HD5000（AI）多谱超分辨菌落成像系统

HD5000（AI）多谱超分辨菌落成像系统

HD5000(AI) 多谱超分辨菌落成像系统是迅数科技融入神经网络AI技术的最新旗舰机型，全金属机箱、软硬件采用顶级配置。

独特设计的平皿莱因伯格照明系统，具有132种组合照明模式，可为平皿、多孔板菌落、细胞克隆、病毒蚀斑拍摄华美的影像，是图像数据保存、文献发表的有力工具。

4/3英寸超大面阵CMOS传感器与大视场高清定焦镜头搭配，菌落影像通透、色彩细腻，完美展现培养基深层微小菌落，抑菌圈轮廓清晰、锐利，保证了图像分割的精度和重现性。

新软件功能丰富、易用，融AI菌落计数、抑菌圈测量、菌种筛选三大功能于一体。可实现：一键式AI批量极速统计、典型菌筛选、菌株特性描述、双圈分析、抑菌圈测量……

HD5000M融合拟红外薄层干涉技术，更适合微孔滤膜的分析。

AI图像算法  高速、高精度菌落计数

迅数科技创立20年，汇集的菌落图库覆盖：制药、食品、自来水、环境、公共检测、科研等各行业。科研团队通过精心筛选、处理、归纳，建立了强大的图像数据集，历经上百次神经网络训练、模型参数调整，获得高精度、高鲁棒性的模型，并最终形成易用、可靠的工程软件。

l 高通量快捷计数

迅数AI菌落分析系统采用极简化设计，用户无需选择算法参数，点击：拍摄、分析按钮，即可实现菌落图像的批量分析。完成100个平皿计数仅需60秒。

l AI人工智能解决疑难平皿

大数据的广泛代表性、有效性，是决定AI精度的重要基础。迅数AI菌落分析系统凭借经典菌落仪20年的推广，积累了海量的用户菌落图像，经神经网络训练，形成高速、高精度、运行稳定的大模型。

疑难平皿AI菌落计数案例

半透明菌落与灰白菌落粘连混合

平皿壁上菌落（处于高亮平皿底部折光圈外）

标签及文字干扰

云雾状奶制品中的菌落

小菌落叠加在大菌落上

放线菌、细菌混合（透射成像）

微生物平皿成像的“数字影棚”

l “数字影棚”的光源控制

专业设计的平皿载样舱，可实现培养皿的雾光漫反射照明、悬浮暗视野照明、彩色凌透背光照明、多谱莱茵伯格照明，拟红外薄层干涉照明，拍出不同寻常的科研级精美照片。

光源控制器采用隐藏式吸弹门设计，具5路照明选择开关、3通道无级亮度调节、单通道色温调节、11路彩色背景选择、11路莱因伯格光选择。

l 多谱莱因伯格光染色

多谱莱因伯格照明是迅数独创的平皿大视场暗域照明技术，11通道不同波长的可见激发光以环幕逆透射聚光照明菌落，辅以不同的彩色凌透光，可构成132种组合照明模式，使培养基形成均匀的背景色，菌落勾勒出鲜亮的自然色泽与轮廓。

无需化学染色，即可使菌落或细胞克隆实现无损光着色，便于观察细微结构，识别、计数。

莱因伯格照明实际样张：

l     悬浮式暗视野照明

悬浮式暗视野由暗域轮廓光与黑色背景构成。柔和的白色LED轮廓光，使平皿中央到边缘的菌落得到均匀的照明，而光线几乎穿透培养基，形成黑色背景下的亮色菌落，菌落与培养基形成高反差，可清晰勾勒菌落轮廓。

l 拟红外薄层干涉（HD5000M）

微生物薄膜过滤法通常采用白色滤膜，导致灰白色的微小菌落难以观察，滤膜的网格线也会对统计形成干扰。“迅数”独创的拟红外薄层干涉与莱因伯格照明组合，能使膜形成均匀背景色，类白色微小菌落以近红色立体突显，提高了自动识别计数的精度。  

超分辨率 锐利展现菌落细节

1.1英寸大视场高清定焦镜头，通过较大程度地控制多种像差，无论是暗视野照明、雾光漫反射照明、莱因伯格照明，都能呈现高分辨力、高对比度的画质。

2100万像素 4/3英寸超大面阵彩色SONY CMOS 传感器，采用双层降噪技术，具有极高的灵敏度以及超低噪声，能以无损图像品质呈现细微的色差和丰富的细节信息。

高保真镜头与大面阵相机的完美搭配，更能区分不同菌落、菌落与杂质、菌落与培养基之间的差异，从而提高菌落计数、筛选的精度。

高效、精确 菌种数字化筛选

l 不同菌群自动分类识别

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。不同菌种菌落的色泽、大小、轮廓存在微小特征差异。

HD5000的“单色分类统计、指定多色筛选、多色自动聚类”工具可实现高精度识别某一类菌落，或自动聚类区分不同颜色的菌落。

l 双圈分析

通过精确测量透明外圈直径和菌落直径，自动计算二者面积比和直径比，并根据比值的大小自动排序，定位出相应的菌落。适用于“抑菌圈、透明圈、变色圈、生长圈、水解圈、溶磷圈、排油圈、溶钙圈、溶血圈”分析，辅助抗生素、酶制剂、有机酸产生菌和石油、农药降解菌的高效筛选。

l 病毒滴度分析-蚀斑/噬菌斑计数

悬浮式暗视野照明使得敏感细菌菌层为白色，烈性噬菌斑形成的透明斑为黑色；莱茵伯格照明可让结晶紫或中性红染色的细胞层着色明艳，病毒空斑更易观察。影像的锐度与反差，帮助实现蚀斑/噬菌斑的准确分割和精确计数。

l 菌丝生长速率分析工具

菌丝生长速率、菌丝生长抑制率、对峙培养分析、室内毒力测定等实验常采用十字交叉法测量菌落直径。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。

l 免疫学研究

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，可用于肺炎链球菌荚膜多糖特异性抗体调理吞噬杀菌试验（OPKA）和抗体依赖补体介导的体外血清杀菌试验（SBA）

l 多孔板克隆计数

高分辨率的HD5000还可用于多孔板的克隆成像。莱茵伯格照明能使结晶紫染色的肿瘤或干细胞克隆鲜艳明亮；悬浮式暗视野照明，可使软琼脂克隆形成高反差的图像，自动计数大于50um的克隆或细胞团。

l Spot assay 点阵分析

Spot assay常用于检测不同培养液中细菌或酵母的生长率、培养液的连续梯度稀释或某个菌株基因突变型的高通量筛选 。“多区域动态调节统计”适用于此类分析。

抑菌圈自动测量

l Szone 抑菌圈多模式测量技术

抑菌圈测量常采用钢圈双碟法、纸片法、琼脂打孔法，由于试验环节诸多因素，如：抗生素溶液浓度、培养基质量、PH值、试验菌菌龄、培养时间等，使得最后形成的抑菌圈有些轮廓清晰，有些边缘模糊或不整齐并伴有破裂现象。

迅数“自动检测、拟圆逼近、三点定圆”三种算法，可适应不同类型抑菌圈的测量。

l 高对比、高分辨成像---保证测量精度

抑菌圈测量的关键是准确找到透明圈与底层菌的“边界线”。迅数专利设计的悬浮式暗视野，使得透明的抑菌圈构成“黑背景”，与周边灰白色的菌层形成高反差。

测量精度取决于数字影像画质，而镜头与相机的组合对画质至关重要。HD5000（AI）采用光学分辨率达150LP/mm的大靶面定焦镜头，将通透无畸变的光信号通过4/3英寸大面阵CMOS芯片相机，转为高清细腻的抑菌圈数字图像。

l 抗生素效价测定

提供一剂量法、二剂量法、三剂量法及合并计算。一剂量法符合美国药典，二剂量法和三剂量法符合中国药典2020版。仪器重复性自检，测量相对误差≤0.002mm；均匀性自检，相对误差≤0.1％。

l 纸片法药敏分析

内置CLSI抗微生物药物敏感性试验（CLSI M100 Ed 33）标准数据库，选择细菌类别、抗菌药物即可自动判别细菌耐药敏感性：敏感（S）、剂量依赖型敏感（SDD）、中介（I）、耐药（R）。

主要功能与技术指标

一、        照明系统

Ø  全封闭钢铝合金机箱（32×34×46cm）：精密、坚固，确保光密闭

Ø  平皿载样舱：下拉式铝合金隔断窗，消除环境杂散光干扰，阻断紫外泄露、避免灰尘进入

Ø  雾光漫反射照明

1)      96颗LED列阵与纳米反射材料构成嵌入式雾光系统， 360°连续漫反射，凸显菌落色泽和纹理，消除玻璃培养皿折射形成的光斑、光环。

2)      色温变化范围：3100K－5800K  照度范围 50-—7000 Lux   

3)      LED寿命≧20000 小时

Ø  悬浮暗视野照明

白色LED光源，照度范围 100—5500 Lux 显色指数74%

Ø  彩色宽场凌透背光照明

1)      可调式LED导光列阵，形成均匀、高亮的11种色彩透射光

2)      照度均匀度大于90%，确保培养皿边缘与中间得到均匀照明

Ø  多谱莱茵伯格照明

1)      11通道可见激发光、环幕逆透射，与凌透背光可构成132种组合照明模式

2)      多光谱模式可降低培养基不平整、色变的影响，减少琼脂杂质的干扰

3)      无损光着色技术与抗干扰精密统计技术结合，增强菌落之间细微颜色差异辨别，显著提高菌落识别、筛选的精度

Ø  拟红外薄层干涉照明(HD5000M)

嵌入缝隙式可调光源，通过薄层干涉效应 凸显滤膜表层的微菌落

Ø  紫外反射光源：254nm用于腔体消毒、紫外诱变

Ø  光源控制器

1)      隐形弹吸式控制面板，5路照明选择开关、3通道无级亮度调节、单通道色温调节

2)      照明组合 自由切换

二、        数字成像

Ø  4/3英寸大靶面超清镜头，镜头分辨率180 lp/mm

Ø  超大面阵CMOS相机： SONY 4/3英寸彩色CMOS 传感器，分辨率：2100万像素

单像素尺寸：4.54X4.54um

三、        菌落分析模块

1.      AI智能菌落计数

Ø  适用各类平皿和测试片：倾注、涂布、膜滤、接触皿、3M测试片

Ø  全自动AI智能菌落计数，一键启动，无需参数设置

Ø  疾速统计，单皿菌落计数仅需0.5秒

Ø  高通量计数，可一次批量分析几十至几百平皿，100个平皿影像平均分析时间为60秒

Ø  统计精度：标准菌株的计数精度达98%以上；菌落数300CFU以内、无蔓延菌落生长的平板，计数精度可达95%以上

Ø  校验眼：闪现切换标记，验证菌落识别精度

Ø  AI技术解决常见疑难样本：长链状菌落的分割；水雾、标签文字的干扰；培养基色泽、透光性、干裂、厚薄不匀的变化；菌落大小不一、深浅不一、形态不一、高度粘连；杂质、微溶性物质的背景干扰……

Ø  样本登记、数据处理，报告生成导出

2.      高级菌落统计

Ø  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。

Ø  偏差预估统计：适用于菌落颜色多且复杂的情况。

Ø  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

Ø  特定菌落统计：根据菌落色泽、大小、轮廓特征，识别特定菌落

Ø  反式统计：适合菌落类型极其复杂而培养基背景均匀

Ø  高粘连菌统计：适合多重粘连菌的分割计算

Ø  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

Ø  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。

3.      典型菌筛选

Ø  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

Ø  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

Ø  指定多色筛选：一次筛选1-8种指定颜色菌落

Ø  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

Ø  双色圈自动筛选

4.      菌落特征描述

Ø  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

Ø  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

5.      微生物限度分析工具

Ø  培养基适用性检查

Ø  控制菌检查-菌落形态

6.      专项分析

Ø  防霉检测：定量分析防霉等级

Ø  多区域串联统计：适合培养基背景不均匀的复杂菌落

Ø  多区域并联统计：适合多孔板、OPKA、SBA分析

7.      高级工具

Ø  网格清除：消除滤膜网格背景干扰

Ø  人工计数修正：添加或删除菌落

Ø  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

Ø  背景文字清除：自动消除记号笔干扰

Ø  人工粘连分割：手动分割多重粘连菌落

Ø  参数自动换算：培养皿直径、样本稀释度输入，实现自动换算

Ø  文字、图形标注：各类绘图工具和中英文文字嵌入

8.      标定与测量

Ø  仪器标定：仪器自带标定、人工修正标定

Ø  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

Ø  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

Ø  多向标尺测量、手动精确测量：长度、角度、弧度、面积、弧线、任意曲线

9.      图像处理

Ø  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

Ø  图像增强：锐化、自适应增强

Ø  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

Ø  边缘检测：Sobel算子、Robert算子、Laplace算子、垂直检测、水平检测

Ø  形态学运算：腐蚀、膨胀、开运算、闭运算

四、        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

Ø  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。

Ø  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。

Ø  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。

Ø  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

Ø  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。

Ø  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

Ø  防篡改技术

1)      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。

2)      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。

Ø  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。

Ø  测试流程的智能重构技术

1)       “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……

2)      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。

五、        抑菌圈分析模块

1.      Szone 抑菌圈多模式测量技术

Ø  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

Ø  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

Ø  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

Ø  一剂量法效价检测：适合美国药典

Ø  二剂量法、三剂量法及合并计算：适合中国药典2020版

Ø  重复性自检：相对误差≤0.01%、重复测量精度 ≤0.002mm           

Ø  均匀性自检：相对误差≤0.05%

Ø  台间测量差异≤0.2%

3.      纸片法药敏分析（科研）

Ø  支持反射光、暗视野透射光下的双模式清晰抑菌圈自动测量；模糊抑菌圈人工测量

Ø  23种图像处理工具，提高轻微生长、云雾状生长、溶血、色素扩散等情况下的影像清晰度、对比度

Ø  内置CLSI抗微生物药物敏感性试验（CLSI M100 Ed 33）标准数据库，选择细菌类别、抗菌药物等参数，自动判别细菌耐药敏感性，包含：敏感（S）、剂量依赖型敏感（SDD）、中介（I）、耐药（R）

Ø  药敏标准数据库可随CLSI最新标准及时更新

Ø  原始图像与测量数据可保存、导出

六、        仪器规格与配置

Ø  多谱超分辨菌落成像系统主机1台

Ø  AI菌落计数软件、菌落分析软件、自动抑菌圈测量软件、抗生素效价测定软件、纸片法药敏分析软件

Ø  计算机：i7 CPU/32G内存/1T硬盘+512G SSD/2G独立显卡/27"高清屏，Windows 11系统