[发明专利]一种表型学鉴定法与质谱法综合的微生物鉴定系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及微生物鉴定领域，特别是一种表型学鉴定法与质谱法综合的微生物鉴定系统和方法。

背景技术

机器视觉(MachineVision)指通过图像摄取装置抓取目标图像，将图像传送至处理器，基于像素分布和亮度、颜色等信息，进行尺寸、形状及颜色等参数的判别，进而得出判别结果。我国机器视觉应用起源于20世纪80年代，近几年发展迅猛，市场增幅显著，但目前机器视觉技术主要应用在电子制造、汽车、制药和包装机械等工业领域，占据了其70％的市场份额。相关文献有专利“一种机器视觉的汽车防撞方法及系统”、硕士学位论文“基于机器视觉的电子白板系统关键技术研究”等。在生物及医疗领域，机器视觉技术开始新的尝试与探索，相关文献有：专利“一种基于机器视觉的医疗输液速度监测与控制装置”、硕士学位论文“基于人脸彩色图像的疾病诊断研究”等。在微生物鉴定领域，机器视觉相关文献较少，有专利“智能化水处理微生物机器视觉辨识系统和方法”、硕士学位论文“食品微生物快速检测系统的研究”、硕士学位论文“显微图像识别技术快速检测食品细菌总数的研究”等，但以上应用主要是基于机器视觉技术对微生物进行数量统计从而进行目标的质量分析。

质谱法具有分析速度快、灵敏度高、定性能力强等特点。在微生物鉴定领域，基质辅助激光解析/电离飞行时间质谱法(Matrix-assistedlaserdesorption/ionizationtime-of-flightmassspectrometry,MALDI-TOFMS)是一种重要的鉴定方法。该技术是在微生物中添加基质,激光电离细胞裂解物(小蛋白或多肽)形成肽质量指纹谱(Peptiedmassfingerprinting,PMF),与标准谱库进行比对分析,从而实现微生物的鉴定。相关文献有专利“MALDI-TOF-MS检测致病性弧菌的方法”、硕士学位论文“MALDIBiotyper微生物快速鉴定与分类新技术”等，尚未检索到机器视觉表型学鉴定方法与质谱鉴定法结合应用的相关技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种表型学鉴定法与质谱法综合的微生物鉴定系统和方法，采用机器视觉技术依据微生物的图像信息进行表型学鉴定，根据鉴定结果结合质谱法获得的肽质量指纹图谱(PMF)进行特定级别和范围的分子鉴定，从而获得更高效、更准确的微生物鉴定结果。

本发明采用如下技术方案：

一种表型学鉴定法与质谱法综合的微生物鉴定系统，其特征在于：包括

基质辅助激光解析电离离子源，用于对涂有基质的待测样品发射激光，使之电离产生离子，将离子加速及引出，再进行离子聚焦；

飞行时间质量分析器，用于使离子通过无场飞行区，并检测离子撞击作用下产生的电信号，形成质谱图；

微生物图像获取装置，用于获取待测样品的图像信息，得到其表型特征；

计算机处理装置，与基质辅助激光解析电离离子源、飞行时间质量分析器和微生物图像获取装置相连，包括控制模块、信号采集模块和信息处理模块；该控制模块用于控制基质辅助激光解析电离离子源、飞行时间质量分析器和微生物图像获取装置的工作状态；该信号采集模块用于采集待测样品的质谱图和图像信息；该信息处理模块用于根据采集的图像信息进行基于机器视觉的模式识别得到微生物的表型学鉴定结果，及根据采集的质谱图结合表型学鉴定结果进行特定级别、特定范围的质谱法鉴定，最终得到鉴定结果。

优选的，所述基质辅助激光解析电离离子源包括有：激光器，用于发射激光以照射涂有基质的待测样品，使之电离产生离子；加速高压及脉冲引出高压，用于将离子进行加速及引出；离子聚焦透镜，用于进行离子聚焦。

优选的，所述飞行时间质量分析器包括：无场飞行区、检测器和数据采集卡；该无场飞行区用于供离子无场飞行，该检测器用于在离子撞击下产生电信号，该数据采集卡与检测器相连用于采集电信号。

优选的，所述微生物图像获取装置包括图像传感器和图像采集卡，该图像采集卡与图像传感器和计算机处理装置相连用于采集图像信息。

优选的，所述图像传感器采用摄像头或相机。

一种表型学鉴定法与质谱法综合的微生物鉴定方法，其特征在于：包括如下步骤

1)获取待测样品的图像信息，进行基于机器视觉的模式识别得到微生物的表型学鉴定结果；

2)对涂有基质的待测样品发射激光，使之电离产生离子，将离子加速后引出并进行离子聚焦，而后让离子通过无场飞行区，并检测离子撞击作用下产生的电信号，形成质谱图；