一种寻找和筛选可被菌群强吸收的激光波长的方法

摘要

本发明公开了一种寻找和筛选可被菌群强吸收的激光波长的装置及方法。该装置包括光学腔体，两端具有开口；光电探测器，设置于光学腔体的两端，并封堵光学腔体两端的开口；培养皿，卡置于光学腔体内，并与光电探测器平行，以用于放置培养液和菌群；光纤，穿设于与培养皿的正面相对的光电探测器上，以用于与可调光源连接。该装置通过“相对吸收强度测定—波长遴选—测试确认”的方法，能够有效地寻找被菌群强吸收的激光波长；并且，培养皿可从光学腔体内取出，从而可在培养皿上放置菌群或移除菌群，进而能够获取有菌群和无菌群的两种测试结果，以用于排除干扰因素，提高测试结果的准确性。此外，可调光源覆盖紫外到红外波段，可提高测试的全面性。

权利要求

1.一种寻找和筛选可被菌群强吸收的激光波长的方法，其特征在于包括以下步骤：S1：利用预设的装置获取菌群对不同波长的吸收强度，以选择出所述菌群的强吸收光谱；其中，所述装置包括：光学腔体，两端具有开口，所述光学腔体的内壁涂抹或粘贴有反射材料，以形成内壁反射层；

两个光电探测器，分别设置于所述光学腔体的两端，并封堵所述光学腔体两端的开口；

培养皿，卡置于所述光学腔体内，并与所述光电探测器相互平行，以用于放置培养液和菌群；

光纤，穿设于与所述培养皿的正面相对的光电探测器上，以与可调光源连接；所述可调光源为覆盖从紫外到红外波段且波长可调谐的测试光源；

S2：基于所述菌群的强吸收光谱，选择相匹配的多种激光光源；

S3：利用所述多种激光光源依次对菌群逐一辐照测试和观察，以获取辐照测试结果，从而确认出抑制菌群生长的强吸收波长及作用参数。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤S1，具体包括：S11：在所述培养皿内放置有培养液和菌群的状态下，获取所述装置在第一波长的激光照射下的第一测试结果；

S12：在所述培养皿内移除菌群的状态下，获取所述装置在所述第一波长的激光照射下的第二测试结果；

S13：基于所述第一测试结果和所述第二测试结果，计算得出所述菌群对所述第一波长的激光的吸收强度；

S14：重复上述步骤S11～S13，以获取所述菌群对不同波长的激光的吸收强度；

S15：根据所述菌群对不同波长的激光的吸收强度，选择出所述菌群的强吸收光谱。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述步骤S11，具体包括：S111：将第一波长的激光照射在放置有培养液和菌群的培养皿上，其中，所述第一波长的激光入射光功率为P0；

S112：通过所述光电探测器采集出射光功率P1，其中，所述出射光功率P1为反射功率P反、透射功率P透以及散射功率P散之和；

S113：将入射光功率P0与出射光功率P1的差值作为所述第一测试结果ΔP，其中，ΔP＝P0－P1。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述步骤S12，具体包括：S121：将第一波长的激光照射在移除菌群的培养皿上，其中，所述第一波长的激光入射光功率为P0；

S122：通过所述光电探测器采集出射光功率P1’，其中，所述出射光功率P1’为反射功率P反’、透射功率P透’以及散射功率P散’之和；

S123：将入射光功率P0与出射光功率P1’的差值作为所述第二测试结果ΔP’，其中，ΔP’＝P0－P1’。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述步骤S13，具体包括：将两次测试的吸收功率差值百分比D作为所述菌群对所述第一波长的激光的吸收强度；其中，D＝(ΔP－ΔP’)/P0。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述步骤S2具体包括在所述强吸收光谱中确定多个吸收强点；

以每一个吸收强点的波长为中心，以预设范围为波长阈值，选择在所述波长阈值内相适应的激光光源。

7.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述步骤S3，具体包括：通过光谱测定装置将一种激光光源对菌群进行辐照；

采集所述激光光源对菌群的辐照数据；

对所述辐照数据进行数据处理，以获取所述激光光源对所述菌群的抑制生长指数；

重复上述步骤，以获取不同的激光光源对所述菌群的抑制生长指数；

根据所述不同的激光光源对所述菌群的抑制生长指数，将抑制菌群生长最佳的激光光源所对应的波长，作为抑制菌群生长的强吸收波长。

说明书

一种寻找和筛选可被菌群强吸收的激光波长的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种寻找和筛选可被菌群强吸收的激光波长的方法，属于分析测试技术领域。

背景技术

[0002] 红色毛癣菌能够导致人体出现甲癣，影响人体健康。红色毛癣菌这种菌体内含有黑色素，可以吸收特定波长的激光，通过近红外激光照射，能够来抑制手足癣中的红色毛癣菌。然而，若想要对红色毛癣菌起到抑制和杀菌的作用，则需要确定激光的波长范围，以保证菌群对激光的强吸收效果。因此，目前亟需一种用于对菌群的强吸收波长进行测试的装置或方法，以解决上述技术难题。

[0003] 在申请号为201610079372.7的中国专利申请中，公开了一种对培养基上的细菌菌落进行快速分类的方法，利用高光谱成像系统采集培养基上细菌菌落的反射图像，该图像包含细菌菌落的光谱信息和图像信息，将高光谱反射图像经黑白文件校正后得到校正图像，运用图像处理技术对校正图像进行处理以获得原始高光谱图像的掩膜图像，利用掩膜图像中细菌菌落所在的位置提取每个细菌菌落的光谱数据信息，建立基于细菌类别和光谱数据信息的全波长线性预测模型。

[0004] 另外，在申请号为201510551898.6的中国专利申请中，公开了一种采用透射光谱鉴别水中细菌的方法。其中，在实验室内对待鉴别细菌进行24h纯种活化培养，测量获得致病菌的紫外可见多波长透射光谱，以此作为训练集，建立细菌快速分类鉴别模型。测量不同批次培养的同种细菌的透射光谱作为测试集，带入模型以实现细菌种类鉴别。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种寻找和筛选可被菌群强吸收的激光波长的方法。

[0006] 为实现上述技术目的，本发明采用以下的技术方案：

[0007] 一种寻找和筛选可被菌群强吸收的激光波长的方法，包括以下步骤：

[0008] S1：利用预设的装置获取菌群对不同波长的吸收强度，以选择出所述菌群的强吸收光谱；其中，所述装置包括：

[0009] 光学腔体，两端具有开口，所述光学腔体的内壁涂抹或粘贴有反射材料，以形成内壁反射层；

[0010] 两个光电探测器，分别设置于所述光学腔体的两端，并封堵所述光学腔体两端的开口；

[0011] 培养皿，卡置于所述光学腔体内，并与所述光电探测器相互平行，以用于放置培养液和菌群；

[0012] 光纤，穿设于与所述培养皿的正面相对的光电探测器上，以与可调光源连接；所述可调光源为覆盖从紫外到红外波段且波长可调谐的测试光源；

[0013] S2：基于所述菌群的强吸收光谱，选择相匹配的多种激光光源；

[0014] S3：利用所述多种激光光源依次对菌群逐一辐照测试和观察，以获取辐照测试结果，从而确认出抑制菌群生长的强吸收波长及作用参数。

[0015] 其中较优地，所述步骤S1，具体包括：

[0016] S11：在所述培养皿内放置有培养液和菌群的状态下，获取所述装置在第一波长的激光照射下的第一测试结果；

[0017] S12：在所述培养皿内移除菌群的状态下，获取所述装置在所述第一波长的激光照射下的第二测试结果；

[0018] S13：基于所述第一测试结果和所述第二测试结果，计算得出所述菌群对所述第一波长的激光的吸收强度；

[0019] S14：重复上述步骤S11～S13，以获取所述菌群对不同波长的激光的吸收强度；

[0020] S15：根据所述菌群对不同波长的激光的吸收强度，选择出所述菌群的强吸收光谱。

[0021] 其中较优地，所述步骤S11，具体包括：

[0022] S111：将第一波长的激光照射在放置有培养液和菌群的培养皿上，其中，所述第一波长的激光入射光功率为P0；

[0023] S112：通过所述光电探测器采集出射光功率P1，其中，所述出射光功率P1为反射功率P反、透射功率P透以及散射功率P散之和；

[0024] S113：将入射光功率P0与出射光功率P1的差值作为所述第一测试结果ΔP，其中，ΔP＝P0－P1。

[0025] 其中较优地，所述步骤S12，具体包括：

[0026] S121：将第一波长的激光照射在移除菌群的培养皿上，其中，所述第一波长的激光入射光功率为P0；

[0027] S122：通过所述光电探测器采集出射光功率P1’，其中，所述出射光功率P1’为反射功率P反’、透射功率P透’以及散射功率P散’之和；

[0028] S123：将入射光功率P0与出射光功率P1’的差值作为所述第二测试结果ΔP’，其中，ΔP’＝P0－P1’。

[0029] 其中较优地，所述步骤S13，具体包括：

[0030] 将两次测试的吸收功率差值百分比D作为所述菌群对所述第一波长的激光的吸收强度；其中，D＝(ΔP－ΔP’)/P0。

[0031] 其中较优地，所述步骤S2具体包括

[0032] 在所述强吸收光谱中确定多个吸收强点；

[0033] 以每一个吸收强点的波长为中心，以预设范围为波长阈值，选择在所述波长阈值内相适应的激光光源。

[0034] 其中较优地，所述步骤S3，具体包括：

[0035] 通过光谱测定装置将一种激光光源对菌群进行辐照；

[0036] 采集所述激光光源对菌群的辐照数据；

[0037] 对所述辐照数据进行数据处理，以获取所述激光光源对所述菌群的抑制生长指数；

[0038] 重复上述步骤，以获取不同的激光光源对所述菌群的抑制生长指数；

[0039] 根据所述不同的激光光源对所述菌群的抑制生长指数，将抑制菌群生长最佳的激光光源所对应的波长，作为抑制菌群生长的强吸收波长。

[0040] 与现有技术相比较，本发明具有以下的技术效果：

[0041] 1、通过“相对吸收强度测定—波长遴选—测试确认”的方法，能够有效地寻找被菌群强吸收的激光波长。

[0042] 2、培养皿可从光学腔体内取出，从而可在培养皿上放置菌群或移除菌群，进而能够获取有菌群和无菌群的两种测试结果，以用于排除干扰因素，提高测试结果的准确性。

[0043] 3、可调光源能够覆盖从紫外到红外波段且波长可调谐，从而提高测试的全面性。

[0044] 4、光电探测器与光学腔体相适形，从而能够实现密封以避免激光外露而影响探测精度。

附图说明

[0045] 图1为本发明实施例提供的一种寻找和筛选可被菌群强吸收的激光波长的装置有菌群状态下的结构示意图；

[0046] 图2为本发明实施例提供的一种寻找和筛选可被菌群强吸收的激光波长的装置无菌群状态下的结构示意图；

[0047] 图3为本发明实施例提供的一种寻找和筛选可被菌群强吸收的激光波长的方法流程图。

具体实施方式

[0048] 下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细具体的说明。

[0049] 如图1所示，本发明实施例首先提供一种寻找和筛选可被菌群强吸收的激光波长的装置，至少包括光学腔体1、光电探测器2、培养皿3和光纤4。其中，光学腔体1用于进行光学测试；光电探测器2封堵在光学腔体1的两端，以用于检测出射光功率；培养皿3位于光学腔体1内，以用于放置培养液301和菌群302；光纤4穿设于其中一个光电探测器2上，以用于朝向培养皿3进行激光照射。

[0050] 具体的，在本发明的一个实施例中，光学腔体1呈圆柱形，且两端具有开口。在光学腔体1的内壁上涂抹或粘贴有反光材料，从而形成内壁反射层11，以提高入射激光在光学腔体1内的反射效果，进而提高光电探测器2功率探测的精准度。可以理解的是，在其他实施例中，光学腔体1的形状，以及反光材料的具体材质可根据需要进行适应性选择。

[0051] 如图1所示，本发明实施例中的光电探测器2为两个，两个光电探测器2均呈圆形，从而能够密封在光学腔体1两端的开口处，以探测出射光的功率。此外，由于光电探测器2与光学腔体1相适形，从而能够实现密封以避免激光外露而影响探测精度。可以理解的是，具体的密封方式可根据需要进行适应性选择，例如：在本发明的一个实施例中，光电探测器2的直径可以略大于光学腔体1的内径，从而使得光电探测器2能够与光学腔体1过盈配合，以实现密封。在另一个实施例中，也可以使得光电探测器2的直径略小于光学腔体1的内径，并通过在光电探测器2的外侧套设密封圈，以实现密封。

[0052] 培养皿3呈圆盘状，该培养皿3卡置于光学腔体1内，并与光电探测器2相互平行。具体的，在光学腔体1的内壁上形成有限位台阶（图中未示出），培养皿3放置在该限位台阶上，以用于放置培养液301和菌群302。可以理解的是，参照图1和图2所示，在本发明的一个实施例中，培养皿3可从光学腔体1内取出，从而可在培养皿3上放置菌群302或移除菌群302，进而能够获取有菌群和无菌群的两种测试结果，以用于排除干扰因素，提高测试结果的准确性。

[0053] 光纤4穿设于其中一个光电探测器2上，以用于与可调光源（图中未示出）连接。可以理解的是，该光纤4穿设的光电探测器2应与培养皿3的正面相对，从而使得可调光源发出的激光能够通过光纤4照射到培养皿3的正面。其中，该可调光源为覆盖从紫外到红外波段且波长可调谐的测试光源，从而提高测试的全面性。

[0054] 如图3所示，本发明实施例进一步提供一种寻找和筛选可被菌群强吸收的激光波长的方法，基于上述的装置实现，具体包括步骤S1～S3：

[0055] S1：获取菌群302对不同波长的吸收强度，以选择出菌群302的强吸收光谱。

[0056] 具体包括步骤S11～S15：

[0057] S11：在培养皿3内放置有培养液301和菌群302的状态下，获取装置在第一波长的激光照射下的第一测试结果。

[0058] 具体的，首先，将第一波长的激光照射在放置有培养液301和菌群302的培养皿3上，其中，第一波长的激光入射光功率为P0。然后，通过光电探测器2采集出射光功率P1，其中，出射光功率P1为反射功率P反、透射功率P透以及散射功率P散之和，即：P1＝P反+P透+P散。最后，将入射光功率P0与出射光功率P1的差值作为第一测试结果ΔP，其中，ΔP＝P0－P1。

[0059] S12：在培养皿内移除菌群的状态下，获取装置在第一波长的激光照射下的第二测试结果。

[0060] 具体的，首先，将第一波长的激光照射在移除菌群的培养皿3上，其中，第一波长的激光入射光功率为P0。然后，通过光电探测器2采集出射光功率P1’，其中，出射光功率P1’为反射功率P反’、透射功率P透’以及散射功率P散’之和，即：P1’＝P反’+P透’+P散’。最后，将入射光功率P0与出射光功率P1’的差值作为第二测试结果ΔP’，其中，ΔP’＝P0－P1’。

[0061] S13：基于第一测试结果和第二测试结果，计算得出菌群对第一波长的激光的吸收强度。

[0062] 具体的，在本发明的一个实施例中，将两次测试的吸收功率差值百分比D作为菌群对第一波长的激光的吸收强度；其中，D＝(ΔP－ΔP’)/P0。

[0063] S14：重复上述步骤S11～S13，以获取菌群302对不同波长的激光的吸收强度。

[0064] S15：根据菌群302对不同波长的激光的吸收强度，选择出菌群302的强吸收光谱。

[0065] S2：基于菌群的强吸收光谱，选择相匹配的多种激光光源。

[0066] 具体的，在本发明的一个实施例中，首先，在强吸收光谱中确定多个吸收强点；然后，以每一个吸收强点的波长为中心，以预设范围为波长阈值，选择在波长阈值内相适应的激光光源。由此，可以在常见激光光源中匹配出多种激光光源。

[0067] S3：利用多种激光光源依次对菌群逐一辐照测试和观察，以获取辐照测试结果，从而确认出抑制菌群生长的强吸收波长及作用参数。

[0068] 具体的，包括步骤S31～S35：

[0069] S31：通过光谱测定装置将一种激光光源对菌群302进行辐照；其中，该光谱测定装置用于对激光光源进行测试；

[0070] S32：采集激光光源对菌群302的辐照数据；

[0071] S33：对辐照数据进行数据处理，以获取激光光源对菌群302的抑制生长指数；

[0072] S34：重复上述步骤S31～S33，以获取不同的激光光源对菌群302的抑制生长指数；

[0073] S35：根据不同的激光光源对菌群302的抑制生长指数，将抑制菌群生长最佳的激光光源所对应的波长，作为抑制菌群生长的强吸收波长。

[0074] 由此，通过上述步骤S1～S3即可利用上述强吸收波长的装置对菌群的强吸收波长进行测试，从而确定出抑制菌群生长的强吸收波长。

[0075] 综上所述，本发明实施例提供的一种寻找和筛选可被菌群强吸收的激光波长的装置及方法，具有以下有益效果：

[0076] 1. 通过“相对吸收强度测定（对应步骤S1）—波长遴选（对应步骤S2）—测试确认（对应步骤S3）”的方法，能够有效地寻找被菌群强吸收的激光波长。

[0077] 2. 培养皿3可从光学腔体1内取出，从而可在培养皿3上放置菌群302或移除菌群302，进而能够获取有菌群和无菌群的两种测试结果，以用于排除干扰因素，提高测试结果的准确性。

[0078] 3. 可调光源能够覆盖从紫外到红外波段且波长可调谐，从而提高测试的全面性。

[0079] 4. 光电探测器2与光学腔体1相适形，从而能够实现密封以避免激光外露而影响探测精度。

[0080] 上面对本发明所提供的寻找和筛选可被菌群强吸收的激光波长的方法进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质内容的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。