圖像捕捉和照明設備的制作方法
【專利摘要】一種用于分析培養(yǎng)皿中固體培養(yǎng)基上的微生物生長的設備，該設備包括：圖像捕捉裝置；支撐件，其用于支撐培養(yǎng)皿，以使圖像捕捉裝置捕捉固體培養(yǎng)基和微生物生長的圖像；環(huán)形燈，其位于圖像捕捉裝置和支撐件之間，且用于對培養(yǎng)皿的一側進行漫射照明；框架，其用于使圖像捕捉裝置、支撐件和環(huán)形燈相對于彼此定位。
【專利說明】圖像捕捉和照明設備[0001]本申請要求2011年3月4日提交的澳大利亞臨時專利申請N0.2011900784的優(yōu)先權，該澳大利亞臨時專利申請的內容通過引用包含于此。
【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及一種用于分析固體培養(yǎng)基上的微生物生長的圖像捕捉和照明設備，特別是用于分析固體培養(yǎng)基接種和溫育有微生物樣本之后以分離的細菌菌落生長的形式進行的微生物生長的圖像捕捉和照明設備。預計本發(fā)明的圖像捕捉和照明設備將能夠用于微生物實驗室。
【背景技術】
[0003]微生物(特別是細菌)的單個菌落的分離是許多微生物實驗室中的重要程序。細菌的分離通常是由熟練的實驗室技術人員人工完成或由機器劃線分離(streaking)設備自動完成。在任何一種情況下，首先，微生物樣本被分配在固體培養(yǎng)基的表面上，隨后，使微生物樣本涂布在培養(yǎng)基的整個表面(稱為“劃線分離”)。典型地，通過增加整個固體培養(yǎng)基上的接種物的稀釋度產生多個劃線分離。
[0004]增加稀釋度的劃線分離趨于提供(通常朝劃線分離的尾部)大量能夠在溫育之后用于分離的微生物菌落的生長的單細胞。然后這些分離的菌落可以用于各種物理特性(例如，菌落形態(tài))的分析，還可以進行染色以及如下其他程序:對于確定微生物樣本中原先不明的生物體的例如屬、種和/或菌種有必要的其他程序。
[0005]傳統(tǒng)上，這種分析是在微生物實驗室中通過熟練的技術人員的目視觀察進行的，結果是技術人員做出對微生物的評估。這種評估可以包括:細菌菌落的存在或不存在的檢測、每個菌落類型的顏色的檢測、對顏色分布進行制圖以確定是否存在可能歸因于發(fā)酵或者溶血的顏色變化、匯合的菌落生長和分離的菌落生長之間的差異、菌落結構或粘度的測量、以及二維形狀和三維形狀的測定、和/或不同類型菌落的列舉。
[0006]在鑒定到潛在的病原菌生長的情況下，在符合目前的監(jiān)管要求的狀態(tài)下，使固體培養(yǎng)基行進到實驗室工作流程的下一個步驟，并成為進一步驗證性鑒定和抗生素敏感性試驗的目標。
[0007]多年來，已做出一些努力，例如，來捕捉細菌菌落的圖像(無論是靜態(tài)的或動態(tài)的，以及模擬的形式或數(shù)字的形式)使得技術人員能夠更有效地使用諸如顯示器、顯微鏡、菌落計數(shù)器和/或計算機等助視器來觀看更大面積的表面。
[0008]重要的是，在細菌菌落的顏色、形狀和結構方面準確地捕捉這些圖像并且利用固體培養(yǎng)基的顏色來鑒定例如細菌類型。許多市售的固體培養(yǎng)基(例如瓊脂)最初具有多種顏色和透明度，其中一些是幾乎完全不透明的(例如，耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)鑒定瓊脂)。一些平皿被分為兩半，使得平皿的每一側都具有不同類型(和潛在顏色)的瓊脂。同時，細菌菌落可以具有不同的顏色、形狀和結構。一些是簡單的圓形斑點，其他呈連續(xù)的波浪狀群集在整個瓊脂表面，其中一些具有例如漣漪結構或粒狀結構等特征性表面形貌。例如，細菌菌落對于在瓊脂配方中混合的顏色指示劑的作用可以產生強烈的顯色反應，例如，在特定的指示劑瓊脂上MRSA的菌落周圍的藍光，或者在含有適當?shù)闹甘净衔锏沫傊嫌杉毦纳L引起pH值變化而導致的顯色反應，例如中性紅。在另一個示例中，在血液瓊脂中，在能夠通過溶血損壞或破壞血液紅細胞的菌落正下方或周圍可以看見進一步的顏色變化。
[0009]本發(fā)明的目的是提供一種用于捕捉微生物生長的充分精確的圖像以輔助提供微生物評估的設備。
[0010]在進入
【發(fā)明內容】
部分之前，應當理解，上述對現(xiàn)有技術的說明僅被提供作為【背景技術】來解釋本發(fā)明的內容。不應當視為:所引用的任何材料為被公開或已知或作為澳大利亞或其他地方的公知常識的一部分。

【發(fā)明內容】

[0011]本發(fā)明提供用于分析培養(yǎng)皿中的固體培養(yǎng)基上的微生物生長的設備，該設備包括:
[0012]圖像捕捉裝置；
[0013]支撐件，其用于支撐所述培養(yǎng)皿，以使所述圖像捕捉裝置捕捉所述固體培養(yǎng)基和任何微生物生長的圖像；
[0014]環(huán)形燈，其位于所述圖像捕捉裝置和所述支撐件之間，并且用于對所述培養(yǎng)皿的一側進行漫射照明，以及
[0015]框架，其用于使所述圖像捕捉裝置、所述支撐件和所述環(huán)形燈相對于彼此定位。
[0016]本領域技術人員將認識到，關于短語“固體培養(yǎng)基上”，所使用的詞“上”包括在固體培養(yǎng)基表面上和在固體培養(yǎng)基內的微生物生長。在本說明書中，下文經常將術語“固體培養(yǎng)基”簡稱為“培養(yǎng)基”。例如，將認識到，微生物樣本(下文中經常簡稱為“樣本”)，可以被分配在培養(yǎng)基表面上或者培養(yǎng)基內，使得微生物生長可以在培養(yǎng)基接種和溫育樣本后發(fā)生生長。也就是說，在培養(yǎng)基上的微生物生長源于樣本(例如尿液樣本、腸道樣本、血液樣本、淋巴樣本、組織樣本、水樣本、食物樣本或者其他相關樣本)在培養(yǎng)基上的接種和溫育。
[0017]此外，本領域的技術人員還將理解，固體培養(yǎng)基通常為例如瓊脂，并且通常會被包含在諸如平皿等的容器內，以及在更特定的示例中，容器為可以具有蓋的陪替氏培養(yǎng)皿。在整個說明書中，在下文中將固體培養(yǎng)基和平皿的組合稱為“培養(yǎng)皿”，在本領域中，有時也稱為“瓊脂皿”。
[0018]在示例性示例中，已發(fā)現(xiàn)該設備提供固體培養(yǎng)基上的微生物生長的充分精確的圖像，以提供微生物評估。這種評估可以通過熟練的實驗室技術人員手動執(zhí)行?？蛇x地，評估可以是自動的，并使用已通過機器學習算法訓練的分類器執(zhí)行。使用該設備獲得的圖像可以被處理并用作分類器的輸入。在同一 申請人:的共同未決的并具有相同提交日期的標題為“用于分析微生物的生長的方法和軟件”的國際申請中描述了這種分類器的示例，該申請的內容通過引用合并于此。
[0019]圖像捕捉裝置可以是數(shù)碼相機和鏡頭，例如，已發(fā)現(xiàn)高分辨率的彩色數(shù)碼相機與合適的鏡頭組合，以提供培養(yǎng)皿的優(yōu)質的圖像。本領域技術人員可以理解的是，多種不同規(guī)格的圖像捕捉裝置能夠適用于本目的。[0020]例如，微生物生長可以包括:一個或多個細菌的生長、真菌的生長、病毒斑塊或原生生物的生長，而生長所采取的形式可以為菌落、菌絲體、菌絲、斑塊或其他可見的微生物的結構。在一些實施方式中，每一個微生物的生長可能起源于單一的微生物而生長(例如，樣本以稀釋的方式被施加到培養(yǎng)基，使得單個微生物被分離)。
[0021]培養(yǎng)基可以是任何支持微生物生長的培養(yǎng)基。同樣地，培養(yǎng)基可以包含一種或多種微生物的營養(yǎng)成分，例如包括:碳源、氮源、必需的元素和/或必需的維生素。培養(yǎng)基還典型地包含膠凝劑，例如包括:凝膠、瓊脂、結冷膠(gellan gum)、瓊脂糖或瓊脂凝膠。
[0022]在一些實施方式中，用于分析的樣本被布置在一個以上的培養(yǎng)皿上或布置在具有一個以上分隔段的分離培養(yǎng)皿上。在這些實施方式中，通過捕捉不同培養(yǎng)皿或不同分隔段的圖像進行微生物生長的分析，并如上所述地分析像素分類的結果，使得可以基于不同培養(yǎng)皿上或不同分隔段上的微生物生長的比較而進行微生物評估。
[0023]在一些實施方式中，固體培養(yǎng)基可以包括選擇性培養(yǎng)基，在本【技術領域】中，通常所知的選擇性培養(yǎng)基包括:允許某些微生物的生長同時抑制其他微生物的生長的、具有受限制的營養(yǎng)成分的培養(yǎng)基、包含抗生素的培養(yǎng)基或類似的培養(yǎng)基。
[0024]用于漫射照明培養(yǎng)皿的一側的環(huán)形燈的使用有助于分類器區(qū)分培養(yǎng)皿(可被歸類為背景)和微生物生長的反射光。提到的培養(yǎng)皿“一側”用于指包括培養(yǎng)皿的前、后、左、右、上或下側的任何一側。在一個優(yōu)選的實施方式中，環(huán)形燈漫射照明培養(yǎng)皿的上側(例如，在固體培養(yǎng)基的存在有微生物生長的表面)。
[0025]固體培養(yǎng)基具有環(huán)繞 其外周的、與培養(yǎng)皿的壁接觸的彎月面(meniscus)。由于固體培養(yǎng)基的表面可以是光滑的，所以在由圖像捕捉裝置捕捉的圖像中該彎月面可能產生鏡面反射。如果使用點光源進行培養(yǎng)皿照明，則這些反射可能被分類器解讀為細菌菌落。通過使用具有漫射照明的環(huán)形燈，光源作為一條連續(xù)平滑的線出現(xiàn)在圖像中。因此，任何源于彎月面的反射都被看作為能夠通過分類器從真實的細菌菌落中區(qū)分出的連續(xù)平滑的線。
[0026]環(huán)形燈可以包括:以圓形陣列配置的多個發(fā)光二極管和同發(fā)光二極管相關聯(lián)的漫射器?？蛇x地，發(fā)光二極管自身可以產生漫射光，從而不需要單獨的漫射器。發(fā)光二極管可以圍繞單環(huán)或多環(huán)陣列均勻地間隔開。例如，在一種配置中，發(fā)光二極管可以選擇性地照明，使得同一時間內只有環(huán)形燈的一半或更少部分被激活。這可以提供培養(yǎng)皿的傾斜的照明，并且可以照亮固體培養(yǎng)基的表面形貌。為了確保均一分布的照明強度，陣列中發(fā)光二極管的數(shù)目可以大于50，優(yōu)選大于180，使得發(fā)光二極管的每個間隔為2度。這還有助于通過漫射器調勻(smooth out)光分布。在其他的替代方式中，環(huán)形燈可以是具有漫射器的熒光燈或多個光纖源。
[0027]所述環(huán)形燈可以相對于所述支撐件以如下方式定位:使得所述環(huán)形燈的光的從培養(yǎng)基的中央表面的鏡面反射不會被所述圖像捕捉裝置捕捉到。例如，環(huán)形燈可以具有120_至250mm的寬度或直徑,環(huán)形燈可以被定位在支撐件上方30mm至50mm處。因為培養(yǎng)皿典型的是圓形并且通常具有80mm至IlOmm的直徑，所以發(fā)光二極管發(fā)射的光將以使光不會反射到相機鏡頭的這種小角度照射培養(yǎng)皿的中央表面。這防止了發(fā)光二極管的反射出現(xiàn)在圖像中，生成了用于輸入分類器的高品質圖像，從而能進行更準確的評估。
[0028]除了環(huán)形燈以外，該設備可以進一步包括用于對培養(yǎng)皿的另一側進行照明的照明裝置。例如，如果環(huán)形燈照亮培養(yǎng)皿的上側，則該照明裝置可以用于對培養(yǎng)皿的側面或底面進行照明。在一個配置中，照明裝置可以是低角度側燈。在另一個配置中，照明裝置可以是用于照明培養(yǎng)皿的底面的面板燈。照明裝置可以包括多個發(fā)光二極管和與該多個發(fā)光二極管關聯(lián)的漫射器。發(fā)光二極管可以配置成正方形形狀或矩形形狀以產生面板燈。
[0029]對培養(yǎng)皿的不同側進行照明能夠使圖像捕捉裝置捕捉到培養(yǎng)皿上菌落的不同的臨床相關特征。在幾種照明的構造中可以捕捉一系列的圖像。這些照明構造包括:頂燈，其用于顯現(xiàn)菌落的顏色；底燈，其用于顯現(xiàn)培養(yǎng)基(例如，瓊脂)的體積中菌落下方和周圍的顏色變化；以及低角度側燈，其用于顯現(xiàn)諸如漣漪或粒狀等的任何表面形貌。為了捕捉圖像而無須移動物理背景，可以通過電氣開關使燈進行分別照明。然而，將認識到，并不需要使用所有的照明構造來得到有意義的微生物評估。
[0030]在使用底燈(例如面板燈)的情況下，使用透明的支撐件可以促進圖像捕捉?！巴该鳌笔侵刚彰餮b置的光可以穿過支撐件，且由圖像捕捉裝置捕捉。在一個實施方式中，支撐件可以是玻璃臺。支撐件的其他形式，例如線框架或圍繞培養(yǎng)皿的邊緣的短“指狀物”也可以達到同樣的效果。
[0031]支撐件將培養(yǎng)皿理想地定位在圖像捕捉裝置的正下方并使圖像捕捉裝置的視場正對培養(yǎng)皿。圖像捕捉裝置在圖像中除了捕捉培養(yǎng)皿，還可以捕捉培養(yǎng)皿的周圍區(qū)域。該設備可以配置成在培養(yǎng)皿的周圍區(qū)域(相機的視場)中包括例如對焦目標、色彩校正補丁(colour correction patch)或對準引導件(alignment guide)等各種光學測試特征。
[0032]待成像的培養(yǎng)皿可以通過操作者手動定位在支撐件上，并且支撐件可以包括一個或多個透明的定位元件以協(xié)助定位培養(yǎng)皿。這些元件可以限定培養(yǎng)皿在支撐件上的位置使得培養(yǎng)皿精確地定位在相機的視場中。透明的元件的使用維持元件附近照明的均一性。透明的定位元件可以是三角形的，該三角形的頂點指向支撐件的中心。因此，培養(yǎng)皿可以被定位成使得三角形的頂點接觸培養(yǎng)皿的外周。透明的三角形元件被發(fā)現(xiàn)產生的對均一照明的干擾最小。透明的元件可以替代地具有不同的形狀或者可以是從支撐件的表面凸出的柱。
[0033]手動放置用的其他裝置 包括:培養(yǎng)皿落入的圓形凹槽，或一系列與培養(yǎng)皿的外壁接觸的細線指狀物。在另一個實施方式中，待成像的培養(yǎng)皿可以通過機器放置裝置來自動定位。在這種情況下，機器人裝置可以用程序指令將培養(yǎng)皿安置在預定位置上，且無需物理止擋件。
[0034]框架可以是使圖像捕捉設備、支撐件和環(huán)形燈相對于彼此定位的剛性結構?？蚣芸梢杂赏ㄟ^螺栓、螺釘或任何適當?shù)倪B接部件而連接在一起的多個部分構成?？蛇x地，框架可以通過適當?shù)慕饘偌庸ぜ夹g或模具形成為單個部件。如下所述，框架可以作為設備的不透光(light proofing)的一部分。
[0035]框架可以包括用于支撐支撐件的不透明罩。“不透明”是指能夠穿過罩的光很少或沒有。例如，罩可以是延伸過框架的寬度的鋁或其他金屬的片狀件。不透明罩可以包括供玻璃臺座落于其上的孔，使得底燈仍能夠通過不透明罩照亮培養(yǎng)皿的底面。不透光的罩中的孔還具有比環(huán)形燈的寬度小的寬度，使得來自環(huán)形燈的光不會在框架的底處反射并通過培養(yǎng)皿折回。以這種方式，當環(huán)形燈照明時，沒有可辨別的光通過從培養(yǎng)皿的周圍或下方的任何表面的散射穿過培養(yǎng)基，或沒有任何通過培養(yǎng)基(例如半透明的瓊脂)自身散射或傳輸?shù)墓獯┻^培養(yǎng)基?？卓梢跃哂信c環(huán)形燈的形狀相匹配的如圓形的形狀，但形狀并非必須匹配。為了捕捉整個培養(yǎng)皿的圖像，孔應該比最大的待成像的培養(yǎng)皿的尺寸大。[0036]在一個實施方式中，框架限定腔，使得支撐件將培養(yǎng)皿支撐在圖像捕捉裝置和腔之間。腔的作用是提供用于捕捉由環(huán)形燈照明的半透明的培養(yǎng)皿的高對比度的圖像的“黑色背景”。當使用環(huán)形燈照明并且關閉其他任何照明裝置時，培養(yǎng)皿周圍的框架(例如，不透明罩)防止來自環(huán)形燈的光落入腔的底部。這通過如下地選擇腔的高度來實現(xiàn):使得框架的陰影覆蓋腔的底部，并且使得來自環(huán)形燈的光照射腔的邊緣并且被腔的邊緣吸收。
[0037]框架可以進一步包括形成腔的壁的擋光板。這些擋板可以完全包圍培養(yǎng)皿下方的腔，并且使擋板的內表面通過涂漆而變黑或通過覆蓋具有紋理的光吸收材料(例如黑色絲絨或開孔的多孔黑色泡沫材料)而變黑。
[0038]腔或空間看起來像黑色的背景，并且具有能夠在無需物理移動設備的任何組成部件的情況下被照亮的優(yōu)點。腔可以是(例如通過框架和支撐件)密封的，以防止材料落入。例如，在支撐件是玻璃臺的情況下，其可以延伸整個框架的寬度以便于清理且防止污染。
[0039]框架可以用于形成圍繞設備的不透明的(不透光的)外殼的另一目的。例如，框架可以由金屬條或金屬片制造?？蚣艿膬缺砻婵梢员煌亢谝詼p少來自表面的任何傾斜光的反射?？蚣芸梢园?用于在支撐件上放置培養(yǎng)皿的訪問門。該門可以被鉸鏈連接且具有彈性的不透光的密封，使得當關閉時不允許大量光進入外殼。
[0040]盡管上述設備組成部件的空間參照基于培養(yǎng)皿沿豎直方向放置在設備內，固體培養(yǎng)基的平面一般為平的和水平的，但是將認識到，該設備的組成部件可以沿其他方向配置。“上方”、“下方”、“上”或“下”的參照不能被認為限制組成部件的定位，其提供僅為了便于說明。例如，可以以如下方式將培養(yǎng)皿放置在設備中:使得固體培養(yǎng)基的表面為豎直、向下或任何其他的取向。在這些情況中，將會相應地配置該設備的組成部件以提供適當?shù)呐囵B(yǎng)皿的照明和成像。
[0041]在另一個實施方式中，該設備可以進一步包括用于改變環(huán)形燈的相對于支撐件的位置的部件。因此，環(huán)形燈可以被升高或降低以允許大型機器機構的進入或提供用于不同類型平皿的不同的照明角度。用于改變環(huán)形燈位置的部件還允許通過在不同的高度使用環(huán)形燈來捕捉圖像以獲得關于培養(yǎng)`皿的額外的圖像數(shù)據(jù)。用于升高和降低環(huán)形燈的機構可以包括:在環(huán)形燈支撐件與框架之間的馬達驅動的齒條和齒輪裝置，或安裝到環(huán)形燈支撐件的一組等間距懸索，該組等間距懸索通過電動馬達來卷起或解開。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]將參考附圖只通過示例來描述本發(fā)明的實施方式。應當理解，附圖的特殊性不能取代本發(fā)明的以上說明的一般性。
[0043]圖1是用于分析培養(yǎng)皿中固體培養(yǎng)基上的微生物生長的設備的示意圖。
[0044]圖2的(a)是使用者捕捉圖像用的圖形用戶界面的屏幕截圖，圖2的(b)至圖2的Ce)是對圖2的(a)屏幕截圖左側部分的細節(jié)的特寫圖。
[0045]圖3是示出培養(yǎng)皿的位置進入圖像中的圖形用戶界面的一系列屏幕截圖。
[0046]圖4是示出用于捕捉固體培養(yǎng)基上的微生物生長的圖像的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0047]圖1示出了用于分析瓊脂皿形式的培養(yǎng)皿102中固體培養(yǎng)基上的微生物生長的設備100的實施方式。該設備100包括以下組成部件:[0048]?圖像捕捉裝置104，其采用具有適當?shù)亩ń圭R頭108的機器視覺品質的高分辨率數(shù)碼相機106的形式。相機106位于環(huán)形燈110上方約200mm處。
[0049]?環(huán)形燈110，其直徑大于培養(yǎng)皿102的直徑。在本示例中，環(huán)形燈的直徑為180mm。環(huán)形燈110包括漫射器和幾百個排列成圓形陣列的白色發(fā)光二極管。該燈提供低角度、漫射的側面照明以使培養(yǎng)皿能夠被均勻照亮。環(huán)形燈110位于形成框架118的一部分的不透明罩112的上方約40mm處，從而位于培養(yǎng)皿102上方約30mm處。環(huán)形燈110的定位使得白色發(fā)光二極管的光以低角度照射到培養(yǎng)皿102的表面，從而防止發(fā)光二極管在固體培養(yǎng)基的中央表面產生的鏡面反射被圖像捕捉裝置104捕捉。
[0050]?照明裝置114，其采用基于在漫射器后面的白色發(fā)光二極管陣列的面板燈形式。照明裝置114位于不透明罩112下方約150mm處。選擇該距離以使得環(huán)形燈110的光落在擋板上而不是落在燈114上，從而減少培養(yǎng)皿102的后照明。
[0051]?支撐件116，其用于支撐位于圖像捕捉裝置104的直接視野中的培養(yǎng)皿102。支撐件116是3_厚的透明玻璃臺。如果玻璃隨著時間的推移而產生刮痕，則可以進行更換。支撐件116包括兩個或多個用于將培養(yǎng)皿102定位到支撐件上的三角形透明定位元件。三角形的頂點指向用于放置培養(yǎng)皿102的支撐件的中心，使得這些頂點接觸到培養(yǎng)皿102的外周。
[0052]?框架118，其用于使圖像捕捉裝置104、支撐件116、環(huán)形燈110和照明裝置114相對于彼此定位?？蚣?18由例如金屬板或塑料板等不透明的材料制造，從而減少進入設備100的光的量。使設備100的內表面變黑，這可以減少光從內表面反射進入鏡頭108。
[0053]?框架118包括門120，其提供了供操作員將培養(yǎng)皿102放置到支撐件116上的訪問路徑?；蛘?，機器培養(yǎng)皿操作裝置可以使用該訪問路徑以將培養(yǎng)皿102精確地放置在支撐件116上而成像，然后將培養(yǎng)皿移動到指定的輸出通道/滑道。例如，培養(yǎng)皿可以如上所述放置在代表多達四種類型輸出通道中的一個的輸出通道。
[0054]?不透明罩112，其為橫跨框架118的寬度延伸的鋁板，并將框架118有效地分隔成上封閉空間122和下封閉空間124。不透明罩112包括允許照明裝置114的光傳輸?shù)脚囵B(yǎng)皿102的孔126?？?26的寬度略大于培養(yǎng)皿102的寬度(本示例中為90mm，典型地為88mm至100mm)并且小于環(huán)形燈110的直徑。這防止了環(huán)形燈110發(fā)出的光從框架118的底面128或面板燈114的表面反射并返回到培養(yǎng)皿102。
[0055]?框架118還包括位于不透明罩112下方的擋光板130。
[0056]?用于改變環(huán)形燈110相對于支撐件116的位置的部件131還可以設置為齒條和齒輪組裝的形式。
[0057]?框架118、不透明罩112和擋光板130限定腔132，使得支撐件116將培養(yǎng)皿102支撐在圖像捕捉裝置104和腔132之間。支撐件(玻璃臺)116將腔132密封從而防止不希望的物質落入腔132。當使用環(huán)形燈110照明且關閉照明裝置114時，不透明罩112防止環(huán)形燈110的光將腔132的可見區(qū)域照亮。在這種構造中，腔132看起來像黑色的背景。
[0058]?側角燈134，其被用于從一角度對培養(yǎng)皿102進行照明以照亮瓊脂上的例如漣漪或粒狀結構等任何表面形貌?？梢灾粏迎h(huán)形燈110的一部分發(fā)光二極管使得只從一個方向對培養(yǎng)皿102進行照明來代替?zhèn)冉菬?34。[0059]?經由物理或無線接口將圖像捕捉裝置104、環(huán)形燈110和照明裝置114連接到諸如計算機136等的處理部件。計算機136可以包括用于激活不同的組成部件、捕捉原始數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)的處理器138、存儲器140以及存儲軟件142。[0060]?圖像、元數(shù)據(jù)以及其他信息的程序庫可以存儲在計算機136中，或通過網絡在計算機136中存取。同樣，可以通過計算機136訪問實驗室信息管理系統(tǒng)(UMS)。
[0061]將被理解的是，裝置的上述任何組成部件都可以用不同的組成部件代替，并且可以調整組成部件之間的距離和組成部件的位置。例如，盡管相機106和鏡頭108被示出在框架118內，但是在另一個示例中，它們可以放置在框架118外，并且使鏡頭108通過框架118的頂面中的孔伸出。也可以減小框架118的寬度以減小設備100的整體尺寸。
[0062]將描述使用該裝置100的圖像采集過程。該過程可以適用于獲取已訓練的機器學習分類器(trained machine learning classifier)對培養(yǎng)皿102上的微生物生長進行分類用的圖像或獲取訓練這種分類器用的圖像。將描述手動過程，其中許多步驟由操作人員執(zhí)行，但應當理解的是，該過程的許多步驟可以被機械化，并且可以通過軟件或通過機器裝置來執(zhí)行。
[0063]首先，由使用者將接種和培養(yǎng)過的培養(yǎng)皿102定位在支撐件116上、三角形止擋件內部。培養(yǎng)皿102通常以瓊脂面向下的方式存儲在實驗室中(防止蓋上的冷凝水落到瓊脂表面上并破壞瓊脂表面)，所以使培養(yǎng)皿102定位在支撐件上可以包括:移除培養(yǎng)皿102的蓋并轉動培養(yǎng)皿以使瓊脂面向上。
[0064]激活軟件142以啟動圖像捕捉程序。軟件142要求使用者掃描培養(yǎng)皿102上的條形碼，或手動輸入數(shù)字。條形碼與樣本ID關聯(lián)，樣本ID使培養(yǎng)皿與特定樣本關聯(lián)，并且經由UM系統(tǒng)與特定病人關聯(lián)。一旦已經輸入條碼，相機輸出的即時影像預覽就顯示在圖2的(a)所示的窗口中。使用者可以基于即時影像流的反饋來調整培養(yǎng)皿102的位置或透鏡108的焦點或孔的位置。
[0065]然后使用者需要選擇培養(yǎng)皿類型(例如分離的或一體的)、樣本類型(例如尿、腸、血液或組織)和瓊脂類型(例如血液的或顯色的)。圖2的(a)的左上方和圖2的(b)示出了培養(yǎng)皿數(shù)據(jù)選項的示例。在替代方式中，可以基于輸入的條形碼從LIM系統(tǒng)中提取培養(yǎng)皿、樣本和瓊脂的類型的信息，而不需要使用者選擇培養(yǎng)皿、樣本和瓊脂的類型。
[0066]輸入該數(shù)據(jù)以后，輸入培養(yǎng)皿的位置。該信息可以由使用者以兩種方式輸入。第一種是通過一系列傳統(tǒng)的滑動條，該滑動條允許輸入培養(yǎng)皿的X、Y位置和培養(yǎng)皿的半徑。如果培養(yǎng)皿是分離式的培養(yǎng)皿，使用者還必須輸入分離位置。在圖2的(a)的左下方和圖2的(C)中示出了這樣的示例。第二種方法是通過操作在即時影像預覽上面的一系列標記。使用者經由三個點來圍繞瓊脂放置圓，使用者能夠使這三個點交互移動。這三個點唯一確定一個圓。在適當?shù)那樾蜗拢谒目刂泣c允許使用者指定中央分離的位置。這種控制點被快速和容易地放置并且非常精確。圖3中示出了這種交互如何發(fā)生的示例。在具有機器培養(yǎng)皿定位的系統(tǒng)中，將知道培養(yǎng)皿的位置，并且可以計算分離的位置。
[0067]曝光和照明的設置可以基于所選擇的培養(yǎng)皿、樣品和瓊脂的類型從數(shù)據(jù)庫中提取。
[0068]正確的曝光對于高品質的圖像捕捉是重要的。在相機106的測試期間，由于分離的培養(yǎng)皿的各側所包含的不同類型的瓊脂的不透明程度可能不同，所以確定需要對分離的培養(yǎng)皿的各側分別進行曝光。照明的選擇還將嚴重地影響所需的曝光設置，使得使用者能夠在啟動頂燈或底燈的情況下在任何可用的構造中預覽圖像。圖2的(d)中示出可以用于選擇啟動頂燈或底燈的單選按鈕。雖然未示出，但使用者也可以選擇啟動側角燈。
[0069]曝光的設置可以由使用者例如使用自動曝光算法的范圍(range)進行調整，自動曝光算法的范圍可以使用如圖3的(e)中所示的下拉菜單來選擇。每個自動曝光算法都具有相同的核心(core)。給定目標亮度btgt和測得的亮度b_s，則新曝光en?的計算公式為:
【權利要求】
1.一種設備，其用于分析培養(yǎng)皿中固體培養(yǎng)基上的微生物生長，所述設備包括: 圖像捕捉裝置； 支撐件，其用于支撐所述培養(yǎng)皿，以使所述圖像捕捉裝置捕捉所述固體培養(yǎng)基和任何微生物生長的圖像； 環(huán)形燈，其位于所述圖像捕捉裝置和所述支撐件之間，并且用于對所述培養(yǎng)皿的一側進行漫射照明，以及 框架，其用于使所述圖像捕捉裝置、所述支撐件和所述環(huán)形燈相對于彼此定位。
2.根據(jù)權利要求1所述的設備，其特征在于，所述環(huán)形燈包括以圓形陣列配置的多個發(fā)光二極管。
3.根據(jù)權利要求2所述的設備，其特征在于，所述陣列中的所述發(fā)光二極管的數(shù)量大于50。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的設備，其特征在于，所述設備進一步包括與所述多個發(fā)光二極管相關聯(lián)的漫射器。
5.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的設備，其特征在于，所述環(huán)形燈相對于所述支撐件以如下方式定位:使得所述環(huán)形燈的光的從所述固體培養(yǎng)基的中央表面的鏡面反射不會被所述圖像捕捉裝置捕捉到。
6.根據(jù)權利要求5所述的設備，其特征在于，所述環(huán)形燈被定位在所述支撐件上方30mm 至 50mm 處。
7.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的設備，其特征在于，所述環(huán)形燈具有120mm至250mm的寬度。
8.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的設備，其特征在于，所述設備進一步包括用于對所述培養(yǎng)皿的另一側進行照明的照明裝置。
9.根據(jù)權利要求8所述的設備，其特征在于，所述照明裝置是面板燈。
10.根據(jù)權利要求9所述的設備，其特征在于，所述面板燈包括多個發(fā)光二極管和與該多個發(fā)光二極管相關聯(lián)的漫射器。
11.根據(jù)權利要求8至10中任一項所述的設備，其特征在于，所述照明裝置包括用于照亮所述培養(yǎng)皿的底側的底燈，以便于從圖像看見所述固體培養(yǎng)基中的顏色變化。
12.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的設備，其特征在于，所述支撐件是透明的。
13.根據(jù)權利要求12所述的設備，其特征在于，所述支撐件是玻璃臺。
14.根據(jù)權利要求12或13所述的設備，其特征在于，所述支撐件包括一個或多個用于確定所述培養(yǎng)皿在所述支撐件上的位置的透明定位元件。
15.根據(jù)權利要求14所述的設備，其特征在于，所述透明定位元件是三角形形狀，所述三角形形狀的頂點指向所述支撐件的中心。
16.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的設備，其特征在于，所述框架包括用于支撐所述支撐件的不透明罩。
17.根據(jù)權利要求16所述的設備，其特征在于，所述不透明罩包括孔，所述孔的寬度比所述環(huán)形燈的寬度小。
18.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的設備，其特征在于，所述框架限定腔，使得所述支撐件將所述培養(yǎng)皿支撐在所述圖像捕捉裝置和所述腔之間。
19.根據(jù)權利要求18所述的設備，其特征在于，所述框架和所述支撐件密封所述腔。
20.根據(jù)權利要求18或19所述的設備，其特征在于，所述框架包括形成所述腔的壁的擋光板。
21.根據(jù)權利要求18至20中任一項所述的設備，其特征在于，所述腔具有按如下標準選擇的高度:使得所述腔能夠為所述固體培養(yǎng)基和任何微生物生長的圖像提供黑色背景。
22.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的設備，其特征在于，所述框架包括圍繞所述設備的不透明外殼。
23.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的設備，其特征在于，所述框架包括用于將所述培養(yǎng)皿放置在所述支撐件上的訪問門。
24.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的設備，其特征在于，所述設備進一步包括用于改變所述環(huán)形燈相對于所述支撐 件的位置的部件。
【文檔編號】C12M1/34GK103502422SQ201280021476
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2012年3月2日 優(yōu)先權日:2011年3月4日
【發(fā)明者】L·H·格思里, J·H·格拉森, G·J·布洛克, G·克羅斯, R·E·希爾 申請人:Lbt創(chuàng)新有限公司