目的：　　当今社会，人们对于微生物的存在已经非常熟悉，而由致病性微生物所导致的疾病也获得了人们的广泛关注。致病微生物通过饮用水、食品、水产品等对人身体产生危害，导致发烧、呕吐等症状,而这些疾病是影响人身体健康的重要因素。因此，实现对微生物的检测与防控，对于人们生活水平的提高以及身体健康具有重要意义。目前，有许多检测方法可实现微生物的检测，包括平板培养法、显微荧光计数法、流式细胞术、PCR等。这些微生物的检测方法各有优缺点，但都很难做到对痕量（细菌数量≤100cfu/mL）微生物环境的快速准确检测。其中，平板计数法，检测过程耗时、工作量大，需要众多培养皿，培养时间一般需24~72h,并且只能对可培养的活菌进行检测，对于活的不可培养状态（VBNC）的细菌检测不到，存在检测结果比实际细菌数量偏低的情况；显微荧光计数法检测精度较高，但所需时间较长，成本也较高；流式细胞术对于样本的检测速度快，但该技术的检测存在上下限，只能对102~106cfu/mL范围内的检测；PCR检测方法精度高，但检测系统易受其他DNA干扰，成本较高。因此建立一个更准确、快速的微生物检测方法，对于微生物的检测具有重要意义。针对当前微生物中检测中存在的对检测耗时、系统复杂，费用较高的现状，提出一种用于痕量微生物环境及待测量样本的快速检测技术，以满足痕量微生物环境下的准确、高效检测分析。　　方法：　　通过调研当前的微生物检测技术，提出新的微生物检测方法。该检测方法包括三个主要方面：荧光标记与过滤设计，光路系统设计与荧光信号处理。通过设计荧光标记与过滤预处理，实现对细菌的标记与过滤截留，让细菌在滤膜上均匀分布。设计快速扫描检测系统，用大视场、大景深扫描透镜和扫描振镜实现对滤膜的快速自动扫描，用光电倍增管实现荧光信号到电信号的转化，用数据采集卡对振镜控制摆动，并对电信号进行收集与转化，实现对微生物的准确、高效检测。对检测出的微生物信号，设计图像处理算法，对有效细菌信号进行提取，并对设计的图像处理算法进行重复性实验，验证算法的可靠性与提取的准确性。最后，对基于痕量微生物环境下的快速、准确检测技术搭建的系统平台进行实验摸索与效能评估，对过滤条件，染色标记条件，检测的准确性，检测的范围等要素进行实验验证。　　内容：　　本文研究工作包括如下几个方面：　　①微生物检测方法、技术调研与系统方案设计。通过查阅文献以及与行业内人员接触，调研微生物检测的技术以及最新的进展情况，分析各种检测方法的优劣点，从而为提出检测方法提供研发的现实意义与应用前景。设计系统方案，通过比较元器件价格以及满足应用情况，选出最佳的系统方案。　　②荧光标记与过滤系统的设计。通过查阅文献及实验验证，对不同原理的细菌前处理方法进行摸索，对比不同荧光染料以及不同标记方法对细菌的染色效果影响，选择合适的荧光染料与细菌核酸进行反应，使荧光效应获得极大提升，从而使细菌信号与背景荧光信号进行区分。选择荧光染料时，主要需要注意荧光染料的激发与发射波长。当细菌染色标记完后，需要选择滤膜对细菌进行过滤，选择滤膜时，滤膜孔径根据细菌的直径进行确定，因此，对水中细菌进行调研，调查清楚细菌的直径分布情况，选择滤膜时选择背景荧光低的材质，以便减少背景荧光的影响。　　③光路系统设计与实现。对系统的总体结构进行设计，主要是激光器的选择，扩束系统的设计，分色片、滤光片的选型，扫描振镜的选型，大视场、大景深扫描透镜的设计，通过对系统各部件选择，并进行整体结构的仿真，优化系统结构。设计控制系统，完成对扫描系统的控制，通过Labview进行控制信号与信号采集的设计，完成光电信号的转换以及模拟信号到数字信号的转换。　　④信号处理与图像算法设计和实现。对采集的数字信号进行预处理，主要包括数据的分割与倒转，完成信号的实际扫描处理排列，进而形成一维信号。对形成的一维信号进行分析，阐述一维信号的意义，并完成一维信号到二维图像信号的转化，对二维灰度图像，设计图像处理算法，完成对细菌信号的提取。　　⑤系统评估实验。对搭建的痕量微生物快速检测系统，摸索实验条件，建立荧光标记与微生物过滤的实验标准过程，探索细菌在滤膜的分布情况，荧光淬灭效应，并对系统的可靠性以及检测范围进行实验，完成系统性能评价实验。结果：　　本文提出并建立了痕量微生物快速检测方法，基于方法建立了痕量微生物快速检测系统，制作完成了实验样机。完成光路系统的设计，激光器的选择，扩束系统的设计，扫描振镜的选择，扫描透镜的设计，共焦孔的设计，光电倍增管的选型，数据采集卡的选型，信号的采集与控制系统的设计，一维信号的分析，图像处理算法的设计，完成了系统的实验验证。发表了三篇论文及两篇专利。　　结论：　　本文在调研当前微生物检测方法的基础上，对存在的对微生物检测问题，如耗时、探测精度低、结构复杂的现状，提出痕量微生物快速检测技术的研究。通过结合微生物荧光标记、微孔滤膜过滤截留微生物和荧光显微成像技术，设计痕量微生物快速检测系统，搭建微生物快速扫描检测系统平台，完成对微生物的快速扫描检测。该微生物检测系统设计采用大景深、大视场、长焦距扫描透镜，实现对微生物的快速、高精度扫描检测,设计的系统可以在10分钟内完成对10cfu/mL~2.5×103cfu/mL范围内微生物的准确检测，检测下限为10cfu/mL。