CN109975290A - 一种细菌检测快速分析仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种细菌检测快速分析仪，所述分析仪包括：光源、触摸显示屏、抽屉、相机、摄像头和无线传输控制器；所述光源发出指定波长的光，所述光源垂直架设在所述抽屉上方；所述抽屉设置在所述分析仪的侧面，待测样本放置在所述抽屉内；所述相机和所述摄像头均用于采集图像，所述相机和所述摄像头均与所述无线传输控制器连接，用于将所述图像发送至所述控制器；所述控制器根据所述图像分析所述待测样本的细菌信息。支持多种检测方法：测试片法、酶底物法，不再只具备单一检测方法；通过图像识别技术实现了细菌检测结果的标准化判读。

Description

一种细菌检测快速分析仪

技术领域

本发明涉及细菌检测领域，特别是涉及一种细菌检测快速分析仪。

背景技术

水、食品、空气和土壤等各类环境都存在着众多的微生物，微生物包括细菌、病毒、原虫等，其中细菌是微生物的一个重要组成部分。由条件致病菌或致病菌感染而引起的疾病给人类带来了严重的危害，如霍乱弧菌、炭疽杆菌、沙门氏菌和大肠杆菌O157∶H7等，因此，为了保障人们的身体健康必须加强对细菌等微生物的检测和监测。由于细菌的种类繁多，而且有时需要检测的某种致病菌浓度极低，因此无法对待检样品中的所有细菌进行一一检测。为此，人们通过测定样品中指示菌来评价样品受细菌污染的程度，目前我国各类标准中的指示菌一般包括菌落总数、总大肠菌群、大肠埃希氏菌、耐热大肠菌群和霉菌等，这些指示菌的检测在国家标准中的检测方法主要包括平板倾注法、滤膜法、多管发酵法和酶底物法等，其结果的判读通常需要人们在不同灯光下计数特征菌落数或反应孔数，由于每个人对菌落特征或颜色判别能力不一致，使得最后得出的结果存在不一致性问题。另外，细菌检测是各级疾病预防控制中心、医院和质量监测等卫生部门日常工作的一个重要部分，工作人员每天要进行大量细菌检测工作，其中结果分析判断要耗费人们大量的时间，因此人们急需一台能够自动分析检测结果并计数的仪器来解决这个问题。

目前，市面上已有的菌落计数器主要为半自动和全自动式2种，其功能主要对平板法和滤膜法的细菌检测结果进行计数，其功能较为单一。另外，全自动菌落计数器通常体积较大，需要配有专用的电脑，且价格较贵，较难在基层单位推广。因此，现有的菌落计数器已不能满足市场对的需求，亟需研制出能够对不同检测方法的检测结果进行快速分析判断，且体积小，易于携带和价格低廉的细菌检测快速分析仪。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够对不同细菌检测方法的检测结果进行快速分析判读的细菌检测快速分析仪。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种细菌检测快速分析仪，所述分析仪包括：光源、触摸显示屏、抽屉、相机、摄像头和无线传输控制器；

所述光源发出指定波长的光，所述光源垂直架设在所述抽屉上方；

所述抽屉设置在所述分析仪的侧面，待测样本放置在所述抽屉内；

所述相机和所述摄像头均用于采集图像，所述相机和所述摄像头均与所述无线传输控制器连接，用于将所述图像发送至所述控制器；

所述控制器根据所述图像分析所述待测样本的细菌信息。

可选的，所述分析仪还包括：带通滤色片；

所述带通滤色片设置在所述摄像头，用于截断紫外激发光，确保所述摄像头捕获可见光和所述待测样本在紫外光照射下激发出的荧光信号。

可选的，所述光源具体包括白光和紫外光，所述白光和所述紫外光均为LED灯。

可选的，在所述光源前面放置紫外滤光片，滤除无效的白光成分。

可选的，所述分析仪还包括保护设备；

所述保护传感器与所述无线传输控制器连接，当所述光源点亮时所述抽屉被拉开，则所述光源关闭，直到所述抽屉关闭后再打开所述光源。

可选的，所述分析仪还包括：检测模块、分析模块、判断模块；

所述检测模块，用于采用测试片法、酶底物法、免疫胶体金测试卡法对细菌标准菌株检测，获取标准检测结果，拍摄所述标准检测结果获得标准检测结果图像；

所述分析模块与所述检测模块连接，用于将所述检测结果图像作为判断标准值，存储最大可能数表；

所述判断模块与所述分析模块，用于分析待检测细菌在光源的照射下呈现的菌落的大小、菌落的位置、菌落的颜色，获得待检测结果；

将所述待检测结果与所述判断标准值比较分析，获得准确细菌检测结果。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明公开了一种细菌检测快速分析仪，所述分析仪包括：光源、触摸显示屏、抽屉、相机、摄像头和无线传输控制器；所述光源发出指定波长的光，所述光源垂直架设在所述抽屉上方；所述抽屉设置在所述分析仪的侧面，待测样本放置在所述抽屉内；所述相机和所述摄像头均用于采集图像，所述相机和所述摄像头均与所述无线传输控制器连接，用于将所述图像发送至所述控制器；所述控制器根据所述图像分析所述待测样本的细菌信息。支持多种检测方法：测试片法、酶底物法，不再只具备单一检测方法；通过图像识别技术实现了细菌检测结果的标准化判读。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的细菌检测快速分析仪的结构的左视图；

图2为本发明提供的细菌检测快速分析仪的结构的右视图；

图3为本发明提供的细菌检测快速分析仪的结构的主视图；

图4为本发明提供的细菌检测快速分析仪的结构的抽屉内部示意图；

图5为本发明提供的摄像头前滤色片光谱图；

图6为本发明提供的紫外灯前滤色片光谱图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种能够对不同细菌检测方法的检测结果进行快速分析判读的细菌检测快速分析仪。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-图4所示，一种细菌检测快速分析仪，所述分析仪包括：光源、触摸显示屏2、抽屉1、相机、摄像头和无线传输控制器；

所述光源发出指定波长的光，所述光源垂直架设在所述抽屉1上方；

所述抽屉1设置在所述分析仪的侧面，待测样本放置在所述抽屉1内的放置台3上；

所述相机和所述摄像头均用于采集图像，所述相机和所述摄像头均与所述无线传输控制器连接，用于将所述图像发送至所述控制器；

所述控制器根据所述图像分析所述待测样本的细菌信息。

如图2所示，所述分析仪还包括：带通滤色片、扣手4；

所述带通滤色片设置在所述摄像头，用于截断紫外激发光，确保所述摄像头捕获可见光和所述待测样本在紫外光照射下激发出的荧光信号。

所述光源具体包括白光和紫外光，所述白光和所述紫外光均为LED灯。

在所述光源前面放置紫外滤光片，滤除无效的白光成分。

所述分析仪还包括保护设备；

所述保护传感器与所述无线传输控制器连接，当所述光源点亮时所述抽屉1被拉开，则所述光源关闭，直到所述抽屉1关闭后再打开所述光源。

可选的，所述分析仪还包括：检测模块、分析模块、判断模块；

所述检测模块，用于采用测试片法、酶底物法、免疫胶体金测试卡法对细菌标准菌株检测，获取标准检测结果，拍摄所述标准检测结果获得标准检测结果图像；

所述分析模块与所述检测模块连接，用于将所述检测结果图像作为判断标准值，存储最大可能数表；

所述判断模块与所述分析模块，用于分析待检测细菌在光源的照射下呈现的菌落的大小、菌落的位置、菌落的颜色，获得待检测结果；

将所述待检测结果与所述判断标准值比较分析，获得准确细菌检测结果。指示灯和USB口设计

在使用之前需连接电源，打开开关按钮，当箱体第1个指示灯亮表示电源开关开启。当白灯开启时，箱体第2个指示灯亮，当紫外灯开启时，箱体第3个指示灯亮。壳体配有两个USB接口，分别用于连接外部USB接口设备和开发板的升级。

保护功能设计

由于检测过程中需要紫外照明，为了防止紫光光源对人体的伤害，内有防漏光保护传感器，当细菌检测快速分析仪在工作时(即光源点亮时)抽屉被拉开，则光源自动关闭，直到抽屉关闭后才能再打开光源。

灯光的设计

本系统采用的白光和紫外光两路光源均选用LED灯，与传统灯管型紫外灯相比，具有体积小、功耗低、寿命长的优点。

根据不同的检测项目，通过电路控制和软件实现自动照明，实现不同灯光下的需求。

为了提高信噪比，屏蔽外界干扰，本系统在光学设计上进行增强。

图像采集增强

在检测时，由于由紫外和可见光两种方式进行切换采集，紫外光为短波段光谱，易受其他光谱光线干扰，且普通方法不能直接观看紫外光源(其为非可见光光谱，相机接收的都是其激发出来的可见光光谱段信号)，所以需要将杂散过滤掉。

在采集单元，在摄像头一侧放置425nm截止的带通滤色片(如图5所示)，截断紫外激发光，确保摄像头捕获可见光和被检物在紫外光照射下激发出的荧光信号。通常的设计是依靠机械设计来实现滤色片的转换，本发明无需转换滤色片，进一步简化了设计。由于还存在白光检测，所以并未选取窄带滤色片，保留了可见光部分。

具体实现方法：在镜头和相机之间安装滤色片实现增强。如图4所示，增强对比效果。

光学补偿

由于被测试产品的介质特性，具有反光和无用数据干扰，在照明光源前放置紫外滤光片，滤除无效的白光成分，避免了样品的塑料材质反光问题(如图6所示)。光源采用垂直架设，可以使得光照均匀，保证采图质量。

电路的设计

通过APP接收用户设置，调节光源亮暗和设置相机参数，经过开发板对采集设备和光源进行处理，从而实现智能化采集、检测。本产品的电路结构是：最上层是触摸屏和显示屏，主要功能是通过软件APP设置参数和显示采集图像。下一层是开发板，主要进行图像处理、通信。再下一层是FPGA电路板，主要有电源转换模块、光源控制模块、通信接口和指示灯，电源模块将从外部输入的12电源通过一个12V的DC-DC电源模块稳压，再转换成5V、3.3V和2.5V等，给其他模块和开发板供电，光源控制模块通过接收开发板设置的参数，调节灯板上灯的亮度。最下一层是灯板，安装大功率紫外灯、高亮度白灯，大功率紫外灯后安装散热片。

电路设计主要是为了能够通过相机检测时对灯光进行控制。

考虑到紫外光源的衰减周期较快，所以电路设计上提供软件可以调节紫外光源亮度，可以实现调节亮度继续检测的目的，降低的产品更换的成本。

分析方法

利用各种方法对细菌标准菌株进行检测，拍摄检测结果的图像进行分析，以此做为判断标准储存在仪器中，另外将MPN表内置于仪器中实现仪器的自动分析。通过对细菌检测结果所呈现出的颜色(分别在白光和紫外下的不同颜色)、菌落大小、位置的不同进行分析，同时调节色差、图像域值来降低背景值的影响，最后与仪器内置的各种标准进行对比分析从而得到准确的结果。采用I/O通讯方式可实现样品自动检测，将要检测的检测项、检测方法和样品名称通过串口命令发送至APP，APP接收指令后直接跳转至检测界面，只需人工点击“开始检测”之后，出现“保存并自动上传”按钮，点击后数据保存至数据库并自动上传至通讯方。

使用串口线连接电脑和细菌检测快速分析仪设备；

测试时，在电脑端打开软件“XX_1.0V.exe”，选择串口设备号。

点击“打开串口”，在“数据发送”的普通模式编辑框内输入按照通讯协议规定好的格式指令。点击“开始检测”，出现检测结果之后，点击“保存并上传”，即可看到上传的结果。

本发明的优点：

本发明能够对测试片法(检测菌落总数、总大肠菌群等)，酶底物法(检测菌落总数、总大肠菌群、耐热大肠菌群、大肠埃希氏菌等)，免疫胶体金测试卡法(检测沙门氏菌、大肠杆菌O157等)的检测结果进行快速分析判断与计数，每项指标分析时间小于10秒。本发明能够对不同细菌检测方法的检测结果进行快速分析判断，具有体积小，易于携带和价格低廉等优点，

菌落总数检测结果的分析，包括如下步骤：

样品的准备

制备大肠杆菌25922菌液，并对菌液进行系列梯度稀释，利用菌落总数测试片对上述菌液进行检测，37℃下培养48h，采用人工计数方式挑选菌落数在10-200范围内的测试片利用细菌检测分析仪进行分析，挑选出的测试片的菌落总数分别是46，55，60，126，117，123。

样品分析

点击细菌检测分析仪APP图标，进入APP界面首页；

点击首页所徽图像，进入APP登录界面，登录之后进入功能选择界面；

在功能选择界面，点击“样品检测”按钮，进入检测界面，在设备中放置待检测样品，在检测界面点击“测试方法”选项选择“测试片法”，在“检测项目”选项选择“菌落总数”，然后点击“开始检测”按钮即可对待检测样品进行判读，结果输出在界面，点击保存按钮对检测的输出结果进行保存。6个样品的分析结果分别是46，55，60，126，117，123，与人工计数结果一致。

检测界面返回至功能选择界面，点击“数据管理与查询”按钮，进入数据管理和查询界面：输入检测条件过滤检索，显示检测保存的结果条目，对每一条记录可以进行查看、编辑、删除、导出、打印操作。

实施例2

总大肠菌群检测结果的分析，包括如下步骤：

样品的准备

制备大肠杆菌25922菌液，并对菌液进行系列梯度稀释，利用酶底物法对上述菌液进行检测，37℃下培养24h，在自然光下采用人工计数方式挑选定量盘上黄色孔在0-51范围内的定量盘利用细菌检测分析仪进行分析，挑选出的定量盘上的黄色孔数分别为12，13，15，45，42，46，查MPN表后对应的结果分别是13.7，15，17.8，109.1，88.5，118.4。

样品分析

点击细菌检测分析仪APP图标，进入APP界面首页；

点击首页所徽图像，进入APP登录界面，登录之后进入功能选择界面；

在功能选择界面，点击“样品检测”按钮，进入检测界面，在设备中放置待检测样品，在检测界面点击“测试方法”选项选择“酶底物法”，在“检测项目”选项选择“总大肠菌群”，然后点击“开始检测”按钮即可对待检测样品进行判读，结果输出在界面，点击保存按钮对检测的输出结果进行保存。6个样品的分析结果分别是13.7，15，17.8，109.1，88.5，118.4，与人工计数结果一致。

检测界面返回至功能选择界面，点击“数据管理与查询”按钮，进入数据管理和查询界面：输入检测条件过滤检索，显示检测保存的结果条目，对每一条记录可以进行查看、编辑、删除、导出、打印操作。

实施例3

大肠埃希氏菌检测结果的分析，包括如下步骤：

样品的准备

采用实施例2的样品，在紫外灯下计数定量上发荧光的孔，分别为12，13，15，45，42，46，查MPN表后对应的结果分别是13.7，15，17.8，109.1，88.5，118.4。

样品分析

点击细菌检测分析仪APP图标，进入APP界面首页；

点击首页所徽图像，进入APP登录界面，登录之后进入功能选择界面；

在功能选择界面，点击“样品检测”按钮，进入检测界面，在设备中放置待检测样品，在检测界面点击“测试方法”选项选择“酶底物法”，在“检测项目”选项选择“大肠埃希氏菌”，然后点击“开始检测”按钮即可对待检测样品进行判读，结果输出在界面，点击保存按钮对检测的输出结果进行保存。6个样品的分析结果分别是13.7，15，17.8，109.1，88.5，118.4，与人工计数结果一致。

检测界面返回至功能选择界面，点击“数据管理与查询”按钮，进入数据管理和查询界面：输入检测条件过滤检索，显示检测保存的结果条目，对每一条记录可以进行查看、编辑、删除、导出、打印操作。

实施例4

沙门氏菌检测结果的分析，包括如下步骤：

(1)样品的准备

制备沙门氏菌50001菌液，并对菌液进行系列梯度稀释，选择菌液浓度在106CFU/mL的样品进行测试。利用3条沙门氏菌免疫胶体金测试卡检测上述沙门氏菌液，3条测试卡上都出现2条红线，说明检测结果均为阳性。

(2)样品分析

点击细菌检测分析仪APP图标，进入APP界面首页；

点击首页所徽图像，进入APP登录界面，登录之后进入功能选择界面；

在功能选择界面，点击“样品检测”按钮，进入检测界面，在设备中放置待检测样品，在检测界面点击“测试方法”选项选择“测试卡法”，在“检测项目”选项选择“沙门氏菌”，然后点击“开始检测”按钮即可对待检测样品进行判读，结果输出在界面，点击保存按钮对检测的输出结果进行保存。3个样品的分析结果均为阳性，与人工分析结果一致。

检测界面返回至功能选择界面，点击“数据管理与查询”按钮，进入数据管理和查询界面：输入检测条件过滤检索，显示检测保存的结果条目，对每一条记录可以进行查看、编辑、删除、导出、打印操作。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种细菌检测快速分析仪，其特征在于，所述分析仪包括：光源、触摸显示屏、抽屉、相机、摄像头和无线传输控制器；

所述光源发出指定波长的光，所述光源垂直架设在所述抽屉上方；

所述抽屉设置在所述分析仪的侧面，待测样本放置在所述抽屉内；

所述相机和所述摄像头均用于采集图像，所述相机和所述摄像头均与所述无线传输控制器连接，用于将所述图像发送至所述控制器；

所述控制器根据所述图像分析所述待测样本的细菌信息。

2.根据权利要求1所述的一种细菌检测快速分析仪，其特征在于，所述分析仪还包括：带通滤色片；

所述带通滤色片设置在所述摄像头，用于截断紫外激发光，确保所述摄像头捕获可见光和所述待测样本在紫外光照射下激发出的荧光信号。

3.根据权利要求1所述的一种细菌检测快速分析仪，其特征在于，所述光源具体包括白光和紫外光，所述白光和所述紫外光均为LED灯。

4.根据权利要求1所述的一种细菌检测快速分析仪，其特征在于，在所述光源前面放置紫外滤光片，滤除无效的白光成分。

5.根据权利要求1所述的一种细菌检测快速分析仪，其特征在于，所述分析仪还包括保护设备；

所述保护传感器与所述无线传输控制器连接，当所述光源点亮时所述抽屉被拉开，则所述光源关闭，直到所述抽屉关闭后再打开所述光源。

6.根据权利要求1所述的一种细菌检测快速分析仪，其特征在于，所述分析仪还包括：检测模块、分析模块、判断模块；

所述检测模块，用于采用测试片法、酶底物法、免疫胶体金测试卡法对细菌标准菌株检测，获取标准检测结果，拍摄所述标准检测结果获得标准检测结果图像；

所述分析模块与所述检测模块连接，用于将所述检测结果图像作为判断标准值，存储最大可能数表；

所述判断模块与所述分析模块，用于分析待检测细菌在光源的照射下呈现的菌落的大小、菌落的位置、菌落的颜色，获得待检测结果；

将所述待检测结果与所述判断标准值比较分析，获得准确细菌检测结果。