一种智能化血细胞分析仪的使用方法技术领域
本发明涉及医疗设备领域，尤其涉及一种智能化血细胞分析仪的使用
方法。
背景技术
缺氧是机体氧供与氧耗之间出现的不平衡，即组织细胞代谢处于乏氧
状态。机体是否缺氧取决于各组织接受的氧运输量和氧储备能否满足有氧
代谢的需要。缺氧的危害与缺氧程度、发生速度及持续时间有关。严重低
氧血症是麻醉死亡的常见原因，约占心脏骤停或严重脑细胞损害死亡的1/3
到2/3。
缺氧对机体有着巨大的影响。比如对CNS，肝、肾功能的影响。低氧
时首先出现的是代偿性心率加速，心搏及心排血量增加，循环系统以高动
力状态代偿氧含量的不足。同时产生血流再分配，脑及冠状血管选择性扩
张以保障足够的血供。但在严重的低氧状况时，由于心内膜下乳酸堆积，
ATP合成降低，产生心肌抑制，导致心动过缓，期前收缩，血压下降与心
排血量降低，以及出现室颤等心率失常乃至停搏。
由于缺氧对人们身体的危害性，血氧饱和度检测仪器一直是医疗仪器
研发商重点研发的课题之一。然而，当前的血氧饱和度检测仪器检测对象
单一、电路结构冗余度高以及检测机理不够全面，导致血氧饱和度检测的
效果不佳，无法满足病人和医方的当前需求。
因此，本发明提出了一种智能化血细胞分析仪，优化当前的血氧饱和
度检测仪器的结构，将脑电波检测融入血氧饱和度检测中，更关键的是，
采用高精度的图像识别技术对被测人员的肤色进行识别，将肤色作为血氧
饱和度检测的因素之一，综合考虑血氧饱和度的检测结果，从而提高检测
结果的准确度。
发明内容
为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种智能化血细胞
分析仪，优化当前的血氧饱和度检测仪器的结构，将脑电波检测融入血氧
饱和度检测中，提高血氧饱和度的检测精度，同时，采用有针对性的图像
识别技术对被测人员的肤色进行识别，将肤色作为血氧饱和度检测的因素
之一，使得血氧饱和度的检测结果不易受单一因素的干扰。
根据本发明的一方面，提供了一种智能化血细胞分析仪，所述监控系
统包括面部肤色检测设备、脑电波监控设备、血氧饱和度监控设备和ARM9
处理器，所述面部肤色检测设备基于被测人员的面部识别确定被测人员的
肤色等级，所述脑电波监控设备对被测人员的睡眠状态进行监控，所述血
氧饱和度监控设备确定被测人员的血氧饱和度等级，所述ARM9处理器基
于所述肤色等级和所述血氧饱和度等级确定是否发出血氧供给报警信号。
更具体地，在所述智能化血细胞分析仪中，包括：FLASH存储芯片，
预先存储了预设肤色权重、预设血氧饱和度权重、预设权衡下限阈值、预
设权衡上限阈值和面部灰度范围，所述面部灰度范围用于将图像中的人体
面部与背景分离，所述FLASH存储芯片还预先存储了四种肤色均值区间
和四种血氧饱和度区间，所述四种肤色均值区间分别对应四种肤色等级，
所述四种血氧饱和度区间分别对应四种血氧饱和度等级；摄像设备包括半
球形透明罩、辅助照明子设备和CMOS摄像头，所述半球形透明罩用于容
纳所述辅助照明子设备和所述CMOS摄像头，所述辅助照明子设备为所述
CMOS摄像头的拍摄提供辅助照明，所述CMOS摄像头对被测人员面部拍
摄以获得被测人员面部图像；面部肤色检测设备包括Daubechies小波滤波
子设备、中值滤波子设备、尺度变换增强子设备、肤色提取子器件、目标
分割子设备和肤色等级识别子器件；所述Daubechies小波滤波子设备与所
述CMOS摄像头连接，用于对所述被测人员面部图像采用基于2阶
Daubechies小波基的小波滤波处理，以滤除所述被测人员面部图像中的高
斯噪声，获得小波滤波图像；所述中值滤波子设备与所述Daubechies小波
滤波子设备连接，用于对所述小波滤波图像执行中值滤波处理，以滤除所
述小波滤波图像中的散射成分，获得中值滤波图像；所述尺度变换增强子
设备与所述中值滤波子设备连接，用于对所述中值滤波图像执行尺度变换
增强处理，以增强图像中目标与背景的对比度，获得增强图像；所述目标
分割子设备与所述尺度变换增强子设备和所述FLASH存储芯片分别连接，
将所述增强图像中像素灰度值在所述面部灰度范围内的所有像素组成面
部子图像，所述面部子图像从所述被测人员面部图像的背景处分离获得；
所述肤色提取子器件与所述目标分割子器件连接，针对面部子图像，将其
所有像素的亮度累加并除以其所有像素的数量以获得目标肤色均值；所述
肤色等级识别子器件与所述肤色提取子器件和所述FLASH存储芯片分别
连接，将所述目标肤色均值与四种肤色均值区间匹配，输出匹配的肤色均
值区间所对应的肤色等级作为目标肤色等级输出；检测电极，设置在被测
人员头部上，用于检测大脑的神经元活动通过离子传导到达大脑皮层而形
成的电压变化量；前置差分放大器，与所述检测电极连接，用于对所述电
压变化量进行放大；低通滤波器，与所述前置差分放大器连接，用于将放
大后的电压变化量进行100Hz低通滤波，以输出第一滤波信号；两级工频
陷波器，与所述低通滤波器连接，用于对所述第一滤波信号进行两级工频
陷波处理，以输出陷波信号；高通滤波器，与所述两级工频陷波器连接，
用于对所述陷波信号进行0.1Hz高通滤波，以输出第二滤波信号；电平调
节电路，与所述高通滤波器连接，对所述第二滤波信号进行电平调节处理，
以为后续模数转换做准备；模数转换电路，与所述电平调节电路连接，将
经过电平调节处理后的第二滤波信号进行8位的模数转换，以获得被测人
员的脑电波数字信号；近红外光发射器，设置在被测人员手指指尖毛细血
管位置，与光源驱动电路连接，用于基于光源驱动电路发送的发光控制信
号，发射近红外光；光源驱动电路，与所述近红外光发射器连接，用于向
所述近红外光发射器发送发光控制信号；近红外光接收器，设置在被测人
员手指指尖上，位于所述发光二极管的相对位置，用于接收透射被测人员
手指指尖毛细血管后的近红外光；参数提取设备，与所述近红外光发射器
和所述近红外光接收器分别连接，基于发射的近红外光与透射的近红外光
的光线衰减程度，计算被测人员血液中的氧合血红蛋白含量和还原血红蛋
白含量；ARM9处理器，与所述参数提取设备、所述FLASH存储芯片和
所述面部肤色检测设备分别连接，基于氧合血红蛋白含量和还原血红蛋白
含量计算被测人员的血氧饱和度，采用并行通信接口与所述模数转换电路
连接以接收脑电波数字信号；所述ARM9处理器当所述脑电波数字信号中
出现α波和β波时，输出浅睡眠识别信号，当所述脑电波数字信号中出现
θ波和δ波时，输出深睡眠识别信号；其中，所述ARM9处理器将计算获
得的血氧饱和度与所述四种血氧饱和度区间进行匹配，将匹配成功的血氧
饱和度区间所对应的血氧饱和度等级作为目标血氧饱和度等级；其中，所
述ARM9处理器将目标肤色等级与预设肤色权重相乘，将目标血氧饱和度
等级与预设血氧饱和度权重相乘，将两个乘积相加以获得总权衡值，当总
权衡值小于等于预设权衡下限阈值时，发出血氧不足识别信号，当总权衡
值大于等于预设权衡上限阈值时，发出血氧过量识别信号；其中，所述两
级工频陷波器采用带通滤波抵消方式设计，用于抵消所述第一滤波信号中
的工频分量，所述工频分量为50Hz频率分量。
更具体地，在所述智能化血细胞分析仪中，所述监控系统还包括：无
线通信接口，与所述ARM9处理器连接，用于无线发送浅睡眠识别信号、
深睡眠识别信号、血氧不足识别信号或血氧过量识别信号。
更具体地，在所述智能化血细胞分析仪中：所述无线通信接口将浅睡
眠识别信号、深睡眠识别信号、血氧不足识别信号或血氧过量识别信号无
线发送给远端的医疗监护云服务器。
更具体地，在所述智能化血细胞分析仪中：所述无线通信接口为移动
通信接口。
更具体地，在所述智能化血细胞分析仪中：采用ARM9处理器的内置
存储单元替换所述FLASH存储芯片。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
图1为本发明的智能化血细胞分析仪的第一实施例的结构方框图。
附图标记：1面部肤色检测设备；2脑电波监控设备；3血氧饱和度
监控设备；4ARM9处理器
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的智能化血细胞分析仪的实施方案进行详
细说明。
血氧饱和度(SpO2)是血液中被氧结合的氧合血红蛋白(HbO2)的
容量占全部可结合的血红蛋白(Hb，hemoglobin)容量的百分比，即血液
中血氧的浓度，它是呼吸循环的重要生理参数。而功能性氧饱和度为HbO2
浓度与HbO2+Hb浓度之比，有别于氧合血红蛋白所占百分数。因此，监
测动脉血氧饱和度(SaO2)可以对肺的氧合和血红蛋白携氧能力进行估计。
正常人体动脉血的血氧饱和度为98％，静脉血为75％。人体的新陈
代谢过程是生物氧化过程，而新陈代谢过程中所需要的氧，是通过呼吸系
统进入人体血液，与血液红细胞中的血红蛋白(Hb)，结合成氧合血红蛋
白(HbO2)，再输送到人体各部分组织细胞中去。血液携带输送氧气的能
力即用血氧饱和度来衡量。
由于许多临床疾病会造成氧供给的缺乏，直接影响细胞的正常新陈代
谢，严重的还会威胁人的生命，所以血氧饱和度的实时监测在临床救护中
非常重要。现有技术中对血氧饱和度测量方法是先进行人体采血，再利用
血气分析仪进行电化学分析，测出血氧分压计算出血氧饱和度。这种方法
比较麻烦，且不能进行连续的监测。
现有技术中还存在一些指套式光电传感器，测量时，只需将传感器套
在人手指上，利用手指作为盛装血红蛋白的透明容器，使用波长660nm
的红光和940nm的近红外光作为射入光源，测定通过组织床的光传导强
度，来计算血红蛋白浓度及血氧饱和度。
但是，现有技术中的血氧饱和度检测方案都存在以下缺陷：只能对血
氧饱和度进行检测，检测的对象比较单一；检测机制落后，结构冗余度过
高，精度满足不了日趋增加的精度需求；尤为重要的是，对血氧饱和度的
检测机理唯一化，只能通过一个因素来确定血氧饱和度，检测过程不够科
学。
为此，本发明搭建了一种智能化血细胞分析仪，能够改善落后的血氧
饱和度检测仪器的结构，将脑电波检测融入到血氧饱和度检测中，拓宽检
测的生理参数的范围，提高血氧饱和度的检测精度，另外，还能够将光电
传感技术和图像识别技术结合确定血氧饱和度的浓度，从而，从整体上提
高血氧饱和度仪器的检测精度。
图1为本发明的智能化血细胞分析仪的第一实施例的结构方框图，所
述监控系统包括面部肤色检测设备、脑电波监控设备、血氧饱和度监控设
备和ARM9处理器，所述面部肤色检测设备基于被测人员的面部识别确定
被测人员的肤色等级，所述脑电波监控设备对被测人员的睡眠状态进行监
控，所述血氧饱和度监控设备确定被测人员的血氧饱和度等级，所述ARM9
处理器基于所述肤色等级和所述血氧饱和度等级确定是否发出血氧供给
报警信号。
接着，继续对本发明的智能化血细胞分析仪的第二实施例的具体结构
进行进一步的说明。
所述监控系统包括：FLASH存储芯片，预先存储了预设肤色权重、预
设血氧饱和度权重、预设权衡下限阈值、预设权衡上限阈值和面部灰度范
围，所述面部灰度范围用于将图像中的人体面部与背景分离，所述FLASH
存储芯片还预先存储了四种肤色均值区间和四种血氧饱和度区间，所述四
种肤色均值区间分别对应四种肤色等级，所述四种血氧饱和度区间分别对
应四种血氧饱和度等级。
所述监控系统包括：摄像设备，包括半球形透明罩、辅助照明子设备
和CMOS摄像头，所述半球形透明罩用于容纳所述辅助照明子设备和所述
CMOS摄像头，所述辅助照明子设备为所述CMOS摄像头的拍摄提供辅助
照明，所述CMOS摄像头对被测人员面部拍摄以获得被测人员面部图像。
所述监控系统包括：面部肤色检测设备，包括Daubechies小波滤波子
设备、中值滤波子设备、尺度变换增强子设备、肤色提取子器件、目标分
割子设备和肤色等级识别子器件；所述Daubechies小波滤波子设备与所述
CMOS摄像头连接，用于对所述被测人员面部图像采用基于2阶
Daubechies小波基的小波滤波处理，以滤除所述被测人员面部图像中的高
斯噪声，获得小波滤波图像；所述中值滤波子设备与所述Daubechies小波
滤波子设备连接，用于对所述小波滤波图像执行中值滤波处理，以滤除所
述小波滤波图像中的散射成分，获得中值滤波图像；所述尺度变换增强子
设备与所述中值滤波子设备连接，用于对所述中值滤波图像执行尺度变换
增强处理，以增强图像中目标与背景的对比度，获得增强图像；所述目标
分割子设备与所述尺度变换增强子设备和所述FLASH存储芯片分别连接，
将所述增强图像中像素灰度值在所述面部灰度范围内的所有像素组成面
部子图像，所述面部子图像从所述被测人员面部图像的背景处分离获得；
所述肤色提取子器件与所述目标分割子器件连接，针对面部子图像，将其
所有像素的亮度累加并除以其所有像素的数量以获得目标肤色均值；所述
肤色等级识别子器件与所述肤色提取子器件和所述FLASH存储芯片分别
连接，将所述目标肤色均值与四种肤色均值区间匹配，输出匹配的肤色均
值区间所对应的肤色等级作为目标肤色等级输出。
所述监控系统包括：检测电极，设置在被测人员头部上，用于检测大
脑的神经元活动通过离子传导到达大脑皮层而形成的电压变化量；前置差
分放大器，与所述检测电极连接，用于对所述电压变化量进行放大；低通
滤波器，与所述前置差分放大器连接，用于将放大后的电压变化量进行
100Hz低通滤波，以输出第一滤波信号。
所述监控系统包括：两级工频陷波器，与所述低通滤波器连接，用于
对所述第一滤波信号进行两级工频陷波处理，以输出陷波信号；高通滤波
器，与所述两级工频陷波器连接，用于对所述陷波信号进行0.1Hz高通滤
波，以输出第二滤波信号；电平调节电路，与所述高通滤波器连接，对所
述第二滤波信号进行电平调节处理，以为后续模数转换做准备；模数转换
电路，与所述电平调节电路连接，将经过电平调节处理后的第二滤波信号
进行8位的模数转换，以获得被测人员的脑电波数字信号。
所述监控系统包括：近红外光发射器，设置在被测人员手指指尖毛细
血管位置，与光源驱动电路连接，用于基于光源驱动电路发送的发光控制
信号，发射近红外光；光源驱动电路，与所述近红外光发射器连接，用于
向所述近红外光发射器发送发光控制信号；近红外光接收器，设置在被测
人员手指指尖上，位于所述发光二极管的相对位置，用于接收透射被测人
员手指指尖毛细血管后的近红外光。
所述监控系统包括：参数提取设备，与所述近红外光发射器和所述近
红外光接收器分别连接，基于发射的近红外光与透射的近红外光的光线衰
减程度，计算被测人员血液中的氧合血红蛋白含量和还原血红蛋白含量。
所述监控系统包括：ARM9处理器，与所述参数提取设备、所述FLASH
存储芯片和所述面部肤色检测设备分别连接，基于氧合血红蛋白含量和还
原血红蛋白含量计算被测人员的血氧饱和度，采用并行通信接口与所述模
数转换电路连接以接收脑电波数字信号；所述ARM9处理器当所述脑电波
数字信号中出现α波和β波时，输出浅睡眠识别信号，当所述脑电波数字
信号中出现θ波和δ波时，输出深睡眠识别信号。
其中，所述ARM9处理器将计算获得的血氧饱和度与所述四种血氧饱
和度区间进行匹配，将匹配成功的血氧饱和度区间所对应的血氧饱和度等
级作为目标血氧饱和度等级。
其中，所述ARM9处理器将目标肤色等级与预设肤色权重相乘，将目
标血氧饱和度等级与预设血氧饱和度权重相乘，将两个乘积相加以获得总
权衡值，当总权衡值小于等于预设权衡下限阈值时，发出血氧不足识别信
号，当总权衡值大于等于预设权衡上限阈值时，发出血氧过量识别信号。
其中，所述两级工频陷波器采用带通滤波抵消方式设计，用于抵消所
述第一滤波信号中的工频分量，所述工频分量为50Hz频率分量。
可选地，在所述监控系统中，所述监控系统还包括：无线通信接口，
与所述ARM9处理器连接，用于无线发送浅睡眠识别信号、深睡眠识别信
号、血氧不足识别信号或血氧过量识别信号；所述无线通信接口将浅睡眠
识别信号、深睡眠识别信号、血氧不足识别信号或血氧过量识别信号无线
发送给远端的医疗监护云服务器；所述无线通信接口为移动通信接口；采
用ARM9处理器的内置存储单元替换所述FLASH存储芯片。
另外，滤波器，顾名思义，是对波进行过滤的器件。“波”是一个非
常广泛的物理概念，在电子技术领域，“波”被狭义地局限于特指描述各
种物理量的取值随时间起伏变化的过程。该过程通过各类传感器的作用，
被转换为电压或电流的时间函数，称之为各种物理量的时间波形，或者称
之为信号。因为自变量时间是连续取值的，所以称之为连续时间信号，又
习惯地称之为模拟信号。
随着数字式电子计算机技术的产生和飞速发展，为了便于计算机对信
号进行处理，产生了在抽样定理指导下将连续时间信号变换成离散时间信
号的完整的理论和方法。也就是说，可以只用原模拟信号在一系列离散时
间坐标点上的样本值表达原始信号而不丢失任何信息，波、波形、信号这
些概念既然表达的是客观世界中各种物理量的变化，自然就是现代社会赖
以生存的各种信息的载体。信息需要传播，靠的就是波形信号的传递。信
号在它的产生、转换、传输的每一个环节都可能由于环境和干扰的存在而
畸变，甚至是在相当多的情况下，这种畸变还很严重，导致信号及其所携
带的信息被深深地埋在噪声当中了。为了滤除这些噪声，恢复原本的信号，
需要使用各种滤波器进行滤波处理。
采用本发明的智能化血细胞分析仪，针对现有技术中血氧饱和度检测
仪器结构落后、检测对象少且检测机理单一的技术问题，引用了高精度、
有针对性的图像识别设备对被测人员的肤色进行识别，并融入到血氧饱和
度的检测过程中，同时，加入脑电波检测设备并优化现有的检测结构，从
而全面提高血氧饱和度检测仪器的检测效果。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施
例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离
本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术
方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，
凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例
所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的
范围内。