HD5000 多譜超分辨菌落成像系統

HD5000多譜超分辨菌落成像系統是迅數科技2020出品、軟硬件配置的旗艦機型，符合人體工學的全金屬機箱設計，精致、堅固。

*設計的平皿萊因伯格照明系統，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，是圖像數據保存、文獻發表的有力工具。

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，展現培養基深層微小菌落，抑菌圈輪廓清晰、銳利，保證了圖像分割的精度和重現性。

軟件功能豐富、易用，融菌落計數、抑菌圈測量、菌種篩選三大功能于一體?？蓪崿F：快速統計、多算法高級統計、網格濾膜、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“數字影棚”

• “數字影棚”的光源控制

專業設計的平皿載樣艙，可實現培養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計，具6路照明選擇開關、4通道無級亮度調節、雙通道色溫調節、12路彩色背景選擇、12路萊因伯格光選擇。

• 多譜萊因伯格照明

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

無需化學染色，即可使菌落或細胞克隆實現無損光著色，便于觀察細微結構，識別、計數。

萊因伯格照明實際樣張：

• 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基，形成黑色背景下的亮色菌落，菌落與培養基形成高反差，可清晰勾勒菌落輪廓。

超分辨率 銳利展現菌落細節

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，都能呈現高分辨力、高對比度的畫質。

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，具有高靈敏度以及超低噪聲，能以無損圖像品質呈現細微的色差和豐富的細節信息。

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

更多圖像算法 提高菌落計數精度

迅數創造性地研究出適合復雜菌落分割計數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，實現了復雜菌落、高難度平皿的準確計數。

(a) 水平集函數示意                            (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

微小菌的識別計數：適合支原體、AMES 、嗜冷菌分析

真菌菌落計數

濾膜菌落的識別計數

顯色菌落的識別計數

高效 菌種數字化篩選

• 無損傷的多譜光學染色識別技術

通過多光譜萊茵伯格照明的光學染色技術，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，結合染色抗干擾精密統計技術，可以提高不同菌落識別的精度，減少培養基不平整、雜質干擾的影響。

• 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“單色分類統計、多色篩選、多色自動聚類”工具可實現高精度識別某一類菌落，或自動聚類區分不同顏色的菌落。

• 雙圈分析

通過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，并根據比值的大小自動排序，定位出相應的菌落。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、有機酸產生菌和石油、農藥降解菌的高效篩選。

• 病毒滴度分析-蝕斑/噬菌斑計數

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，幫助實現蝕斑/噬菌斑的準確分割計數。

• 菌絲生長速率分析工具

菌絲生長速率、菌絲生長抑制率、對峙培養分析、室內毒力測定等實驗常采用十字交叉法測量菌落直徑。由于多數霉菌菌落蔓延、疏松、邊緣發散不規則，測量的人為誤差大，效率低。迅數“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。

• 免疫學研究

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

• 多孔板克隆計數

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，自動計數大于50um的克隆或細胞團。

• Spot assay 點陣分析

Spot assay常用于檢測不同培養液中細菌或酵母的生長率、培養液的連續梯度稀釋或某個菌株基因突變型的高通量篩選 ?！?/span>多區域動態調節統計”適用于此類分析。

抑菌圈自動測量

• Szone 抑菌圈多模式測量技術

抑菌圈測量常采用鋼圈雙碟法、紙片法、瓊脂打孔法，由于試驗環節諸多因素，如：抗生素溶液濃度、培養基質量、PH值、試驗菌菌齡、培養時間等，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象。

迅數“自動檢測、擬圓逼近、三點定圓”三種算法，可適應不同類型抑菌圈的測量。

• 高對比、高分辨成像---保證測量精度

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

測量精度取決于數字影像畫質，而鏡頭與相機的組合對畫質至關重要。HD5000采用光學分辨率達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，轉為高清細膩的抑菌圈數字圖像。

• 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。儀器重復性自檢，測量相對誤差率≤0.002mm；均勻性自檢，相對誤差率≤0.1％。

主要功能與技術指標

• 照明系統

? 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成嵌入式霧光系統， 360°連續漫反射，凸顯菌落色澤和紋理，消除玻璃培養皿折射形成的光斑、光環。

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74%

? 彩色（12色）凌透背光照明

1) 可調式LED導光列陣，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通道可見激發光、環幕逆透射，與凌透背光可構成156種組合照明模式

2) 多光譜模式可降低培養基不平整、色變的影響，減少瓊脂雜質的干擾

3) 無損光著色技術與抗干擾精密統計技術結合，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

? 光源控制器

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

2) 照明組合 自由切換

• 數字成像

? 1.1英寸大靶面高清工業定焦鏡頭，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

• 菌落分析模塊

1. 基本菌落計數功能

? 平皿類型：傾注、涂布、膜濾、螺旋平皿、3M紙片

? 全皿菌落統計：菌落總數統計，并按25檔尺寸分類顯示

? 區域選擇統計：可選擇圓形、矩形、任意圈定區域進行統計

? 多域平行統計：一次性多區域同步統計；多區域“鏤空”統計

? 直徑分類統計：設置直徑范圍，統計特定大小的菌落

? 鼠標點擊統計：快速標記、添加菌落，適合培養皿邊緣菌落的計數

? 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. 快速菌落統計

? 滾輪參數調節統計（4種）：均質平皿、背景不均、微小菌落、彩色背景

? 一鍵響應統計（3種）：單色統計、霉菌統計、反式統計

3. 高級菌落統計

? 動態調節統計：可對統計結果進行動態調節修正，快速獲取統計效果。

? 偏差預估統計：適用于菌落顏色多且復雜的情況。

? 水平集多模型算法：搜索運算，獲取圖像分割效果，適應培養基背景變換

? 特定菌落統計：根據菌落色澤、大小、輪廓特征，識別特定菌落

? 反式統計：適合菌落類型極其復雜而培養基背景均勻

? 高粘連菌統計：適合多重粘連菌的分割計算

? 雜菌、雜質剔除：根據形態、尺寸、顏色的區別，進行自動雜菌、雜質剔除

? 螺旋菌落統計：根據FDA標準自動計數螺旋平板，支持指數模式、緩慢指數模式、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. 網格濾膜與3M測試片

? 黑色實線網格一鍵統計

? 3M細菌總數測試片、3M測試片：一鍵統計

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

5. 典型菌篩選

? 單色分類統計：根據顏色精度、擴散度和菌落大小、輪廓特征，篩選特定菌落

? 多色自動聚類：根據顏色聚類精度，自動區分24種不同顏色的菌落

? 多色篩選：一次篩選1-8種顏色菌落

? 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、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、邊緣、質地等特征，智能描述和排序

7. 微生物限度分析工具

? 培養基適用性檢查

? 控制菌檢查-菌落形態

8. 專項分析

? 防霉檢測：定量分析防霉等級

? 多區域串聯統計：適合培養基背景不均勻的復雜菌落

? 多區域并聯統計：適合多孔板、OPKA、SBA分析

9. 高級工具

? 網格清除：消除濾膜網格背景干擾

? 人工計數修正：添加或刪除菌落

? 排除污染區域：鼠標勾勒任意污染區域，自動剔除污染區域的菌落數

? 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

? 參數自動換算：培養皿直徑、樣本稀釋度輸入，實現自動換算

? 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、手動測量：長度、角度、弧度、面積、弧線、任意曲線

11. 圖像處理

? 圖像調節：灰度圖、負相圖轉換；亮度、對比度、飽和度調節；RGB調節

? 圖像增強：銳化、自適應增強

? 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

? 形態學運算：腐蝕、膨脹、開運算、閉運算

• 數據安全與管理

1. “系統、數據、操作、復核”四重系統架構，分設職能與權限，確保數據信息的安全、完整和真實

• 系統管理員：負責創建、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據隔離。

• 數據管理員（副高層）：負責全部測試數據的檔案管理、以及計算機的數據庫管理。封存所有審核通過的測試報告或將原始圖片、測試數據備份、導出，保證了數據的完整性、安全性。

• 操作員：負責培養皿菌落的測試、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。

• 復核員：負責對操作員遞交的測試報告進行審核。核查數據輸入與處理過程，但無權修改；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”的報告將存檔，無論審核員還是操作員都無權再刪除，以確保數據的原始性和真實性。

2. 數據存儲與導出

• 以電子數據為主，記錄：樣本來源、編號、稀釋度、平皿圖片、識別效果、計數值、所用統計工具、參數設置、修正情況，確保記錄信息完整。

• 滿足質量審計，存儲的電子數據能以PDF或Excell格式打印輸出

3. 水印簽章技術、防篡改技術、測試流程智能重構技術，實現有效的審計追蹤

? 防篡改技術

1) 采用多用戶登入管理，所有操作員、審核員的名字，被系統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、培養皿尺寸、樣本稀釋度、統計工具、所用參數、測試所得的菌落總數、自檢修正后的菌落總數等，由計算機自動記錄在數據庫中，操作員無法進行改動，為后續審計提供全部真實數據。

? 水印簽章技術

“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技術

1) “復核員”打開“等待審核”的測試記錄，計算機自動復原操作員的全部流程和測試環境，包括：當時所測的培養皿圖片、測試結果、培養皿尺寸、樣本稀釋度、采用的統計工具及所用參數、測試所得的菌落總數、修正情況……

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

• 抑菌圈分析模塊

1. Szone 抑菌圈多模式測量技術

? 自動檢測：基于抑菌圈輪廓的邊緣檢測，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

? 重復性自檢：相對誤差率≤0.01%、重復測量精度≤0.002mm

? 均勻性自檢：相對誤差率≤0.05%

? 臺間測量差異≤0.2%

3. 舒巴坦敏感β-內酰胺酶檢驗

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

? 自動檢測三個平行樣本的（A）、（B）、（C）、（D）抑菌圈，并數據導入

? 自動計算平行試驗平均值，智能判別結果的陰陽性。

? 無效報告自動預警

• 儀器規格與配置

? 多譜超分辨菌落成像系統主機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-內酰胺酶檢驗軟件

? 一體電腦:：雙核四線程CPU/4G內存/1T硬盤/23"高清屏，Windows 10系統。