DE102012101063A1

DE102012101063A1 - Bioaerosol-Sammeleinrichtung

Info

Publication number: DE102012101063A1
Application number: DE201210101063
Authority: DE
Inventors: Marcus Clauß; Axel Hoppe
Original assignee: STIFTUNG TIERAERZTLICHE HOCHSCHULE HANNOVER; STIFTUNG TIERARZTLICHE HOCHSCHULE HANNOVER
Current assignee: STIFTUNG TIERAERZTLICHE HOCHSCHULE HANNOVER; STIFTUNG TIERARZTLICHE HOCHSCHULE HANNOVER
Priority date: 2012-02-09
Filing date: 2012-02-09
Publication date: 2013-08-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bioaerosol-Sammeleinrichtung (1) mit folgenden Merkmalen: a) wenigstens eine Beschichtungseinrichtung (17, 18, 19, 20), die dazu eingerichtet ist, automatisch auf einen der Beschichtungseinrichtung zugeführten Probenhalter (7) in einem darauf vorgesehenen Sammelbereich (71) für Bioaerosole eine ebene, dünne Silikonschicht (72) aufzutragen, b) wenigstens eine Silikon-Zuführeinrichtung (13, 14, 15, 16), die zur automatischen Zuführung von Silikon zu der Beschichtungseinrichtung (17, 18, 19, 20) eingerichtet ist, c) wenigstens eine Abscheidungseinrichtung (21, 22, 23, 24), die zur automatischen Abscheidung von Bioaerosolen auf der Silikonschicht (72) des Probenhalters (7) eingerichtet ist, d) wenigstens eine Steuereinrichtung (36), die zur automatischen Steuerung der Beschichtungseinrichtung (17, 18, 19, 20), der Silikon-Zuführeinrichtung und der Abscheidungseinrichtung (21, 22, 23, 24) derart eingerichtet ist, dass die automatische Abscheidung von Bioaerosolen auf der Silikonschicht (72) des Probenhalters (7) vor einem Aushärten des Silikons erfolgt ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung von PCI-Carraferm® RTV-Silikon.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bioaerosol-Sammeleinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung von PCI-Carraferm^® RTV-Silikon gemäß Anspruch 14.
Allgemein betrifft die Erfindung das Sammeln von Bioaerosolen aller Art, insbesondere luftgetragenen Mikroorganismen, z.B. Bakterien oder Pilzsporen. Luftgetragene Mikroorganismen sind von hoher gesundheitlicher Relevanz und es ist von großem Interesse, deren Konzentrationen in der Luft möglichst schnell und einfach abschätzen zu können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Sammeln von Bioaerosolen effizienter zu gestalten.
Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst durch eine Bioaerosol-Sammeleinrichtung mit folgenden Merkmalen:

a) wenigstens eine Beschichtungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, automatisch auf einen der Beschichtungseinrichtung zugeführten Probenhalter in einem darauf vorgesehenen Sammelbereich für Bioaerosole eine ebene, dünne Silikonschicht aufzutragen,
b) wenigstens eine Silikon-Zuführeinrichtung, die zur automatischen Zuführung von Silikon zu der Beschichtungseinrichtung eingerichtet ist,
c) wenigstens eine Abscheidungseinrichtung, die zur automatischen Abscheidung von Bioaerosolen auf der Silikonschicht des Probenhalters eingerichtet ist,
d) wenigstens eine Steuereinrichtung, die zur automatischen Steuerung der Beschichtungseinrichtung, der Silikon-Zuführeinrichtung und der Abscheidungseinrichtung derart eingerichtet ist, dass die automatische Abscheidung von Bioaerosolen auf der Silikonschicht des Probenhalters vor einem Aushärten des Silikons erfolgt ist.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass völlig automatisch Bioaerosole mit hoher Effizienz gesammelt werden können. Die Bioaerosol-Sammeleinrichtung eignet sich insbesondere dafür, an beliebigen Orten, deren Luftqualität untersucht werden soll, sowohl innerhalb von Gebäuden als auch im Freiraum aufgestellt zu werden, über einen gewissen Zeitraum regelmäßig oder unregelmäßig Luftproben aufzunehmen und die darin enthaltenen Bioaerosole zu sammeln und zu dokumentieren. Die Bioaerosol-Sammeleinrichtung eignet sich damit einerseits als ein Dokumentationswerkzeug, mit dem zu bestimmten Zeitpunkten die in der Luft vorhandenen Bioaerosole auf Probenhaltern gesammelt und dauerhaft aufbewahrt werden können. Die Bioaerosol-Sammeleinrichtung eignet sich mit einer entsprechenden Erweiterung auch zugleich für eine automatische Analyse der gesammelten Bioaerosole, indem zusätzlich Mittel für die automatische Analyse integriert sind. Auf diese Weise kann die Bioaerosol-Sammeleinrichtung auch zu einer automatischen Warneinrichtung erweitert werden, die automatisch eine Warnung bzw. einen Alarm auslöst, wenn die Konzentration bestimmter Partikel in der Luft vorgegebene kritische Grenzwerte überschreitet. Die Bioaerosol-Sammeleinrichtung kann autark, d.h. ohne permanente Bedienung durch Menschen, eingesetzt werden, was einerseits Zeit und Kosten für die Bedienung spart, andererseits auch ermöglicht, dass die Bioaerosol-Sammeleinrichtung in kontaminierten Gebieten eingesetzt wird.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die Bioaerosol-Sammeleinrichtung eine Beschichtungseinrichtung aufweist, mit der automatisch ein Probenhalter mit einer ebenen dünnen Silikonschicht beschichtet werden kann. Das Silikon eignet sich hervorragend für ein effizientes Sammeln von Bioaerosolen und erlaubt es, nach Aushärten des Silikons die gesammelten Bioaerosole dauerhaft aufzubewahren. Hierdurch kann die Luftqualität auch über längere Zeiträume dokumentiert werden.
Als Silikon sind insbesondere jegliche Silikon-Kautschuke vorteilhaft einsetzbar, die bei Raumtemperatur aushärten (vernetzen), wie z.B. handelsübliche RTV-Silikone. Vorteilhaft können hiermit Bioaerosole über einen Zeitraum von 45 Minuten mit einer Sammeleffizienz von über 90% gesammelt werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die Beschichtungseinrichtung automatisch eine ebene dünne Silikonschicht jeweils mit frischem Silikon erzeugt, und das frische Silikon durch automatische Steuerung zügig in der Abscheidungseinrichtung behandelt wird, indem dort Bioaerosole auf der Silikonschicht abgeschieden werden, und zwar bevor das Silikon aushärtet. Die ebene dünne Silikonschicht hat den Vorteil, dass eine automatische Analyse der gesammelten Bioaerosole besonders effizient erfolgen kann, da z.B. stark vergrößernde Mikroskopobjektive schneller und leichter auf die Oberflächenebene der Silikonschicht und die darauf gesammelten Bioaerosole fokussierbar sind. Zudem verhält sich diese Silikonschicht neutral im Hinblick auf Fluoreszenzeffekte, die bei der Analyse der gesammelten Bioaerosole gezielt genutzt werden können. Durch das Silikon werden die gewünschten Fluoreszenzeffekte nicht gestört. Zudem ist das Silikon ausreichend transparent, so dass auch ein Durchleuchten der auf dem Probenhalter gesammelten Bioaerosole ohne weiteres durchgeführt werden kann, was ein weiterer Vorteil bei (durch-)lichtmikroskopischen Untersuchungen ist.
Die Steuereinrichtung kann als zentrale Steuereinrichtung für die Beschichtungseinrichtung, die Silikon-Zuführeinrichtung und die Abscheidungseinrichtung ausgebildet sein, sowie für die nachfolgend noch genannten weiteren Elemente der Bioaerosol-Sammeleinrichtung. Es können auch jeweils einzelne, getrennte Steuereinrichtungen vorgesehen sein für einzelne Elemente der Bioaerosol-Sammeleinrichtung, die über eine Datenverbindung miteinander kommunizieren. Die Steuereinrichtung kann als Rechner bzw. als Computer ausgebildet sein, z.B. als handelsüblicher Personal-Computer oder Laptop.
Als Probenhalter können grundsätzlich alle möglichen Probenhalter, Probenträger oder Objektträger aus dem Bereich der Labortechnik und Analyse verwendet werden. Es können einzelne, diskrete Probenhalter oder bandartige Probenhalter, die ähnlich wie ein Fließband fortbewegt werden, verwendet werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Probenhalter eine Grundplatte aus magnetischem Material auf, die eine Öffnung aufweist, z.B. eine zentrale Bohrung. Auf der Grundplatte ist ein Haltematerial befestigt, das die Öffnung zumindest teilweise überdeckt. Das Haltematerial ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung als transparentes Material ausgebildet, z.B. als Deckglas oder Folie. Der Sammelbereich für Bioaerosole wird dabei von einem Teil der die Öffnung überdeckenden Oberfläche des Haltematerials gebildet. Dies hat den Vorteil, dass ein solcher Probenhalter durch einen oder mehrere Magneten aufgrund des magnetischen Materials der Grundplatte an einer gewünschten Stelle fixiert werden kann. Die Fixierung des Probenhalters kann damit auf technisch einfache und kostengünstige Weise erfolgen, so dass eine technische aufwendigere Fixierung durch Unterdruck oder ähnliches entbehrlich ist. Als Magnete können wahlweise Permanentmagnete oder Elektromagnete verwendet werden. Permanentmagnete haben den Vorteil, dass keine elektrische Beaufschlagung zur Betätigung erforderlich ist, so dass die dafür erforderliche elektrische Energie sowie die Ansteuerschaltung eingespart werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Abscheidungseinrichtung einen Impaktor und/oder eine elektrostatische Präzipitationseinrichtung auf. Im Falle eines Impaktors ist es vorteilhaft, wenn dieser mit einer Pumpe zum Ansaugen von Luft aus der Umgebung verbunden ist. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Pumpe als Drehschieberpumpe ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass hierdurch eine möglichst gleichmäßige Luftansaugung realisiert werden kann, was z.B. bei Kolbenpumpen nicht oder nur mit erheblichem Zusatzaufwand möglich wäre.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Bioaerosol-Sammeleinrichtung folgende Merkmale auf:

a) wenigstens eine Transporteinrichtung, die zum automatischen Transport eines mit Silikon beschichteten Probenhalters von der Beschichtungseinrichtung zu der Abscheidungseinrichtung eingerichtet ist,
b) die Steuereinrichtung ist zur automatischen Steuerung der automatischen Transporteinrichtung derart eingerichtet, dass der Probenhalter vor einem Aushärten des Silikons von der Beschichtungseinrichtung zu der Abscheidungseinrichtung transportiert werden kann.

Dies hat den Vorteil, dass durch die Transporteinrichtung ein automatischer Transport des Probenhalters zu der Abscheidungseinrichtung zügig erfolgen kann, was insbesondere aufgrund des dünnschichtigen Silikonauftrags erforderlich ist, der zum schnellen Aushärten neigt. Die Transporteinrichtung kann z.B. einen Gewindespindel-Antrieb, einen Piezotisch und oder ein Förderband aufweisen. Alternativ kann die Bioaerosol-Sammeleinrichtung auch ohne Transporteinrichtung ausgebildet sein, wenn die Abscheidungseinrichtung unmittelbar bei der Beschichtungseinrichtung angeordnet ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Bioaerosol-Sammeleinrichtung folgende Merkmale auf:

a) wenigstens eine Einfärbeeinrichtung, die zum automatischen Einfärben von auf dem Probenhalter abgeschiedenen Bioaerosolen mit einem Farbstoff eingerichtet ist,
b) die Steuereinrichtung ist zur automatischen Betätigung der Einfärbeeinrichtung nach der automatischen Abscheidung von Bioaerosolen auf der Silikonschicht des Probenhalters eingerichtet.

Dies hat den Vorteil, dass die auf den Probenhalter abgeschiedenen Bioaerosole bereits in der Bioaerosol-Sammeleinrichtung automatisch eingefärbt werden können, so dass auch eine anschließende automatische Analyse in der Bioaerosol-Sammeleinrichtung z.B. unter Bestrahlung mit einem Fluoreszenz-auslösenden Anregungslicht erfolgen kann. Vorteilhaft kann das automatische Einfärben der auf dem Probenhalter abgeschiedenen Bioaerosole vor oder nach dem Aushärten des Silikons durchgeführt werden. Insbesondere ist es möglich, auch vor dem Aushärten des Silikons schon den Einfärbeprozess durchzuführen.
Als Farbstoff können auch übliche Chromophoren eingesetzt werden, deren Farbwirkung mittels Beleuchtung mit sichtbarem Licht optisch ausgewertet werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Farbstoff, der zum Einfärben verwendet wird, ein Fluoreszenzfarbstoff oder weist diesen auf. Es können alle zur Verfügung stehenden Fluoreszenzfarbstoffe eingesetzt werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Fluoreszenzfarbstoff SYBR^®Safe verwendet. Dieser Farbstoff färbt äußerst effektiv DNA-haltige Probenbestandteile an. Der Farbstoff hat außerdem den Vorteil, dass er nicht toxisch und nicht-mutagen ist, so dass er auch unter normalen Umgebungsbedingungen verwendet werden kann. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der verwendete Fluoreszenzfarbstoff ein Antifading-Reagenz auf, wie z.B. Ascorbinsäure. Hiermit kann ein unerwünschtes Ausbleichen des Farbstoffs minimiert werden. Der Fluoreszenzfarbstoff kann auch durch Fluoreszenz-markierte Antikörper gebildet sein.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Beschichtungseinrichtung dazu eingerichtet, eine Silikonschichtdicke im Bereich von 0,1 mm, insbesondere 0,05 mm, bis 0,01 mm zu erzeugen. Derart dünne Silikonbeschichtungen haben den Vorteil, dass die gesammelten Bioaerosole im Wesentlichen in derselben Ebene liegen und nicht allzu tief in das Silikon einsinken können. Dies hat wiederum Vorteile bei der automatischen Auswertung der gesammelten Proben unter einem Mikroskop, da einerseits die Fokussierung des Mikroskops einfacher und schneller durchführbar ist und zudem die Probe gut durchleuchtet werden kann. Die Beschichtungseinrichtung kann zur Erzeugung der dünnen ebenen Silikonschicht insbesondere eine Einrichtung zum Glattstreichen von auf dem Probenhalter aufgetragenen Silikonmengen aufweisen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Bioaerosol-Sammeleinrichtung wenigstens eine Analyseeinrichtung auf, die eingerichtet ist zur automatischen Analyse der auf dem Probenhalter gesammelten Bioaerosole. Mit dem Begriff „Analyse“ seien jegliche Arten der Auswertung der gesammelten Bioaerosole verstanden, insbesondere Auswertungen mit optischen Einrichtungen, spektroskopische Analysen sowie chemische Analysen. Das Vorsehen der Analyseeinrichtung hat den Vorteil, dass die Bioaerosol-Sammeleinrichtung auch autark Auswertungen der Bioaerosole durchführen kann und die Ergebnisse der Auswertung z.B. über eine Datenfernübertragungsstrecke an eine zentrale Daten-Sammelstelle melden kann. Die Bioaerosol-Sammeleinrichtung kann zudem dazu eingerichtet sein, automatisch die Analyseergebnisse mit Grenzwerten zu vergleichen und bei Überschreitung von Grenzwerten automatisch eine Warnung oder einen Alarm auszulösen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Analyseeinrichtung eine Bildaufnahmeeinrichtung und/oder ein Mikroskopobjektiv auf. Dies hat den Vorteil, dass eine automatische optische Analyse der gesammelten Bioaerosole durchgeführt werden kann. Durch die optische Analyse können beispielsweise Bakterien von Pilzsporen differenziert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Bioaerosol-Sammeleinrichtung zur automatischen Abtastung der auf dem Probenhalter gesammelten Bioaerosole in drei Raumrichtungen eingerichtet. Hierfür kann z.B. der Probenhalter auf einem Piezotisch oder einem ähnlichen in drei Raumrichtungen verfahrbaren Tisch angeordnet sein. Es kann auch die Bildaufnahmeeinrichtung bzw. das Mikroskopobjektiv an einem solchen in drei Raumrichtungen verfahrbaren Tisch befestigt sein. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass durch eine Verfahrbarkeit in z-Raumrichtung eine gute Fokussierung aufgenommener Bilder sichergestellt werden kann. Durch die Verfahrbarkeit in x- und y-Raumrichtung kann der gesamte Probenhalter bzw. derjenige Teil der Silikonschicht, auf dem Bioaerosole abgeschieden werden, großflächig abgetastet werden. Es können rasterartig mehrere nebeneinander liegende Bilder aufgenommen werden und zu einem Gesamtbild zusammengesetzt werden. Vorteilhaft können die Bilder dabei im Wesentlichen ohne Überlappung aufgenommen und zusammengesetzt werden. Dies hat den Vorteil, dass Aufwand und Rechenzeit für ein nachträgliches Zusammensetzen der Bilder durch ein Rechnerprogramm minimiert wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Beschichtungseinrichtung zur indirekten Silikon-Beschichtung des Probenhalters über ein Zwischenmedium eingerichtet, das das auf dem Probenhalter aufzutragende Silikon temporär aufnimmt. Die Verwendung des Zwischenmediums hat den Vorteil, dass das Silikon besser dosiert automatisch auf den Probenhalter aufgetragen werden kann. Der gewünschte gleichmäßige, dünne und ebene Silikonauftrag auf den Probenhalter kann hierdurch optimiert werden. Als Zwischenmedium kann z.B. ein bandartiges Material, wie z.B. ein Klebeband oder Klebefilm verwendet werden. Es ist vorteilhaft, z.B. Tesafilm als Zwischenmedium zu verwenden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Zwischenmedium zugleich als Verschlussmittel für einen in der Silikon-Zuführeinrichtung gebildeten Zuführkanal des Silikons ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass kein gesondertes Verschlussmittel für den Zuführkanal des Silikons erforderlich ist, wie z.B. eine automatisiert aufsetzbare und abnehmbare Verschlusskappe. Vielmehr kann das Zwischenmedium dicht an der Austrittsstelle des Silikons aus dem Zuführkanal vorbeigeführt werden und so einerseits das aufzutragende Silikon temporär aufnehmen, wenn dies gewünscht ist, oder anderenfalls den Zuführkanal des Silikons verschließen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Bioaerosol-Sammeleinrichtung wenigstens einen Silikon-Vorratsbehälter für Silikon auf, der mit der Silikon-Zuführeinrichtung verbunden ist. Der Silikon-Vorratsbehälter kann z.B. als Dosierspritze ausgebildet sein. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Silikon-Vorratsbehälter in die Silikon-Zuführeinrichtung einsetzbar und daraus entnehmbar. Auf diese Weise ist der Silikon-Vorratsbehälter auf einfache Weise wechselbar, z.B. wenn er getauscht werden muss. Die Silikon-Zuführeinrichtung kann z.B. über eine Gewindespindel die Dosierspritze betätigen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Bioaerosol-Sammeleinrichtung folgende Merkmale auf:

a) wenigstens ein Probenhalter-Vorratsbehälter für eine Vielzahl separater Probenhalter,
b) wenigstens eine Probenhalter-Zuführeinrichtung, die zur automatischen Zuführung von einem oder mehreren Probenhaltern von dem Probenhalter-Vorratsbehälter zu der Beschichtungseinrichtung eingerichtet ist,
c) die Steuereinrichtung ist zur automatischen Betätigung der Probenhalter-Zuführeinrichtung derart eingerichtet, dass ein oder mehrere Probenhalter zu der Beschichtungseinrichtung transportiert werden können.

Dies hat den Vorteil, dass eine Vielzahl separater unbenutzter Probenhalter zur Verfügung steht, ohne dass es einer manuellen Zuführung bedarf. Der autarke Betrieb der Bioaerosol-Sammeleinrichtung wird hierdurch weiter optimiert.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Bioaerosol-Sammeleinrichtung eine Lichtquelle auf, die zum Beleuchten eines Probenhalters in der Analyseeinrichtung mit einem Anregungslicht eingerichtet ist, durch das ein Fluoreszenzfarbstoff zur Fluoreszenz angeregt ist. Dies erlaubt eine integrierte autarke Analyse der gesammelten Bioaerosole unter Einbeziehung von Fluoreszenzeffekten. Hierdurch kann insbesondere die Analyse von DNA-haltigen Probenbestandteilen optimiert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Bioaerosol-Sammeleinrichtung wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung auf, die zum Durchleuchten eines Probenhalters in der Analyseeinrichtung mit einem Licht im sichtbaren Bereich eingerichtet ist. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Beleuchtungseinrichtung mit einem optischen Linsensystem (Kondensator) ausgestattet sein. Mittels der Beleuchtungseinrichtung wird eine integrierte autarke Analyse der gesammelten Bioaerosole unter Einbeziehung von lichtmikroskopischen Untersuchungen sowohl mit als auch ohne Einfärbung mit einem Farbstoff ermöglicht. Hierdurch kann insbesondere eine Analyse der biologischen Probenbestandteile mit speziellen, dem Fachmann bekannten Farbstoffen erfolgen. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Analyse der dreidimensionalen Beschaffenheit von Probenbestandteilen weiter optimiert werden kann, z.B. durch die Verwendung der Phasenkontrastmikrokopie. Hierdurch können vom Fachmann biologische Partikel wie Pilzsporen oder Pollen allein aufgrund der lichtmikroskopisch sichtbaren morphologischen Merkmale bis auf Artniveau bestimmt und quantifiziert werden. Auch die Untersuchung von abiotischen Partikeln wie z.B. Tonerstaub oder Ruß wird hierdurch ermöglicht.
Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gemäß Anspruch 14 gelöst durch eine Verwendung von PCI-Carraferm^® RTV-Silikon zum Sammeln von Bioaerosolen auf einem Probenhalter, insbesondere mittels einer Bioaerosol-Sammeleinrichtung der zuvor beschriebenen Art. Versuche haben gezeigt, dass durch die Verwendung dieser Silikonsorte die Sammelergebnisse optimiert sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
1 eine Bioaerosol-Sammeleinrichtung und
2 einen Probenhalter.
In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Elemente verwendet.
Zum Sammeln der Bioaerosole werden Probenhalter 7 verwendet, die in der 2 beispielhaft vergrößert dargestellt sind. Als Probenhalter 7 können z.B. metallene Scheiben 70, z.B. in Form von Karosseriescheiben mit 20 mm Durchmesser, aus magnetischem Eisen verwendet werden, auf die jeweils ein rundes Deckglas 71, z.B. mit 18 mm Durchmesser, mit einem Klebstoff befestigt wird. Das Deckglas 71 dient zugleich als Sammelbereich für Bioaerosole. Diese Probenhalter 7 werden, wie nachfolgend noch erläutert, automatisch mit Silikon 72 beschichtet. Auf der Silikonschicht 72 werden Partikel gesammelt, direkt auf der Silikonoberfläche eingefärbt und mikroskopiert.
Die 1 zeigt eine Bioaerosol-Sammeleinrichtung 1 mit den nachfolgend erläuterten einzelnen Elementen, die vorteilhaft in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein können.
Die Bioaerosol-Sammeleinrichtung 1 weist einen Probenhalter-Vorratsbehälter 11 mit einem Vorrat 12 an Probenhaltern 7 auf. Die Probenhalter 7 liegen bis zur Probenentnahme in dem Vorratsbehälter 11, der z.B. in Form eines Plexiglasrohres ausgebildet sein kann, in das die Probenhalter von oben eingelegt werden. Der Probenhalter-Vorratsbehälter 11 weist an der Unterseite eine spezielle Entnahmevorrichtung auf, über die automatisch jeweils ein einzelner Probenhalter 7 aus dem Probenhalter-Vorratsbehälter 11 entnommen werden kann. Die Entnahmevorrichtung kann z.B. eine speziell ausgeschnittene Messingplatte aufweisen, auf denen die im Vorrat 12 befindlichen Probenhalter 7 liegen. Die Messingplatte verhindert, dass die Probenhalter 7 aus dem Probenhalter-Vorratsbehälter 11 nach unten herausfallen. Durch den Ausschnitt, z.B. in Form eines eingefrästen Schlitzes, können einzelne Probenhalter seitlich aus einem in dem Probenhalter-Vorratsbehälter 11 vorgesehenen Schlitz herausgeschoben werden und mit Hilfe von Magneten und zwei zusätzlichen Metallstiften fest fixiert und in Position gehalten werden.
Für die Entnahme von Probenhaltern 7 aus dem Probenhalter-Vorratsbehälter 11 und zur weiteren Bearbeitung und Positionierung der Probenhalter an den noch zu erläuternden Stationen der Bioaerosol-Sammeleinrichtung 1 ist ein Probenhaltertisch 3, 4 vorgesehen. Der Probenhaltertisch 3, 4 weist einen präzise im Nanometerbereich positionierbaren 3D-Tisch 3 auf, der eine Positionierung mit einer Auflösung von z.B. 1 nm in allen drei Raumrichtungen erlaubt, d.h. in x-, y- und z-Richtung. Der 3D-Tisch kann z.B. als Piezo-Tisch oder als sonstiger in drei Raumrichtungen verstellbarer Tisch mit hoch auflösenden Schritt- oder Gleichstrommotoren ausgebildet sein. Letzteres hat den Vorteil, dass die Empfindlichkeit gegenüber Erschütterungen geringer ist als bei einem Piezo-Tisch. Auf dem 3D-Tisch 3 ist eine Einrichtung 4 befestigt, die eine Probenhalter-Fixiereinrichtung 5 sowie eine integrierte Beleuchtungseinrichtung 6 aufweist. Die Beleuchtungseinrichtung 6 kann z.B. in Form einer Halogenlampe oder einer Leuchtdiode ausgebildet sein, die in einer vorteilhaften Ausgestaltung mit einem optischen Linsensystem (Kondensator) ausgestattet sein kann. Die Beleuchtungseinrichtung 6 gibt Licht im sichtbaren Bereich ab. Die Probenhalter-Fixiereinrichtung 5 kann z.B. eine magnetische Fixiereinrichtung sein, d.h. einen oder mehrere Permanentmagneten oder Elektromagneten 5 aufweisen, über den der magnetische Probenhalter 7 auf der Oberseite der Einrichtung 4 fixiert wird. Es können z.B. drei symmetrisch in Dreieckform an der Probenhalter-Fixiereinrichtung 5 angeordnete Neodymmagnete eingesetzt werden.
Der Probenhaltertisch 3, 4 ist auf einer Gewindespindelanordnung 2, 8 befestigt. Die Gewindespindelanordnung 2, 8 weist eine Gewindespindel 8 sowie einen durch Rotation der Gewindespindel auf der Gewindespindel 8 in Querrichtung verfahrbaren Spindeltisch 2 auf. Über die Gewindespindeleinrichtung 2, 8 kann der Probenhaltertisch 3, 4 in Querrichtung, d.h. in x-Richtung, über größere Strecken verfahren werden, jedoch nur relativ grob positioniert werden. Für die Feinpositionierung eines Probenhalters 7 wird dann der 3D-Tisch betätigt. Die Gewindespindel 8 ist in einem Lager 10 gelagert. Am anderen Ende ist die Gewindespindel 8 mit einem Elektromotor 9 verbunden, durch dessen Betätigung die Gewindespindel 8 in Rotation versetzt werden kann.
Der Probenhaltertisch 3, 4 sowie der Spindeltisch 2 sind in der 1 zusätzlich in zwei weiteren Positionen punktiert dargestellt, um zu zeigen, wie diese Elemente über die Gewindespindel 8 verfahren werden können. Die Elemente können über die Gewindespindel auch an jeder anderen Position in Querrichtung positioniert werden, was aus Übersichtlichkeitsgründen aber nicht zusätzlich dargestellt ist.
Die Bioaerosol-Sammeleinrichtung 1 weist außerdem eine Beschichtungseinrichtung 17, 18, 19, 20 auf, mittels der eine ebene dünne Silikonschicht auf einen Probenhalter 7 aufgetragen werden kann. Hierzu wird der Probenhaltertisch 3, 4 mittels der Gewindespindeleinrichtung 2, 8 mit darauf angeordnetem Probenhalter 7 unter eine Beschichtungsrolle 20 der Beschichtungseinrichtung gefahren. Der Probenhalter 7 wird dabei unterhalb der Beschichtungsrolle 20 positioniert. Die Beschichtungseinrichtung ist in unmittelbarer Nähe zu einer Silikon-Zuführeinrichtung 13, 14, 15, 16 angeordnet. Die Silikon-Zuführeinrichtung 13, 14, 15, 16 ist zur automatischen Zuführung von Silikon zu der Beschichtungseinrichtung 17, 18, 19, 20 eingerichtet. Die Silikon-Zuführeinrichtung 13, 14, 15, 16 weist einen Silikon-Vorratsbehälter 13 auf, in dem frisches, noch nicht ausgehärtetes Silikon 14 vorhanden ist. Der Silikon-Vorratsbehälter 13 kann z.B. als Dosierspritze mit einem Stempel 16 ausgebildet sein. Der Stempel 16 ist über eine Gewindespindel von einem Elektromotor 15 automatisch betätigbar, so dass durch entsprechende Steuerung des Elektromotors 15 Silikon über einen Silikon-Zuführkanal 40 abgegeben werden kann.
Die Beschichtungseinrichtung 17, 18, 19, 20 weist eine Einrichtung zur indirekten Silikon-Beschichtung des Probenhalters 7 über ein Zwischenmedium 18 auf. Die indirekte Beschichtungseinrichtung weist z.B. eine Vorratsrolle 17 für einen Klebefilm, z.B. Tesafilm, auf, der als Zwischenmedium 18 dient. Der Klebefilm 18 wird über ggf. vorhandene zusätzliche Rollen über die Beschichtungsrolle 20 zu einer Aufnahmerolle 19 geführt. Der Klebefilm 18 wird von der Vorratsrolle 17 abgewickelt und auf die Aufnahmerolle 19 aufgewickelt. Hierzu ist die Aufnahmerolle 19 mit einem steuerbaren Elektromotor verbunden, durch dessen Betätigung die durch Pfeile in der 1 dargestellte Vorschubbewegung des Klebefilms 18 ausgelöst werden kann. Die klebende Seite des Klebefilms 18 ist dabei nach innen gewandt, d.h. von dem Silikon-Zuführkanal 40 des Silikon-Vorratsbehälters 13 bzw. im Bereich der Beschichtungsrolle 20 von dem Probenhalter 7 abgewandt, so dass das Silikon nur auf die nicht klebende Seite aufgetragen wird.
Es ist zu berücksichtigen, dass das Silikon bei Raumtemperatur durch Luftfeuchtigkeit aushärtet und daher aus dem Silikon-Vorratsbehälter 13 immer frisch entnommen werden muss. Zudem bildet sich nach kurzer Zeit eine Art Pfropfen aus erhärtetem Silikon in der Öffnung des Silikon-Zuführkanals 40, der einen direkten Beschichtungsvorgang des Probenhalters 7 mit Silikon stören würde. Vorteilhaft ist daher die indirekte Beschichtung mittels des Zwischenmediums 18 vorgesehen. Hierbei wird das aus dem Silikon-Zuführkanal 40 austretende Silikon zunächst auf den Klebefilm 18 aufgetragen. Der Klebefilm 18 transportiert das Silikon, das sich in Streifenform auf diesem abscheidet, über die verschiedenen dargestellten Rollen zu der Beschichtungsrolle 20 und damit zu dem Probenhalter 7. Überschüssiges Silikon härtet aus. Es verbleibt auf dem Klebefilm 18 und wird über die Aufnahmerolle 19 aufgerollt.
Über einen Zeitraum von einigen Sekunden kann dann kontinuierlich und langsam eine Gesamtmenge von ca. 20 Mikrogramm Silikon in einem einige Zentimeter langen und wenigen Millimeter breiten, sehr dünnen Streifen auf den Klebefilm aufgetragen werden. Dieser wandert langsam und kontinuierlich zu der Beschichtungsrolle 20. Die Beschichtungsrolle 20 hat einen relativ kleinen Durchmesser und eine möglichst ebene und glatte Oberfläche. Die Beschichtungsrolle kann z.B. aus Edelstahl hergestellt sein und einen Durchmesser von 4 bis 5 mm aufweisen. Direkt unter dieser Beschichtungsrolle 20 wird mit einem geringen Abstand von ca. 0,1 mm der Probenhaltertisch 3, 4 mit dem darauf aufliegenden Probenhalter 7 gefahren. Der Probenhalter 7 wird so positioniert, dass die Beschichtungsrolle 20 am vorderen Ende des Probenhalters 7 angeordnet ist. Der Klebefilm 18 mit dem in einem dünnen Streifen aufgebrachten Silikon fährt nun langsam über die Beschichtungsrolle und zwischen dieser und der Oberfläche des Sammelbereichs des Probenhalters 7 hindurch. Dadurch sammelt sich, solange sich der mit Silikon beschichtete Klebefilm 18 kontinuierlich langsam über die Beschichtungsrolle 20 dreht, immer mehr Silikon in dem Bereich zwischen der Beschichtungsrolle 20 und dem Sammelbereich des Probenhalters 7 an. Nach einigen Sekunden ist eine ausreichende Menge Silikon angesammelt, so dass der Vorschub des Klebefilms 18 gestoppt werden kann. Hieran schließt sich eine Bewegung des Probenhaltertischs 3, 4 an. Der Probenhaltertisch 3, 4 fährt direkt unter die Beschichtungsrolle 20 mit einem leichten Druck von einigen Gramm. Nun wird das Silikon über eine waagerechte Bewegung des Probenhaltertischs 3, 4 nach hinten gleichmäßig über den Probenhalter 7 verteilt und dieser damit frisch mit einer dünnen ebenen Silikonschicht beschichtet. Danach wird der Probenhaltertisch 3, 4 wieder um ca. 0,1 mm nach unten gefahren. Der Klebefilm 18 wird wieder in Bewegung gesetzt und weiter auf die Aufnahmerolle 19 aufgerollt. Dabei wird überschüssiges Silikon vom Probenhalter 7 entfernt. Dieses verbleibt auf dem Klebefilm 18 und wird mit aufgerollt. Danach fährt der Probenhaltertisch 3, 4 mit dem fertig beschichteten Probenhalter 7 weiter nach unten und wird sodann zur nächsten Station gefahren, in der die Abscheidung von Bioaerosolen auf dem Probenhalter erfolgt.
Der Silikon-Vorratsbehälter 13 kann z.B. 1 ml Silikon fassen. Es hat sich gezeigt, dass damit ca. fünfzig Beschichtungsvorgänge von Probenhaltern 7 durchgeführt werden können. Der Silikon-Vorratsbehälter 13 kann, wenn er in Form einer Spritze ausgebildet ist, z.B. in einem Kunststoffblock in einer Einfräsung gelagert sein, aus der die Spritze schnell nach oben entnommen werden kann. Über den Kunststoffblock ist die Spritze vorn und hinten fixiert. Der Stempel 16 der Spritze ist über eine Gewindespindel mit einem Elektromotor 15, z.B. in Form eines Schrittmotors verbunden. Der Elektromotor 15 dient dazu, den Stempel 16 herunterzudrücken und das Silikon aus der Spritze auf den Klebefilm 18 zu drücken.
Der Klebefilm wird damit über eine Zugspannung abgerollt. Die Verwendung von Tesafilm als Klebefilm ist günstig, weil es über lange Zeiträume in gleich bleibender Qualität und gleichen Abmessungen kostengünstig käuflich erhältlich ist. Durch die Klebeschicht wird der Klebefilm beim Abrollen unter einer gewissen Spannung gehalten, die vorteilhaft für das Auftragen des Silikons aus dem Silikon-Vorratsbehälter 13 auf den Klebefilm 18 und für den Vorgang der Beschichtung ist. Die Klebefilmerolle kann von einer Seite auf einen Rollenhalter gesteckt werden und mittels einer Schraubvorrichtung fixiert werden.
Die Bioaerosol-Sammeleinrichtung 1 weist ferner eine Abscheidungseinrichtung 21, 22, 23, 24 auf, die zur automatischen Abscheidung von Bioaerosolen auf der Silikonschicht 72 des Probenhalters 7 eingerichtet ist. Hierzu wird der Probenhaltertisch 3, 4 in die durch das Bezugszeichen 25 dargestellte Position gefahren. Die Abscheidungseinrichtung weist einen Impaktor 21 auf, der eine Düse mit vorbestimmtem geringem Durchmesser aufweist, z.B. mit 0,8 mm Durchmesser. Der Düsendurchmesser ist je nach Größe der auszuwertenden bzw. der zu sammelnden Bioaerosol-Partikel entsprechend zu wählen. Der Impaktor 21 ist über ein Saugrohr 22, das durch das Gehäuse der Bioaerosol-Sammeleinrichtung 1 nach außen geführt ist, mit der Umgebungsluft verbunden. Der Impaktor 21 ist über eine Rohrleitung 23 mit einer Pumpe 24, z.B. in Form einer Kreiselluftpumpe mit Kohleplättchen, verbunden.
Die Pumpe 24 ist ebenfalls automatisch steuerbar, sowohl hinsichtlich des Ein- und Ausschaltens als auch hinsichtlich der Pumpleistung. Die Pumpe 24 ist dazu eingerichtet, über die Rohrleitung 23 einen Unterdruck in dem Impaktor 21 zu erzeugen. Hierdurch wird über das Saugrohr 22 Luft aus der Umgebung angesaugt, wie durch die Pfeile 39 dargestellt. Die aus dem Saugrohr 22 in die Düse des Impaktors 21 eintretende Luft wird durch die Düse auf die Silikonschicht des Probenhalters 7 geführt, so dass durch den fortlaufenden Luftstrom auf dem Silikon eine bestimmte Menge an Bioaerosol-Partikeln abgeschieden wird. Hierdurch werden alle Partikel, die größer als 0,8 µm sind, auf dem Silikon abgeschieden. Es ist vorteilhaft, hierbei die Luftströmungsgeschwindigkeit durch Steuerung der Pumpe 24 zu begrenzen, z.B. auf eine Geschwindigkeit von ca. 40 km/h, um die Silikonschicht nicht zu beschädigen oder hinsichtlich ihrer Ebenheit nachteilig zu beeinflussen. Die hierfür benötigte Luftmenge von ca. 1,6 L/min wird durch die Pumpe 24 erzeugt. Hierbei ist es vorteilhaft, mittels der Kreiselluftpumpe einen kontinuierlichen gleichmäßigen Probenluftstrom zu erzeugen und nicht, wie z.B. bei einer Kolbenpumpe, einzelne hintereinander folgende Impulse zu generieren.
Der auf diese Weise mit Bioaerosolen versehene Probenhalter 7 wird mit dem Probenhaltertisch 3, 4 über die Gewindespindeleinrichtung 2, 8 zu einer Einfärbeeinrichtung 26, 27, 28 gefahren. Die Einfärbeeinrichtung 26, 27, 28 weist in einem Farbstoff-Vorratsbehälter 26 einen Vorrat 27 an Farbstoff auf. Die Einfärbeeinrichtung 26, 28 weist eine steuerbare Farbstoffabgabeeinheit 28 auf, über die in dosierter Weise Farbstoff aus dem Farbstoff-Vorratsbehälter 26 abgegeben werden kann. Die Farbstoffabgabeeinheit 28 kann z.B. in Form einer Piezo-Mikropumpe, als Magnetventil oder ähnliche steuerbare Ventileinrichtung ausgebildet sein. Der verwendete Farbstoff kann z.B. SYBR^®Safe sein, ggf. vermischt mit weiteren Substanzen. Der Farbstoff wird direkt auf die gesammelten Partikel und die Oberfläche des Probenhalters 7 aufgetragen. Der Farbstoff SYBR^®Safe färbt äußerst effektiv DNA-haltige Probenbestandteile ein. Dieser Farbstoff kann z.B. im Verhältnis von 1:1000 mit Wasser verdünnt werden. Es ist vorteilhaft, ein wasserlösliches und ungiftiges Antifading-Reagenz, z.B. Ascorbinsäure, zu der Färbelösung hinzuzugeben, um zu vermeiden, dass der Farbstoff bei der Fluoreszenzmikroskopie durch das Anregungslicht innerhalb kurzer Zeit ausbleicht. Hierfür haben sich 10 % Vol. einer gesättigten Ascorbinsäurelösung als vorteilhaft erwiesen. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der pH-Wert der Färbelösung durch das Antifading-Reagenz nicht zu stark verändert wird. Hierfür kann ein Puffer eingesetzt werden, z.B. ein TBE-Puffer. Zusätzlich ist es vorteilhaft, hierbei keine toxischen Chemikalien einzusetzen. Der Farbstoff SYBR^®Safe erfüllt diese Kriterien, da er ein nicht-mutagener und nicht-toxischer Fluoreszenzfarbstoff ist. Das Auftragen des Farbstoffs kann, wie in 1 dargestellt, an einer gesonderten Station erfolgen oder, was einen kompakteren Aufbau der Bioaerosol-Sammeleinrichtung ermöglicht, direkt unter dem Objektiv eines Mikroskops einer Analyseeinrichtung. Der Abstand der Abgabestelle des Farbstoffs zum Probenhalter 7 kann z.B. 4 mm betragen. Hierdurch sitzt der Farbstofftropfen durch die Oberflächenspannung fest zwischen dem Probenhalter 7 und dem Objektiv.
Die Bioaerosol-Sammeleinrichtung 1 weist ferner eine Analyseeinrichtung 6, 29, 30, 31 auf. Durch das Bezugszeichen 32 ist in der 1 dargestellt, dass der Probenhaltertisch 3, 4 mittels der Gewindespindeleinrichtung 2, 8 unterhalb der Analyseeinrichtung gefahren ist. Die Analyseeinrichtung kann z.B. ein Mikroskop-Objektiv 30 und eine dahinter angeordnete CCD-Kamera 29 aufweisen. Auf diese Weise können mit starker Vergrößerung digitale Aufnahmen ausgewählter Bereiche des Probenhalters 7 aufgenommen werden. Zur Aufnahme der Bilder kann die Beleuchtungseinrichtung 6 eingeschaltet werden, so dass die auf dem Probenhalter 7 gesammelten Partikel durchleuchtet werden. Hierbei wird die Beleuchtungseinrichtung 6 ebenfalls zur Analyseeinrichtung gezählt. Ferner kann eine Lichtquelle 31 der Analyseeinrichtung eingeschaltet werden, die zum Beleuchten des Probenhalters 7 mit einem Anregungslicht eingerichtet ist, durch das der Fluoreszenzfarbstoff zur Fluoreszenz angeregt wird. Während der Analyse der Bioaerosole auf dem Probenhalter 7 kann dieser mittels des 3D-Tischs 3 gegenüber dem Objektiv 30 in x- und y-Richtung verfahren werden, um zu ermöglichen, dass ein größerer Bereich der Oberfläche des Probenhalters 7 abgetastet wird, als über das Objektiv 30 in Folge der starken Vergrößerung mit einer einzelnen Aufnahme abdeckbar ist. Zusätzlich kann der Probenhalter 7 mittels des 3D-Tischs 3 in z-Richtung, d.h. auf das Objektiv 30 zu oder davon fort, verfahren werden. Diese Bewegung in z-Richtung kann auch dazu benutzt werden, eine geeignete Fokussierung zur Aufnahme von Bildern mittels der CCD-Kamera 29 einzustellen.
Es ist vorteilhaft, die Analyse der Bioaerosole in der Analyseeinrichtung 29, 30, 31 nach einigen Minuten nach Auftragen der Färbelösung zu beginnen. In diesem Zeitraum hat sich der eingesetzte Fluoreszenzfarbstoff an die DNA der Probenbestandteile angelagert. Durch die Verwendung von Silikon werden unerwünschte Fluoreszenzeffekte vermieden. Durch den verwendeten Fluoreszenzfarbstoff wird ferner sichergestellt, dass nur die an die DNA angelagerten Bestandteile fluoreszieren, so dass auch eventuell noch auf dem Probenhalter 7 vorhandene überschüssige Färbelösung den Prozess nicht stört. Als Objektiv 30 kann vorteilhaft ein Wasserimmersionsobjektiv z.B. von der Firma Zeiss eingesetzt werden, das speziell für Wasser optimiert ist. Das von der Lichtquelle 31 abgegebene Anregungslicht kann z.B. eine Wellenlänge von ca. 470 nm aufweisen und von einer Strom sparenden LED (Leuchtdiode) erzeugt werden. Insgesamt kann die Bioaerosol-Sammeleinrichtung hierdurch sehr Energie-effizient realisiert werden, was den Vorteil hat, dass die Einrichtung auch autark mit integrierter Stromversorgung im Freifeld, z.B. mittels eines Akkus, betrieben werden kann. Als Kamera 29 kann z.B. eine ProgResCFKamera von Jenoptik verwendet werden. Es können, z.B. durch automatische Steuerung, beliebig viele Bilder mit entsprechender Variation der x-, y- und z-Position des Probenhalters mittels des 3D-Tischs 3 aufgenommen werden und mittels eines Computerprogramms zusammengesetzt werden. Ein Vorteil des Systems ist, dass die Einzelbilder in x- und y-Richtung aufgrund der hohen räumlichen Auflösung des 3D-Tischs direkt aneinander gelegt werden können. Eine großflächige Überlappung, wie sie z.B. in Form von 20-prozentiger Überlappung bei bekannten Systemen erforderlich ist, kann vermieden werden. Hierdurch können rechenintensive und ggf., wenn die Bilder wenige Partikel oder wenig Struktur aufweisen, problematische Bildverknüpfungsvorgänge vermieden werden.
Zum Fokussieren der Aufnahmen kann ein Verfahren zum Auffinden der Schärfeebenen verwendet werden, bei dem die Lichtintensität (Helligkeitswert) der mittels der Kamera 29 aufgenommenen Bilder ausgewertet wird und der Probenhalter in z-Richtung solange verfahren wird, bis die Lichtintensität ihr Maximum erreicht. Es hat sich gezeigt, dass dann auch die beste Fokussierung vorliegt. Zusätzlich kann eine Autofokus-Funktion über eine automatische Kontrastauswertung der aufgenommenen Bilder vorgesehen sein. Hierzu kann auch ein Autofokus-Hilfslicht eingesetzt werden, das z.B. von der Lichtquelle 6 bereitgestellt werden kann.
Die anschließend entstehenden Ergebnisbilder, ggf. nach dem Zusammensetzen mehrerer Einzelaufnahmen, können im Rahmen einer automatischen Bildauswertung ausgewertet werden, z.B. durch die Steuereinrichtung 36.
Die Bioaerosol-Sammeleinrichtung weist ferner einen Auswurfmechanismus 33 mit einem Sammelbehälter 34 für ausgeworfene Probenhalter 35 auf. In dem Sammelbehälter 34 können die ausgeworfenen Probenhalter 35 auch dauerhaft gesammelt und einer späteren Archivierung zugeführt werden. Die Probenhalter mit den gesammelten Mikroorganismen sind über längere Zeit, bis hin zu einigen Jahren, haltbar und können daher leicht archiviert werden. Zur Betätigung des Auswurfmechanismus 33 wird der Probenhaltertisch 3, 4 mittels der Gewindespindeleinrichtung 2, 8 ganz nach rechts zu dem Antriebsmotor 9 verfahren. Der Auswurfmechanismus 33 schiebt dabei einen auf dem Probenhaltertisch 3, 4 befindlichen Probenhalter 7 nach links von dem Probenhaltertisch 3, 4 herunter, so dass dieser dann in den darunter liegenden Sammelbehälter 34 fällt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann der Auswurfmechanismus derart ausgebildet sein, dass der Probenhalter 7 mittels des Probenhaltertischs 3, 4 waagerecht in zwei Schlitze des Auswurfmechanismus gefahren wird. Danach wird der Probenhaltertisch 3, 4 nach unten verfahren. Der Probenhalter 7 bleibt in den Schlitzen liegen. Der Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden. Bereits in den Schlitzen liegende Probenhalter werden auf der gegenüberliegenden Seite herausgeschoben und durch eine Öffnung nach unten in den Sammelbehälter 34 befördert.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Sammelbehälter 34 als flüssigkeitsdichter Behälter ausgebildet.
In der 1 sind als Teile der Bioaerosol-Sammeleinrichtung 1 ferner ein Rechner 36 und eine Alarmeinrichtung 38 dargestellt. Diese können in das Gehäuse der Bioaerosol-Sammeleinrichtung 1 integriert sein oder auch separat davon angeordnet sein. Der Rechner 36 dient als Steuereinrichtung für die genannten steuerbaren Komponenten der Bioaerosol-Sammeleinrichtung. Hierfür ist der Rechner 36 über elektrische Leitungen 37 mit den einzelnen elektrisch betätigbaren Komponenten, wie z.B. dem Antriebsmotor 9, dem 3D-Tisch 3, dem Elektromagneten 5, der Beleuchtungseinrichtung 6, dem Antriebsmotor der Aufnahmerolle 19, dem Elektromotor 15, der Pumpe 24, der Farbstoffabgabeeinheit 28, der Lichtquelle 31 verbunden und zur automatischen Steuerung dieser Komponenten gemäß der zuvor beschriebenen Art eingerichtet. Der Rechner 36 ist ferner mit der Alarmeinrichtung 38 verbunden, die z.B. als akustischer oder optischer Signalgeber ausgebildet sein kann, z.B. in Form einer Warnlampe. Ergibt sich irgendeine Fehlfunktion der Bioaerosol-Sammeleinrichtung oder stellt der Rechner 36 aufgrund der durch die Analyseeinrichtung 29, 30, 31 ermittelten Bilder eine Grenzwertüberschreitung von bestimmten Partikelkonzentrationen in der Luft fest, wird automatisch die Alarmeinrichtung 38 durch den Rechner 36 betätigt.
Statt der zuvor genannten elektrischen Leitungen 37 können ganz oder zum Teil auch drahtlose Datenverbindungen realisiert sein. In diesem Fall kann z.B. der Rechner 36 an einer von der Bioaerosol-Sammeleinrichtung 1 entfernten Stelle angeordnet sein. Vorteilhaft ist die Bioaerosol-Sammeleinrichtung 1 für einen autarken Betrieb mit einer integrierten Energieversorgungseinrichtung, z.B. einer Batterie oder einem Akkumulator, ausgestattet. Dies erlaubt einen vollständig autarken Betrieb der Bioaerosol-Sammeleinrichtung 1 mit einer Steuerung über einen entfernt angeordneten Rechner 36 über drahtlose Datenkommunikation.
Die 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Beschichtungseinrichtung 17, 18, 19, 20 in Verbindung mit der bereits anhand der 1 beschriebenen Silikon-Zuführeinrichtung 13, 14, 15, 16. Wie erkennbar ist, weist die Beschichtungseinrichtung gemäß 3 drei zusätzliche Rollen 73 auf, über die das Zwischenmedium 18 abgerollt wird. Wie erkennbar ist, ist die Öffnung des Silikon-Zuführkanals 40 nun gegenüber einem vertikal verlaufenden Abschnitt des Zwischenmediums 18 angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass das Silikon an einer Stelle des Zwischenmediums 18 aufgetragen wird, an der die Spannung des Zwischenmediums 18 besonders hoch ist. Hierdurch wird zugleich die Öffnung des Silikon-Zuführkanals 40 durch das Zwischenmedium 18 dichter verschlossen. Die Funktion der Beschichtungseinrichtung gemäß 3 entspricht im Übrigen der bereits beschriebenen Funktion der Beschichtungseinrichtung.

Claims

Bioaerosol-Sammeleinrichtung (1) mit folgenden Merkmalen: a) wenigstens eine Beschichtungseinrichtung (17, 18, 19, 20), die dazu eingerichtet ist, automatisch auf einen der Beschichtungseinrichtung zugeführten Probenhalter (7) in einem darauf vorgesehenen Sammelbereich (71) für Bioaerosole eine ebene, dünne Silikonschicht (72) aufzutragen, b) wenigstens eine Silikon-Zuführeinrichtung (13, 14, 15, 16), die zur automatischen Zuführung von Silikon zu der Beschichtungseinrichtung (17, 18, 19, 20) eingerichtet ist, c) wenigstens eine Abscheidungseinrichtung (21, 22, 23, 24), die zur automatischen Abscheidung von Bioaerosolen auf der Silikonschicht (72) des Probenhalters (7) eingerichtet ist, d) wenigstens eine Steuereinrichtung (36), die zur automatischen Steuerung der Beschichtungseinrichtung (17, 18, 19, 20), der Silikon-Zuführeinrichtung und der Abscheidungseinrichtung (21, 22, 23, 24) derart eingerichtet ist, dass die automatische Abscheidung von Bioaerosolen auf der Silikonschicht (72) des Probenhalters (7) vor einem Aushärten des Silikons erfolgt ist.
Bioaerosol-Sammeleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) wenigstens eine Transporteinrichtung (2, 3, 4, 5, 8, 9, 10), die zum automatischen Transport eines mit Silikon beschichteten Probenhalters (7) von der Beschichtungseinrichtung (17, 18, 19, 20) zu der Abscheidungseinrichtung (21, 22, 23, 24) eingerichtet ist, b) die Steuereinrichtung (36) ist zur automatischen Steuerung der automatischen Transporteinrichtung (2, 3, 4, 5, 8, 9, 10) derart eingerichtet, dass der Probenhalter (7) vor einem Aushärten des Silikons von der Beschichtungseinrichtung (17, 18, 19, 20) zu der Abscheidungseinrichtung (21, 22, 23, 24) transportiert werden kann.
Bioaerosol-Sammeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) wenigstens eine Einfärbeeinrichtung (26, 27, 28), die zum automatischen Einfärben von auf dem Probenhalter (7) abgeschiedenen Bioaerosolen mit einem Farbstoff (27) eingerichtet ist, b) die Steuereinrichtung (36) ist zur automatischen Betätigung der Einfärbeeinrichtung (26, 27, 28) nach der automatischen Abscheidung von Bioaerosolen auf der Silikonschicht (72) des Probenhalters (7) eingerichtet.
Bioaerosol-Sammeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbstoff (27) ein Fluoreszenzfarbstoff ist oder diesen aufweist.
Bioaerosol-Sammeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungseinrichtung (17, 18, 19, 20) dazu eingerichtet ist, eine Silikonschichtdicke im Bereich von 0,1 mm, insbesondere 0,05 mm, bis 0,01 mm, zu erzeugen.
Bioaerosol-Sammeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bioaerosol-Sammeleinrichtung (1) wenigstens eine Analyseeinrichtung (6, 29, 30, 31) aufweist, die eingerichtet ist zur automatischen Analyse der auf dem Probenhalter (7) gesammelten Bioaerosole.
Bioaerosol-Sammeleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyseeinrichtung (6, 29, 30, 31) eine Bildaufnahmeeinrichtung (29) und/oder ein Mikroskopobjektiv (30) aufweist.
Bioaerosol-Sammeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bioaerosol-Sammeleinrichtung (1) zur automatischen Abtastung der auf dem Probenhalter (7) gesammelten Bioaerosole in drei Raumrichtungen eingerichtet ist.
Bioaerosol-Sammeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungseinrichtung (17, 18, 19, 20) zur indirekten Silikon-Beschichtung des Probenhalters (7) über ein Zwischenmedium (18) eingerichtet ist, das das auf den Probenhalter (7) aufzutragende Silikon temporär aufnimmt.
Bioaerosol-Sammeleinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenmedium (18) zugleich als Verschlussmittel für einen in der Silikon-Zuführeinrichtung (13, 14, 15, 16) gebildeten Zuführkanal (40) des Silikons ausgebildet ist.
Bioaerosol-Sammeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bioaerosol-Sammeleinrichtung (1) wenigstens einen Silikon-Vorratsbehälter (13) für Silikon aufweist, der mit der Silikon-Zuführeinrichtung (13, 14, 15, 16) verbunden ist.
Bioaerosol-Sammeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) wenigstens ein Probenhalter-Vorratsbehälter (11) für eine Vielzahl (12) separater Probenhalter (7), b) wenigstens eine Probenhalter-Zuführeinrichtung (2, 3, 4, 5, 8, 9, 10), die zur automatischen Zuführung von einem oder mehreren Probenhaltern (7) von dem Probenhalter-Vorratsbehälter (11) zu der Beschichtungseinrichtung (17, 18, 19, 20) eingerichtet ist, c) die Steuereinrichtung (36) ist zur automatischen Betätigung der Probenhalter-Zuführeinrichtung (2, 3, 4, 5, 8, 9, 10) derart eingerichtet, dass ein oder mehrere Probenhalter (7) zu der Beschichtungseinrichtung (17, 18, 19, 20) transportiert werden können.
Bioaerosol-Sammeleinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bioaerosol-Sammeleinrichtung (1) eine Lichtquelle (6, 31) aufweist, die zum Beleuchten eines Probenhalters (7) in der Analyseeinrichtung (6, 29, 30, 31) mit einem Anregungslicht eingerichtet ist, durch das ein Fluoreszenzfarbstoff (27) zur Fluoreszenz angeregt ist.
Verwendung von PCI-Carraferm^® RTV-Silikon zum Sammeln von Bioaerosolen auf einem Probenhalter (7), insbesondere mittels einer Bioaerosol-Sammeleinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.