DE102022000221A1

DE102022000221A1 - Olfaktorisches Warnsystem für Feuchtigkeits- und Schimmelentwicklung

Info

Publication number: DE102022000221A1
Application number: DE102022000221.3A
Authority: DE
Inventors: Heimo Adamski; Thilo Fischer; Fong-Chin Huang; Tobias Vallon
Original assignee: 4gene GmbH
Current assignee: BIOSYNTH GMBH, AT
Priority date: 2022-01-22
Filing date: 2022-01-22
Publication date: 2023-07-27

Abstract

Es wird ein olfaktorisches Warnsystem offengelegt, welches ausgelöst durch Feuchtigkeit und/oder Schimmel einen Warngeruch freisetzt, welcher frühzeitig auf Feuchtigkeit und/oder Schimmel aufmerksam macht und den Nutzen hat, weitere Schadensentwicklung nach rechtzeitiger Entdeckung unterbinden zu können. Bevorzugte Ausführungen sind die eines Aufklebers oder einer Leiste für schwer einsehbare und durch Feuchtigkeit und Schimmel gefährdete Bereiche in Innenräumen, versehen mit glukosidisch gebundenen Warngerüchen, auslösbar durch Wasser über vorab trocken zugefügte Glukosidasen oder durch Enzyme, welche erst vom einsetzenden Schimmelbefall gebildet werden.

Description

Stand der Technik
Die Belastung von Wohn- und Arbeitsräumen mit Schimmelpilzen kann zu ernsten gesundheitlichen Schäden beim Menschen führen. Neben allergischen Reaktionen kann es zu Erkrankungen der Atemwege, Reizungen der Haut, chronischen Erschöpfungszuständen und zahlreichen weiteren Gesundheitsproblemen kommen. Das Institut für Bauforschung e.V. stellt hierzu 2015 fest:

„Die Problematik der Schimmelpilzschäden in Wohngebäuden beschäftigt seit vielen Jahren
Bauherren, Mieter und Experten. Umfragen unter Immobilienbesitzern und Mietern in Deutschland sagen aus, dass in ca. 17 % der Wohnungen Schimmelpilzbefall vorhanden ist. Angewendet auf den Wohnungsbestand von ca. 40 Mio. Wohnungen beträfe dies in Deutschland fast 7 Mio. Wohnungen und verdeutlicht die Brisanz der Problematik. Auch die Anzahl der Gutachten und Gerichtsurteile, die sich mit der Thematik befassen, wächst kontinuierlich und umfasst mittlerweile mehr als 10% aller Bauschadenfälle und eine Schadensumme von ca. 4 Mrd. E/Jahr."
(Kurzstudie SCHIMMELPILZSCHÄDEN (2015) Schadenbilder - Ursachen - Folgen. IFB 15555, S. 3)

Das Auftreten von Schimmelpilzen in Innenräumen kann einerseits durch externe Quellen wie Komposthaufen oder Biotonnen in der Nähe von Fenstern oder Türen verursacht werden. Häufiger und damit problematischer ist jedoch das Auftreten von Schimmelpilzen, wenn dessen Quelle in Innenräumen zu finden ist. Dabei ist für das Wachstum und die Sporulation aller Schimmelpilze die Verfügbarkeit von Wasser, sowie von Sauerstoff und Nährstoffen essenziell. In Innenräumen tritt Wasser in aller Regel entweder nach Ereignissen wie einer Überflutung, eines Wasserrohrbruch oder besonders häufig als Kondenswasser auf. In letzteren Fällen sind in der Regel bauliche Mängel durch fehlerhafte Isolierungen oder falsches Lüften die Ursache, vor allem an Wänden und Fensterrahmen. Als Nährstoffquelle können Schimmelpilze in Innenräumen, insbesondere Bestandteile der befallenen Baustoffe sowie organisches Material verwenden, welches sich aus der Luft auf Oberflächen ablagert.
Die US_7382269_B2 (2008) beschreibt als mögliche Problemlösung einen elektrischen „Schimmel-Detektor“, der auf der Messung von Temperatur und Luftfeuchte beruht.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung war es, ein System zu finden, welches frühzeitig vor dem schleichenden Auftreten von Schimmelpilzen in Wohnräumen warnt und entscheidend dazu beiträgt, dass Bewohner auf das Vorliegen einer potenziellen Gefahr rechtzeitig aufmerksam gemacht werden, bevor gesundheitliche Probleme und Schäden am Bau auftreten.
Lösung der Aufgabe
Die Erfindung besteht aus einem Warnsystem in Form eines einfach anzuwendenden Aufklebers oder einer Leiste, welches sich folgenden Umstand zunutze macht: Aroma- und Duftstoffglukoside sind pflanzliche Speicherformen und besitzen andere Eigenschaften als ihre korrespondierenden freien Duftstoffe. Besonders hervorzuheben ist, dass Glukoside geruchlos und nicht flüchtig sind. Ein freier Duftstoff, der mit niedriger Geruchsschwelle vom Menschen wahrnehmbar ist und an Feuchtigkeit/Pilz erinnert oder in der Umgebung auffällig ist, soll als solches geruchsloses β-Glukosid auf biotechnologischem Weg bereitgestellt werden. Schimmelpilze bilden bei ihrem Wachstum in der Regel das Enzym β-Glukosidase, welches die genannten β-Glukoside spalten kann. Dadurch wird der gebundene Duftstoff freigesetzt und kann von Menschen bereits in niedrigen Konzentrationen gerochen werden. Folglich wird das Vorhandensein von Schimmelpilzen frühzeitig angezeigt und bemerkt. Wird ein solches Enzym dem System vorab trocken zugefügt, wird das System bereits durch die erste Feuchtigkeit und damit noch vor dem Auftreten von Schimmel ausgelöst. Der Aufkleber oder die Leiste kann durch den Verbraucher an schimmelgefährdeten und speziell an schlecht einsehbaren Stellen (hinter Schränken und Verbauungen, unter Spülen, in Raumecken mit möglicher Kondenswasserbildung, an Außenwänden der Wetterseite mit möglicher Mauerfeuchte) angebracht werden und gibt mit beginnendem Schimmelbefall schon sehr früh ein Geruchswarnsignal von sich.
Stand der Technik bezüglich gefundener Lösung
Die Spaltung von Duftstoffglukosiden durch Mikroorganismen ist allgemein bekannt und wird beispielsweise für die Nutzung von Glukosiden als Riechstoffvorstufen in Körperpflegeprodukten beschrieben (Herrmann, A (2015) Profragrances - Riechstoffvorstufen, Chemie in unserer Zeit, 49 (1), 36-47).
Warngerüche bezüglich eines anderen Schadensfalles, nämlich der Überhitzung technischer Installationen und deren Bewarnung durch Rauchgerüche, wurde von den Anmeldern schon zuvor in einer grundlegenden ( EP17811856.8 , erteilt) und davon abhängigen Anmeldungen ( EP 19783420.3 , DE10 2019 002 677.2 , DE 10 2020 002 054.2 ) offengelegt.
Grundsätzlich verschieden zu der vorliegenden Erfindung sind sowohl die Problemstellung als auch die gefundene Lösung. Im Falle des olfaktorischen Überhitzungsschutzes beruht die Lösung grundsätzlich auf der Pyrolyse der gebundenen Warngerüche (Glykoside oder nicht-kovalente Bindungsformen für niedrigere Temperaturen). Im Falle der vorliegenden Erfindung zur Warnung vor Feuchtigkeit und Schimmel beruht die Freisetzung der Warngerüche auf einer Auflösung eines Kapselmaterials oder auf der Hydrolyse der chemisch gebundenen Formen, in den meisten Ausführungsformen auf einer enzymatisch vermittelten Hydrolyse, in manchen Ausführungsformen werden diese Enzyme von dem Schimmel selbst gebildet. Die Auswahl der Warngerüche aus den Gruppen der Alkohole, Phenole, Amine und Thiole ist entsprechend des Charakters der Warnung anders gelagert. Im Falle der physikalisch gebundenen Warngerüche ist die Auswahl zudem nicht auf diese Gruppen beschränkt.
Definitionen
Im Sinne der Beschreibung der Erfindung bedeuten:

Duftstoff-/Warnstoffglukosid Glukoside von Alkoholen, Phenolen, Aminen und Thiolen, die als Duftstoffe Verwendung finden. Beispiele hierfür sind Hexenole, Eugenol, Borneol oder Methylanthranilat.
Glykosid Chemische Verbindung aus einem Alkohol, einem Amin oder einem Thiol mit einem Kohlenhydrat (entsprechend O-, N- oder S-Glykoside). C-Glykoside sind nicht Gegenstand der Erfindung.
Glukoside Spezielle Glykoside, bei denen Glukose das gebundene Kohlenhydrat ist. Wie bei Glykosiden allgemein auch werden noch α- und β-D-Glukoside unterschieden, je nach Stellung des Sauerstoffbrückenatoms in Bezug auf das Kohlenhydrat in der Normalprojektion (α-Glukoside: Sauerstoff steht vom Ring aus nach unten, bei β-Glukosiden nach oben).
Glykosidase Enzym mit einer Hydrolyse-Aktivität für Glykoside, also einer Spaltung von Glykosiden unter Aufnahme eines Wassermoleküls. β-Glykosidasen können β-Glykoside wie β-Glukoside spalten (vergleiche „Glukoside“).
Hydrolyse Spaltung von Molekülen oder Komplexen durch Wasser
Pyrolyse Thermische Spaltung von Molekülen oder Komplexen

Materialien
Rapidase (β-Glukosidase) wurde von DSM Food specialties B.V. unter dem Handelsnamen Rapidase AR 2000 bezogen.
Abkürzungen

mg: Milligramm
mL: Milliliter
mm: Millimeter

Beispiel
Anfertigung und Test von Aufklebern mit durch Feuchtigkeit auslösbarem Wamgeruch 10 Papieraufkleber (52 mm × 29,7 mm) wurden mit jeweils 0,2 mL einer Eugenol-β-D-Glukosid-Lösung (100 mg / mL Methanol) bestrichen und getrocknet. Weitere 10 solcher Papieraufkleber wurden mit jeweils 0,2 ml einer wässrigen Lösung von Rapidase (β-Glukosidase) (50 mg / mL) bestrichen und getrocknet.
Für einen Test auf Auslösung des Eugenol-Warngeruches durch Feuchtigkeit wurden drei Aufkleber mit Eugenol nebeneinander auf eine saugfähige Pappe geklebt. Auf diese wurden dann jeweils ein weiterer Aufkleber mit der β-Glukosidase angebracht. Die saugfähige Pappe wurde in eine Wanne mit etwas Wasser gelegt und diese in einem Raum mit 78 m³ neben einer Wand auf den Boden gestellt. Der Raum wurde verschlossen und für 2,5 Tage nicht betreten. Beim Wiedereintreten wurde ein ungewöhnlicher Geruch nach Eugenol (Gewürznelke) wahrgenommen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 17811856 [0007]
EP 19783420 [0007]
DE 102019002677 [0007]
DE 102020002054 [0007]

Claims

Eine Vorrichtung als Warnsystem, die über einen Warngeruch oder ein Warngeruchgemisch auf Feuchtigkeit und hierdurch ausgelösten Schimmelbefall aufmerksam macht, indem der Warngeruch durch Wasser oder Schimmel freigesetzt wird, bevorzugt eine solche Vorrichtung, die sich zur Anbringung und Warnung an schlecht einsehbaren und Feuchtigkeits- und Schimmel-anfälligen Stellen vor allem in Gebäuden eignet, beispielsweise ein Aufkleber, eine Leiste, einen Dübel, eine Tapete, ein Anstrich oder ein Spray mit dem gebundenen Warngeruch oder Warngeruchgemisch.
Eine Vorrichtung nach (1) welche diesen Warngeruch oder dieses Warngeruchgemisch in chemisch oder physikalisch gebundener Form enthält und diesen nach Einwirkung von Wasser oder von Schimmel freisetzt.
Ausführungsformen nach (1, 2) in denen der Warngeruch oder das Warngeruchgemisch chemisch wahlweise nicht-kovalent (beispielsweise in Komplexen), ionisch (als Salz) oder kovalent (beispielsweise als Glykosid, als Glykosidderivat, als Ester oder als Amid) vorliegt.
Ausführungsformen nach (1, 2, 3) bei denen der Warngeruch oder das Warngeruchgemisch so gewählt ist, dass der freigesetzte Warngeruch mit Feuchtigkeit und Schimmel assoziiert wird und hierdurch direkt auf das entsprechende Problem aufmerksam macht, oder in dem er so gewählt ist, dass er ortsunüblich ist und daher bei Auslösung frühzeitig Aufmerksamkeit erregt, oder dass er sich besonders eignet einen elektronischen Sensor auszulösen („elektronische Nase“).
Ausführungsformen nach (1, 2, 3, 4) bei denen der Warngeruch oder das Warngeruchgemisch durch Feuchtigkeit oder Schimmel ausgelöst werden, indem eine physikalische Bindungsform (beispielsweise eine Kapsel) durch Wasser aufgelöst oder durch Schimmel zersetzt wird, oder indem eine chemische Bindung aufgehoben wird, beispielsweise eine nicht-kovalente Binding durch Verdrängung des Warngeruches aus einem Komplex durch Wasser, oder idem eine ionische Bindung gelöst wird, beispielsweise durch Verdrängung eines in einem Salz gebundenen Warngeruches durch eine ebenfalls in trockenem Zustand beigefügte stärkere Säure oder Base, oder indem eine kovalente Bindung zu dem gebundenen Warngeruch gelöst wird, beispielsweise durch Hydrolyse eines Glykosides, Esters oder Amids, oder indem der Warngeruch durch Oxidation oder Reduktion mit Hilfsstoffen oder durch den Schimmel entsteht, beispielsweise durch Reduktion von Trimethylaminoxid und Freisetzung von Trimethylamin, oder indem der Warngeruch durch Lösen zuvor trockener und isolierter Komponenten in Wasser ausgelöst wird, indem er aus einer Gleichgewichtsreaktion durch Verdunstung sukzessive freigesetzt wird, beispielsweise aus einem Salz mit einer schwachen Säure oder schwachen Base.
Bevorzugt sind Ausführungsformen nach (1, 2 ,3, 4, 5) bei denen der Warngeruch oder das Warngeruchgemisch als Glykoside, oder Derivate von Glykosiden, oder noch mehr bevorzugt als Glukoside kovalent gebunden sind und die Freisetzung durch Enzyme (beispielsweise Glykosidasen) aus dem Schimmel stattfindet, oder, noch mehr bevorzugt, trockene Enzyme (Glukosidasen) zugesetzt sind und die Freisetzung bereits durch Wasser ausgelöst wird.
Bevorzugt sind Ausführungsformen nach (1, 2 ,3, 4, 5, 6) bei denen der Warngeruch oder das Warngeruchgemisch so gewählt sind, dass sie nach Schimmel, Pilz, Erde, oder streng riechen, beispielsweise 1-Octen-3-ol, Geosmin, Borneol, 2-Methyl-isoborneol, Isoborneol, (-)-α-Fenchol, oder so gewählt sind, dass sie ortsunüblich und aufmerksamkeitserregend sind, beispielsweise Sotolon, das homologe maple furanone, Eugenol, 2-trans- und 3-cis-Hexenol, Furfurylthiol, Methylanthranilat, Trimethylamin, oder zudem so gewählt sind, dass sie besonders geeignet sind, einen elektronischen Sensor ansprechen zu lassen, beispielsweise Eugenol, oder auch Stoffe sind, die für den Menschen geruchlich nicht oder kaum wahrnehmbar sind, aber gut durch einen elektronischen Sensor, beispielsweise Salicylalkohol aus dem Glukosid Salicin.
Warnsysteme nach (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) welche zusätzlich zur Freisetzung von Warngerüchen durch Feuchtigkeit oder Schimmel mit einer kombinierten Farbänderung reagieren, beispielsweise eine Ausführungsform als Aufkleber dann zusätzlich mit einem Farbstoffvorläufer, welcher ausgelöst durch Wasser oder Schimmel den Farbstoff bildet, beispielsweise durch eine Kombination eines pH-Indikators mit einer festen Säure oder Base im Aufkleber, oder beispielsweise durch ein Indoxylglykosid und trocken zugesetzte Glykosidase im Aufkleber, welches nach Auflösung hydrolysiert wird und einen Indigofarbstoff bildet; die Farbänderung kann dabei einen Schriftzug mit warnender oder dokumentierender Aussage bilden.
Ein Kit mit der Vorrichtung, bevorzugt einem Aufkleber oder einer Leiste, optional auch mit einem elektronischen Sensor, welche eine Gebrauchsanleitung mit Anleitung zur geeigneten Anbringung und Installation enthält, sowie eventuell mit einem Testmuster mit freisetzbarem Warngeruch, welches einem Anwender die selbständige Anbringung und Installation des Warnsystems erlaubt.