DE1919271A1 - Apparatus and method for measuring gases - Google Patents

Apparatus and method for measuring gases

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    • C12Q1/04Determining presence or kind of microorganism; Use of selective media for testing antibiotics or bacteriocides; Compositions containing a chemical indicator therefor
    • C12Q1/06Quantitative determination

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Messung von GasenApparatus and method for measuring gases

Die konventionellen Methoden zur Peststellung von Bakterien mit Hilfe von Bakterienkulturen sind zeitraubend (sie erfordern eine Mindestzeit von 24 Std.) und kostspielig (wegen der aufgewandten Arbeitsleistung) und sind nicht so genau, w&e man es wünschen könnte.The conventional methods of plaguing bacteria with The help of bacterial cultures is time consuming (they require a minimum of 24 hours) and costly (because of the Work performance) and are not as accurate as one would like could wish.

In der Vergangenheit sind Untersuchungen zur Aktivität des Katalase-Enzyms durchgeführt worden. Bei solchen Untersuchungen wurden die Bakterien und Wasserstoffperoxid zusammengebracht, und es wurde dadurch eine Reaktion zwischen der in den Bakterien vorhandenen Katalase und dem Wasserstoffperoxid ausgelöst, welche die Freisetzung von Sauerstoff gewirkte. Der freigesetzte Sauerstoff trat in das freie Volumen oberhalb der Wasserstoffperoxidlösung ein und verursachte eine Erhöhung des Gasdruckes. Es sind Versuche zur Messung dieser Änderung des Gasdrucks (mit einem Manometer) gemacht worden; die Ansprechgeschwindigkeit dieser Methode hat jedoch eindeutige Grenzen, welche die dynamische Messung der Reaktion zwischen Katalase und Wasserstoffperoxid verhinderns die sehr schnell verläuft». Der innewohnende Mangel an Empfindlichkeit dieser Az»fc von Messung- spricht gegen ihre Verwendung. für die qüStudies on the activity of the catalase enzyme have been carried out in the past. In such investigations, the bacteria and hydrogen peroxide were brought together, and a reaction between the catalase present in the bacteria and the hydrogen peroxide was triggered, which caused the release of oxygen. The released oxygen entered the free volume above the hydrogen peroxide solution and caused an increase in the gas pressure. Attempts have been made to measure this change in gas pressure (with a manometer); However, the response of this method has clear limits that prevent the dynamic measurement of the reaction between catalase and hydrogen peroxide s very fast runs. " The inherent lack of sensitivity of this type of measurement- speaks against its use. for the qü

BAD ORtQtNALBAD LOCATION

tive
/ Messung der Katalase-Aktivität. '
tive
/ Measurement of catalase activity. '

Die Katalase-Aktivität ist ebenfalls quantitativ gemessen worden durch Titration des verbleibenden Wasserstoffperoxids nach einer vorgewählten Reaktionsdauer» Diese Methode Ist jedoch umständlich und unbequem, und es würde sehr schwierig sein, sie für die dynamische Messung zu verwenden. Sie gibt keine Möglichkeit zur fortlaufenden Aufzeichnung der Reaktion.The catalase activity has also been measured quantitatively by titrating the remaining hydrogen peroxide a preselected reaction time »However, this method is cumbersome and inconvenient, and would be very difficult to use for dynamic measurement. There are none Possibility to continuously record the reaction.

Es besteht eine beständige und dringende Notwendigkeit für einen empfindlichen, quantitativen Meßfühler für Bakterien mit schneller Ansprechgeschwindigkeit zur Verwendung in der Abwehr der biologischen Kriegsführung, in der Untersuchung auf Wasserverschmutzung, In der Verarbeitung von Nahrungsmitteln, bei der Identifizierung von pathologischen Zuständen und für die Regelung von Umgebungsbedingunfren. Weiterhin besteht ein Mangel an Mitteln zur dynairischen und kontinuierlichen Beobachtung und Aufzeichnung der Reaktion zwischen Katalase und Peroxid. Diese Erfordernisse werden durch die verschiedenen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung erfüllt.There is a constant and urgent need for a sensitive, quantitative probe for bacteria faster response speed for use in countering biological warfare, in the investigation Water pollution, In food processing, in the identification of pathological conditions and for the regulation of environmental conditions. There is also a Lack of means for dynamic and continuous observation and recording the reaction between catalase and peroxide. These requirements are met by the various designs of the present invention met.

Die meisten pathogenen Bakterien, welche durch Flüssigkeit oder durch die Atmosphäre übertragen werden, sind aeroblsche oder fakultativ anaeroblsche Bakterien, welche mit sehr wenigen Ausnahmen das Enzym Katalase enthalten. Gleicherweise ist die Katalase in den meisten tierischen Zellen vorhanden, beispielsweise in Hautzellen, Erythrozyten, Leberzellen und Nierenzellen. Daher können Urin und andere Körperflüsslgkeitsn Katalase enthalten , wenn Zellen, Bakterien oder Produkte der Zerstörung von Zellen, welche Katalase enthalten, vorhanden sind. Daher würde die Anwesenheit von bedeutungsvollen Mengen von Katalass anzeigen, daß irgendeine ungewöhnliche Zerstörung von katalasehaltigen Zellen auftritt oder In dem Körper aufgetreten ist oder daß bedeutende Mengen von Bakterien vorhanden sind» Es ist bereits bekannt, daß dieses Enzym äußerst speslflsch ist In seiner Fähigkeit zur Disproportionierung von Wasserstoffperoxid. Der Katälasegefialt x?on Bakterien wird bslspieIsweise abgegebenMost of the pathogenic bacteria that are transmitted through liquids or the atmosphere are aerobic or facultative anaerobic bacteria which, with very few exceptions, contain the enzyme catalase. Likewise, catalase is found in most animal cells, such as skin cells, erythrocytes, liver cells, and kidney cells. Therefore, urine and other body fluids may contain catalase when cells, bacteria or products of destruction of cells containing catalase are present. Hence, the presence of significant amounts of catalase would indicate that some unusual destruction of catalase-containing cells is occurring or has occurred in the body, or that significant amounts of bacteria are present. It is already known that this enzyme is extremely poor in its ability to disproportionate of hydrogen peroxide. The catalyzed bacteria are released , for example

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mit etwa 1 bis 2 % des Gesamtproteingehaltes, was äquivalent ist einer Menge von etwa 1O^ bis 10 Katalaseinolekülen pro Orpanismus.with about 1 to 2 % of the total protein content, which is equivalent to an amount of about 10 ^ to 10 catalase molecules per orpanism.

Es wurde gefunden, daß eine polarographische Membranzelle (eine Anode und eine Kathode, die elektrisch miteinander über einen geeigneten Elektrolytein in Verbindung stehen, wobei die Kathode benachbart 1st einer dünnen Außenwand eines Materials, das für Sauerstoff durchlässig ist) erfolgreich angewandt werden kann, um eine Erhöhung in einer WasserstoffperoxidlösungIt has been found that a polarographic membrane cell (an anode and a cathode, which are electrically connected to each other via a suitable electrolyte, where the cathode is adjacent to a thin outer wall of a material, which is permeable to oxygen) can be used successfully can get an increase in a hydrogen peroxide solution

lh 3 / lh 3 /

von noch weniger als 10 Molekülen pro cm Sauerstoff/quantitativ zu bestimmen, wenn die Kathodenkonfiguration gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Diese Erhöhung in dem Partialdruck des Sauerstoffs würde sich aus der Disproportionierung einer Wasserstoffperoxidlösung infolge der Anwesenheit von Katalasemolekülen ergeben. Es ist ermittelt worden, daß die Genauigkeit dieser Messung nicht durch die Anwesenheit der Wasserstoffperoxidlösung (oder einer Wasserstoffperoxid erzeugenden Lösung) beeinträchtigt werden kann, solange die durchlässige Membran, die einen Teil der Außenwand der Zelle bildet, für Wasserstoffperoxid undurchlässig ist, nicht porös ist und eine Durchlässigkeit für Sauerstoff hat, die gleich oder größer ist als icT cm /eec.of even less than 10 molecules per cm of oxygen / quantitative to be determined when using the cathode configuration according to the present invention. This increase in that Partial pressure of oxygen would result from the disproportionation of a hydrogen peroxide solution as a result of its presence of catalase molecules. It has been determined that the accuracy of this measurement is not due to the presence the hydrogen peroxide solution (or a hydrogen peroxide generating solution) can be affected as long as the permeable membrane, which forms part of the outer wall of the cell, is impermeable to hydrogen peroxide, is not porous and has a permeability to oxygen equal to or greater than icT cm / eec.

Die Anwesenheit der Katalase von Bakterien oder verschiedenen tierischen Zellen verursacht eine sehr schnelle Zersetzung des Wasserstoffperoxids In Sauerstoff und Wasser. Der Sauerstoff-Partialdruck der Wasserstoffperoxidlösung selbst erhöht sich schnell auf einen Wert, welcher der Menge und der integrierten Aktivität des vorhandenen Katalase-Enzyms proportional ist. Im Falle der Feststellung von Bakterien wird angenommen, daß diese Erhöhung im Sauerstoff-Partialdruck der Zahl der vorhandenen Bakterien in der Wasserstoffperoxidlösung proportional ist, wenn bekannt ist, daß keine andere Katalasequelle in Betracht gezogen werden muß. Es wurde gefunden, daß der Durchgang von Sauerstoff durch eine selektiv permeable Membran hindurch, die mit einer Wasserstoffperoxidl?sunp in Berührung steht, demThe presence of catalase from bacteria or various animal cells cause the hydrogen peroxide to decompose very quickly into oxygen and water. The partial pressure of oxygen the hydrogen peroxide solution itself quickly increases to a value which is the amount and the integrated Activity of the catalase enzyme present is proportional. in the If bacteria are found, it is assumed that this increase in the partial pressure of oxygen increases the number of those present Bacteria in the hydrogen peroxide solution is proportional when it is known that no other source of catalase is to be considered must be pulled. It has been found that the passage of oxygen through a selectively permeable membrane which is in contact with a hydrogen peroxide solution

909846/0964909846/0964

BAD ORIGJNALBAD ORIGJNAL

Sauerstoff-Partialdruck in der Wasserstoffperoxidlösung linear ν proportional ist. Das durch die sauerstoffdurchlässige Membran * \ ! einer polarographischen Zelle eintretende Sauerstoffgas erzeugt . einen Zellenstrom, der gemessen und aufgezeichnet werden kann. * .Oxygen partial pressure in the hydrogen peroxide solution is linearly proportional to ν. Through the oxygen-permeable membrane * \ ! Oxygen gas entering a polarographic cell is generated. a cell current that can be measured and recorded. *.

Als Teil dieser Erfindung sind Vorrichtungen geschaffen worden* ; um ein reproduzierbares kleines Volumen (d.h. weniger als 0*}- ^ cm^) einzustellen, welches angrenzend an die selektiv permeable Membran angeordnet werden kann, welche die Sauerstoffelektrode j (Kathode) der polarographisehen Zelle bedeckt. Auf diese Weise kann der durch die Anwesenheit sogar einer kleinen Zahl von , ? Bakterien in einer Wasserstoffperoxidlösung erzeugte Pärtialdruck des Sauerstoffs wirksam in diesem ausgewählten, der , " sauerstoffempfindlichen Kathode benachbarten Volumen isoliert > werden und kann auf Werte von mehr als einigen Atmosphären dee„ Saμerstoffpartialdruckes anwachsen, und eine solche Übersättigung mit Sauerstoff kann über lange Zeitperioden aufrechterhäl- j ten werden, wenn das Volumen durch gasdichte Wände definiert ist. In den Fällen, in denen das reproduzierbare kleine Volumen nicht durch gasdichte Wände definiert ist, kann der Sauerstoff- ' ■[ j Partialdruck gewöhnlich nicht eine Atmosphäre übersteigen, ohne :' ' daß Sauerstoff aus dem Meßbereich entweicht. jAs part of this invention, devices have been created *; in order to set a reproducible small volume (ie less than 0 *} - ^ cm ^) which can be placed adjacent to the selectively permeable membrane which covers the oxygen electrode j (cathode) of the polarographic cell. In this way, the presence of even a small number of ,? Bacteria in a hydrogen peroxide solution produce the partial pressure of oxygen effectively in this selected volume, which is isolated from the "oxygen-sensitive cathode" and can grow to values of more than a few atmospheres of the oxygen partial pressure, and such supersaturation with oxygen can be sustained for long periods of time be ten if the volume is defined by a gas-tight walls in the cases where the reproducible small volume is not defined by a gas-tight walls, the oxygen can. '■ [j partial pressure usually does not exceed one atmosphere, without:''that oxygen escapes from the measuring range j

Obwohl es vorzuziehen ist, daß der Meßbereich ein geschlossenes--. Volumen ist, ist es möglich, das Verfahren der Erfindung so durchzuführen, daß die Wasserstoff-PeroxidlÖsung zur Atmosphäre ; hin offen ist. Ebenso ist es nicht notwendig, das oben genannte _ \ kleine Reaktionsvolumen anzuwenden, wenn eine große Anzahl von Bakterien festgestellt werden soll, wie es bei einer urinä- E ren Infektion der Fall 1st. ■■"-.. > Although it is preferable that the measurement range be a closed -. Volume, it is possible to carry out the process of the invention with the hydrogen peroxide solution to the atmosphere; is open. Likewise, it is not necessary to apply the above _ \ small reaction volume, when a large number to be determined by bacteria, such as 1st it reindeer at a urinä- E infection case. ■■ "- .. >

Die Erfindung wird erläutert durch die folgende Beschreibung ' i zusammen mit den beigefügten Abbildungen.The invention is illustrated by the following description together with the attached illustrations.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Systems zur ?■"'""" ■ Reihenbestimmung von Bakterien in der umgebenden Atmos-, · v phäre (einschließlich einer Vorrichtung zur Herstellung ·.Fig. 1 is a schematic representation of a system for? ■ '"""" ■ series determination of bacteria in the ambient atmos-, · v phere (including a device for producing ·.

909846/0964 "909846/0964 "

und Lokalisierung eines reproduzierbaren kleinen Probenvolumens) . and localization of a reproducible small sample volume).

Fig. 2 zeigt mit mehr Einzelheiten eine polarographische Zelle mit einer Säuerstoffmembran in Kombination mit einer zweiten Vorrichtung zur Einstellung und Lokalisierung eines reproduzierbaren kleinen Probevolumens unter Meßbedingungen. Figure 2 shows a polarographic cell in greater detail with an oxygen membrane in combination with a second device for setting and localizing a reproducible small sample volume under measurement conditions.

Fig. 3 gibt eine schematische Darstellung eines abgeglichenen Zweizellen-Bakterienmeßinstruments, bei dem die elektrische Ausgangsleistung der beiden Zellen gegeneinander geschaltet und der Differenzstrom gemessen wird.Fig. 3 gives a schematic representation of a balanced Two-cell bacteria measuring instrument, in which the electrical output power of the two cells against each other switched and the differential current is measured.

Fig. 4 stellt schematisch eine Vorrichtung zum Einschluß eines Reaktionsvolumens dar zusammen mit einer Vorrichtung, um selektiv eine Probe und Wasserstoffperoxidlösung einzuführen.Fig. 4 schematically illustrates an apparatus for enclosing a Reaction volume represents together with a device to selectively a sample and hydrogen peroxide solution to introduce.

Fig. 5 stellt schematisch eine andere Ausgestaltung der Konstruktion nach Fig. 4 dar.Fig. 5 shows schematically another embodiment of the Construction according to Fig. 4.

Fig. 6 s.tellt schematisch eine Anordnung mit Nullabgleich dar, in der einzelne Reaktions,kammern verwendet werden mit einer Doppelzelle, die mit der Grundplatte des Gehäuses eine positive Dichtungsstelle bildet.Fig. 6 s.tellt schematically shows an arrangement with zero adjustment, in which individual reaction chambers are used with a double cell which forms a positive sealing point with the base plate of the housing.

Fig. 7 zeigt verschiedene beispielhafte Ausgestaltungen der Kathode, welche das erforderliche Verhältnis von Länge zu Breite der freiliegenden Kathodenoberfläche veranschaulichen. Fig. 7 shows various exemplary configurations of the cathode, which the required ratio of length to illustrate width of exposed cathode surface.

In der Anordnung zur Bestimmung von Bakterien in der Atmosphäre nach Fig. 1 werden die Bakterien aus der Atmosphäre dadurch gegen die Filterscheibe 11, die an dem Filterhalter 12 befestigt ist, geschleudert, daß Luft aus der Atmosphäre durch eine Aufpralldüse 13 mit hohem Volumen mit Hilfe der Pumpe l4 angesaugtIn the arrangement for the determination of bacteria in the atmosphere According to FIG. 1, the bacteria from the atmosphere are thereby against the filter disk 11, which is attached to the filter holder 12 is hurled, that air is sucked in from the atmosphere through an impingement nozzle 13 of high volume by means of the pump l4

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wird. Nach einer bestimmten Betriebsdauer wird der Filterhalter 12 aus dem Q«häus« 16 herausgenommen und eine katalasefreie Flüssigkeit, beispielsweise steriles Wasser, zu der Filterscheibe 11 hinzugefügt und das nasse Filter wird dann einer Ultraschallenergie ausgesetzt, indem es in Berührung mit dem Ultraschallüberträger 17 gebracht wird, um die Zellwände der Bakterien zu zerreißen, wobei der Überträger 17 seine Energie von einem Ultraschallgenerator 18 erhält. Es können andere Mittel zur Zerreißung der Zellwände und zur Freisetzung der löslichen Komponenten daraus angewendet werden, beispielsweise können Detergentien oder auflösende Enzyme angewendet werden. Durch diesen auflösenden Vorgang wird das intrazellulare Katalaseenzym wirksam freigelegt. Bei den Bakterienarten, bei denen eine wirksame Durchdringung der unaufgelösten Bakterienzellwand durch Wasserstoffperoxid auftreten kann, kann dieser Auflösungsschritt ausgelassen werden.will. After a certain period of operation, the filter holder 12 is removed from the housing 16 and a catalase-free one Liquid such as sterile water is added to the filter disc 11 and the wet filter then becomes one Exposed to ultrasonic energy by being in contact with the Ultrasonic transducer 17 is brought to the cell walls of the To tear bacteria apart, the transmitter 17 its energy from an ultrasonic generator 18 received. There can be other means of tearing apart the cell walls and releasing the cells soluble components thereof can be used, for example detergents or dissolving enzymes can be used. Through this dissolving process, the intracellular catalase enzyme effectively exposed. The types of bacteria in which a effective penetration of the undissolved bacterial cell wall Hydrogen peroxide can occur, this dissolution step can be omitted.

Der Filterhalter 12 mit der darin gehaltenen bearbeiteten Filterscheibe 11 wird dann in die Kammer 19 des Gehäuses 20 eingesetzt, wobei die Filterscheibe ll· in engem Kontakt mit der Polyäthylen-Membran 21 der polargraphischen Membranzelle 22 angeordnet wird. Zelle 22 ist eine elektrolytische Vorrichtung für die Verwendung bei chemischen Analysen, und entspricht in ihrem Aufbau dem allgemeinen Typ, wie er in dem US-Patent 2 913 386 von Clark, jr. beschrieben wird. Die Anode 23 und die Kathode 24 der Zelle 22 sind elektrisch verbunden durch einen "eingefangenen Elektrolyten1-' oder durch eine elektrolytbildende Substanz 25, welche vor Turbulenz geschützt ist und von der flüssigen, zu untersuchenden Probe durch die nicht-poröse Membran 21 physisch.isoliert und elektrisch isoliert wird, welche für Sauerstoff, jedoch nicht für Wasserstoffperoxid, durchlässig ist. Die Einfüllöffnung 26 ist vorgesehen, um gewünschtenfalls den Wechsel des Elektrolyten zu ermöglichen. Vorzugsweise wird diese Öffnung 26 mit einem geschliffenen Glas- : stopfen verschlossen. Die Membran 21 erstreckt sieh über die Oberfläche der Platinkathode 22I und liegt fest an ihr an, wobei die The filter holder 12 with the processed filter disk 11 held therein is then inserted into the chamber 19 of the housing 20, the filter disk 11 being placed in close contact with the polyethylene membrane 21 of the polar graphic membrane cell 22. Cell 22 is an electrolytic device for use in chemical analysis and is of the general type in construction as disclosed in U.S. Patent 2,913,386 to Clark, Jr. is described. The anode 23 and the cathode 24 of the cell 22 are electrically connected by a "trapped electrolyte 1 - 'or by an electrolyte-forming substance 25 which is protected from turbulence and physically by the non-porous membrane 21 from the liquid sample to be examined. is isolated and electrically insulated, which is provided for oxygen, but not hydrogen peroxide, is permeable to the filler opening 26 in order, if desired, to allow the exchange of electrolyte Preferably, this opening 26 with a ground glass... locked cram the diaphragm 21 extends over the surface of the platinum cathode 2 2 I and rests firmly against it, the

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Kathode 21 in einen Glasstab eingebettet und von ihm gehalten ist und wobei eine spezifische Kathodenfläche an dem körperfernen Ende des Glasstabes gemäß der verbesserten Konstruktion der Erfindung freiliegt.Cathode 21 embedded in a glass rod and held by it and wherein a specific cathode area at the distal end of the glass rod according to the improved construction the invention is exposed.

Öle bedeutenden Unterschiede zwischen der Konstruktion der früheren polarographischen Zellen (wie sie in ihrer typischen Form durch die im US-Patent 2 913 386 beschriebene Vorrichtung offenbart werden) ,sifiü die Ausgestaltung der freiliegenden Kathode und die Vorkehrungen zur Gewährleistung einer Dichtung zwischen der polarographischen Zelle und der Konstruktion des Reaktionsvolumens. Beide Aspekte werden in der untenstehenden Beschreibung im einzelnen erörtert.Oils show significant differences between the construction of the earlier polarographic cells (as they are in their typical Form disclosed by the device described in U.S. Patent 2,913,386), sifiü the configuration of the exposed Cathode and the provisions to ensure a seal between the polarographic cell and the structure of the Reaction volume. Both aspects are discussed in the below Description discussed in detail.

Wenn es erwünscht ist, können anstelle des unmittelbaren Aufbringens der Bakterien auf die Filterscheibe 11 die Bakterien durch Aufprallen in eine Flüssigkeit eingebracht werden und die Bakterien können dadurch auf eine Filterscheibe übertragen werden, daß die Flüssigkeit hindurchgefiltert wird.If desired, direct application can be used instead of the bacteria on the filter disk 11, the bacteria are introduced into a liquid by impact and the bacteria can then be transferred to a filter disc that the liquid is filtered through.

Vor oder nach dem Einsetzen der Filterscheibe 11 wird in die Kammer 2M verdünntes Wasserstoffperoxid (0,01 molar bis 1 molar) eingebracht. Wenn Bakterienkatalase vorhanden ist, tritt eine sehr schnelle Zersetzung des Wasserstoffperoxids (in Sauerstoff und Wasser) auf und der Partialdruck des Sauerstoffs in der Wasserstoffperoxidlösung erhöht sich schnell (in etwa 2-5 Min.) auf einen Wert, welcher der Menge des vorhandenen Katalaseenzyms ( und seiner integrierten Aktivität proportional ist. Die Menge des durch die Membran 21 in die Zelle 22 diffundierenden Sauerstoffs ist linear proportional dem Sauerstoffpartlaldruck in der angrenzenden Wasserstoffperoxidlösung und der eintretende Sauerstoff erzeugt einen Zellenstrom, welcher unmittelbar durch das Mikroamperemeter 27 gemessen wird. Dieser gemessene Strom wird durch den Verstärker 28 verstockt und zuletzt auf dem angeschlossenen Schreiber 29, einem Potentiometer-Schreiber mit einem Skalenbereich von 1-10 Millivolt, aufgezeichnet.Before or after inserting the filter disk 11, dilute hydrogen peroxide (0.01 molar to 1 molar) is introduced into the chamber 2M. When bacterial catalase is present, the hydrogen peroxide (in oxygen and water) decomposes very quickly and the partial pressure of the oxygen in the hydrogen peroxide solution increases rapidly (in about 2-5 min.) To a value which corresponds to the amount of the catalase enzyme present ( The amount of oxygen diffusing through membrane 21 into cell 22 is linearly proportional to the oxygen partial pressure in the adjacent hydrogen peroxide solution, and the entering oxygen generates a cell current which is measured directly by microammeter 27. This measured current is blocked by the amplifier 28 and finally recorded on the connected recorder 29, a potentiometer recorder with a scale range of 1-10 millivolts.

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Eine Platinelektrode (ein Draht mit einem Durchmesser von 0,6 mm. eingebettet in Glas) wird am oberen Ende gebogen und Megt im wesentlichen parallel &ur Membran 21. Das Glas und >. ein Teil des Metalls werden abgeschliffen, um eine flache langesJ· dünne Kathodenfläche (etwa 0,06 mm mal etwa 138O mm) (etwa 0,002 Zoll mal 0,0625 Zoll) freizulegen.'Diese Kathode 2k wird eng anliegend bedeckt mit einer 0,025 mm (0,001 Zoll) starken Polyäthylenmembran, welche den Kaliumchloridelektrolyten (0,3 bis 3 molar) in der Zelle 22 zurückhält. Sowohl die Kathode 24 als auch die Silber-Silberchloridanode 23 werden an dss \ -Amperemeter 27 angeschlossen und von einer Stromquelle wie ier v Batterie 31 wird ein vorgegebenes elektrisches Potential an «le* j angelegt. Die vereinfachte Gesamtreaktion ist wie folgt: ' A platinum electrode (a wire with a diameter of 0.6 mm. Embedded in glass) is bent at the upper end and is essentially parallel to the membrane 21. The glass and>. a part of the metal are ground to a flat long s · J thin cathode surface (about 0.06 mm by about 1 mm 3 8O) (about 0.002 inch by 0.0625 inch) freizulegen.'Diese cathode 2k is tightly covered with a 0.025 mm (0.001 inch) thick polyethylene membrane that retains the potassium chloride (0.3 to 3 molar) electrolyte in cell 22. Both the cathode 24 and the silver-silver chloride anode 23 are at dss \ - connected and ammeter 27 from a power source such as battery 31 v ier a predetermined electric potential at "le * j is applied. The simplified overall reaction is as follows: '

H e~ + 1/2 O2 + H2O \ 2- KCl +. Ag —> 2 AgCl ♦ 2 KOH + He" I H e ~ + 1/2 O 2 + H 2 O \ 2-KCl +. Ag -> 2 AgCl ♦ 2 KOH + He "I

In der Zelle 22 wird ein relativ großes Elektrolytvolumen vorgesehen, um die Auswirkung von Veränderungen des Elektrolyten auf ; ein Miniraum zu reduzieren und Zellen dieser Art arbeiten bis j zu einigen Wochen lang stabil. Die inhärente Empfindlichkeit Γ der Meßvorrichtung beträgt mindestens 2,71 x 10 Aftp,/ÄtmoephäröA relatively large volume of electrolyte is provided in the cell 22 in order to avoid the effects of changes in the electrolyte; reduce a mini space and cells of this type work up to j stable to a few weeks. The inherent sensitivity Γ the measuring device is at least 2.71 x 10 Aftp, / Ätmoephärö

des Sauerstoffpartlaldruckes. 'the oxygen partial pressure. '

■-■■■- j ■■■ - ■■■ - j ■■

Die spontane Zersetzung von Wasserstoffperoxid wurde vermieden ■ durch Stabilisierung der durch die kleine öffnung 30 eingeführten Lösung mit Azetanilld, die leicht sauer gepuffert wurde (pH 6,8) mit einem 0,1 molaren Phosphat (pH)HPuffer, "Verdünnte Wasserstoffperoxidlösungen können leicht In ein Gleichgewicht gebracht und gehalten werden auf fast Jedem vorgegebenen Sauer«*' stoffpartialdruck, in_dem man kontinuierlich eine dünne Schicht der Lösung einer gasförmigen Umgebung aussetzt, welche den : gewünschten Sauerstoffpartialdruck hat, d.h., man läßt sie offen*" zur Atmosphäre. ·The spontaneous decomposition of hydrogen peroxide was avoided by stabilizing the solution introduced through the small opening 30 with acetanillide, which was buffered in a slightly acidic manner (pH 6.8) with a 0.1 molar phosphate (pH) H buffer, "Dilute Hydrogen peroxide solutions can easily be brought into equilibrium are brought and kept on almost every given partial pressure, in which one continuously applies a thin layer exposing the solution to a gaseous environment which: has the desired partial pressure of oxygen, i.e. it is left open * " to the atmosphere. ·

Die Empfindlichkeit der Zelle 22 zur-Bestimmung des gelösten Sauerstoffgehalts in der Waeserstoffperoxidlösung wird prinzipiell bestimmt sowohl durch die Permeabilitätscharakteristik der ν Membran 21 bezüglich Sauerstoff und durch die Abmessungen derThe sensitivity of the cell 22 to the determination of the dissolved Oxygen content in the hydrogen peroxide solution is in principle determined both by the permeability characteristic of the ν Membrane 21 with respect to oxygen and by the dimensions of the

909846/0964 BAD dWiÖlNAi üi r"909846/0964 BAD dWiÖlNAi üi r "

Oberfläche der Kathode 24, welche dem durch die Membran 21 hindurchtretenden Sauerstoff ausgesetzt ist. Wenn man auf das obere Ende der Kathoäenatruktur blickt, erscheint die Elektrode als eine im wesentlichen langgestreckte dünne gerade oder gekrümmte Fläche, die ein Verhältnis von Länge zu Breite von mindestens 25 : 1 und vorgulweise 100 : 1 hat, wobei ihre Breite geringer als etwa 0,127 mm (0,005 Zoll) und vorzugsweise kleiner ist als etwa 0,051 mm (0,002 Zoll). Obwohl vorzugsweise für die Membran 21 Polyäthylen verwendet wird, kann jedes Membranmaterial verwindet werden, das als eine ganze (nicht poröse) sehr dünne Membran hergestellt werden kann, für Wasserstoffperoxid undurchlässig ist und eine Sauerstoffdurchlässigkeit hat, die gleich oder größer ist als 10 cnr/see.Surface of the cathode 24, which corresponds to the membrane 21 is exposed to oxygen passing through. When looking at the top of the cathode structure, the electrode appears as a substantially elongated thin straight or curved surface having a length to width ratio of at least 25: 1 and preferably 100: 1, with your Width is less than about 0.127 mm (0.005 inches), and preferably less than about 0.051 mm (0.002 inches). Although preferably If polyethylene is used for the membrane 21, any membrane material can be twisted that can be used as a whole (non-porous) very thin membrane can be made for hydrogen peroxide is impermeable and has an oxygen permeability equal to or greater than 10 cnr / sec.

Wenn es erwünscht ist, sehr kleine Zahlen von Bakterien (d.h. etwa 100 oder weniger) oder von anderen Zellen mit Hilfe einer meßbaren Partialdruckerhöhung festzustellen, dann ist es kritisch, daß das Volumen der Wasserstoffperoxidlösung sehr klein gehalten wird, vorzugsweise kleher als 0,1 cm .. Ein sehr wirksames Mittel zur Einhaltung eines solchen reproduzierbaren kleinen Reaktionsvolumens» welches angrenzend an die Sauerstoff elektrode 23 angebracht werden kann, besteht in der Verwendung eines kleinen Filters aus Zelluloseazetat oder Zellulosenitrat oder aus einem ähnlichen porösen Material für die Scheibe 11. In dem Gerät nach Fig. 1 c wird die Filterscheibe 11 zwischen die die Elektrode 24 bedeckende Membran 21 und den für Sauerstoff undurchlässigen Trägerkörper 28 eingelegt, der unmittelbar hinter dem Filter 11 angebracht ist und es in der richtigen Lage in der Kammer 19 festhält.If it is desired to have very small numbers of bacteria (i.e. about 100 or less) or from other cells with the help of a detect a measurable increase in partial pressure, then it is critical that the volume of the hydrogen peroxide solution very Is kept small, preferably smaller than 0.1 cm .. A very effective means of maintaining such a reproducible small reaction volume »which is adjacent to the oxygen Electrode 23 can be attached is to use a small filter made of cellulose acetate or cellulose nitrate or a similar porous material for the Disk 11. In the device according to FIG. 1c, the filter disk 11 is positioned between the membrane 21 and covering the electrode 24 the oxygen-impermeable carrier body 28 inserted, which is attached immediately behind the filter 11 and it in the correct position in the chamber 19 holds.

Die Wasserstoffperoxidlösung wird sorgfältig durch die kleine öffnung 32 in die Kammer 19 injiziert, so daß Organismen, die auf oder in der Filterscheibe 11 vorhanden sind, nicht aus ihrer Lage verschoben werden. Ein ähnliches Ergebnis kann man dadurch erzielen, daß die Wasserstoffperoxidlösung den BodenThe hydrogen peroxide solution is carefully injected through the small opening 32 into the chamber 19 so that organisms that are present on or in the filter disk 11, cannot be displaced from their position. One can get a similar result achieve that the hydrogen peroxide solution the soil

der Kammer 19 vor der Einführung des Filterhalters 12 und der in,the chamber 19 before the introduction of the filter holder 12 and in,

Scheibe ll^die Kammer 19 bedeckt, in welchem Fall die Filter-Disk ll ^ covers the chamber 19, in which case the filter

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BADORtOINAU -BADORTOINAU -

- 10 - ..-■■ ^:- 10 - ..- ■■ ^:

scheibe 11 während eines raiamlich schnellen Eintauchvorganges durchnäßt wird.disk 11 during a very rapid immersion process gets soaked.

Wenn die Filterscheibe 11 einmal benetzt ist, wird die konvektive Durchmischung zwischen dem durch die Scheibe 11 definierten Volumen und der umgebenden Wasserstoffperoxidlösung wirksam eingeschränkt, aber die molekulare Diffusion in die Filterscheibe 11 aus der umgebenden Wasserstoffperoxidlösung bleibt etwa die gleiche wie im Falle einer freien Flüssigkeit. Infolgedessen ist der Diffusionsweg in Längsrichtung für freigesetztes Sauerstoffgas zum Entweichen aus dem Volumen der Filterscheibe 11 verhältnismäßig lang, während der Diffusionsweg zu der Sauerstoff elektrode 24 verhältnismäßig kurz ist. Daher wird der durch die Anwesenheit von Bakterien (oder einer anderen Katalase-. quelle) bei der sieh ergebenden Wasserstoffperoxidzeraetzung erzeugte Sauerstoffpartialdruck wirksam in der Nähe der sauerstoffempfindlichen Elektrode 24 innerhalb des Filterscheibenvolumens festgehalten und kann sich zu relativ hohen Werten aufbauen. Ebenso kann diese hohe Übersättigung mit Sauerstoff, welche abhängig von der vorhandenen Katalasemenge im Bereich " zwischen 0,01 bis 1 Atmosphäre liegt, für lange Zeitdauer auf rechterhalten werden.Once the filter disk 11 is wetted, the convective Mixing between the volume defined by the disk 11 and the surrounding hydrogen peroxide solution is effective limited, but the molecular diffusion into the filter disk 11 from the surrounding hydrogen peroxide solution remains about the same as in the case of a free liquid. Consequently is the longitudinal diffusion path for the released Oxygen gas to escape from the volume of the filter disc 11 relatively long, while the diffusion path to the oxygen electrode 24 is relatively short. Hence the by the presence of bacteria (or some other catalase. source) in the resultant hydrogen peroxide decomposition generated oxygen partial pressure effectively close to the oxygen sensitive Electrode 24 is retained within the filter disk volume and can develop to relatively high values build up. This high level of oversaturation with oxygen, which depends on the amount of catalase available in the area " between 0.01 to 1 atmosphere is maintained for a long period of time will.

In der Fig. 2 wird eine andere Anordnung zur Erzeugung des reproduzierbaren kleinen Probenvolumens gezeigt. Eine Filterscheibe 41 wird in eine Vertiefung in dem herausnehmbaren Trägerkörper 42 eingesetzt, der in Arbeitsstellung to der Kammer 43 in dem, GehÄuse 46 gezeigt wird. Diese Anordnung gibt eine bessere Isolierung des untersuchten Probenvolumens. Der Aufbau der Sauerstoffmembranzelle 47 ist im wesentlichen der gleiche wie bei der Zelle 22, mit Ausnahme der anderen Vorrichtung zur Zuftlgung von Elektrolyt (Zuleitungsrohr 48). Die Wasseratoffpero3;idlÖ8ung wird über den den Filterhalter 50 durchsetzenden Kanal, 49 sorgfältig in-die Kammer 43'eingebracht. Obwohl ©in© entsprechende Vorrichtung nicht gezeigt wird, kann e^Wasserstoffperoxidlösung stattdessen in die Kammer 43 vor ιAnother arrangement for generating the reproducible small sample volume is shown in FIG. A filter disc 41 is inserted into a recess in the removable support body 42, which is in the working position to the Chamber 43 in which housing 46 is shown. This arrangement gives better isolation of the examined sample volume. The structure of the oxygen membrane cell 47 is essentially the same same as cell 22 except for the other device for supplying electrolyte (feed pipe 48). the Wasseratoffpero3; idlÖ8ung is via the filter holder 50 penetrating channel 49 carefully introduced into the chamber 43 ′. Although © in © corresponding device is not shown, e ^ hydrogen peroxide solution can instead in the chamber 43 before ι

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- ii -- ii -

Einfügen d©s Filters ^l und d@s Trägerkörpers 112 eingebrachtInsertion of the filter and the support body 1 12 introduced

j --Werden.. Das in dera Reaktionsvolumen der Filterscheibe kl erseiigt© Sauerstoffgas geht durch öle Membran 51 hindurch,und . naehdem fts In die Zelle Hj eingetreten und zu der Kathode 52 gelangt 1st und Elektronen aufgenommen hat,-wird ein Strom erzeugt, der von dem M-ikroamperemeterverstärker 53 mit niedriger Eingangsimpedanz gemessen und durch den Potentiometerschreiber 54 £u£geeelehnet wird.j .. The --Werden kl in dera reaction volume of the filter disc erseiigt © oxygen gas passes through membrane 51 oils therethrough and. After fts has entered cell Hj and arrives at cathode 52 and has absorbed electrons, a current is generated which is measured by the M-microammeter amplifier 53 with a low input impedance and calibrated by the potentiometer writer 54.

Um die Mefeempfindllchkeit zu veranschaulichen* die mit dem kleinen reproduzierbaren erfinäungsgemäßen Probenvolumen (das entweder ilurßh ein© Meng© porösen Materials oder durch positive der Reaktion ewl-schen Katalase und Wasserstoffperoxid Ist) erzielt werden kann, sei eine praktische Filterscheibe wit einer Stärke von 150 Mikron und einem Durchmesser von 0,5 ea- Coöer ®±η®τ Fläche won Os196 cm2) betrachtet, die ' j*W|t 8° % Hohlräume ©athllt» Die© ©reibt ein Proben- oder Lösungsvolumen von S938 χ 10"* &wr_ ia am? Filfeeraehelbe. Ea wird die folgende Beiiehu^g % In order to illustrate the measurement sensitivity that can be achieved with the small, reproducible sample volume according to the invention (which is either a quantity of porous material or a positive reaction between catalase and hydrogen peroxide), a practical filter disk with a thickness of 150 microns is used and a diameter of 0.5 EA Coöer ® ± η®τ surface won O s 196 cm 2) is considered, the 'j * W | t 8 ° cavities% © athllt "the © © rubs a sample or solution volume of S 9 38 χ 10 "* & wr_ ia am? Filfeeraehelbe. Ea is the following Beiiehu ^ g %

N β 2,68 χ !Q1Vv CpO-) (1)N β 2.68 χ! Q 1 Vv CpO-) (1)

Darin bedeutet 'In it means'

N die Anzahl der Sauerstoffmoleküle in einem gegebenen Volumen (V in cm) des wässrigen . Lösungsmittels,N is the number of oxygen molecules in a given Volume (V in cm) of the aqueous. Solvent,

den Säuerstoffpartialdruck in Atmosphären, welcher von diesen N-Molekülen erzeugt wird,the partial pressure of oxygen in atmospheres, which one is produced by these N-molecules,

der Absorptionskoeffizient für Sauerstoff* Dies ist das Sauerstoffvolumen (reduziert auf O0C tmd 760 mm Quecksilber), das von einem cm der Testlösung absorbiert wird, wenn der Druck des Sauerstoffs ohne die Wasserspannung 760 mm Quecksilbersäule beträgt.the absorption coefficient for oxygen * This is the volume of oxygen (reduced to O 0 C tmd 760 mm of mercury) that is absorbed by one cm of the test solution when the pressure of the oxygen without the water tension is 760 mm of mercury.

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ORIGINALORIGINAL

Nimmt man den Absorptionskoeffizienten A* für Sauerstoff in verdünnter Wasserstoffperoxidlösung bei 200C mit 0,028 an, dann erhält man:If one assumes the absorption coefficient A * for oxygen in dilute hydrogen peroxide solution at 20 0 C to be 0.028, then one obtains:

N = 7,5 x 1017 V (p02) (2)N = 7.5 x 10 17 V (p0 2 ) (2)

Wenn man annimmt, daß von einer gegebenen Zahl (n) von Bakterien, von denen jedes im wesentlichen die gleiche Zahl (a) von Sauerstoffmolekülen während der Reaktion zwischen Katalase und Wasserstoffperoxid in der Zelle erzeugt, eine Gesamtmenge von N-Sauerstoffmolekülen erzeugt wird, dann lautet die obigeAssuming that of a given number (n) of bacteria, each of which has essentially the same number (a) of oxygen molecules generated in the cell during the reaction between catalase and hydrogen peroxide, a total of them is generated by N-oxygen molecules, then reads the above

™ Beziehung™ relationship

na =■ 7,5 x 1017 V (p02) (3)na = ■ 7.5 x 10 17 V (p0 2 ) (3)

Wie in dem Artikel "Crystalline Bacterial Catalase" von D . Herbert und J. Pinsent, (Biochem. J. 43, 19^8) berichtetAs described in the article "Crystalline Bacterial Catalase" by D. Herbert and J. Pinsent, (Biochem. J. 43, 19 ^ 8) reported

j ■: j ■:

wurde, werden pro Katalasemolekül pro Sekunde 1,9 x 10 Moleküle : Wasserstoffperoxid zersetzt und durch jede aerobische Bakterie1.9 x 10 molecules per catalase molecule per second: Hydrogen peroxide decomposes and by any aerobic bacteria

•ζ Η• ζ Η

werden 10-3 bis 10 Katalasemoleküle zur Verfügung, gestellt. \ will be available, provided 10- 3 to 10 Katalasemoleküle. \

Indem man diese Reaktion 100 Sekunden lang laufen läßt, wirdBy running this reaction for 100 seconds, will

12 ' 12 '

die Sauerstoffproduktion pro Bakterie größer als 10 Moleküle jthe oxygen production per bacterium is greater than 10 molecules j

12 ■ '12 ■ '

Sauerstoff. Bei diesem Wert (10 ) für a und bei einem Volumen . fOxygen. At this value (10) for a and at a volume. f

.* τ ι. * τ ι

der Wasserstoffperöxidlösung von 2,38 χ 10 J türs ergibt die f obige Gleichung (3) einen Wert von 5>6 x 10" Atmosphären Sauerstoff, der pro Bakterium freigesetzt wird. Dieser bedeutungsvolle große Sauerstoffpartialdruck für ein einziges Bakterium | ermöglicht die quantitative Bestimmung der Anwesenheit von |For a hydrogen peroxide solution of 2.38 χ 10 J for s , the above equation (3) gives a value of 5> 6 x 10 "atmospheres of oxygen that is released per bacterium. This significant high oxygen partial pressure for a single bacterium | enables quantitative determination the presence of |

weniger als 100 Bakterien in einer Flüssigkeit bei Verwendung der hier offenbarten verbesserten Zellenkonstruktion.less than 100 bacteria in a liquid using the improved cell construction disclosed herein.

In Fig. 3 wird schematisch eine Anordnung zur Erhöhung der Diskriminierung der in Fig. 2 gezeigten Konstruktion gezeigt, bei der zwei Membran-Sauerstoffzellen 6l,62 angewendet werden. Die elektrischen Ausgänge der Zellen 6.1 und 62 werden in der gezeigten elektrischen Anordnung in Serie gegeneinander geschaltet und der Differenzstrom wird gemessen. Die Auswirkung allerIn Fig. 3 an arrangement for increasing the discrimination of the construction shown in Fig. 2 is shown schematically, in which two membrane oxygen cells 61, 62 are used. The electrical outputs of cells 6.1 and 62 are in the The electrical arrangement shown is connected in series against one another and the differential current is measured. The impact of everyone

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Parameter, welche die Zellen 6l und 62 in gleicher Weise beeinflussen, wird dadurch aufgehoben, daß das Potentiometer 63 und der veränderliche Widerstand 64 so eingestellt werden, daß vor der Durchführung der Katalasebestimmung die Anzeige am Schreiber 65 Null ist. Danach geben bei der gleichzeitig durchgeführten Bestimmung der Bildung von Sauerstoffgas die Ausgangsströme von den Zellen 6l und 62 die Differenz der Ausgangsströme aus diesen beiden Zellen wieder. Obwohl die Zellen 6l , 62 in kommunizierender Verbindung mit der gleichen Kammer 74 gezeigt werden, können getrennte Kammern (eine für jede Säuerstoffbestimmungszelle) verwendet werden, wenn nur ein guter Wärmekontakt zwischen den Zellen zur AufreGhterhaltung identischer Temperaturbedingungen vorhanden ist.Parameters which affect cells 61 and 62 in the same way are canceled in that the potentiometer 63 and the variable resistor 64 are set so that the display on the recorder 65 is zero before the catalase determination is carried out. Thereafter, when the formation of oxygen gas is determined at the same time, the output currents from cells 61 and 62 reflect the difference between the output currents from these two cells. Although cells 61, 62 are shown in communicating connection with the same chamber 74, separate chambers (one for each oxygen detection cell) can be used provided there is good thermal contact between the cells to maintain identical temperature conditions.

Auf diese Weise"können diejenigen Variablen (Temperatur und Absolutpegel des Sauerstoffpartialdruckes in der Flüssigkeit), die beide Zellen in der gleichen Weise beeinflussen, aufgehoben werden. Weiterhin ermöglicht diese Anordnung die Durchführung von differentiellen Messungen, bei denen zwei identisch eingesammelte Bakterienproben, welche die gleichen Verunreinigungen aufweisen, verschieden behandelt werden können. So kann beispielsweise die auf der Filterscheibe 66 isolierte Probe durch Erhitzen oder durch Zufügung von Chemikalien, welche die Katalase spezifisch hemmen, behandelt werden, um den Katalasegehalt zu inaktivieren, während die auf der Filterscheibe 67 isolierte Probe unbehandelt bleiben kann. Unter der Annahme, daß das Entaktivierungsmittel nicht andere katalytische Stoffe für die Wasserstoffperoxidzersetzung (beispielsweise Eisenoxide) inaktiviert, die vorhanden sein können, dann zersetzen diese .Katalysatormittel eine gleiche Menge von Wasserstoffperoxid in beiden Zellen 6l und 62. Diese Ausgangsströme gleichen- sich •aüs; während die entaktivierte Katalase keine Wasserstoffperoxidzersetzung zum Ausgleich der Wasserstoffperoxidzersetzung der nicht behandelten Katalase erzeugt. Dadurch erhält man einen differentiellen Ausgang, der durch das Mikrovoltmeter 68 gemessen und durch den Schreiber 65 aufgezeichnet werden kann.In this way "those variables (temperature and absolute level of the oxygen partial pressure in the liquid) which affect both cells in the same way can be canceled. Furthermore, this arrangement enables differential measurements to be carried out in which two identically collected bacterial samples which are the same For example, the sample isolated on the filter disk 66 can be treated by heating or by adding chemicals which specifically inhibit the catalase, in order to inactivate the catalase content, while the sample isolated on the filter disk 67 is untreated Assuming that the deactivator does not inactivate other hydrogen peroxide decomposition catalytics (e.g. iron oxides) that may be present, then these catalyst agents will decompose an equal amount of hydrogen peroxide in both cells n 6l and 62. These output currents are equal to each other • aüs ; while the deactivated catalase does not produce hydrogen peroxide decomposition to compensate for the hydrogen peroxide decomposition of the untreated catalase. This provides a differential output which can be measured by the microvoltmeter 68 and recorded by the recorder 65.

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• - 14 -• - 14 -

In der Anordnung nach Pig. 3 werden die Pilterscheiben 66 und 67 positiv gegen die Membranen 69 bzw. 70 der Sauerstoffzellen 6l bzw. 62 durch die Pederbelastung der Filterhalter 71, 72 gepreßt. Die unter Federdruck stehenden Filterhalter 71 und 72 sind an einer Befestigungsplatte 73 befestigt, welche die Kammer 64 in dem Gehäuse 76 bedeckt. Die Wände des Gehäuseteils 76 können aus Metall oder Kunststoff hergestellt werden; sie werden vorzugsweise jedoch aus durchsichtigem Material hergestellt, beispielsweise aus Plexiglas.-Die Wasserstoffperoxidlösung wird in die Kammer 74 entweder vor dem Einfügen des Filters eingebracht oder durch den Kanal 77 aus einem Wasserstoffperoxidreservoir (nicht gezeigt) .In the arrangement of Pig. 3, the filter disks 66 and 67 are positively pressed against the membranes 69 and 70 of the oxygen cells 61 and 62 by the Peder loading of the filter holders 71 , 72. The spring-loaded filter holders 71 and 72 are attached to a mounting plate 73 which covers the chamber 64 in the housing 76. The walls of the housing part 76 can be made of metal or plastic; however, they are preferably made of transparent material, for example plexiglass. The hydrogen peroxide solution is introduced into the chamber 74 either before the filter is inserted or through the channel 77 from a hydrogen peroxide reservoir (not shown).

Die Säuerstoffzellen der Erfindung werden so ausgestaltet 3 daß die Form des oberen Teils die Abdichtung zwischen der Sauerstoffzelle und dem Gehäuse fördert. In Fig. 2 ist beispielsweise der obere mit der Membran bedeckte Teil 56 der Zelle 47 als Kegelstumpf ausgebildet und dicht eingepaßt in eine dazu passende Vertiefung 57, welche sieh den Boden des Gehäuses 46 durchsetzt.The oxygen cells of the invention are designed 3 so that the shape of the upper portion promotes the seal between the oxygen cell and the housing. In FIG. 2, the upper is formed, for example with the membrane-covered portion 56 of the cell 47 as a truncated cone and tightly fitted in a matching recess 57, which check the bottom of the housing 46 passes through.

Durch die Verwendung von im Gleichgewicht stehenden Sauerstoffzellen, wie in Fig. 3 gezeigt, ergibt sich eine verbesserte •Meßbarkeit des Sauerstoffpartialdruckes, da es mit dieser Anordnung möglich wird, den Ausgangsstrom mit höherer Empfindlichkeit zu messen. So liefert beispielsweise eine einzelne Sauerstoff zelle der hier beschriebenen Art beim Sauerstoffpartialdruck der freien Atmosphäre (0,21 Atmosphären) einen Ausgangsstrom von etwa 5,7 x 10 Amp. Bei der Verwendung einer einzigen Zelle ist die für die Strommessung verfügbare Empfindlichkeit notwendigerweise auf diese Größenordnung beschränkt. Durch die Gegeneinanderschaltung von zwei Zellen wird die verwendbare Empfindlichkeit nur durch den Rauschpegel des Systems beschränkt. Anstelle der zweiten Zelle der Fig. 3 könnte eine SpannungsqueHe für eine konstante Gegenspannung verwendet werden; diese Anordnung würde jedoch nur die Möglichkeit geben, die Temperatur und den absoluten Wert des Sauerstoffpartialdruckes nur teilweise zu .kompensieren.By using balanced oxygen cells, As shown in Fig. 3, there is an improved • measurability of the oxygen partial pressure, since with this arrangement becomes possible to measure the output current with higher sensitivity. For example, a single one supplies oxygen cell of the type described here at partial pressure of oxygen of the free atmosphere (0.21 atmospheres) has an output current of about 5.7 x 10 amps. When using a single Cell, the sensitivity available for current measurement is necessarily limited to this order of magnitude. Through the When two cells are connected against each other, the usable sensitivity is limited only by the noise level of the system. Instead of the second cell of FIG. 3, a voltage source be used for a constant counter voltage; these Arrangement would, however, only give the possibility of the temperature and the absolute value of the oxygen partial pressure only partially to compensate.

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Experimente mit nicht aufgelösten aerobisch gezüchteten E.coil haben a-Werte im Bereich von 5 x 1010 bis 2 χ ΙΟ12 Moleküle Sauerstoff erzeugt in 2 Minuten pro Bakterie bei Verwendung einer 0,1 molaren Wasserstoffperoxidlösung ergeben. Andere Bakterien können ähnlich ausgewertet werden und zweifellos werden Unterschiede zwischen den verschiedenen Bakterien auftreten. Beispielsweise wird der Katalasegehalt von E.coli als relativ niedrig betrachtet. Ein Wert von a größer als 10 Moleküle Sauerstoff pro unaufgelöstem Bakterium würde die Verwendung von auflösenden Enzymen oder Ultraschallenergie unnötig machen, es sei denn, es wird erforderlich, eine sehr kleine Zahl (weniger als 100) von Bakterien festzustellen. Für a-Werte von weniger als 10 Moleküle Sauerstoff pro Bakterie wird Jedoch eine Auflösung vorgezogen und in diesem FaLe macht die Methode der Sammlung der Bakterien auf eine Filterscheibe die Anwendung von Ultraschallenergie (wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben) besonders bequem. Die angefeuchtete Filterscheibe braucht nur kurzzeitig in Berührung mit"- einer Ultraschallenergiequelle gebracht zu werden, um eine ausgezeichnete Energiekopplung auf die Bakterien zu erhalten. Bei diesem Verfahren ist nur eine kurze Behandlungszeit für einen wirksamen Auflösungsvorgang erforderlich.Experiments with undissolved aerobically grown E.coil have resulted in a values in the range of 5 x 10 10 to 2 χ ΙΟ 12 molecules of oxygen generated in 2 minutes per bacterium using a 0.1 molar hydrogen peroxide solution. Other bacteria can be evaluated similarly and there will no doubt be differences between the different bacteria. For example, the catalase content of E. coli is considered to be relatively low. A value of a greater than 10 molecules of oxygen per undissolved bacterium would render the use of dissolving enzymes or ultrasonic energy unnecessary unless it is necessary to detect a very small number (less than 100) of bacteria. However, for a values of less than 10 molecules of oxygen per bacterium, resolution is preferred and in this case the method of collecting the bacteria on a filter disc makes the application of ultrasonic energy (as described in connection with FIG. 1) particularly convenient. The moistened filter disc only needs to be brought into contact with a source of ultrasound energy for a short time in order to obtain excellent energy coupling to the bacteria. With this method, only a short treatment time is required for an effective dissolution process.

In Fig. 4 wird noch eine andere Anordnung eines Proben-Reaktionsvolumens in Kombination mit einer Sauerstoffmeßzelle gezeigt. Das Reaktionsvolumen 81, welches für die Katalase-Wasser· stoffperoxidreaktion im Gesamtvolumen vorgesehen ist, hat im allgemeinen ein Volumen von 1 cnr oder größer. Jedoch kann diese Anordnung auch bequem angewendet werden bei hochkonzentrierten Proben, zu denen Wasserstoffperoxidlösung zugefügt werden soll. In solchen Fällen ist eine höhere Empfindlichkeit erwünscht und das Volumen 81 sollte dann 0,1 cm oder kleiner sein. Das Gehäuse 82 wird an der Grundplatte 83 durch Befestigungsmittel wie die Schrauben 8^ abnehmbar befestigt und das Reaktionsvolumen 8l steht mit der Sauerstoffzelle 86 über die Membran 87 in Verbindung, welche einen Teil der Wandfläche bildet, die das Volumen 31 definiert. Die mit dem Inneren des4 shows yet another arrangement of a sample reaction volume shown in combination with an oxygen measuring cell. The reaction volume 81, which is for the catalase water Peroxide reaction provided in the total volume is generally 1 cubic centimeter or greater in volume. However can this arrangement can also be conveniently applied to highly concentrated samples to which hydrogen peroxide solution has been added shall be. In such cases, higher sensitivity is desired and the volume 81 should then be 0.1 cm or less be. The housing 82 is detachably fastened to the base plate 83 by fastening means such as the screws 8 ^ and the Reaction volume 8l is connected to the oxygen cell 86 via the membrane 87, which is part of the wall surface which defines the volume 31. The ones with the inside of the

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.. Ί919271_·.. Ί919271_ ·

- ■ ■■ ί- ■ ■■ ί

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Volumens 81 in Verbindung stehenden Ventilanschlüsse (88, 89, 91) J werden gezeigt. Diese jeweiligen Anschlüsse werden verwendet, um zu ermöglichen: (a) die Zuführung von Wasserstoffperoxidlösung (sowohl für die Katalase-Wasserstoff-Peroxidreaktionr und zur Spülung des Volumens 81 zwischen den Messungen).sus dem Wasserstoffperoxidlösungsvorrat 92, (b) f.ür die Einbringung, von Probenflüssigkeit (beispielsweise Urin, Öelenkwasser usw.) aus der ProbenqueTle 93 und (c) zur Beseitigung von. Luft und zur Auespülung von Reaktionsprodukten aus dem Überlaufrohr 94... Als, geeignete Mittel zur Einbringung der Probenflüssigkeijb^und der ^ j Wasserstoffperoxidlösung werden Injektionsspritzen gezeigt. · ' I; Die Abdichtung des Volumens 81 ist durch die deformierbare ... Ringdichtung 96 gewährleistet. ■Volume 81 communicating valve ports (88, 89, 91) J. are shown. These respective connections are used to enable: (a) the supply of hydrogen peroxide solution (for both the catalase-hydrogen-peroxide reaction) and for flushing the volume 81 between measurements) .sus dem Hydrogen peroxide solution supply 92, (b) for the introduction, of sample liquid (for example urine, oil tap water, etc.) of the sample queue 93 and (c) for the elimination of. Air and for flushing of reaction products from the overflow pipe 94 ... As, suitable Means for introducing the sample liquid and the Injection syringes are shown with hydrogen peroxide solution. · 'I; The sealing of the volume 81 is achieved by the deformable ... Ring seal 96 guaranteed. ■

In der in Fig. 5 gezeigten Konstruktion wird das Reaktlons-Probenvolumen 101 durch das Gehäuse 102 gebildet, durch dessen Wjänäe die· mit Ventilen ausgestatteten Verbindungen 103* 104, 106 und 107 und die kleine Welle 108 des Rührers hindurchführen. Diese, Anordnung ist vorwiegend gedacht zur Verwendung für Reaktionen ί zwischen Kätalase und Wasserstoffperoxid mit dem gesamten Proben-; volumen, wie bei der Messung von Urinproben. Obwohl zur beque- '" meren Darstellung die Vorrichtung zur Bewegung der Flüssigkeit als Kombination eines Propellers und einer Achse gezeigt wird, wird die Verwendung eines Magnetrührers vorgezogen, welcher keine Durchdringung der Wand des Gehäuses 102 erfordert. Zwischen dem lösbar, beispielsweise durch die Schrauben 1I2, verbundenen Gehäuse 102 und der Grundplatte 109 ist verformbares Dichtungsmaterial 109 angeordnet. Die Wasserstoffperoxidlösung wird nach Bedarf in das Volumen 101 aus der Quelle 113 eingebracht und die auf ihre Katalaseaktivität zu untersuchende Probenflüssigkeit wird in das Volumen 101 nach Bedarf aus der Quelle" "114 einge- *. bracht. Das der Probenflüssigkeit zugefügte Wasserstoffperoxid- \ lösungsvblumeri beträgt vorzugsweise weniger als 10 Volumenprozent der Probenflüffilgkeifc: dies ist jedoch nicht eine unerläßliche Γ > ' Bedingung. Die Waschflüssigkeit wird zwangsweise in das Gehäuse" V'! 102 nach Bedarfraus der Quelle 'Il6 "eingebracht; alle Quellen' .' ; 113, 114 und Ho werden bequemerwei'se als InjefctibrisspritzenIn the construction shown in FIG. 5, the reaction sample volume 101 is formed by the housing 102, through which the valve connections 103 * 104, 106 and 107 and the small shaft 108 of the stirrer pass. This arrangement is primarily intended to be used for reactions ί between kätalase and hydrogen peroxide with the entire sample; volume, as when measuring urine samples. Although for convenience of illustration the device for moving the liquid is shown as a combination of a propeller and an axle, it is preferred to use a magnetic stirrer which does not require penetration of the wall of the housing 102. Detachably therebetween, e.g. , connected housing 102 and the base plate 109 is arranged deformable sealing material 109. The hydrogen peroxide solution is introduced into the volume 101 from the source 113 as required and the sample liquid to be examined for its catalase activity is introduced into the volume 101 from the source "" 114 as required The hydrogen peroxide solution volume added to the sample liquid is preferably less than 10 percent by volume of the sample volume: however, this is not an indispensable condition. The washing liquid is forced into the housing "V" ! 102 as required r brought in from the source 'Il6 "; all sources'.'; 113, 114 and Ho are conveniently used as injectors

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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

' " 1319271'"1319271

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angedeutet. Die in das Reaktions-Probenvolumen 101 eingebrachten Flüssigkeiten werden nach Bedarf durch den Rührer 117 bewegt-, um Konzentrationsgradienten in der Flüssigkeit zu verkleinern oder zu beseitigen und der überlauf 104 wird verwendet, um Luft zu beseitigen und während des Ausspülens den Inhalt des Volumens 101 auszustoßen. Die mit einer Membranindicated. The liquids introduced into the reaction sample volume 101 are displaced by the stirrer 117 as required moved- to reduce or eliminate concentration gradients in the liquid and the overflow 104 is used, to remove air and while flushing the Eject the contents of the volume 101. The one with a membrane

bedeckte Sauerstoffmeßzelle 118 ist in der gleichen Weise wie die Zelle 86 bezüglich des Volumens 81 (Fig. 4) an dem Reaktionsprobenvolumen 101 angeordnet.covered oxygen cell 118 is in the same way like the cell 86 with respect to the volume 81 (Fig. 4) on the Reaction sample volume 101 arranged.

Die konstruktiven Ausgestaltungen nach Fig. 4 und 5 sind besoners nützlich bei der Bestimmung von ziehmlieh großen Katalasegehalten in Flüssigkeit, wie beispielsweise bei der Untersuchung auf Infektionen der urinausscheidenden Organe.The structural configurations according to FIGS. 4 and 5 are special useful in determining generally large catalase contents in liquids, such as in examinations for infections of the urinary organs.

Es wird außerdem vorgeschlagen, diese Erfindung auf die automatische· quantitative Bestimmung des Katalasegehalts anzuwenden, beispielsweise durch Verwendung eines bewegten Bandes (oder wenn gewünscht eines kontinuierlichen Bandes), das die Reihenfolge der Stufen der Probenahme, des Auflösens, der Reaktionsentwicklung und der Messung an aufeinanderfolgenden Stationen durchläuft. Das Band könnte eine Schicht eines dünnen porösen -Mediums enthalten, wie beispielsweise Zelluloseazetat oder Agar, welche auf einer Unterlage mit geringer Sauerstoffdurchlässigkeit, beispielsweise einem relativ dicken (d.h. dicker als 0,5 mm) (20 mils) plastischem Material gehalten wird. Obwohl eine kontinuierliche Bewegung des Bandes möglich ist, ist eine schrittweise Bewegung des Bandes praktischer. Beispielsweise würde bei der Bestimmung des Bakteriengehaltes in der Atmosphäre in einem 5-Minuten-Zyklus ein diskreter Teil des porösen Mittels zuerst an einem ersten Platz während einer Zeitdauer von etwa 2 Minuten einer Probenahme durch Luftaufprall unterzogen werden. Dieser diskrete Teil des Bandes würde dann vorwärts bewegt werden, um die Probe ,eine halbe Minute lang einer Auflösung mittels Ultraschallenergie an einer zweiten Station zu unterwerfen. Schließlich würde dasIt is also proposed to apply this invention to the automatic to apply quantitative determination of the catalase content, for example by using a moving belt (or if desired a continuous belt) showing the order of the stages of sampling, dissolving, the Reaction development and measurement at successive stations. The tape could be a layer of a thin one porous medium, such as cellulose acetate or agar, which are placed on a surface with low oxygen permeability, for example, a relatively thick (i.e., thicker than 0.5 mm) (20 mils) plastic material. Although continuous movement of the belt is possible, incremental movement of the belt is more practical. For example would be a more discreet one when determining the bacterial content in the atmosphere in a 5-minute cycle Part of the porous medium is first sampled in a first place over a period of about 2 minutes Subjected to air impact. This discrete part of the The tape would then be moved forward to the sample, dissolving for half a minute using ultrasonic energy to submit at a second station. Eventually it would

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Band zu einer dritten Station bewegt werden, wo die Einleitung, die Messung und die Aufzeichnung und/oder Übermittlung der Ergebnisse der Reaktion gemäß dieser Erfindung stattfinden würden.Belt to be moved to a third station where the initiation, the measurement and recording and / or transmission of the results of the reaction take place in accordance with this invention would.

Die inhärente Empfindlichkeit der bei dieser Erfindung angewendeten Reaktion ζwischen Katalase und Wasserstoffperoxid kann noch weiter verbessert werden, indem beispielsweise eine kleine dünne Scheibe von Agar oder einem ähnlichen Material 3 das selektiv in den flüssigen Zustand überführt werden kann^ als Medium für die ursprüngliche Probenahme verwendet wird. Die Probenahme wird ursprünglich auf einer vorgegebenen Agar-Seheibe vorgenommen. Diese erste Agar-Seheibe wird dann in dem flüssigen Zustand erhitzt und die erhaltene Flüssigkeit wird durch eine faserförmige Filterscheibe von geringerer Querschnittsfläche als die Agar-Seheibe hindurchgefiltert, wodurch eine weitere Konzentration der aufgesammelten Bakterien gegeben ist. Beispielsweise würde eine ursprünglich für die Probenahme verwendete Agar-Seheibe mit einem Durchmesser von 25 mm eine Konzentration von 25 : liefern, indem man anschließend das Agar erhitzt und die erhaltene Flüssigkeit durch eine faserförmige Filterscheibe mit einem Durchmesser von 5 mm filtert.The inherent sensitivity of the reaction between catalase and hydrogen peroxide employed in this invention can be further enhanced by using, for example, a small thin disk of agar or similar material 3 which can be selectively liquidated as the medium for the initial sampling . Sampling is originally carried out on a given agar disc. This first agar disk is then heated in the liquid state and the resulting liquid is filtered through a fibrous filter disk of smaller cross-sectional area than the agar disk, thereby giving a further concentration of the collected bacteria. For example, an agar disk originally used for sampling with a diameter of 25 mm would provide a concentration of 25: by subsequently heating the agar and filtering the resulting liquid through a fibrous filter disk with a diameter of 5 mm.

In der Fig. 6 wird eine Doppelzelle 21 zur Sauerstoffbestimmung in einem einzigen Gehäuse 122 zur elektrischen Gegeneinanderschaltung in Reihe gezeigt. Es sind ein Paar von angrenzenden Reaktionskammern 123 s 124 vorgesehen, welche Jeweils mit einer der Kathoden 126, 127 in einer Verbindung zur Messung des Sauerstoffs stehen. Die Kathoden 126, 127 sind elektrisch mit einer" gemeinsamen Anode 128 verbunden (welche mit dem positiven Pol der Batterie 128 verbunden ist) durch ein gemeinsames Elektrolytreservoir 129. Der auf die Grundplatte 132 aufschraubbare Ring 131 preßt die Zelle 121 dicht gegen die Grundplatte 132 in den Vertiefungen 133, 134. Die Grundplatte 132 wird vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das ein guter Wärmeleiter ist, um die beiden Kathodenabschnitte der Zelle 121 auf der gleichen Temperatur zu halten. Die -Wände 136 und das Oberteil6 shows a double cell 21 for oxygen determination in a single housing 122 for electrical counter-connection in series. It is s provided a pair of adjacent reaction chambers 123 124, each with one of the cathode 126 are in a connection to the measurement of oxygen 127th The cathodes 126, 127 are electrically connected to a "common anode 128" (which is connected to the positive pole of the battery 128) through a common electrolyte reservoir 129. The ring 131 which can be screwed onto the base plate 132 presses the cell 121 tightly against the base plate 132 the wells 133, 134. The base plate 132 is preferably made of a material that is a good conductor of heat in order to keep the two cathode sections of the cell 121 at the same temperature, the walls 136 and the top

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ÖeStehen vorzugsweise aus einem durchsichtigen Material, das gegen Oxidation beständig ist.They are preferably made of a transparent material that is resistant to oxidation.

, Pas Reservoir 138 nimmt die flüssige Meßprobe auf, welche über die mit Ventilen versebenen Leitungen gleichzeitig durch die Pumpe 13t in die beiden Reaktionskammern 12-3» 124 gepumpt werden kann. Das Reservoir I4l enthält die Wasserstoffperoxidlösung, Welche durch die Pumpe 142 gleichzeitig Über die mit Ventilen versehenen Leitungen in die beiden Reaktionskammern 123» 124 gepumpt werden kann.» Als Auslässe für die beiden Reaktionskammern 123 bzw. 124 dienen die mit Ventilen versehenen Leitungen 143 bew. 144. Das Reservoir 146 enthält einen katalasehemmenden > Stoff, beispielsweise 2Jiige Schwefelsäure, welche nach Bedarf ■ durch die Pumpe 147 in die Kammer 123 eingebracht werden kann., Pas reservoir 138 absorbs the liquid test sample, which can be pumped through the lines surrounded with valves lines simultaneously by the pump 13t into the two reaction chambers 12-3 "124th The reservoir I4l contains the hydrogen peroxide solution, which can be pumped into the two reaction chambers 123 »124 simultaneously by the pump 142 via the lines provided with valves. The pipelines 143 with valves 144 serve as outlets for the two reaction chambers 123 and 124. The reservoir 146 contains a catalase-inhibiting substance, for example 2% sulfuric acid, which can be introduced into the chamber 123 by the pump 147 as required.

Beim Betrieb werden gleiche Teile einer Urinprobe in die Reaktlonskammern 123 und 124 so eingebracht, daß sie den größten Teil des Volumens der Kammern füllen. Zur Unterdrückung der ■■- Katalaseaktivität in der Reaktionskammer*123 wird eine kleine Menge des Hemmungemittels eingebracht und das PotentiometerIn operation, equal parts of a urine sample are placed in reaction chambers 123 and 124 so that they fill most of the volume of the chambers. To suppress the ■■ catalase activity in the reaction chamber * 123, a small amount of the inhibitor is introduced and the potentiometer

148 wird so eingestellt, daß man eine Nullanzeige am Schreiber148 is set so that there is a zero display on the recorder

149 erhält, wobei die elektrischen Ausgänge der kathoden 126, 127 in Serie gegeneinander geschaltet sind. Anschließend gibt die gemessene Erhöhung im Sauerstoffpartialdruck genau die Katalaseaktivität, welche noch bezüglich der Temperatur und des SAuerstoffblindwertes kompensiert ist,-wieder, wenn die WasserstoffperoxidlGsung gleichzeitig in die Reaktionskammern 123 und 124!eingebracht wird.149 receives, the electrical outputs of the cathodes 126, 127 are connected in series against one another. Then there the measured increase in oxygen partial pressure is exactly that Catalase activity, which is still compensated with regard to the temperature and the oxygen blank value,-again when the Hydrogen peroxide solution into the reaction chambers at the same time 123 and 124! Is introduced.

Wie bereits oben festgestellt, besteht ein Aspekt dieser Erfindung von beträchtlicher Wichtip-keit in der erhöhten Empfindlichkeit, welche durch die Verwendung einer langen; dünnen freiliegenden Kathodenflache, d.h. einer Fläche mit einem Verhältnis 'von Länge zu Breite von mindestens* 25 :'1 geboten wird. In den Figuren 7a, Tb und 7c sind Beispiele für .verschiedene brauchbare Ausgestaltungen, gezeigt. Es sind dies Ansichten der Oberfläche einer in Glas eingebetteten Kathode 151 voff^erc sauerstoff -As stated above, one aspect of this invention of considerable importance is the increased sensitivity achieved by the use of a long; thin exposed cathode area, i.e. an area with a ratio 'from length to width of at least * 25:' 1 is offered. In FIGS. 7a, 7b and 7c show examples of various useful configurations. These are views of the surface of a cathode embedded in glass 151 voff ^ erc oxygen-

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durchlässigen Membran aus gesehen. Ein Verfahren zur Herstellung,. solcher Kathodenflächen besteht darin, daß ein Endabschnitt 152 vdes nach oben sich erstreckenden Kathodendrahtes (z.B. Platin, Gold) im rechten Winkel abgebogen wird. Die in den Figuren 7b, 7c gezeigten Ausgestaltungen erhält man, wenn diese Enden in einem Bogen, in Zickzackform oder in einer anderen Form gebogen werden und dann der ganze Draht in Glas eingebettet wird. Danach wird durch Abschleifen des Glases und eines Teils des Metalls eine Metallfläche von langer, schmaler Gestalt (153, 154, 156) freigelegt. 1-permeable membrane seen from. A method of manufacture. Such cathode surfaces consists in that an end section 152 v of the upwardly extending cathode wire (for example platinum, gold) is bent at a right angle. The configurations shown in FIGS. 7b, 7c are obtained when these ends are bent in an arc, in a zigzag shape or in some other shape and then the entire wire is embedded in glass. A metal surface of long, narrow shape (153, 154, 156) is then exposed by grinding off the glass and part of the metal. 1-

>! '■ ■■■■■■.'>! '■ ■■■■■■.'

r In den Fällen, in denen eine zeitliche Verzögerung zwischen der Probenahme und der Messung in Kauf genommen werden kanns können die auf einer Filterscheibe gesammelten Bakterienproben mit Nährstoffen imprägniert,werden, um beispielsweise dfts Wachstum der darin vorhandenen Bakterien eu fördern oder es kann zur Erzielung der entgegengesetzten Wirkung ein Hemmungsstoff zugefügt werden. Als Anwendung dieser Möglichkeit kann j f beispielsweise eine von zwei gleichzeitig eingtiammelten Proben (oder von zwei Teilen der gleichen Probe) durch Anwendung von Antibiotika so behandelt werden, daß das Wachstum ihrer Bakterien gehemmt wird. Das Wachstum der Bakterien der unbehandelten Probe wird die Katalaseaktlvltät erhöhen und ein Vergleich zwischen den Katalaseaktivitäten der beiden Proben wird anschließend eine schnelle Anzeige der Wirksamkeit des Angriffe des Antibiotikas auf die Bakterien ergeben. Die gleiche Behandlung ergibt natürlich auch ein Maß für die Lebensfähigkeit der eingesammelten Proben. Eine hohe Anzeige eines Differenzausgangsstroms zeigt eine hohe Empfindlichkeit der Bakterien gegenüber dem Antibiotikum an und gleichzeitig deutet sie auf eine geringe Lebensfähigkeit hin. Hemmungsstoffe und Mittel, die , ' selektiv eine bestimmte Spezies von Bakterien hemmen oder ' fördern, können auch zur Identifizierung von Bakterien verwendet werden. Für die Züchtung von Kolonien in konventionellen ^ mikrobiologischen Kulturtechniken wird eine lange Zeit (mindesten.s 2k Std.) für das Wachstum der Organismen benötigt. Wegen r In those cases in which a time delay between the sampling and the measurement can be accepted, the bacteria samples collected on a filter disc can be impregnated with nutrients, for example to promote the growth of the bacteria present therein or to achieve the an inhibitor can be added to the opposite effect. As an application of this possibility, for example one of two samples collected at the same time (or two parts of the same sample) can be treated by the application of antibiotics in such a way that the growth of their bacteria is inhibited. The growth of the bacteria in the untreated sample will increase the catalase activity and a comparison between the catalase activities of the two samples will then give a quick indication of the effectiveness of the antibiotic attack on the bacteria. The same treatment, of course, also gives a measure of the viability of the collected samples. A high reading of differential output current indicates high sensitivity of the bacteria to the antibiotic and at the same time indicates low viability. Inhibitors and agents which 'selectively inhibit or promote a particular species of bacteria can also be used to identify bacteria. For the cultivation of colonies in conventional microbiological culture techniques, a long time (at least 2k hours) is required for the growth of the organisms. Because

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"'"' Λ - ■■"■- 21 -"'"' Λ - ■■ "■ - 21 -

der hohen Systemempfindlichkeit, die mit der Säuerstoffmembrangelle und dem kleinen Reaktionsvolumen gemäß der Erfindung verfügbar "sind* werden diese langen Wachstumszeiten für diese Versuche zur I,ebensfähigfceit, Empfindlichkeit oder zur Identifizierung der Bakterien nicht benötigt und eine einzige Verdoppelung durch Bakterienwachstum während einer Zeit von 20 bis £>Q Minuten sollte leicht feststellbar und ausreichend sein, um die Wirkung der Hemmung oder der Wachstumsverzögerung zu beobachten. .the high system sensitivity available with the oxygen membrane cell and the small reaction volume according to the invention "are * will these long growing times for these experiments for I, viable, sensitivity or for identification of bacteria not needed and a single duplication Bacterial growth over a period of 20 to £> Q minutes should be easily detectable and sufficient to observe the effect of the inhibition or growth retardation. .

Zusammenfassend sind vorstehend Geräte und Methoden zur Bestimmung der Katalaseaktivität dargelegt worden, welche quantitativ und schnell unmittelbar in einer Wasserstoffperoxidlösung die Erhöhung des Sauerstoffpartialdruckes messen, wobei der inhärente Katalasegehalt von verschiedenen tierischen Zellen die schnelle Zersetzung von Wasserstoffperoxid in Sauerstoff und Wasser verursacht. Das offenbarte Gerät gibt die Möglichkeit zur dynamischen und kontinuierlichen Beobachtung der Katalase-Wasserstoffperoxidreaktion und ermöglicht eine quantitative Messung der Katalaseaktivität.In summary, the above devices and methods for determination the catalase activity has been demonstrated, which quantitatively and quickly directly in a hydrogen peroxide solution Measure the increase in oxygen partial pressure, the inherent catalase content of various animal cells causes the rapid breakdown of hydrogen peroxide into oxygen and water. The disclosed device gives the possibility for dynamic and continuous observation of the catalase-hydrogen peroxide reaction and enables quantitative measurement of catalase activity.

Es wurde eine Form der Kathoden hergestellt, welehe einen beträchtlich höheren Ausgangsstrom für einen gegebenen Konzentrationsgradienten des Sauerstoffs in einer Wasserstoffperoxidlösung ergibt.A shape of the cathodes was made, which is one significantly higher output current for a given concentration gradient of oxygen in a hydrogen peroxide solution.

Es wurden Vorrichtungen entwickelt und offenbart zur Begrenzung des wirksamen Probenvolumens von Wasserstoffperoxidlösung und Probe (weniger als etwa 0,1 cm ) in dem Meßgang. Die Einfachheit der offenbarten Geräte und die Schnelligkeit, mit der die quantitative Katalaseaktivität gemessen und aufgezeichnet werden kann, machen die vorliegende Erfindung zu einem sehr nützlichen Werkzeug der Klinik. Beispielsweise ist es höchst erwünscht, die Möglichkeit zur billigen, schnellen Massenuntersuchung zur Diagnose von Infektionen der Harnausscheidungsorgane zu haben, bevor die Symptome der Infektion auftreten. Wenn eine Untersuchung des Urins eines Patienten nach der Methode und mit einemDevices have been developed and disclosed for limiting the effective sample volume of hydrogen peroxide solution and Sample (less than about 0.1 cm) in the measurement duct. The simplicity of the devices disclosed and the speed with which the quantitative catalase activity can be measured and recorded can make the present invention a very useful tool in the clinic. For example, it is highly desirable the ability to have cheap, rapid mass screening to diagnose urinary tract infections, before symptoms of infection appear. When an examination of a patient's urine by the method and with a

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BADBATH

; Gerät gemäß der Erfindung eine bedeutende Katalaseaktivitäfc zeigt, dann ist es nur noch erforderlich, definitivere Unter-; Apparatus according to the invention has significant catalase activity shows, then it is only necessary to make more definite

; suchungen durchzuführen, um zu bestimmen, ob die große Katalase- -!■ aktivität auf die Anwesenheit von Bakterien zurückzuführen ist, |. oder ob eine ungewöhnliche Zerstörung von katalasehaltigen Zellen auftritt oder innerhalb des Körpers des Patienten aufge»; conduct tests to determine whether the large catalase -! ■ activity is due to the presence of bacteria, |. or whether an unusual destruction of catalase Cells occurs or within the patient's body.

! treten ist. ! is kicking.

..

Wenn bereits eine Infektion der Harnausscheidungsorgane diag.-nostiziert worden ist, werden zuerst Bakterien und andere im " Urin vorhandene Zellen ausgefiltert. Dann wird eine Messung zur Bestimmung der Katalaseaktivität des gefilterten Urins durchgeführt. Wenn diese Messung positiv ist, ist dies ein Beweis dafür, daß in dem Körper die Zerstörung von katalasehal-. tigen Zellen (beispielsweise durch eine Entzündung) vorliegt.If an infection of the urinary excretory organs is already diagnosed bacteria and other cells present in the urine are first filtered out. Then a measurement is made to determine the catalase activity of the filtered urine. If this measurement is positive, it is proof for the destruction of katalasehal- in the body. term cells (for example due to inflammation) is present.

Es wurde auch eine Anordnung mit einer im Gleichgewicht stehenden Doppelzelle angegeben, die eine empfindlichere Messung der Änderung des Sauerstoffpartialdruckes in einer Wasserstoffperoxidlösung dadurch ergibt, daß die Streuungen infolge spontaner Zersetzung von Wasserstoffperoxid und von Temperatureffekten aufgehoben werden. Dies ist besonders wichtig, da die Temperaturempfindlichkeit der offenbarten Sauerstoffmeßzellen etwa 5£/°C beträgt.An equilibrium double cell arrangement has also been specified which provides a more sensitive measurement of the Change in the oxygen partial pressure in a hydrogen peroxide solution results in the scattering as a result of spontaneous Decomposition of hydrogen peroxide and of temperature effects are reversed. This is especially important because the Temperature sensitivity of the disclosed oxygen measuring cells is about £ 5 / ° C.

Ebenso wird die Verwendung eines Paares von gegeneinander in Reihe geschalteten Säuerstoffmembranzellen und die Bestimmung des aus verschiedenen Flüssigkeiten in die Zelle eindringenden Sauerstoffes vorgeschlagen, von denen eine eine von Katalaseaktivität freie Bezugsflüssigkeit, beispielsweise Wasser, ist.-Indsm vor der Zufügung der Wasserstoffperoxidlösung zu der Probenflüssigkeit und zu der Bezugsflüssigkeit die Zellen und die Flüssigkeit auf die gleichen Temperaturverhältnisse gebracht werden und dann ein Potentiometerschreiber auf Null geeicht wird, werden sowohl die Temperatur als auch der Blindsauerstoffgehalt als Schwankungsgrößen eliminiert.Likewise, the use of a pair of oxygen membrane cells connected in series with one another and the determination of oxygen entering the cell from various fluids, one of which is from catalase activity free reference liquid, e.g. water, ist.-Indsm prior to adding the hydrogen peroxide solution to the sample liquid and to the reference liquid, cells and the liquid can be brought to the same temperature conditions and then a potentiometer recorder to zero is calibrated, both the temperature and the reactive oxygen content are measured eliminated as fluctuations.

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Weiterhin gestattet die Anordnung mit abgeglichenen Zellen die Messung der Katalaseaktivität in Anwesenheit von anderen möglichen Agentien zur Wasserstoffperoxidzersetzung, welche bei dem Vorgang der Probenahme eingesammelt worden sein können, indem die Messung an zwei gleichzeitig angesammelten Proben durchgeführt wird, von denen eine zur selektiven Inaktivierung der Katalase ohne Beeinflussung der Aktivität anderer Wasserstoffperoxidkatalysatoren in der Probe behandelt wird.Furthermore, the arrangement with balanced cells allows the measurement of the catalase activity in the presence of other possible agents for the hydrogen peroxide decomposition, which in the process of sampling may have been collected by performing the measurement on two samples collected at the same time one of which is used to selectively inactivate the catalase without affecting the activity of other hydrogen peroxide catalysts is treated in the sample.

Se wird eine -Methode zur Abtrennung von Bakterien aus der Atmosphäre durch Aufprallwirkung beschrieben» bei der die Bakterien ' unmittelbar auf ein kleines Filter aufgebracht werden und bei der in einem kurzen Zeitraum eine genügende Anzahl von Bakterien leicht eingesammelt werden kann, um in dem erfindungsgemäßen Wasseretoffperoxidsystem eine meßbare Anzeige zu liefern. Durch die Verwendung einer kleinen Filterscheibe kann aus bakterienhadtigen Flüssigkeiten bequem eine Probe entnommen werden, und bietet zusätzlich die Möglichkeit zur Konzentration von BakterienSe becomes a method of separating bacteria from the atmosphere described by impact effect »in which the bacteria are applied directly to a small filter and at a sufficient number of bacteria can easily be collected in a short period of time to be present in the Hydrogen peroxide system to provide a measurable indication. By the use of a small filter disk can prevent bacteria from becoming infected Liquids can conveniently be sampled, and also offers the option of concentrating bacteria

Iί ",BUr Einführung in ein kleines Reaktionsvolumen.Iί ", BUr Introduction to a Small Reaction Volume.

Die Reaktion zwischen Katalase und Wasserstoffperoxid 1st sehr spezifisch, aber per se muß nicht eine Wasserstoffperoxidlösung verwendet werden. Das Wasserstoffperoxid kann an Ort und Stelle durch die Zufügung von Agenzien, wie beispielsweise NaBO2 . 3H2O The reaction between catalase and hydrogen peroxide is very specific, but a hydrogen peroxide solution per se need not be used. The hydrogen peroxide can be put in place by the addition of agents such as NaBO 2 . 3H 2 O

• H2O2I Natriumperborat zu Wasser oder zu der flüssigen Probe gebildet werden.• H 2 O 2 I sodium perborate can be formed into water or the liquid sample.

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Claims (1)

ANSPRÜCHE:EXPECTATIONS: I)/Vorrichtung zur schnellen quantitativen Meieung dta bei Reaktion erzeugten Gases, g e k β η η ε e lehnet durch, .die Kombination von: .-"-.,I) / device for rapid quantitative measurement dta at Reaction generated gas, g e k β η η ε e rejects by,. the combination of: .- "-., einem Gehäuse (20,46,82,102), einer das Gehäuse tragenden Grundplatte (83, Hl)3 die mit dem Gehäuse ein Volumen (19,43,81,101) einschließt, einer Ausnehmung (5T) in der Grundplatte (83, in), die in Verbindung »It dem Volumen Ai (19,43,81,101) steht, einer polarographischen MembraneelIe ■ (22,47,86,118), die eine Anode (23) und eineKathode {2k,52"> umfaßt, welche über einen Elektrolyten (25) miteinander in Verbindung stehen, wobei die Membranzelle als Till ihrer äußeren Wand eine nicht-poröse gasdurchlässige Membran (21,51,87) aufweist, einer ersten Vorrichtung (p,49,88,103t • 106) zur geregelten Zuführung einer ersten Flüssigkeit in das Volumen, einer zweiten Vorrichtung (89,102) Eur geregt!** ten Zuführung einer zweiten Flüssigkeit ih Öfcs Volumen UnA einer Vorrichtung (91,94,104) zur Entlüftung des Volumens» um beim Einfüllen der Flüssigkeit in das Volumen die Luft daraus auszulassen.a housing (20,46,82,102), a base plate (83, Hl) 3 which supports the housing and encloses a volume (19,43,81,101) with the housing, a recess (5T) in the base plate (83, in), which is in connection with the volume Ai (19,43,81,101), a polarographic membrane element (22,47,86,118), which comprises an anode (23) and a cathode {2k, 52 "> which is connected via an electrolyte ( 25) are connected to one another, the membrane cell having a non-porous gas-permeable membrane (21,51,87) as part of its outer wall, a first device (p, 49,88,103t • 106) for the regulated supply of a first liquid in the volume, a second device (89,102) Eur! ** th supply of a second liquid in the volume UnA of a device (91,94,104) for venting the volume in order to let the air out of it when the liquid is poured into the volume. 2) Vorrichtung nach "Anspruch 1, d a du rc h ge kenne zeichnet , daß die nicht-poröse Membran (21,51,87) für Wasserstoffperoxid undurchlässig iit iin^lit|ie Sauerstoff durchlässigkeit von mindestens etwa 10 ■ jälif/eec. aufweist. · .■"■■"■ „ 2) Device according to "Claim 1, since you know that the non-porous membrane (21, 51, 87) is impermeable to hydrogen peroxide and has an oxygen permeability of at least about 10 years / eec . ·. ■ "■■" ■ " 3) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2* d ad u r ο h3) Device according to claims 1 or 2 * d ad u r ο h ge.kenn ζ eich η e t , daft die dem Elektrolyten auigt-, setzte Kathodenfläche (153,151J, 156), ein Verhältnie von . ' · Länge zu Breite hat, das größer 1st als etwa 25 : 1 und eine maximale Breite von etwa 0,127 tnm (0,005 Zoll) aufweist·ge.kenn ζ cal η et, that the electrolyte is exposed to the cathode area (153.15 1 J, 156), a ratio of. 'Has length to width greater than about 25: 1 and has a maximum width of about 0.127 tnm (0.005 inches) 1k1k I *I * 9098A6/09649098A6 / 0964 BADBATH 4) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Teil der Sauerstoffmeßzelle (22,47,86,118), welcher in die Ausnehmung (57.) hineinragt, die allgemeine Form eines Kegelstumpfes aufweist, und daß die Ausnehmung (57) eine innere Oberfläche hat, in die dieser sich in Form einer dichten Passung einfügt. 4) Device according to claims 1 to 3, characterized characterized in that the part of the oxygen measuring cell (22,47,86,118), which in the recess (57.) protrudes, has the general shape of a truncated cone, and that the recess (57) has an inner surface into which this fits in the form of a tight fit. 5) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich die Kombination folgender Merkmale enthält: ein an dem Gehäuse (20,46,82,102) angebrachtes Filterträgerelement (28,50), das so in das Gehäuse hineinragt, daß ein5) Device according to claims 1 to 4, characterized marked that it also contains a combination of the following features: a filter support element attached to the housing (20,46,82,102) (28,50), which protrudes into the housing in such a way that a trägers
Endteil des Filter/· benachbart von der Membran (21,51,87) angeordnet ist, ein Filter (ll,.4l), das zwischen diesem Teil des Filterträgerelementes und der Membran angeordnet isfi und eine Vorrichtung zur geregelten Zuführung einer Flüssigkeit in das Gehäuse in Kontakt mit der Filterscheibe.
carrier
End part of the filter / · is arranged adjacent to the membrane (21, 51, 87), a filter (11, .4l), which is arranged between this part of the filter support element and the membrane, and a device for the controlled supply of a liquid into the housing in contact with the filter disc.
6) Vorrichtung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Filterscheibe (11,41) weniger als etwa 0,1 cnr beträgt.6) Device according to claim 5 * characterized in that that the volume of the filter disc (11,41) is less than about 0.1 cm. 7) Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Filterscheibe (11,41) in einer Vertiefung in der Oberfläche des Teils des Filterträgerelementes (28,50) angebracht ist, welcher an den Membranteil (21,51,87) angrenzt.7) Device according to claims 5 or 6, characterized characterized in that the filter disc (11, 41) in a recess in the surface of the part of the filter support element (28,50) which is attached to the Membrane part (21,51,87) is adjacent. 8) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis J3 j; da d u r eh gekennzei c h η e t , daß sie außerdem die Kombination8) Device according to claims 1 to J 3 j; because dur marked eh ch η et that they also the combination ,folgender Merkmale umfaßt: . -V.. Vorrichtung (27,28,29,53,54) zur Messung und Aufzeichnung von Änderungen in der elektrischen Charakteristik der Sauerstoffmeßzelle (22,47,86,118;) bei einem aufgeprägten elektrischen Potential, wobei diese Veränderungen durch, includes the following features:. -V .. Device (27,28,29,53,54) for measuring and recording changes in the electrical characteristics of the Oxygen measuring cell (22,47,86,118;) with an impressed electrical potential, these changes due to 9D9846/Q9849D9846 / Q984 ■Τ-— r——j~—■ Τ-— r —— j ~ - die Ionisierung des sauerstoffdurchlässigen Membranteils (21,51,87) und durch die anschließende chemische Reaktion zwischen den Säuerstoffionen und dem Elektrolyten bewirkt werden.the ionization of the oxygen-permeable part of the membrane (21,51,87) and the subsequent chemical reaction between the oxygen ions and the electrolyte will. 9) Vorrichtung zur schnellen quantitativen Messung der Katalaseaktivität, d a d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t j daß sie die Kombination folgender Merkmale umfaßt: ein Gehäuse (74,123,124) mit einer Grundplatte (132), ein Paar von getrennten Ausnehmungen (133,134), die diese Grundplatte durchsetzen und mit dem Inneren des9) device for rapid quantitative measurement of catalase activity, d a d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t j that it comprises the combination of the following features: a housing (74,123,124) with a base plate (132), a pair of separate recesses (133,134) that penetrate this base plate and with the interior of the Gehäuses in Verbindung stehen, ,Housing connected,, ein Paar von Sauerstoffmeßzellen (61,62.), welche jeweils eine Anode und eine Kathode enthalten, die durch einen Elektrolyten elektrisch miteinander verbunden sind, und einen an die Kathode angrenzenden äußeren Wandteil besitzen, der aus einer nicht-porösen Membran (69,70) besteht, welche für Wasserstoffperoxid undurchlässig ist und eine Sauerstoffdurchlässigkeit von mindestens etwa 10 cm /see. aufweist, wobei eine der Sauerstoffmeßzellen, welche in die erste Ausnehmung hineinragt und die andere Sauerstoffmeßxelle, die in die zweite Ausnehmung hineinragt, zusammen mit den Membranteilen der Wand der Meßzellen diese Ausneh-a pair of oxygen measuring cells (61,62.), which respectively contain an anode and a cathode, which are through a Electrolytes are electrically connected to each other, and have an outer wall part adjoining the cathode and consisting of a non-porous membrane (69,70), which is impermeable to hydrogen peroxide and an oxygen permeability of at least about 10 cm / sec. having, wherein one of the oxygen measuring cells, which protrudes into the first recess and the other oxygen measuring cells, which protrudes into the second recess, together with the membrane parts of the wall of the measuring cells, this recess w mungen verschließen und den Bodenteil flüssigkeitsdicht abschließen, ein Paar von Filterträgerelementeri (71,72), die in das Innere des Gehäuses hineinragen, wobei ein Endteil des ersten Filterelements benachbart zum Membranteil der ersten Sauerstoffmeßzelle und ein Endteil des zweiten Filterträgerelements benachbart dem Membranteil der anderen Sauerstoffmeßzelle angeordnet ist, eine erste Filterscheibe, die zwischen dem Teil des ersten Filterträgerelements und dem Membranteil einer der Sauerstoffmeßzellen angeordnet ist und eine zweite Filterscheibe (66,67), die zwischen dem Teil des zweiten Filfrerträgerelements und dem Membranteil der anderen Sauerstoffmeßzelle angeordnet ist, ..·-..-Vorrichtung (77) zum Einlaß einer Flüssigkeit in das Gehäuse •(74) in Kontakt mit beiden Filterscheiben (66,67) und eine w seal rules and the bottom portion in liquid-tight finish, a pair of Filterträgerelementeri (71,72), which protrude into the interior of the housing, wherein an end portion of the first filter element adjacent to the membrane portion of the first oxygen sensing cell and an end portion of the second filter support member adjacent to the diaphragm portion of the other Oxygen measuring cell is arranged, a first filter disk which is arranged between the part of the first filter support element and the membrane part of one of the oxygen measuring cells and a second filter disk (66,67) which is arranged between the part of the second filter support element and the membrane part of the other oxygen measuring cell,. . · -..- Device (77) for admitting a liquid into the housing • (74) in contact with both filter disks (66,67) and one 909846/0964 BAD ORIGINAL909846/0964 BATH ORIGINAL j -Vorrichtung zur elektrischen Verbindung dieses Paares von Sauerstoffmeßzellen in Reihe und gegenpolig zueinander.j device for electrically connecting this pair of Oxygen measuring cells in series and with opposite polarity to one another. 10) Vorrichtung naoh Anspruch 9, .dadurch g e - .10) device naoh claim 9, .d As a result g e -. : kennzeio h*n β t ,daß die Teile der Sauerstoffmeß-: markzeio h * n β t that the parts of the oxygen measuring ' · zellen, welche in die Ausnehmungen hineinragen, im allgemeinen in Form eines Kegelstumpfes ausgebildet sind,und'· Cells which protrude into the recesses, in general are designed in the form of a truncated cone, and , daß diese Ausnehmungen Jede eine innere Oberfläche aufweisen, die diese^in Form einer dichten Passung aufnehmen*that these recesses each have an inner surface, which accommodate these ^ in the form of a tight fit * 11) Vorrichtung für die schnelle quantitative Messung des in ; einer Reaktion gebildeten Gases, gekennzeichj net durch die Kombination folgender Merkmale: ein Paar ton Kammern (123,124), wobei Jede dieser Kammern eine Grundplatte (132) und eine Ausnehmung (133*134) auf-. weist, die durch diese Grundplatte hindurchführt und in Verbindung mit dem Inneren des Gehäuses stehen, erste und zweite polarographiaehe Membranzellen (121), welche Jeweils eine Anode (128) und eine Kathode (126,127) umfassen,die miteinander Über einen Elektrolyten (129) in Verbindung stehen, und ale einen Teil ihrer äußeren Wand eine nichtporöse durchlässige Membran aufweisen, und wobei die erste polarographische Membranzelle (121) in die Ausnehmung (133,134) durch die Grundplatte einer der Kammern (123,124) y\ hineinragt, und die zweite polarographlsohe Membranzelle ! (ISIi in die Ausnehmung (133*134) durch die ffrundplatte dtr andtren Kammern (123»124) hineinragt und die Zellen : dieser Ausnehmungen verschließen und die Grundplatte . "■ ' flüssigkeitsdicht abdichten, Vorrichtung (139,142) zur11) device for rapid quantitative measurement of the in; a reaction formed gas, gekennzeichj net by the combination of the following features: a pair of ton chambers (123,124), each of these chambers having a base plate (132) and a recess (133 * 134). has, which passes through this base plate and are in connection with the interior of the housing, first and second polarographic membrane cells (121), which each comprise an anode (128) and a cathode (126,127), which are connected to one another via an electrolyte (129) in Are connected, and each part of their outer wall has a non-porous permeable membrane, and wherein the first polarographic membrane cell (121) protrudes into the recess (133, 134) through the base plate of one of the chambers (123, 124) y \ , and the second polarographic membrane cell! (ISIi protrudes into the recess (133 * 134) through the round plate of the other chambers (123 »124) and the cells : close these recesses and seal the base plate geregelten Zuführung von Flüssigkeit aus einem gemeinsamen r; Reservoir (138,l4l) in Jeder dieser Kammern (123,124), eineregulated supply of liquid from a common r ; Reservoir (138, 14l) in each of these chambers (123,124), one ''Vorrichtung zur elektrischen Verbindung der Membranzellen ■' (121) in Reihe und gegenpolig zueinander und, eine Vorrichtung (l49) zur Messung und Aufzeichnung der resultierenden Spannungsdifferenz zwischen den polarographischen Membran-f . zellen. . · '' Device for the electrical connection of the membrane cells ■ '(121) in series and with opposite polarity to one another and, a device (149) for measuring and recording the resulting voltage difference between the polarographic membrane f . cells. . · 909846/0964909846/0964 BADORIQINAiBADORIQINAi 12) Verfahren zum Betrieb der Vorrichtungen nach Anspruch 2 bis 11 zur klinischen Messung der Anwesenheit von katalase-, haltigen Zellen in Körperflüssigkeiten, dadurch iv gekennzeichnet, daß eine Menge Körper- * flüssigkeit entnommen wird, ein Teil dieser Menge Her Körperflüssigkeit in ein geschlossenes Volumen zur teilweisen Füllung des Volumens eingebracht wird, der Flüssigkeit in dem Volumen eine Wasserstoffperoxidmenge zugefügt wird, die zur vollständigen Füllung des Volumens ausreicht, und daß die Erhöhung des Sauerstoffpartialdruckes, welche in einem vorgewählten Zeitraum in der Wasserstoffperoxidlösung eintritt, mit Hilfe von einer oder zwei polarographischen Zellen mit einer sauerstoffdurchläsßigen Membran gemessen und aufgezeichnet wird.12) Method of operating the devices according to claim 2 to 11 for the clinical measurement of the presence of catalase-containing cells in body fluids, thereby iv characterized in that an amount of body fluid is withdrawn, part of this amount Her Body fluid is introduced into a closed volume to partially fill the volume, an amount of hydrogen peroxide is added to the fluid in the volume that is sufficient to completely fill the volume, and that the increase in the partial pressure of oxygen, which enters the hydrogen peroxide solution in a preselected period of time, with the help of one or two polarographic Cells are measured and recorded with an oxygen-permeable membrane. 13), Verfahren nach Anspruch 12, dadurch g e k t η η zeichnet , daß das Volumen der zugefügten Wasserstoffperoxidlösung 10 % des Volumens der Körperflüssigkeit nicht übersteigt. .. .J13), method according to claim 12, characterized in that the volume of the added hydrogen peroxide solution does not exceed 10% of the volume of the body fluid. .. .J Verfahren nach den Ansprüchen 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet ,daß die Körperflüssigkeit aus zwei im wesentlichen gleichen getrennten Teilen des auf Katalaseaktlvität zu untersuchenden Materials besteht, und daß eine Probe von Jedem dieser Teile in.ein getrenntes geschlossenes Volumen eingebracht wird und der Katalasegehalt jedes dieser Teile verschieden beeinflußt wird, und anschließend die gleiche Wasserstoffperoxidlösung in Jedes dieser Volumen bis zur vollständigen Füllung des Volumens zusammen mit der darin enthaltenden Probenflüssigkeit zugefügt wird und der Unterschied im Sauerstoffpartial- t" druck, welcher in der Wasserstoffperoxidlößung in den getrennten reproduzierbaren Volumen auftri1fc,während eines vorgewählten Zeitraums mit Hilfe von pölarographischen » Zellen mit Sauerstoffmembranen gemessen wird, die in Reihe und- gegenpolig zueinander geschaltet sind.A method according to claims 12 or 13, characterized in that the body fluid consists of two substantially identical separate parts of the material to be examined for catalase activity, and that a sample of each of these parts is introduced into a separate closed volume and the catalase content of each of these parts is affected differently, and then the same hydrogen peroxide solution in each of these volumes is added together to complete filling of the volume of the containing therein the sample liquid and the difference in oxygen partial t "pressure, which auftri1fc in the Wasserstoffperoxidlößung in the separate reproducible volume, while a preselected period of time is measured with the help of polarographic cells with oxygen membranes, which are connected in series and with opposite polarity to one another. 9098A6/0964 BAOOFHGINAt.9098A6 / 0964 BAOOFHGINAt. 15) Verfahren nach Anspruch 12 bis 14-, dadurch ge kennzeichnet , daß die Erhöhung des Sauerstoffpartialdruckes in dem flüssigkeitsgefüllten Volumen kontinuierlich elektrochemisch gemessen wird und diese Messung kontinuierlich zur visuellen Beobachtung aufgezeichnet wird. "■·■"_15) Method according to claim 12 to 14, characterized ge indicates that the increase in the partial pressure of oxygen is continuously measured electrochemically in the liquid-filled volume and this Measurement is recorded continuously for visual observation. "■ · ■" _ 16) Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 15 3 dadurch gekennzeichnet , daß ein Paar von polarographischen Zellen mit Sauerstoffmembran in Verbindung mit einem Paar von Reaktionsvolumen angeordnet werden, wobei jede dieser Zellen sich mit einem der Reaktionsvolumen in einer flüssigkeitsdichten Verbindung befindet und diese Zellen gegenpolig und in Reihe zueinander geschaltet werden und der Ausgangsstrom der Zellen gemessen wird.16) Method according to claims 12 to 15 3, characterized in that a pair of polarographic cells with oxygen membrane are arranged in connection with a pair of reaction volumes, each of these cells being with one of the reaction volumes in a liquid-tight connection and these cells have opposite polarity and are connected in series and the output current of the cells is measured. 909846/0984909846/0984 . - 30 -τ Le e rs e i t e. - 30 -τ blank page
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