DE1965601C3 - Vorrichtung zur Messung kreisförmiger optisch unterscheidbarer Flächen in Bakterienkulturen - Google Patents

Description

Abmessungen der einzelnen Flächen innerhalb der Zusätzlich zu den Problemen der optischen Flecken

Ba':*i i .nkulturen zulassen. Diese Messungen sind 55 innerhalb der zu messenden Flächen treten die folgenjedoch nur manuell durchzuführen und erfordern den Schwierigkeiten beim Messen des Durchmessers einen großen Zettaufwand. Weiterhin sind keine kon- der kreisförmigen Zone der Wachstumshemmung von tinttierlichen Messungen von z. B. mehreren Flächen Mikroorganismen auf. Im üblichen Betrieb werden in Bakterienkulturert in verschiedenen Petrischalen die Durchmesser einer Anzahl kreisförmiger Wachsmöglich. 60 tumshemmungszonen nacheinander gemessen, die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der längs einer Linie angeordnet sind; jedoch sind die eingangs genannten Art zu schaffen, die mit ausrei- kreisförmigen Zonen nicht immer genau ausgerichtet chender Genauigkeit automatisch kontinuierliche und die genaue Messung des, Durchmessers mit einer Messungen durchführen kann, ohne daß Dunkelstel- einzigen Lichtschranke ist nicht zu erreichen. Selbst len in den kreisförmigen Flächen der Bakterienkultu- 65 wenn z. B-. der photoleitende Detektor genau mit der ren die Messungen beeinflussen. Mittellinie der ersten Zotte der Wachstumshemmung Die Lösimg der Aufgabe gelingt ernndungsgemäß für die Messung des Durchmessers ausgerichtet ist dadurch« daß die in einer Reihe hintereinander an- ist möglicherweise de^r Detektor mit der Mittellinie

*L™tJ mS^S^^J^ »^- «e Durchlaufzeit für die Zoae durch den Meß-

g nicht ausge Die Durchlaufzeit far die Zoae durch den Meß-

t and eine jenane Messung des Durchmessers abschnitt wird durch ein geeignetes Verfahren gemes-

nicht ausgeführt^ wenn die zweite Wachstums- sen. Beispielsweise durch ein Verfahren, in welchem

ungszone über den Toleranzberekh hinaus ab- Zeitimpulse während dieser Zeit abgegeben und er-

^ c u · - \. v j ⁵ halteae Impulse mittels eines Zählers gezählt werden.

Diese Schwiengkexten werden durch die Erfindung Eine Torschaltung bewirkt, daß Zeitimpulse den

Verwunden, m dem mehrere übereinander angeord- Zähler erreichen, wenn wenigstens einer der photo-

aete Lichtschranken verwendet werden, tieren Ab- leitenden Detektoren beleuchtet ist.

Stand voneinander der geforderten Meßgenauigkeit Die Meßwerte körnten in einer elektronischen

angepaßt wirrt und in bekannter Weise berechnet io Speicheranordnung gespeichert und im BedarfsfaU

werden kann (Hütte l, 28. Auflage, S. 47 und 48) und ausgedruckt oder in Lochstreifen oder -karte gestanzt

deren Anzahl von der größten Abweichung der zu werden.

messenden Rächen von einer auf der idealen Mittel- Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen be-

Imie gedachten Bezugsfläche abhängig ist schrieben. Es zeigt

In der Praxis hat sich eine Dimensionierung als 15 Fig. 1 eine Draufsicht, die die Anordnung von

zweckmäßig erwiesen, die den folgenden Formern I Phototransistoren und ein Beispiel einer Petrischale

and Η genügt: ^_x ^_{11n recnten} Winkel zu der Richtung der Reihe

1.4 d > L > 2 ν (I) messenden kreisförmigen Zonen darstellt, in welchen

~ 2 das Wachstum von Organismen gehemmt ist,

⁵ = (N) 20 F i g. 2 eine Schnittansicht, die die Hemmzonen

auf der Schale längs der Linie H-H in Fig. 1 dar-

worin L die Länge der Reihe der aus photoleitenden stellt, und

Detektoren bestehenden Lichtschranken, s der Raum F i g. 3 ein Schaltbild, das eine bevorzugte Auszwischen den jeweiligen photoleitenden Detektoren, führungsfonn eines in der vorliegenden Erfindung zu d der geschätzte Durchmesser der Bezugsfläche, ν die 25 verwendenden Meßgerätes darstellt,
größte Abweichung zwischen der Mittellinie der Be- Wie in F i g. 1 und 2 dargestellt, ist eine Petrizugsfläche und der Mittellinie der zu messenden Zo- schale A mit vier Hemmzonen b des Wachstums von nen ist, wobei die Mittellinie der zu messenden Zone Organismen versehen, von welchen jede eine Vertie- m\ einem Detektor zusammentrifft. Die Mittellinien fung c aufweist, gebildet durch die beim Auftragen stehen jeweils senkrecht zur Reihe der Detektoren 30 eines Antibiotikums verwendeten Zylinder. Der Be- und die Abweichungen verlaufen in Richtung der reich d, wo das Wachstum der Organismen stattge-Längsreihe der Detektoren; e ist die größte Abwei- funden hat. ist lichtundurchlässig, während die kreischung zwischen der Mittellinie der zu messenden förmigcn Hemmzonen b durchsichtig sind, wobei die Zone und der Linie, die mit einem Detektor zusam- Vertiefungen c eine niedrigere Durchsichtigkeit aufjEtentrifft. Dabei stehen die Mittellinien ebenfalls 35 weisen. Obwohl in der Zeichnung nicht veranschausenkrecht zur Reihe der Detektoren; e soll weiterhin licht, weist die Hemmzone b lichtundurchlässige der Ungleichung d/_s > e > dl_m genügen. Flecken von organischem Wachstum auf.

Wie aus der Formel (1) hervorgeht, ist die Länge Ein Meßglied enthält zwei Reihen (d. h. Gruppe I der Reihe der Anzahl photoleitender Detektoren grö- und Gruppe II) von Phototransistoren 1, wobei jede ßer als das doppelte der größten Ablenkung ν von 40 Reihe aus vier Phototransistoren 1 besteht. Die der Bezugsfläche und die photoleitenden Detektoren Phototransistoren 1 in jeder Reihe sind jeweils mit si ^d in einem Abstand zueinander angeordnet, der einer Lampe 2 versehen. Mit Hilfe von variablen nu ht größer ist als das doppelte der erlaubbaren Ab- Widerständen 3 sind die Phototranüistoren 1 mit weichung e. Selbst in dem Fall, wo die Abweichung Oder-Schaltungen 4-1 und 4-11 verbunden, die für die der Wachstumsverhinderungs-Zone den gewährbaren « jeweilige Gruppe vorgesehen sind. Die Oder-Schal-Bereich e übersteigt, tastet demgemäß wenigstens tung 4-1 ist über eine Nf in-Schaltung 5-1 mit zwei einer der photolettenden Detektoren immer längs der Oder-Schaltungen 6-1 α und 6-1 b und mit einer Stel-Lmie ab, welche innerhalb des Bereiches der erlaub- lungs-Auffmdeschaltung 7-1 verbunden. In gleicher baren Abweichung von der Mittellinie der Wachs- Weise ist die andere Oder-SchaStung 4-111 über eine tumsverhinderungs-Zone liegt, mit dem Ergebnis, daß 50 Nein-Schaltung 5-11 mit zwei Oder-Schaltungen die Durchmesser einer Anzahl von kreisföimigen 6-11 α und 6-11 b und mit einer Stellungs-Auffinde-Wachstumsverhindenmgs-Zonen immer mit ausrei- schaltung 7-11 verbunden. Jede der Oder-Schaltungen chender Genauigkeit und aufeinanderfolgend gemes- 6-1 α und 6-1 b erhält ein Signal von der Stellungssen werden können. Die vorliegende Erfindung ist be- Auffindeschaltung 7-1 und ein Signal von einer Zeitsonders vorteilhaft in einem Fall, wo die größte Ab- 55 impulsschaltung 8, während die OJer-Schaltungen weichung ν der Zone nicht größer als 0,4 d ist, vor- 6-11 α und 6-11 b ein Signal von der Stellungs-Aufzugsweise 0,2-rf nicht übersteigt. Die Anzahl der findeschaltung 7 -I I und ein Signal von der Zeitimpulsphotoleitenden Detektoren in einer Reihe, welche schaltung 8 erhalten. Jede der Oder-Schaltungen

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kleiner als 2, vorzugsweise nicht kleiner als 4. Die ler ist mit einer selektiven Ableseschaltung 10 verAnzahl der Reihen der photoleitenden Detektoren ist bunden, welche ferner mit einem Stanzglied 11 vernicht auf 1 begrenzt. Es können mehrere Anordnun- bunden ist.

gen nebeneinander betrieben werden. Zum Beispiel Die Petrischale α ist an eine durchsichtige Unter-

macht es die Anbringung von 20 Reihen der Detek- 65 lage (nicht dargestellt) befestigt, welche durch einen

toren möglich, die Durchmesser von kreisförmigen Motor (nicht dargestellt) mit konstanter Geschwindig-

Zonen zu messen, die in 20 Reihen angeordnet sind, keit im rechtem Winkel zu der Richtung der Reihe

von welchen jede mehrere Zonen enthält. der Phototransistoren 1, nämlich in der mit einem

Pfeil in F i g. 1 bezeichneten Richtung bewegt wer- dem Zähler 9-1 b Impulse zuzuführen. Während den kann. Somit werden die zwei Hemmzonen in der Strom durch den Phototransistor 1 fließt, nämlich oberen Reihe in F i g. 1 durch die Phototransistoren während der Phototransistor 1 die zu messende Zone in der Gruppe 1 gemessen und die zwei Hemmzonen abtastet, erhält die Oder-Schaltung 6-1 b ein Signal in der unteren Reihe durch jene in der Gruppe II. ;> von 0 Volt von der Stelle M₂ und gibt Impulse an Da das Messen der Hemmzone durch die Phototran- den Zähler 9-1 b ab, welcher deshalb die Impulse sistoren 1 in Gruppe 1 und durch jene in Gruppe II während dieses Zeitraumes zählt. Somit wird die auf genaue dieselbe Weise ausgeführt ist, wird die Durchlaufzeit für die Zone durch den Meßabschnitt folgende Beschreibung der Einfachheit halber nur gemessen. Wenn sich eine zu messende Zone vollbezüglich der Gruppe I ausgeführt. io ständig an den Phototransistoren 1 in der Gruppe I

Wenn die Petrischale α vorwärtsbewegt wird und vorbeibewegt, fließt kein Strom mehr durch die

die durchsichtige Hemmzone den Meßabschnitt der Transistoren 1. Wenn anschließend die Phototransi-

Phototransistoren 1 erreicht, trifft Licht von den stcren 1 die nächste Zone messen und erneut Strom L?.mpen 2 auf die Phototransistoren 1, worauf Strom durch die Phototransistoren 1 fließt, wird dem Zäh-

durch die Phototransistoren 1 fließt. Die Empfind- 15 !er in der SteUungs-Aufflndungsschaltung 7-1 ein Si-

lichkeit der vier Phototransistoren kann durch die gnal zugeführt, wobei sich bei M₁ ein Ausgang von

variablen Widerstände 3 eingestellt werden, und das 0 Volt und bei M₂ ein Ausgang von — 24 Volt ergibt,

Gerät dieser Ausführungsform ist so ausgelegt, daß um die Zufuhr von Impulsen an den Zähler 9-1 b zu

wenn Strom durch wenigstens einen der vier Photo- unterbrechen und dem Zähler 9-Io Impulse zuzu-

transistoren 1 fließt, fallt am Widerstand 3 eine Span- »o führen. Somit ist die Zeit für den Durchlauf der Zone

nung von — 4 bis — 6 Volt an und verursacht, daß durch den Meßabschniü auf dieselbe Weise wie oben

die Oder-Schaltung 4-1 an ihrem Ausgang — 24 Volt gemessen. In dieser Art dienen die Oder-Schaltungen

aufweist. Selbst wenn einer der vier Phototransistoren 6-1 α, 6-16, 6-1 Ια und 6-1 Ib als Torschaltungen, um

bei der Messung eines lichtundurchlässigen organi- dem Zähler nur während des Messens der Zone Im-

schen Fleckes oder der Vertiefung c von niedrigerer »5 pulse zuzuführen.

Durchsichtigkeit ausfallen sollte, gibt die Oder-Schal- Der Betrieb der Phototransistoren 1 in der tung 4-1 während der ganzen Zeit am Ausgang Gruppe II ist wie bei den oben beschriebenen Photo-— 24 Volt ab, sofern wenigstens einer der anderen transistoren 1 in Gruppe I ausgeführt, und die Durchdrei Phototransistoren eine durchsichtige Zone mißt. laufzeiten der zwei Zonen in der unteren Reihe in Der Ausgang ( — 24 Volt) der Oder-Schaltung4-1 ist 30 Fig. 1 sind jeweils durch die Zähler9-11 α und 9-11 & durch die Nein-Schaltung 5-1 auf OVoIt umgewan- gemessen.

delt und der Ausgang der Nein-Schaltung ist dann Die durch die Zähler gezählte und gespeicherte

an die zwei Oder-Schaltungen 6-1 α und 6-1 b und Durchgangszeit wird durch die selektive Ablese-

die Stellungs-Auffindeschaltung 7-1 angelegt, welche schaltung 10 abgelesen, deren Ausgangssignal dann

in der vorliegenden Ausführungsform aus einem 35 dem Stanzglied 11 zugeführt wird, wo die Informa-

binären Zähler mit einer Flip-Flop-Schaltung besteht. tion auf einer Karte, einem Band oder einem Streifen

Die Oder-Schaltungen 6-1 α und 6-1 b erhalten ferner durch Stanzen aufgezeichnet wird. Die selektive Ab-

das Signal von der Stellungs-Auffindeschaltung 7-1 leseschaltung 10 und das Stanzglied 11 sind von her-

und das Signal von der Zeitimpulsschaltung 8. Die kömmlicher bekannter Konstruktion. Um die Anord-

Zeitimpulsschaltung 8 ist ausgelegt, um Impulse von 40 nung der aufgezeichneten Information in der Reihen-

240Hz und — 24VoIt zu erzeugen, welche mit der folge zu erleichtern, ist eine Druckschaltung mit

Stromquelle des Motors zum Bewegen der Schale α einem äußeren Schalter mit dem Stanzglied 11 ver-

mit konstanter Geschwindigkeit in Phase sind. bunden, von welchem geeignete Bezugszahlen auf

Wenn ein Signal (0 Volt) von der Nein-Schaltung die gestanzte Karte oder den gestanzten Streifen ge-

5-1 der Stellungs-Auffindeschaltung 7-1 zugeführt 45 druckt werden.

wird, zählt der Zähler einen Impuls, um bei M, ein Die Zähler, welche die Durchgangszeiten der zwei

Signal von - 24 Volt abzugeben. Folglich ist der Zonen auf diese Weise gemessen haben, werden Ausgang der mit M₁ verbundenen Oder-Schaltung dann für den anschließenden Betrieb auf der näch-

6-1« auf dem konstanten Niveau voa - 24 Volt ge- sten Schale auf Null zurückgestellt.

halten, ohne se an den Zähler 9Ie abzu- 50 Die vorliegende Erfindung ist auch zur Messung

geben. Andererseits ist ansprechend auf die Einschai- voa kreisförmigen Zonen verwendbar, die selbst antragen and AbscbaitaBgen zwischen — 24 und duichsict«ig sind and in einer durchsichtigen Umge-0 Volt der ZdtimpBlse der Ausgang der mit M. ver- bung besonders and mit durchsichtigen Stellen durchu and mit eisern Signal von 0 Volt versorg- setzt smd, d. h. die entgegengesetzte Konfigsratioi tea Oder-Schaltung 6-1 δ al·- und abgeschaltet, um 55 der tichtdarchfBssigkeit aufweisen.

Hierzu 2 Blatt Zekhnmgen

Claims (3)

1. geordneten, optisch unterscheidbaren Flächen in den

   PatentansDrüche- Bakterienkulturen durch mehrere nebeneinander an-

   *^ * angeordnete lichtschranken kontinuierlich hindurch-

   !. Vorrichtung zur Messung kreisfönniger, geführt werden und daß der Abstand der lichtoptisch unSIdbarer Flächa in Bakterien- 5 schranken vonemander der Meßgenautgkeiisanfordek^toren durch Bestimmung derca Durchmesser, nmg und tfie Lange der Lichtschrankenanordnung indem die Kreisbegrenzungli optisch erfaßt wer- der möglichen seithchen Schwankung der einzelnen den, dadurch gekennzeichnet, daß die optisch unterscheidbaren Bachen in den Baktenenin einer Reihe hintereinander angeordneten, kultaren angepaßt ist ·.„..·

   optisch unterscheidbaren Flächen in den Bak- « Wenn z. B. auf einem bereits mit Bakterien geterieakulturen durch mehrere nebeneinander an- impften Agar ein Anübioükum aufgetragen wird, geordneteliehtschrankenkontiauierUchbiEidurcfa- breitet sich die Wirkung des Antibiotikums von der gsfülirt werden und daß der Abstand (s) der Auftragsstelle aus, unterdrückt das Wachstum der Lichtschranken voneinander der Meßgenauig- Bakterien und bUdet eine durchsichtige kreisförmige kdtsanfordenmg und die Länge (L) der licht- 15 Zone, während der andere Teil infolge des Wachsschrankenanoidnung der möglichen seitlichen turns der Mikroorganismen Uchtundurchlässig bleibt Schwankungen der einzelnen optisch unterscheid- Durch Messung der Größe der durchsichtigen

   baren Flachen in den Bakterienkalturen angepaßt Zone der Wachstumsunterdruckung kann die Starke j_st des Antibiotikums, das Wachstum des Mikroorganis-
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge *» mus zu unterdrücken gemessen werden. Bisher ist kennzeichnet, daß ein Impulsgenerator (8) zur die Größe der Zone der Wachstumsunterdruckung Bewegung der Meßobjekte proportionale Zeit- durch Abschätzen der Zone mit unbewaffnetem Auge impulse erzeugt die über eine Torschaltung (6) oder durch Vergrößern der Zone durch einen Vereinem Zähler (9) zugeführt werden und daß die größerungsprojektor und Messen des Durchmessers Torschaltung (6) für die Zeitimpulse durchlässig as der Zone bestimmt worden. Dieses Verfahren besitzt ist wenn wenigstens einer der Photodetektoren jedoch den Nachteil, daß die optisch verschwommene (1) der Lichtschrankenanordnung erregt ist Grenze der Zone der Wachstumsunterdruckung un-
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- vermeidliche Differenzen in den Ablesungen zwischen durch gekennzeichnet daß die den Durchmessern einzelnen Betrachtern erzeugt, mit dem Ergebnis, daß entsprechenden gezählten Zeitimpulse auf Daten- 30 es unmöglich ist objektive, genaue Daten zu erhalträgern gespeichert werden. ten. Darüber hinaus erfordert die Messung nicht nur

   größere Anstrengungen, sondern ist auch unbrauchbar.

   Versuche zum automatischen Messen der Größe 35 der Zone der Wachstumsverhinderung durch Verwendung von photoleitenden Detektoren haben ergeben, daß die Verwendung einer einzigen Licht-

   Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Mes- schranke wegen der Anwesenheit optischer Flecken sung kreisförmiger, optisch unterscheidbarer Flächen in unregelmäßigen Intervallen es unmöglich macht, in Bakterienkulturen durch Bestimmung deren Durch- 40 eine genaue Größenmessung der Zone zu bewirken, messer, indem die Kreisbegrenzungen optisch erfaßt Das heißt die Zone der Wachstumsverhinderung entwerden. hält winzig kleine Bchtundurchlässige Stellen, die

   Eine Vorrichtung dieser Art ist bereits bekannt. durch örtliches Wachstum des Mikroorganismus ge-Die in einer Petrischale befindlichen Bakterienkultu- bildet sind, und das Auftragen von Antibiotikum in ren mit den kreisförmigen optischen unterscheidbaren 45 bekannter Weire durch Zylinder erzeugt Druckstel-Flächen, auf Grund der wachstumshemmenden Impf- len in dem geimpften Agar, welche einen niedrigeren stellen, werden von einem Lichtbündel durchleuchtet Licht-DurcMaßgrad aufweisen als deren Umgebung, welches von einer Lampe kommend über Umlenk- wohingegen, wenn das Antibiotikum unter Verwenspiegel einem Betrachterprisma zugeführt wird. Im dung von Filterpapier auf das Agar aufgetragen wird, Bereich des Prismas sind Markierungen angeordnet, 50 das Filterpapier das Durchlassen von Licht verhindie bei kontrollierter Verschiebung der Petrischale dert. Auf diese Unregelmäßigkeiten im Meßobjekt auf einem Förderband, mittels einer Vorschubem- spricht die Lichtschranke an, wodurch Fehlmessunrtchtung mit Teilstrichen, einen Aufschluß über die gen entstehen.