴上的坐标点为yi，一共有n个坐标点，构建多项式fn(xi)的表达式为：

19、fn(xi)＝yi i＝0,1,...,n

20、构建插值函数li(x)，表达式为：

21、

22、设置插值函数li(x)满足

23、令为所求插值函数；

24、其中，li(x)为插值基函数，为差商；

25、s2.3.通过遍历每一行、每一列的胆碱酯酶活性识别底物点图像的像素值，得到当前底物点图像像素的rgb值，累加计算得到图片各点的平均rgb值。

26、本发明的有益效果：

27、本发明所述的一种阵列式胆碱酯酶活性数字识别装置，建立了一套基于嵌入式平台的灵敏、准确、特异性好的快速、高通量筛选血液样本中胆碱酯酶活性的智能诊断装置，装置内含有所设计的胆碱酯酶活性测定探卡，探卡上固定有胆碱酯酶活性抑制的识别底物，底物与血液样本中的ache作用，ache受抑制的程度不同，底物被酶水解量不同，造成原始底物颜色变浅或不变化。探卡边缘固定印有通过实验建立起来的标准胆碱酯酶活性抑制程度的量效关系色卡梯度，形成不同抑制程度的四个标准色基准。

28、本发明所述的一种阵列式胆碱酯酶活性数字识别装置，基于便携的智能设备的实现现场快速检测技术，所拍摄的胆碱酯酶活性测定探卡图像，智能化实现特定区域的图像识别与分析，并实时给出量化结果，从而实现高通量胆碱酯酶活性探测功能。该装置可进行量效评价，高通量、批量化进行样品初筛，通过大量实验，实现定性诊断、定量分析，并可通过机器学习自动提取、提升评判准确性，提高诊断精准度。

29、本发明所述的一种阵列式胆碱酯酶活性数字识别装置，检测结果对确定事件原因和患者救治方案具有重要参考作用；可有效实现中毒现场快速救治方案确定依据，提升筛查精度与速度，也是人群疏散方案、环境污染处理方案制定的可靠依据，同时快速检测结果对现场样品采集和实验室检测提供工作方向。

技术特征：

1.一种阵列式胆碱酯酶活性数字识别装置，其特征在于，包括箱体(17)，所述箱体顶部安装有触摸屏(1)，所述箱体(17)内上部设置有隔板(18)，所述隔板(18)上布置有摄像头(2)和照明光源(5)，所述箱体(17)底板上安装有主控板(12)和加热台(10)，所述加热台(10)上安装有样品台(9)，所述样品台(9)上放置检测卡(8)；

2.根据权利要求1所述的一种阵列式胆碱酯酶活性数字识别装置，其特征在于，所述检测卡(8)为阵列式胆碱酯酶活性检测探卡，所述检测卡(8)上设置有点阵式胆碱酯酶活性探测底物点(7)、基于不同胆碱酯酶活性抑制程度的参照标准色点(6)。

3.根据权利要求2所述的一种阵列式胆碱酯酶活性数字识别装置，其特征在于，所述检测卡(8)的尺寸不超过100mm*100mm，所述检测卡(8)上的点阵式胆碱酯酶活性探测底物点(7)为8×8、9×9、10×10阵列中的一种，用于一次检测不少于50个血液样本。

4.根据权利要求3所述的一种阵列式胆碱酯酶活性数字识别装置，其特征在于，所述检测卡(8)上基于不同胆碱酯酶活性抑制程度的参照标准色点(6)包括四个标准色，分别为r值为0～30的胆碱酯酶活性正常样本标准色、r值为30～50的胆碱酯酶活性轻度抑制样本标准色、r值为50～70的胆碱酯酶活性中度抑制样本标准色、r值≥70的胆碱酯酶活性重度抑制样本标准色。

5.根据权利要求4所述的一种阵列式胆碱酯酶活性数字识别装置，其特征在于，所述主控板(12)上设置有电源接口(13)、风扇(11)；所述电源接口(13)电性连接光源开关(14)，所述光源开关(14)安装于箱体(17)的正面，所述光源开关(14)电性连接照明光源(5)。

6.根据权利要求5所述的一种阵列式胆碱酯酶活性数字识别装置，其特征在于，所述隔板(18)上还设置有引线口(15)。

7.根据权利要求6所述的一种阵列式胆碱酯酶活性数字识别装置，其特征在于，所述样品台(9)上还放置加热垫(16)，所述加热垫(16)上放置检测卡(8)。

8.一种阵列式胆碱酯酶活性数字识别装置的识别方法，依托于权利要求1-7任一项所述的一种阵列式胆碱酯酶活性数字识别装置实现，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种阵列式胆碱酯酶活性数字识别装置的识别方法，其特征在于，步骤s1得到的点阵式胆碱酯酶活性识别位点图像中单点像素不超过5000像素。

10.根据权利要求9所述的一种阵列式胆碱酯酶活性数字识别装置的识别方法，其特征在于，步骤s2的具体实现方法包括如下步骤：

技术总结
一种阵列式胆碱酯酶活性数字识别装置及其识别方法，属于血液样本活性检测技术领域。为提供一种高通量筛选胆碱酯酶活性的智能诊断装置，本发明包括箱体，所述箱体顶部安装有触摸屏，所述箱体内上部设置有隔板，所述隔板上布置有摄像头和照明光源，所述箱体底板上安装有主控板和加热台，所述加热台上安装有样品台，所述样品台上放置检测卡；所述检测卡通过箱体右侧面的检测口放置到样品台上，且置于摄像头的正下方，所述检测口上安装有盖板，所述触摸屏、摄像头和主控板电性连接。本发明建立了一套基于嵌入式平台的灵敏、准确、特异性好的快速、高通量筛选血液样本中胆碱酯酶活性的智能诊断装置。

技术研发人员：田丽,刘金龙,段振江,刘畅,梁卓
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2025/1/14