[发明专利]生物生长培养基的光谱分析

说明书

相关专利申请的交叉引用

本专利申请要求提交于2008年3月26日的美国临时专利申请序列号61/039,453的优先权，此临时专利申请以引用的方式并入本文。

背景技术

生物安全性在现代社会中至关重要。对于食物产品的开发商和分销商而言，对食物或其他材料中的生物污染进行测试已成为重要的并且有时已成为强制性的要求。另外生物学测试也用来识别下述样品中的细菌或其他因子：诸如取自内科病人的血样之类的实验室样品、开发用于实验目的的实验室样品、以及其他类型的生物样品。可利用各种技术和设备来改善生物学测试并且使所述生物学测试过程合理化和标准化。

具体地讲，已开发出多种生物生长培养基。作为一个实例，明尼苏达州圣保罗市(St.Paul，Minnesota)的3M公司(在下文中称为“3M”)已开发出生长板形式的生物生长培养基。生物生长板由3M以商品名PETRIFILM板进行出售。生物生长板可用于促进与食物污染相关的细菌或其他生物因子(包括(例如)需氧菌、大肠杆菌、大肠菌、肠杆菌科(Enterobacteriaceae)、酵母菌、霉菌、金黄色葡萄球菌、李斯特菌属(Listeria)、弯曲菌属(Campylobacter)、或者其他生物因子)的快速生长以及检测或计数。PETRIFILM板或其他生物生长培养基的使用可简化食物样品的细菌测试。

可使用生物生长培养基来识别细菌的存在，从而使得可进行改善的测定(就食物测试而言)或者可进行正确的诊断(就医学用途而言)。在其他应用中，可利用生物生长培养基来使实验室样品中的细菌或其他生物因子快速生长，如，用于实验目的。

生物生长培养基处理系统是指用于处理生物生长培养基的系统。生物生长培养基处理系统可用于对生物生长培养基上的菌落或特定生物因子的数量进行计数。例如，可将食物样品或实验室样品设置在生物生长培养基上，然后可将该培养基插入培养室中。培养之后，可将该生物生长培养基引入到生物阅读器中，生物阅读器产生该生物生长培养基的一个或多个图像。然后可(如)通过计算机来分析图像，以用于对细菌生长进行自动计数。通过这种方式，生物生长培养基处理系统自动化地对生物生长培养基上的细菌或其他生物因子进行检测和计数，并因而通过降低人为误差而改善了此生物学测试过程。

发明概述

一般来讲，本发明涉及用于对生物生长培养基进行自动分析的成像技术和图像分析技术。根据本发明，可使用生物生长培养基的光谱响应来从生物生长培养基的图像中识别和计数生物因子。可利用两种或多种不同波长的电磁辐射来照射生物生长培养基，并且可在这些不同的照射下来采集生物生长培养基的图像。基于一个或多个第二图像中的光谱反射率值(如，与相同的像素位置相关)对一个或多个第一图像中的光谱反射率值(如，与像素位置相关)进行标准化。在这种情况下，第一图像和第二图像与不同波长的照射相关。标准化可允许更好地识别显示在生物生长培养基上的生物因子。通过这种方式，光谱分析和标准化可改善生物因子的自动检测。

第一图像可利用波长位于第一范围内的光的照射来产生，并且第二图像可利用波长位于第二范围内的光的照射来产生。生物因子的光谱响应以及背景的光谱响应可在不同范围的波长下而不同。可使用第二图像来标准化第一图像，这可改善将生物培养基的背景和显示在培养基上的生物因子区分开的能力。用于第一图像的照射可位于可见光谱内，并且用于第二图像的照射可位于可见光谱外。

在一个实施例中，本发明提供了下述方法，其包括利用位于可见光谱之外的电磁辐射来照射生物生长培养基、利用位于可见光谱之外的电磁辐射进行照射产生生物生长培养基的一个或多个图像；以及基于所述一个或多个图像对生物生长培养基上的生物因子进行计数。

在另一个实施例中，本发明提供了下述方法，其包括利用第一电磁辐射来照射生物生长培养基、产生利用第一电磁辐射进行照射的生物生长培养基的一个或多个第一图像、利用第二电磁辐射来照射生物生长培养基、产生利用第二电磁辐射进行照射的生物生长培养基的一个或多个第二图像、基于所述一个或多个第二图像对所述一个或多个第一图像中的光谱反射率值进行标准化、基于标准化的光谱反射率值来识别生物因子、以及对识别的生物因子进行计数。

在另一个实施例中，本发明提供了包括成像单元和计算机的系统，其中所述成像单元利用位于可见光谱之外的电磁辐射来照射生物生长培养基并且利用位于可见光谱之外的电磁辐射进行照射来产生生物生长培养基的一个或多个图像，所述计算机基于所述一个或多个图像对所述生物生长培养基上的生物因子进行计数。