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HD5000 多譜超分辨菌落成像系統(tǒng)

HD5000多譜超分辨菌落成像系統(tǒng)是迅數(shù)科技2020出品、軟硬件**配置的旗艦機型，符合人體工學(xué)的全金屬機箱設(shè)計，精致、堅固。

獨特設(shè)計的平皿萊因伯格照明系統(tǒng)，具有156種組合照明模式，可為平皿、多孔板菌落、細胞克隆、病毒蝕斑拍攝華美的影像，是圖像數(shù)據(jù)保存、文獻發(fā)表的有力工具。

4/3英寸超大面陣CMOS傳感器與大視場高清定焦鏡頭搭配，菌落影像通透、色彩細膩，**展現(xiàn)培養(yǎng)基深層微小菌落，抑菌圈輪廓清晰、銳利，保證了圖像分割的精度和重現(xiàn)性。

軟件功能豐富、易用，融菌落計數(shù)、抑菌圈測量、菌種篩選三大功能于一體。可實現(xiàn)：快速統(tǒng)計、多算法高級統(tǒng)計、網(wǎng)格濾膜、3M測試片、典型菌篩選、菌株特性描述、雙圈分析、抑菌圈測量。。。

微生物平皿成像的“數(shù)字影棚”

l“數(shù)字影棚”的光源控制

專業(yè)設(shè)計的平皿載樣艙，可實現(xiàn)培養(yǎng)皿的霧光漫反射照明、懸浮暗視野照明、彩色凌透背光照明、多譜萊茵伯格照明，紫外激發(fā)照明，拍出不同尋常的科研級精美照片。

光源控制器采用隱藏式吸彈門設(shè)計，具6路照明選擇開關(guān)、4通道無級亮度調(diào)節(jié)、雙通道色溫調(diào)節(jié)、12路彩色背景選擇、12路萊因伯格光選擇。

l多譜萊因伯格照明

多譜萊因伯格照明是迅數(shù)**的平皿大視場暗域照明技術(shù)，12通道不同波長的可見激發(fā)光以環(huán)幕逆透射聚光照明菌落，輔以不同的彩色凌透光，可構(gòu)成156種組合照明模式，使培養(yǎng)基形成均勻的背景色，菌落勾勒出鮮亮的自然色澤與輪廓。

無需化學(xué)染色，即可使菌落或細胞克隆實現(xiàn)無損光著色，便于觀察細微結(jié)構(gòu)，識別、計數(shù)。

萊因伯格照明實際樣張：

l懸浮式暗視野照明

懸浮式暗視野由暗域輪廓光與黑色背景構(gòu)成。柔和的白色LED輪廓光，使平皿中央到邊緣的菌落得到均勻的照明，而光線幾乎穿透培養(yǎng)基，形成黑色背景下的亮色菌落，菌落與培養(yǎng)基形成高反差，可清晰勾勒菌落輪廓。

超分辨率 銳利展現(xiàn)菌落細節(jié)

1.1英寸大視場高清定焦鏡頭，通過較大程度地控制多種像差，無論是暗視野照明、霧光漫反射照明、萊因伯格照明，都能呈現(xiàn)高分辨力、高對比度的畫質(zhì)。

2100萬像素 4/3英寸超大面陣彩色SONY CMOS 傳感器，采用雙層降噪技術(shù)，具有極高的靈敏度以及超低噪聲，能以無損圖像品質(zhì)呈現(xiàn)細微的色差和豐富的細節(jié)信息。

高保真鏡頭與大面陣相機的**搭配，更能區(qū)分不同菌落、菌落與雜質(zhì)、菌落與培養(yǎng)基之間的差異，從而提高菌落計數(shù)、篩選的精度。

更多圖像算法 提高菌落計數(shù)精度

迅數(shù)創(chuàng)造性地研究出適合復(fù)雜菌落分割計數(shù)的快速活動輪廓模型、多相水平集活動輪廓模型等先進的圖像分割技術(shù)，實現(xiàn)了復(fù)雜菌落、高難度平皿的準確計數(shù)。

(a) 水平集函數(shù)示意(b) 曲線演化過程

水平集活動輪廓模型的基本原理

圖像識別分割案例：

多粘連細菌菌落計數(shù)

微小菌的識別計數(shù)：適合支原體、AMES 、嗜冷菌分析

真菌菌落計數(shù)

濾膜菌落的識別計數(shù)

顯色菌落的識別計數(shù)

高效、精確 菌種數(shù)字化篩選

l無損傷的多譜光學(xué)染色識別技術(shù)

通過多光譜萊茵伯格照明的光學(xué)染色技術(shù)，讓菌落或克隆形成鮮艷的顏色，便于觀察、辨別菌落的色彩和紋理細節(jié)，結(jié)合染色抗干擾精密統(tǒng)計技術(shù)，可以提高不同菌落識別的精度，減少培養(yǎng)基不平整、雜質(zhì)干擾的影響。

l不同菌群自動分類識別

微生物研究中有時需要在多菌混雜情況下把目標菌分類統(tǒng)計出來。不同菌種菌落的色澤、大小、輪廓存在微小特征差異。

HD5000的“單色分類統(tǒng)計、指定多色篩選、多色自動聚類”工具可實現(xiàn)高精度識別某一類菌落，或自動聚類區(qū)分不同顏色的菌落。

l雙圈分析

通過精確測量透明外圈直徑和菌落直徑，自動計算二者面積比和直徑比，并根據(jù)比值的大小自動排序，定位出相應(yīng)的菌落。適用于“抑菌圈、透明圈、變色圈、生長圈、水解圈、溶磷圈、排油圈、溶鈣圈、溶血圈”分析，輔助抗生素、酶制劑、有機酸產(chǎn)生菌和石油、農(nóng)藥降解菌的高效篩選。

l病毒滴度分析-蝕斑/噬菌斑計數(shù)

懸浮式暗視野照明使得敏感細菌菌層為白色，烈性噬菌斑形成的透明斑為黑色；萊茵伯格照明可讓結(jié)晶紫或中性紅染色的細胞層著色明艷，病毒空斑更易觀察。影像的銳度與反差，幫助實現(xiàn)蝕斑/噬菌斑的準確分割和精確計數(shù)。

l菌絲生長速率分析工具

菌絲生長速率、菌絲生長抑制率、對峙培養(yǎng)分析、室內(nèi)毒力測定等實驗常采用十字交叉法測量菌落直徑。由于多數(shù)霉菌菌落蔓延、疏松、邊緣發(fā)散不規(guī)則，測量的人為誤差大，效率低。迅數(shù)“霉菌一鍵測量”模塊，只需用“魔棒”在菌落邊緣點擊一次，即可瞬間測出大霉菌的面積、周長、長徑、短徑。

l免疫學(xué)研究

迅數(shù)-多區(qū)域統(tǒng)計算法可以輕松實現(xiàn)任意多個區(qū)域的同步一鍵計數(shù)，可用于肺炎鏈球菌莢膜多糖特異性抗體調(diào)理吞噬殺菌試驗（OPKA）和抗體依賴補體介導(dǎo)的體外血清殺菌試驗（SBA）

l多孔板克隆計數(shù)

高分辨率的HD5000還可用于多孔板的克隆成像。萊茵伯格照明能使結(jié)晶紫染色的腫瘤或干細胞克隆鮮艷明亮；懸浮式暗視野照明，可使軟瓊脂克隆形成高反差的圖像，自動計數(shù)大于50um的克隆或細胞團。

lSpot assay 點陣分析

Spot assay常用于檢測不同培養(yǎng)液中細菌或酵母的生長率、培養(yǎng)液的連續(xù)梯度稀釋或某個菌株基因突變型的高通量篩選 ?！?span>多區(qū)域動態(tài)調(diào)節(jié)統(tǒng)計”適用于此類分析。

抑菌圈自動測量

lSzone 抑菌圈多模式測量技術(shù)

抑菌圈測量常采用鋼圈雙碟法、紙片法、瓊脂打孔法，由于試驗環(huán)節(jié)諸多因素，如：抗生素溶液濃度、培養(yǎng)基質(zhì)量、PH值、試驗菌菌齡、培養(yǎng)時間等，使得*后形成的抑菌圈有些輪廓清晰，有些邊緣模糊或不整齊并伴有破裂現(xiàn)象。

迅數(shù)“自動檢測、擬圓逼近、三點定圓”三種算法，可適應(yīng)不同類型抑菌圈的測量。

l高對比、高分辨成像---保證測量精度

抑菌圈測量的關(guān)鍵是準確找到透明圈與底層菌的“邊界線”。迅數(shù)**設(shè)計的懸浮式暗視野，使得透明的抑菌圈構(gòu)成“黑背景”，與周邊灰白色的菌層形成高反差。

測量精度取決于數(shù)字影像畫質(zhì)，而鏡頭與相機的組合對畫質(zhì)至關(guān)重要。HD5000采用光學(xué)分辨率達150LP/mm的大靶面定焦鏡頭，將通透無畸變的光信號通過4/3英寸大面陣CMOS芯片相機，轉(zhuǎn)為高清細膩的抑菌圈數(shù)字圖像。

l抗生素效價測定

提供一劑量法、二劑量法、三劑量法及合并計算。一劑量法符合美國藥典，二劑量法和三劑量法符合中國藥典2020版。儀器重復(fù)性自檢，測量相對誤差≤0.002mm；均勻性自檢，相對誤差≤0.1％。

主要功能與技術(shù)指標

一、照明系統(tǒng)

?全封閉鋼鋁合金機箱（32×34×46cm）：精密、堅固，確保光密閉

?平皿載樣艙：下拉式鋁合金隔斷窗，消除環(huán)境雜散光干擾，阻斷紫外泄露、避免灰塵進入

?霧光漫反射照明

1)96顆LED列陣與納米反射材料構(gòu)成嵌入式霧光系統(tǒng)，360°連續(xù)漫反射，凸顯菌落色澤和紋理，消除玻璃培養(yǎng)皿折射形成的光斑、光環(huán)。

2)色溫變化范圍：3100K－5800K照度范圍 50-—7000 Lux

3)LED壽命≧20000 小時

?懸浮暗視野照明

白色LED光源，照度范圍 100—5500 Lux 顯色指數(shù)74%

?彩色（12色）凌透背光照明

1)可調(diào)式LED導(dǎo)光列陣，形成均勻、高亮的12種色彩透射光

2)照度均勻度大于90%，確保培養(yǎng)皿邊緣與中間得到均勻照明

?多譜萊茵伯格照明

1)12通道可見激發(fā)光、環(huán)幕逆透射，與凌透背光可構(gòu)成156種組合照明模式

2)多光譜模式可降低培養(yǎng)基不平整、色變的影響，減少瓊脂雜質(zhì)的干擾

3)無損光著色技術(shù)與抗干擾精密統(tǒng)計技術(shù)結(jié)合，增強菌落之間細微顏色差異辨別，顯著提高菌落識別、篩選的精度

?紫外反射光源：254nm用于腔體消毒、紫外誘變 ；366nm 可用于熒光激發(fā)

?光源控制器

1)隱形彈吸式控制面板，6路照明選擇開關(guān)、4通道無級亮度調(diào)節(jié)、雙通道色溫調(diào)節(jié)

2)照明組合 自由切換

二、數(shù)字成像

?1.1英寸大靶面高清工業(yè)定焦鏡頭，鏡頭中央與邊緣都保持150 lp/mm的分辨率

?超大面陣CMOS相機： SONY 4/3英寸彩色CMOS 傳感器，

分辨率：2100萬像素

單像素尺寸：4.54X4.54um

三、菌落分析模塊

1.基本菌落計數(shù)功能

?平皿類型：傾注、涂布、膜濾、螺旋平皿、3M紙片

?全皿菌落統(tǒng)計：菌落總數(shù)統(tǒng)計，并按25檔尺寸分類顯示

?區(qū)域選擇統(tǒng)計：可選擇圓形、矩形、任意圈定區(qū)域進行統(tǒng)計

?多域平行統(tǒng)計：一次性多區(qū)域同步統(tǒng)計；多區(qū)域“鏤空”統(tǒng)計

?直徑分類統(tǒng)計：設(shè)置直徑范圍，統(tǒng)計特定大小的菌落

?鼠標點擊統(tǒng)計：快速標記、添加菌落，適合培養(yǎng)皿邊緣菌落的計數(shù)

?菌落粘連分割：自動分割相互粘連的菌落，鏈狀菌落由用戶選擇分割或不分割

2.快速菌落統(tǒng)計

?滾輪參數(shù)調(diào)節(jié)統(tǒng)計（4種）：均質(zhì)平皿、背景不均、微小菌落、彩色背景

?一鍵響應(yīng)統(tǒng)計（3種）：單色統(tǒng)計、霉菌統(tǒng)計、反式統(tǒng)計

3.高級菌落統(tǒng)計

?動態(tài)調(diào)節(jié)統(tǒng)計：可對統(tǒng)計結(jié)果進行動態(tài)調(diào)節(jié)修正，快速獲取**統(tǒng)計效果。

?偏差預(yù)估統(tǒng)計：適用于菌落顏色多且復(fù)雜的情況。

?水平集多模型算法：搜索運算，獲取**圖像分割效果，適應(yīng)培養(yǎng)基背景變換

?特定菌落統(tǒng)計：根據(jù)菌落色澤、大小、輪廓特征，識別特定菌落

?反式統(tǒng)計：適合菌落類型極其復(fù)雜而培養(yǎng)基背景均勻

?高粘連菌統(tǒng)計：適合多重粘連菌的分割計算

?雜菌、雜質(zhì)剔除：根據(jù)形態(tài)、尺寸、顏色的區(qū)別，進行自動雜菌、雜質(zhì)剔除

?螺旋菌落統(tǒng)計：根據(jù)FDA標準自動計數(shù)螺旋平板，支持指數(shù)模式、緩慢指數(shù)模式、均一模式、比例模式、草坪模式等。兼容美國SBI、西班牙IUL螺旋接種儀。

4.網(wǎng)格濾膜與3M測試片

?黑色實線網(wǎng)格一鍵統(tǒng)計

?3M細菌總數(shù)測試片、3M金黃色葡萄球菌測試片：一鍵統(tǒng)計

?3M大腸菌群測試片、3M大腸桿菌/大腸菌群快速測試片：一鍵統(tǒng)計+人工選擇

5.典型菌篩選

?單色分類統(tǒng)計：根據(jù)顏色精度、擴散度和菌落大小、輪廓特征，篩選特定菌落

?多色自動聚類：根據(jù)顏色聚類精度，自動區(qū)分24種不同顏色的菌落

?指定多色篩選：一次篩選1-8種指定顏色菌落

?透明圈特性分析：適用于抑菌圈、水解圈、變色圈、溶鈣圈、溶血圈、排油圈、溶磷圈分析

?雙色圈自動篩選

6.菌落特征描述

?細菌、酵母：顏色、大小、形狀、表面形態(tài)、邊緣、光澤、透明度等特征，智能描述和排序

?霉菌、放線菌：正面顏色、反面顏色、大小、表面形態(tài)、邊緣、質(zhì)地等特征，智能描述和排序

7.微生物限度分析工具

?培養(yǎng)基適用性檢查

?控制菌檢查-菌落形態(tài)

8.專項分析

?防霉檢測：定量分析防霉等級

?多區(qū)域串聯(lián)統(tǒng)計：適合培養(yǎng)基背景不均勻的復(fù)雜菌落

?多區(qū)域并聯(lián)統(tǒng)計：適合多孔板、OPKA、SBA分析

9.高級工具

?網(wǎng)格清除：消除濾膜網(wǎng)格背景干擾

?人工計數(shù)修正：添加或刪除菌落

?排除污染區(qū)域：鼠標勾勒任意污染區(qū)域，自動剔除污染區(qū)域的菌落數(shù)

?背景文字清除：自動消除記號筆干擾

?人工粘連分割：手動分割多重粘連菌落

?參數(shù)自動換算：培養(yǎng)皿直徑、樣本稀釋度輸入，實現(xiàn)自動換算

?文字、圖形標注：各類繪圖工具和中英文文字嵌入

10.標定與測量

?儀器標定：儀器自帶標定、人工修正標定

?一鍵式快速測量：一鍵測定大菌落，適合真菌、放線菌的單菌落分析

?全皿自動測量：全皿菌落的等效直徑、面積、長短徑、周長、圓度分析

?多向標尺測量、手動精確測量：長度、角度、弧度、面積、弧線、任意曲線

11.圖像處理

?圖像調(diào)節(jié)：灰度圖、負相圖轉(zhuǎn)換；亮度、對比度、飽和度調(diào)節(jié)；RGB調(diào)節(jié)

?圖像增強：銳化、自適應(yīng)增強

?圖像濾波：中值濾波、高通濾波、高斯濾波、低通濾波、隊列濾波、高通高斯

?邊緣檢測：Sobel算子、Robert算子、Laplace算子、垂直檢測、水平檢測

?形態(tài)學(xué)運算：腐蝕、膨脹、開運算、閉運算

四、數(shù)據(jù)安全與管理

1.“系統(tǒng)、數(shù)據(jù)、操作、復(fù)核”四重系統(tǒng)架構(gòu)，分設(shè)職能與權(quán)限，確保數(shù)據(jù)信息的安全、完整和真實

?系統(tǒng)管理員（**層）：負責(zé)創(chuàng)建、管理所有操作員與審核員的賬戶和登入密碼。確保操作員與操作員之間、操作員與審核員之間的賬戶隔離與數(shù)據(jù)隔離。

?數(shù)據(jù)管理員（副高層）：負責(zé)全部測試數(shù)據(jù)的檔案管理、以及計算機的數(shù)據(jù)庫管理。封存所有審核通過的測試報告或?qū)⒃紙D片、測試數(shù)據(jù)備份、導(dǎo)出，保證了數(shù)據(jù)的完整性、安全性。

?操作員：負責(zé)培養(yǎng)皿菌落的測試、自檢、修正、形成電子報告、遞交審核、對審核通過后的文件進行報告打印。

?復(fù)核員：負責(zé)對操作員遞交的測試報告進行審核。核查數(shù)據(jù)輸入與處理過程，但無權(quán)修改；對存疑報告作“審核退回”處理，要求操作員重新測試；對“審核通過”的報告將**性存檔，無論審核員還是操作員都無權(quán)再刪除，以確保數(shù)據(jù)的原始性和真實性。

2.數(shù)據(jù)存儲與導(dǎo)出

?以電子數(shù)據(jù)為主，記錄：樣本來源、編號、稀釋度、平皿圖片、識別效果、計數(shù)值、所用統(tǒng)計工具、參數(shù)設(shè)置、修正情況，確保記錄信息完整。

?滿足質(zhì)量審計，存儲的電子數(shù)據(jù)能以PDF或Excell格式打印輸出

3.水印簽章技術(shù)、防篡改技術(shù)、測試流程智能重構(gòu)技術(shù)，實現(xiàn)有效的審計追蹤

?防篡改技術(shù)

1)采用多用戶登入管理，所有操作員、審核員的名字，被系統(tǒng)自動記錄在操作流程和測試報告中；所有操作日期、審核日期，由計算機自動生成，避免錯填或偽造。

2)全部操作流程，包括：菌落圖片、培養(yǎng)皿尺寸、樣本稀釋度、統(tǒng)計工具、所用參數(shù)、測試所得的菌落總數(shù)、自檢修正后的菌落總數(shù)等，由計算機自動記錄在數(shù)據(jù)庫中，操作員無法進行改動，為后續(xù)審計提供全部真實數(shù)據(jù)。

?水印簽章技術(shù)

“審核通過”的測試報告會自動生成操作員和審核員的賬戶電子簽名，并在報告上加印防偽的“審核通過”水印簽章。

?測試流程的智能重構(gòu)技術(shù)

1)“復(fù)核員”打開“等待審核”的測試記錄，計算機自動復(fù)原操作員的全部流程和測試環(huán)境，包括：當(dāng)時所測的培養(yǎng)皿圖片、測試結(jié)果、培養(yǎng)皿尺寸、樣本稀釋度、采用的統(tǒng)計工具及所用參數(shù)、測試所得的菌落總數(shù)、修正情況……

2)通過測試環(huán)境和測試流程的重現(xiàn)，復(fù)核員可以追溯操作員的全部操作，復(fù)核測試結(jié)果的準確性，達到審計追蹤目的。

五、抑菌圈分析模塊

1.Szone 抑菌圈多模式測量技術(shù)

?自動檢測：基于抑菌圈輪廓的精確邊緣檢測，適合邊緣清晰、圓形抑菌圈

?擬圓逼近：基于抑菌圈輪廓的圓形擬合逼近，適合邊緣破裂、非標準圓形抑菌圈

?人工檢測：鼠標點擊抑菌圈邊緣上三點成圓，適合邊緣模糊的抑菌圈

2.抗生素效價測定

?一劑量法效價檢測：適合美國藥典

?二劑量法、三劑量法及合并計算：適合中國藥典2020版

?重復(fù)性自檢：相對誤差≤0.01%、重復(fù)測量精度 ≤0.002mm

?均勻性自檢：相對誤差≤0.05%

?臺間測量差異≤0.2%

3.舒巴坦敏感β-內(nèi)酰胺酶檢驗

?純水驗證：根據(jù)（A）、（B）、（D）產(chǎn)生抑菌圈，D-C≧3， B-A≦3 ，判定系統(tǒng)成立

?自動檢測三個平行樣本的（A）、（B）、（C）、（D）抑菌圈，并數(shù)據(jù)導(dǎo)入

?自動計算平行試驗平均值，智能判別結(jié)果的陰陽性。

?無效報告自動預(yù)警

六、儀器規(guī)格與配置

?多譜超分辨菌落成像系統(tǒng)主機1臺

?菌落分析軟件、自動抑菌圈測量軟件、抗生素效價測定軟件、舒巴坦敏感β-內(nèi)酰胺酶檢驗軟件

?高端一體電腦:：雙核四線程CPU/4G內(nèi)存/1T硬盤/23"高清屏，Windows 10系統(tǒng)

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