DE2443410C3 - Vorrichtung zum Zählen mikrobiologischer Kolonien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zählen mikrobiologischer Kolonien innerhalb einer auf einem Träger aufgebrachten Probe, mit einer an einen Monitor

J5 angeschlossenen Abtasteinrichtung, deren beim Abtasten von horizontalen Zeilen der Probe die Kolonien darstellenden Ausgangssignale einem Zähler für die Gesamtzahl der erfaßten Kolonien zugeführt v.erden, wobei der Monitor mit einer Schaltung verbunden ist, deren Anzeigesignal als Lich'punki .r.if dem Monitor für jede gezählte Kolonie erscheint.

Ein Großteil der mikrobiologischen Forschung erfaßt die Darstellung von mikrnorganischen Kolonien auf einem Nährboden, die alsdann gezählt werden, wobei die Anzahl der Kolonien benutzt wird, um die Wirksamkeit vei schiedener Chemikalien zu bestimmen. Solche Auszählungen werden benutzt bei der Laborarbeit, zu biomedizinischen Zwecken und auch in der Industrie. Beispielsweise kann die Zahl der Organismen in einem Blutagar in einem Forschungslaboratorium gezählt werden oder ein Ar/t kann eine Kultur während einer Prüfung eines infektiösen Organismus anlegen. \uch muß bei einer Qualitätskontrolle in der Nahrungsund Getränke-Industrie 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 /u zählen. In manchen Fällen können bis zu 1000 Kolonien gezählt werden, und solche Kolonien können Abmessungen von nur 0,2 mm haben, die gegebenenfalls 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, Zeil und an Facharbeit.

Bekannt geworden ist ein Zählapparat, der die Probe abtastet und die Signale in einem Anzeigekreis benutzt,

demur für jede Kolonie eine Zählung vornimmt (US-PS 30 88 036). Dieses bekannte Gerät kombiniert die Signale von Folgeabtastzeilen, um Doppelzählungen für die gleiche Kolonie auszuschließen. Ein Video-Darsteller ist nicht vorgesehen, sondern nur eine Zählvorrichtung. Im einzelnen wird bei der bekannten Anordnung ein Einzelsignal, das den Rand einer Kolonie indiziert, durch einen Verzögerungskreis geschickt. Der Verzögerungskreis verschiebt diese Stelle bzw. diesen Punkt weiter nach .inks auf die nächste Abtastzeile. Das erzeugte Signal ist dabei kleiner als die Zeit, die erforderlich ist, um eine einzelne Zeile abzutasten. Daraus ergibt sich, daß jedes der Signale links von dem vorher ermittelten Randsignal erscheint. Wenn jedoch beispielsweise eine Kolonie länglich ist und sich wesentlich nach rechts vom ersten Randpunkt aus erstreckt, so wird das bekannte System die Abtastung auf der nächsten Zeile nicht interpretieren als verzögerte Punkte innerhalb der Grenzen der nächsten Zeile und wird davon ausgehen, daß die vorhergehende Kolonie zu Ende ist. Deshalb wird der Impuls nicht zuruckgeieitet werden, sondern es wird eine separate Zählung für diese beiden Zeilen erfolgen und dies als zwei Kolonien interpretiert werden, obgleich es sich tatsächlich nur um eine Kolonie handelt. Bekannt geworden ist ferner eine Vorrichtung, die nicht nur alle von einer Fernsehkamera erfaßten Partikel einer Probe zählt, sondern die auch die gezählten Partikel auf einem Monitor als Lichtpunkte sichtbar macht (»Elektronik-Zeitung« 1972. Seite 12).

Nachteilig ist, daß mit dieser bekannten Vorrichtung eine Doppelzählung von Kolonien nicht exakt vermieden werden kann. Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum automatischen Zählen von Kolonien zu schaffen, die eine außerordentlich genaue Erfassung der mikrobiologischen Kolonien ermöglicht, sondern darüber hinaus auch in wenig aufwendiger Weise eine Darstellung dieser Kolonien auf einem Monitor gestattet.

Es wurde gefunden, daß sich diese Aufgabe in einfacher Weise dadurch lösen läßt, daß die Abtastvorrichtung über einen Video-Auswerter mit Differentiator und einen diesem nachgeschalteten Digitalumsetzer, der zwei ein Flip-Flop einstellende Detektoren zum Erfassen des Anfanges und des Endes von Kolonie-Impulsen enthält, mit einem Schieberegister in Schaltverbindung stehen, welches die Ausgangsimpulse des Digitalumsetzers für jeweils eine Abtastzeile speichert und dessen Ein- und Ausgänge an eine Torschaltung angeschlossen sind, die über eine zweite Schaltung, die für jede Kolonie ein l.ichtpunktsignal und ein Zählsignal erzeugt, und eine Kontrollschaltung mit dem Monitor und dem Zähler verbunden ist.

Durch diese Maßnahme erreicht man nicht nur einen sehr genauen Punkt für Punkt-Vergleich zweier benachbarter Abtastzeilen und verhindert damit eine mögliche Doppelzählung von Kolonien, sondern man erhält auf schallungstechnisch einfache Weise auch eine Darstellung der gezählten Kolonien auf dem Monitor.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung lassen sich den Unteransprüchen entnehmen. Von Vorteil ist insbesondere, daß die Vorrichtung in einem (Mörmigen Gehäuse untergebracht ist, an dem der Träger innerhalb der unteren Fläche angeordnet ist, in der die Probe anzuordnen ist, Wobei im oberen Teil des Gehäuses die Abtastvorrichtung angeordnet und gegen den Probenträgerbereii'ii gerichtet ist. Der Digitalunv

setzer und der Zahler lind im Badenteil des Gehäuses und die Anzeige benachbart zur Abtastvorrichtung am Gehäuse angeordnet.

Unterhalb des Trägers ist eine Beleuchtungseinrichtung angeordnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in perspektivischer Ansicht die Zählervorrichtung in Verbindung mit einem Fernseh-Monitor;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß F i g. 1 mit entfernter Seitenwand;

F i g. 3 eine Rückansicht der Vorrichtung;

Fig.4 eine hinterseitige Ansicht der Vorrichtung gemäß F i g. 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;

F i g. 8 ein Blockschaltbild des Inv . swandlers;

F i g. 9 ein Blockschaltbild und

Fig. 10a —c Blockschaltbilder der Kontrollkreise.

Gemäß F i g. 1 ist der Koloniezähler insgesamt mi! IO 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 bestem, zwischen denen sich eine Ausnehmung 16 befindet. Das Oberteil 12 enthält ein Ablesefenster 18. das digital die Summ? der Kolonien in der im Monitor abgebildeten Probe wiedergibt. Das Unterteil 14 weist einen Kipp-Ein- und -Ausschalter 20 auf. Ein zweiler Kippschalter 24 gestattet die automatische Fortführung iiner kontinuierlichen Prüfung des Musters auf, wenn es sich in einer Position befindet, und eine manuelle Prüfkontrolle, wenn es sich in einer zweiten 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 d' ,n 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 Digitalanzeige 18 gewährleistet, bis zum nächsten Mal der Druckknopf 28 niedergedrückt ist. Die auszuzählende 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 10 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 mi. ihren durchsichtigen Trägern bzw. Abdeckungen eingebracht werden, um die Gefahr zu reduzieren, daß sich die Bedienungsperson durch Berührung infiziert,

Die Zählvorrichtung liefert Videosignale, die dem Monitor 11 durch die Leitung 13 zugeführt werden. Dieser Monitor ist ais eine separate Einheit dargestellt, so 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 10 gemäß Fig. 1 dargestellt, wobei die Seitenwände des Gehäuses in den F i g. 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.

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 arbeilenden Kreise, die in der Vorrichtung enthalten sind.

Die Logik-Schaltung isl 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 erhalt Zählimpulse aus der anderen Schaltung, summiert die Zählimpulse, speichert die Anzeige und stellt die Anzeige periodisch nach.

Im Bodenschutz des Logikaufbaues 44 ist eine Karte des Video-Teiles als Steckkarte in einer gedruckten Schaltung angeordnet. Diese Baugruppe liefert das Haupivideo-Signal zur Aussteuerung des Koloniezählers

Ferner ist in dieser Anordnung eine Präzisionsver zögerungsleitung vorgesehen, die die aufbereiteten Video-Ausgangs-Signale an den Monitor zeit-phascn richtig abgibt. Unmittelbar über diesem Element 46 ist das /ählelement 48 angeordnet. Diese Schaltungsanordnung bereitet das Video-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 für den Gesamtbetrieb des Koloniezählsystems einschließlich der Synchronisienmpulse für die Horizontal- und die Vertikalablenkung 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 Hetzwerk ist abgeleitet von einem Hochfrequenzoszilator und enthält femer 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 spczicHe Fernsehkamera 54 hi für die Erze« gung der notwendigen Video-Informationen für das Logiksystem vorgesehen. Die Kamera ist auf einer inneren ('latte 55 oberhalb des Gestelles mit Befcstigungselemcntcn 57 angeordnet.

Das optische System für die Beleuchtung der Probe

und die LichlfUhrung durch die Anordnung bis zur

ι Kamera umfaßt eine Quecksilberdampflampe 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

in und von der Kamera 54 aufgenommen.

Ein Fußschalter (nicht dargestellt) kann auf der Rückseite über eine Leitung mit der Steckdose 64 des Gerätes angeschlossen werden. Wenn dieser Fußschal fer angeschlossen ist, können Daten durch Niederdrük Ci kcn entweder des Eingangsschalters 28 oder anderer seits auch durch Niederdrücken des Fußschalters registriert werden.

Das Video-Signal wird rückseitig am Gehäuse beim

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2(f 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 Autoiransformalor mit Kondensator als Spannungsregler besteht, ist auf dem

2', Geräterahmen befestigt und versorgt das Fernsehsystem mit einer konstanten Wechselspannung. Ein Transformator 74 (F i g. 4) ist unter der Kameraplatte 55 angeordrN und liefert die Hochspannung für die Quecksilberdampflampe 56, die das System ausleuchtet.

Ein Lüfter 76 ist innen auf der Rückseite im Bereich eines Lüftungsgitter.¹: 78 angeordnet und entlüftet die Elektronik.

F i g. 5 zeigt eine geprüfte Probe, wie sie auf dem Monitor dargestellt wird.

Γι Der vollständige Fernsehraster ist mit 80 bezeichnet und umfaßt den sichtbaren Teilbereich des Fernsehschirms. Im gesamten Raster 80 wird ein Ausschnitt gebildet durch die horizontalen Linien 82 und die vertikalen Linien 84. In dem Ausschnitt erscheint ein

4<i 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 Pelri-^cnaie. aercn äußerer Umfang mit 88 bezeichnet ist und die ein AgarMcdium

4·-, 90 enthält, auf dem sich eine Anzahl von Kolonien 92 befinden, leder Kolonie ist ein leuchtender Punkt 94 zugeordnet, der erscheint, nachdem die Probe geprüft worden ist und der anzeigt, daß diese betreffende Kolonie gezählt worden ist. Durch diese beleuchteten

Ίο 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 F i g. 6 ist eine gesamte Blockschaltung des Gerätes in bezug auf Fig. I bis 4 dargestellt Für bakteriologi-

Mi sehe Kolonien hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Proben in Durchsicht zu beleuchten.

Das Beleuchtungssystem besteht aus einer Lichtquelle 100. die entweder aus einer Vielzahl von EinzeHampen oder einer breitflächigen Einzellampe bestehen

<ö kann, weiche eine gleichmäßige Beleuchtung gewährleistet. Irr: vorfieger.den Ausführüngsbeispie! wurde eine Quecksilberdampflampe als am vorteilhaftesten zur Beleuchtung gefunden. Ein Opalglas von 102 ist über der

Lichtquelle angeordnet, um unregelmäßige Ausleuehtung auszugleichen, Es wurde jedoch gefunden, daß eine direkte Lichtzerstreuung unmittelbar unter dem bakteriologischen Träger einen Schätteneffekl 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 eine" Distanz angeordnet, die mit 104 bezeichnet ist. Das zu beobachtende Objekt 106 ist innerhalb des Aufnahmebereiches der Fernsehkamera 1Ö8 angeordnet, die ein entsprechendes Fefnsehpriifbild aufnimmt, das die Video-Signale für den Video-Auswerter 110 liefert. Die ankommenden Signale werden darin differenziert und verstärkt und in den Digiialumsctzer 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 mittclt und dann zu einem Digitalzähler leitet und zur Digiial-Anzeige weiterleitet. Das Video-Signal aus der Fernsehkamera 108 wird auch direkt zur Kontrollschaltung 116 gegeben, die dieses Video-Signal zusammen mit dem Lfiichtpunktsignal aufnimmt und mit dem entsprechenden Signal des Fernsehausganges zusammen an den Monitor 120 zur sichtbaren Darstellung des auszuzählenden Probenträgers 106 gibt ebenso wie den jeder gezählten Kolonie überlagerten Leuchtpunkt. Die Xontrollschaltung 116 benutzt auch das eingehende Video-Signal, um die horizontalen und vertikalen Linien •2, 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.

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in F i g. 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 130 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, wurden die Punkte und andere digitale Daten erscheinen, ehe die Kolonie identifiziert ist.

Ein 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 Ϊ32 zur Verbindung von Drifft- und Offsetproblemen im Differenzialverstärker der Schaltanordnung. Um Impulsverformung und andere nicht lineare Effekte fernzuhalten, die im allgemeinen bei Fernsehsystemen auftreten, wird das Video-Signal, das nun in Form von Impulsen die Kolonien darstellt, zunächst differenziert Diese Differentiation 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 Verzögefüngsverstärker hintereinander. Die Widerstände 140, 142 sind so eingestellt, daß sie ein nahezu reines differenziertes Signal erzeugen.
Entsprechend der Schaltung, die dem Differentiator

ίο folgt, Ist es notwendig, alle Oberwellen zu eliminieren, die am Ausgang des Differentiators auftreten.

Dies wird erreicht durch Benutzung eines R-CSeriengliedes. das aus einem Widerstand 144 und einem Kondensator 146 besteht, welches zwischen dem Ein und Ausgang des Mischverstärkers 134 angeordnet ist. Die Ausgangssignale des Differentiators sind deshalb kurze Impulse, die Anfang und Ende jeder Kolonie markieren. Eine dieser Pulsserien ist am Ausgang des Verstärkers 134 mit 148 bezeichnet. Weitere Signale zur

2ö Verbesserung des Signal/Kausch-Verhältnisses am bilferentiatorausgang 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 Zusammenhang bekannte Elemente benutzt werden. Der Ausgang des Video-Signalaufbereiters ist mit 152 bezeichnet.

Die vom Video-Signalaufbereiter abgegebenen Signale werden in den Digitalumwandler gegeben, der in F i g. 8 im einzelnen dargestellt ist. Aus den aufeinanderfolgenden kurzen Impulsen, die den Anfang und das Ende jeder Kolonie längs einer horizontalen Abtastlinie darstellen, wird zuerst ein impuls abgetrennt, der Ausgangsirnpuls, und durch einen Regeldetektor 154 geleitel 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 Impulsformer ein Impulssignal abgeleitet wird, dessen Zeitdaureine Funktion der gefundenen Kolonie ist. Dieses

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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 Endimpulsdetektor eine Einstellung 160 vorgesehen, die sicherstellt, daß am Endimpulsdetektor für 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 F i g. 5 vorerwähnt stellt das Sichtfeld die ganze Abtastfläche dar und wird durch den Kontrollkreis erzeugt, was nachfolgend näher erläutert wird. Nur wenn das Sichtfeldeingangssignai 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 Ifiggert der Sichtfeldeingang eine Rückselzschaltung 168, Welche bewirkt, daß das Flip-Flop 158 zu Beginn jedes Fernsehbildes zufückgeseizt 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 Blockdiägrarnm gemäß F i g. 9 dargestellt ist.

Die die Kolonien für jede einzelne Abtastzeile 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 nächste 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 Erstellung von Zählerimpulsen für die gleiche Kolonie zu verhindern, falls die gleiche Kolonie »uf nebeneinanderliegenden Abtastzeilen erscheint. Beim ersten Erscheinen eines eine Kolonie repräsentierenden Impulses schickt das Tor 172 einen Impuls zur Schaltung 175, das ebenfalls ein geeignetes Flip-Flop enthält, wodurch ein Leuchtflecksignal- und ein Zählsignal erzeugt wird.

Das Leuchtflecksignal wird immer dann erzeugt, wenn eine Kolonie erstmalig in jedem Fernsehbild erscheint. Das Zählsignal tritt auch auf, wenn die Kolonie erstmalig während einer Zählperiode festgestellt wird, jedoch erscheint kein weiteres Zählsignal während der Dauer des Impulses, der die Länge einer Kolonie darstellt.

In den Fig. 10A—C sind verschiedene Teile der Kontrollschaltung dargestellt. Gemäß Fig. 1OA wird das von der Fernsehkamera kommende Video-Signal

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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 Signa!, das die horizontalen Grenzen des Fernsehbildes repräsentiert Diese horizontalen und vertikalen Fenstersignale werden benutzt um das vorerwähnte Liniengitter zu erzeugen. Unter Bezugnahme auf F i g. 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. IOC wird das Leuchtpunktsignal vom Schieberegister und vom Tor zusammen mit dem verzögerten Video-Signal vom Videosignalverzögerer 130 durch die Videoausgangsschaltung 184 in die Kontrollschaltung gegeben, die die Signale ausreichend verstärkt und für die Darstellung auf dem Fernsehmonitor vorbereitet Auf diese Weise wird die ganze Probe, wenn jedes Bild geprüft ist, zusammen mit den überlagerten Leuchtflecken auf dem Fernsehvonitor dargestellt und kann beobachtet werden.

Gemäß Fig. JOB ist der Ausgangskreis für die Ziihidarstellung 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 Aulomaticstellung befindet, triggert der Rücksetz-Oszillator 188 die Kamera für die Kontrolle eines Prüfablaufes, um die Prüfdauer auf eine vorgegebene

ίο Zeitperiode zu bemessen. Wenn sich der Schalter in »Manuellstellung« befindet, prüft das System nur in der Zeit, wenn der Schalter 28 in der Frontfläche gedruckt wird. Der Ausgang des Rücksetz-Oszillators 188 wird in einen Teiler 190 gegeben. Bei der gezeigten Ausführungsform betrag! das Teilerverhältnis sechzehn. Der Ausgang der »geteilt durch sechzehnw-Schaltung 190 dient als Triggersignal für einen Speicher 192. Die Ausgangssumme des Schieberegisters gemäß Fig.9, wird in eine andere »geteilt durch sechzehnw-Schaltung 194 gegeben, deren Signalausgang als Eingabe fur 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 F i g. 6 bei HS·

Durch Benutzung der »Teilerschaltung durch sechzehn« wird die laufende Zählung effektiv gemittelt, um eine absolute Genauigkeit bei der Fernsehbildfeldzählung zu erreichen. Dies wird erreicht durch Benutzung der laufenden Zählung und deren Teilung durch sechzehn, während gleichzeitig sechzehn aufeinanderfolgende Fernsehbilder für 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 dargestellt können die digitalen Zählwerte zusätzlich benutzt werden als Eingang für einen Drucker oder für einen Computer zur Y 'eiterver-

Obgleich die Vorrichtung mit einer Beleuchtung durch den Probenträger hindurch beschrieben wurde, kann der Träger auch durch Auflicht oder durch reflektiertes 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 90° für eine zweite Zählung gedreht werden und die zwei Ergebnisse können für ein genaues Zählergebnis gemittelt werden.

Ein solches Vorgehen ist nützlich, wenn die Kolonien bspw. 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 aufbereitet 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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Zählen mikrobiologischer Kolonien innerhalb einer auf einem Träger aufgebrachten Probe, mit einer an einen Monitor angeschlossenen Abtasteinrichtung, deren beim Abtasten von horizontalen Zeilen der Probe die Kolonien darstellenden Ausgangssignale einen Zähler für die Gesamtzahl der erfaßten Kolonien zugeführt werden, wobei der Monitor mit einer Schaltung verbunden ist, deren Anzeigesignal als Lichtpunkt auf dem Monitor für jede gezählte Kolonie erscheint, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung (108) über einen Video-Auswerter (110) mit Differentiator (136, 137, 138, 134) und einen diesem nachgeschalteten Digitalumsetzer (112), der zwei ein Flip-Flop (158) einstellende Detektoren (154, 156) zum Erfassen des Anfanges und des Endes von Kolonie-Impulsen enthält, mit einem Schieberegister (114/170) in Schaltvert> <ndung stehen, welches die Ausgangsimpulse des Digiiaiumseizers (112) für jeweils eine Abtastzeile speichert, und dessen Ein- und Ausgänge an eine Torschaltung (172) angeschlossen sind, die über eine zweite Schaltung (175), die für jede Kolonie ein Lichtpunktsignal und ein Zählsignal erzeugt, und eine Kontrollschaltung (116) mit dem Monitor (120) und dem Zähler (118) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (118) mit dem Zählelement für die Darstellung der Totalzählung verbunden ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollschaltung (116) und der Differentiator (136, 137, 138, 134) mit einer SignaiverzogerungsanorHnung (130) in Schaltverbindungstehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollschaltung (116) einen Rücksetz-Oszillator (188), einen Teiler (190) und einen Speicher (192) einschließt.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollschaltung (116) eine synchronisierte Trennstufe (176) und einen Oszillator(182) einschließt.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1—5, gekennzeichnet durch in Reihe mit dem Rücksetz-Oszillator (188) liegende Schalter (24,186). durch die der Rückseiz-Oszillator in einer Stellung ein- und in der anderen Stellung ausgeschaltet ist. und durch einen zweiten Schalter (28) für eine manuelle Schaltung der Abtastvorrichtung (108) und des Zählers in der Ausschaltstellung

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1—6, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentiator (136, 137, 138, 134) im Video-Auswerter (UO) mit einem Filter (144, 146) und einem Verstärker (148) versehen ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-7. dadurch gekennzeichnet, daß das Flip-Flop (158) im Digitalumsetzer (112) mit einem Tor (162) und einer Rücksetzschaltung (168) kombiniert ist.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 —8, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Detektoren (154, 156) im Digilaluriiselzef (112) eine Einstellung (160) aufweist.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch ein C-förmiges Gehäuse (10), an dem der Träger innerhalb der unteren Fläche

angeordnet ist, in der die Probe anzuordnen ist. wobei im oberen Teil (12) des Gehäuses die Abtastvorrichtung (108) angeordnet und gegen den Probenträgerbereich gerichtet ist und durch Anordnung des Digitalumsetzers (112) und des Zählers (118) im Bodenieil des Gehäuses und der Anzeige (18) benachbart zur Abtastvorrichtung (108) und sichtseitig am Gehäuse.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beleuchtung (100) unter dem Träger angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtung aus einer Mehrzahl von Einzellichtquellen gebildet ist.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10—12, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtung aus einer Quecksilberdampflampe gebildet ist.

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10—13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Beleuchtung und der zu untersuchenden Probe ein Lichtstreuelement (102) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch i4. dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtslreuelement (102) aus Opalglas besteht.

16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 — 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungselemente auf einsteckbaren, gedruckten Schaltungskarten angeordnet sind.