AT409190B - Kontaminationswächter - Google Patents

Description

AT 409 190 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur kontinuierlichen Überwachung der Keimfreiheit von wäßrigen oder gasförmigen Medien.

Im Zuge von international kontinuierlich betriebenen Verschärfungen der Hygienestandards ist es von zunehmender Bedeutung, die Qualität und den Zustand von Gewässern und auch der Luft in laufender Weise zu überprüfen. Schwerpunktsmäßig gilt dies für Trinkwasser in seinen unterschiedlichsten Stadien, wie etwa in den Bereichen der Verteilung, Speicherung, Aufbereitung und Verarbeitung, einschließlich des Prozeßbereiches, in dem absolute Keimfreiheit angestrebt wird. Für umfassende Messungen von Qualitätsparametern werden dabei im allgemeinen Wasserproben gezogen und anschließend einer labormäßigen Untersuchung zugeführt. Die Erfassung spezieller Leitparameter erfolgt aber auch in kontinuierlicher Weise ohne Probennahme, um bei gravierenden Schadstoffkonzentrationen Sofortmaßnahmen auslösen zu können, insbesondere dann, wenn toxische Wirkungen zu befürchten sind. Dabei beschreibt die Patentliteratur eine sehr große Anzahl von Sonden und Analysegeräten, die on-line-Erfassungen der wichtigsten chemischen Inhaltsstoffe - sowohl anorganischer als auch organischer Natur - ermöglichen. Beispielsweise erläutert US 5.287.060 eine Auswertung der durch Schadstoffe veränderten elektrischen Leitfähigkeit und EP 0 493 819 eine der Sauerstoffkonzentration. In vielen Fällen werden auch lebende Organismen als Sensoren eingesetzt. So wird in WO 92 04629 eine Methode beschrieben, bei der das zu untersuchende Wasser einem Wasserlebewesen - z.B. einem Fisch - zugeführt wird und dessen gestörtes Verhalten als Indikator eines Quaiitätseinbruches genutzt wird. In analoger Weise werden in EP 0 486 443 toxische Komponenten dadurch erkannt, daß der Flüssigkeit ausgesetzte Bakterien in entsprechend spezifischer Weise reagieren.

Ein besonders kritischer Bereich der Wasserqualität ergibt sich freilich daraus, daß Bakterien im zu untersuchenden Wasser durch ungewollte Verunreinigung a priori enthalten sind, d.h. daß Kontaminationen durch verschiedenste Formen von Mikroorganismen - neben Bakterien auch Pilze oder Algen - vorliegen. Bei extrem hohen Keimzahlen ist auch hier eine kontinuierliche Überprüfung möglich, indem z.B. die metabolisch bedingte Gasentwicklung an der Wasseroberfläche mit Hilfe von Sonden erfaßt wird, wie in EP 0 585 702 beschrieben. Analoge Möglichkeiten ergeben sich auch aus einer Auswertung von Veränderungen der Leitfähigkeit oder von Trübungen. Eine wesentliche Beschränkung der Einsetzbarkeit dieser Methoden ergibt sich aber aus ihrer geringen Auflösung. Voraussetzung einer erfolgreichen Detektion sind hohe Keimkonzentrationen der Größenordnung 106/ml. Bei so großen Konzentrationen lassen sich prinzipiell auch optische Lumineszenzverfahren einsetzen, wie sie z.B. in US 5.736.351 für den Fall von Flüssigkeiten beschrieben sind, welche durch Abspülen kontaminierter Oberflächen (z.B. von Schlachttieren) gewonnen werden.

Im Falle von Trinkwasser wird die genannte Größenordnung sehr hoher Keimkonzentrationen kaum anfallen. Hier sehen die geltenden Vorschriften äußerst niedrige Grenzwerte vor. Ein entsprechendes Verfahren sollte im Idealfall das Vorhandensein eines einzigen Keimes in Proben von 100 ml Volumen anzeigen. Die oben genannten physikalischen Parameter zeigen hier praktisch keinerlei Veränderung und erweisen sich damit als ungeeignet. Nachweise der geringen Konzentrationen sind nur mit aufwendigen modernsten Methoden möglich. So kann z.B. eine immunomagnetische Konzentration der Keime vorgenommen werden, was unter Nutzung bestimmter Antigene sogar keimspezifisch möglich ist. Für breit eingesetzte einfache und robuste Überwachungen scheiden diese z.B. in WO 91/19003 beschriebenen Methoden aber zumindest derzeit aus.

Entsprechend der genannten Umstände erfolgen Kontrollen der Keimfreiheit allgemein unter regelmäßiger Entnahme von Wasserproben. Auch im Falle der Luft sind diskontinuierliche Probennahmen üblich, wobei die zu überwachende Luft durch ein Filter gesaugt wird, das für die interessierenden Keimarten unpassierbar ist und damit mit Keimen angereichert wird oder aber auch über Agarplatten geführt wird. Der am Beginn der Analyse somit vorliegende sogenannte Anfangs-Keimgehalt cA wird routinemäßig dadurch bestimmt, daß die Probe unter Beigabe keimspezifischer Nährsubstanzen bei optimaler Temperierung bebrütet wird, und letztlich aus dem Anwachsen von Keimkolonien auf cA rückgeschlossen wird.

Das entsprechende konventionelle Verfahren ist die Plattengußmethode, die sich allerdings nur schwer voll automatisieren läßt. In jüngerer Zeit wurden aber zahlreiche vollautomatisierte Alternativverfahren entwickelt. Dabei wird die Probe in flüssiger Form in einer Zelle bebrütet, die mit 2

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Sensoren zur Erfassung physikalischer Parameter ausgestattet ist. Meßtechnisch bestimmt wird meist die sogenannte Detektionszeit TD. Dies ist jene Zeit, nach der die anfangs vorhandenen Keime zu einer Konzentration hochgewachsen sind, die eine deutliche Veränderung des genutzten Parameters ergibt. TD ist dabei der Größe cA verkehrt proportional. Im Falle des Leitkeims E.Coli ergibt sich bei hohem cA ein TD-Wert von einigen Stunden. Der entsprechende inverse Zusammenhang cA (TD) wird nun zunächst im Rahmen eines Kalibriervorganges mit der Plattengußmethode als „Golden Standard“ bestimmt und beim routinemäßigen Einsatz zur Ermittlung der interessierenden Größe cA herangezogen.

Als genutzter physikalischer Parameter eignen sich prinzipiell alle weiter oben angeführten Größen, wie Leitfähigkeit, Trübung, pH-Wert und Gasentwicklung. Die Nutzung der Leitfähigkeit erbringt hier den Vorteil, daß a priori eine elektrische Größe vorliegt, die nicht weiter gewandelt an einen Auswertecomputer herangeführt werden kann. Damit ergibt sich ein kompaktes und einfaches System. Zur Auswertung ist die absolute Bestimmung des Leitfähigkeitswertes nicht unbedingt notwendig. Häufig begnügt man sich mit der Registrierung der zeitlichen Veränderung der elektrischen Impedanz Z, die zwischen zwei in der Probe enthaltenen Metallelektroden auftritt. Als Variante kann auch die zwischen ihnen auftretende elektrische Kontaktspannung registriert werden.

Der Betrag von Z zeigt typischerweise starke Abhängigkeit von der Meßfrequenz, was sich daraus erklärt, daß zu Z nicht nur die Impedanz ZM der Kulturflüssigkeitsmediums beiträgt, sondern auch die sogenannte Elektrodenimpedanz ZE. ZM verändert sich bei Anwachsen einer Kultur, da sich im Sinne des Metabolismus spezifische Veränderungen der Konzentrationen und Beweglichkeiten der in der Flüssigkeit vorhandenen Ionen ergeben. ZE hingegen versteht sich als die Impedanz der Grenzschicht zwischen Flüssigkeit und Metalloberfläche. Bekanntlich zeigt diese Grenzschicht eine komplexe ionale bzw. molekulare Struktur, die bei Veränderung des Flüssigkeitsionengehalts selbst Veränderungen unterworfen ist. Damit führt der Metabolismus auch zu Veränderungen von ZE, was zur Keimdetektion mit - oder auch ausschließlich - genutzt werden kann.

Die obige Vorgangsweise erbringt gegenüber der Plattengußmethode den Vorteil leichterer Automatisierbarkeit, aber auch jenen rascherer Aussagen und damit auch frühere Einleitung geeigneter Maßnahmen bei erkannter Kontamination. Andererseits ist auch hier eine Auswertung der Proben im Labor notwendig, weshalb beispielsweise rasche Überwachungen schwer zugänglicher Gewässer oder auch Luftbereiche kaum in breitem Maße vorgenommen werden können. Prinzipiell läßt sich die Methode auch hinsichtlich der Probennahme automatisieren, doch ergibt sich damit ein komplexes Robotersystem, das für breite Anwendungen ebenfalls ungeeignet ist.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, das die oben angeführten Nachteile nicht aufweist und statt dessen einen einfachen und robusten Kontaminationswächter bietet, der für längere Zeiträume wartungsfrei in autarker Form eingesetzt werden kann.

Erfindungsgemäß wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß zur Erfassung von Kontaminationen ein Teilbereich eines saugfähigen - mit den zu detektierenden Keimen spezifisch angepaßten Nährstoffen versetzten - Förderbandes mit dem zu überwachenden Wasser- bzw. Luftbereich in Berührung gebracht und der somit potentiell verkeimte Bandbereich im Weiterlauf bebrütet sowie zyklisch hinsichtlich des Anwachsens von Keimkulturen mit Hilfe von mehreren hintereinander durchlaufenen Sensoren untersucht wird und bei entsprechender Entartung der Meßgröße der Tatbestand tatsächlichen Anwachsens als Indiz der Kontamination gemeldet wird.

Der Grundgedanke der Erfindung ist es also, auf schwer automatisierbare Probennahmen zu verzichten und statt dessen eine kontinuierliche Tränkung eines Teilbereiches eines saugfähigen Förderbandes voizusehen. Der Einsatz von Förderbändern ist auch in modernen technologischen Verfahren durchaus gebräuchlich. So beschreibt US 5.080.781 ein portables Gerät zur Separation schwach-viskoser Kohlenwasserstoffe aus Gewässern. Ähnlich wie beim hier vorliegenden Verfahren taucht dabei ein - allerdings endlos ausgeführtes - Absorptionsband in das Wasser ein und nimmt damit die Fremdstoffe auf, welche danach über Rollen zur Auspressung und Abpumpung gelangen. Für den Fall von Mikroorganismen ist ein Förderbandeinsatz in EP 0.313.685 A1 beschrieben. Es handelt sich dabei um ein Verfahren zur kontinuierlichen Vermehrung von Organismen im Sinne der Festmedien-Fermentierung. Zur Überwachung der Keimfreiheit von wäßrigen oder gasförmigen Medien hingegen wurden Förderbänder bisher nicht verwendet. 3

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Die sehr einfache Realisierbarkeit der vorliegenden Erfindung läßt sich am besten anhand einer entsprechenden Vorrichtung für den Fall von Wasser demonstrieren. Bild 1 zeigt dazu ein vorzugsweise wasserdicht ausgeführtes Gehäuse (1), das über dem Wasserspiegel angebracht ist, bei stark schwankender Höhe des letzteren aber auch schwimmend ausgeführt werden kann. Der obere Gehäusebereich beinhaltet einen Band-Vorratsbehälter (2) für das hier aufgespult skizzierte Förderband (3). Letzteres läuft vertikal nach unten durch eine Gehäuseöffnung zu einer Umlaufrolle (4), die dem zu untersuchenden Wasser ausgesetzt ist und dieses durch ein - als einfachste Variante mit der Rolle bei stark übersetzter Drehzahl mitlaufendes - Propellerrad (5) lokal in turbulente Strömung versetzt. Nach Passieren dieser Tränkstelle läuft es zur Bebrütung von im Kontaminationsfall aufgenommenen Keimen mit entsprechend geringer Geschwindigkeit zu einer motorgetriebenen Antriebswelle (6) nach oben. Auf diesem Wege wird sein physika-lisch/chemischer Zustand durch mehrere für Stoffwechselprodukte empfindliche Sensoren untersucht, wozu im gezeigten Fall sechs, aus rostfreiem Stahl gefertigte Kontaktstifte (7) dienen. Letztlich mündet das Band in einen Entsorgungskanister (8) ein.

Bild 2 skizziert eine mögliche Ausführungsform des Förderbandes im Längsschnitt und - bei kleinerem Maßstab - in einer Draufsicht. Als mechanische Festigkeit verleihendes Grundelement dient ein dünnes Kunststoffband (9), das in regelmäßigen Abständen Löcher (10) aufweist. In jedem Lochbereich trägt das Band eine metallische, gut leitfähige Elektrodenfolie (11). Auf diesem Verbund ist letztlich entlang der gesamten Bandlänge eine durchgehende, saugfähige - z.B. aus Schaumstoff bestehende - Tränkschicht (12) aufgebracht, welche spezifisch keimwachstumsför-dernde Nährstoffe in zunächst trockener Form enthält.

Der Abstand der Kontaktstifte (7) entspricht dem Abstand der Bandlöcher (10). Auf elektromechanische Weise können nun - etwa durch leicht steuerbare Elektromagnete - jeweils zwei Stifte (7) aus ihrer Ruhelage an die Elektrodenfolie (11) herangedrückt werden, wie dies im Bild 1 für die beiden zentralen Stifte angedeutet ist; die Stifte können mit dem Band aber auch in schleifendem Kontakt stehen. Die linken Stiftenden stehen - z.B. über einen Multiplexer - in Verbindung zu einem elektrischen Impedanzmesser (13), der damit jene Impedanz Z erfaßt, die der zwischen den kontaktierenden Stiften gerade befindlichen Bandregion entspricht. Wie im Bild 2 angedeutet, ergibt sich Z aus der Serienschaltung der Impedanz ZM des im Meßstromkreis liegenden Abschnitts der Tränkschicht (12) und der Summenimpedanz ZE der Grenzschichten zwischen den kontaktierten Elektrodenfolien (11) und der Tränkschicht (12). Der Ausgang des Impedanzmesser (13) liegt an einem Schwellwertschalter (14), der bei Erreichen einer vorgebbaren Veränderung von Z einen draht- oder funkgebundenen Alarmgeber (15) aktiviert, der auch zur Fernabfrage der aktuellen Meßwerte eingerichtet ist. Nach einem gemeldeten Kontaminationsfall wird das Förderband (3) durch eine neue, weitgehend steril verpackte Bandrolle ersetzt.

Wie in Bild 1 angedeutet ist die Vorrichtung mit einem den Schwellwertschalter (14) regelnden Temperaturfühler (16) zur Erfassung der Tränkschichttemperatur im zwischen den Stiften (7) gelegenen Bandbereich ausgerüstet. Mit zunehmender Abweichung vom für das Keimwachstum optimalen Temperaturwert wird der Schwellwert in empirisch optimiertem Maße abgesenkt, wobei beim hier vorliegenden Anwendungsfall der bloßen Alarmauslösung aber auf exakte Regelungen verzichtet werden kann. Für den Fall niedriger Außentemperaturen wird der Bebrütungsbereich durch eine Heizwendel (17) erwärmt.

Die Dimensionierung der Vorrichtung orientiert sich in Form von Kompromissen an folgenden Forderungen; (i) Zur Detektion auch sehr schwacher Kontaminationen ist möglichst hohe Tränkmenge gefordert, was durch entsprechend hohe Querschnittsfläche der Tränkschicht (z.B. 10cm2) berücksichtigt wird und - vor allem im Falle stehender Gewässer - auch durch Förderung des Tränkvorganges mittels des Propellerrades (5). Ferner ist ausreichend hohe Bebrütungszeit vorzusehen. Mit Ansatz einer maximalen Detektionszeit TD = 20h (der Größenordnung für einige Keime der Spezies E.Coli in 100ml) ergibt sich bei Verteilung der sechs Stifte (7) auf eine Strecke von 1m eine Bandgeschwindigkeit von 5 cm/h und damit 1h als Größenordnung der best erreichbaren zeitlichen Auflösung, die allerdings durch Diffusionsvorgänge und begrenzte Stiftzahlen nicht voll genutzt wird. (ii) Zur Gewährleistung hoher Wartungsintervalle ist möglichst hohe Gesamtlaufzeit des Förderbandes (3) anzustreben. Ansatz von mindestens einmonatigem wartungsfreien Betrieb ergibt 4

AT 409 190 B mit der oben angesetzten Geschwindigkeit eine Bandlänge von weniger als 40m, was einer noch gut handhabbaren Bandrollengröße entspricht. Zur Erzielung hoher Empfindlichkeit der Detektion wird die Meßfrequenz im Niederfrequenzbereich gewählt, womit Z vor allem durch den Elektrodenimpedanzanteil ZE ausgemacht wird. Vorteilhaft ist es dabei, das Anwachsen der Keime im der Elektrodenfolie (11) nahen Bereich der Trankschicht zu fördern. Dies geschieht beim skizzierten Ausführungsbeispiel dadurch, daß die Oberfläche des mit Elektrodenfolien (11) versehenen Kunststoffbandes (9) vor Anbringung der Tränkschicht (12) mit Nährstoffen belegt wird. Zur Gewichtsreduktion erfolgt dies vorzugsweise in trockener Form.

Der Betrieb der Vorrichtung sei anhand der Betrachtung eines beliebig gewählten Abschnittes des Förderband (3) beschrieben. Zunächst verläuft der Abschnitt vom Vorratsbehälter (2) kommend in trockenem Zustand nach unten. Bei Erreichen der Umlaufrolle (4) zum Zeitpunkt tb kommt es zu seiner lokalen Aufnahme von Flüssigkeit in die Tränkschicht (12), zur Auflösung der in dieser enthaltenen Nährstoffe und zur allmählichen Diffusion der letzteren durch die gesamte Schichtdicke. Während des Aufsteigens im Bebrütungsbereich werden nun durch zyklische Aktivierung von jeweils einem Stiftpaar die dem Abschnitt zukommenden Impedanzwerte Z1 bis Z5 zeitlich gestaffelt erfaßt. Die Zykluszeit T ist prinzipiell beliebig wählbar. Um bei Beobachtung vieler Wächter durch eine Kontrollstelle das anfallende Datenmaterial zu begrenzen, und auch um die Anzahl der anfallenden Kontaktstifte gering zu halten, wird T vorteilshafterweise relativ groß angesetzt, also z.B. mit 2h. Damit entspricht also Z1(to+T) einer Bebrütungszeit von 2h und Z5(to+5T) einer von 10h.

Ohne Anfangs-Kontamination - cA(to) = 0 - werden sich die fünf Meßwerte nur geringfügig durch diffusionsbedingte zeitliche Veränderungen von lokalen Konzentrationen ionaler Nährstoffkomponenten unterscheiden, oder auch durch zeitliche Veränderungen der entsprechenden lonenbeweg-lichkeiten infolge von Temperaturschwankungen. Bei starker Kontamination cAderzu überwachenden Flüssigkeit zum Zeitpunkt to hingegen fördern die in Lösung gegangenen Nährstoffe ein rasches Anwachsen der vom Tränkschichtabschnitt aufgenommenen Keime, und deren Stoffwechsel führt zu einer raschen Veränderung der lokalen Impedanzverhältnisse. Somit kann sich bereits Z1(to+T) so stark von Z1(to) unterscheiden, daß eine Detektion der Kontamination gelingt, zumindest wird dies aber durch Z2(to+2T) möglich sein. Der Tatbestand nur schwacher Kontamination im Zeitpunkt to wird entsprechend höherer Detektionszeit TD erst später, also z.B. durch signifikant verändertes Z5(to+5T) erkannt werden.

Erfindungsgemäß wird zur Kompensation der oben erwähnten - z.B. thermisch oder durch Diffusionen bedingten - Artefakte Z1 vorzugsweise als Bezugswert herangezogen, d.h. die bezogenen Werte Z2(to+2T) / Z1 (to+2T), Z3(to+3T) / Z1 (to+3T) etc. kommen - zusätzlich zu Z1 (to+T) / Z1 (to) zur Erkennung von extremem cA - zur Auswertung, wobei dem Schwellwertschalter (14) eine einfache entsprechende Logik beigegeben ist. Als Alternative werden alle Meßwerte Z1...Z5 sowie die Temperatur zyklisch fernabgefragt, und die logische Auswertung erfolgt in differenzierterer Weise an der Kontrollstelle, wo auch der Alarm angezeigt wird.

Im Falle strömenden Gewässers kann nach Auslösung eines Alarmes durch lokale Kontamination der kontinuierliche Überwachungsbetrieb ohne Bandwechsel aufrechterhalten bleiben, wobei sich prinzipiell aber Artefakte durch „verschleppte“ Restkontaminationen von mit dem Förderband (3) in Berührung kommende Komponenten der Vorrichtung ergeben können. Dem wird erfindungsgemäß dadurch begegnet, daß die Kontaktstifte (7) zugespitzt und damit mit kleiner Berührungsfläche gegenüber der Kontaktfolie (11) ausgeführt sind, daß die Kontaktierung an der dem Tränkband (12) abgewandten Seite positioniert ist und auch dadurch, daß das Förderband - abgesehen von der Umlaufwelle (4) ohne berührende Führung läuft. Letzteres ist vor allem für den aufsteigenden Bereich von Bedeutung, um zeitaufwendige Entsorgungs- bzw. Reinigungsprobleme zu vermeiden.

Im Falle ruhenden Gewässers wird nach alarmierter irreversibler Kontamination der Überwachungsvorgang alleine schon aus betrieblichen Gründen unterbrochen werden. Der Entsorgungskanister (8) wird entleert und wird desinfizierend gespült, desgleichen auch die kritischen Bereiche von Umlaufrolle (4), Propellerrad (5) und Kontaktstiftenden (7). Nach Ersetzen des Förderbandes (3) - zumindest aber nach Ausscheiden seines schon getränkten Anteils - kann die Vorrichtung für einen neuen Überwachungszyklus gestartet werden.

In der oben beschriebenen Ausführungsvariante eignet sich die Vorrichtung zur Erkennung von Kontaminationen durch eine durch die Nährstoffart des Förderbandes vorgegebene Keimart. 5

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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, optional auch mehrere Keimarten dadurch zu unterscheiden, daß über gemeinsam genutzte Rollen (4,6) parallel nebeneinander laufende Förderbänder angesetzt sind, die unterschiedliche spezifische Nährstoffarten enthalten. Selbst bei gleichen Kontaminationszahlen ca ergeben sich dabei im allgemeinen unterschiedliche Detektionszeiten TD. Hier ist es vorteilhaft, den Alarm anhand der ersten Schwellwertsüberschreitung auszulösen. Ausreichende Auflösung bei stark unterschiedlichem T0 wird erfindungsgemäß dadurch berücksichtigt, daß zum Wert TD proportionale Abstände der Löcher (10) und auch des jeweiligen Satzes der Stifte (7) angesetzt werden. Bei hohem TD ergibt sich dabei entsprechend hohe Bebrütungszeit und hohe Länge des aufsteigenden Bandbereiches. Zur Vermeidung entsprechend vergrößerter Gesamthöhe des Behälters (1) ist erfindungsgemäß als Option vorgesehen, zwischen Umlaufrolle (4) und Antriebsrolle z.B. zwei weitere Umlaufrollen einzufügen, womit im Bebrütungsabschnitt ein aufsteigender, ein fallender und ein weiterer aufsteigender Bandbereich anfallen.

Die angegebenen Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens zeichnen sich durch besondere Einfachheit und Robustheit aus und ergeben eine Alarmierung für Kontaminationsgrade cA, die weitgehend beliebig vorgebbar sind. Bei vorgegebener Länge des Bebrütungsabschnitts kann im Sinne eines Kompromisses durch Verminderung der Geschwindigkeit auf Kosten der zeitlichen Auflösung die Empfindlichkeit gesteigert werden, und umgekehrt. Exakte quantitative Bestimmungen von cA sind dabei aber a priori nicht vorgesehen. In Fällen, in denen sie notwendig sind, kann das Förderband (3) in einfacher Weise modifiziert werden, indem statt des kontinuierlichen Tränkprozesses eine definierte Probennahme erfolgt. Bild 3 zeigt eine entsprechende Ausführungsvariante. Statt der Tränkschicht (12) sind hier in geringem Abstand voneinander z.B. aus Kunststoff gefertigte Füllkammern (16) montiert, die jeweils zwei Elektrodenfolien (11) umfassen. Die Füllung erfolgt nach Passieren der Umlaufrolle (4), der hier kein Propellerrad (5) zuzuordnen ist durch eine Öffnung (17). Die standardisierte Probenmenge von 100 ml kann z.B. mit Kammerabmessungen von 10cm Höhe, 5cm Breite und 2cm Tiefe erzielt werden.

Im Falle der oben beschriebenen Varianten zur Durchführung des Verfahrens handelt es sich bei den Sensoren um Einrichtungen zur Messung der elektrischen Impedanz. Wie am Beginn der Beschreibung von Bild 1 schon erwähnt, können statt dessen auch andere Sensortypen eingesetzt werden, die den physikaiisch/chemischen Zustand des Förderbandes erfassen. Als Beispiel sei der schon eingangs erwähnte pH-Wert genannt. Bei seiner Nutzung ergibt sich ein wesentlich einfacheres Förderband (3). Im Extremfall entartet es zur saugfähigen Tränkschicht (12), die mit spezifischen Nährstoffen versetzt ist. Statt der Kontaktstifte (7) werden bei dieser Variante pH-Elektroden eingesetzt, die Meßwerte pH1, pH2 etc. erbringen. Die Einfachheit des Bandes wird hier allerdings mit den bekannten Problemen der kontinuierlichen pH-Wert-Messung erkauft.

Ein Nachteil der oben angegebenen Vorrichtungen ergibt sich daraus, daß für repräsentative Tränkungsmenge relativ große Dicken der Trankschicht (12) (Größenordnung cm) anfallen, vor allem dann, wenn sehr hohe Empfindlichkeit gefordert wird. Eine gewisse Anreicherung von Keimen ergibt sich aus der Funktion des Propellerrades (5), eine wesentlich effektivere Variante aber ist in Bild 4 dargestellt. Der hier umgesetzte Grundgedanke besteht darin, das zu überwachende Wasser durch die als Keimfilter angesetzte Tränkschicht zu saugen. In der gezeigten Variante werden statt einer zwei Umlaufrollen (18) eingesetzt. Zwischen ihnen ist eine Säugpumpe (19) montiert, welche die Probenflüssigkeit durch ein Förderband (20) saugt. Zur Gewährleistung guter Saugwirkung wird das Kunststoffband (9) hier mit homogen verteilten kleinen Löchern versehen, vorteilhafterweise aber entartet das Förderband zur reinen, nur mm dicken Tränkschicht. Die a-priori-Versetzung mit Nährstoffen entfällt hier. Statt dessen ist am Beginn der Bebrütungszone ein Nährmedienspender (21) angeordnet, der die Oberfläche des Förderbandes in ihrer ganzen Breite mit flüssigem Nährmedium hoher Konzentration versieht. Als vorteilhafter Nebeneffekt ergibt sich hier, daß ein ungewollter Übergang von Nährstoffen in das zu überwachende Wasser mit Sicherheit vermieden wird. Prinzipiell kann das Förderband auch hier mit konstanter Geschwindigkeit betrieben werden. Erfindungsgemäß aber ist ein diskontinuierlicher Betrieb vorgesehen, d.h. daß das Band während der gesamten Zykluszeit T ruht und schrittweise nur nach ihrem Verstreichen um die Länge des Abstandes der Kontaktstifte (7) weiterbewegt wird.

Erfindungsgemäß wird die zuletzt beschriebene Variante nicht nur zur Überwachung von Gewässern sondern auch zu jener der Luft verwendet. Bild 5 zeigt eine entsprechende Vorrichtung in horizontaler Anordnung, wie sie z.B. einer Montage an einer Raumdecke entspricht. Die Saug- 6

Claims (12)

1. AT 409 190 B pumpe (19) wird dabei durch ein Sauggebläse (22) ersetzt, dessen Aufgabe es ist, die zu überwachende Luft durch die betrachtete Region des während der Zykluszeit still stehenden, als homogene, dünne Filterschicht ausgeführten Förderbandes (23) zu saugen. Nach dem ersten Weiterbewegungsschritt wird die betrachtete Bandregion von einem Medienspender (24) versorgt, der hier neben dem Einbringen der spezifischen Nährstoffe auch die Aufgabe übernimmt, das zunächst trockene Förderband mit dem für das Wachstum notwendige wäßrige Medium zu versorgen. Statt des hochkonzentrierten Nährmediums im Falle der Wasserüberwachung wird hier also normal konzentriertes Medium in einer Menge aufgebracht, die eine volle Banddurchtränkung gewährleistet. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur kontinuierlichen Überwachung der Keimfreiheit von wäßrigen oder gasförmigen Medien, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung von Kontaminationen ein Teilbereich eines saugfähigen - mit den zu detektierenden Keimen spezifisch angepaßten Nährstoffen versetzten - Förderbandes mit dem zu überwachenden Wasser- oder Luftbereich in Berührung gebracht und der somit potentiell verkeimte Bandbereich im Weiterlauf bebrütet sowie zyklisch hinsichtlich des Anwachsens von Keimkulturen mit Hilfe von mehreren hintereinander durchlaufenen Sensoren untersucht wird und bei entsprechender Entartung der Meßgröße der Tatbestand tatsächlichen Anwachsens als Indiz der Kontamination gemeldet wird.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem über dem Gewässer angebrachten Gehäuse (1) ein Förderband (3) vertikal nach unten durch eine Gehäuseöffnung zu einer dem zu untersuchenden Wasser ausgesetzten Umlaufrolle (4) läuft, nach Passieren dieser Tränkstelle zur Bebrütung von im Kontaminationsfall aufgenommenen Keimen mit entsprechend geringer Geschwindigkeit zu einer motorgetriebenen Antriebswelle (6) nach oben läuft und auf diesem Wege sein physi-kalisch/chemischer Zustand durch mehrere für Stoffwechselprodukte empfindliche Sensoren untersucht wird, wobei der Meßwert einem Schwellwertschalter (14) zugeführt wird, welcher bei Schwellwertüberschreitung einen Alarmgeber (15) aktiviert.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Grundelement des Förderbandes (3) ein dünnes Kunststoffband (9) dient, das in regelmäßigen Abständen Löcher (10) aufweist und in jedem Lochbereich eine gut leitfähige Elektrodenfolie (11) trägt, wobei auf diesem Verbund eine saugfähige Tränkschicht (12) aufgebracht ist, welche spezifisch keimwachstumsfördernde Nährstoffe enthält.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensoren jeweils zwei Kontaktstifte (7) im Abstand der Bandlöcher (10) aus ihrer Ruhelage an die Elektrodenfolie (11) herangedrückt werden und die Impedanz Z der zwischen den kontaktierenden Stiften gerade befindlichen Bandregion durch einen elektrischen Impedanzmesser (13) als Meßgröße erfaßt wird.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Förderung des Tränkvorganges das zu überwachende Gewässer im Bereich der Umlaufrolle (4) beispielsweise durch ein Propellerrad (5) in turbulente Strömung versetzt wird.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß statt der Kontaktstifte (7) pH-Wert-Sensoren oder andere den physikalisch/chemischen Zustand charakterisierende Sensoren angeordnet sind.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schwellwertschalter (14) statt den unmittelbaren Meßwerten der einzelnen Sensoren die auf den ersten Sensor bezogenen Meßwerte zugeführt werden.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur spezifischen Detektion mehrerer Keimarten parallel nebeneinander laufende Förderbänder eingesetzt sind, welche unterschiedliche spezifische Nährstoffarten enthalten.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur quantitativen Bestimmung von Keimkonzentrationen statt der Trankschicht (12) in geringem Abstand voneinander, jeweils zwei Elektrodenfolien (11) umfassende Füllkammern montiert sind, die zur 7 AT 409 190 B Aufnahme der Probe eine Öffnung (17) aufweisen.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Detektion sehr geringer Keimkonzentrationen im Tränkbereich eine Säugpumpe (19) montiert ist, welche die Probenflüssigkeit durch ein dünnes, als Keimfilter angesetztes Förderband (20) saugt und das Nährmedium am Beginn der Bebrütungszone durch einen Nährmedienspender (21) aufgebracht wird.
11. 11. Vorrichtung nach Ansprüchen 2 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwachung von Luft die Säugpumpe (19) durch ein Sauggebläse (22) ersetzt ist und durch einen Medienspender (24) neben dem eigentlichen Nährmedium auch das für das Keimwachstum notwendige wäßrige Medium abgegeben wird.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderband kontinuierlich getrieben wird oder aber während der Zykluszeit ruht und nur nach ihrem Verstreichen schrittweise weiterbewegt wird. HIEZU 2 BLATT ZEICHNUNGEN 8