DE10158964A1

DE10158964A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Untersuchung von Medien auf das Vorhandensein von Lebendmaterie

Info

Publication number: DE10158964A1
Application number: DE2001158964
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Thielen; Hubert Jack
Original assignee: Digi Plan Planungsgesells GmbH
Current assignee: Digi Plan Planungsgesells GmbH
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2003-08-07

Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Untersuchung von Medien auf das Vorhandensein von Lebendmaterie, insbesondere Zellen oder Zellenanhäufungen. Dabei wird zunächst eine Probe des zu untersuchenden Mediums gezogen. Im Anschluss daran wird die vermutete Lebendmaterie isoliert und werden eine oder mehrere Zellkulturen gegebenenfalls in einer Nährlösung hergestellt. Hieran anschließend wird die Zellkultur auf eine Sensoreinheit optisch abgebildet. Schließlich erfolgt eine Auswertung dieses optischen Bildes der Zellkultur im Hinblick auf wachstumsbedingte Änderungen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untersuchung von Medien auf das Vorhandensein von Lebendmaterie. - Bei den zu untersuchenden Medien kann es sich grundsätzlich um Festkörper, Flüssigkeiten und/oder Gase handeln.
Solche Untersuchungsverfahren werden rudimentär in der Praxis eingesetzt, um beispielsweise eine Kontamination mit Bakterien in einem bestimmten Luftvolumen feststellen zu können. Daneben ist durch die DE 38 55 472 T2 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Quantifizierung von Nuklearproteinen bekannt geworden.
Die im Rahmen der Praxis realisierten Vorgehensweisen sind mit dem Problem behaftet, dass sich hiermit kaum eine ständige Kontrolle realisieren lässt, weil nach labortechnischen Verfahrensmaßnahmen vorgegangen wird, die nur ein stichprobenhaftes Überprüfen ermöglichen. - Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Untersuchung von Medien auf das Vorhandensein von Lebendmaterie anzugeben, welches bzw. welche sich besonders zur Standardisierung und Automatisierung eignet.
Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Untersuchung von Medien auf das Vorhandensein von Lebendmaterie, insbesondere von Zellen oder Zellanhäufungen, mit den Verfahrensschritten:

- Ziehen einer Probe des zu untersuchenden Mediums;
- Isolieren der vermuteten Lebendmaterie und Herstellen einer oder mehrerer Zellkulturen gegebenenfalls in einer Nährlösung;
- optisches Abbilden der Zellkultur auf eine Sensoreinheit und
- Auswerten des Bildes der Zellkultur im Hinblick auf wachstumsbedingte Änderungen.

Vorzugsweise lässt sich das beschriebene Verfahren automatisieren, indem in einem nachfolgendem Schritt die Probe ausgetauscht wird und die dann insgesamt fünf Verfahrensschritte turnusmäßig (innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne) wiederholt werden.
In der Regel kommt als Medium ein Gas oder eine Flüssigkeit zum Einsatz, von welcher die Probe per Unterdruck in eine Probenkammer ausgeschleust wird. Auf diese Weise lässt sich die Zellkultur einfach auf eine transparente Oberfläche, insbesondere einen Objektträger, aufbringen. Dieser Objektträger wird mittels einer Lichtquelle durchleuchtet, wobei das transmittierte Licht auf die Sensoreinheit fällt und so für die beschriebene optische Abbildung der Zellkultur auf die Sensoreinheit sorgt.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn als Sensoreinheit eine Sensorfeldmatrix eingesetzt wird. Denn hierdurch lassen sich einzelne Zellen der Zellkultur jeweiligen Sensorfeldern zuordnen und folglich nicht nur zeitlich sondern auch örtlich erfassen. Als Sensoreinheit mit Sensorfeldmatrix hat sich besonders eine CCD-Kamera als vorteilhaft erwiesen, die über eine Vielzahl an Einzelsensoren bzw. Sensorfeldern oder Pixeln verfügt. Selbstverständlich kann als Sensorfeld auch ein CCD-Chip (CCD = charge-coupled devise "ladungsgekoppeltes Schaltelement") zum Einsatz kommen.
Dieses Halbleiterbauelement besteht wie der Lichtsensor bei einer CCD-Kamera aus vielen schachbrettartig angeordneten Zellen, die auf ein Sensorfeld bzw. eine Sensorfeldmatrix mit matritzenartig angeordneten Sensoren führen. Bekanntermaßen sammeln sich unter Lichteinwirkung Elektronen in den jeweiligen Zellen (Pixeln) des CCD-Chips bzw. der CCD- Kamera, wobei die Zahl der Elektronen ein Maß für die Dauer und Intensität des eingefallen Lichtes ist. Folglich lässt sich jedem einzelnen Pixel eine bestimmte Helligkeit zuordnen, wobei in Verbindung mit den jeweiligen Koordinaten des Pixels aus diesen Werten ein digitalisiertes Bild entsteht. Dieses digitalisierte Bild kann im Rahmen einer digitalen Bildverarbeitung von einer angeschlossenen Rechnereinheit ausgewertet werden, wie nachfolgend näher erläutert wird.
Im Rahmen der Auswertung der digitalisierten Bilder steht primär das Wachstum der Zellen der Zellkultur im Focus. Dabei lassen sich Schwerpunkte dergestalt bilden, dass die Teilungsraten der Zellen, Änderungen der Kontur der Zellkultur, Zellwanderungen innerhalb des Sensorfeldes und/oder von Sensorfeld zu Sensorfeld, Wechsel des Absorptionskoeffizienten und/oder der Farbe der jeweiligen Zellen etc. eine Auswertung erfahren.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung, welche sich besonders zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens eignet und im geltenden Patentanspruch 7 beschrieben wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Vorrichtung sind Gegenstand der Patentansprüche 8 ff..
Im Ergebnis werden ein Verfahren und eine Vorrichtung vorgeschlagen, die sich insbesondere zur automatischen Untersuchung von jedweden Medien auf das Vorhandensein von vermuteter Lebendmaterie eignen. Das lässt sich im Kern auf die gleichsam automatisierbaren Verfahrensabläufe zurückführen, die eine zyklische Probenentnahme und Untersuchung dieser Probe beinhalten. Ziel dieser Probenentnahme ist es, eine oder mehrere Zellkulturen zu isolieren.
Dabei werden diese Zellkulturen in ein digitalisiertes Bild umgewandelt und in einer Rechnereinheit ausgewertet. Das kann im einfachsten Fall so aussehen, dass innerhalb vorgegebener Zeitzyklen die Kontur der beobachteten Zellkultur ermittelt und mit der vorher erfassten Kontur verglichen wird. Hat sich die von der Zellkultur eingenommene Fläche wesentlich vergrößert, beispielsweise um mehr als 30 bis 50%, so ist dies ein sicheres Indiz für eine stattgefundene Teilung der einzelnen, die Zellkultur bildenden, Zellen.
Ist es dagegen nicht zu einer Änderung der Kontur der Zellkultur oder der von ihr eingenommenen Fläche gekommen - auch nach mehreren Messzyklen nicht - so ist dies ein zuverlässiges Indiz dafür, dass es sich insofern nicht um Lebendmaterie handelt.
Wenn die betreffenden Messzyklen bekannt sind und vorgegeben werden, so lässt sich durch den beschriebenen Flächenvergleich in Abhängigkeit von den Zykluszeiten eine Rate für die Teilung der Zellen angeben. Da solche Zellteilungsraten grundsätzlich bekannt sind und in einem Speicher der Rechnereinheit abgelegt werden können, ermöglicht die Erfindung auf diese Weise nicht nur eine Entscheidung, ob Lebendmaterie vorliegt oder nicht sondern auch noch dergestalt, welche Art oder welche Arten von Lebendmaterie in Frage kommen. In gleicher Weise kann unter Zuhilfenahme der vorgegebenen Pixelgröße der CCD-Kamera bzw. des CCD-Chips darüber hinaus die durchschnittliche Größe der die Zellkultur bildenden Zelle ermittelt werden, welche zudem Aufschluss über die jeweils untersuchte Lebendmaterie und deren Art gibt. Gleichzeitig lässt sich mit Hilfe der vorgegebenen Nährlösung eingrenzen, um welche Art von Lebendmaterie es sich handelt. Denn einzelne Zellen teilen sich nur dann, wenn eine von ihnen akzeptierte Nährlösung zur Verfügung steht und das Zellwachstum bzw. die Zellteilung unterstützt.
Sollen z. B. bestimmte (gefährliche) Bakterien auf ihr Vorhandensein in einem Luftvolumen (beispielsweise in einer Klimaanlage) untersucht werden, so wird man vorzugsweise auf eine Nährlösung zurückgreifen, welche die Zellteilung bzw. das Zellwachstum dieser Bakterien begünstigt. Tritt eine solche Änderung der Zellkultur trotz der vorteilhaften Nährlösung nicht auf, so ist dies ein sicheres Indiz dafür, dass eben das betreffende Bakterium in dem untersuchten Luftvolumen nicht vorhanden ist bzw. unterhalb der Nachweisgrenze liegt.
Diese Nachweisgrenze lässt sich bis auf eine Zelle reduzieren, weil die Pixelgröße heutzutage kommerziell erhältlicher CCD-Chips bzw. CCD-Kameras bei ca. 5 µm² oder auch darunter liegt. Berücksichtigt man, dass beispielsweise die Zelle eines Bakteriums einen Durchmesser im µm-Bereich oder knapp darunter aufweist, so wird deutlich, dass mit Hilfe der CCD-Kamera bzw. des CCD-Chips als Sensoreinheit nahezu jeder Pixel eine einzelne Zelle zu erfassen in der Lage ist. Daraus resultiert eine Nachweisgrenze, die praktisch jede einzelne Zelle erfasst. Bei Bakterien, also einzelligen Kleinlebewesen ohne echten Zellkern, gilt demzufolge, dass der Nachweis jedes einzelnen Bakteriums gelingt.
Schließlich kommt dem Umstand besondere Bedeutung zu, dass das beschriebene Verfahren (und die Vorrichtung) gleichsam automatisch arbeiten, weil die Probe turnusgemäß ausgetauscht wird und die vorgeschalteten Verfahrensschritte zyklisch durchlaufen werden. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur automatischen Untersuchung von Medien auf das Vorhandensein von vermuteter Lebendmaterie in schematischer Seitenansicht im Bereich der Probenkammer;
Fig. 2 den Gegenstand nach Fig. 1 im Bereich der Messsektion;
Fig. 3 den Gegenstand nach den Fig. 1 und 2 im Bereich der Austauschsektion und
Fig. 4 eine Aufsicht auf den drehbaren Objektträger.
In den Figuren ist eine Vorrichtung zur (automatischen) Untersuchung von Medien auf das Vorhandensein von vermuteter Lebendmaterie, z. B. Zellen oder Zellenanhäufungen, dargestellt. Bei dem zu untersuchenden Medium handelt es sich im Rahmen des Ausführungsbeispiels um Luft aus einer Klimaanlage. Selbstverständlich können auch andere Gase, Flüssigkeiten oder sogar Festkörper im Rahmen der nachfolgend beschriebenen Methode untersucht werden.
Zum grundsätzlichen Aufbau der Vorrichtung gehört eine Probenkammer 1, welche zur Herstellung wenigstens einer Zellkultur auf einem Objektträger 2 eingerichtet ist. Ferner sind eine Lichtquelle 3 und eine Sensoreinheit 4 realisiert, die eine gegenüberliegende Position im Vergleich zum dazwischen befindlichen Objektträger 2 ausweislich der Fig. 2 einnehmen. Schließlich sorgt eine Rechnereinheit 5 für die Auswertung wachstumsbedingter Änderungen des auf die Sensoreinheit 4 mit Hilfe der Lichtquelle 3 projizierten Bildes der auf dem Objektträger 2 befindlichen Zellen bzw. Zellanhäufungen oder Zellkulturen.
Anhand der Fig. 1, welche die vorgenannte Vorrichtung im Schnitt im Bereich einer Probensektion P zeigt, wird deutlich, dass die Probenkammer 1 mit einer Zuleitung 6 ausgerüstet ist, durch welche eine Probe des zu untersuchenden Mediums, vorliegend Luft, in die Probenkammer 1 gelangt bzw. hineingesaugt wird. Die Probenkammer 1 steht folglich unter Zuhilfenahme der Zuleitung 6 im Rahmen des Ausführungsbeispiels mit einem nur angedeuteten Klimaschacht 8 in Verbindung. Selbstverständlich kann an dieser Stelle jedwede andere Kammer oder ein anderer Raumkörper über die Zuleitung 6 mit der Probenkammer 1 in Verbindung stehen.
Eine zusätzlich an der Probenkammer 1 befestigte Ableitung 9 ist an eine angedeutete Vakuumquelle 10 angeschlossen, welche sich über die Rechnereinheit 5 steuern lässt. Je nach den Druckverhältnissen in dem Klimaschacht 8 sorgt die Vakuumquelle 10 unter Zuhilfenahme der Rechnereinheit 5 dafür, dass in der Probenkammer 1 der erforderliche Unterdruck herrscht. Dieser Unterdruck gewährleistet im Idealfall, dass ein ausgeschleustes Probenvolumen über die Zuleitung 6 direkt auf den Objektträger 2 bzw. eine unterhalb der Zuleitung 6 befindliche Nährlösungsschale 11 trifft, so dass in der zu untersuchenden Luft befindliche Bakterien unmittelbar von der in der Nährlösungsschale 11 befindlichen Nährlösung aufgenommen werden.
Das erreicht die Erfindung im Kern dadurch, dass sich die Probenkammer 1 aus zwei Gehäuseschalen 1a, 1b zusammensetzt, die zwischen sich den drehbaren Objektträger 2 unter Berücksichtigung eines Überstromkanals 12 aufnehmen. Für den seitlichen Abschluss der beiden Schalen 1a, 1b der Probenkammer 1 sorgt dabei ein den Objektträger 2 sowie die nachfolgend noch im Detail zu beschreibenden Aggregate insgesamt aufnehmendes Gehäuse 13, welches sich über Leitungen 14 beispielsweise mit Reinluft spülen lässt.
Dieses Gehäuse 13 stellt sicher, dass in der Nährlösung bzw. der Nährlösungsschale 11 möglicherweise angereicherte und vermehrte Bakterien nach ihrer Untersuchung nicht unkontrolliert nach außen abgegeben werden, sondern vielmehr durch eine Sterilisationsvorrichtung 15 im Rahmen einer Austauschsektion A abgetötet werden (vgl. Fig. 3). Bei dieser Sterilisationsvorrichtung 15 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um eine UV-Lampe 15a sowie eine Wärmequelle 15b. Zusätzlich mag eine Zu- sowie gegebenenfalls Ableitung 15c für ein Desinfektionsmittel realisiert sein, wobei diese gesamte Einrichtung ebenfalls zu der Sterilisationsvorrichtung 15 gehört. Es versteht sich, dass das Gehäuse 13 den drehbaren Objektträger 2 insgesamt aufnimmt, wie Fig. 4 deutlich macht.
Nachdem eine Probe aus dem Klimaschacht 8 entnommen worden ist, die in der Luft befindlichen Bakterien isoliert worden sind und in der Nährlösungsschale 11 eine oder mehrere Zellkulturen gebildet haben, erfolgt im nächsten Schritt die Untersuchung dieser Zellkulturen dahingehend, ob es sich insofern um vermutete Lebendmaterie oder tote Materie handelt. Folglich könnte man anstelle von Zellkulturen an dieser Stelle auch von einer Nährlösung mit eingebrachter Untersuchungsprobe reden.
Jedenfalls wird zum Zweck der Unterscheidung zwischen Lebend- und Totmaterie die Nährlösungsschale 11 von der zuvor beschriebenen Probensektion P zur Messsektion M im Gegenuhrzeigersinn entsprechend der Darstellung nach Fig. 4 weiterbewegt. Hierfür sorgt ein Stellmotor 16, welcher ebenfalls - wie die Vakuumquelle 10 - von der Rechnereinheit 5 entsprechend angesteuert wird. Das geschieht nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitfensters, welches dem Probeentnahmezeitraum, dem Ansetzen der Nährlösung und einem ersten oder mehreren ersten Wachstumsschritten der Zellkultur Rechnung trägt (vgl. Fig. 1).
Im Rahmen dieser Messsektion M nach Fig. 2 werden nun die in der Nährlösungsschale 11 befindlichen Zellkulturen auf die Sensoreinheit 4 abgebildet, bei welcher es sich im Rahmen des Ausführungsbeispiels um eine CCD-Kamera oder einen CCD-Chip handelt. Damit diese Abbildung gelingt, versteht es sich, dass sowohl die Nährlösungsschale 11 als auch die Nährlösung sowie der Objektträger 2 jeweils transparent ausgestaltet sind, und zwar unter Berücksichtigung des von der Lichtquelle 3 emmitierten Lichtes. Dieses liegt üblicherweise im sichtbaren Bereich, was jedoch nicht zwingend ist. So kann selbstverständlich auch ein Infrarot-Transmissionsbild der Zellkultur in der Nährlösungsschale 11 von der Sensoreinheit 4 aufgenommen werden.
Als Lichtquelle 3 hat sich eine LED als vorteilhaft erwiesen, wenngleich natürlich auch ein mehrfarbiges LED-Array zum Einsatz kommen kann, um Transmissionsmessungen bzw. das transmittierte Licht in verschiedenen Wellenlängenfenstern mit Hilfe der Sensoreinheit 4 aufnehmen zu können. So oder so sorgt wiederum die Rechnereinheit 5 für eine entsprechende Ansteuerung der Lichtquelle 3.
Es versteht sich, dass sowohl die Lichtquelle 3 als auch die Sensoreinheit 4 gegebenenfalls gekapselt sind, um eine Reinigung des Inneren des Gehäuses 13 ermöglichen zu können bzw. die vorgenannten Bauelemente 3, 4 vor Hitzestrahlung seitens der Wärmequelle 15b zu schützen. Vergleichbares gilt für übliche Schutzfunktionen hinsichtlich der möglicherweise eingebrachten Desinfektionslösung sowie der von der UV-Quelle 15a emmitierten UV-Strahlung.
Innerhalb dieser Messsektion M wird die in der Nährlösungsschale 11 befindliche Zellkultur ausgewertet, und zwar im Hinblick auf wachstumsbedingte Änderungen. Zu diesem Zweck nimmt die Rechnereinheit 5 die zu jedem Pixel der Sensoreinheit 4 korrespondierenden Helligkeitswerte auf und erzeugt hieraus ein digitalisiertes Bild der Zellkultur. Es können auch mehrere digitalisierte Bilder der Zellkultur produziert werden, wenn beispielsweise mit unterschiedlich farbigen LEDs bzw. wechselnden Lichtwellen gearbeitet wird, die von der Lichtquelle 3 ausgesandt werden.
Jedenfalls werden diese einzelnen digitalisierten Bilder der Zellkultur oder der Zellkulturen regelmäßig dahingehend ausgewertet, ob sich bei Verbleib der Nährlösungsschale 11innerhalb der Messsektion M unter Berücksichtigung eines von der Rechnereinheit 5 vorgegebenen zweiten Zeitfensters (das erste Zeitfenster korrespondiert zum Durchlauf der Probensektion P) die Kontur der beobachteten Zellkultur ändert. Wird beispielsweise ein Flächenwachstum der von der Zellkultur eingenommenen Fläche von 30% oder mehr ermittelt, so ist dies ein Indiz dafür, dass sich innerhalb des eingestellten zweiten Zeitfensters ein bestimmter Anteil der Zellen geteilt hat. Hieraus lässt sich folgern, dass die Zellen in der vorgegebenen Nährlösung leben können und sich teilen.
Wenn man nun die Nährlösung kennt und zur Untersuchung der bestimmten Zellenart vorgibt, so lassen sich hierdurch eindeutige Rückschlüsse dahingehend ziehen, dass die betreffende Zelle bzw. das zu untersuchende Bakterium in dem ausgeschleusten Medium vorhanden ist. Gleichzeitig kann aus dem fest vorgegebenen Volumen innerhalb der Probenkammer 1 und unter Berücksichtigung der Tatsache, dass jedes Bakterium in der Regel in etwa ein Pixel abdeckt auch auf Konzentrationen der Bakterien in dem betreffenden Luftvolumen rückgeschlossen werden. Denn die Bakterienzahl kann anhand der "abgedeckten" Pixel ermittelt und ins Verhältnis zum entnommenen und bekannten Probenvolumen gesetzt werden. Das alles liefert die Rechnereinheit 5.
Ferner ermöglicht die Auswertung und der Vergleich der einzelnen aufgenommenen digitalisierten Bilder Aussagen dahingehend, ob Zellwanderungen innerhalb des von der Sensoreinheit 4 erfassten Sensorfeldes stattfinden bzw. eine Zelle sich beispielsweise von Pixel zu Pixel bewegt. Auch können Aussagen über die verschiedenen Absorptionskoeffizienten (gegebenenfalls wellenlängenabhängig) der Zellkultur in Abhängigkeit von der Zeit gemacht werden. In gleicher Weise ist es denkbar, einen Farbwechsel der jeweiligen Zellen über den vorgegebenen Messzeitraum feststellen zu können.
Nachdem die Zellkultur in der Messsektion M ausgewertet wurde, wird der Probenträger 2 mit Hilfe des Stellmotors bzw. Antriebes 16 - gesteuert von der Rechnereinheit 5 - weiterbewegt, und zwar zur Austauschsektion A hin, die im Schnitt in der Fig. 3 dargestellt ist. An dieser Stelle wird zunächst einmal dafür gesorgt, dass die gezielt vermehrten Bakterien in der Nährlösungsschale 11 abgetötet werden, wenn dies aus Sicherheitsgründen erforderlich sein sollte. Danach stellt eine Austauschvorrichtung 17 sicher, dass die in der Nährlösungsschale 11 befindlichen Bakterien inklusive Nährlösung abgesaugt werden und anschließend eine neue Nährlösung in die Nährlösungsschale 11 eingebracht werden kann. Es ist möglich, dass es sich hierbei um eine andere Nährlösung handelt, die das Wachstum einer in einem nächsten Zyklus zu untersuchenden Bakterienart begünstigt. Das hängt vom Messprogramm ab, wie es vom Rechner 5 vorgegeben wird, welcher dazu die Austauschvorrichtung 17 entsprechend steuert. Jedenfalls verbleibt der drehbare Probeträger 2 wiederum eine gewisse und von dem Rechner 5 vorgegebene Zeit mit seiner Nährlösungsschale 11 in dieser Austauschsektion A. D. h. hier wird mit einem dritten vorgegebenen Zeitfenster gearbeitet.
Nachdem eine neue (oder wiederum die gleiche) Nährlösung in der Nährlösungsschale 11 aufgenommen worden ist, wird die Probenkammer 1 (wieder) geöffnet, damit eine weitere Probenentnahme geschehen kann. Es versteht sich, dass zur Volumensteuerung der gezogenen Probe sowohl in der Zuleitung 6 als auch der Abteilung 9 der Probenkammer 1 entsprechende Ventile vorgesehen sind, die wiederum vom Rechner 5 gesteuert werden, so dass sich in Kenntnis des Luftdrucks im Klimaschacht 8 sowie unter Berücksichtigung der Förderleistung der Vakuumquelle 10 das in die Probenkammer 1 eingesaugte Probenvolumen festlegen und vorgeben lässt. Ferner soll betont werden, dass die Verweilzeiten in den jeweiligen Sektionen P, M und A unterschiedlich oder gleich gestaltet sein können, je nach dem, wie viel Zeit für die jeweiligen Verfahrensschritte benötigt wird. D. h., das erste, zweite und dritte Zeitfenster lassen sich individuell und abhängig von den Gegebenheiten vom Rechner bzw. Rechnereinheit 5 vorgeben und steuern.
Die Summe der einzelnen Zeitabschnitte bzw. Zeitfenster zum Durchlaufen der Probensektion P, der Messsektion M und der Austauschsektion A bestimmt die Dauer eines Messzyklus. Sofern mit unterschiedlichen Nährlösungen zur Feststellung variierender Zellen bzw. Bakterienarten gearbeitet wird, so erhöht sich die Gesamtdauer eines Messzyklus dergestalt, dass die jeweiligen Einzelzyklen zeitmäßig addiert werden müssen, bis wieder ein Einzelzyklus erreicht ist, der mit der gleichen Nährlösung wie der Einzelzyklus zu Beginn arbeitet. Das alles erfolgt unter Zuhilfenahme der Rechnereinheit 5.
Auf diese Weise lässt sich das zu untersuchende Medium, vorliegend Luft, gleichsam Online und automatisch auf das Vorhandensein von Lebendmaterie untersuchen. Dabei liefert die Untersuchung nicht nur eine Antwort dahingehend, ob Lebendmaterie vorhanden ist oder nicht, sondern ermöglicht in gewissen Grenzen auch eine Differenzierung nach den beispielsweise in der Luft vorhandenen Bakterienarten, die auf unterschiedliche Nährlösungen reagieren. Die volumenmäßig vorgegebene Probe erlaubt ferner einen Rückschluss auf die Konzentration an Bakterien im festgelegten Volumen, so dass im Ergebnis eine umfangreiche Aussage hinsichtlich der vorhandenen Lebendmaterie gemacht werden kann. Das gilt auch im Hinblick auf etwaige Veränderungen der Lebendmaterie, die sich in Änderungen der Lichtabsorption oder der Beweglichkeit innerhalb der Nährlösung äußern.

Claims

1. Verfahren zur Untersuchung von Medien auf das Vorhandensein von Lebendmaterie, insbesondere Zellen oder Zellenanhäufungen, mit den Verfahrensschritten:

1. 1.1) Ziehen einer Probe des zu untersuchenden Mediums;

2. 1.2) Isolieren der vermuteten Lebendmaterie und Herstellen einer oder mehrerer Zellkulturen, gegebenenfalls in einer Nährlösung;

3. 1.3) optisches Abbilden der Zellkultur auf eine Sensoreinheit (4) und

4. 1.4) Auswerten des optischen Bildes der Zellkultur im Hinblick auf wachstumsbedingte Änderungen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur automatischen Untersuchung der nachfolgende Verfahrensschritt hinzutritt:

1. 1.5) Austauschen der Probe und wiederholen der Verfahrensschritte 1.1) bis 1.5).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Medium ein Gas oder eine Flüssigkeit zum Einsatz kommt, von welcher die Probe per Unterdruck in eine Probenkammer (1) ausgeschleust wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellkultur auf einen transparenten Objektträger (2) aufgebracht wird, welcher mittels einer Lichtquelle (3) durchleuchtet wird, wobei das transmittierte Licht auf die Sensoreinheit (4) fällt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensoreinheit (4) eine Sensorfeldmatrix, z. B. CCD-Kamera oder CCD-Chip, eingesetzt wird, so dass einzelne Zellen der Zellkultur jeweiligen Sensorfeldern, insbesondere Pixeln, zugeordnet werden können.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wachstum der Zellen der Zellkultur ausgewertet wird, und zwar im Hinblick auf Teilungsraten der Zellen, Änderung der Kontur der Zellkultur, Zellwanderungen innerhalb des Sensorfeldes und/oder von Sensorfeld zu Sensorfeld, wechselnde Absorptionskoeffizienten und/oder Farbe der jeweiligen Zellen, etc..

7. Vorrichtung zur Untersuchung von Medien auf das Vorhandensein von Lebendmaterie, z. B. Zellen oder Zellenanhäufungen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit
einer Probenkammer (1) zur Herstellung wenigstens einer Zellkultur auf einem Objektträger (2),
einer Lichtquelle (3) und einer Sensoreinheit (4), die gegenüberliegend von dem Objektträger (2) angeordnet sind, und mit
einer Rechnereinheit (5) zur Auswertung wachstumsbedingter Änderungen des auf die Sensoreinheit (4) projizierten Bildes der Zellkultur.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenkammer (1) eine Zuleitung (6) aufweist, durch welche die Probe des Mediums in die Probenkammer (1) hineingelangt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenkammer (1) eine an eine Vakuumquelle (10) angeschlossene Ableitung (9) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Objektträger (2) als transparente Drehscheibe mit Antrieb (16) ausgebildet ist, wobei die Drehscheibe durch die Probenkammer (1) hindurchgeführt wird.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Objektträger (2) in drei oder mehr Sektionen unterteilt ist, und zwar eine Probensektion (P) eine Messsektion (M) und eine Austauschsektion (A).

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (3) wenigstens eine LED, insbesondere ein mehrfarbiges LED-Array, welche(s) in eine Schutzmaske eingelegt ist, aufweist.