紙片擴散法藥敏抑菌圈測量儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了紙片擴散法藥敏抑菌圈測量儀，主要包括激光成像系統(tǒng)和信號處理系統(tǒng)，其中激光成像系統(tǒng)利用能量高度集中、光斑極小的激光光源，投射在抑菌圈表面，通過高靈敏度的檢測器，將抑菌圈表面反射的包含圖像灰度信號的光轉(zhuǎn)換成電信號，最后通過信號處理系統(tǒng)將檢測器輸出的電信號處理成可供計算機識別的數(shù)字信號，特別地，通過一個或多個高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)棱鏡或是一套或多套連續(xù)快速移動的振鏡，獲得一維或多維圖像。該測量儀可實現(xiàn)多維掃描，任意調(diào)節(jié)分辨率，獲得對比度極高分辨率高的圖像，同時掃描效率高。
【專利說明】紙片擴散法藥敏抑菌圈測量儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種紙片擴散法藥敏抑菌圈測量儀，更具體的涉及一種成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要是對抑菌圈進行掃描獲取一維或多維圖像。

【背景技術(shù)】
[0002]抑菌圈(Zone of inhibit1n)是福萊明發(fā)現(xiàn)青霉素的過程中被提出的。在接種了青霉的培養(yǎng)皿中，青霉的周圍不生長細菌，而在遠離青霉的地方有細菌生長。此后，不生長細菌的地方，以青霉菌落為圓心的一個較為規(guī)則的圓，這個圓圈便被稱為抑菌圈。其中，在抗生素敏感實驗中，采用紙片擴散法將含有定量抗菌藥物的濾紙片貼在已接種了測試菌的瓊脂表面上，紙片中的藥物在瓊脂中擴散，隨著擴散距離的增加抗菌藥物的濃度呈對數(shù)減少，從而在紙片周圍形成一種濃度梯度，在藥物擴散的同時，紙片周圍抑菌濃度范圍內(nèi)的測試菌不能生長，而抑菌濃度范圍外的菌株則繼續(xù)生長，從而在紙片的周圍形成透明的抑菌圈。抑菌圈的大小直觀的反映出測試菌對測定藥物的敏感程度，抑菌圈直徑越大表示藥物抑菌作用越強，反之則表示藥物抑菌作用越弱。
[0003]現(xiàn)有的紙片擴散法藥敏抑菌圈的測量技術(shù)存在以下難點:
[0004](I)抑菌圈與培養(yǎng)基的顏色差異較小，對成像系統(tǒng)的圖像對比度要求高；
[0005](2)抑菌圈由抗生素擴散與菌群生長相互作用形成，受抗生素抑菌能力菌群繁殖能力的影響，抑菌圈邊緣存在邊界模糊或疊加問題，業(yè)內(nèi)稱之為雙圈(或多圈)，由于成像系統(tǒng)的對比度有限，抑菌圈的邊緣不易準(zhǔn)確識別；
[0006](3)受鋼圈和培養(yǎng)箱平整度、培養(yǎng)皿放置的水平度，抗生素擴散并不完全呈圓形，導(dǎo)致生成的抑菌圈也不完全呈圓形。
[0007]以上三點之中，除第三點與成像系統(tǒng)無關(guān)，并且可以通過軟件解決之外，其它兩點均與成像系統(tǒng)直接相關(guān)，由此可見，成像系統(tǒng)性能的優(yōu)劣成為抑菌圈測量技術(shù)的核心部分，直接關(guān)系到抑菌圈測量儀的測量精度。然而，在現(xiàn)有的成像技術(shù)中，包括攝像機、數(shù)字相機、線陣掃描儀，由于以下原因，無法獲得理想的成像性能:
[0008](I)成像焦距相對較遠，景深相對較大，對比度相對較低，成像的清晰度有待提聞;
[0009](2)由于是面陣成像，光源能量分散，單位像素從光源獲得的能量極低，對比度低，信噪比低，圖像細節(jié)難以精確獲取。
實用新型內(nèi)容
[0010]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種紙片擴散法藥敏抑菌圈測量儀，主要包括激光成像系統(tǒng)和信號處理系統(tǒng)，其中，激光成像系統(tǒng)利用能量高度集中、光斑極小的激光光源，投射在抑菌圈表面，通過高靈敏度的檢測器，將抑菌圈表面反射的包含圖像灰度信號的光轉(zhuǎn)換成電信號，最后通過信號處理系統(tǒng)將電信號處理成可供計算機識別的數(shù)字信號，特別地，通過設(shè)置一個或多個高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)棱鏡或是一套或多套快速移動的振鏡，從而獲得一維或多維圖像。
[0011]本實用新型的目的在于提供以下幾方面:
[0012]本實用新型提供的紙片擴散法藥敏抑菌圈測量儀，信號處理系統(tǒng)10，其特征在于，激光成像系統(tǒng)包括從左到右依次設(shè)置的激光控制器1、激光管2、凸透鏡3、偏光棱鏡4、四分之一波長板5和旋轉(zhuǎn)棱鏡6以及位于旋轉(zhuǎn)棱鏡6下方的培養(yǎng)皿7和位于偏光棱鏡4正上方的檢測器9，其中，激光控制器I與激光管2相連，控制激光管2發(fā)出的穩(wěn)定光源，經(jīng)過凸透鏡3后匯聚成平行光束，平行光束經(jīng)過偏光棱鏡4形成直線偏振光，然后經(jīng)過四分之一波長板5相位延遲90度后，通過旋轉(zhuǎn)棱鏡6反射到達培養(yǎng)皿7，由于旋轉(zhuǎn)棱鏡6在電機驅(qū)動下高速旋轉(zhuǎn)，光斑在培養(yǎng)皿7上形成一條狹窄的光線，培養(yǎng)皿7的左右往復(fù)運動使狹窄的光線掃過整個培養(yǎng)皿的表面，培養(yǎng)皿7反射回的光線通過旋轉(zhuǎn)棱鏡6反射后再次經(jīng)過四分之一波長板5，相位再次延遲90度，然后經(jīng)過偏光棱鏡4，90度轉(zhuǎn)向后到達檢測器9，轉(zhuǎn)換為電信號后，傳入位于檢測器9正上方并與檢測器9相連的信號處理系統(tǒng)10，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
[0013]本實用新型的另一目的在于提供的紙片擴散法藥敏抑菌圈測量儀，其中，在激光成像系統(tǒng)中，設(shè)置多個旋轉(zhuǎn)棱鏡，多個旋轉(zhuǎn)棱鏡的中心軸重合或平行中心軸同軸。
[0014]本實用新型的再一目的在于提供的紙片擴散法藥敏抑菌圈測量儀，其中，激光成像系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)棱鏡可被一套或多套連續(xù)快速移動振鏡所替換。
[0015]本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下優(yōu)點:
[0016]I)由于所使用的激光波長單一，能夠形成的光斑極小，能量高度集中，因此成像對比度強，大大提高了抑菌圈分辨能力，特別是抑菌圈不清晰的培養(yǎng)皿，大大改善了分辨雙圈或多圈抑菌圈的能力；
[0017]2)通過控制激光光斑大小以及旋轉(zhuǎn)棱鏡的掃描速度，可以獲得動態(tài)分辯率，當(dāng)掃描抑菌圈邊緣時，可以降低掃描速度，以獲得更高的分辨高，提高精度，其它部分可加快掃描速度，以節(jié)省掃描時間；
[0018]3)通過設(shè)置多個旋轉(zhuǎn)棱鏡，可以從各個不同的角度掃描抑菌圈，實現(xiàn)多維成像，可以獲得抑菌圈邊緣的立體圖像，進一步提高測量精度；
[0019]4)結(jié)構(gòu)緊湊，適宜的生產(chǎn)成本，便于在應(yīng)用領(lǐng)域的普及。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1示出根據(jù)本實用新型的一種優(yōu)選方式的擴散法藥敏抑菌圈測量儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2示出根據(jù)本實用新型的培養(yǎng)皿的俯視圖。
[0022]附圖標(biāo)號說明
[0023]1-激光管控制器
[0024]2-激光管
[0025]3-凸透鏡
[0026]4-偏光棱鏡
[0027]5-四分之一波長板
[0028]6-旋轉(zhuǎn)棱鏡
[0029]7-培養(yǎng)皿
[0030]8-窄帶濾光片
[0031]9-檢測器
[0032]10-信號處理系統(tǒng)
[0033]11-抑菌圈

【具體實施方式】
[0034]下面通過對本實用新型進行詳細說明，本實用新型的特點和優(yōu)點將隨著這些說明而變得更為清楚、明確。
[0035]在這里專用的詞“示例性”意為“用作例子、實施例或說明性”。這里作為“示例性”所說明的任何實施例不必解釋為優(yōu)于或好于其它實施例。盡管在附圖中示出了實施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。
[0036]如圖1，圖2所示，本實用新型的紙片擴散法藥敏抑菌圈測量儀，主要包括激光成像系統(tǒng)和信號處理系統(tǒng)10，激光成像系統(tǒng)包括從左到右依次設(shè)置的激光控制器1、激光管
2、凸透鏡3、偏光棱鏡4、四分之一波長板5和旋轉(zhuǎn)棱鏡6以及位于旋轉(zhuǎn)棱鏡6下方的培養(yǎng)皿7和偏光棱鏡4正上方的檢測器9,其中，激光控制器I與激光管2相連,信號處理系統(tǒng)10位于檢測器9正上方，并與檢測器9相連。
[0037]在上述激光成像系統(tǒng)中，激光管2發(fā)出具有單一波長的激光，同時提供能量集中且光斑極小的點光源，因此使得掃描后生成的圖像對比度高，光斑小，圖像分辨率高，從而避免了雜亂的光導(dǎo)致圖像的模糊不清。特別地，選擇激光管所發(fā)出的波長為634?636nm，可達到最佳的成像效果。與激光管相連的激光控制器I控制激光管使得激光管輸出的激光功率恒定，使得生成的圖像分辨率高，清晰度好。
[0038]由于激光管所發(fā)出的激光具有較大的發(fā)射角，根據(jù)光學(xué)原理，在激光管的正右方設(shè)置凸透鏡3，經(jīng)過凸透鏡準(zhǔn)直后，變成發(fā)射角極小的平行光，將激光匯聚成平行光束，進一步獲得能量集中且光斑小的光源。
[0039]經(jīng)過準(zhǔn)直后的激光，透過偏光棱鏡4和四分之一波長板5后，直接投射到旋轉(zhuǎn)棱鏡6上，然后到達培養(yǎng)皿7。準(zhǔn)直后的激光透過偏光棱鏡后變成純粹的直線偏振光，再經(jīng)過四分之一波長板后，相位延遲90度。特別地，偏光棱鏡選用偏光直角棱鏡，安裝更加容易，同時對機械應(yīng)力具有更好的穩(wěn)定性和強度。
[0040]經(jīng)本發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，偏光棱鏡傾斜放置，與凸透鏡(3)的光軸所成的角為45度，使得反射回的光線準(zhǔn)確定位，被檢測器所接收。
[0041]旋轉(zhuǎn)棱鏡6將透過四分之一波長板5的激光按照特定的方向?qū)σ志?1進行掃描，獲取圖像。由于旋轉(zhuǎn)棱鏡6在電機驅(qū)動作用下可以高速旋轉(zhuǎn)，光斑便在培養(yǎng)皿7上形成了一條狹窄的光線，培養(yǎng)皿左右往復(fù)運動，使得這條狹窄的光線掃過整個培養(yǎng)皿的表面，形成了從點到線再到面的轉(zhuǎn)變。特別地，旋轉(zhuǎn)棱鏡為旋轉(zhuǎn)正五面體棱鏡。另外，旋轉(zhuǎn)棱鏡的旋轉(zhuǎn)速度是可控的，當(dāng)對抑菌圈11邊緣進行掃描時，可以降低掃描速度，以獲得更高的分辨高，從而提高精度，當(dāng)對其它部分進行掃描時，可加快掃描速度，以節(jié)省掃描時間，提高工作效率。
[0042]在一個優(yōu)選實施方式中，可設(shè)置多個旋轉(zhuǎn)棱鏡，多個旋轉(zhuǎn)棱鏡的中心軸重合或平行中心軸同軸，從而實現(xiàn)多維掃描，可以獲得抑菌圈11邊緣的立體圖像，進一步提高測量精度。
[0043]對抑菌圈11掃描后，由抑菌圈11反射回來的反射光線被旋轉(zhuǎn)棱鏡6反射后再次進入四分之一波長板5時，相位再次延遲90度，于是便與未進入四分之一波長板時的原入射光線產(chǎn)生180度的相位差，然后通過偏光棱鏡4，轉(zhuǎn)向90度到達檢測器9，由于檢測器9使用了對特定波長敏感的光敏二極管，將被抑菌圈11反射回的包含有灰度信號的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，電信號又被與檢測器相連的信號處理系統(tǒng)10處理成可供計算機識別的數(shù)字信號。其中，信號處理系統(tǒng)主要包括濾波器、信號放大整形器和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
[0044]在一個優(yōu)選實施方式中，在檢測器9的正下方設(shè)置一個窄帶濾光片8，用于濾除光源波長以外的光線，從而提高信噪比，使得成像質(zhì)量好，進一步提高圖像分辨率。特別地，窄帶濾光片的中心波長為630?640nm,透過率為20?90%,可達到最佳的濾除效果,使得圖像分辨率更高，清晰度更好。
[0045]根據(jù)本實用新型，激光成像系統(tǒng)中的激光管2、準(zhǔn)直元件凸透鏡3和四分之一波長板5分布在同一中心軸線上。
[0046]根據(jù)本實用新型，由于旋轉(zhuǎn)棱鏡的反射作用，使得反射光程與原光程在同一個平面上。
[0047]根據(jù)本實用新型提供的紙片擴散法藥敏抑菌圈測量儀，其中，激光成像系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)棱鏡可被一套或多套的振鏡所替換，振鏡能夠快速移動，實現(xiàn)對抑菌圈的一維或多維掃描。
[0048]以上結(jié)合【具體實施方式】和范例性實例對本實用新型進行了詳細說明，不過這些說明并不能理解為對本實用新型的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，在不偏離本實用新型精神和范圍的情況下，可以對本實用新型技術(shù)方案及其實施方式進行多種等價替換、修飾或改進，這些均落入本實用新型的范圍內(nèi)。本實用新型的保護范圍以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.紙片擴散法藥敏抑菌圈測量儀，包括激光成像系統(tǒng)和信號處理系統(tǒng)(10)，其特征在于，激光成像系統(tǒng)包括從左到右依次設(shè)置的激光控制器(I)、激光管(2)、凸透鏡(3)、偏光棱鏡(4)、四分之一波長板(5)和旋轉(zhuǎn)棱鏡(6)以及位于旋轉(zhuǎn)棱鏡(6)下方的培養(yǎng)皿(7)和位于偏光棱鏡(4)正上方的檢測器(9)，其中，激光控制器(I)與激光管(2)相連，控制激光管(2)發(fā)出的功率恒定的光源，經(jīng)過凸透鏡(3)后匯聚成平行光束，平行光束經(jīng)過偏光棱鏡(4)形成直線偏振光，然后經(jīng)過四分之一波長板(5)后，相位延遲90度，最后通過旋轉(zhuǎn)棱鏡(6)反射到達培養(yǎng)皿(7)，由于旋轉(zhuǎn)棱鏡(6)在電機驅(qū)動下高速旋轉(zhuǎn)，光斑在培養(yǎng)皿(7)上形成一條狹窄的光線，培養(yǎng)皿(7)的左右往復(fù)運動使狹窄的光線掃過整個培養(yǎng)皿的表面，培養(yǎng)皿(7)反射回的光線通過旋轉(zhuǎn)棱鏡(6)反射后再次經(jīng)過四分之一波長板(5)，相位再次延遲90度，然后經(jīng)過偏光棱鏡(4)，90度轉(zhuǎn)向后到達檢測器(9)，轉(zhuǎn)換為電信號后，傳入位于檢測器(9)正上方并與檢測器(9)相連的信號處理系統(tǒng)(10)，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙片擴散法藥敏抑菌圈測量儀，其特征在于，偏光棱鏡傾斜放置，與凸透鏡(3)的光軸所成的角為45度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙片擴散法藥敏抑菌圈測量儀，其特征在于，偏光棱鏡為偏光直角棱鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙片擴散法藥敏抑菌圈測量儀，其特征在于，旋轉(zhuǎn)棱鏡為旋轉(zhuǎn)正五面體棱鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙片擴散法藥敏抑菌圈測量儀，其特征在于，在激光成像系統(tǒng)中，設(shè)置多個旋轉(zhuǎn)棱鏡，所述多個旋轉(zhuǎn)棱鏡的中心軸重合或平行中心軸同軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙片擴散法藥敏抑菌圈測量儀，其特征在于，檢測器(9)的正下方設(shè)置一個窄帶濾光片(8)，其中心波長為630?640nm，透過率為20?90%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙片擴散法藥敏抑菌圈測量儀，其特征在于，激光成像系統(tǒng)中的激光管(2)、凸透鏡(3)、偏光棱鏡(4)和四分之一波長板(5)分布在同一中心軸線上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙片擴散法藥敏抑菌圈測量儀，其特征在于，激光管所發(fā)出的波長為634?636nm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙片擴散法藥敏抑菌圈測量儀，其特征在于，旋轉(zhuǎn)棱鏡可被一套或多套的振鏡所替換。
【文檔編號】C12M1/34GK203855581SQ201420232936
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月7日
【發(fā)明者】徐英春, 王瑤, 竇紅濤, 楊文航, 范飛, 夏吉安, 孫宏, 尹相龍 申請人:中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院, 北京先驅(qū)威鋒技術(shù)開發(fā)公司