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Mikrozensus
Produktübersicht: Kolonienzähler

Mark 1 Claytor Counter
Der Mark 1 Claytor Counter von Claytor Industries. Die Platten mit den Bakterienkolonien legt man in die runde Aussparung auf dem Zwischenboden. Eine darunter installierte 15-Watt-Energiesparlampe, sorgt für die nötige Beleuchtung der Petrischalen. Die Digitalkamera­ für die Aufnahmen der Kolonien ist auf dem Deckel der Kartonbox angebracht.

Kolonienzähler gibt es inzwischen für jeden Anspruch und Geldbeutel. Passionierte Bastler können aber auch mit wenig Aufwand einen eigenen bauen.

Auch in Zeiten von Next Generation Sequencing, digitaler PCR, UHPLC und höchstauflösender Mikroskopie ist das traditionelle Zählen von Bakterienkolonien noch immer eine wichtige und täglich in zahllosen Laboren durchgeführte Analysetechnik. Ob im Wasserlabor bei der Suche nach coliformen Keimen im Trinkwasser, im Lebensmittellabor bei der Keimzahlbestimmung in Milchproben, in klinischen Laboren beim Nachweis von pathogenen Erregern oder im molekularbiologischen Labor bei der Auszählung von kolonienbildenden Einheiten (CFU) bei einem Phagendisplay: Am Endpunkt der Analyse steht immer das Auszählen von Kolonien auf Agarplatten, Filterfolien oder anderen geeigneten Trägern für Mikroorganismen.


Einfaches Equipment

Im simpelsten Fall reichen für den Mikroben-Zensus zwei scharfe Augen, etwas Routine beim Erkennen der Kolonien und ein kleiner Handzähler, mit dem man die Kolonienzahl auf Knopfdruck erfasst. Etwas komfortabler sind manuelle Kolonienzähler mit einem Aufnahmetisch für die Petrischale, Hintergrundbeleuchtung und höhenverstellbarer Lupe sowie einem handgeführten Kontaktfilzstift. Mit dem Filzstift tippt man kurz auf die Punkte der Petrischale, hinter denen Kolonien zu erkennen sind und schon werden diese von einem Zählwerk registriert und gespeichert. Gleichzeitig ertönt in der Regel ein Piepston, der die korrekte Erfassung der Kolonie akustisch signalisiert. Oft sind manuelle Kolonienzähler zusätzlich mit einem Nadel-Stift ausgestattet, mit dem man auch direkt in die Kolonien im Medium piksen kann, um sie zu registrieren.

Das geübte Auge eines erfahrenen Labormitarbeiters ist beim Auszählen von Kolonien auch von automatischen Kolonienzählern, was die Genauigkeit betrifft, nicht zu schlagen. Wer jedoch Tag für Tag die Kolonien auf dutzenden Petrischalen zählen muss, ist nicht zu beneiden.

Mikrobiologische Labore mit hohem Zähl-Durchsatz nutzen deshalb meist auch automatische Systeme, um den Plattenstapeln Herr zu werden. Der Aufbau von automatischen Kolonienzählern unterscheidet sich nicht wesentlich von dem anderer Imaging-Geräte. In der Regel bestehen sie aus zwei zentralen Bauteilen: einem Aufnahmetisch für die Platten mit integriertem Beleuchtungssystem und einer vertikal angeordneten digitalen Kamera, die die Kolonien erkennt und in einem Bild festhält.


Scharfes Kameraauge

Ein weiterer unverzichtbarer Teil eines automatischen Zählsystems ist das Softwareprogramm für die Erkennung- und Auswertung der Bilder. Das Programm übernimmt die Funktion des Laborantengehirns und muss wie dieses in Sekundenbruchteilen entscheiden, ob ein Punkt auf der Petrischale auch tatsächlich eine Kolonie ist. Das ist nicht immer so einfach zu erkennen wie bei E. coli- oder Hefe-Kolonien. Bakterienkolonien können sehr unregelmäßige Formen annehmen, die dem Maschinengehirn Rätsel aufgeben.

Die Effektivität des Bilderkennungsprogramms ist deshalb ein wichtiges Kriterium für die Qualität eines guten automatischen Kolonienzählers. Nach den Richtlinien der Mikrobiologen sollte der Unterschied zwischen einem automatischen Zählsystem und einer manuellen Zählung nicht größer sein als der halbe dekadische Logarithmus (0.5 log10) des manuellen Zählergebnisses. Viele Fehler dürfen sich Kameraauge und Computergehirn also nicht erlauben.


Zähler im Eigenbau

Automatische Zählroboter, die 200 oder mehr Platten in der Stunde abarbeiten können, sind eine tolle Sache für mikrobiologische Labore, bei denen das Kolonienzählen zum Kerngeschäft zählt. Für Labore, die nur gelegentlich Bakterienkolonien zählen lohnt sich die Anschaffung meist nicht. Wer dennoch nicht selbst zählen will, kann sich auch einen eigenen automatischen Counter zusammenbasteln. Alles was man dazu braucht, ist eine Digitalkamera, ein Stativ, an dem man die Kamera und eventuell Lampen befestigen kann, einen Leuchttisch (Illuminator) und das nötige Zählprogramm für die Datenauswertung.

Keine Angst, Sie müssen die Algorithmen für die Zähl- und Bilderkennungs-Software nicht selbst schreiben. Mit dem Selbstbau von automatischen Kolonienzählern haben sich schon etliche Gruppen beschäftigt, die auch die nötige Software kostenlos zur Verfügung stellen.


Verschiedene Vorlagen

So erhält man zum Beispiel von Jeeseong­ Hwangs Gruppe am National Institute of Standards and Technology in den USA das Zählprogramm „NICE“ (Clarke et al., Cytometry, 2010, 77, 790-97). Eine Software für die Auswertung von Hefekolonien-Bildern inklusive Anleitung für das Kamera-Setup, kann man sich bei Jan Schier vom Prager Institut für Informationstheorie und Automation besorgen (http://zoi.utia.cas.cz/YeastColonyCounter). Schiers Programm scheint nicht schlecht zu sein. Immerhin wurde das Paper, in dem er es vorstellte, bei der letztjährigen Bioinformatics-Konferenz als bestes der Konferenz ausgezeichnet.

Interessant ist auch der Selbstbau-Kolonienzähler „Mark 1“ von Claytor Industries. Bei dessen Anblick dürften den Vertretern arrivierter Kolonienzähler-Hersteller sämtliche Haare zu Berge stehen, denn die Hardware des Mark 1 – eine Digitalakamera und eine Energiesparlampe – steckt in einer simplen Kartonbox. Hinter Claytor Industries verbirgt sich kein neuer geheimnisvoller Konkurrent der etablierten Hersteller-Firmen, sondern der Physik-Doktorand Kevin Claytor von der amerikanischen Duke Universität.

Das Erscheinungsbild von Claytors Kolonienzähler mag auf den ersten Blick etwas laienhaft wirken, das entscheidende ist aber auch hier das Bildauswertungsprogramm und das könnte durchaus einen Versuch wert sein. Zu finden ist es zusammen mit einem Manual für den Claytor Counter auf Claytors Webseite (http://www.duke.edu/~kec30/colony.html).

Wenn Ihnen das Kolonienzählerbasteln zu mühselig ist, finden Sie auf der nächsten Seite aber auch Geräte in allen Preisklassen, die sie nur noch auspacken müssen.


(Erstveröffentlichung: H. Zähringer, Laborjournal 04/2012, Stand: Februar 2012, alle Angaben ohne Gewähr)


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Letzte Änderungen: 24.04.2012


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