[發(fā)明專利]用于獲取樣本中所存在的粒子的裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780032322.6
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN109154563B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·杜埃;Q·喬索
• 申請（專利權(quán)）人: 生物梅里埃有限公司;生物星體有限公司
• 主分類號: G01N21/45
• 分類號: G01N21/45;G03H1/00;G03H1/08
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

本發(fā)明涉及樣本(12)中所存在的粒子(11a～11f)的獲取裝置(10)，該獲取裝置包括空間相干光源(15)、光學(xué)系統(tǒng)、被放置在光學(xué)系統(tǒng)的焦平面中并且被配置為拍攝強(qiáng)度圖像的圖像傳感器(16)、以及被配置為進(jìn)行以下操作的計(jì)算單元：構(gòu)建針對相對于光學(xué)器件的聚焦面的多個(gè)散焦偏移所獲得的電磁傳播矩陣的序列；根據(jù)電磁矩陣的序列來確定針對粒子的第一平均聚焦電磁矩陣；識別第一電磁矩陣中的粒子中的至少一個(gè)粒子，并存儲該粒子的坐標(biāo)；以及確定針對從電磁矩陣的序列中具有所存儲的坐標(biāo)的分量中識別出的粒子的焦距處的第二電磁矩陣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物粒子的光學(xué)獲取領(lǐng)域。例如，生物粒子可以是諸如細(xì)菌、真菌或酵母等的微生物。生物粒子也可以是細(xì)胞、多細(xì)胞生物、污染粒子類型的任何其它粒子、或者灰塵。

本發(fā)明特別有利地應(yīng)用于分析生物粒子的狀態(tài)，以例如在應(yīng)用抗生素之后知道細(xì)菌的代謝狀態(tài)。本發(fā)明例如能夠形成細(xì)菌的抗菌譜。

背景技術(shù)

抗菌譜是一種實(shí)驗(yàn)室技術(shù)，其旨在測試細(xì)菌菌株針對一種或多種抗生素的表型。傳統(tǒng)地通過培養(yǎng)包含細(xì)菌和抗生素的樣本來形成抗菌譜。

歐洲專利申請?zhí)? 603 601描述了一種通過在存在抗生素的情況下在潛伏期之后使細(xì)菌的狀態(tài)可視化來形成抗菌譜的方法。為了使細(xì)菌可視化，利用兩種熒光標(biāo)記物來標(biāo)記細(xì)菌，從而使得能夠顯示細(xì)菌的結(jié)構(gòu)。然后測量標(biāo)記物的熒光以使得能夠判斷抗生素對細(xì)菌是否具有有效作用。

然而，標(biāo)記過程特別長并且實(shí)施起來很復(fù)雜，并且這種化學(xué)標(biāo)記物對細(xì)菌具有細(xì)胞毒性效應(yīng)。作為結(jié)果，這種可視化模式不能在細(xì)菌培養(yǎng)中的多個(gè)時(shí)間處觀察細(xì)菌。

因此，需要使用足夠長的培養(yǎng)時(shí)間(約24～72小時(shí))，以保證測量的可靠性。

生物粒子可視化的其它方法使用顯微術(shù)，從而允許對樣本的非破壞性測量。

數(shù)字全息顯微術(shù)或DHM是一種成像技術(shù)，其能夠擺脫對傳統(tǒng)光學(xué)顯微術(shù)的景深的約束。示意性地，數(shù)字全息顯微術(shù)包括記錄由被觀察物體衍射的光波與具有空間相干性的參考波之間的干涉所形成的全息圖。在Myung K.Kim發(fā)表的標(biāo)題為“Principles andtechniques of digital holographic microscopy”(SPIE Reviews，2010年1月，第1卷，第1期)的文章中描述了這樣的技術(shù)。

最近的建議是使用全息數(shù)字顯微術(shù)以自動(dòng)化的方式來識別微生物。因此，N.Wu等人在標(biāo)題為“Three-dimensional identification of microorganisms using a digitalholographic microscope”(Computational and Mathematical Methods in Medicine，第2013卷，ID號為162105)的文章中描述了一種用于由于朝向粒子的聚焦面的數(shù)字傳播來識別待分析體積中的不同類型的細(xì)菌的方法。聚焦在不同深度的圖像用于重建微生物的三維表示。然后通過3D非線性濾光對微生物的三維表示進(jìn)行分類。

同樣，在Ahmed El Mallahi發(fā)表的、標(biāo)題為“Automated three-dimensionaldetection and classification of living organisms using digital holographymicroscopy with partial spatial coherent source:application to monitoring ofdrinking water resources”(Applied Optics，2013年1月，第52卷，第1期)的文章中描述了如下的方法，所述方法包括：檢測細(xì)菌在所要分析的體積中的位置的第一步驟、通過數(shù)字傳播來在該體積中的不同深度處聚焦的步驟、然后是基于細(xì)菌形態(tài)特征的細(xì)菌的分類。

然而，上述識別方法是復(fù)雜的，這是因?yàn)檫@些識別方法需要在連續(xù)的聚焦面中聚焦。