[发明专利]一种快速验证灭菌效果的生物阅读器

说明书

一、所属技术领域

本发明涉及一种快速验证灭菌效果的生物阅读器，特别涉及一种用光学显微技术和图像处理技术来检测灭菌是否合格的方法。

二、背景技术

自1880年查尔斯·张伯伦生产了第一台压力蒸汽灭菌器以来，研究人员就一直致力于发现能够监测灭菌效果的方法。为了能够方便和快速地检测到灭菌操作过程中所出现的灭菌问题，生物指示物获得了极大的发展。目前生物指示剂被广泛应用于测试灭菌方法的有效性，通常情况下，将含有微生物孢子的生物指示剂暴露于某种灭菌剂，然后将暴露处理过的孢子置于能够维持孢子发芽和微生物生长的环境中，从而确定暴露处理过的孢子的存活率，一般情况下，孢子比绝大多数的微生物更耐灭菌过程，因此认为，能够杀死微生物孢子的灭菌方法同样可以杀死其它任何污染的微生物。

医院感染控制传统采用对生物指示剂进行培养并检测PH值是否改变的方式，其原理为：生物指示剂由载有细菌芽孢的菌片及内含培养液的安瓿瓶组成，灭菌结束后，挤碎安瓿瓶，使菌片与培养液充分接触。根据灭菌是否成功，会出现以下两种情况：若灭菌失败，芽孢并未全部死亡，则芽孢与培养液接触后会有细菌生长，细菌生长时会排泄出酸性或碱性的物质，这些物质会改变培养液的ph值，使培养液中所含的酸碱指示物变色。若灭菌成功，细菌芽孢已全部死亡，则细菌芽孢与培养液接触后不会有细菌生长，培养液本身的ph值不会改变，因此培养液的颜色不会发生变化，依然保持原来的颜色，以此来判定灭菌成功。

上述的这种常规方法需要24～48小时的培养，才能评估灭菌效果的有效性，这种方法传统而有效，但存在的问题是所需时间过长，这显然不能满足医院迫切需要知道灭菌结果的需求，所以，对能够准确、快速判断灭菌是否合格是医疗机构普遍存在的需求，如何在较短时间内判定灭菌的有效性一直是感控领域的难题。

三、发明内容

本发明针对以上技术问题提供了一种快速验证灭菌效果的生物阅读器，主要由激发光源、荧光滤片系统(包括激发滤片、阻断滤片)、光学信号采集系统(高灵敏度CCD)、荧光生物指示剂、温控系统、图像处理系统、输出结果组成：

1)荧光生物指示剂的荧光信号强度的质量与激发光源的强度、波长有很大关系，本发明所选择的激发光源为高压汞灯，高压汞灯能以最小的表面积释放出最大数量的短光波，而且亮度大、性能稳定。

2)荧光滤片系统的激发滤片装在激发光源和荧光生物指示剂之间的滤片滑板中，其作用是吸收光源中波长较长的可见光，允许短于一定波长的光波通过，作为快速验证灭菌效果的生物阅读器的激发光。

3)荧光滤片系统的阻断滤片装在荧光生物指示剂和光学信号采集系统之间的光路滑板中，其作用是过滤背景干扰光强信号，只允许生物指示剂被激发后所产生的荧光通过，以获得高清晰的荧光图像。

4)光学信号采集系统由数字化高灵敏度CCD组成，位于阻断滤片之后，其作用是对所激发的荧光信号进行捕捉并成像。

5)图像处理系统的工作过程包括以下步骤：图像存储、信号放大、图像预处理(包括图像的平滑、锐化和直方图化)、图像的对比分析和判断。

6)荧光生物指示剂由透明容器、含有芽孢的菌片和培养基组成，菌片上的芽孢可以是嗜热脂肪芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌黑色变种、短小芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌或是以上菌体的组合，且在培养基中含有细菌芽孢萌发促进剂、营养物及荧光物质。

7)温控系统可以根据荧光生物指示剂的种类进行温度调节，维持荧光生物指示剂中所含芽孢的正常萌发、生长所需的温度。

8)输出结果：对经过图像处理系统所得出的灭菌是否有效的判断结果进行输出，输出装置可以为蜂鸣器、打印设备、显示器等，也可以是以上几种装置的组合形式。

光学信号采集系统、图像处理系统的主要工作步骤和作用过程，具体描述如下：

1)信号的采集与输入

信号采集与输入的具体过程为荧光生物指示剂经激发光源激发后发出荧光，该荧光通过阻断滤片，阻断滤片对其背景干扰信号进行过滤，最终光学信号采集系统(高灵敏度CCD)捕捉到荧光信号并形成荧光图像传输到图像处理系统的存贮器中。该光学信号采集系统的信号采集每间隔一段时间进行一次，以备对图像信号的变化与时间的关系进行分析。

2)荧光图像的预处理