IT202000011170A1 - Sistema di conteggio delle colonie batteriche comprendente un' incubatrice batterica perfezionata - Google Patents

Description

INCUBATRICE BATTERICA PERFEZIONATA.

DESCRIZIONE

L?invenzione concerne un?incubatrice batterica di tipo perfezionato. L?invenzione riguarda altres? un sistema di conteggio delle colonie batteriche comprendente la suddetta incubatrice batterica.

E? noto che uno dei metodi classici per determinare la concentrazione di microrganismi, in particolare di batteri, in un campione ? quello di diluire il campione, far crescere le colonie batteriche per un tempo prestabilito nelle capsule di Petri e contare le colonie ad intervalli di tempo predeterminati. I batteri nelle capsule crescono, a partire da un nucleo di formazione di colonie, noto in gergo tecnico come ?unit? formante colonia? (CFU) e costituito da una o pi? cellule, in una colonia visibile che pu? essere vista e contata. In questo senso, il batterio ? il microrganismo pi? comune da valutare usando il conteggio nelle capsule.

Lo scopo del conteggio delle colonie di batteri nelle capsule di Petri ? quello di stimare il numero di cellule presenti in base alla loro capacit? di dare origine a colonie in condizioni specifiche di mezzo nutritivo, temperatura e tempo. L?ipotesi, infatti, ? che ogni colonia sia separata e che sia stata fondata da una singola cellula microbica vitale, ovvero che una colonia rappresenti una cellula.

In medicina, il conteggio delle colonie batteriche viene utilizzato, in generale, per rivelare informazioni sullo stato di avanzamento di una malattia infettiva e sul grado di successo con cui il sistema immunitario sta affrontando l'infezione.

Per quanto riguarda la procedura di crescita delle colonie batteriche in laboratorio, come si ? test? accennato, essa, per ottenere dei risultati attendibili e ripetibili, richiede un ambiente a temperatura costante e controllata ed inoltre richiede tempistiche precise e ben collaudate del tempo complessivo di incubazione. Per quanto riguarda il mantenimento di una temperatura costante e controllata nell?ambiente in cui viene svolta la coltura batterica, ? noto l?utilizzo di particolari dispositivi chiamati ?incubatrici batteriche?.

Tali dispositivi in particolare comprendono un involucro che definisce un alloggiamento interno accessibile da almeno un?apertura definita sullo stesso involucro e chiudibile mediante uno sportello. Tale alloggiamento interno, chiaramente, ? in grado di ospitare una o pi? capsule di Petri. In particolare, quando lo sportello ? in posizione di chiusura, l?involucro consente di isolare, almeno termicamente, l?alloggiamento interno dell?ambiente esterno.

Le incubatrici batteriche dell?arte nota comprendono, inoltre, mezzi di riscaldamento configurati per portare e mantenere la temperatura interna dell?alloggiamento ad un valore prestabilito.

Per quanto riguarda le tempistiche di esecuzione dei processi di coltura batterica, ? noto che, ad oggi, esse sono completamente gestite dall?operatore umano addetto al conteggio delle colonie successivamente alla loro crescita.

In particolare, svantaggiosamente, secondo l?arte nota, l?operatore al termine del preciso periodo di tempo necessario alla crescita delle suddette colonie batteriche di un determinato batterio, deve prelevare la capsula di Petri che le contiene, in modo da procedere al loro conteggio. Pu? capitare, svantaggiosamente, che tale preciso periodo di tempo termini in orari non prettamente consoni al normale orario di lavoro, e per questo motivo l?operatore debba organizzarsi in modo da poter essere presente nel luogo in cui ? disposta l?incubatrice proprio in tali momenti.

Ancora svantaggiosamente, potrebbe capitare che l?operatore addetto al conteggio delle colonie batteriche abbia un inconveniente proprio nel momento in cui si debba eseguire tale conteggio e, pertanto, non sia in grado di svolgere la suddetta operazione.

In aggiunta, un ulteriore inconveniente dell?arte nota, consiste nel fatto che in un?unica incubatrice batterica possono essere poste in crescita pi? colonie batteriche di differenti tipologie di batteri, che presentano quindi differenti tempistiche di crescita.

Ci? significa, svantaggiosamente, che le problematiche relative alla presenza fisica dell?operatore in precisi istanti di tempo per l?esecuzione del conteggio delle colonie batteriche, aumentano esponenzialmente in proporzione al numero delle suddette colonie batteriche in crescita.

Per quanto riguarda le tecniche di conteggio delle colonie batteriche, l?arte nota prevede fondamentalmente una tecnica di conteggio manuale, mediante l?ausilio di griglie millimetrate e un conta-colonie manuale, oppure medianti tecniche semi-automatiche, che consistono nell?acquisire almeno un?immagine digitale della capsula di Petri in cui stanno crescendo le colonie batteriche e successivamente nel fornire tale immagine come input ad uno specifico algoritmo di elaborazione, come per esempio il software open-source noto come OpenCFU.

Tuttavia, entrambe tali tecniche dell?arte nota prevedono, come accennato in precedenza, di dover, svantaggiosamente, estrarre la capsula di Petri dall?incubatrice, oltre al fatto di richiedere la presenza fisica dell?operatore.

Il fatto di dover estrarre la capsula di Petri di un particolare batterio dal suddetto alloggiamento interno, pu? determinare principalmente una variazione delle condizioni ambientali di crescita delle eventuali ulteriori colonie batteriche presenti all?interno del suddetto alloggiamento. Di conseguenza, tale contaminazione dell?alloggiamento pu? svantaggiosamente compromettere l?affidabilit? dei risultati ottenuti con il conteggio delle suddette ulteriori colonie batteriche.

La presente invenzione intende superare tutti gli inconvenienti citati. Pi? precisamente, la presente invenzione intende realizzare una incubatrice batterica che consenta di rendere il pi? possibile automatico il processo di crescita e conteggio delle colonie batteriche durante un processo di coltura batterica.

In altri termini, ? scopo dell?invenzione realizzare una incubatrice batterica che consenta di svincolare il pi? possibile tale processo di coltura batterica dal fattore umano e, di conseguenza, dalle possibili variabili legate a tale fattore umano.

Ancora, ? scopo dell?invenzione quello di realizzare una incubatrice batterica che eviti ad un operatore di dover intervenire al termine del processo di crescita delle colonie batteriche per eseguire il conteggio di quest?ultime.

Inoltre, ? un ulteriore scopo dell?invenzione realizzare una incubatrice batterica che consenta di evitare qualsiasi contaminazione dell?ambiente esterno nell?alloggiamento interno in cui ? in esecuzione il processo di coltura batterica.

Pertanto, ? scopo dell?invenzione, realizzare una incubatrice batterica che consenta di ottenere dei risultati pi? attendibili e ripetibili rispetto ai risultati ottenuti con le incubatrici batteriche dell?arte nota.

Gli scopi detti sono raggiunti con l?incubatrice batterica in accordo con la rivendicazione principale.

Ulteriori caratteristiche dell?incubatrice batterica dell?invenzione vengono descritte nelle rivendicazioni dipendenti.

Tali scopi sono altres? ottenuti mediate un sistema di conteggio delle colonie batteriche comprendete la suddetta incubatrice batterica dell?invenzione.

I suddetti scopi, assieme ai vantaggi che verranno menzionati in seguito, saranno evidenziati durante la descrizione di una preferita forma esecutiva dell'invenzione che viene data, a titolo indicativo ma non limitativo, con riferimento alle tavole di disegno allegate, dove: - in fig. 1 ? rappresentata un?incubatrice batterica dell?invenzione nella posizione chiusa;

- in fig. 2 ? rappresentata un?incubatrice batterica dell?invenzione in una posizione aperte;

- in fig. 3 ? rappresentata secondo una vista assonometrica la struttura di supporto e il dispositivo di acquisizione di immagini digitali posti all?interno dell?incubatrice batterica dell?invenzione;

- in fig. 4 ? rappresentata in vista frontale la struttura di supporto e il dispositivo di acquisizione di immagini digitali posti all?interno dell?incubatrice batterica dell?invenzione;

- in fig. 5 ? rappresentato in vista assonometrica un vassoio di supporto appartenente alla struttura di supporto di fig. 3;

- in fig. 6 ? rappresentato in vista schematica il sistema di analisi batteriologica dell?invenzione.

L?incubatrice batterica dell?invenzione, per la coltura di microorganismi, in particolare di batteri, ? rappresentata nelle figure 1 e 2, ove ? indicata complessivamente con 1.

Come si osserva dalla fig. 2, tale incubatrice batterica 1 comprende un involucro 2 definente un alloggiamento interno 3 accessibile dall?esterno mediante un?apertura 21 realizzata sullo stesso involucro 2.

Come verr? specificato in dettaglio di seguito, all?interno del suddetto alloggiamento interno 3, secondo la preferita forma esecutiva dell?incubatrice batterica 1, ? definita una pluralit? di postazioni 4, ciascuna atta ad ospitare una capsula di Petri P.

Non ? escluso, tuttavia, che secondo una forma esecutiva alternativa dell?invenzione, all?interno di tale alloggiamento interno 3 sia definita un?unica postazione 4.

L?incubatrice batterica 1 dell?invenzione comprende, inoltre, uno sportello di chiusura 5 operativamente connesso all?involucro 2. Tale sportello di chiusura 5, come si osserva nella fig. 1, ? configurato per assumere una posizione di chiusura dell?apertura 21, in modo da isolare, almeno termicamente, l?alloggiamento interno 3 dall?ambiente esterno, ed almeno una posizione di apertura, come si osserva in fig.

2, per consentire invece l?accesso all?alloggiamento interno 3 dall?ambiente esterno. Evidentemente, la possibilit? di accedere all?alloggiamento interno 3 dall?esterno ? funzionale al fine di poter introdurre ed estrarre tali capsule di Petri P nella e dall?incubatrice batterica 1.

L?incubatrice batterica 1 dell?invenzione comprende, necessariamente, anche mezzi di riscaldamento 6 configurati per controllare la temperatura all?interno dell?alloggiamento interno 3, al fine di consentire la crescita in modo ottimale delle colonie batteriche all?interno dell?incubatrice.

Inoltre, l?incubatrice batterica 1 ? dotata di una unit? elettronica di controllo 7, in particolare di un microprocessore 71, configurata per controllare la funzionalit? della stessa incubatrice batterica 1, in generale, e dei suddetti mezzi di riscaldamento 6, in particolare.

Secondo l?invenzione, l?incubatrice batterica 1 comprende, all?interno dell?alloggiamento interno 3, un dispositivo di acquisizione di immagini digitali 8.

In particolare, il suddetto dispositivo di acquisizione di immagini digitali 8 comprende una telecamera digitale 81 ed un illuminatore 82, preferibilmente a LED, in grado di fornire l?adeguata luminosit? durante l?acquisizione dell?immagine digitale da parte della telecamera digitale 81.

Secondo la preferita forma esecutiva dell?invenzione, come si vedr? in dettaglio a breve, tale dispositivo di acquisizione di immagini digitali 8 ? configurato per eseguire l?acquisizione di immagini digitali superiormente a ciascuna delle suddette postazioni 4, e quindi al di sopra delle capsule di Petri P disposte in tali postazioni 4.

A tale scopo, secondo la preferita forma esecutiva dell?invenzione, il suddetto dispositivo di acquisizione di immagini digitali 8 ? configurato per essere movimentato all?interno dell?alloggiamento interno 3, in modo da poter essere posizionato, in momenti diversi, superiormente a ciascuna delle postazioni 4 e in modo da acquisire almeno un?immagine digitale superiormente a ciascuna di tali postazioni 4.

Non ? escluso, tuttavia, che, secondo forme esecutive alternative rispetto a quella preferita qui descritta, l?incubatrice batterica 1 comprenda una pluralit? di tali dispositivi di acquisizione di immagini digitali 8, in particolare un numero di dispositivi di acquisizione di immagini digitali 8 pari a numero delle postazioni 4.

In questo caso, quindi, ciascuno dei suddetti dispositivi di acquisizione di immagini digitali 8 ? disposto in modo fisso superiormente ad una specifica postazioni 4, in modo tale che ogni dispositivo di acquisizione di immagini digitali 8 sia configurato per acquisire un?immagine digitale esclusivamente della relativa postazione 4.

Ulteriormente, non ? escluso che, secondo ulteriori varianti esecutive dell?invenzione, l?incubatrice batterica 1 comprenda una pluralit? di dispositivi di acquisizione di immagini digitali 8 in numero inferiore al numero di postazioni 4 e che uno o pi? di tali dispositivi di acquisizione di immagini digitali 8 sia configurato per essere movimentato all?interno dell?alloggiamento interno 3, in modo da poter essere posizionato superiormente a una o pi? delle postazioni 4 per l?acquisizione delle immagini di tali postazioni 4.

Ritornando alla forma esecutiva preferita dell?invenzione, come si osserva nelle figg. 3 e 4, essa prevede che all?interno dell?alloggiamento interno 3 sia presente una struttura di supporto 9 a forma di tamburo rotante configurata per ruotare rispetto all?involucro 2, attorno ad un asse orizzontale X1.

In particolare, come si osserva in fig. 3, tale struttura di supporto 9 ? disposta all?interno del suddetto alloggiamento interno 3 in modo tale che l?asse orizzontale X1 sia sostanzialmente parallelo al piano di sviluppo dell?apertura 21, consentendo pertanto, come sar? evidente di seguito, un accesso facilitato alle suddette postazioni 4.

Nel dettaglio, la struttura di supporto 9 comprende due elementi laterali rotanti 10 e 11 imperniati in prossimit? dei lati interni 22 e 23 dell?involucro 2, tra loro oppositi. In particolare, tali due elementi laterali rotanti 10 e 11 sono imperniati in modo tale da risultare tra loro coassiali e distanziati lungo il suddetto asse orizzontale X1, come si osserva in fig. 4.

Preferibilmente, come si osserva in fig. 3, tali due elementi laterali rotanti 10 e 11 presentano una forma sostanzialmente a disco.

Non ? escluso, tuttavia, che tali due elementi laterali rotanti 10 e 11 possano presentare una forma diversa da quella a disco, purch? siano in grado di ruotare all?interno dell?alloggiamento interno 3.

Inoltre, la struttura di supporto 9 comprende, preferibilmente dieci vassoi di supporto 12, ciascuno dei quali ? interposto tra tali due elementi laterali rotanti 10 e 11.

Nel dettaglio, ciascun vassoio di supporto 12 presenta uno sviluppo sostanzialmente longitudinale lungo un asse longitudinale X2. Inoltre, ciascun vassoio di supporto 12 presenta, su una propria faccia, una pluralit? di postazioni 4, preferibilmente cinque postazioni 4, allineate lungo il suddetto asse longitudinale X2, come si osserva in fig. 5.

Ulteriormente, ciascuna delle estremit? 12a e 12b di ogni singolo vassoio di supporto 12 risulta liberamente imperniata in corrispondenza dello stesso punto circonferenziale 13a e 13b di due circonferenze C1 e C2 di medesimo raggio, individuabili sui due elementi laterali rotanti 10 e 11 e aventi come centro, il punto di rotazione definito dal suddetto asse orizzontale X1.

In questo modo, ciascuno dei suddetti assi longitudinali X2 dei vassoi di supporto 12 risulta sostanzialmente parallelo all?asse orizzontale X1.

Tale configurazione consente, vantaggiosamente, di mantenere ciascuno dei vassoi di supporto 12 in posizione orizzontale e con le postazioni 4 sempre rivolte verso l?alto, durante l?intera rotazione della struttura di supporto 9.

Inoltre, tale struttura di supporto 9 comprende primi mezzi attuatori 14, in particolare un motore elettrico a corrente continua 141, controllati dalla suddetta unit? elettronica di controllo 7 e configurati per porre in rotazione i due elementi laterali rotanti 10 e 11, assieme alla pluralit? di vassoi di supporto 12.

Infine, secondo la preferita forma esecutiva dell?invenzione, ? previsto che la struttura di supporto 9 comprenda anche un sensore induttivo, non rappresentato nelle figure, operativamente connesso alla suddetta unit? elettronica di controllo 7, in modo da rilevare la posizione angolare della struttura di supporto 9 rispetto all?involucro 2.

Secondo forme esecutive alternative dell?invenzione, non ? escluso, tuttavia, che il numero di vassoi di supporto 12 nella struttura di supporto 9 sia inferiore o superiore a dieci, e altres?, non ? escluso che il numero di postazioni 4, definite su ciascun vassoio di supporto 12, sia differente da cinque.

Ritornando alla preferita forma esecutiva dell?invenzione e al dispositivo di acquisizione di immagini digitali 8, quest?ultimo risulta disposto superiormente alla struttura di supporto 9 ed ? configurato per essere sostanzialmente allineato verticalmente a ciascuno dei vassoi di supporto 12, per almeno una posizione angolare di ciascuno di essi rispetto all?asse orizzontale X1.

Ulteriormente, il dispositivo di acquisizione di immagini digitali 8 ? configurato per essere movimentato all?interno dell?alloggiamento interno 3 lungo una direzione di movimento parallela agli assi longitudinali X2 dei vassoi di supporto 12.

Nel dettaglio, la movimentazione del dispositivo di acquisizione di immagini digitale 8 viene attuata mediante secondi mezzi attuatori 15, preferibilmente un motore passo-passo 151, che permettono di muovere un pattino 16, su cui ? fissato tale dispositivo di acquisizione di immagini digitale 8, lungo una guida lineare 17, a sua volta associata internamente al suddetto involucro 2, in modo tale che tale guida lineare 17 risulti parallela al suddetto asse orizzontale X1 e agli assi longitudinali X2 dei vassoi di supporto 12.

Inoltre, secondo la preferita forma esecutiva dell?invenzione, a tale pattino 16 ? associato un sensore di posizione 18 che consente di rilevare la posizione del dispositivo di acquisizione di immagini digitali 8 lungo la suddetta guida lineare 17. Evidentemente, i secondi mezzi attuatori 15 e il suddetto sensore di posizione 18 sono operativamente connessi all?unit? elettronica di controllo 7, configurata per controllare i primi e ricevere le informazioni dal secondo.

Complessivamente, come verr? descritto anche a breve, mediante questa serie di caratteristiche, ovvero mediante la rotazione della struttura di supporto 9 congiuntamente con il movimento del dispositivo di acquisizione di immagini digitali 8 lungo la suddetta direzione di movimento, ? possibile disporre, in momenti diversi, tale dispositivo di acquisizione di immagini digitali 8 superiormente a qualsiasi postazione 4 definita in qualsiasi dei vassoi di supporto 12.

Inoltre, vantaggiosamente, tale configurazione consente di definire un numero elevato di postazione 4 in un volume relativamente ridotto. Non ? escluso, tuttavia, che secondo una differente forma esecutiva dell?invenzione, la struttura di supporto 9 comprenda uno o pi? vassoi in cui ? definita una pluralit? di postazioni 4, ove tali uno o pi? vassoi sono disposti in modo fisso all?interno dell?alloggiamento interno 3 in modo tale che la stessa pluralit? di postazione 4 sia rivolta verso l?alto. In questo caso, per quanto riguarda il dispositivo di acquisizione di immagini digitali 8, esso ? configurato per essere movimentato superiormente a tale struttura di supporto 9 lungo due assi X e Y tra loro ortogonali e giacenti su un piano orizzontale, in modo tale che lo stesso dispositivo di acquisizione di immagini digitali 8 possa essere posizionato superiormente a ciascuna delle postazioni 4.

Ritornando alla preferita forma esecutiva dell?invenzione, per quanto riguarda specificatamente l?unit? elettronica di controllo 7, essa, come gi? accennato, ? configurata per porre in rotazione la suddetta struttura di supporto 9 e per movimentare il dispositivo di acquisizione di immagini digitale 8, in base alle istruzioni ricevute in ingresso da un operatore o in base a istruzioni predefinite memorizzate nel programma di funzionamento.

La stessa unit? elettronica di controllo 7 ?, inoltre, configurata, una volta posizionato il dispositivo di acquisizione delle immagini digitali 8 al di sopra di una specifica postazione 4, per comandare l?acquisizione da parte dello stesso dispositivo di acquisizione delle immagini digitali 8 di almeno un'immagine digitale della suddetta postazione 4, e pertanto della capsula di Petri P, in cui ? in corso la crescita delle colonie di batteri.

Secondo la preferita forma esecutiva dell?invenzione, tale unit? elettronica di controllo 7 ? ulteriormente configurata, una volta acquisita un?immagine o una pluralit? di immagini della medesima postazione 4, per elaborare quest?ultime mediante un algoritmo di elaborazione opportunamente configurato per individuare e contare il numero di colonie batteriche rappresentate nelle stesse immagini digitali.

Successivamente, l?unit? elettronica di controllo 7 ? configurata per inviare i risultati dell?elaborazione ad uno o pi? dispositivi elettronici esterni operativamente connessi all?incubatrice batterica 1 dell?invenzione.

Preferibilmente, la stessa unit? elettronica di controllo 7 ? altres? configurata per inviare anche le stesse immagini digitali acquisite a tali uno o pi? dispositivi elettronici esterni.

Non ? escluso, tuttavia, che secondo differenti forme esecutive dell?invenzione, l?unit? elettronica di controllo 7 non sia in grado di eseguire tale elaborazione delle immagini, ma sia configurata esclusivamente per inviare ai suddetti dispositivi elettronici esterni le immagini digitali acquisite, oppure, altres?, essa sia configurata per inviare a tali dispositivi elettronici esterni solo ed esclusivamente i risultati dell?elaborazione da essa eseguita e, non anche le immagini digitali acquisite.

Secondo la preferita forma esecutiva dell?invenzione, l?unit? elettronica di controllo 7 ? configurata anche per rilevare, medianti opportuni sensori presenti nell?incubatrice batterica 1 e un sistema di retroazione, entrambi non rappresentati nelle figure, eventuali malfunzionamenti o danneggiamenti dei componenti costituenti la stessa incubatrice batterica 1. In particolare, in tal caso, l?unit? elettronica di controllo 7, una volta rilevate tali informazioni, ? configurata per inviarle ai suddetti dispositivi elettronici esterni.

Questa serie di caratteristiche secondo la preferita forma esecutiva dell?incubatrice batterica 1, comprese le varianti sopra descritte, consentono vantaggiosamente l?esecuzione delle varie fasi della crescita e conteggio delle colonie batteriche in modo automatico, senza pertanto l?intervento dell?operatore.

In altri termini, l?operatore ha solo il compito di impostare i parametri di funzionamento dell?incubatrice batterica 1, nel modo descritto in dettaglio pi? avanti, e di inserire la o le capsule di Petri P all?interno dell?incubatrice batterica 1. Quest?ultima provvedere in modo autonomo ad acquisire le immagini digitali delle varie capsule di Petri P e ad analizzarne il contenuto in modo da eseguire il conteggio delle colonie, senza la necessit? dell?intervento umano.

Come accennato in precedenza, fa parte dell?invenzione anche un sistema di conteggio delle colonie batteriche 100 che, come rappresentato in fig. 6, comprende una incubatrice batterica 1 dell?invenzione, secondo la preferita forma esecutiva, comprese le varianti sopra descritte, ed un dispositivo di elaborazione informatica 101, per esempio un personal computer, operativamente connesso a tale incubatrice batterica 1 mediante una rete di comunicazione 102, al fine di poter attuare il trasferimento di dati tra i suddetti due dispositivi del sistema di analisi batteriologica 100 dell?invenzione. Secondo l?invenzione il dispositivo di elaborazione informatica 101 ? configurato per eseguire un programma informatico di interfaccia uomo-macchina IUM.

Tale programma informatico di interfaccia uomo-macchina IUM ? configurato, a sua volta, per permettere ad un operatore di inserire nel suddetto dispositivo di elaborazione informatica 101 i dati relativi alla durata temporale del processo di coltura batterica al termine del quale eseguire l?acquisizione e l?elaborazione delle immagini digitali di una o pi? di delle postazioni 4, eventualmente agli istanti di tempo durante tale processo di coltura batterica in corrispondenza dei quali eseguire l?acquisizione e l?elaborazione delle immagini digitali di una o pi? di delle postazioni 4, alle coordinate della postazione 4, o delle postazioni 4, in cui sono state disposte le capsule di Petri P relative ad uno specifico campione da analizzare in modo da poterlo identificare successivamente, prima dell?avvio del suddetto processo di coltura batterica e ai dati di identificazione del paziente. Eventualmente tale programma informatico di interfaccia uomomacchina IUM ? configurato anche per permettere ad un operatore di inserire nel suddetto dispositivo di elaborazione informatica 101 i dati relativi ai valori di temperatura da mantenere all?interno dell?alloggiamento interno 3 durante un processo di coltura batterica, Il suddetto programma informatico di interfaccia uomo-macchina IUM ?, inoltre, configurato per trasferire i suddetti dati all?unit? elettronica di controllo 7 dell?incubatrice batterica 1, in modo tale che quest?ultima sia in grado, vantaggiosamente, di avviare automaticamente il processo di coltura batterica e di eseguire autonomamente l?analisi delle varie colonie batteriche all?interno dell?incubatrice batterica 1.

Il programma informatico di interfaccia uomo-macchina IUM ? ulteriormente configurato, quando in esecuzione, per ricevere e visualizzare i risultati e/o le immagini digitali ricevute dall?unit? elettronica di controllo 7 dell?incubatrice batterica 1 durante e/o al termine del processo di coltura batterica.

Preferibilmente ma non necessariamente, il programma informatico di interfaccia uomo-macchina IUM ? altres? configurato per fornire all?operatore suggerimenti di tipo sonoro/visivo durante il settaggio dei suddetti dati al fine di evitare eventuali errori di impostazione da parte dell?operatore stesso. Inoltre, sempre secondo la preferita forma esecutiva dell?invenzione, tale programma informatico di interfaccia uomo-macchina IUM ? configurato per fornire all?operatore, mediante indicazioni sonore/visive, indicazioni su eventuali malfunzionamenti o danneggiamenti dell?incubatrice batterica 1 dell?invenzione. Come descritto in precedenza, tali informazioni sono inviate al dispositivo di elaborazione informatica 101 e quindi al suddetto programma informatico di interfaccia uomo-macchina IUM da parte dell?unit? elettronica di controllo 7 dell?incubatrice batterica 1 dell?invenzione. Per quanto riguarda l?algoritmo di elaborazione, come accennato in precedenza, esso preferibilmente ? l?algoritmo open-source noto con il nome OpenCFU.

Non ? escluso, tuttavia, che, secondo forme esecutive alternative dell?invenzione, l?algoritmo di elaborazione scelto per il conteggio delle colonie batteriche sia differente da OpenCFU.

Operativamente, un operatore che necessita di attuare un processo di coltura batterica di uno o pi? campioni batterici mediante il sistema di analisi batteriologica 100 dell?invenzione, una volta preparati tale uno o pi? campioni su relative capsule di Petri P, assieme al brodo di coltura, deve disporre ciascuna di tali capsule di Petri P in una specifica postazione 4, definita su uno dei vassoi di supporto 12 dell?incubatrice batterica 1. Successivamente l?operatore, mediante il programma informatico di interfaccia uomo-macchina IUM, deve inserire le coordinate relative alle specifiche postazioni 4 in cui un determinato campione ? stato disposto, in modo tale che vi sia una corrispondenza univoca tra campione e postazione 4. Mediante lo stesso programma informatico di interfaccia uomo-macchina IUM, l?operatore deve inserire la durate dell?intero processo batterico a seguito del quale viene eseguita l?acquisizione e l?elaborazione delle immagini digitali delle varie capsule di Petri P presenti nell?incubatrice batterica 1 ed eventualmente gli istanti di tempo, durante tale processo batterico, in cui si intendono eseguire ulteriori acquisizioni ed elaborazioni delle immagini digitali delle varie capsule di Petri P presenti nell?incubatrice batterica 1.

Tale programma informatico di interfaccia uomo-macchina IUM potrebbe, opzionalmente, permettere all?operatore anche di inserire il valore della temperatura che si intende mantenere all?interno dell?alloggiamento interno 3, durante il processo di coltura batterica. Infine, secondo la preferita forma esecutiva dell?invenzione, l?operatore ? in grado di opzionare, mediante tale programma informatico di interfaccia uomo-macchina IUM, i parametri di ingresso utilizzati dal suddetto algoritmo, per ciascuna capsula di Petri P o, globalmente, per tutte le capsule di Petri P presenti nell?incubatrice batterica 1. Chiaramente, tali parametri possono variare in base alla tipologia di batterio da analizzare, attingendo ad una serie di parametri preimpostati in base al batterio in oggetto.

Per esempio, ? stato riscontrato sperimentalmente che per il batterio ?Lactobacillus?, i valori ottimali dei parametri da impostare nell?algoritmo openCFU sono i seguenti:

Threshold: Inverted

Value Threshold: 3

Outlier filter: 44

Radius min: 2

Radius max: Auto

ROIs and Mask: No

Colour filter: No

Group similar colours: No.

Mentre, per il batterio ?Streptococcus?, i valori ottimali dei parametri da impostare nell?algoritmo openCFU sono i seguenti:

Threshold: Bilateral

Value Threshold: 0

Outlier filter: No

Radius min: 2

Radius max: Auto

ROIs and Mask: No

Colour filter: No

Group similar colours: 7.

A questo punto, una volta inseriti tutti i dati necessari per l?esecuzione del processo di coltura batterica, l?operatore, chiuso lo sportello 4 dell?incubatrice batterica 1, pu? avviare quest?ultima, la quale in modo autonomo inizia il suddetto processo.

Ci? significa, vantaggiosamente, che l?operatore non deve pi? intervenire sull?incubatrice batterica 1 per osservare la crescita delle colonie batteriche per il loro conteggio, fino al termine del processo di crescita, in quanto tale operazioni vengono svolte autonomamente dalla stessa incubatrice batterica 1.

In particolare, vantaggiosamente, l?incubatrice batterica 1 dell?invenzione, ? in grado di attuare, in corrispondenza degli istanti di tempo prestabiliti in particolare al termine del processo di crescita, l?acquisizione delle immagini delle capsule di Petri P precedentemente selezionate, ponendo in rotazione la struttura di supporto 9 e congiuntamente muovendo il dispositivo di acquisizione di immagini digitali 8 lungo la guida lineare 17, al fine di disporre il suddetto dispositivo di acquisizione di immagini digitali 8 superiormente a una specifica capsula di Petri P. Una volta disposto il dispositivo di acquisizione di immagini digitali 8 nella posizione corretta, l?incubatrice batterica 1, in particolare l?unit? elettronica di controllo 7, comanda l?acquisizione di una o pi? immagini di tale capsula di Petri P. La suddetta sequenza di operazioni viene ripetuta per tutte le postazioni 4 e quindi per tutte le capsule di Petri P precedentemente selezionate.

Secondo la preferita forma esecutiva dell?invenzione, l?incubatrice batterica 1 ? in grado successivamente di elaborare le immagini acquisite, mediante il suddetto algoritmo di elaborazione, e di inviare i risultati di tale elaborazione al dispositivo informativo di elaborazione 101 che, mediante il suddetto programma informatico di interfaccia uomo-macchina IUM, permette all?operatore di osservare e analizzare tali risultati.

Non ? escluso, come accennato in precedenza, che secondo una forma esecutiva alternativa dell?invenzione, l?incubatrice batterica 1 non sia in grado di elaborare le immagini digitali acquisite, ma sia configurata esclusivamente per inviare tali immagini al dispositivo informativo di elaborazione 101, il quale, oltre a prevedere l?esecuzione del suddetto programma informatico di interfaccia uomomacchina IUM, ? configurato per eseguire anche l?algoritmo di elaborazione delle suddette immagini ricevute.

La ripetizione delle operazioni di acquisizione delle immagini e di elaborazione delle stesse, viene eseguita per un numero di volte pari a quello impostato da parte dell?operatore durante la fase di settaggio, mediante il programma informatico di interfaccia uomomacchina IUM.

Infine, al termine del processo di coltura batterica, il sistema di analisi batteriologica 101 interrompe le proprie attivit? e l?operatore ? in grado di estrarre le varie capsule di Petri P dall?incubatrice batterica 1.

In base a quanto detto quindi l?incubatrice batterica e il sistema di conteggio delle colonie batteriche dell?invenzione raggiungono tutti gli scopi prefissati.

In particolare ? raggiunto lo scopo di realizzare una incubatrice batterica che consenta di rendere il pi? possibile automatico il processo di crescita e conteggio delle colonie batteriche durante un processo di coltura batterica.

In altri termini, ? raggiunto lo scopo di realizzare una incubatrice batterica che consenta di svincolare il pi? possibile tale processo di coltura batterica dal fattore umano e dalle possibili variabili legate a tale fattore umano.

Ancora, ? raggiunto lo scopo di realizzare una incubatrice batterica che eviti ad un operatore di dover intervenire durante il processo di crescita delle colonie batteriche per eseguire il conteggio di quest?ultime.

Inoltre, ? un ulteriore scopo raggiunto dall?invenzione la realizzazione di una incubatrice batterica che consenta di evitare qualsiasi contaminazione dell?ambiente esterno nell?alloggiamento interno in cui ? in esecuzione il processo di coltura batterica.

Pertanto, ? scopo raggiunto dall?invenzione, la realizzazione di una incubatrice che consenta di ottenere dei risultati pi? attendibili e ripetibili rispetto ai risultati ottenuti con le incubatrici batteriche dell?arte nota.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI

1) Incubatrice batterica (1) per la coltura di microorganismi, in particolare di batteri, comprendente:

- un involucro (2) definente un alloggiamento interno (3) accessibile dall?esterno mediante un?apertura (21) realizzata su detto involucro (2), essendo definita in detto alloggiamento interno (3) almeno una postazione (4) atta a ospitare una capsula di Petri (P).

- uno sportello di chiusura (5) operativamente connesso a detto involucro (2) e configurato per assumere una posizione di chiusura di detta apertura (21) per isolare detto alloggiamento interno (3) dall?ambiente esterno ed almeno una posizione di apertura per consentire l?accesso a detto alloggiamento interno (3) dall?ambiente esterno;

- mezzi di riscaldamento (6) configurati per controllare la temperatura all?interno di detto alloggiamento interno (3);

- una unit? elettronica di controllo (7) configurata per controllare la funzionalit? di detti mezzi di riscaldamento (6);

caratterizzata dal fatto di comprendere un dispositivo di acquisizione di immagini digitali (8) disposto internamente a detto alloggiamento interno (3) e configurato per acquisire almeno un?immagine digitale superiormente a detta postazione (4).

2) Incubatrice batterica (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere una pluralit? di dette postazioni (4) all?interno di detto alloggiamento interno (3).

3) Incubatrice batterica (1) secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detto dispositivo di acquisizione di immagini digitali (8) ? configurato per essere movimentato all?interno di detto alloggiamento interno (3) in modo da poter essere posizionato superiormente a ciascuna di dette postazioni (4) e in modo da acquisire almeno un?immagine digitale superiormente a detta postazione (4).

4) Incubatrice batterica (1) secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto di comprendere una pluralit? di detti dispositivi di acquisizione di immagini digitali (8), ciascuno essendo disposto superiormente ad una di dette postazioni (4) ed essendo configurato per acquisire almeno un?immagine digitale superiormente a detta postazione (4).

5) Incubatrice batterica (1) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto di comprendere all?interno di detto alloggiamento interno (3) una struttura di supporto (9) a forma di tamburo rotante configurata per ruotare rispetto a detto involucro (2) attorno ad un asse orizzontale (X1), detta struttura di supporto (9) comprendendo:

- due elementi laterali rotanti (10, 11) imperniati in prossimit? dei lati opposti (22, 23) di detto involucro (2) in modo da risultare tra loro coassiali e distanziati lungo detto asse orizzontale (X1);

- almeno due vassoi di supporto (12), ciascuno presentando uno sviluppo sostanzialmente longitudinale lungo un asse longitudinale (X2) e definendo una pluralit? di dette postazioni (4) allineate lungo detto asse longitudinale (X2), ognuno di detti vassoi di supporto (12) essendo imperniato liberamente in corrispondenza del medesimo punto circonferenziale (13a, 13b) di due circonferenze (C1, C2) di medesimo raggio, individuabili su detti elementi laterali rotanti (10, 11) e aventi come centro il punto di rotazione definito da detto asse orizzontale (X1), in modo che quando detta struttura di supporto (9) ? posta in rotazione, detti almeno due vassoi di supporto (12) siano mantenuti in posizione orizzontale;

- primi mezzi attuatori (14) controllati da detta unit? elettronica di controllo (7) e configurati per porre in rotazione detta struttura di supporto (9).

6) Incubatrice batterica (1) secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto almeno un dispositivo di acquisizione di immagini digitali (8) ? disposto superiormente a detta struttura di supporto (9) ed ? configurato per essere sostanzialmente allineato verticalmente a ciascun vassoio di supporto (12) di detti almeno due vassoi di supporto (12) per almeno una posizione angolare di detto vassoio di supporto (12) attorno a detto asse orizzontale (X1), detto dispositivo di acquisizione di immagini digitali (8) essendo configurato per essere movimentato all?interno di detto alloggiamento interno (3) lungo una direzione di movimento parallela agli assi longitudinale (X2) di detti vassoi di supporto (12).

7) Incubatrice batterica (1) secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detta unit? elettronica di controllo (7) ? configurata per porre in rotazione detta struttura di supporto (9) e per movimentare detto dispositivo di acquisizione di immagini digitale (8) in modo da posizionare detto dispositivo di acquisizione di immagini digitali (8) superiormente a una di dette postazioni (4), detta unit? elettronica di controllo (7) essendo inoltre configurata per comandare l?acquisizione di almeno un'immagine digitale di detta postazione (4) da parte di detto dispositivo di acquisizione di immagini digitali (8).

8) Incubatrice batterica (1) secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che detta unit? elettronica di controllo (7) ? configurata, una volta acquisita detta almeno un?immagine digitale, per elaborare detta immagine digitale mediante un algoritmo di elaborazione opportunamente configurato per individuare e contare il numero di colonie batteriche rappresentate in detta immagine digitale, detta unit? elettronica di controllo (7) essendo inoltre configurata per inviare i risultati di detta elaborazione ad uno o pi? dispositivi elettronici esterni.

9) Incubatrice batterica (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 7 o 8, caratterizzata dal fatto che detta unit? elettronica di controllo (7) ? configurata, una volta acquisita detta almeno una immagine digitale, per inviare detta immagine ad uno o pi? dispositivi elettronici esterni.

10) Sistema di conteggio delle colonie batteriche (100), caratterizzato dal fatto di comprendere:

- una incubatrice batterica (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti;

- un dispositivo di elaborazione informatica (101) operativamente connesso a detta incubatrice batterica (1) mediante una rete di comunicazione (102), detto dispositivo di elaborazione informatica (101) essendo configurato per eseguire un programma informatico di interfaccia uomo-macchina (IUM) configurato per permettere ad un operatore di inserire in detto dispositivo di elaborazione informatica (101) i dati relativi a:

- la durata temporale di detto processo di coltura batterica;

- le coordinate della postazione (4) o delle postazioni (4) in cui sono state disposte le capsule di Petri (P) prima dell?avvio di detto processo di coltura batterica;

detto programma informatico di interfaccia uomo-macchina (IUM) essendo inoltre configurato per trasferire detti dati a detta unit? elettronica di controllo (7) di detta incubatrice batterica (1), ed essendo configurata per ricevere e visualizzare i risultati e/o le immagini digitale ricevute da detta incubatrice batterica (1) durante e al termine di detto processo di coltura batterica.