HD5000 多谱超分辨菌落成像系统

HD5000多谱超分辨菌落成像系统是迅数科技2020出品、软硬件**配置的旗舰机型，符合人体工学的全金属机箱设计，精致、坚固。

独特设计的平皿莱因伯格照明系统，具有156种组合照明模式，可为平皿、多孔板菌落、细胞克隆、病毒蚀斑拍摄华美的影像，是图像数据保存、文献发表的有力工具。

4/3英寸超大面阵CMOS传感器与大视场高清定焦镜头搭配，菌落影像通透、色彩细腻，**展现培养基深层微小菌落，抑菌圈轮廓清晰、锐利，保证了图像分割的精度和重现性。

软件功能丰富、易用，融菌落计数、抑菌圈测量、菌种筛选三大功能于一体。可实现：快速统计、多算法高级统计、网格滤膜、3M测试片、典型菌筛选、菌株特性描述、双圈分析、抑菌圈测量。。。

微生物平皿成像的“数字影棚”

l“数字影棚”的光源控制

专业设计的平皿载样舱，可实现培养皿的雾光漫反射照明、悬浮暗视野照明、彩色凌透背光照明、多谱莱茵伯格照明，紫外激发照明，拍出不同寻常的科研级精美照片。

光源控制器采用隐藏式吸弹门设计，具6路照明选择开关、4通道无级亮度调节、双通道色温调节、12路彩色背景选择、12路莱因伯格光选择。

l多谱莱因伯格照明

多谱莱因伯格照明是迅数**的平皿大视场暗域照明技术，12通道不同波长的可见激发光以环幕逆透射聚光照明菌落，辅以不同的彩色凌透光，可构成156种组合照明模式，使培养基形成均匀的背景色，菌落勾勒出鲜亮的自然色泽与轮廓。

无需化学染色，即可使菌落或细胞克隆实现无损光着色，便于观察细微结构，识别、计数。

莱因伯格照明实际样张：

l悬浮式暗视野照明

悬浮式暗视野由暗域轮廓光与黑色背景构成。柔和的白色LED轮廓光，使平皿中央到边缘的菌落得到均匀的照明，而光线几乎穿透培养基，形成黑色背景下的亮色菌落，菌落与培养基形成高反差，可清晰勾勒菌落轮廓。

超分辨率 锐利展现菌落细节

1.1英寸大视场高清定焦镜头，通过较大程度地控制多种像差，无论是暗视野照明、雾光漫反射照明、莱因伯格照明，都能呈现高分辨力、高对比度的画质。

2100万像素 4/3英寸超大面阵彩色SONY CMOS 传感器，采用双层降噪技术，具有极高的灵敏度以及超低噪声，能以无损图像品质呈现细微的色差和丰富的细节信息。

高保真镜头与大面阵相机的**搭配，更能区分不同菌落、菌落与杂质、菌落与培养基之间的差异，从而提高菌落计数、筛选的精度。

更多图像算法 提高菌落计数精度

迅数创造性地研究出适合复杂菌落分割计数的快速活动轮廓模型、多相水平集活动轮廓模型等先进的图像分割技术，实现了复杂菌落、高难度平皿的准确计数。

(a) 水平集函数示意(b) 曲线演化过程

水平集活动轮廓模型的基本原理

图像识别分割案例：

多粘连细菌菌落计数

微小菌的识别计数：适合支原体、AMES 、嗜冷菌分析

真菌菌落计数

滤膜菌落的识别计数

显色菌落的识别计数

高效、精确 菌种数字化筛选

l无损伤的多谱光学染色识别技术

通过多光谱莱茵伯格照明的光学染色技术，让菌落或克隆形成鲜艳的颜色，便于观察、辨别菌落的色彩和纹理细节，结合染色抗干扰精密统计技术，可以提高不同菌落识别的精度，减少培养基不平整、杂质干扰的影响。

l不同菌群自动分类识别

微生物研究中有时需要在多菌混杂情况下把目标菌分类统计出来。不同菌种菌落的色泽、大小、轮廓存在微小特征差异。

HD5000的“单色分类统计、指定多色筛选、多色自动聚类”工具可实现高精度识别某一类菌落，或自动聚类区分不同颜色的菌落。

l双圈分析

通过精确测量透明外圈直径和菌落直径，自动计算二者面积比和直径比，并根据比值的大小自动排序，定位出相应的菌落。适用于“抑菌圈、透明圈、变色圈、生长圈、水解圈、溶磷圈、排油圈、溶钙圈、溶血圈”分析，辅助抗生素、酶制剂、有机酸产生菌和石油、农药降解菌的高效筛选。

l病毒滴度分析-蚀斑/噬菌斑计数

悬浮式暗视野照明使得敏感细菌菌层为白色，烈性噬菌斑形成的透明斑为黑色；莱茵伯格照明可让结晶紫或中性红染色的细胞层着色明艳，病毒空斑更易观察。影像的锐度与反差，帮助实现蚀斑/噬菌斑的准确分割和精确计数。

l菌丝生长速率分析工具

菌丝生长速率、菌丝生长抑制率、对峙培养分析、室内毒力测定等实验常采用十字交叉法测量菌落直径。由于多数霉菌菌落蔓延、疏松、边缘发散不规则，测量的人为误差大，效率低。迅数“霉菌一键测量”模块，只需用“魔棒”在菌落边缘点击一次，即可瞬间测出大霉菌的面积、周长、长径、短径。

l免疫学研究

迅数-多区域统计算法可以轻松实现任意多个区域的同步一键计数，可用于肺炎链球菌荚膜多糖特异性抗体调理吞噬杀菌试验（OPKA）和抗体依赖补体介导的体外血清杀菌试验（SBA）

l多孔板克隆计数

高分辨率的HD5000还可用于多孔板的克隆成像。莱茵伯格照明能使结晶紫染色的肿瘤或干细胞克隆鲜艳明亮；悬浮式暗视野照明，可使软琼脂克隆形成高反差的图像，自动计数大于50um的克隆或细胞团。

lSpot assay 点阵分析

Spot assay常用于检测不同培养液中细菌或酵母的生长率、培养液的连续梯度稀释或某个菌株基因突变型的高通量筛选 。“多区域动态调节统计”适用于此类分析。

抑菌圈自动测量

lSzone 抑菌圈多模式测量技术

抑菌圈测量常采用钢圈双碟法、纸片法、琼脂打孔法，由于试验环节诸多因素，如：抗生素溶液浓度、培养基质量、PH值、试验菌菌龄、培养时间等，使得*后形成的抑菌圈有些轮廓清晰，有些边缘模糊或不整齐并伴有破裂现象。

迅数“自动检测、拟圆逼近、三点定圆”三种算法，可适应不同类型抑菌圈的测量。

l高对比、高分辨成像---保证测量精度

抑菌圈测量的关键是准确找到透明圈与底层菌的“边界线”。迅数**设计的悬浮式暗视野，使得透明的抑菌圈构成“黑背景”，与周边灰白色的菌层形成高反差。

测量精度取决于数字影像画质，而镜头与相机的组合对画质至关重要。HD5000采用光学分辨率达150LP/mm的大靶面定焦镜头，将通透无畸变的光信号通过4/3英寸大面阵CMOS芯片相机，转为高清细腻的抑菌圈数字图像。

l抗生素效价测定

提供一剂量法、二剂量法、三剂量法及合并计算。一剂量法符合美国药典，二剂量法和三剂量法符合中国药典2020版。仪器重复性自检，测量相对误差≤0.002mm；均匀性自检，相对误差≤0.1％。

主要功能与技术指标

一、照明系统

?全封闭钢铝合金机箱（32×34×46cm）：精密、坚固，确保光密闭

?平皿载样舱：下拉式铝合金隔断窗，消除环境杂散光干扰，阻断紫外泄露、避免灰尘进入

?雾光漫反射照明

1)96颗LED列阵与纳米反射材料构成嵌入式雾光系统，360°连续漫反射，凸显菌落色泽和纹理，消除玻璃培养皿折射形成的光斑、光环。

2)色温变化范围：3100K－5800K照度范围 50-—7000 Lux

3)LED寿命≧20000 小时

?悬浮暗视野照明

白色LED光源，照度范围 100—5500 Lux 显色指数74%

?彩色（12色）凌透背光照明

1)可调式LED导光列阵，形成均匀、高亮的12种色彩透射光

2)照度均匀度大于90%，确保培养皿边缘与中间得到均匀照明

?多谱莱茵伯格照明

1)12通道可见激发光、环幕逆透射，与凌透背光可构成156种组合照明模式

2)多光谱模式可降低培养基不平整、色变的影响，减少琼脂杂质的干扰

3)无损光着色技术与抗干扰精密统计技术结合，增强菌落之间细微颜色差异辨别，显著提高菌落识别、筛选的精度

?紫外反射光源：254nm用于腔体消毒、紫外诱变 ；366nm 可用于荧光激发

?光源控制器

1)隐形弹吸式控制面板，6路照明选择开关、4通道无级亮度调节、双通道色温调节

2)照明组合 自由切换

二、数字成像

?1.1英寸大靶面高清工业定焦镜头，镜头中央与边缘都保持150 lp/mm的分辨率

?超大面阵CMOS相机： SONY 4/3英寸彩色CMOS 传感器，

分辨率：2100万像素

单像素尺寸：4.54X4.54um

三、菌落分析模块

1.基本菌落计数功能

?平皿类型：倾注、涂布、膜滤、螺旋平皿、3M纸片

?全皿菌落统计：菌落总数统计，并按25档尺寸分类显示

?区域选择统计：可选择圆形、矩形、任意圈定区域进行统计

?多域平行统计：一次性多区域同步统计；多区域“镂空”统计

?直径分类统计：设置直径范围，统计特定大小的菌落

?鼠标点击统计：快速标记、添加菌落，适合培养皿边缘菌落的计数

?菌落粘连分割：自动分割相互粘连的菌落，链状菌落由用户选择分割或不分割

2.快速菌落统计

?滚轮参数调节统计（4种）：均质平皿、背景不均、微小菌落、彩色背景

?一键响应统计（3种）：单色统计、霉菌统计、反式统计

3.高级菌落统计

?动态调节统计：可对统计结果进行动态调节修正，快速获取**统计效果。

?偏差预估统计：适用于菌落颜色多且复杂的情况。

?水平集多模型算法：搜索运算，获取**图像分割效果，适应培养基背景变换

?特定菌落统计：根据菌落色泽、大小、轮廓特征，识别特定菌落

?反式统计：适合菌落类型极其复杂而培养基背景均匀

?高粘连菌统计：适合多重粘连菌的分割计算

?杂菌、杂质剔除：根据形态、尺寸、颜色的区别，进行自动杂菌、杂质剔除

?螺旋菌落统计：根据FDA标准自动计数螺旋平板，支持指数模式、缓慢指数模式、均一模式、比例模式、草坪模式等。兼容美国SBI、西班牙IUL螺旋接种仪。

4.网格滤膜与3M测试片

?黑色实线网格一键统计

?3M细菌总数测试片、3M金黄色葡萄球菌测试片：一键统计

?3M大肠菌群测试片、3M大肠杆菌/大肠菌群快速测试片：一键统计+人工选择

5.典型菌筛选

?单色分类统计：根据颜色精度、扩散度和菌落大小、轮廓特征，筛选特定菌落

?多色自动聚类：根据颜色聚类精度，自动区分24种不同颜色的菌落

?指定多色筛选：一次筛选1-8种指定颜色菌落

?透明圈特性分析：适用于抑菌圈、水解圈、变色圈、溶钙圈、溶血圈、排油圈、溶磷圈分析

?双色圈自动筛选

6.菌落特征描述

?细菌、酵母：颜色、大小、形状、表面形态、边缘、光泽、透明度等特征，智能描述和排序

?霉菌、放线菌：正面颜色、反面颜色、大小、表面形态、边缘、质地等特征，智能描述和排序

7.微生物限度分析工具

?培养基适用性检查

?控制菌检查-菌落形态

8.专项分析

?防霉检测：定量分析防霉等级

?多区域串联统计：适合培养基背景不均匀的复杂菌落

?多区域并联统计：适合多孔板、OPKA、SBA分析

9.高级工具

?网格清除：消除滤膜网格背景干扰

?人工计数修正：添加或删除菌落

?排除污染区域：鼠标勾勒任意污染区域，自动剔除污染区域的菌落数

?背景文字清除：自动消除记号笔干扰

?人工粘连分割：手动分割多重粘连菌落

?参数自动换算：培养皿直径、样本稀释度输入，实现自动换算

?文字、图形标注：各类绘图工具和中英文文字嵌入

10.标定与测量

?仪器标定：仪器自带标定、人工修正标定

?一键式快速测量：一键测定大菌落，适合真菌、放线菌的单菌落分析

?全皿自动测量：全皿菌落的等效直径、面积、长短径、周长、圆度分析

?多向标尺测量、手动精确测量：长度、角度、弧度、面积、弧线、任意曲线

11.图像处理

?图像调节：灰度图、负相图转换；亮度、对比度、饱和度调节；RGB调节

?图像增强：锐化、自适应增强

?图像滤波：中值滤波、高通滤波、高斯滤波、低通滤波、队列滤波、高通高斯

?边缘检测：Sobel算子、Robert算子、Laplace算子、垂直检测、水平检测

?形态学运算：腐蚀、膨胀、开运算、闭运算

四、数据安全与管理

1.“系统、数据、操作、复核”四重系统架构，分设职能与权限，确保数据信息的安全、完整和真实

?系统管理员（**层）：负责创建、管理所有操作员与审核员的账户和登入密码。确保操作员与操作员之间、操作员与审核员之间的账户隔离与数据隔离。

?数据管理员（副高层）：负责全部测试数据的档案管理、以及计算机的数据库管理。封存所有审核通过的测试报告或将原始图片、测试数据备份、导出，保证了数据的完整性、安全性。

?操作员：负责培养皿菌落的测试、自检、修正、形成电子报告、递交审核、对审核通过后的文件进行报告打印。

?复核员：负责对操作员递交的测试报告进行审核。核查数据输入与处理过程，但无权修改；对存疑报告作“审核退回”处理，要求操作员重新测试；对“审核通过”的报告将**性存档，无论审核员还是操作员都无权再删除，以确保数据的原始性和真实性。

2.数据存储与导出

?以电子数据为主，记录：样本来源、编号、稀释度、平皿图片、识别效果、计数值、所用统计工具、参数设置、修正情况，确保记录信息完整。

?满足质量审计，存储的电子数据能以PDF或Excell格式打印输出

3.水印签章技术、防篡改技术、测试流程智能重构技术，实现有效的审计追踪

?防篡改技术

1)采用多用户登入管理，所有操作员、审核员的名字，被系统自动记录在操作流程和测试报告中；所有操作日期、审核日期，由计算机自动生成，避免错填或伪造。

2)全部操作流程，包括：菌落图片、培养皿尺寸、样本稀释度、统计工具、所用参数、测试所得的菌落总数、自检修正后的菌落总数等，由计算机自动记录在数据库中，操作员无法进行改动，为后续审计提供全部真实数据。

?水印签章技术

“审核通过”的测试报告会自动生成操作员和审核员的账户电子签名，并在报告上加印防伪的“审核通过”水印签章。

?测试流程的智能重构技术

1)“复核员”打开“等待审核”的测试记录，计算机自动复原操作员的全部流程和测试环境，包括：当时所测的培养皿图片、测试结果、培养皿尺寸、样本稀释度、采用的统计工具及所用参数、测试所得的菌落总数、修正情况……

2)通过测试环境和测试流程的重现，复核员可以追溯操作员的全部操作，复核测试结果的准确性，达到审计追踪目的。

五、抑菌圈分析模块

1.Szone 抑菌圈多模式测量技术

?自动检测：基于抑菌圈轮廓的精确边缘检测，适合边缘清晰、圆形抑菌圈

?拟圆逼近：基于抑菌圈轮廓的圆形拟合逼近，适合边缘破裂、非标准圆形抑菌圈

?人工检测：鼠标点击抑菌圈边缘上三点成圆，适合边缘模糊的抑菌圈

2.抗生素效价测定

?一剂量法效价检测：适合美国药典

?二剂量法、三剂量法及合并计算：适合中国药典2020版

?重复性自检：相对误差≤0.01%、重复测量精度 ≤0.002mm

?均匀性自检：相对误差≤0.05%

?台间测量差异≤0.2%

3.舒巴坦敏感β-内酰胺酶检验

?纯水验证：根据（A）、（B）、（D）产生抑菌圈，D-C≧3， B-A≦3 ，判定系统成立

?自动检测三个平行样本的（A）、（B）、（C）、（D）抑菌圈，并数据导入

?自动计算平行试验平均值，智能判别结果的阴阳性。

?无效报告自动预警

六、仪器规格与配置

?多谱超分辨菌落成像系统主机1台

?菌落分析软件、自动抑菌圈测量软件、抗生素效价测定软件、舒巴坦敏感β-内酰胺酶检验软件

?高端一体电脑:：双核四线程CPU/4G内存/1T硬盘/23"高清屏，Windows 10系统

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