DE3518240C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein automatisches Beobach­ tungssystem für Mikroorganismen zum Beobachten von Mikrozyten in einer Flüssigkeit, wie Keimen im Abwasser oder Hefen während der Fermentation, unter Verwendung eines On-Line-Systems.

Es tritt häufig die Situation ein, bei der man leicht entscheiden kann, ob eine Behandlung richtig oder nicht richtig ist, wenn die Art, die Konsistenz und dgl. von Mikroorganismen in einer Flüssigkeit spezifiziert werden. Insbesondere kann man bei der Ab­ wasserbehandlung unter Verwendung von Mikroorganismen einer Varietät und einer vorherrschenden Spezies von Protozoen wie Ziliaten, faserförmige Fungi und Bakterien beobachten, um festzustellen, ob die Behandlung in Ordnung ist oder nicht.

Fig. 1 zeigt ein Beobachtungssystem mit einer üblichen Be­ obachtungsvorrichtung, wie sie beispielsweise in der japanischen veröffentlichten Patentanmeldung 52-89 942 be­ schrieben wird. In Fig. 1 bedeuten die Bezugsziffern 1, 2 und 3 eine Behälterwand zur Aufnahme der zu beobachten­ den Flüssigkeit, ein optisches Vergrößerungssystem bzw. ein zylindrisches Gehäuse. Das Gehäuse 3 hat an seinem vorderen Ende ein wasserdicht eingesetztes Glas 4 und ent­ hält das optische Vergrößerungssystem 2, durch welches man die Flüssigkeit in dem Behälter beobachten kann. Die Bezugs­ ziffern 5, 6 und 7 bezeichnen eine Fernsehkamera, eine Stro­ be-Lampe und eine Lichtführung aus gebundenen optischen Fa­ sern. Bezugsziffern 8, 9 und 10 bedeuten eine Objektivlinse, ein Rohr bzw. eine Augenlinse, die das optische Vergröße­ rungssystem bilden. Bezugsziffern 11, 12 und 13 bedeuten einen Kontrollkreislauf, eine Strobe-Kraftquelle und einen Fernsehmonitor. Bezugsziffern 14, 15 und 16 bedeuten einen Bildspeicher, einen Signalverarbeitungskreislauf und einen Indikator.

Die Strobe-Lampe 6 emittiert Lichtimpulse, wenn die Strobe- Kraftquelle 12 durch den Kontrollkreislauf 11 eine ent­ sprechende Instruktion erhält. Bei der Erzeugung eines je­ den Lichtimpulses vollzieht die Fernsehkamera 5 eine Ab­ tastoperation und spricht auf ein Abtaststartsignal vom Kontrollkreislauf 11 an. Die Fläche um einen Fokalpunkt f in der Flüssigkeit wird vergrößert und mittels des opti­ schen Vergrößerungssystems 2 auf die Bildoberfläche der Fernsehkamera 5 projiziert. Das vergrößerte projizierte Bild wird dadurch in ein Bildinformationsvideosignal über­ führt.

Das Videosignal wird entweder in den Fernsehmonitor 13 oder in den Bildspeicher 14 eingegeben, je nach Umschaltung der Schalter S ₁ und S ₂. Wird das Videosignal direkt in den Fern­ sehmonitor 13 eingegeben dann wird das Abbild, das man er­ hält, wenn die Strobe-Lampe 6 Licht emittiert, auf den Schirm des Fernsehmonitors 13 projiziert. Das erhaltene Videosignal wird durch den Bildspeicher 14 aufgenommen und in dem Signalverarbeitungskreislauf 15 verarbeitet und da­ durch wird das verarbeitete Bild auf dem Schirm des Fern­ sehmonitors 13 gezeigt. Die Dauer des von der Strobe-Lampe 6 emittierten Lichtimpulses wird in geeigneter Weise entspre­ chend der Vergrößerung des optischen Vergrößerungssystems und der Fließrate der Flüssigkeit eingestellt.

Bei einem üblichen automatischen Beobachtungssystem, wel­ ches in der vorerwähnten Weise angeordnet ist, erscheinen die mikrozyklischen Bewegungen der Mikroorganismen sta­ tionär durch die von der Strobe-Lampe 6 emittierten Blitze. Dies hat jedoch den Nachteil, daß ein Kontrollkreislauf angewendet werden muß, um die Zeit zwischen der Initiie­ rung der Lichtemission der Strobe-Lampe 6 und dem Abtasten der Fernsehkamera 5 zu definieren und es müssen ein Bild­ speicher 14 und der Signalverarbeitungskreislauf 15 für eine gute Bildqualität vorgesehen sein.

Die üblichen automatischen Beobachtungssysteme erfordern auch einen komplizierten Unterhalt und komplizierte Inspek­ tionen, weil sich Schleim und dgl. am vorderen Ende 7 a der Lichtführung und an der Oberfläche des Glases 4 ansammeln kann.

Darüber hinaus beschränkt der Gesamtaufbau der Vorrich­ tung deren Installation an die Umfangswand des Behälters, in dem sich die zu beobachtende Flüssigkeit befindet.

Aus der DE-OS 25 11 068 sind ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zur Wachstumsüberwachung von Mikroorganismen durch fotoelektrische Trübungsmessung bekannt. Die bekannte Vor­ richtung entspricht dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das bekannte Beobachtungssystem für Mikroorganismen zu verbessern und zwar hinsichtlich einer besseren Bildqualität, einer verbesser­ ten Beleuchtung (wie bei einem Mikroskop) und einer automa­ tischen Spülung, um dadurch die Wartung und die Inspektion zu erleichtern.

Diese Aufgabe wird durch ein automatisches Beobachtungssystem gemäß dem Anspruch 1 gelöst.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm und zeigt eine übliche Beobach­ tungsvorrichtung für Mikrozyten in einer Flüssig­ keit.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm und zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen automati­ schen Mikroorganismen-Beobachtungssystems und

Fig. 3 ist eine Seitenansicht eines Systems des in Fig. 3 verwendeten Sensors.

Die Erfindung wird ausführlich anhand der Fig. 2 und 3 der Zeichnungen, die das erfindungsgemäße auto­ matische Beobachtungssystem zeigen, erläutert. Fig. 2 zeigt schematisch den Gesamtaufbau des erfindungsgemäßen automatischen Beobachtungssystems.

Wie in Fig. 2 gezeigt wird, wird Wasser oder eine andere zu beobachtende Flüssigkeit, die Mikroorganismen enthält, in einen Behälter 100 für die Flüssigkeitsbeobachtung eingeschlossen. Leitungen 102 und 104 sind miteinander am Behälter 100 verbunden. Die Leitung 102 hat Ventile 106 und 108 und eine Pumpe 110. Die andere Leitung 104 hat ein Ventil 112, mittels welchem die Leitungen 102 und 104 miteinander verbunden werden können.

Ein Ozonisator 116 ist mittels eines Ventils 114 zwischen dem Ventil 106 für die Leitung 102 und die Pumpe 110 ver­ bunden. Ein Sensor 200 befindet sich zwischen der Pumpe 110 für die Leitung 102 und dem Ventil 108. Eine Beleuchtungs­ einheit 202 und ein Fernsehmonitor 204 sind an den Sensor 200 angeschlossen.

Der Ozonisator 116 dient dazu, das Innere der Leitungen und den Flüssigkeitsdurchgang durch den Sensor zu steri­ lisieren und zu reinigen.

Der Sensor 200 schließt, wie dies in Fig. 3 gezeigt wird, ein optisches Vergrößerungssystem, eine Fernsehkamera und einen Fixiermechanismus für die Mikroorganismen ein, wobei die Komponenten als eine Einheit zusammengebaut sind. Die Beleuchtungseinheit 202 strahlt kontinuierlich Licht aus, welches mittels einer optischen Faser 206 zum Sensor 200 geführt wird. Die Pumpe 110 pumpt die zu beobachtende Flüssigkeit. Die Ventile 106, 108, 112 und 114 können elektromagnetisch, motorangetrieben oder luft­ angetrieben sein.

Nachfolgend wird der Sensor 200 ausführlich anhand der Fig. 3 erläutert. Wie in der Zeichnung gezeigt wird, befindet sich an dem Sensorkörper 208 im unteren Teil ein Flüssigkeitsdurchgang 210, der an die Leitung 102 ange­ schlossen ist. Ein transparentes Glas 214, das im wesent­ lichen am Zentralteil des Flüssigkeitsdurchgangs 210 ange­ bracht ist, ist mittels eines Kolbens 212 vertikal be­ wegbar, wie durch den Pfeil FA angezeigt wird. Die Verti­ kalbewegung des transparenten Glases 214 wird durch einen Stopper 216 begrenzt. Eine Kondensorlinse 218 befindet sich in dem Kolben 212 unterhalb des transparenten Gla­ ses 214. Die optische Faser 206 erstreckt sich unterhalb der Kondensorlinse 218. Genauer gesagt passiert Licht von der Beleuchtungseinheit 202 durch die optische Fa­ ser 206 und die Kondensorlinse 218 zu dem transparenten Glas 214, welches dadurch von unten beleuchtet wird. Der Kolben 212 wird mittels eines Antriebsmotors 220 angetrieben.

Ein weiteres transparentes Glas 222 befindet sich in der Wandung der Flüssigkeitspassage 210, und zwar zentral da­ zu und gegenüber dem transparenten Glas 214. Ein opti­ sches Vergrößerungssystem 230, bestehend aus einer Objek­ tivlinse 224, einem Rohr 226 und einer Augenlinse 228 be­ findet sich oberhalb des transparenten Glases 222. Eine Fernsehkamera 232, die sich oberhalb des optischen Ver­ größerungssystems 230 befindet, nimmt das Bild unter dem transparenten Glas 212 via dem optischen Vergrößerungs­ system 230 auf. Die Fernsehkamera 232 ist mittels eines Kabels 234 mit dem Fernsehmonitor 204 verbunden.

Nachfolgend wird nun der Betrieb dieses automatischen Beobachtungssystems näher erläutert, anhand eines Falles, bei dem Mikrozyten zu beobachten waren.

Zunächst werden die Ventile 106 und 112 geöffnet und die anderen Ventile 108 und 114 werden geschlossen. Dadurch bildet sich eine geschlossene Schleife, welche den Be­ hälter 100 mit dem Sensor 200 verbindet. Die Pumpe 110 wird dann angetrieben, um die Flüssigkeit vom Behälter 100 in den Sensor 200 zu fördern. Die zu beobachtende Flüssigkeit zirkuliert durch die geschlossene Schleife.

Dann wird der Kolben 212 mittels des Antriebsmotors 220 bewegt, um das transparente Glas 214 nach oben zu ver­ schieben, und dadurch wird eine Probe der Flüssigkeit zwischen den transparenten Gläsern 214 und 222 fixiert. Die Entfernung zwischen den transparenten Gläsern 214 und 222 wird in geeigneter Weise mittels des Kolbens 212 und dem Stopper 216 eingestellt und soll der Größe der Mikroorganismen oder irgendeines anderen zu unter­ suchenden Objektes entsprechen.

Licht wird dann von der Beleuchtungseinheit 202 zum Beleuchten der fixierten Flüssigkeit ausgestrahlt. Das Bild der Mikroorganismen in der zu beobachtenden Flüssig­ keit wird durch das optische Vergrößerungssystem 230 vergrößert und von der Videokamera 232 aufgenommen. Mit anderen Worten wird das vergrößerte Bild, der in der fixierten Flüssigkeit enthaltenen Mikroorganismen mittels der Videokamera 232 in ein Videosignal überführt, welches dann auf den Fernsehmonitor 204 abgegeben wird. Die Reini­ gungsoperation nach Beendigung der vorerwähnten Beobach­ tung wird anschließend beschrieben.

Zunächst werden die Ventile 106 und 112 geschlossen und die Ventile 108 und 114 geöffnet. Ozonhaltiges Wasser, das durch den Ozonisator 116 erzeugt wurde oder eine Flüs­ sigkeitsmischung von ozonhaltigem Wasser und ozonhalti­ gem Gas wird in die Leitung 102 gespült. Dies geschieht mittels der Pumpe 110, wobei das ozonhaltige Wasser durch die Flüssigkeitspassage 210 im Sensor 200 fließt und mit­ tels des Ventils 108 nach außen abgegeben wird. Durch diese Betriebsweise wird ein Waschen der Leitung 102 und der Flüssigkeitspassage 210 bewirkt. Das Spülen wird vor­ zugsweise ein oder mehrmals am Tag, und zwar typischer­ weise eine oder mehrere Minuten jedesmal in Abhängigkeit von der Konsistenz oder der Fließrate des ozonhaltigen Wassers, durchgeführt.

Wenn die Beobachtung nach dem Waschvorgang wieder aufge­ nommen werden soll, wird das Ventil 114 geschlossen und das Ventil 106 geöffnet. Die Pumpe 110 wird dann ange­ stellt bis das ozonhaltige Wasser in der Leitung 102 und in der Flüssigkeitspassage 210 durch die zu beobachtende Flüssigkeit ersetzt ist. Nach dem Entfernen des restlichen ozonhaltigen Wassers wird das Ventil 112 geöffnet und das Ventil 108 geschlossen und bildet dadurch eine geschlos­ sene Schleife, durch welche die Flüssigkeit zirkuliert. Nachfolgend kann dann die Beobachtung in der vorerwähnten Weise durchgeführt werden. Erforderlichenfalls kann man das Beobachten und das Waschen automatisch mittels einer entsprechenden Kontrollvorrichtung durchführen.

Es ist festzuhalten, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die vorerwähnte Ausführungsform beschränkt ist. Ins­ besondere ist es möglich, andere flüssige Reiniger als das ozonhaltige Wasser zu verwenden, z.B. Hypochlorit, Chlor, Wasserstoffperoxidwasser und dgl. oder ein synthetisches Reinigungsmittel. Die Waschbedingungen können je nach der Art und der Konsistenz des Reini­ gungsmittels in geeigneter Weise ausgewählt werden. Man kann mechanische Waschvorrichtungen, wie eine Bür­ ste oder einen Wischer und dgl. verwenden anstelle einer Flüssigreinigung. Darüber hinaus wird zwar ein Motor zum Antrieb des Kolbens verwendet, aber andere Quellen, wie luftangetriebene oder elektromagnetisch angetriebene Quellen können verwendet werden.

Wie vorher dargelegt, kann man mit dem erfindungsgemäßen automatischen Beobachtungssystem für Mikroorganismen und dgl., weil die zu beobachtende Flüssigkeit während der Beobachtung fixiert ist, ein Bild besserer Qualität durch die kontinuierliche Beleuchtung erhalten. Da die zu be­ obachtende Flüssigkeit von dem Behälter zu dem Sensor der Außenseite zugeführt wird, kann man die Wartungsopera­ tionen, wie das Reinigen, vereinfachen. Darüber hinaus besteht keinerlei Begrenzung hinsichtlich des Ortes, an welchem das System installiert wird.

Claims (5)

1. Automatisches Beobachtungssystem für Mikroorganismen mit Einrichtungen (202) zum kontinuierlichen Beleuchten der fixierten Wasserprobe und Einrichtungen (102, 104, 106, 108, 110) zum Leiten des zu beobachtenden Wassers aus dem Behälter zu den Beobachtungseinrichtungen, wobei automatisch auf einer Indikatoreinrichtung die im Wasser befindlichen Mikroorganismen in einem Behälter (100) angezeigt werden, gekennzeichnet durch: Sensor (200), Bildaufnahmeeinrichtung (204) und optischer Faser (206) zum Beobachten der Probe in dem Wasser, einschließlich Einrichtungen zum Fixieren einer Probe des Wassers und Einrichtungen zum Waschen der Fixiereinrichtungen und der Leiteinrichtungen.

2. Automatisches Beobachtungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beobach­ tungseinrichtungen einschließen: Einrichtungen (230, 224, 226, 228) zum Vergrößern eines durch die Beleuchtungseinrichtung projizierten Bildes und Bildaufnahmeeinrichtungen (204) zum Umwandeln des vergrößerten Bildes in ein elektrisches Signal, wobei die Vergrößerungseinrichtungen und Bildaufnahmeeinrich­ tungen integral mit den Fixiereinrichtungen verbunden sind.

3. Automatisches Beobachtungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasch­ einrichtung ein Ozonisator (116) zum Waschen der Leitungen (102, 104) und des Flüssigkeitsdurchgangs durch den Sensor (200) mit ozonhaltigem Wasser ist.

4. Automatisches Beobachtungssystem gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixier­ einrichtung transparente Glasplatten (214, 222), die parallel gegenüber einander ausgerichtet sind und einen Kolben (212), der selektiv die erste Glasplatte (214) in Richtung senkrecht zu der zweiten Glasplatte bewegt, einschließt.

5. Automatisches Beobachtungssystem gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixier­ einrichtung weiterhin einschließt: eine Kondensorlinse (218), die von dem Kolben (212) bewegt wird und eine optische Faser (206) zum Leiten des Lichtes von der Beleuchtungseinrichtung (202) auf eine Stelle des Kondensorlinse gegenüber der ersten Glas­ platte (214).