一種表型學(xué)鑒定法與質(zhì)譜法綜合的微生物鑒定系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微生物鑒定領(lǐng)域，特別是一種表型學(xué)鑒定法與質(zhì)譜法綜合的微生物鑒定系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]機器視覺(Machine Vis1n)指通過圖像攝取裝置抓取目標圖像，將圖像傳送至處理器，基于像素分布和亮度、顏色等信息，進行尺寸、形狀及顏色等參數(shù)的判別，進而得出判別結(jié)果。我國機器視覺應(yīng)用起源于20世紀80年代，近幾年發(fā)展迅猛，市場增幅顯著，但目前機器視覺技術(shù)主要應(yīng)用在電子制造、汽車、制藥和包裝機械等工業(yè)領(lǐng)域，占據(jù)了其70%的市場份額。相關(guān)文獻有專利“一種機器視覺的汽車防撞方法及系統(tǒng)”、碩士學(xué)位論文“基于機器視覺的電子白板系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”等。在生物及醫(yī)療領(lǐng)域，機器視覺技術(shù)開始新的嘗試與探索，相關(guān)文獻有:專利“一種基于機器視覺的醫(yī)療輸液速度監(jiān)測與控制裝置”、碩士學(xué)位論文“基于人臉彩色圖像的疾病診斷研究”等。在微生物鑒定領(lǐng)域，機器視覺相關(guān)文獻較少，有專利“智能化水處理微生物機器視覺辨識系統(tǒng)和方法”、碩士學(xué)位論文“食品微生物快速檢測系統(tǒng)的研究”、碩士學(xué)位論文“顯微圖像識別技術(shù)快速檢測食品細菌總數(shù)的研究”等，但以上應(yīng)用主要是基于機器視覺技術(shù)對微生物進行數(shù)量統(tǒng)計從而進行目標的質(zhì)量分析。
[0003]質(zhì)譜法具有分析速度快、靈敏度高、定性能力強等特點。在微生物鑒定領(lǐng)域，基質(zhì)輔助激光解析/電離飛行時間質(zhì)譜法(Matrix-assisted laser desorpt1n/1nizat1ntime-of-flight mass spectrometry, MALD1-T0F MS)是一種重要的鑒定方法。該技術(shù)是在微生物中添加基質(zhì)，激光電離細胞裂解物(小蛋白或多肽)形成肽質(zhì)量指紋譜(Peptiedmass fingerprinting, PMF),與標準譜庫進行比對分析，從而實現(xiàn)微生物的鑒定。相關(guān)文獻有專利“MALD1-T0F-MS檢測致病性弧菌的方法”、碩士學(xué)位論文“MALDI B1typer微生物快速鑒定與分類新技術(shù)”等，尚未檢索到機器視覺表型學(xué)鑒定方法與質(zhì)譜鑒定法結(jié)合應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的在于提出一種表型學(xué)鑒定法與質(zhì)譜法綜合的微生物鑒定系統(tǒng)和方法，采用機器視覺技術(shù)依據(jù)微生物的圖像信息進行表型學(xué)鑒定，根據(jù)鑒定結(jié)果結(jié)合質(zhì)譜法獲得的肽質(zhì)量指紋圖譜(PMF)進行特定級別和范圍的分子鑒定，從而獲得更高效、更準確的微生物鑒定結(jié)果。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種表型學(xué)鑒定法與質(zhì)譜法綜合的微生物鑒定系統(tǒng)，其特征在于:包括
[0007]基質(zhì)輔助激光解析電離離子源，用于對涂有基質(zhì)的待測樣品發(fā)射激光，使之電離產(chǎn)生離子，將離子加速及引出，再進行離子聚焦；
[0008]飛行時間質(zhì)量分析器，用于使離子通過無場飛行區(qū)，并檢測離子撞擊作用下產(chǎn)生的電信號，形成質(zhì)譜圖；
[0009]微生物圖像獲取裝置，用于獲取待測樣品的圖像信息，得到其表型特征；
[0010]計算機處理裝置，與基質(zhì)輔助激光解析電離離子源、飛行時間質(zhì)量分析器和微生物圖像獲取裝置相連，包括控制模塊、信號采集模塊和信息處理模塊；該控制模塊用于控制基質(zhì)輔助激光解析電離離子源、飛行時間質(zhì)量分析器和微生物圖像獲取裝置的工作狀態(tài)；該信號采集模塊用于采集待測樣品的質(zhì)譜圖和圖像信息；該信息處理模塊用于根據(jù)采集的圖像信息進行基于機器視覺的模式識別得到微生物的表型學(xué)鑒定結(jié)果，及根據(jù)采集的質(zhì)譜圖結(jié)合表型學(xué)鑒定結(jié)果進行特定級別、特定范圍的質(zhì)譜法鑒定，最終得到鑒定結(jié)果。
[0011]優(yōu)選的，所述基質(zhì)輔助激光解析電離離子源包括有:激光器，用于發(fā)射激光以照射涂有基質(zhì)的待測樣品，使之電離產(chǎn)生離子；加速高壓及脈沖引出高壓，用于將離子進行加速及引出；離子聚焦透鏡，用于進行離子聚焦。
[0012]優(yōu)選的，所述飛行時間質(zhì)量分析器包括:無場飛行區(qū)、檢測器和數(shù)據(jù)采集卡；該無場飛行區(qū)用于供離子無場飛行，該檢測器用于在離子撞擊下產(chǎn)生電信號，該數(shù)據(jù)采集卡與檢測器相連用于采集電信號。
[0013]優(yōu)選的，所述微生物圖像獲取裝置包括圖像傳感器和圖像采集卡，該圖像采集卡與圖像傳感器和計算機處理裝置相連用于采集圖像信息。
[0014]優(yōu)選的，所述圖像傳感器采用攝像頭或相機。
[0015]—種表型學(xué)鑒定法與質(zhì)譜法綜合的微生物鑒定方法，其特征在于:包括如下步驟
[0016]I)獲取待測樣品的圖像信息，進行基于機器視覺的模式識別得到微生物的表型學(xué)鑒定結(jié)果；
[0017]2)對涂有基質(zhì)的待測樣品發(fā)射激光，使之電離產(chǎn)生離子，將離子加速后引出并進行離子聚焦，而后讓離子通過無場飛行區(qū)，并檢測離子撞擊作用下產(chǎn)生的電信號，形成質(zhì)譜圖；
[0018]3)獲取質(zhì)譜圖并結(jié)合表型學(xué)鑒定結(jié)果進行特定級別、特定范圍的質(zhì)譜法鑒定，最終得到鑒定結(jié)果。
[0019]優(yōu)選的，在步驟3)中，根據(jù)圖像信息中微生物的形態(tài)及灰度信息進行基于機器視覺的模式識別來分類。
[0020]優(yōu)選的，在步驟2)中，所述質(zhì)譜圖為肽質(zhì)量指紋圖譜。
[0021]優(yōu)選的，所述微生物包括細菌或病毒或真菌。
[0022]由上述對本發(fā)明的描述可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0023]本發(fā)明采用采用基于機器視覺的表型學(xué)鑒定，發(fā)揮微生物傳統(tǒng)鑒定(表型學(xué)鑒定)簡單、快速的優(yōu)勢，且不依賴于鑒定人員經(jīng)驗。記錄微生物表型圖片，并以此進行數(shù)據(jù)溯源。利用質(zhì)譜儀采集微生物肽質(zhì)量指紋譜(PMF)，并結(jié)合基于機器視覺的表型學(xué)鑒定結(jié)果進行特定級別，特定范圍的質(zhì)譜法鑒定，加快了鑒定的速度，使鑒定更加準確，從而實現(xiàn)比目前微生物鑒定系統(tǒng)更為高效和準確的鑒定。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的組成示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明肽指紋圖譜的示意圖；
[0026]圖3為待測樣品位于靶點上的示意圖；
[0027]其中:10、基質(zhì)輔助激光解析電離離子源，11、激光器、12、加速高壓，13、脈沖引出高壓，14、離子聚焦透鏡，20、飛行時間質(zhì)量分析器，21、無場飛行區(qū)，22、檢測器，23、數(shù)據(jù)采集卡，30、微生物圖像獲取裝置，31、攝像頭，32、圖像采集卡，40、計算機處理裝置，50、待測樣品。
【具體實施方式】
[0028]以下通過【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的描述。
[0029]參照圖1，一種表型學(xué)鑒定法與質(zhì)譜法綜合的微生物鑒定系統(tǒng)，設(shè)有基質(zhì)輔助激光解析電離離子源(MALDI) 10，飛行時間質(zhì)量分析器(TOF) 20、微生物圖像獲取裝置30和計算機處理裝置40。該基質(zhì)輔助激光解析電離離子源(MALDI) 10包括有:激光器11，用于發(fā)射激光以照射涂有基質(zhì)的待測樣品50，使之電離產(chǎn)生離子；加速高壓12及脈沖引出高壓13，用于將離子進行加速及引出；離子聚焦透鏡14，用于進行離子聚焦。
[0030]飛行時間質(zhì)量分析器(TOF) 20包括有無場飛行區(qū)21、檢測器22和數(shù)據(jù)采集卡23，該無場飛行區(qū)21用于供離子無場飛行，該檢測器22用于在離子撞擊下產(chǎn)生電信號，該數(shù)據(jù)采集卡23與檢測器22相連用于采集電信號形成質(zhì)譜圖。該質(zhì)譜圖為肽質(zhì)量指紋圖譜(PMF)，由于不同質(zhì)荷比的離子到達檢測器22的時間不同，所以質(zhì)譜圖體現(xiàn)了待測樣品50的分子結(jié)構(gòu)特征，從而能進行成分分析。
[0031]微生物圖像獲取裝置30包括圖像傳感器和圖像采集卡32，該圖像采集卡32與圖像傳感器和計算機處理裝置40相連用于采集圖像信息，該圖像傳感器可以是攝像頭31、手機或相機等尚清圖像傳感器。
[0032]該計算機處理裝置40可采用工控機，其與基質(zhì)輔助激光解析電離離子源10、飛行時間質(zhì)量分析器20和微生物圖像獲取裝置30相連，包括控制模塊、信號采集模塊、信息處理模塊和