(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210238197.7 (22)申请日 2022.03.10 (71)申请人 中国科学院青岛生物能源与过程研 究所 地址 266101 山东省青岛市崂山区松岭路 189号 (72)发明人 李远东　任立辉　刘晓颖　籍月彤　 马波　徐健　 (74)专利代理 机构 北京纪凯知识产权代理有限 公司 11245 专利代理师 刘维 (51)Int.Cl. G01N 21/01(2006.01) G01N 21/65(2006.01) G01B 11/00(2006.01) (54)发明名称 一种自动化微生物拉曼耐药性快速检测仪 器及检测方法 (57)摘要 本发明涉及一种自动化微生物拉曼耐药性 快速检测仪器及检测方法， 装置包括， 包括电动 位移平台、 成像模块、 激发光模块、 显微聚焦模 块、 拉曼主 光路及传输模块、 同轴照明模块、 和自 动采集控制模块； 电动位移平台， 用于放置样品 芯片； 激发光模块， 用于发射激光； 显微聚焦模 块， 用于将 激光自动聚焦到最佳采集位置处的待 测菌斑， 使待测菌斑产生拉曼信号； 同轴照明模 块， 用于为显微聚焦模块提供同轴照明光； 拉曼 主光路及传输模块， 用于获取待测菌斑的拉曼光 谱； 自动采集控制模块， 用于对激发光模块、 拉曼 主光路及传输模块、 显微聚焦模块、 同轴照明模 块、 成像模块和电动位移平台进行控制， 并对采 集待测菌斑的拉曼光谱进行处理， 实现待测菌斑 自动化检测及快速耐药性 鉴定。 权利要求书2页 说明书9页 附图4页 CN 114486743 A 2022.05.13 CN 114486743 A 1.一种自动 化微生物拉曼耐药性快速检测仪器， 其特征在于， 包括电动位移平台、 成像 模块、 激发光模块、 显微聚焦模块、 拉曼主光路及传输模块、 同轴照明模块和自动采集控制 模块； 所述电动位移 平台， 用于放置样品芯片； 所述成像模块， 用于拍摄样品芯片的全景信息及菌斑的显微信息， 且配合所述电动平 移平台快速 定位所述样品芯片上的待测菌斑， 确定待测菌斑的采集 位置； 所述激发光模块， 用于发射激光； 所述显微聚焦模块， 用于将激光自动 聚焦到采集位置处的待测菌斑， 使待测菌斑产生 拉曼信号； 所述同轴照明模块， 用于为所述显微聚焦模块 提供同轴照明光； 所述拉曼主光路及 传输模块， 用于获取 所述待测菌斑的拉曼光谱； 所述自动采集控制模块， 用于对所述激发光模块、 所述拉曼主光路及传输模块、 所述显 微聚焦模块、 所述同轴照明模块、 所述成像模块和所述电动位移平台进 行控制， 并对采集待 测菌斑的拉曼光谱进行处 理， 实现待测菌斑自动化检测。 2.如权利要求1所述的自动 化微生物拉曼耐药性快速检测仪器， 其特征在于， 所述自动 化微生物拉曼耐药性快速检测仪器包括图像观测模式和拉曼测量模式； 图像采集模式用于获取样品芯片的图像信息； 拉曼测量模式用于实现样品芯片待测菌斑拉曼信息的采集。 3.如权利要求1所述的自动 化微生物拉曼耐药性快速检测仪器， 其特征在于， 所述激发 光模块包括激光器、 电动快门、 扩束镜和电动可调衰减器； 所述拉曼主光路及传输模块包括 宽带反射镜、 二向色镜、 第二透 镜， 针孔、 显微物镜、 光谱仪和探测器； 所述激光器发出的激光， 依次经过所述电动快门、 所述扩束镜、 所述电动可调衰减器、 反射镜、 二向色镜和带宽反射镜反射至所述显微物镜聚焦在所述电动位移平台上的样品芯 片； 样品芯片经激发产生的拉曼信号光依次经过所述显微物镜、 宽带反射镜、 二向色镜、 第 二透镜、 针孔和所述 光谱仪发射到 探测器。 4.如权利要求3所述的自动 化微生物拉曼耐药性快速检测仪器， 其特征在于， 宽带反射 镜的带宽范围为激光器激发波长加上10 0nm～200nm。 5.如权利要求3或4所述的自动化微生物拉曼耐药性快速检测仪器， 其特征在于， 所述 同轴照明模块包括 LED光源和半透半反镜， 所述成像模块包括C CD相机和第一透 镜； 所述LED光源出射的白光依次经过所述半透半反镜、 显微物镜聚焦到样品芯片； 所述 LED光源照射到样品芯片上形成的反射光通过所述显微物镜、 半透 半反镜、 第一透镜进入所 述CCD相机， 形成样品芯片的图像。 6.如权利要求1所述的自动 化微生物拉曼耐药性快速检测仪器， 其特征在于， 所述激发 光模块、 所述拉曼主光路及传输模块、 所述同轴照明模块和所述成像模块固定在同一光学 箱体内部， 所述光学箱体为全封闭结构， 所述拉曼主光路及传输模块与所述显微聚焦模块 位于同一平面。 7.如权利要求1所述的自动 化微生物拉曼耐药性快速检测仪器， 其特征在于， 该检测仪 器还包括灭菌模块， 用于消除环境中的微 生物， 防止交叉污染。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114486743 A 28.基于权利要求1 ‑7任一所述的自动化微生物拉曼耐药性快速检测仪器的检测方法， 其特征在于， 包括如下步骤： 成像模块拍摄整个样品芯片的图像， 获得 各待测菌斑的位置信息； 移动电动位移 平台到第一个待测菌斑,确定待测菌斑的最佳采集 位置； 激发模块发射激光通过显微 聚焦模块将激光自动聚焦到待测菌斑， 使得待测菌斑产生 拉曼信号； 拉曼主光路及传输模块获取菌斑的拉曼光谱， 并通过自动采集控制模块完成菌斑检 测； 移到电动 位移平台下一个待测菌斑重复上述过程， 对每个待测菌斑的拉曼光谱数据进 行处理， 完成耐药性检测。 9.如权利要求8所述的自动化微生物拉曼耐药性快速检测仪器的检测方法， 其特征在 于， 确定待测菌斑的最佳采集 位置， 包括： 采集菌斑图像； 将该图像处 理转换为灰度图并进行 滤波处理； 对图像像素点进行判定， 若高于设定的阈值， 则所述图像像素点为亮斑点； 若低于设定 的阈值， 则在其周边 位置查找出菌斑是否存在； 定位亮斑点密集区域 为该菌斑位置 。 10.如权利要求8所述的自动 化微生物拉曼耐药性快速检测仪器的检测方法， 其特征在 于， 自动聚焦过程包括： 利用爬山搜索算法选取第一个待测菌斑的多个位置点； 对所述多个位置点用清晰度评价 函数值作为该多个位置点所在局部曲线 进行拟合； 判断该曲线内是否含有大于所设定阈值的坡峰， 若含有该坡峰， 则返回该段位置点中 最靠近最大值点的前一点， 以此点为起点， 以最大值点的后一点为 终点， 重新划分搜索范围 并缩小搜索步长； 重复进行搜索， 最终达到所需聚焦精度， 若不含有该坡 峰， 则继续沿原始 方向移动， 重复上述聚焦操作， 最终确认最优的焦面。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114486743 A 3