УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДСЧЕТА КОЛОНИЙ МИКРООРГАНИЗМОВ

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к устройствам для количественного учета микроорганизмов, в частности, подсчета колоний, выросших после посева на питательную среду в амбулаторно-поликлинической и клинической практике бактериологических лабораторий хирургических, терапевтических отделений, а также в экспериментальных исследованиях.
Известен счетчик, использующий способ прямого подсчета колоний на среде (Казаков И.В. «Способ подсчета колоний микроорганизмов на чашках Петри (Белорусский НИИ туберкулеза)». Лабораторное дело, 1982, №3, С.192.), предназначенный для подсчета числа выросших колоний через определенные промежутки времени после посева, что позволяет судить о динамике роста и количестве жизнеспособных клеток исходной микробной суспензии в работах лабораторий, клиник, научно-исследовательских организаций и других медицинских учреждений. Его конструкция состоит из маркера выросших колоний, заправленного цветным красителем для дифференцированной маркировки, представляющего собой полый стержень, соединенный с полуавтоматическим счетчиком.
Устройство подобной конструкции обеспечивает маркировку выросших колоний полым стержнем путем вдавливания плотной питательной среды вокруг колоний. В момент маркировки колония находится внутри стержня
и воздействию не подвергается, благодаря чему микроорганизмы продолжают нормально развиваться. Чтобы исключить загрязнение чашек микрофлорой из воздуха, подсчет производится в боксе. Поскольку маркировке подвергается каждая выросшая колония непосредственно на среде, достигается высокая точность подсчета даже при наличии большого числа (до 500) колоний на чашке. При необходимости многократных повторных подсчетов учитываются только дополнительно выросшие колонии, что значительно экономит время. Микроскопическое наблюдение колоний непосредственно на среде позволяет дать морфологическую, пигментообразующую, летиназную и другие характеристики. Окружность от вдавливания полого стержня (маркера) в плотную питательную среду вокруг колоний, дает возможность фиксировать изменение размеров колоний в процессе их роста.
Однако функциональные возможности описанного устройства реализуются только при непосредственном контакте стержня-маркера с колониями исследуемой среды. Для предотвращения высыхания питательной среды при длительном сроке наблюдения приходится пользоваться уплотняющей прокладкой, надетой на край чашки.
К основному недостатку аналога следует отнести нарушение динамики роста жизнеспособных клеток в исходной микробной суспензии (в режиме реального времени) за счет нарушения климатических условий развития микробных клеток исследуемого микроорганизма (влажностных и тепловых) при расконсервации чашек Петри для проведения маркировки колоний полым
стержнем счетчика. Поскольку при проведении подсчета выросших колоний крышка чашки Петри снята, чистота микробиологического эксперимента может быть нарушена из-за возможного аэробного загрязнения исследуемой условно-патогенной или патогенной монокультуры при контактном воздействии маркером даже в условиях стерильного бокса.
В качестве прототипа выбрано устройство (Фурман М.А., Михайленко В.М. «Счетчик колоний микроорганизмов». Лабораторное дело, 1989, №1, С.67) счетчика колоний микробов на базе микрокалькулятора, доработанного таким образом, что исследователь, касаясь поочередно проводником (щупом) каждой из колоний, выросших на электропроводной питательной среде (Фогеля-Боннера), в которую погружен второй проводник в чашке Петри с удаленной крышкой, замыкает электрическую цепь. При этом происходит суммирование электрических импульсов в оперативной памяти сосчитывающего устройства (микрокалькулятора), а на индикаторе высвечивается количество подсчитанных колоний.
К недостаткам приведенной конструкции при использовании ее в качестве устройства для подсчета выросших колоний микроорганизмов, помимо рассмотренных на примере аналога, следует отнести:
- селективность примененной в устройстве плотной питательной среды, содержащей растворенные неорганические соли и обладающей электропроводностью (среда Фогеля-Боннера);
- отсутствие визуальной или сенсорной информации о моменте контакта щупа с объектом счета (кроме контроля по индикатору сосчитывающего устройства, что постоянно отвлекает внимание исследователя от последующей из сосчитываемых колоний);
- досчет вновь выросших колоний производится на среде, через которую ранее был пропущен электрический ток, т.е. рост колоний микроорганизмов происходит в условиях, отличных от первоначального;
- невозможность восполнить случайно пропущенные во время счета или при переходе на соседнюю группу близко расположенные друг к другу выросшие колонии из-за отсутствия на них маркировочных отметок или контроля роста колоний культуры в динамике (в режиме реального времени);
- невозможность сохранения в памяти результатов подсчетов по нескольким чашкам Петри из-за необходимости очистки содержимого оперативной памяти после подсчета числа колоний на каждой чашке Петри;
- опасность непосредственной работы с патогенной микрофлорой, поскольку крышка чашки Петри во время счета колоний должна быть открыта для замыкания электрической цепи между контактом, погруженным в электропроводную питательную среду и контактом, касающимся выросшей сосчитываемой колонией.
Нами впервые предложено устройство для подсчета колоний микроорганизмов, выросших на плотных питательных средах в прозрачных контейнерах из стекла или полимеров (чашках Петри), позволяющих визуально
контролировать рост колониеобразующих единиц (КОЕ) микроорганизмов в проходящем свете с одновременной фиксацией числа сосчитанных КОЕ в памяти устройства и маркировкой каждой сосчитанной КОЕ на поверхности прозрачного контейнера. Устройство состоит из щупа, корпус которого представляет собой полый стержень, внутри которого соосно расположены контактный маркер, возвратная пружина и кнопка, кабеля и блока обработки информации. Щуп устройства соединен со световым и звуковым индикаторами, синхронизированными в работе с маркером, оставляющим на внешней поверхности контейнера метку на месте сосчитанной КОЕ. Блок обработки информации включает в себя элементы управления, знакосинтезирующий жидкокристаллический индикатор, представляющий оператору информацию номере текущей пробы, количестве подсчитанных КОЕ в текущей пробе, общем количестве проверенных контейнеров, автономный источник питания, микроконтроллер. Момент контакта пишущего стержня маркера с прозрачным корпусом контейнера дублируется световым и звуковыми сигналами, а в месте просвечивающей через питательную среду КОЕ остается маркерная метка. Блок обработки информации обеспечивает:
- счет и запоминание количества сосчитанных КОЕ в контейнере;
- последовательный подсчет КОЕ в ряде контейнеров;
- индикацию данных по любой из сосчитанных проб, очистку содержимого индикатора как по любой из сосчитанных проб, так и информации обо всех занесенных в память пробах;
- вывод полученной информации для дальнейшей обработки ее в ПЭВМ.
На Фиг.1 представлена конструкция предлагаемого устройства, где:
1 - корпус щупа;
2 - контактный маркер;
3 - возвратная пружина;
4 - кнопка контактного маркера;
5 - соединительный кабель;
6 - элементы управления знакосинтезирующим жидкокристаллическим индикатором;
7 - световой индикатор;
8 - микроконтроллер с энергонезависимой памятью;
9 - звуковой индикатор;
10- автономный источник питания устройства;
11 - знакосинтезирующий жидкокристаллический индикатор;
12 - корпус блока информации устройства для подсчета КОЕ микроорганизмов с выводом ее для дальнейшей обработки в ПЭВМ.
Устройство работает следующим образом: щупом в корпусе 1 с контактным пишущим маркером 2 оставляют в месте расположения различимой в проходящем свете КОЕ метку на внешней поверхности закрытого прозрачного контейнера, внутри которого растут и размножаются на питательной среде микроорганизмы. При этом замыкается кнопка 4 в корпусе щупа 1. Момент замыкания контактов кнопки 4 фиксируется звуковым и световым
сигналами (индикаторами 9 и 7 в корпусе 12), после чего возвратная пружина 3 возвращает маркер в первоначальное положение. По соединительному кабелю 5 сигнал о моменте контакта пишущего стержня маркера 2 с корпусом контейнера поступает в микроконтроллер 8 (производящий последовательный счет объектов) блока обработки информации, расположенного в корпусе 12. Управление блоком обработки информации осуществляется при помощи кнопок управления 6, предназначенных для изменения номера выбранной или добавленной пробы и обнуления показаний индикатора 11 по всем номерам проб (контейнеров), а также количеству сосчитанных КОЕ в каждой пробе. Питание устройства для подсчета колоний микроорганизмов осуществлено автономным источником питания 10, а вывод полученной информации с микроконтроллера 8 для дальнейшей обработки ее в ПЭВМ производится через блок 12.
4
Применение устройства для подсчета КОЕ микроорганизмов позволило сократить общее время обработки микробиологического материала. Расширен динамический диапазон счета - предельное количество сосчитанных устройством проб (255) при максимально возможном количестве подсчитанных КОЕ в пробе - 10. По всем номерам проб повышена достоверность и надежность результатов исследований за счет сохранения полученных данных в энергонезависимой памяти микроконтроллера блока обработки информации.
Выросшая колония не может быть сосчитана повторно, поскольку пропущенная несосчитанная КОЕ становится заметной из-за отсутствия соответствующей
метки на поверхности контейнера. Таким же способом производится досчет КОЕ, выросших на протяжении любого последующего интервала реального времени. В устройстве устранены недостатки прототипа, поскольку контейнер во время роста колоний остается закрытым крышкой, контакт с патогенной средой отсутствует. Работа с устройством для подсчета колоний проводится в обычных лабораторных условиях без использования специальных микробиологических боксов и является практически безопасной для исследователя. До минимума сведена вероятность субъективных ошибок при проведении подсчета числа выросших КОЕ, значительно расширены возможности досчета роста КОЕ в режиме реального времени при естественных условиях размножения на питательных средах в закрытых контейнерах. В энергонезависимой электронной памяти неограниченное время сохраняется информация, необходимая исследователю с возможностью последующей ее обработки на ПЭВМ.