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Verfahren und Gerät zur Durchführung bakteriologischer Untersuchungen,
insbesondere zur bakteriologischen Untersuchung von Wasser Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zur Durchführung bakteriologischer Untersuchungen, insbesondere
zur bakteriologischen Untersuchung von Wasser, unter Verwendung eines verschließbaren,
z. B. als Dose ausgebildeten Behälters, in welchem sich zumindest ein Filter zur
Ablagerung von Mikroorganismen befindet.
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Bakteriologische Untersuchungen dieser Art werden vor allem im Interesse
des öffentlichen Gesundheitswesens durchgeführt, wo es häufig erforderlich ist,
Wasserquellen an Ort und Stelle schnell und g ründlich zu prüfen, um ihre Unschädlichkeit
festzustellen.
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Es ist in der Praxis der Wasserprüfung üblich geworden, Proben von
etwa 1 1 Wasser in vollkommen dicht abschließbare Gefäße einzufüllen, dann weit
abzukühlen und in ein Laboratorium zu bringen, wo die Proben gefiltert und die bei
der Filterung gefundenen Bakterien kultiviert werden. Eine erst kürzlich bekanntgewordene
Verbesserung dieses Verfahrens besteht in der Verwendung kleiner, hermetisch verschlossener
durchsichtiger Kunststoffschalen bzw. flacher Kunststoffdosen in Verbindung mit
einem tragbaren Filtergerät, wobei die Filterung der Proben an Ort und Stelle erfolgt
und die mit Bakterien besetzte Filtermembran dann in die Schale eingelegt und in
ihr verschlossen wird. Im allgemeinen ist die Schale mit einer Bettungsunterlage
für das mit Bakterien besetzte Filter versehen, die mit einem Nährmedium getränkt
ist. Auf diese Weise kann bereits die Entwicklung und Vermehrung der Bakterien stattfinden,
während die Filterungsprobe an den Ort ihrer endgültigen Überprüfung gesandt wird.
Ein Nachteil dieser bekannten Technik ist jedoch die Möglichkeit einer Verschmutzung
des Filters mit Fremdorganismen, die sehr groß ist, wenn die Arbeit der Probenentnahme
an Ort und Stelle unter besonders septischen Bedingungen erfolgt. Außerdem sind
die meisten geeigneten Filter sehr zerbrechlich; sie müssen daher vorsichtig behandelt
werden, und ihr Herübernehmen aus dem Filtriergerät in die Schalen bedingt sehr
große Sorgfalt, insbesondere dann, wenn eine Bettungsunterlage mit Nährmedium vorgesehen
ist, an der die Filtermembran mit ihrer ganzen Fläche eng anliegen soll.
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Durch die Erfindung wird bezweckt, das vorgenannte bekannte Untersuchungsverfahren
zu vereinfachen und zu verbessern und dabei vor allem die Sterilität der zu untersuchenden
Probe besser sicherzustellen.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß man das zu untersuchende
Medium durch eine Einlaßöffnung des eingangs genannten Behälters in diesen einführt
und aus einer der Einlaßöffnung gegenüberliegenden Auslaßöffnung des Behälters wieder
abzieht bzw. ablaufen läßt, so daß das Medium bzw. die Flüssigkeit durch den Filterfilm
hindurchströmt, wobei die Mikroorganismen auf dem Filterfilm zurückgehalten werden,
daß man anschließend ein Nährmedium für die Mikroorganismen in den Behälter einführt
und schließlich zur Kultivierung bzw. Bebrütung der auf dem Filter aufgefangenen
Mikroorganismen die Einlaß- und die Auslaßöffnung des Behälters abschließt.
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Wenn das zu untersuchende Medium in den Behälter hineingesaugt werden
soll, führt man das Verfahren zweckmäßig derart durch, daß man eine an der Auslaßöffnung
dicht befestigte und aus dem Behälterinnenraum nach außen ragende hohle Nadel durch
einen um die Nadel herum dicht abschließenden elastischen Pfropfen eines evakuierten
Gefäßes hindurchführt und durch das Vakuum eine zu filternde Gas-oder Flüssigkeitsprobe
durch die Einlaßöffnung in den Behälter hineinsaugen läßt.
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Ein Gerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches
also einen Behälter umfaßt, der sowohl zur Filtration als auch zur Bebrütung der
Mikroorganismen dient, umfaßt folgende Teile: 1. einen flachen runden Behälter mit
einem flachen Bodenteil, einer aufrechten Randbegrenzung und einem abnehmbaren,
dicht schließenden Deckel, wobei der Deckel eine verschließbare Einlaßöffnung und
der Bodenteil eine verschließbare Auslaßöffnung aufweist;
2. einen
zum Abfangen von Mikroorganismen geeigneten, in den Behälter einlegbaren Filterfilm;
3. eine das Abströmen bzw. Abfließen des Mediums zulassende Bettungsunterlage für
den Filterfilm; 4. im Bereich der aufrechten Randbegrenzung des Behälterraumes vorgesehene
Mittel, die auf dem Filterfilm aufliegen und diesen in Berührung mit der Oberfläche
der Bettungsunterlage halten.
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Die Erfindung schließt somit die Notwendigkeit einer besonderen Handhabung
des Filters aus, vermeidet jede Gefahr des Verschmutzens oder Einschleppens fremder
Mikroorganismen und macht ein besonderes Filtergerät unnötig.
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Nach dem Zusammenbau und vor der Ingebrauchnahme des Gerätes werden
der Einlaß und der Auslaß im Deckel und Boden des Behälters bzw. der Dose vorzugsweise
vollkommen dicht verschlossen; dann kann das Gerät sterilisiert und unter sterilen
Bedingungen für den jeweiligen sofortigen Einsatz bereitgehalten werden.
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Mit dem erfindungsgemäßen Gerät arbeitet man in der Weise, daß die
zu untersuchende Probe über entsprechende Zuleitungen durch den Einlaß im Deckel
in den Behälter eingeführt wird und nach Filtrierung wieder aus dem Auslaß im Boden
herausläuft. Beim Durchlaufen des Behälters werden die ursprünglich in der Probe
vorhandenen Mikroorganismen ausgefiltert und auf dem Filter gesammelt. Sie können
dann verinehrt werden, indem man ein Kulturmedium (Nährboden) z. B. durch die Auslaßöffnung
im Boden einführt, das die poröse Bettungsunterlage sättigt und den Organismen durch
den darüberliegenden Filterfilm Nahrung zuführt. Die Einlaß- und Auslaßbohrungen
werden dann verschlossen, und das Gerät ist für den Bebrütungsvorgang fertig.
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Der Filterfilm ist vorzugsweise eine mikroporöse Membran, die Bakterien
und andere Mikroorganismen an ihrer äußeren Oberfläche zurückhält und sammelt. Ein
in zufriedenstellender Weise arbeitender Filterfilm ist in der USA.-Patentschrift
1421341 beschrieben. Dieser Filterfilm wird dadurch hergestellt, daß man
einen Celluloseester in einem Lösungsmittel auflöst und die Lösung bis zur vollständigen
Trocknung in einer feuchten Atmosphäre verdampfen läßt.
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Aus dieser allgemeinen Beschreibung dürfte bereits zu erkennen sein,
daß die Erfindung in unterschiedlichen Geräteausführungen zur Anwendung kommen kann.
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In der Zeichnung sind einige ausgewählte Ausführungsbeispiele der
Erfindung dargestellt; es zeigt Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch ein Gerät
gemäß der Erfindung; außerdem geeignete Leitungsanschlüsse zum Zu- und Abführen
der zu untersuchenden Proben, Fig. 2 die Teile des in Fig. 1 dargestellten Gerätes
in auseinandergezogener Darstellung, Fig. 3 einen axialen Längsschnitt durch eine
andere Ausführungsform eines Gerätes gemäß der Erfindung, Fig. 4 eine schaubildliche
Ansicht eines Bodenteiles des Behälters eines Gerätes gemäß der Erfindung, bei dem
ein Teil weggebrochen ist, um konstruktive Einzelheiten des Bodenteiles deutlich
darstellen zu können, Fig. 5 eine schaubildliche Ansicht einer Bettungsscheibe,
die bei den unterschiedlichen Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes wahlweise
benutzt werden kann; Fig. 6 bis 8 sind schaubildliche Ansichten des Bodenteiles
eines Behälters gemäß der Erfindung, die unterschiedliche, wahlweise vorzusehende
Ausführungseinzelheiten erkennen lassen, Fig. 9 und 10 schematische Darstellungen,
an Hand derer bevorzugte Arbeitsweisen unter Verwendung des neuen Gerätes erläutert
werden.
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Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der
Erfindung besteht der als flache Dose ausgeführte Behälter 10 aus einem napfartigen
Bodenteil 12, der einen mittleren Anschluß in Form einer Auslaßöffnung 14 aufweist,
und aus einem abhebbaren, dicht schließenden Deckel 16, der ebenfalls einen zentralen
Anschluß in Form einer Einlaßöffnung 18 hat. In der normalen Ausführungsform weisen
sowohl der Bodenteil 12, als auch der Deckelteil 16 krazenartige Randteile 20, 21
auf, die derart abgeschrägt oder abgesetzt sind, daß sie dicht passend aufeinandergesetzt
werden können. Die Auslaß- und die Einlaßöffnung 14 und 18 sind vorzugsweise als
nach innen konisch verjüngte Bohrungen in äußeren Stutzen 22 und 24 ausgeführt,
die das Einsetzen von Anschlüssen in die Bohrungen 14 und 18 erleichtern und gleichzeitig
Verstärkungen des Behälters bilden. Zweckmäßigerweise werden der Deckel 16 und der
Bodenteil 12 aus einem durchsichtigen Kunststoff, z. B. Polystyrol, hergestellt,
wobei die Oberseite des Deckels 16 glatt und flach ausgeführt ist, um eine gute
Beobachtung des Innenraumes des Behälters zu ermöglichen; im allgemeinen kann ein
geeigneter Behälter so ausgeführt werden, wie er in der USA.-Patentschrift 2 677
647 beschrieben ist.
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Der Filterfilm 26 wird in dein napfförniigen Unterteil 12 von einer
porösen Bettungsunterlage 28 unterstützt, die zweckmäßigerweise ein kreisrundes
Stück aus dickem Filterpapier oder Filz ist, das das Ablaufen von Flüssigkeit aus
dem gesamten Raum unterhalb des Films 26 nach der Ablaufbohrung 14 hin gestattet
und außerdem ein saugfähiges Gebilde darstellt, das ein Nährmedium für die Kultur
der auf dem Filterfilm angesammelten Mikroorganismen aufnimmt.
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Der Filterfilm 26 wird normalerweise zwischen einem unter ihm liegenden
elastischen, z. B. aus Polychlorbutadien hergestellten, die Unterlagscheibe 28 umgebenden
und die untere Randfläche des Filterfilms abstützenden Dichtungsring 30 und einem
entsprechenden ringförmigen, auf der oberen Randfläche des Filterfilms 26 aufliegenden
Rahmen 32 in seiner Lage gehalten, wobei der Rahmen soweit nach oben reicht, daß
er an der Innenfläche des Deckels 16 anliegt. Der Filterfilm 26 wird auf diese Weise
in inniger Flächenberührung mit der Bettungsunterlage 28 gehalten, wobei der ringförmige
Rahmen 32 die den Filterbereich begrenzende Außenwand bildet. Wahlweise jedoch kann
die Bettungsunterlage 28 bis zu dem Außenrand des Films 26 reichen und als Unterstützungsplatte
dienen, an die der ringförmige Rahmen 32 die Randkante des Filterfilms 26 anpreßt.
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In Fig. 3 ist eine abweichende Ausführungsform des Gerätes gemäß der
Erfindung dargestellt, bei der die untere Randkante des Filterfilms 26 auf einem
umlaufenden Absatz des napfartigen Bodenteiles aufliegt, der einen Teil des Bodenteiles
bildet, und die obere Randkante von einem nach unten ragenden Randvorsprung 42 festgehalten
wird, der ein Teil des Deckels 16 ist. Bei dieser Ausführungsform stellt der umlaufende
Randvorsprung 42 einen Teil des Kragens des Deckels 16 dar, der seinerseits in den
Kragen 20 des napfförmigen Bodenteiles 12 eingreift. Die Eingriffsflächen können
zweckmäßigerweiseleucht konisch abgeschrägt sein, um eine dichte Passung beider
Teile zu sichern.
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Für die ambulante Verwendung des Gerätes erweist
es
sich als wünschenswert, daß der Behälter noch sicherer verschlossen werden kann
als nur durch den Reibungsschluß zwischen dem napfartigen Bodenteil 12 und dem Deckel
16. Zu diesem Zweck kann ein durch Andrücken festklebendes Haftband, z. B. ein Vinyl-
oder Zelluloseband, um die zylindrischen Mantelflächen der Kragen 20 und 21 herumgelegt
werden, wodurch jedes unbeabsichtigte Öffnen und damit ein Unsterilwerden des Innenraumes
des Gerätes vermieden wird.
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Wenn ein klebendes Haftband in der soeben erwähnten Weise zum Abdichten
des Behälters benutzt wird, kann man den napfförmigen Bodenteil 12 und den Deckel
16 mit stumpf aneinanderstoßenden Kragen ausführen, anstatt an diesen Kragen konisch
geneigte Paßflächen vorzusehen, wie sie bei den Behältern gemäß Fig. 1, 2 und 3
dargestellt sind.
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In denjenigen Fällen, in denen es wichtig ist, daß die Filterung so
gleichmäßig wie möglich über die gesamte Fläche des Filterfilms verteilt erfolgt,
wird der napfförmige Bodenteil mit radialen N uten oder Rinnen 46 versehen, wie
sie in Fig. d dargestellt sind. Diese Nuten oder Rinnen schaffen zusätzliche Abzugsbereiche
unter der Bettungsunterlage 28 und sorgen für ein gleichmäßigeres Abziehen der Flüssigkeit
unterhalb dieser Unterlage.
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Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung des Abzuges von der Unterseite
des Filterfilms 26 ergibt sich dadurch, daß man an Stelle der Bettungsunterlage
28 ein Sieb oder eine mit Rinnen versehene Unterlagplatte vorsieht, wie sie in Fig.
5 dargestellt ist. Eine für diesen Zweck geeignete Platte kann eine mit waffelartigen
Einprägungen versehene Glasplatte 70 sein, die eine mit der Auslaßbohrung 14 übereinstimmende
zentrale Öffnung 72 aufweist und radiale Rinnen 74 enthält. Eine solche Platte unterstützt
den Filterfilm 26 und schafft einen ausreichenden Abzugsraum unter dem Film. Wenn
die saugfähige Bettungsunterlage 28 durch eine weniger saugfähige Unterlagplatte
oder ein Sieb bzw. eine mit Rinnen versehene Platte ersetzt wird, erweist es sich
während der Bebrütung der Bakterienkulturen als vorteilhaft, das Gerät in umgekehrter
Lage aufzustellen und das Nährmedium durch die Auslaßbohrung 14 hindurch unmittelbar
auf die Bodenfläche des Filterfilms 26 aufzugießen.
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Von anderen, mehr oder weniger wahlweise anzuwendenden Ausführungseinzelheiten
seien zunächst Stützfüße 48 erwähnt, wie sie in Fig. 6 dargestellt sind. Diese Füße
sitzen an der Unterseite des Bodenteiles 12 und ergeben eine sichere Abstützung
des Behälters, so daß er nicht über den Bodenstutzen 22 abkippen kann. Weiterhin
kann ein exzentrisch liegender Blindstutzen 50, wie er in Fig. 7 dargestellt ist,
sowohl an dem Deckel 16 als auch an dem napfförmigen Bodenteil 12 vorgesehen sein.
Er dient als Aufnahmehülse für einen konischen Zapfen 51. mit dem während der Bebrütungsdauer
die Einlaß- und Auslaßöffnungen des Behälters verschlossen werden können. Eine angerauhte
oder mattierte Fläche 52, wie sie in Fig.8 dargestellt ist, befindet sich an der
Unterseite des napfförmigen Bodenteiles 12; auf dieser Fläche können mit Tinte oder
Bleistift Hinweise oder Kennzeichnungen angebracht werden, die jede Probe kennzeichnen.
Schließlich lassen sich Abschnitte 54 eines durch Druck klebenden Bandes an den
Deckel 16 und an den Bodenteil 12 anhängen, mit denen der Einlaß und Auslaß dicht
verschlossen werden können, nachdem die Flüssigkeitsprobe durch das Filter hindurchgelaufen
ist. Die Einlaß- und Auslaßbohrungen 18 und 14 des zusammengebauten Behälters sind
vorzugsweise vollkommen dicht verschlossen, und zwar entweder durch die Klebestreifenabschnitte
54 oder durch die Pfropfen 51, die in der Fig. 7 dargestellt sind; der Behälter
wird vor seiner Benutzung sterilisiert.
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Bei der Anwendung des gemäß der Erfindung ausgebildeten Bakterien-Testgerätes
zur Entwicklung von aus den zu untersuchenden Flüssigkeiten ausgefilterten Bakterienkulturen
werden die Anschlüsse an die Einlaß- und Auslaßbohrungen 18 und 14 üblicherweise
durch rohrförmige, konisch ausgebildete Nippel 56 und 58 aus Polyäthylen oder anderem,
eine dichte Verbindung gewährleistendem Material hergestellt, die in die Bohrungen
eingesetzt werden.
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Ein zweckmäßiges Verfahren zur Entnahme von Wasserproben ist in Fig.
9 dargestellt. Ein Schlauch 57 wird über ein Doppelnippel-Paßstück 56 an den Einlaßstutzen
24 angeschlossen; das andere Ende des Schlauches taucht man in das zu prüfende Wasser.
Der Auslaßnippel58 wird dann mit irgendeiner Vakuumquelle verbunden, um die zu prüfende
Flüssigkeit durch den Behälter hindurchzusaugen und diesen Behälter dann zu entwässern.
Anschließend werden die Nippel entfernt und eine zur Sättigung der saugfähigen Bettungsunterlage
28 ausreichende Menge eines Nährbodens durch die Auslaßbohrung 14 eingefüllt, z.
B. mit Hilfe einer Spritze. Schließlich werden die Ein- und Auslaßbohrungen vor
der Bebrütung der Kultur durch die Stopfen 51 oder Abschnitte eines Klebebandes
dicht verschlossen.
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Ein zweckmäßiges Verfahren zur Durchführung des Vakuum-Ansaugens,
insbesondere bei arnbulanter Arbeit, besteht in der Verwendung einer evakuierten
Flasche 60 (Fig. 9), die durch einen weichen Gummistopfen verschlossen ist, durch
den man eine an den Auslaßnippel 58 angeschlossene hohle Nadel 62 hindurchsticht.
Durch das Einführen der Hohlnadel in die evakuierte Flasche 60 wird der Auslaßstutzen
mit dem Vakuum verbunden, worauf schnell das Einsaugen der zu prüfenden Flüssigkeit
erfolgt.
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Wahlweise kann eine Flüssigkeitsprobe auch in der Weise durch das
Filter hindurchgeleitet werden, daß man sie in einen weichelastischen Behälter 64
einfüllt, der z. B. aus Gummi oder Polyäthylen besteht und mit der Einlaßbohrung
18 verbunden ist. Durch Drücken und Quetschen des Flüssigkeitsbehälters kann man
die Flüssigkeit zwingen, durch den Behälter 10 hindurchzulaufen, wie es die Fig.
10 veranschaulicht. Bei dieser Art des Arbeitens ist kein Anschluß an der Auslaßbohrung
14 erforderlich.
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Das Gerät gemäß der Erfindung kann zur Durchführung von zahlreichen
unterschiedlichen bakteriologischen Untersuchungen verwendet werden. Es läßt sich
z. B. für die Kultur von aeroben und auch von anaeroben Organismen verwenden. Bei
aeroben Organismen ist es lediglich notwendig, daß der Luftraum des Behälters 10
zwischen dem Filterfilm 26 und dem Deckel 16 groß genug ist, damit die erforderliche
Luftmenge vorhanden ist, wenn der Behälter verschlossen wird. Falls anaerobe Organismen
vermehrt werden sollen, kann der Behälter mit Stickstoff oder Kohlendioxyd durchgespült
werden, um die Luft aus ihm zu verdrängen; anschließend wird er dann mit Stickstoff
oder Kohlendioxydatmosphäre gefüllt und verschlossen. Der Behälter kann ebenfalls
in vorteilhafter Weise für Kulturverfahren benutzt werden, bei denen nacheinander
zwei oder mehr Kulturmedien erforderlich sind. So ist es z. B. häufig üblich, zunächst
ein reines Nährmedium zu verwenden und dann anschließend
auf ein
spezifisches oder Selektivmedium überzugehen. Dieser Medienwechsel kann in der Weise
erfolgen, daß man das ursprünglich reine Nährmedium nach einem Wachstum der Bakterien
auf diesem Nährmedium abzieht, indem man die Einlaß-und Auslaßbohrungen öffnet und
an der Auslaßbohrung ein Vakuum wirksam werden läßt, während man durch die Einlaßbohrung
sterile Luft oder ein anderes Gas einläßt. Anschließend wird das neue spezifische
Nährmedium in der üblichen Weise eingeführt.