DE2443410A1 - Vorrichtung zum zaehlen mikrobiologischer kolonien - Google Patents

Vorrichtung zum zaehlen mikrobiologischer kolonien

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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06MCOUNTING MECHANISMS; COUNTING OF OBJECTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06M11/00Counting of objects distributed at random, e.g. on a surface
    • G06M11/02Counting of objects distributed at random, e.g. on a surface using an electron beam scanning a surface line by line, e.g. of blood cells on a substrate

Description

  • Vorrichtung zum Zählen mikrobiologischer Kolonien Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zählen von mikrobiologischen Kolonien und bezieht sich insbesondere auf ein Fernsehpriifsystem mit dem digital mikrobiologi sche Kolonien in einem Medium gezählt werden können, wobei die Kolonien mit Hilfe eines Fernsehers zu Prüfzvekken dargestellt werden.
  • Ein Großteil,der mikrobiologischen Forschung umfaßt die Darstellugg von mikroorganischen Kolonien auf einem Nährboden, die alsdann gezählt werden, wobei die Anzahl der Kolonien benutzt vird, um die Wirksamkeit verschiedener Chemikalien zu bestimmen. Solche Auszählungen verden benutzt bei der Laborarbeit, zu biomedizinischen Zwecken und auch in der Industrie. Bspv. kann die Zahl der OrgaiAsxen in einen Blutagar in eines Forschungslaboratoriun gezählt werden, oder ein Arzt kann eine Kultur während einer Prüfung eines infektösen Organismus anlegen. Auch muß bei einer Qualitätskontrolle in der Nahrungs- und Getränkeindustrie die Zahl der Mikroorganismen in einem Produkt regelmäßig geprüft werden.
  • Eine der grundsätzlichen Schwierigkeiten bei der Zählung solcher Kolonien besteht darin, daß ein geübter Labortechniker erforderlich ist, um die Kultur zu analysieren und die Kolonien zu zählen. In manchen Fällen können bis zu 1000 Kolonien gezählt werden,und solche Kolonien können Abmessungen von nur 8,2 mm haben, die gegf. nur 0,3 mm voneinander entfernt sein können. Demgemäß ist eine solche Auszählung extrem zeitaufwendig, im allgemeinen ungenau und führt zu einem hohen Aufwand an Kosten, an Zeit und an Facharbeit e Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum automatischen Zählen solcher Kolonien zu schaffen, die eine digitale Ausgabe der Anzahl der Kolonien auf einem Medium, Nährboden od. dgl. ergibt.
  • Ferner soll die Erfindung eine Vorrichtung betreffen, die eine digitale Auszählung der Anzahl der Kolonien ermöglicht und die gleichzeitig ein TV-Bild der auszuzGhlenden Kultur liefert. Ferner soll eine Vorrichtung der genannten Art geschaffen werden, die in der Lage ist, auszuzählende Kulturen im Fernsehbild zusammen mit Leuchtpunkten darzustellen, welche jeder gezählten Kolonie überlagert werden. Weiterhin soll die Vorrichtung nach der Erfindung derart beschaffen sein, daß sie eine digital gespeicherte Summe der Anzahl der gezählten Kolonien liefert derart, daß das Ergebnis als Eingabeinformation für einen Komputer oder ein Drucksystem bentzbar ist, Eine weitere Ausgabe der Erfindung besteht darin, einen automatischen Zähler für solche Kolonien zu schaffen, welcher eine elektronische Anordnung einschließlich einer Fernsehkamera enthält, die diebe Probe abtastet, das Signal bildet und digital summiert, während die Probe gleichzeitig auf einem Fernsehmonitor dargestellt wird.
  • Schließlich ist es Aufgabe der Erfindung, einen Kolonie-Zähler zu schaffen, der sowohl an der Oberfläche als auch unter der Oberfläche befindliche Kolonien auf Membranfiltern oder auch in sogenannten Petrischalen zu zählen in der Lage ist.
  • Diese Aufgabenstellungen sind nach der Erfindung gelöst dadurch, daß die Vorrichtung einen geschlossenen Fern-* *Fernseh- sehkreis enthält mit einer Kamera, die auf eine Probe gerichtet und eingestellt ist, die eine Vielzahl von Kolonien enthält. Das von der Kamera 5gehende Signal wird derart aufbereitet, daß es eine Folge von Impulsen längs der horizontalen Abtastlinie liefert, in welcher jede Impulsdauer die Größe einer Kolonie darstellt. Die Impulse in aufeinanderfolgenden Zeilen, die sich auf einzelne Kolonien beziehen, werden zusammengefaßt, wodurch sie ein einzelnes Summensignal für jede Kolonie ergeben. Die Zählung wird an einen Zähler gegeben für die Darstellung der Gesamtzahl von Kolonien. Gleichzeitig wird das von der Fernsehkamera kommende Signal auf einen Fernsehmonitor gegeben zur Kennzeichnung des gerade abgetasteten Ausschnittes. Die digitalen Impulse, die ursprünglich von einer vorhandenen Kolonie erzeugt wurden, bewirken, daß im Monitor die zugehörige Stelle beleuchtet wird, womit automatisch dem Bildort jeder Kolonie, die gezählt worden ist, ein leuchtender Punkt überlagert wird.
  • Weitere Einzelheiten der Vorrichtung werden nachfolgend an Hand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • In dieser Darstellung zeigt schematisch Fig. 1 in perspektivischer Ansicht die Zählervorrichtung in Verbindung mit einem Fernseh-Monitor; Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1 mit entfernter Seitenwand; Fig. 3 eine Rückansicht der Vorrichtung; Fig. 4 eine hinterseitige Ans}cht.der Vorrichtung gemäß Fig. 1 mit entfernter Seitenwand; Fig. 5 eine auszuzählende Probe, wie sie auf dem Fernsehschirm erscheint; Fig. 6 ein Blockschaltbild der gesamten Schaltungsanordnung des Systems; Fig. 7 ein Blockschaltbild für die Verarbeitung des von der Fernsehkamera gelieferten Video-Signals; Fig. 8 ein Blockschaltbild des Impulswandvandlers; Fig. 9 ein Blockschaltbild und Fig. 10 a - c Blockschaltbilder der Kontrollkreise.
  • Gemäß Fig. 1 ist der Koloniezähler insgesamt mit lo bezeichnet, der über eine Leitung 13 mit dem Monitor 11 in Verbindung steht. Der Koloniezähler befindet sich in einem Gehäuse, das aus einem Oberteil 12 und einem Unterteil 14 besteht, zwischen denen sich eine Ausnehmung 16 befindet. Das Oberteil 12 enthält ein Ablesefenster 18, das digital die Summe der Kolonien in der im Monitor abgebildeten Probe wiedergibt. Das Unterteil 14 weist einen Kxp-Ein- und Ausschalter 20 auf. Ein zweiter Kippschalter 24 gestattet die automatische Fortführung einer kontinuierlichen Prüfung des Musters auf, wenn es sich in einer Position befindet und eine manuelle Prüfkontrolle, wenn es sich in einer zveiten Position befindet.
  • Das Unterteil 14 umfaßt ferner einen Einstellknopf 26 zur Einstellung der richtigen Sichtbarkeit der beleuchteten Punkte auf dem Monitor.
  • Ein Druckknopfschalter 28 wirkt in Verbindung mit dem Schalter 24 derart, daß dann, wenn sich der Schalter 24 in seiner manuellen Stellung befindet, jederzeit der Druckknopf 28 niedergedrückt ist, das Digitalteil des Zählers eine permanente Ablesung der Digit.alanzeige 8 ges rleistet, bis zum nächsten Mal der Druckknopf 28 niedergedrückt ist. Die aus zuzählende Probe wird in der Ausnehmung der Vorrichtung derart angeordnet, daß sie gegen Anschläge 32 anliegt und sich über dem Klarsichtfenster 34 befindet.
  • Die Größe der Vorrichtung lo ist so bemessen, daß sie auf einen Tisch gestellt werden kann, und die Ausnehmung 16 ist hoch genug gehalten, daß eine Bedienungsperson ohne Schwierigkeit ihre Hand einführen kann, um die zu zählenden Proben auszuwechseln, bzw. in Stellung zu bringen. Das Gehäuse ist so ausgebildet, daß es glatte äußere Oberflächen für eine einfache Reinigung aufweist und daß es leicht gereinigt werden kann. Die auszuzählenden Proben können in die Ausnehmung mit ihren durchsichtigen Trägern bzw. Abdeckungen eingebracht werden, um die Gefahr zu reduzieren, daß sich die Bedienungsperson durch Berührung infiziert.
  • Die Zählvorrichtung liefert Video-Signale, die dem Monitor 11 durch die Leitung 13 zugeführt werden. Dieser Monitor ist als eine separate Einheit dargestellt, sp daß der tragbare Monitor an einer für die Bedienungsperson geeigneten Stelle aufgestellt werden kann, an der das Bild leicht zu betrachten ist, während sich die Zählvorrichtung 10 entfernt von diesem Aufstellungsort befinden kann.
  • Alternativ kann jedoch der Bildschirm des Monitors auch direkt mit im Gehäuse der Vorrichtung 10 untergebracht sein. Wie erkennbar, umfaßt der Monitor einen Bildschirm 15 und eine Anzahl von Einstellknöpfen 17 für den Betrieb und die Einstellung der Schärfe, wie bei einem normalen Fernseher.
  • In den Fig. 2 - 4 sind verschiedene Ansichten der Vorrichtung lo gemäß Fig. 1 dargestellt, wobei die Seitenwände des Gehäuses in den Fig. 2 und 4 entfernt sind.
  • Auf der Rückseite der Vorrichtung ist eine Steckdose 36 angeordnet, an der das digitale Ausgangssignal entsprechend dem Digitalwert der Anzeige 18 abgenommen werden kann. Diese Steckdose erlaubt die Ankopplung eines Computers oder eines Ausdrucksystems.
  • Die Vorrichtung weist eine 5 Volt Stromversorgung 38 auf, die die Energie für alle integrierten logischen Schaltkreise der Vorrichtung einschließlich der Ableseeinrichtung liefert. Eine 12-Volt-Stromquelle ist daneben angeordnet und auf dem Chassis befestigt. Diese Stromquelle liefert die Spannung für die analog arbeitenden Kreise, die in der Vorrichtung enthalten sind.
  • Die Logik-Schaltung ist aus integrierten Kreisen aufgebaut und auf Steckplatten angeordnet, von welchen 42 die Karte für die digitale Sichtanzeige ist, die im Inneren des Kastens auf der Stirnfläche des Gehäuses angeordnet ist und die von der Frontseite aus abgelesen werden kann.
  • Diese gedruckte Schaltanordnung erhält Zählimpulse aus der anderen Schaltung, summiert die Zählimpulse, speichert die Anzeige und stellt die Anzeige periodisch nach.
  • Im Bodenschlitz des Logikaufbaues 44 ist eine Karte des Video-Teiles als Steckkarte in einer gedruckten Schaltung angeordnet. Diese Baugruppe liefert das Hauptvideo-Signal zur Aussteuerung des Koloniezählers.
  • Ferner ist in dieser Anordnung eine Präzisionsverzögerungsleitung vorgesehen, die die aufbereiteten Video-Ausgangs-Signale an den Monitor zeit-phasenrichtig abgibt. Unmittelbar über diesem Element 46 ist das Zählelement 48 angeordnet. Diese Schaltungsanordnung bereitet das VideQ--Signal weiterhin auf und vergrößert den Störabstand des Signals.
  • Am Ausgang dieser Anordnung steht ein zur Kolonieauszählung aufbereitetes Signal- an. Über der Anordnung 48 befindet sich eine weitere Anordnung 50. Diese liefert weitere Steuersignale filr den Gesamtbetrieb des Koloniezählsystems einschließlich der Synchronisierimpulse für die Horizontal- und die Vertikal ablenkung des Fernsehsystems, horizontale und vertikale Bildlageregelung, Start-Stop-Signale, zusammengefaßte Koloniezählungssignale und das Steuersignal für den Fernsehmonitor.
  • Im oberen Bereich des Logikaufbaues 44 ist die Anordnung 52 untergebracht, die das Netzwerk zur Auffindung der Kolonien enthält. Dieses Netzwerk ist abgeleitet von einem Hochfrequenzoszilator und enthält ferner ein Schieberegister und eine Anordnung von Torschaltungen. Die beleuchteten Digitalpunkte, die auf dem Monitor bei jeder erkannten Kolonie erscheinen, werden von dieser Anordnung erzeugt.
  • Eine spezielle Fernsehkamera 54 ist für die Erzeugung der notwendigen Video-Informationen für das Logiksystem vorgesehen. Die Kamera ist auf einer inneren Platte 55 oberhalb des Gestelles mit Befestigungselementen 57 angeordnet.
  • Das optische System für die Beleuchtung der Probe und die Lichtführung durch die Anordnung bis zur Kamera umfaßt eine Quecksilberdampfiampe 56, die im Gehäuse unterhalb der Ausnehmung 18 angeordnet ist und die ihr Licht durch das Opalglas 58 und das Klarglas 34 auf die Unterseite der Probe gibt. Nach Durchtritt durch die Probe wird es an einem Spiegel 62 reflektiert und von der Kamera 54 auf genommen.
  • Ein Fußschalter (nicht dargestellt) kann auf der Rückseite über eine Leitung mit der Steckdose 64 des Gerätes angeschlossen werden. Wenn dieser Fußschalter angeschlossen ist, können Daten durch Niederdrücken entweder des Eingangsschalters 28 oder andererseits auch durch Niederdrücken des Fußschalters registriert werden.
  • Das Video-Signal wird rückseitig am Gehäuse beim Anschluß 66 abgenommen und in den separaten Monitor 11 eingespeist.
  • Eine Sicherung 68 ist in die Leitung 70 eingeschaltet, um das Gerät vor Überlastungen und Kurzschlüssen zu sichern.
  • Ein Netzspannungsregler 72, der aus einem Autotransformator mit Kondensator als Spannungsregler besteht, ist auf dem Geräterahmen befestigt und versorgt das Fernsehsystem mit einer konstanten Wechselspannung. Ein Transformator 74 (Fig.4) ist unter der Kameraplatte 55 angeordnet und liefert die Hochspannung für die Quecksilberdampflampe 56, die das System ausleuchtet. Ein Lüfter 76 ist innen auf der Rückseite im Bereich eines Lüftungsgitters 78 angeordnet und entlüftet die Elektronik.
  • Fig. 5 zeigt eine geprüfte Probe, wie sie auf dem Monitor dargestellt wird.
  • Der vollständige Fernsehraster ist mit 80 bezeichnet und umfaßt den sichtbaren Te;ilbereich des Fernsehschirmes.
  • Im gesamten Raster 80 wird ein Ausschnitt gebildet durch die horizontalen Linien 82 und die vertikalen Linien 84.
  • In dem Ausschnitt erscheint ein Gitter, von dem ein Teil rechts mit -86 bezeichnet ist. Innerhalb des Fensters ist das ganze unten sichtbar. Im Bildausschnitt ist die ganze Probe sichtbar. Im gezeigten Beispiel ist die Probe eine Petri-Schale, deren äußerer Umfang mit 88 bezeichnet ist und die ein Agar-Medium 90 enthält, auf dem sich eine Anzahl von kolonien 92 befinden. Jeder Kolonie ist ein leuchtender PUnkt 94 zugeordnet, der erscheint, nachdem die Probe geprüft worden ist llnd der anzeigt, daß diese betreffende Kolonie gezählt worden ist. Durch diese beleuchteten Punkte, die nachfolgend als Leuchtfleck bezeichnet werden, ist es für die Bedienungsperson möglich, sich selbst davon zu überzeugen, daß alle Kolonien gezählt worden sind. Diese Leuchtpunkte werden automatisch den gezählten Kolonien überlagert und stellen eine Funktionskontrolle für das Gerät dar. Damit wird auch die NOtwendigkeit einer Doppelüberprüfung der Zählung durch manuelle Zählung vermieden.
  • In Fig. 6 ist eine gesamte Blockschaltung des Gerätes in Bezug auf Fig. 1 bis 4 dargestellt. Für bakteriologische Kolonien hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Proben in Durchsicht zu beleuchten.
  • Das Beleuchtungssystem besteht aus einer Lichtquelle loo, die entweder aus einer Vielzahlvon Einzellampen oder einer breitflächigen Einzellampe bestehen kann, welche eine gleichmäßige Beleuchtung gewährleistet. Im vorliegenden AUsführungsbeispiel wurde eine Quecksilberdampflampe als am vorteilhaftesten zur Beleuchtung gefunden. Ein OFEglas von 102 ist über der Lichtquelle angeordnet um unregelmäßige Ausleuchtung auszugleichen. Es wurde jedoch gefunden, daß eine direkte Lichtzerstreuung unmittelbar unter dem bakteriologischen Träger einen Schatteneffekt der Kolonien verursacht. Um diese Erscheinung zu vermeiden, ist das zur Lichtstreuung angeordnete Opal-Glas in einem Abstand von wenigen Zoll unterhalb des Trägers in einer Distanz angeordnet, die mit 104 bezeichnet ist. Das zu beobachtende Objekt 106 ist innerhalb des Aufnahmebereiches der Fernsehkamera 108 angeordnet, die ein entsprechendes Fernsehprüfbild aufnimmt, das die Video-Signale für den Video-Auswerter llo liefert. Die ankommenden Signale werden darin fdifferenziert und verstärkt und in den Digitalumsetzer 112 gegeben, wo ein Impuls erzeugt wird, der der Länge einer Kolonie längs einer horizontalen Abtastzeile entspricht.
  • Dieser Impuls gelangt dann in ein Schieberegister 114, das die Impulse für eine ganze Zeile speichert.und wenn die folgende Zeile in das Schieberegister eingegeben wird, liefert es an einer Torschaltung ein Leuchtfleck und ein Zählsignal. Das Leuchtflecksignal stellt die erste Anzeige einer Kolonie dar und bewirkt das Erscheinen eines Leuchtpunktes auf dem Monitor.
  • Das Zählsignal zeigt eine Kolonie an. Diese Signale werden in eine Kontrollschaltung 116 gegeben, die die Digitalsumme über einige Bilddurchläufe mittelt und dann zu einem Digitalzähler leitet und zur Digital-Anzeige weiterleitet. Das Video-Signal aus der Fernsehkamera 108 wird auch direkt zur Kontrollschaltung 116 gegeben, die dieses Video-Signal zusammen mit dem Leuchtpunktsignal aufnimmt und mit dem entsprechenden Signal des Fernsehausganges zusammen an den Monitor 120 zur sichtbaren Darstellung des auszuzählenden Probenträgers 1o6 gibt ebenso wie den jeder gezählten Kolonie überlagerten Leuchtpunkt. Die Kontrollschaltung 116 benutzt auch das eingehende Video-Signal um die horizontalen und vertikalen Linien 82,84 des Ausschnitts, die den äußeren Umfang des Trägerbildes ergeben,zu bilden, und gibt die Ausschnittsignale an den Digitalumsetzer 112 ebenso wie an das Schieberegister 114 weiter, wo das Gittersystem erzeugt wird.
  • Der Video-Prozessor 110 gemäß Fig. 6 ist im Detail in Fig. 7 verdeutlicht. Das von der Fernsehkamera 108 ankommende Video-Signal geht bei 122 durch eine Signalverzögerungsanordnung 130 in die Schaltanordnung ein. Der Zweck der Verzögerungsanordnung l3o besteht darin, die beleuchteten Punkte und andere digitale Fernsehdaten zur richtig zugeordneten Zeit auf dem Monitor abbilden zu können.
  • Falls die Verzögerungsanordnung nicht vorhanden wäre, würden die Punkte und andere digitale Daten erscheinen, ehe die Kolonie identifiziert ist.
  • Fin widerstand 124, der zwischen Eingang 122 und Erde 126 angeordnet ist, dient als Schutzwiderstand für das Kabel, das die Fernsehkamera und den Video-Prozessor verbindet.
  • Das Video-Signal durchläuft auch eine Gleichspannungssperre, bestehend aus Kapazität 131 und Diode 132 zur Verbindung von Drifft- und Offsetproblemen im Di.f feren zi elaverstärker der Schaltanordnung. Um Tmpulsverformung und andere nicht lineare Effekte fernzuhalten, die im allgemeinen bei Fernsehsystemen auStreten,, wird das Video-Signal, das nun in Form von Impulsen die Kolonien darstellt, zunächst differenziert. Diese Differentation wird dadurch bewirkt, daß einerseits das Video-Signal direkt in einen Mischverstärker 134 über die Leitung 137 gesandt wird und das gleiche Signal andererseits über eine Verzögerungsanordnung 136 und einen invertierenden Verstärker 138 in den Mischverstärker 134 geschickt wird. Die Verzögerung 136 kann verwirklicht werden entweder durch eine konstante Verzögerungsleitung oder durch Benutzung mehrerer Verzögerungsverstärker hintereinander. Die Widerstände 140,142 sind so eingestellt, daß sie ein nahezu reines differenziertes Signal erzeugen.
  • Entsprechend der Schaltung die dem Differenziator folgt, ist es notwendig, alle Oberwellen zu elmiminieren, die am Ausgang des Differenziators auftreten.
  • Dies wird erreicht durch Benutzung eines R-C Seriengliedes, das aus einem Widerstand 144 llnd einem Kondensator 146 besteht, welches zwischen dem Ein- und Ausgang des Mischverstärkers 134 angeordnet ist. Die Ausgangssignale des Differenziators sind deshalb kurze Impulse, die Anfang und Ende jeder Kolonie markieren. Eine dieser Puisserien ist am Ausgang des Verstärkers 134 mit 148 bezeichnat. Weitere Signale zur Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses am Differenziatorausgang können erreicht werden durch Benutzung eines zusätzlichen Negativ- oder antilogarithmischen Verstärkers oder durch eine multiplizierende Verstärkeranordnung. Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde ein antilogarithmischer Verstärker 150 verwendet.
  • Es können jedoch andere in diesem Zusammenahng bekannte Elemente benutzt werden. Der Ausgang deg Video-Signalaufbereiters ist mit 152 bezeichnet.
  • Die vom Video-SignalauBbereiter abgegebenen Signale werden in den Digitalumwandler gegeben, der in Fig. 8 im einzelnen dargestellt ist. Aus den auPeinanderfolgenden kurzen Impulsen, die den Anfang und das Ende jeder Kolonie längs einer horizontalen Abtastlinie darstellen, wird zuerst ein Impuls abgetrennt, der Ausgangsimpuls, und durch einen Regeldetektor 154 geleitet und der folgende Impuls, der Endimpuls, wird durch den Regel-Detektor 156 gebildet. Der Regeldetektor formt sowohl den Anfangsimpuls als auch den Endimpuls jeder Kolonie vor, aus denen im Tmpuls£ormer ein Impulssignal abgeleitet wird, dessen Zeitdauer eine Flmlet.ion der gefundenen Kolonie ist.
  • Dieses Impuls signal wird im Flip-Flop 158 geformt. Diese beiden Regeldetektoren stellen sicher, daß nur wirkliche Kolonie-Impulse gewonnen werden und nicht etwa solche aus einem Störsignal, das seine Differentiation überdauert.
  • Um weiterhin sicherzustellen, daß eine Kolonie tatsächlich angezeigt wurde, ist am Endimpuisdetektor eine Einstellung 1.60 vorgesehen, di.e sicherstJt, dR am EndimpulseotoktOr fir jedes Signal, welches als Endimpuls erkannt wird, ein zu jedem Anfangsimpuls gehörender Endimpuls gebildet wird. Dies stellt sicher, daß für jede Kolonie zwei getrennte Impulse entstehen. Eines der Signale vom Pegeldetektor setzt das Flip-Flop 158, während das andere Signal vom anderen Detektor das Flip-Flop zurücksetzt und dabei einen Impuls am Ausgang des Flip-Flop erzeugt, dessen Dauer die Länge der Kolonie längs einer horizontalen Abtastzeile darstellt. Der Ausgang des Flip-Flop passiert ein Tor 162, das von einem Signal der Leitung 164 freigegeben wird, das den Sichtfeldeingang darstellt. Wie im ZUsammenhang mit Fig. 5 vorerwähnt, stellt das Sichtfeld die ganze Abtastfläche dar und wird durch den Kontrollkreis erzeugt, was nachfolgend näher erläutert wird. Nur wenn das Sichtfeldeingangssignal vorhanden ist, gibt das Tor 162 den Impuls aus dem Digitalumsetzer bei 166 frei.
  • Dies stellt sicher, daß keine Signale außerhalb des Sichtfeldes gezählt werden, was zu einer fehlerhaften Zählung führte. Zusätzlich friggert der Sichtfeldeingang eine Rücksetzschaltung 168, welche bewirkt, daß das Flip-Flop 158 zu Beginn jedes Fernsehbildes zurückgesetzt wird, um eine fehlerhafte Startstellung des Flip-Flop zu vermeiden, womit Störimpulse in der Zeit zwischen den einzelnen Fernsehbildern unterdrückt sind.
  • Der Ausgang 166 des Digitalumsetzers speist ein Schieberegister, das im Detail im Blockdiagramm gemäß Fig. 9 dargestellt ist.
  • Die die Kolonien für jede einzelne Abtasteile.- darstellenden Impulse werden in das Schieberegister mittels Taktimpulsen aus einem Taktimpulsoszilator 182 gegeben.
  • Wenn eine ganze horizontale Abtastzeile in das Schieberegister eingegeben ist, speichert es die Impulse und zeigt dadurch dauernd an, wo sich die den Kolonien zugeordneten Impulse längs der horizontalen Abtastzeile befanden. Wenn die nächte Zeile eingegeben wird, wird die vorhergehende gespeicherte Zeile ausgelesen und gelangt über die Leitung 174 in das Tor 172. Gleichzeitig gelangen die Impulse von dieser nächsten Zeile in das Tor 172 über die Leitung 176.
  • Das Tor 172 vergleicht die zwei Zeileninhalte, um dadurch die mehrmalige Entstellung von Zählerimpulsen für die gleiche Kolonie zu verhindern, falls die gleiche Kolonie auf nebeneinanderliegenden Abtastzeilen erscheint. Beim ersten ERscheinen eines eine Kolonie repräsentierenden Impulses schickt das Tor 172 einen Impuls zum Tor 175, das ebenfalls ein geeignetes Flip-Flop enthält, wodurch ein Leuchtflecksignal- und ein Zählsignal erzeugt wird.
  • Das Leucht£lecksignal wird i.mmer dann erzeugt, wenn eine Kolonie erstmalig in jedem Fernsehbild erscheint. Das Zählsignal tritt auch auf, wenn die Kolonie erstmalig während einer ählperiode festgestellt wird, jedoch erscheint kein weiteres Zählsignal während der Dauer des Impulses, der die Länge einer Kolonie darstellt.
  • In den Fig. 10 A - C sind verschiedene Teile der Kontrollschaltung dargestellt. Gemäß Fig. 10 A wird das von der Fernsehkamera kommende Video-Signal zusätzlich dazu, daß es dem Videosignalaufbereiter, wie vorbeschrieben, eingespeist und zu einer synchronisierten Trennstufe 176 geleitet, die das Video-Signal in eine horizontale und vertikale Sichtfeldlinie teilt. Das Horizontalfenster 178 erzeugt ein Signal, das die Grenzen der vertikalen Richtung des Fernsehbildes repräsentiert und das Vertikalfenster 180 erzeugt ein Signal, das die horizontalen Grenzen des Fernsehbildes repräsentiert. Diese horizontalen und vertikalen Fenstersignale werden benutzt, um das vorerwähnte Liniengitter zu erzeugen. Unter Bezugnahme auf Fig. 9 werden die Fenstersignale zu einem Oszillator 182 gegeben, der Zählimpulse in horizontaler Richtung bewirkt, um$ effektiv das Horizontalgitter zu erzeugen. Diese Impulse werden auch benutzt, um die Information in das Schieberegister einzugeben.
  • Gemäß Fig. 10 C wird das Leuchtpunktsignal vom Schieberegister und vom Tor zusammen mit dem verzögerten Video- Signal vom Videaosignalverzögerer 130 durch die Videoausgangsschaltung 184 in die Kontrollschaltung gegeben, die die Signale ausreichend verstärkt Imd für die Darstellung auf dem Fernsehmonitor vorbereitet. Auf diese Weise wird die ganze Probe, wenn jedes Bild geprüft ist, zusammen mit den überlagerten teuchtf lecken auf dem Fenrsehmonitor dargestellt und kann beobachtet werden.
  • Gemäß Fig. lo B ist der Ausgangskreis für die Zähldarstellung dargestellt, ebenso wie der Mittelwerterzeuger, Der Schalter 186, der mit dem Schalter 124 zusammenwirkt und der in Verbindung mit den Fig. 1 bis 4 beschrieben wurde, ist in Reihe geschaltet mit einem Rücksetz-Oszillator 188.
  • Wenn sich der Schalter 186 in Automaticttellung befindet, triggert der Rücksetz.Oszillator 188 die Kamera für die Kontrolle eines Priifablaufes, um die Prüfdauer auf eine vorgegebene Zeitperiode zu bemessen. Wenn sich der Schal ter in "Manuellstellung" befindet, prüft das System nur in der Zeit, wenn der Schalter 28 in der Frontfläche gedrückt wird. Der Ausgang des Rücksetz-Oszillators 188 wird in einen Teiler 190 gegeben. Bei der gesagten Ausführungsform beträgt das Teilerverhältnis sechzehn. Der Ausgang der "!geteilt durch sechzehn" Schaltung l9o dient als Triggersignal für einen Speicher 192. Die Ausgangssumme des Schieberegisters gemäß Fig. 9, wird in eine andere " geteilt durch sechzehn" -Schaltung 194 gegeben, deren Signa]ausgang als Eingabe für den Speicher 192 dient.
  • Der Speicher zählt die Gesamtzahl der Pulse gemittelt über die sechzehn Bilder und der davon ausgehende Ausgang dient deshalb als Zählerausgang für die Darstellung der Zählung gemäß Fig. 6 bei 118.
  • Durch Benutzung der,Teilerschaltung durch sechzehn" wird die laufende Zählung effektiv gemittelt, um eine absolute Genauigkeit bei der F'PrnsehbidPeld7ählung zu erreichen.
  • Dies wird erreicht durch Benutzung der laufenden Zählung und deren Teilung durch sechzehn, während gleichzeitig sechzehn aufeinanderfolgende Fernsehbilder Pür die Zählung während einer einzigen Zeitperiode benutzt werden. Auf diese Weise wird die Zählung eines Signalbildes durch sechzehn geteilt und gleichzeitig multipliziert, um eine einzige genaue Zählung der Kolonien zu erhalten. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die Punktsignale auf jedem zu prüfenden Bild erscheinen, ohne daß dabei eine Mitteilung vorliegt.
  • Obgleich nicht dargetellt, können die digitalen Zählwerte zusätzlich benutzt werden als Eingang für einen Drukker oder für einen Computer zur Weiterverarbeitung.
  • Obgleich die Vorrichtung mit einer Beleuchtung durch den Probenträger hindurch beschrieben wurde, kann der Träger auch durch Auflicht oder durch refelktiertes Licht beleuchtet werden. Die letzte Art ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Untergrund oder die Kolonie undurchsichtig ist. Falls gewünscht, können weiterhin Farbfilter zur Kontrastverstärkung benutzt werden. Wo die Kolonien unregelmäßige Form haben, kann der Träger bspw.
  • um 900 für eine zweite Zählung gedreht werden und die zwei Brgabnisqe innen fiir pin genalles Zählergebnis gemittelt werden. Ein solches Vorgehen ist nützlich, wenn die Kolonien bespw. eine achteckige Form haben. Die beschriebene Vorrichtung stellt einen automatischen Kolonienzähler dar in Verbindung mit einer Fernsehkamera für die Betrachtung der zu prüfenden Probe. Der Ausgang aus der Fernsehkamera wird durch eine Kontrollschaltung auf einen Monitor gegeben. Das Video-Signal wird auch aiifbereitet und digital umgeformt um eine Digitalzählung zu erzeugen, die die Zahl der gezählten Kolonien repräsentiert und um auch ein Leuchtsignal zu erzeugen, das jeder gewählten Kolonie einen überlagerten Lichtpunkt zuordnet, um sicherzustellen, daß alle in der Probe vorhandenen Kolonien tatsächlich gezählt worden sind.

Claims (18)

  1. Patentansprüche:
    I,jVorrichtung zum Zählen mikrobiologischer Kolonien, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h: a) einen Träger (32,34) zur Halterung einer die auszuzählenden Kolonien enthaltenden Probe; b) eine auf den Träger (32,34) bzw. die Probe gerichtete Fernsehkamera (108) mit einem Ausgang zur Weitergabe der Video-Signale; c) einen Video-Auswerter (llo) zur Aufnahme der Video-Signale und deren Umwandlung in horizontale Zählzeilen mit einer Reihe von Signalen auf jeder Zeile, von denen jedes eine Kolonie darstellt; d) einen Umsetzer (112) zur Aufnahme dieser Signalreihen und zur Erzeugung von Impulsen mit einer Breite, die der Abmessung der Kolonie längs einer Zeile entspricht; e) ein Schieberegister (114) zur Aufnahme der vom Umsetzer (112) kommenden Impulse und zur Kombination der von Folgezeilen kommenden die gleiche Kolonie repräsentierenden Impulse und zur Erzeugung eines einzigen Ausgangssignals für jede Kolonie; f) einen Zähler (118) zur Aufnahme der vom Schieberegister (114) kommenden Signale mit einem Totalzähler für alle ermittelten Kolonien; g) eine Kontrollschaltung (116) zur Aufnahme und Darstellung des Videaoausganges der Fenrsehlamera und h) einen Monitor (120) zur Aufnahme der Ausgangssignale der Kontrollschaltung (116) und zur Darstellung der die Kolonien enthaltenden Probe und in dem die Elemente des Schieberegisters (114) ein Lichtflecksignal für jede erfaßte Kolonie erzeugen, welche Signale durch die Kontrollschaltung zum Monitor (120) zwecks Überlagerung der gezählten Kolonien geleitet werden.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Digitalzähler (118) mit dem Zählelement für die Darstellung der Totalzählung verbunden ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h ein c-förmiges Gehäuse (lo), an dem der Träger innerhalb der unteren Fläche angeordnet ist, in der die Probe anzuordnen ist, wobei im oberen Teil (12) des Gehäuses die Fernsehkamera angeordnet und gegen den Probenträgerbereich gerichtet ist und durch Anordnung des Umsetzers (112) und des Zählers (118) im Bodenteil des Gehäuses und der Anzeige (18) benachbart zur Fernsehkamera und sichtseitig am Gehäuse.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kontrollschaltung (116) mit einer Signalverzögerungsanordnung (130) versehen ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen Rücksetz Oszillator (198), einen Teiler (190) und einen Speicher (192).
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h Schalter (24, 186), die in Reihe mit dem Rücksetzer (188) geschaltet sind, wobei in einer Stellung der Rücksetzer eingeschaltet und in der anderen Stellung ausgeschaltet ist und durch einen zweiten Schalter (28) in Wirkverbindung mit der Ausschaltstellung für eine manuelle Schaltung der Fernsehkamere und des Zählers.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Beleuchtung (loo) unter dem Träger angeordnet ist.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Beleuchtung aus einer Mehrzahl von Einzellichtquellen gebildet ist.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Beleuchtung aus einer Quecksilberdampflampe gebildet ist.
  10. lo. Vorrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen der Beleuchtung und der zu untersuchenden Probe ein Lichtstreuelement (102) angeordnet ist.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch lo, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Lichtstreuelement (102) als Opalglas ausgebildet ist.
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Video-Auswerter (110) aus einer Reihe gebildet aus Mischverstärker (134) Verzögerungsanordnung (136) und Verstärker (138)besteht und ferner aus Filtern (Widerstand 144, Kondensator 146) und einem Verstärker (148).
  13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Umsetzer (112) besteht aus Regeldetektoren (154,156) und einem damit in Wirkverbindung stehenden Schaltkreis aus einem Flip-Flop (158) einem Tor (162) und einer Rücksetzschaltung (168).
  14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Umsetzer (112) eine Einstellung (160) aufweist, die mit dem Regeldetektor (156) in Verbindung steht.
  15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e-k e n n z e i c h n e t, daß die Kontrollschaltung (116) besteht aus einer synchronisierten Trennstufe (176) und aus einem Oszillator (182).
  16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Schieberegister (114)besteht aus einem Schieberegister (170) und Toren (172,175).
  17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Schaltelemente (46,48,52) aus einsteckbaren, gedruckten Schaltungskarten gebildet sind.
  18. 18. Vorrichtung zum Zählen mikrobiologischer Kolonien, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen Träger (32, 34) zur Halterung einer die zu zählenden Kolonien enthaltenden Probe; eine Fernsehkamera (108), die auf die Probe scharf eingestellt ist und zur Erzeugung von weiterzugebenden Video-Signalen, einem Video-Auswerter (110) zur Aufnahme der Video-Signale und deren Umwandlung in horizontale Zählzeilen mit einer Reihe von Signalen auf jeder Zeile, wobei die Impulssignale einzeln die Begrenzungsränder einer Kolonie identifizieren; einem Umsetzer (112) zur Aufnahme der Impulsreihen und zur Erzeugung von Impulsen, deren Breite die Kolonie längs jeder Prüflinie darstellt und der ferner Prüfelemente enthält zur AuEnahme der Impulssignale und der Sichertsellung, daß jedem Anfangsimpuls ein zugehöriger Endimpuls folgt; ein Schieberegister (114) zur Aufnahme der vom Umsetzer (112) kommenden Impulse und zur Kombination der von Folgezeilen kommenden, die gleiche Kolonie repräsentierenden Impulse und zur Erzeugung eines einzigen Ausgangssignals für jede Kolonie und einen Zähler (118) zur Aufnahme der vom Schieberegister (114) kommenden Signale mit einem Totalzähler für alle ermittelten Kolonien.
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