迅数MF5菌落计数/显微分析多功能联用仪

MF 5显微细胞分析/菌落计数/筛选/抑菌圈测量联用仪是2017年迅数科技全新升级的高端型号多功能一体机，由菌落、抑菌圈成像系统、显微成像系统及图像分析软件构成的，专为高端科研、检测需求而设计。

显微数字成像由德国莱卡DM750三目显微镜搭配SONY 全局快门相机，画面清晰，动态反应超快。 菌落、抑菌圈数字成像由4/3英寸超大面阵CMOS相机与大靶面高清定焦镜头搭配，细节表现力好、画质锐利。

系统还具备数据安全、审计追踪、信息管理功能，以防篡改技术、测试环境-测试流程的智能重构技术、水印签章技术为核心，构建多层次、相互制约的安全管理保障体系， 符合国家食品药品监督管理总局对食品、药品检测计算机信息系统的要求。

显微图像分析
 

显微图像采集
     德国莱卡DM750三目显微镜通过C-Mount接口连接全局快门相机（SONY 500万像素CMOS芯片），清晰展现细胞数字影像，高倍下切换视野，做到动态图像无拖影，瞬间凝固游动细胞画面。

显微测量功能
 

    可以精确测量颗粒的直径、角度、弧度、周长、面积，以及手动绘制的任意直线、弧线、曲线的长度等，并自动生成测量结果。  

图像处理与标注
 

    内置27种图像处理方法，如自适应增强、彩色分量增强、图像平整、边缘锐化、滤波、边缘检测、形态学运算等，可显著提高显微观察效果，满足高端用户的特殊需求。文字和图形嵌入工具，为科研论文的写作提供帮助。  

颗粒自动统计

    具备大量统计功能，可对颗粒、细胞进行快速计数，如区域统计、直径分类统计、颜色识别统计、粘连分割、杂质剔除、鼠标点击统计等。
 

菌落计数
 

培养皿成像系统

    采用松下4/3英寸超大芯片CMOS相机，具有视野面积广、像素高、图像细节清晰的特点。结合16mm大靶面高清定焦镜头和悬浮式暗示野照明，可清晰展现培养基深层的细小菌落、气泡、划痕。
 

全封闭暗箱拍摄

    采用全封闭、宽光带照明技术，符合人体工学的舷窗门设计，隔绝环境光的干扰，彻底消除杂散光在玻璃培养皿折射形成的光斑、光环现象，为精确活菌计数提供了必备的光影条件。上光源呈360度柔性混合光照明，可突显菌落的色泽和纹理，使菌落表面的皱折、凹陷、边缘的锯齿更富立体感；下光源为晶锐悬浮式暗视野照明，不仅清晰勾勒菌落轮廓，还能把霉菌或放线菌的基内菌丝与气生菌丝部分明显区分。
 

三色LED混合光源、色温调节

   科学研究希望能真实反应菌落的色泽，传统白光LED照明成像偏蓝。长寿命、低功耗、环保型三色LED混合光，通过暖色光和冷色光的配比，控制色温范围为3500K-8500k，拍摄出最真实的菌落色泽。
 

辅助光源--紫外
 

   内置254nm紫外灯,可解决菌落仪长期使用带来的污染问题，也能满足紫外诱变的需要。
 

疑难图像处理--高级统计算法

    菌落计数的核心是将菌落从培养基背景中分割提取出来，迅数第四代菌落计数仪采用目前国际前沿的图像分割技术---基于水平集活动轮廓模型的图像分割方法。该方法具有抗噪性强、数值求解稳定性好、分割边界光滑连续、可以处理拓扑结构等优点。针对微生物菌落多样性，迅数开发出了“快速活动轮廓模型”、“基于RGB约束的彩色水平集活动轮廓模型”、“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。
 

免疫学分析--OPKA、SBA

    在免疫学检测方法中，调理吞噬杀菌试验（OPKA）和血清杀菌试验（SBA）需要对同一平皿内多区域或微孔板不同孔内培养的细菌进行计数，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。

多孔板克隆计数

    克隆形成实验中的细胞克隆计数一般是采用手动计数的方式，然而手动计数过程中带有非常大的不确定性，特别是当形成的细胞克隆大小差异较大时，很难得到更有效、精确的数据。迅数科技为克隆形成实验提供了一项快速方便的多区域统计工具，可以通过智能识别细胞克隆的形态和颜色，实现精确计数。
 

网格滤膜与3M测试片

    在3M测试片或滤膜上进行菌落统计时，传统图像处理方法分割出来的是网格而不是菌落。迅数创新推出的“基于形态约束的水平集活动轮廓模型”分割算法，可实现网格背景下的一键菌落计数。
 

高级工具-背景文字、斑纹消除

    培养皿底部用记号笔标的符号、未清洗彻底留下的污渍斑痕，都会给菌落影像自动识别带来干扰。迅数开发的背景修复工具，只需两步操作，即可把培养皿影像修复到原始状态，从而提高菌落图像分割的精度。
 

菌落筛选
 

双圈分析

    迅数为抑菌圈、透明圈、变色圈、生长圈等双圈问题提供了专门的特性分析工具，通过精确测量外圈直径和菌落直径，自动计算二者面积比和直径比。根据比值的大小自动排序，定位出相应的菌落，可用于抗生素、酶制剂、有机酸等的筛选。  

多菌种分类识别

    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。例图为地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌混合益生菌制剂，利用两种菌在颜色、大小、轮廓的微小特征差异，准确地进行图像识别。  

彩色菌落识别

    随着显色培养基的使用日益广泛，在科研、检测领域又提出了新的要求：对不同颜色的菌落一次性分类计数。传统的多色菌落自动分类一般采用彩色立方体的方法，但效果往往不好。迅数科技最新研究的“基于RGB约束的水平集活动轮廓模型多色聚类”，将RGB模型加入CV水平集活动轮廓模型的约束条件中，得到了较理想的图像分割效果。  

菌落特征描述

    微生物基础研究中菌落形态描述是必不可少的，由于每个人的语言表述不同，传统的描述方式随意性大。迅数建立了一套菌落形态数字化描述体系，不仅规范了细菌、酵母、放线菌、霉菌的特征描述，还把菌落精确测量数据直接导入数据库。尤其是菌落颜色，根据取值点的三维颜色数据，自动生成颜色文字描述。
 

霉菌一键式测量

    传统的菌丝生长速率、霉菌生长量、菌丝生长抑制率、室内毒力测定等霉菌研究实验采用十字交叉法测量菌落生长直径。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。
 

保证系统安全、数据安全的架构设计

“系统管理员、数据管理员、操作员、复核员”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：负责创建、管理所  有操作员与审核员的账户和登入密码。

数据管理员：负责全部测试数据的档案管理、封存、以及计算机的数据库管理。

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

审核员：负责对操作员递交的测试报告进行审核。

水印签章、防篡改、测试流程智能重构--实现有效的审计追踪

1. 多用户密码登入、电子签名、操作审核日期计算机生成；

2. 全部操作流程，如图片、稀释度、统计工具、所用参数、测试值、修正情况等，由计算机自动记录在数据库中，操作员无法进行改动；

3. 通过测试环境和流程的重现，复核员可以追溯操作员的全部操作。

抑菌圈测量

Szone 多模式测量技术

    管碟扩散法要求抑菌圈圆而边缘清晰，但实验中仍会出现抑菌圈边缘不清晰、破裂等情况，迅数Szone 抑菌圈多模式测量技术，运用三种不同的高速算法，精确提取构成抑菌圈边缘的像素点，从而完成高精测量。
 

抗生素效价测定

    符合中国药典2015版二剂量法、三剂量法及合并计算要求。高清晰成像、高精度数字测量保证了效价测定精度。重复性自检的相对误差小于0.01%；均匀性自检的相对误差小于0.1%；效价测量精度大于99.7%。  

舒巴坦敏感β-内酰胺酶检验

    抗生素残留问题成为影响乳制品安全的重要因素之一。为了测试牛奶中是否添加β-内酰胺酶，迅数提供了一款快速测量和智能判断软件，通过纯水验证、平行样本检测、平均值计算，智能判别β-内酰胺酶阳性或阴性。

主要功能与技术指标

一、菌落、抑菌圈数字成像

1.   光源

· 可见光：高亮三色LED结构光

· 254nm紫外：用于腔体消毒、紫外诱变

2.   光路与照明控制

· 全封闭暗箱：消除环境杂散光干扰

· 上光源：场景式360°柔性无影光照明

· 下光源：晶锐悬浮式暗视野照明

· 上光、下光、双光、紫外，自由切换

· 色温可调（3500K-8500K）、光强可调 

3.   光电转换

· 高清工业定焦镜头：16mm大靶面 高清定焦镜头 ，分辨率150 lp/mm

· 超大芯片CMOS相机：4/3”英寸彩色CMOS 传感器、1600万像素、C-Mount

二、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、多孔板

· 一键智能计数（6模式）：平面感模式、立体感模式、小菌落优先、大菌落优先、同色菌优先、培养基剔除模式

· 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

· 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.   高级菌落统计功能

· 螺旋菌落统计：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。支持出入境检验检疫行业标准 SN/T 2098-2008 

· 动态调节统计：可对统计结果进行动态调节修正，快速获取最佳统计效果。

· 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，获取最佳图像分割效果，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

3.   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

4.   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

5.   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

6.   微生物限度分析工具

· 培养基适用性检查(适应中国药典2015版)

· 控制菌检查-菌落形态

7.   专线分析

· 防霉检测：定量分析防霉等级

· 串联统计：适合培养基背景不均匀的复杂菌落

· 并联统计：适合多孔板、OPKA、SBA分析

8.   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

· 背景文字消除：自动消除记号笔干扰

· 背景斑纹去除：自动消除培养皿污渍干扰

· 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

9.   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

· 手动精确测量：长度、角度、弧度、面积、弧线、任意曲线

10.  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

三、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（最高层）：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”的报告将永久性存档，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

4.   防篡改技术

· 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。

· 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。

5.   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。

6.   测试流程的智能重构技术

· “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……

· 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。

四、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2015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≤0.1%

· 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

五、显微细胞分析模块

1.   显微成像

· 显微镜：莱卡DM750显微镜

· 全局快门相机：SONY  2/3”英寸CMOS芯片，500万像素，35fps

2.   图像显示、转换

· 图像显示：实时动态观察，随时捕捉任意视野图像

· 图像观察：具有旋转、放大、缩小、镜像转换、局部观察功能

· 图像编辑：具有对图像任意区域剪切、复制、粘贴及文字输入等功能

3.   显微图像处理

· 自适应增强：通过对原图像进行与其特征匹配的分辨增强处理，使图像更清晰,边缘更明显,以便进行图像细微结构的观察与识别。

· 图像调整：图像亮度、对比度、饱和度、RGB三色任意调节，灰度图、负相图的转换

· 图像补偿：通过线性补偿，对数补偿，贝尔补偿等多种数学方法对图像的失真部分进行补偿，使图像更加清晰。

· 图像锐化：通过增强图像的高频分量，使图像边缘变得更清晰。

· 图像平整：通过图像平整处理，使图像背景均匀。

· 图像滤波：高斯滤波、低通滤波、中值滤波等6种滤波方式有效提高图像清晰度。

· 边缘检测：两种检测方式、三种算子结合多种检测选项更精确地提取图像轮廓。

· 形态学处理：腐蚀、膨胀、开启、闭合等非线性数学形态学处理。

4.   目标测量

· 标 定：具有对系统在线标定功能，实现精确测量（系统内置默认标定值）

· 测量功能：对颗粒直径、长度、弧度、角度、任意曲线、面积等的在线测量

5.   颗粒统计

· 自动统计：自动颗粒计数，并显示每个颗粒的面积、周长、直径、圆度等形态参数

· 区域统计：可选择长方形、圆形、伞形等任意形状区域进行统计

· 直径分类统计：设置直径范围，统计特定大小的颗粒

· 颜色识别统计：根据色度、亮度、饱和度筛选特定颗粒

· 鼠标点击统计：鼠标点击添加或删除颗粒，方便、快捷

· 粘连分割处理：根据用户需求可自动或手动分割相互粘连的颗粒

· 多种统计算法：采用多种分割算法，适合不同背景的颗粒统计

· 多样本统计：对多张显微图像的综合统计

· 参数自动换算：根据统计区域面积、样本稀释度，实现自动换算

6.   绘图与标注

· 绘图：对打开的图像可根据需要，绘制直线、矩形、圆形、以及任意曲线

· 文字编辑：对打开的图像进行文字编辑

· 标注：可方便的进行直线和角度的标注

六、仪器规格与配置

· MF5 多功能一体机主机

· 莱卡DM750显微镜、摄像转接口

· 显微镜摄像头

· 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、显微分析软件

· 高端一体电脑：双核四线程CPU/4G内存/1T硬盘/21.5"高清屏，Windows 7系统以上