纸片扩散法药敏抑菌圈测量仪的制作方法 [0002]抑菌圈(Zone of inhibit1n)是福莱明发现青霉素的过程中被提出的。在接种了青霉的培养皿中，青霉的周围不生长细菌，而在远离青霉的地方有细菌生长。此后，不生长细菌的地方，以青霉菌落为圆心的一个较为规则的圆，这个圆圈便被称为抑菌圈。其中，在抗生素敏感实验中，采用纸片扩散法将含有定量抗菌药物的滤纸片贴在已接种了测试菌的琼脂表面上，纸片中的药物在琼脂中扩散，随着扩散距离的增加抗菌药物的浓度呈对数减少，从而在纸片周围形成一种浓度梯度，在药物扩散的同时，纸片周围抑菌浓度范围内的测试菌不能生长，而抑菌浓度范围外的菌株则继续生长，从而在纸片的周围形成透明的抑菌圈。抑菌圈的大小直观的反映出测试菌对测定药物的敏感程度，抑菌圈直径越大表示药物抑菌作用越强，反之则表示药物抑菌作用越弱。 [0003]现有的纸片扩散法药敏抑菌圈的测量技术存在以下难点: [0004](I)抑菌圈与培养基的颜色差异较小，对成像系统的图像对比度要求高； [0005](2)抑菌圈由抗生素扩散与菌群生长相互作用形成，受抗生素抑菌能力菌群繁殖能力的影响，抑菌圈边缘存在边界模糊或叠加问题，业内称之为双圈(或多圈)，由于成像系统的对比度有限，抑菌圈的边缘不易准确识别； [0006](3)受钢圈和培养箱平整度、培养皿放置的水平度，抗生素扩散并不完全呈圆形，导致生成的抑菌圈也不完全呈圆形。 [0007]以上三点之中，除第三点与成像系统无关，并且可以通过软件解决之外，其它两点均与成像系统直接相关，由此可见，成像系统性能的优劣成为抑菌圈测量技术的核心部分，直接关系到抑菌圈测量仪的测量精度。然而，在现有的成像技术中，包括摄像机、数字相机、线阵扫描仪，由于以下原因，无法获得理想的成像性能:
[0008](I)成像焦距相对较远，景深相对较大，对比度相对较低，成像的清晰度有待提闻;
[0009](2)由于是面阵成像，光源能量分散，单位像素从光源获得的能量极低，对比度低，信噪比低，图像细节难以精确获取。
实用新型内容
[0010]本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种纸片扩散法药敏抑菌圈测量仪，主要包括激光成像系统和信号处理系统，其中，激光成像系统利用能量高度集中、光斑极小的激光光源，投射在抑菌圈表面，通过高灵敏度的检测器，将抑菌圈表面反射的包含图像灰度信号的光转换成电信号，最后通过信号处理系统将电信号处理成可供计算机识别的数字信号，特别地，通过设置一个或多个高速旋转的旋转棱镜或是一套或多套快速移动的振镜，从而获得一维或多维图像。
[0011]本实用新型的目的在于提供以下几方面:
[0012]本实用新型提供的纸片扩散法药敏抑菌圈测量仪，信号处理系统10，其特征在于，激光成像系统包括从左到右依次设置的激光控制器1、激光管2、凸透镜3、偏光棱镜4、四分之一波长板5和旋转棱镜6以及位于旋转棱镜6下方的培养皿7和位于偏光棱镜4正上方的检测器9，其中，激光控制器I与激光管2相连，控制激光管2发出的稳定光源，经过凸透镜3后汇聚成平行光束，平行光束经过偏光棱镜4形成直线偏振光，然后经过四分之一波长板5相位延迟90度后，通过旋转棱镜6反射到达培养皿7，由于旋转棱镜6在电机驱动下高速旋转，光斑在培养皿7上形成一条狭窄的光线，培养皿7的左右往复运动使狭窄的光线扫过整个培养皿的表面，培养皿7反射回的光线通过旋转棱镜6反射后再次经过四分之一波长板5，相位再次延迟90度，然后经过偏光棱镜4，90度转向后到达检测器9，转换为电信号后，传入位于检测器9正上方并与检测器9相连的信号处理系统10，转换为数字信号。
[0013]本实用新型的另一目的在于提供的纸片扩散法药敏抑菌圈测量仪，其中，在激光成像系统中，设置多个旋转棱镜，多个旋转棱镜的中心轴重合或平行中心轴同轴。
[0014]本实用新型的再一目的在于提供的纸片扩散法药敏抑菌圈测量仪，其中，激光成像系统中的旋转棱镜可被一套或多套连续快速移动振镜所替换。
[0015]本实用新型相对于现有技术，具有如下优点:
[0016]I)由于所使用的激光波长单一，能够形成的光斑极小，能量高度集中，因此成像对比度强，大大提高了抑菌圈分辨能力，特别是抑菌圈不清晰的培养皿，大大改善了分辨双圈或多圈抑菌圈的能力；
[0017]2)通过控制激光光斑大小以及旋转棱镜的扫描速度，可以获得动态分辩率，当扫描抑菌圈边缘时，可以降低扫描速度，以获得更高的分辨高，提高精度，其它部分可加快扫描速度，以节省扫描时间；
[0018]3)通过设置多个旋转棱镜，可以从各个不同的角度扫描抑菌圈，实现多维成像，可以获得抑菌圈边缘的立体图像，进一步提高测量精度；
[0019]4)结构紧凑，适宜的生产成本，便于在应用领域的普及。




[0020]图1示出根据本实用新型的一种优选方式的扩散法药敏抑菌圈测量仪的结构示意图；
[0021]图2示出根据本实用新型的培养皿的俯视图。
[0022]附图标号说明
[0023]1-激光管控制器
[0024]2-激光管
[0025]3-凸透镜
[0026]4-偏光棱镜
[0027]5-四分之一波长板
[0028]6-旋转棱镜
[0029]7-培养皿
[0030]8-窄带滤光片
[0031]9-检测器
[0032]10-信号处理系统
[0033]11-抑菌圈


[0034]下面通过对本实用新型进行详细说明，本实用新型的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
[0035]在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
[0036]如图1，图2所示，本实用新型的纸片扩散法药敏抑菌圈测量仪，主要包括激光成像系统和信号处理系统10，激光成像系统包括从左到右依次设置的激光控制器1、激光管
2、凸透镜3、偏光棱镜4、四分之一波长板5和旋转棱镜6以及位于旋转棱镜6下方的培养皿7和偏光棱镜4正上方的检测器9,其中，激光控制器I与激光管2相连,信号处理系统10位于检测器9正上方，并与检测器9相连。
[0037]在上述激光成像系统中，激光管2发出具有单一波长的激光，同时提供能量集中且光斑极小的点光源，因此使得扫描后生成的图像对比度高，光斑小，图像分辨率高，从而避免了杂乱的光导致图像的模糊不清。特别地，选择激光管所发出的波长为634?636nm，可达到最佳的成像效果。与激光管相连的激光控制器I控制激光管使得激光管输出的激光功率恒定，使得生成的图像分辨率高，清晰度好。
[0038]由于激光管所发出的激光具有较大的发射角，根据光学原理，在激光管的正右方设置凸透镜3，经过凸透镜准直后，变成发射角极小的平行光，将激光汇聚成平行光束，进一步获得能量集中且光斑小的光源。
[0039]经过准直后的激光，透过偏光棱镜4和四分之一波长板5后，直接投射到旋转棱镜6上，然后到达培养皿7。准直后的激光透过偏光棱镜后变成纯粹的直线偏振光，再经过四分之一波长板后，相位延迟90度。特别地，偏光棱镜选用偏光直角棱镜，安装更加容易，同时对机械应力具有更好的稳定性和强度。
[0040]经本发明人研究发现，偏光棱镜倾斜放置，与凸透镜(3)的光轴所成的角为45度，使得反射回的光线准确定位，被检测器所接收。
[0041]旋转棱镜6将透过四分之一波长板5的激光按照特定的方向对抑菌圈11进行扫描，获取图像。由于旋转棱镜6在电机驱动作用下可以高速旋转，光斑便在培养皿7上形成了一条狭窄的光线，培养皿左右往复运动，使得这条狭窄的光线扫过整个培养皿的表面，形成了从点到线再到面的转变。特别地，旋转棱镜为旋转正五面体棱镜。另外，旋转棱镜的旋转速度是可控的，当对抑菌圈11边缘进行扫描时，可以降低扫描速度，以获得更高的分辨高，从而提高精度，当对其它部分进行扫描时，可加快扫描速度，以节省扫描时间，提高工作效率。
[0042]在一个优选实施方式中，可设置多个旋转棱镜，多个旋转棱镜的中心轴重合或平行中心轴同轴，从而实现多维扫描，可以获得抑菌圈11边缘的立体图像，进一步提高测量精度。
[0043]对抑菌圈11扫描后，由抑菌圈11反射回来的反射光线被旋转棱镜6反射后再次进入四分之一波长板5时，相位再次延迟90度，于是便与未进入四分之一波长板时的原入射光线产生180度的相位差，然后通过偏光棱镜4，转向90度到达检测器9，由于检测器9使用了对特定波长敏感的光敏二极管，将被抑菌圈11反射回的包含有灰度信号的光信号转换为电信号，电信号又被与检测器相连的信号处理系统10处理成可供计算机识别的数字信号。其中，信号处理系统主要包括滤波器、信号放大整形器和模拟数字转换器。
[0044]在一个优选实施方式中，在检测器9的正下方设置一个窄带滤光片8，用于滤除光源波长以外的光线，从而提高信噪比，使得成像质量好，进一步提高图像分辨率。特别地，窄带滤光片的中心波长为630?640nm,透过率为20?90%,可达到最佳的滤除效果,使得图像分辨率更高，清晰度更好。
[0045]根据本实用新型，激光成像系统中的激光管2、准直元件凸透镜3和四分之一波长板5分布在同一中心轴线上。
[0046]根据本实用新型，由于旋转棱镜的反射作用，使得反射光程与原光程在同一个平面上。
[0047]根据本实用新型提供的纸片扩散法药敏抑菌圈测量仪，其中，激光成像系统中的旋转棱镜可被一套或多套的振镜所替换，振镜能够快速移动，实现对抑菌圈的一维或多维扫描。
[0048]以上结合和范例性实例对本实用新型进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本实用新型的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本实用新型精神和范围的情况下，可以对本实用新型技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本实用新型的范围内。本实用新型的保护范围以所附权利要求为准。