(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111519297.9 (22)申请日 2021.12.13 (71)申请人 中国科学院深圳先进技 术研究院 地址 518055 广东省深圳市南 山区深圳大 学城学苑大道1068号 (72)发明人 郭师峰　冯伟　许晓燕　冯豪文　 赵颖　吴新宇　 (74)专利代理 机构 北京市诚辉律师事务所 11430 代理人 刘婷　朱伟军 (51)Int.Cl. G01Q 60/24(2010.01) G06F 30/27(2020.01) (54)发明名称 细菌活性检测方法、 装置、 设备及其存储介 质 (57)摘要 本申请公开了一种细菌活性检测方法、 装 置、 设备及其存储介质， 该方法包括： 制备活细菌 菌液和死细菌菌液； 通过原 子力显微镜分别获取 活细菌的第一力谱和死细菌的第二力谱， 并对获 得的力曲线进行后处理提取变形量、 刚度、 杨氏 模量； 将变形量、 刚度、 杨氏模量输入到机器学习 模型中判断细菌的活性。 本申请提供的上述方 案， 可以将细菌的纳米力学特性作为判断细菌活 性的特征， 所以避免了细胞仍然完整的死菌无法 被检测的问题， 此外， 在检测过程中， 原子力显微 镜的探针以皮牛级的力作用于细菌表 面， 该力远 小于细菌致死的机械外力， 所以不会在测试中损 伤细菌， 能够在生理条件下原位检测， 结合机器 学习快速准确的分析， 大大提高了细菌活性检测 效率。 权利要求书2页 说明书9页 附图5页 CN 114414850 A 2022.04.29 CN 114414850 A 1.一种细菌活性检测方法， 其特 征在于， 该 方法包括： 制备活细菌 菌液和死细菌 菌液； 通过原子力 显微镜分别获取活细菌的第 一力谱和死细菌的第 二力谱， 并对获得的第 一 力谱和第二力谱中的力曲线 进行后处 理提取变形量、 刚度、 杨氏模量； 将变形量、 刚度、 杨氏模量输入到已训练的机器学习模型中判断细菌的活性。 2.根据权利要求1中所述的细菌活性检测方法， 其特征在于， 所述制备活细菌菌液和死 细菌菌液， 包括： 将无菌玻底培养皿进行氧等离子体活化， 然后滴加200μL浓度为0.01％的多聚赖氨酸 溶液， 五分钟后用去离 子水冲洗表面， 随后用氮气干燥， 获得多聚赖氨酸 修饰的玻璃基底； 取3mL菌液置于离心管， 以5000rpm的速度离心五分钟， 将均匀的菌液滴加至多聚赖氨 酸修饰的璃基底上进 行固定， 五分钟 后分别用1mL磷酸缓冲盐溶液冲洗三次， 将未固定的细 菌去除。 3.根据权利要求1中所述的细菌活性检测方法， 其特征在于， 所述通过原子力 显微镜分 别获取活细菌的第一力谱和死细菌的第二力谱， 包括： 将原子力显微镜上的氮化硅三角悬臂探针垂直接 近活细菌和死细菌； 控制氮化硅三角悬臂探针施加在细菌上的力 达到设定值， 然后原子力 显微镜控制氮化 硅三角悬臂探针离开活细菌和死细菌， 同时， 原子力显微镜测量并记录探针在该过程中所 受的力， 从而得到力曲线。 4.根据权利要求3 中所述的细菌活性检测方法， 其特征在于， 所述对获得的第 一力谱和 第二力谱中的力曲线 进行后处 理提取变形量、 刚度、 杨氏模量， 包括： 从力曲线中找到探针针尖与细菌表面的接触点， 所述变形量为接触点和力设定点之间 的距离， 即探针压入的距离； 从力曲线中的斜 率拟合获得刚度； 通过Sned don模型对力曲线的压入段拟合获得杨氏模量。 5.根据权利要求1中所述的细菌活性检测方法， 其特征在于， 所述将变形量、 刚度、 杨氏 模量输入到已训练的机器学习模型中判断细菌的活性， 包括： 通过采用堆叠法建立 集成学习算法； 根据集成学习算法构建机器学习模型； 将变形量、 刚度、 杨氏模量输入到构建的机器学习模型中来判断细菌的活性。 6.一种细菌活性检测装置， 其特 征在于， 该装置包括： 制备单元， 用于制备活细菌 菌液和死细菌 菌液； 获取单元， 用于通过原子力显微镜分别获取活细菌的第一力谱和死细菌的第二力谱， 并对获得的第一力谱和第二力谱中的力曲线 进行后处 理提取变形量、 刚度、 杨氏模量； 判断单元， 用于将变形量、 刚度、 杨氏模量输入到已训练的机器学习模型中判断细菌的 活性。 7.根据权利要求6中所述的细菌活性检测装置， 其特 征在于， 所述获取 单元包括： 移动单元， 用于将原子力显微镜上的氮化硅三角悬臂探针垂直接 近活细菌和死细菌； 控制单元， 用于控制氮化硅三角悬臂探针施加在细菌上的力达到设定值， 然后原子力 显微镜控制氮化硅三角悬臂探针离开活细菌和死细菌， 同时， 原子力显微镜测量并记录探权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114414850 A 2针在该过程中所受的力， 从而得到力曲线。 8.根据权利要求6中所述的细菌活性检测装置， 其特 征在于， 所述判断单 元包括： 建立单元， 用于通过采用堆叠法建立 集成学习算法； 构建单元， 用于根据集成学习算法构建机器学习模型； 分析单元， 用于将变形量、 刚度、 杨氏模量输入到构建的机器学习模型中来判断细菌的 活性。 9.一种计算机设备， 包括存储器、 处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的 计算机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述程序时实现如权利要求 1‑5中任一所述的方 法。 10.一种计算机可读存 储介质， 其上存 储有计算机程序， 所述计算机程序用于： 所述计算机程序被处 理器执行时实现如权利要求1 ‑5中任一所述的方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114414850 A 3