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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。
獨特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。可實現：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”
l“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。
l多譜萊因伯格照明
多譜萊因伯格照明是迅數**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：
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，具有極高的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、精確 菌種數字化篩選
l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。
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、指定多色篩選、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。
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。
l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/噬菌斑的準確分割和精確計數。
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。
l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）
l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。
lSpot 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 。“多區域動態調節統計”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
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。
l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。
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％。
主要功能與技術指標
一、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
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
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
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
二、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
三、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
?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金黃色葡萄球菌測試片：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
?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、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
四、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（**層）：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**性存檔，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。
五、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
?重復性自檢：相對誤差≤0.01%、重復測量精度 ≤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
六、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
?高端一體電腦:：雙核四線程CPU/4G內存/1T硬盤/23"高清屏，Windows 10系統
杭州迅數科技有限公司
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