CN114127253A

CN114127253A - 用于定位培养平板上的细菌菌落的方法和***

Info

Publication number: CN114127253A
Application number: CN202080046462.0A
Authority: CN
Inventors: R·R·马尔塞波利; M·凯乐斯达; F·费延; J-M·沃尔; M·奥克马范德雷; G·穆德; E·J·维宁加
Original assignee: BD Kiestra BV
Current assignee: BD Kiestra BV
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2020-06-26
Publication date: 2022-03-01
Also published as: CN213537929U; CA3143897A1; US20220325225A1; EP3990614A1; WO2020260634A1; JP2022538333A

Abstract

设备，其通过使用简单的机械技术将基准点分配到培养平板来配置培养平板，以向所选择的菌落精确地分配坐标。基准点对应于平板中心和通过该设备涂覆至培养平板的侧面的条形码标签的中心。然后该设备部署机构以相对于基准点将坐标施加至由用户识别的菌落。一种这样的机构是指向培养平板的网络摄像机，其允许技术人员使用计算机鼠标或等效的光标在显示器上标记菌落。另一种机构部署指向菌落的激光指示器，其中该设备向激光指示器所指向的菌落的位置分配坐标。在第三机构中，用户通过取景器查看培养平板的表面，并且当取景器十字准线在目标菌落之上时手动地记录坐标。参考两个基准点，对所选择的菌落分配精确的坐标。提供了软件，使得培养平板的图像中的像素对应于培养皿相对于基准点的坐标。

Description

用于定位培养平板上的细菌菌落的方法和***

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年6月27日提交并且通过引用并入本文的美国临时申请号62/867,560的权益。

背景技术

出于各种原因，从确定患者是否感染了微生物到确定食物是否被微生物污染，常规地测试产品和样品的微生物污染。由于这种测试普遍存在，因此已经建立了可以测试成百上千个此类样品的大规模实验室。为了提供高通量和较低的开销的实验室，这些实验室变得高度自动化，以减少运行此类测试所需的技术人员数量。一种这样的自动化平台在2016年12月1日公布的题为“Automated Method and System for Obtaining andPreparing Microorganism Sample for Both Identification and AntibioticSusceptibility Tests”的WO/2016/191646中进行描述并且与本申请共同受让。这样的平台通过提供对由自动化平台执行的功能的工作单元自动化(WCA)来支持全实验室自动化(TLA)的目标。该申请描述了用于为某些测试制备微生物菌落的拾取(picked)部分的自动化***。从接种有生物样品(例如，血液样品、尿液样品、粪便样品、唾液样品等)的培养平板中拾取微生物菌落。温育(incubate)接种的培养平板以促进生物样品中可能存在的一种或多种微生物菌落的生长。自动化***从接种的培养平板中定位目标菌落，然后自动化拾取工具移动至目标菌落的位置(location)并拾取菌落。自动化***然后制备拾取的菌落进行测试，以确定组成菌落的微生物的身份和抗生素敏感性。

自动化拾取需要确定培养平板上目标菌落的坐标和将这些坐标通信至待用于从培养平板获得一部分菌落的拾取工具。在全自动化***中，可以从培养平板的数字图像中获得这些坐标，从中识别图像中目标菌落的位置。通过参考与培养平板一起提供的基准点(基准物，fiducials)来提供这些坐标。这样的基准点可以是培养平板上的标记、培养基本身中的标记和位于培养平板上的条形码。利用机器视觉设备，检测另一个参考点(如培养皿的中心)，由此可以确定培养皿的坐标。可以参考菌落与中心的相对距离和一个或多个其它基准标记的相对于零点偏移的角偏移来确定菌落在培养皿上的位置。一旦确定菌落的相对位置，就可以将培养皿移动至执行以下两个步骤的另一***。首先，手动地或通过机械手段使培养皿居中。例如，通过在具有固定传感器来检测条形码标签基准点的存在并用条形码扫描仪扫描条形码的同时使培养皿旋转来检测基准零点偏移。在这一点上，培养皿的中心是已知的且条形码零点偏移是已知的，因此先前参考的菌落的位置可以容易地计算出来，因为这些位置被存储成距培养皿中心的距离和条形码标签的角偏移。

如上所述的方法在菌落拾取***或需要菌落方位(position)信息的任何其它***中都不需要摄像机或计算机视觉***。自动化设备根据培养平板上的参考基准点来确定坐标或者由用户实施来识别目标菌落在平板上的坐标空间中的坐标。然而，这种设备需要根据培养平板的图像确定菌落坐标。因此，寻求用于定位培养皿上的菌落而无需预先的数字图像来提供这种位置坐标的设备和方法。

发明内容

本文描述的是使用简单机械装置的设备，该设备允许用户手动标记目标菌落以关联菌落在坐标空间中的位置或者查看成像装置(如指向培养平板的网络摄像机)并允许用户标记或以其它方式记录平板上菌落的坐标，用户经由网络摄像机直接查看平板的显示图像。可以通过各种机构实现菌落的标记和对这些坐标的记录，诸如直接在平板上或在平板的图像上使用激光指示器来记录菌落坐标，或者将光标移动到菌落的图像之上并点击鼠标记录光标(并因此记录光标所落在(overlaid)的菌落)的坐标。因此，平板的实际坐标必须与平板的用户视图或平板的网络摄像机图片中的坐标对应。坐标相对于两个基准点，并且相对于各自的基准点来捕获每个坐标。例如，一个基准点是附贴在平板侧面的条形码标签的中点，而第二个基准点是平板的中点。设备以可重复的方式将条形码标签涂覆到平板上，使得每个标签在每个培养平板上的中点被固定。设备确定培养平板的半径和以弧度计的角度。该角度在两条直线之间，第一条是两个基准点(例如，标签与培养皿的中心)之间的假想线，而第二条是从其中一个基准点(例如，培养皿的中心)到菌落位置(即，菌落相对于基准点方位的坐标)的直线。菌落拾取工具的放置的公差约为±1mm。需要小的公差来防止拾取工具错过菌落或从相邻的未标记菌落拾取。菌落的大小在很大程度上决定了拾取工具所需的放置精度。在设备使平板居中并将条形码放置在培养皿上的固定方位之后，设备确定感兴趣的菌落的坐标。然后将这些坐标存储并保存在与确定目标菌落在培养皿坐标空间中的坐标的设备当中的***关联或连接的存储器或数据库中。可以用于本文所述的设备中的平板的直径是约85mm至约90mm。

一旦设备确定了培养皿上待拾取的菌落相对于基准标记(即，平板中心与标签)的位置，菌落在平板坐标空间中的坐标就被存储在数据库中。当将平板装载到将要从中拾取菌落的设备(即下文中的拾取工具)中时，扫描平板上的条形码并将待拾取的菌落的坐标传输到拾取工具(或者如果要将坐标通信至技术人员进行手动拾取的话则传输至用户界面)。在将坐标提供给拾取工具或用户界面后，使拾取工具与标记的菌落接触，并且拾取菌落。

本文描述的是具有工作台的设备，工作台上放置了由工作台支撑的培养皿夹具(dish clamp)，培养皿夹具包括：平台，培养皿被手动地放置在平台上；和用于将培养皿固定在平台上的夹盘。工作台还包括菌落标记装置，菌落标记装置包括取景器，取景器允许用户通过取景器查看菌落并相对于至少两个基准标记向菌落分配(指定，assign)坐标。设备具有标签分配器。标签分配器包括轮安装件(wheel mount)，轮安装件接收承载多个标签的一卷基材，其中多个标签在标签的未附贴至基材带的外表面上承载粘合剂。标签分配器还包括至少一个张紧滚筒，张紧滚筒使从卷中拉出的基材带经受张力。标签分配器还包括偏置的滚筒组件，偏置的滚筒组件促使滚筒与基材带的背面接合，从而促使标签的承载粘合剂的外表面与培养皿的侧面接触。工作台还包括处理器，处理器相对于培养皿上的标签和培养皿的中心来分配所选择的菌落的坐标。

取景器包括斜面镜(angled mirror)和取景器的焦平面中的十字准线。设备还包括靠近偏置的滚筒组件的标签传感器，其中标签传感器将由基材带承载的标签的边缘识别为基准标记。控制器通信地耦接至标签传感器和偏置的滚筒组件。偏置的滚筒组件以第一方位偏置远离培养皿并在标签传感器检测到标签时促使由基材带承载的标签与培养皿接触。提供了存储器，其中存储器存储所选择的菌落相对于附贴至培养皿的标签的坐标。存储器存储培养皿的坐标图。图中的坐标与培养皿上的标签和培养皿的中心有关。设备还包括成像装置，其中成像装置获得培养皿的图像，并且从培养皿的图像选择菌落。摄像机是成像装置的一个示例。在一个实施方式中，在触摸屏显示器或点击式显示器上提供培养皿的图像。

设备可以用于一种方法中以向培养平板上的微生物菌落分配坐标位置。在该方法的一个实施方式中，将培养皿放置在夹盘中以将培养皿固定到工作台或平台。提供了包括图像传感器的成像装置以捕获放置在平台上的培养皿的图像，其中成像装置耦接到显示器以显示由成像装置捕获的培养皿的图像。该方法包括使用标签分配器将标签分配到培养皿上。标签分配器具有轮安装件，轮安装件接收承载多个标签的一卷基材带。多个标签在标签的未附贴至基材带的外表面上承载粘合剂。标签分配器还包括至少一个张紧滚筒，张紧滚筒使从卷中拉出的基材带经受张力。标签分配器还包括偏置的滚筒组件，偏置的滚筒组件促使滚筒与基材带的背面接合，从而促使标签的承载粘合剂的外表面与培养皿的侧面接触。该方法包括相对于培养皿上的标签和培养皿的中心来分配从显示器选择的菌落的坐标。用户在显示器上选择感兴趣的菌落并且处理器将用户选择与培养皿上相对于培养皿中心和标签边缘的坐标相关联。

在一个示例性实施方式中，成像装置是网络摄像机。设备还包括由工作台支撑的可调节安装臂，可调节安装臂包括承载网络摄像机的夹持器。标签分配器还可以包括靠近偏置的滚筒组件的标签传感器，其中标签传感器检测由基材带承载的标签的边缘。设备包括控制器，控制器通信地耦接至标签传感器和偏置的滚筒组件。偏置的滚筒组件以第一方位偏置远离培养皿并在标签传感器检测到标签时促使由基材带承载的标签与培养皿接触。

附图说明

图1示出了其上具有菌落的培养平板和具有标签和平板中心基准点的坐标系；

图2A示出了用于使培养平板居中于设备中以选择菌落或拾取菌落的设备；本文描述的设备的示例性实施方式；

图2B是2A的设备，其中培养平板居中于该设备中；

图3是用于使用本文描述的设备的方法的流程图；

图4是显示培养平板的网络摄像机图像以用于菌落选择的监视器；

图5是利用培养皿的中心和培养皿上标签的中心作为基准点来识别菌落坐标的设备；

图6示出了用由本文描述的设备和方法确定的坐标从平板拾取菌落的装置；

图7是本文描述的设备的一个实施方式的透视图；

图8是本发明的一个实施方式的培养皿夹具的俯视图；

图9是用于将标签附贴至培养皿的滚筒组件的透视图；

图10是图9的滚筒组件的侧视图，示出了用于将滚筒组件和培养皿牵拉在一起以进行标签转移的弹簧；

图11示出了用于获得培养平板的图像的臂和网络摄像机，从该图像建立菌落和菌落坐标；

图12示出了用于检测标签边缘以确定何时将标签从标签带转移到培养皿的标签传感器；

图13是本文描述的设备的操作流程图；以及

图14示出了对菌落坐标进行视觉定位的替代实施方式。

具体实施方式

说明书中使用的术语的定义。

本文描述的是精确地指示培养平板上微生物菌落的位置的设备。如上所述，经常评估生物样品(例如动物流体(例如血液、尿液)和组织、环境样品(例如水、空气)、食物样品等)以确定样品是否受到微生物(例如细菌、病毒、酵母、真菌、寄生虫)的污染或在患者情况下是否受到微生物的感染。通常，对从动物对象获得的生物样品进行细菌感染测试。

生物样品以各种类型(流体，如尿液、血液、痰、脓、粪便、脑脊液等；组织样品；等等)和形式(样品管、拭子等)到达测试实验室。将样品接种在设置于平板中的培养基上。然后将接种的平板温育，从而使微生物(如果样品中存在的话)有时间生长。温育的培养平板100示出于图1A中。培养平板有微生物菌落110生长在培养基120上。

BD Kiestra^TM InoqulA^TM使液体和非液体细菌学样本的处理自动化，以帮助简化工作流程、实现标准化过程并确保固体生长培养基120的接种的一致性和高质量划线。通过任意常规手段对培养基接种样品，诸如将样品沉积在培养基上并用磁性控制的金属球横穿培养基的表面。将样品接种到培养基上的方法是本领域技术人员所公知的，而本文不进行详细描述。不同种类的样品采用不同的接种方式。

在菌落110生长到足以提供充足量的菌落用于下游测试的大小后，从培养平板上拾取菌落。尽管这对实验室技术人员来说可能看似是一项相当简单的任务，但是手动菌落拾取实际上相当困难，因为它需要精确地拾取准确的菌落。因此，拾取可能会出现错误，而且肯定很费时。因此，使这种过程自动化是有益的，因为它需要更少的人力并且提高准确性和效率。然而，由于需要昂贵的成像设备和软件，因此使菌落定位过程自动化可以是昂贵的。菌落定位信息一旦获得就与其它设备共享，这些设备实际上将从平板获得一部分菌落。这就要求成像设备不仅要识别待拾取的菌落，还要将目标菌落的位置传送给将从培养平板获得菌落的自动化设备。如上所述，一些实验室不具备成像设备和软件的优势，这些设备和软件获得培养平板的图像、评估图像并识别图像中的目标菌落以及这些目标菌落在平板的坐标空间中的位置。

由于在这些***中菌落坐标不是从其上有菌落的平板培养物的图像提供的，因此在标记菌落之前需要在培养皿上存在基准点。在其中一个基准点是标签的实施方式中，使用本文描述的设备来附贴该标签。标签的中点与平板的中心一起用于确定标记的菌落相对于这些基准点的半径和角度。在一个实施方式中，设备将标签固定在平板的侧面上。在进一步的实施方式中，由于并未从培养皿的图像来标记菌落，因此该设备具有待放置在培养平板上提供给设备用于菌落标记的标签存储。

在将标签放在培养皿上之前，首先必须使平板在设备内居中。本领域技术人员将理解，有许多不同的设备具有将使圆形物品在设备内居中的夹盘。2018年7月12日提交的题为“Systems and Methods for Centering a Circular Object”的USSN 62/697,197中描述了一种这样的设备，其与本申请共同受让并通过引用并入本文中。

图2(a)-图2(b)示出了USSN 62/697,197中描述的用于使圆形物体居中的***。如图所示，***200包括平台210、销220、销230、销240、罩(覆盖物，cover)250、传感器262、读出器264、机械手(robot)280和自动移液器290。罩250包括狭缝252、254和256。在罩250下面，***200可以包括马达、滑轮、皮带、和/或其它构件。

如图2(a)-图2(b)中所示，狭缝252、254和256是曲线形的并且尺寸被设定使得狭缝252、254和256的直径与销210、220和230的直径相对应。因此，销220、230和240可以横穿狭缝252、254和256的大致整个长度。此外，在此实施方式中，狭缝252、254和256远离平台210延伸15毫米。然而，在其它实施方式中，狭缝252、254和256的长度可以增加或减少。例如，可以选择狭缝252、254和256的长度以允许皮氏培养皿放置在平台210上并旋转，而不会有来自销220、230和240的实质性干扰。作为另一示例，狭缝252、254和256的长度可以大大超过允许皮氏培养皿放置在平台210上并旋转而不会有来自220、230和240的实质性干扰所需的长度(例如，两倍或更多倍)。

在居中操作期间，当朝向平台210推进销210、220和230时，狭缝252、254和256引导销210、220和230。如图所示，狭缝252、254和256是曲线形的并且具有与销210、220和230的直径相对应的一致的直径。在其它实施方式中，狭缝252、254和256可以具有不同的形状。例如，狭缝252、254和256可以大体上是直的并且具有与销210、220和230的直径相对应的一致的直径。作为另一示例，狭缝252、254和256可以具有直径可变的圆锥形状。在这种实施方式中，狭缝252、254和256可以具有靠***台210，直径对应于销210、220和230的直径的狭窄部分。

如图2(b)中所示，可以由机械手280将皮氏培养皿270放置在平台210上。一旦放置在平台210上，就可以使用销220、230和240使皮氏培养皿270在平台210上居中。在将皮氏培养皿270居中后，还可以使用传感器262对皮氏培养皿270定向。在将皮氏培养皿270居中和定向后，读出器264可以用于读出皮氏培养皿270上的标签280。当读出器264测量高衬度时，它将高衬度解释为标签边缘。根据边缘的位置，设备可以确定标签280的中点，中点用作本文别处描述的菌落位置的参考点。通过扫描条形码，模块知道坐标，并在将平板正确定位后可以拾取菌落。读出器264还可以用于进一步对皮氏培养皿270定向。在使皮氏培养皿270居中和/或定向后，可以使用自动移液器290拾取皮氏培养皿270中细菌的一个或多个菌落。

使用本发明的设备的手动方法的一个示例在图3中示出。上述设备可以用于对皮氏培养皿定向，以用于在其上放置标签。该方法以平板培养物开始，如图1中所示。在步骤300中，已将平板培养物温育并且微生物的菌落已在其上生长。在步骤305中，将盖子从培养皿移除，并且实验室用户将培养皿(其上有盖子)放置在本文描述的设备中(步骤310)。当设备接收到培养皿时，将培养皿贴标签(步骤311)。贴标签导致条形码编号与支持设备的数据库中的培养皿配对(步骤312)。条形码编号保存在一个文件中，一旦拾取并测试了菌落便将得以参考(步骤313)。在将平板贴标签之后，如上文所述对其进行定位(步骤315)。技术人员在步骤320的第一实施方式中观察平板或在第二实施方式中观察平板的实时图像(例如，经由网络摄像机)并标记待拾取的菌落，此时测量目标菌落的x-y坐标(步骤316)并计算半径和角度(步骤317)。菌落的位置与条形码信息结合(步骤313)并且具有该信息的文件被发送到支持拾取工具的数据库和对拾取的菌落的任何下游测试(即步骤335中的ID AST)(步骤318)。在步骤325中，技术人员将培养平板从标记机移除。在步骤330中，技术人员将盖子重新放置在培养基上，之后平板准备用于步骤335中的ID/AST测试。

使用培养皿夹具710(图7)和具有标签检测传感器760(图12)的标签涂覆器(labelapplicator)725(图7)能够实现使用简单的机械和电子方法产生为菌落标记提供坐标的基准点。培养皿夹具产生中心基准点而标签检测传感器产生标签(中心)基准点。当确定这两个方位时，只需确定菌落的位置。这些菌落位置可以用三种方式标记。

在第一实施方式中，可以使用指向培养皿表面或培养皿图像的激光瞄准装置来标记菌落位置。下面详细描述可以如何使用激光瞄准装置定位菌落的一个示例。

在第二实施方式中，使用带有十字准线(即在焦平面中以直角交叉的一对细线或直线)的取景器相对于基准点来分配菌落坐标。此实施方式示出于图14中。在此实施方式中，取景器与斜面镜(在一个实施方式中约四十五(45)度)一起使用，使得用户可以以与菌落所在表面大致平行的方向观察取景器。斜面镜将用户的视野重新定向大约九十(90)度，使得用户可以以大致水平的方向观察取景器并从垂直视角查看菌落所在的表面。如下面进一步详细描述的，取景器用于允许用户手动查看菌落并参考平板中心和标签中心基准点来记录其坐标。可以通过例如使用记录光束在培养皿坐标空间中的方位的激光指示器来实现对这种坐标的记录。当用户将光束放置在所选择的菌落上时，用户可以使用提供给用户的按钮或开关来记录该方位相对于基准点的坐标。

在第三实例中，用户可以使用网络摄像机定位菌落坐标。下面详细描述以这种方式对网络摄像机的使用。在部署网络摄像机以定位菌落坐标的实施方式中，消除了计算机视觉确定平板中心、条形码中心或菌落位置的需要。消除了对计算机视觉的需要，使装置的设置更容易和更简单。此外，当不需要计算机视觉时，***不受周围光的影响。因此，在不需要计算机视觉的实施方式中，装置不需要遮蔽环境光源。当不使用计算机视觉时，消除了可能会产生不正确位置的软件错误的可能性。图像的所有解释都是由用户完成的。当不使用计算机视觉时，不需要遮蔽培养皿，而用户仍然可以查看菌落所在的培养皿。这是有利的，因为如果用户可以在创建基准标记时查看培养皿，那么如果屏幕上的基准标记不够清晰，则用户可以查看实际的培养皿。如上文描述的以机械方式和电子方式确定平板中心和条形码中心并相对于这些基准点来确定坐标。当使用网络摄像机时，菌落的位置通过对图像的手动解释和识别目标菌落来确定，这些目标菌落然后相对于基准点被分配坐标。

图4示出了其上形成菌落的培养平板的网络摄像机图像的一个示例，技术人员可以使用该图像来标记感兴趣的菌落。图4示出了通过显示器410查看的培养皿的图像405。显示器410具有用于条形码的字段415，以及用于由技术人员标记的菌落的x和y坐标420的字段。网络摄像机的一个优点是不需要激光或光束指向感兴趣的菌落来标记它。

激光束和光束被考虑是本文描述的***中网络摄像机的替代解决方案。例如，使用激光瞄准装置来记录候选菌落的坐标。在此示例性实施方式中，如本文描述的将培养平板放置在标记机中。标记机使培养平板居中并旋转培养皿侧面上的标签以检测培养平板(图2(b)中的皮氏培养皿270)侧面上的标签(图2(b)中的标签280)的(一个或多个)边缘。参照图14，指示器装置901用于操纵激光指示器以获得目标菌落的坐标。指示器装置是自动化的或由用户905控制。指示器装置与具有45度镜915的取景器910配合。激光或LED光920通过第一开口925进入指示器910并向下反射，通过开口930离开指示器910，在开口930处激光或LED光920将被传输到培养平板937的表面上。具有带有十字准线936的靶标935的取景器910提供有指示器装置，使用户将激光指示器定向在培养皿的坐标空间中。这样的取景器是本领域技术人员公知的，并且本文不作详细描述。取景器提供有可调节的放大倍数，用于以识别感兴趣的菌落所需的放大程度查看培养皿。然后使光束指向菌落并记录光束入射在培养皿上的坐标。在更加手动的操作中，用户905可以通过取景器910查看菌落。当查看感兴趣的菌落时，用户可以激活激光来撞击到感兴趣的菌落上。以这种方式使激光定位，记录激光撞击到感兴趣的菌落上的坐标。光束和培养皿能够在x、y和z方向上相对移动。如本文别处所述，培养皿由可旋转平台支撑，因此可以旋转培养皿以将目标菌落放置在更好的方位以标记其位置。应注意的是，特定像素的坐标相对于标签的方位和培养皿的中心是固定的。旋转培养皿不会改变培养皿坐标空间中给定像素的坐标。

为了确保当前设备中所标记的菌落的坐标与用于拾取菌落以用于ID/AST的坐标之间的对应关系，如果将设备进行校准，则是有利的。如果以与可以处理培养平板的在本文描述的设备下游的任意其它工具相同的方式校准设备，则是有利的。在一个实施方式中，下游设备是自动化拾取工具。这种校准培养皿(calibration dish)500的一个示例在图5中示出。该培养皿含有9个参考点。参考点501是培养皿的侧面上标签位置505的中点。参考点510是培养皿的中心。其余参考点511的角度和半径是已知的。使用这些点来校准定位软件。这提供了一张培养皿的坐标空间的图，并且该坐标空间保存在存储器中。当经由网络摄像机或显示器显示培养皿的图像时，用户选择感兴趣的菌落并且该菌落的坐标相对于培养平板基准点(例如参考点501和510)被保存在存储器中。用户可以通过各种常规方式获得菌落的坐标。在一个实施方式中，提供了触摸屏并且用户可以通过触摸触摸屏来保存感兴趣的坐标。在另一个实施方式中，用户界面是点击式监视器并且用户可以通过将光标悬停在感兴趣的菌落之上并选择该菌落来保存坐标。

由于设备将标记的菌落的坐标与设备中附贴至培养平板的标签的条形码链接，因此当培养皿进入ID/AST模块时，在扫描平板的条形码时，ID/AST模块知道标记的菌落的位置并可以“找到”它们。例如，使用MALDI-TOF MS来执行ID。MALDI-TOF MS是用于对微生物执行ID测试的公知设备，并且本文不作详细描述。AST是一种用于确定抗生素对特定微生物的MIC的公知技术。用于AST的***和方法是本领域技术人员公知的，并且本文不作详细描述。

如上所述，在技术人员使用设备标记菌落之前，条形码处于附贴至培养平板侧面的标签上。如上所述，附贴的标签的中点用作细菌半径和角度的一个参考点，而平板的中点用作第二个这样的参考点。用户可以向设备提供一卷带有预先打印的条形码的标签。设备不需要在标签上(或培养皿本身上)打印条形码。

如上所述，设备可以与可以向培养皿上的感兴趣的菌落分配坐标并且可以将这些坐标传输到将拾取感兴趣的菌落进行测试的设备的机构(例如，上文描述的网络摄像机和显示器)一起使用。自动化拾取工具是本领域技术人员已知的，并且本文不作详细描述。在一个示例中，自动化拾取工具与执行ID和AST测试的自动化设备集成。这种***包括与机器人拾取工具通信的控制器，从而引导机器人拾取工具获取移液器(或另一适合的拾取工具耗材，如线环)，然后将移液器或其它拾取工具运送到感兴趣的菌落上方的位置。在拾取菌落之前，移除平板的顶部。然后机器人拾取工具使移液器或其它耗材降低，使得耗材与感兴趣的菌落接触。

在另一实施方式中，可以使用琼脂表面或培养皿上的基准标记来定向拾取工具，使得其获取目标菌落。这些基准标记可以在制造过程中嵌入平板上，或由用户施加或通过有机生长来施加或者通过任意适合的手段并入培养皿或琼脂表面上。使用机器视觉设备，检测另一个参考点(如培养皿的中心)，由此可以确定培养皿的坐标。如上所述，条形码是基准点的一个示例。此外，如上所述，参考菌落与中心的相对距离和相对于条形码零点偏移的角偏移来确定菌落在培养皿上的位置。一旦本文描述的设备确定了菌落的相对位置，就将培养皿移动至执行以下两个步骤的另一***。例如通过机械手段(如本文所述的三销夹盘)使培养皿居中。例如通过将培养皿旋转，同时具有固定的传感器检测条形码标签的存在并用条形码扫描仪扫描条形码来检测条形码零点偏移。在这一点上，培养皿的中心是已知的且条形码零点偏移是已知的，因此先前参考的菌落的位置可以容易地计算出来，因为这些位置被存储成距培养皿中心的距离和条形码标签的角偏移。本文描述的方法和设备在第二***(此示例中的菌落拾取***)中不需要摄像机或计算机视觉***和需要菌落方位信息的任何其它***。此示例中使用的零点偏移是相对于条形码标签的，但它可以是培养皿的任意独特的基准特征或者如上所述的适用于培养皿。

如上所述，一旦设备确定了平板坐标空间中的菌落坐标，这些坐标就被保存并通信至将用于从平板拾取菌落的设备。平板被运送到将在其中拾取菌落的设备。在Botma等人的题为“Method for Picking Up Cell Material and Assembly for Performing SaidMethod”的美国专利号9,677,044(其共同所有并特此通过引用并入)中描述了一种从培养基表面拾取微生物的自动化方法和设备。本领域技术人员将理解，本文描述的方法和设备可以用于将平板坐标空间中的菌落坐标提供给可以使用根据本文描述的设备和方法确定的坐标的各种设备。

参考图6，一旦在拾取站1020接收到培养皿3，就执行菌落拾取。站1020包括定位装置8，定位装置8包括用于可释放地夹持拾取工具(如一次性移液器尖端)的拾取工具夹持器9。定位装置从菌落定位设备接收坐标信息。定位装置通过首先对作为菌落坐标参考系的基准点进行定位来确定菌落的位置。然后，定位装置根据菌落定位设备识别的坐标将拾取工具移动到培养皿之上。如图所示，拾取工具夹持器9夹持第一拾取工具6。定位装置8经布置用于将第一拾取工具6定位在培养皿3上方的起始方位(图2中以实线显示)并且经布置用于自动地将第一拾取工具6朝向和远离培养皿3降低和升高，使得第一拾取工具6可以定位在第一拾取工具6接触微生物4并拾取微生物4的样品19的某个方位(以断线指示)中。在第一拾取工具6拾取了样品19(图2中具有保留的样品19的第一拾取工具指示为6')之后，定位装置8将第一拾取工具6'升高并定位在位于悬挂管11之上的转移方位“A”中。在沿转移轨道18水平移动到转移位置A之前，定位装置8优选地将拾取工具6'垂直升高到起始方位。这可以有助于防止在样品拾取期间可能形成的粘液线(mucoid strings)所致的污染。然而，在其它实施方式中，定位装置8可以朝向转移方位A同时垂直和水平移动(如图2中以箭头指示)。

如上所述，设备为标记的菌落产生坐标，该坐标反映了与将发生拾取的坐标空间相对应的参考坐标空间中的半径和角度。设备部署了可以沿x和y方向移动的工作台。参考图7，设备700具有可以沿x和y方向两者调节的工作台705。设备700具有使用三个销715的培养皿夹具710，三个销715中的每一个都在锁定通道720中对置(opposed)。设备还包括用于将标签从标签带740附接至培养皿722的滚筒组件725。当标签被推进经过一系列垂直滚筒737时，一卷标签带740围绕垂直轴738旋转。标签带740具有承载标签739的粘合剂表面。当在顶点滚筒(apex roller)738处使标签靠近滚筒725推进时，标签739(其外部具有粘合剂)被滚筒725移动到与培养皿722接触。设备700还包括其上安装了网络摄像机735的网络摄像机夹持器730。

图8示出了培养皿夹具710和滚筒725的俯视图。在所示方位中，将夹具旋转，使得培养皿722与滚筒725远离间隔开。当销715处于所示方位时，培养皿722被解锁。当销715处于锁定方位时，在滚筒725将标签从标签带740附贴到平板722上时培养皿722被夹持在适当方位中。通过销723，销715从其第一方位移动到其第二方位。固定三个销715中的一个以防止平板722在夹紧盘710上旋转。由于其它两个销715，平板722总是固定在夹紧盘710的中心。

图9是滚筒组件725的侧视图。滚筒组件725具有设置在轴承750周围的橡胶滚筒轮745。培养皿722固定在夹具710中。如图10中所示，滚筒组件通过弹簧755靠近培养皿722偏置。这使滚筒组件将标签从标签带转移到培养皿722。由于培养皿722通常具有圆锥形状(其中培养皿的底部具有比培养皿的顶部稍小的直径，使得培养皿的壁沿向下方向向内逐渐变窄(taper))，因此滚筒725在角度上与培养皿侧壁的锥度相称地稍微向外倾斜。

图11示出了用于网络摄像机735的安装臂730，网络摄像机735传输平板722上的平板培养物的实时图像。技术人员利用网络摄像机图像选择待拾取的菌落。由于培养皿722已经贴了标签。参考所涂覆的标签的中点和培养皿722的中心，向所选择的菌落分配坐标。

图12示出了用于检测标签带740上的标签的传感器760。传感器检测标签与其背景之间的衬度。在检测到标签的边缘的情况下，滚筒组件725和培养皿夹具710推进成接触，以将标签从标签带740转移到培养皿722。

图13是本文描述的设备的操作流程图。在步骤800中，将盖子从平板移除。在步骤805中，按压装载按钮以将夹具置于打开方位中以接收培养皿。在步骤810中，将培养皿放置在夹具中。在步骤815中，将启动开关打开，并且夹具在培养皿上关闭，并附贴标签。在步骤820中，捕获平板的图像，以及在步骤821中，技术人员查看并选择菌落，在步骤822中，记录所选择的菌落相对于标签中心和培养皿中心的坐标。在步骤825中，关闭设备并打开夹具，从而允许技术人员从设备中将平板移除。在步骤830中，将盖子放回培养皿上。

尽管本文已经参考特定实施方式描述了本发明，但是应当理解，这些实施方式仅仅说明了本发明的原理和应用。因此，应当理解，在不背离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对说明性实施方式进行许多修改，并且可以设计出其它布置。

Claims

1.用于向培养平板上的微生物的菌落分配坐标位置的设备，所述设备包括：

工作台；

由所述工作台支撑的培养皿夹具，所述培养皿夹具包括：平台，培养皿被手动地放置在所述平台上；和用于将所述培养皿固定在所述平台上的夹盘；

菌落标记装置，其包括取景器，所述取景器允许用户通过所述取景器查看菌落并相对于至少两个基准标记向所述菌落分配坐标；

标签分配器，其包括：

轮安装件，其接收承载多个标签的一卷基材带，其中所述多个标签在所述标签的未附贴至所述基材带的外表面上承载粘合剂；和

至少一个张紧滚筒，其使从所述卷中拉出的所述基材带经受张力；

偏置的滚筒组件，其促使所述滚筒与所述基材带的背面接合，从而促使标签的承载粘合剂的所述外表面与所述培养皿的侧面接触；和

处理器，其相对于所述培养皿上的标签和所述培养皿的中心来分配所选择的菌落的坐标。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述取景器包括斜面镜和所述取景器的焦平面中的十字准线。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的设备，还包括靠近所述偏置的滚筒组件的标签传感器，其中所述标签传感器将由所述基材带承载的标签的边缘识别为基准标记。

4.根据权利要求3所述的设备，包括控制器，所述控制器通信地耦接至所述标签传感器和所述偏置的滚筒组件。

5.根据权利要求4所述的设备，其中所述偏置的滚筒组件以第一方位偏置远离所述培养皿并在所述标签传感器检测到所述标签时促使由所述基材带承载的标签与所述培养皿接触。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的设备，还包括成像装置，其中所述成像装置获得所述培养皿的图像，并且从所述培养皿的图像选择菌落，其中所述成像装置是摄像机。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，其中所述培养皿的图像被提供在显示器上，并且所述显示器是触摸屏显示器。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的设备，其中所述培养皿的图像被提供在显示器上，并且所述显示器是点击式显示器。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的设备，还包括存储器，其中所述存储器存储所选择的菌落相对于附贴至所述培养皿的标签的坐标。

10.根据权利要求9所述的设备，其中所述存储器存储所述培养皿的坐标图，所述坐标图与所述培养皿上的标签和所述培养皿的中心有关。

11.用于向培养平板上的微生物的菌落分配坐标位置的设备，所述设备包括：

工作台；

包括图像传感器的成像装置，所述成像装置被放置以捕获放置在所述平台上的培养皿的图像，其中所述成像装置耦接到显示器以显示由所述成像装置捕获的所述培养皿的图像；

标签分配器，其包括：

偏置的滚筒组件，其促使所述滚筒与所述基材带的背面接合，从而促使标签的承载粘合剂的外表面与所述培养皿的侧面接触；和

处理器，其相对于所述培养皿上的标签和所述培养皿的中心来分配从所述显示器选择的菌落的坐标。

12.根据权利要求11所述的设备，其中所述成像装置是网络摄像机。

13.根据权利要求11-12中任一项所述的设备，还包括由所述工作台支撑的可调节安装臂，所述可调节安装臂包括承载所述网络摄像机的夹持器。

14.根据权利要求11-13中任一项所述的设备，还包括靠近所述偏置的滚筒组件的标签传感器，其中所述标签传感器将由所述基材带承载的标签的边缘识别检测为基准标记。

15.根据权利要求11-14中任一项所述的设备，包括控制器，所述控制器通信地耦接至所述标签传感器和所述偏置的滚筒组件。

16.根据权利要求11-15中任一项所述的设备，其中所述偏置的滚筒组件以第一方位偏置远离所述培养皿并在所述标签传感器检测到所述标签时促使由所述基材带承载的所述标签与所述培养皿接触。

17.根据权利要求11-16中任一项所述的设备，其中所述成像装置是摄像机。

18.根据权利要求11-17中任一项所述的设备，其中所述显示器是触摸屏显示器。

19.根据权利要求11-18中任一项所述的设备，其中所述显示器是点击式显示器。

20.根据权利要求11-18中任一项所述的设备，还包括存储器，其中所述存储器存储所选择的菌落相对于附贴至所述培养皿的标签的坐标。

21.根据权利要求20所述的设备，其中所述存储器存储所述培养皿的坐标图，所述坐标图与所述培养皿上的标签和所述培养皿的中心有关。