DE19503663C2 - Verfahren zur Probengewinnung luftgetragener Mikroorganismen mittels eines Keimsammlers sowie Keimsammler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Probengewinnung luftgetragener Mikroorganismen mittels eines Keimsammlers sowie einen Keimsammler.

Luftgetragene Mikroorganismen stellen vielfach ein erheb­ liches gesundheitliches und hygienisches Risiko dar. Sie treten praktisch in allen Lebensbereichen auf und können in der Luft von Wohnräumen, Krankenhäusern, in öffentli­ chen Verkehrsmitteln, am Arbeitsplatz, bei der Lebens­ mittelherstellung und auch in Tierställen in erheblicher Konzentration gefunden werden. In der Außenluft weisen Bakterien und Pilze meist eine saisonal und regional stark unterschiedliche Verteilung auf. Infektöse Erkran­ kungen des Respirationstraktes verursachen z. B. in der Nutztierhaltung jährlich Schäden in Millionenhöhe. Bei fast 50% aller Schlachtschweine können frische oder ab­ geklungene Lungenentzündungen oder andere Erkrankungen des Atemtraktes gefunden werden. Auch der im Stall arbei­ tende Mensch leidet unter der mangelhaften Stalluftquali­ tät, wie eine steigende Zahl respiratorischer Erkrankun­ gen bis hin zur Berufsinvalidität bei Landwirten zeigt. Als eine wesentliche Ursache für diese Erkrankungen wer­ den neben Gasen und Stäuben die in der Stalluft vorhan­ denen Mikroorganismen angesehen.

An anderen Arbeitsplätzen, wie z. B. in Wertstoffsortier­ anlagen, wird die Luft als derart gesundheitsgefährdend angesehen, daß vorgesehen ist, alle sechs Monate Luft­ untersuchungen auf Bakterien, Pilze und Endotoxine durchführen zu lassen.

Während es für Gase und Stäube eine ausreichende Zahl eingeführter Meßmethoden gibt, hat sich dies für die Er­ fassung von Luftkeimen als schwierig erwiesen. Das liegt zum einen an der Vielzahl und Unterschiedlichkeit der in der Stalluft vorhandenen Keimspezies, die sehr unter­ schiedliche Anforderungen an das Sammelmedium, an Aufar­ beitung und Bebrütungsstellen, zum anderen aber auch an den zum Teil stark schwankenden Keimkonzentrationen, die besondere Probenentnahmetechniken erfordern. So gelten z. B. Bakterienzahlen als 5.000 KBE (Koloniebildende Einhei­ ten) pro 1 Stalluft in modernen Haltungsformen als nor­ mal.

Die Erfassung und Darstellung von Mikroorganismen aus der Luft erfolgt heute mit Verfahren, die im wesentlichen nach den Prinzipien der Sedimentation, der Impaktion, der Filtration und des Impingements arbeiten. Bei allen Ver­ fahren werden die Keime auf oder in geeigneten Nährmedien gesammelt und solange bebrütet, bis sich mit dem bloßen Auge sichtbare Keimkolonien gebildet haben, die ausge­ zählt werden können. Man geht grundsätzlich davon aus, daß ein Keim eine Kolonie bilden kann. Da eine Kolonie auch von mehreren Keimen gebildet werden kann, wird das Zählergebnis als koloniebildende Einheiten (KBE) angege­ ben.

Die große Vielfalt der Keimspezies in der Luft bedingt, daß mit einem Nährboden nie alle in einer Luftprobe ge­ wonnenen Keimarten zum Wachstum und somit zur Zählung ge­ bracht werden können. Andererseits bietet die Anwendung von Spezialnährböden die Möglichkeit, gezielt bestimmte Keimspezies darzustellen. Mit den genannten Verfahren werden die Luftkeime jedoch nur gesammelt und zum Wachs­ tum gebracht, die Identifizierung der Keimspezies erfolgt erst nach Anlage einer Reinkultur mit mikroskopischen und biochemischen oder molekularbiologischen Methoden.

Die vier üblicherweise benutzten Prinzipien der Keimpro­ benentnahme haben unterschiedliche Vor- und Nachteile, die je nach Untersuchungsziel und gesuchter Keimart be­ dacht werden müssen. Das schonendste Verfahren ist die Sedimentation. Es werden dabei diejenigen Keime erfaßt, die während der Expositionszeit der Platte auf deren Oberfläche sedimentieren und anwachsen. Dabei werden die­ jenigen Keime überrepräsentiert sein, die an größeren Partikeln adsorbiert sind, da diese eine höhere Sinkge­ schwindigkeit haben. Es ist also damit zu rechnen, daß gerade bei der Sedimentationstechnik die Kolonien von mehreren Keimen gebildet werden. Nachteilig ist an dem Verfahren außerdem, daß die Befundangaben nur in KBE pro Fläche erfolgt, z. B. KBE/cm², und nicht volumenbezogen ist.

Bei der Filtration wird ein bestimmtes Volumen der zu un­ tersuchenden Luft durch ein geeignetes Filter angesaugt. Das Filter wird entweder direkt auf einen Nährboden auf­ gelegt und bebrütet oder mit einer sterilen Waschflüssig­ keit ausgewaschen und in Peptonwasser, im Falle von Gelantinefiltern, aufgelöst. Die in den beiden zuletzt genannten Fällen erhaltenen Waschflüssigkeiten werden auf den Keimgehalt über Verdünnungsreihen untersucht. Der dabei zu leistende Arbeitsaufwand ist beträchtlich. Die Befundangabe erfolgt in KBE/l Luft. Nachteilig bei Fil­ trationsverfahren ist außerdem, daß bei längerer Probenentnahme Absterbeeffekte bei den gesammelten Bakte­ rien auf dem Filter durch den ständigen Luftstrom auftre­ ten können.

Das Verfahren, das regelmäßig die höchsten Keimausbeuten ergibt, ist das Impingement. Dabei wird der Probenluft­ strom durch eine Waschflüssigkeit gesaugt, in der Mikro­ organismen zurückgehalten werden. Aus der Waschflüssig­ keit werden Verdünnungsreihen und Oberflächenkulturen an­ gelegt. Die gewachsenen Kolonien werden wie üblich ge­ zählt. Die Angabe der Befunde erfolgt in KBE/l Luft. Das hohe Keimzahlergebnis kommt dadurch zustande, daß bei der Probenentnahme die Mikroorganismen in der Waschflüssig­ keit vereinzelt werden. Keimkonglomerate und an Partikeln anhaftende Keime desintegrieren in der Flüssigkeit, wo­ durch ein hoher Prozentsatz von Kolonien entsteht, die durch eine einzige oder nur wenige Bakterien gebildet werden.

Bei der Impaktion wird der Probenluftstrom durch enge Dü­ sen und Schlitze gesaugt, unter denen sich in einigem Ab­ stand die Nährbodenoberflächen befinden. Durch die Luft­ geschwindigkeit in den Düsen oder Schlitzen werden die Keimpartikel beschleunigt und prallen auf die darunter liegenden Nährbodenoberflächen auf, auf denen sie anhaf­ ten und zu Kolonien heranwachsen können. Die Wachstums­ geschwindigkeit wird weitgehend von der gewählten Bebrü­ tungstemperatur bestimmt. Die gewachsenen Kolonien werden wie üblich gezählt. Vorteile der Impaktionstechniken sind meist kurze Probenentnahmezeiten, keine Aufarbeitung des gesammelten Probenmaterials, da das Ergebnis direkt als Koloniezahl von der Agraroberfläche abgelesen werden kann und eine relativ gute Keimausbeute. Die Befunde werden in KBE pro Luftvolumen angegeben.

Nachteile der Impaktion sind die bei hohen Keimzahlen notwendig werdenden sehr kurzen Probeentnahmezeiten. In dicht belegten Tierställen beträgt die Probenentnahmezeit häufig nur 10 bis 15 Sekunden, um eine Überladung des Nährbodens mit Rasenbildung zu vermeiden. Bei handelsüb­ lichen Petrischalen liegt die sichere Auszählgrenze für Kolonien bei etwa 300 KBE pro Platte. Ein anderer Nach­ teil gegenüber dem Impingement ist, daß die Keimaggregate nur geringfügig bei dem Probenentnahmevorgang desinte­ grieren und daß empfindliche Keime oder nur schwach le­ bensfähige Keime bei dem Vorgang des Aufprallens auf die Nährbodenoberfläche geschädigt werden können. Von Vorteil ist, daß ähnlich wie bei der Filtration das Probenaufnah­ megerät nicht horizontal stehen muß, sondern auch an un­ zugänglichen Stellen in verschiedensten Raumwinkeln auf­ gestellt werden kann.

Trotz der genannten Nachteile ist die Impaktion ein be­ sonders wirtschaftliches und universelles Verfahren zur Probengewinnung luftgetragener Mikroorganismen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein auf Impak­ tion beruhendes Verfahren zur Probengewinnung luftgetra­ gener Mikroorganismen mittels eines Keimsammlers sowie einen Keimsammler anzugeben, welche eine automatische Ge­ winnung mehrerer Luftproben in vorgegebenen Zeitabständen ermöglichen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1 durch die im Kennzeichen des An­ spruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst und bei einem Keim­ sammler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3 durch die im Kennzeichen des Anspruchs 3 angegebenen Merkmale gelöst.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin­ dung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 sowie 4 bis 16, der weiteren Be­ schreibung und der Zeichnung.

Bei der Erfindung können mit den in einem Magazin gela­ gerten Nährbodenbehältern nacheinander mehrere Luftproben genommen werden. Da die Nährbodenbehälter lediglich zum Zwecke der Probenentnahme mit dem Probenentnahmekopf ge­ koppelt werden, kann während der Lagerung im Magazin keine Kontamination erfolgen, so daß nach mehreren Meßzy­ klen ein Austausch impaktierter Nährbodenbehälter gegen sterile Nährbodenbehälter gemeinsam in einem Arbeitsgang durchgeführt werden kann. Die automatische Probenentnahme ohne Zutun einer Bedienungsperson hat zudem besonders in Tierställen den Vorteil, daß eine Probenentnahme bei Stallruhe möglich ist, während eine manuelle Probenent­ nahme dazu führen würde, daß die Tiere durch die Anwesen­ heit von Personen unruhig werden und die dadurch aufge­ wirbelte Luft zu einer höheren Konzentration an Mikroor­ ganismen als bei Stallruhe führt.

Für Krankenhäuser und Arbeitsplätze gilt dies in ähnli­ cher Weise und ermöglicht auch dort die Ermittlung eines Nacht- oder Ruhewertes, gegen den die Tages- und Aktivi­ tätswerte gestellt werden können.

Dadurch daß die Schlitzdüse während der vorgebbaren Ent­ nahmezeit relativ zum Nährbodenbehälter verfahren wird, ergibt sich eine gleichmäßige Verteilung der impaktierten Keimkolonien, wodurch eine bessere Auflösung des Meßer­ gebnisses ermöglicht wird.

Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung werden ein rotationssymmetrisch ausgebildeter Nährbodenbehälter und die Schlitzdüse des Probenentnahmekopfes während der Probenentnahmezeit relativ zueinander um 360° gedreht. Dadurch wird auch bei einem derartigen Nährbodenbehälter eine vollständige Ausnutzung der Nährbodenfläche für die Impaktierung von Keimen ermöglicht.

Bei einer Ausbildung des Nährbodenbehälters als Petri­ schale ist vorgesehen, daß der Probenentnahmekopf aus einem Außenteil, das eine eine Petrischale aufnehmende rota­ tionssymmetrische Öffnung aufweist, und einem der rota­ tionssymmetrischen Öffnung relativ zum Außenteil dreh­ baren Innenteil besteht. Dabei ist in einem ersten Bereich zwischen dem Außenteil und dem Innenteil ein erster Dichtring angeordnet, in einem zweiten Bereich ein Ring­ raum zwischen dem Außenteil und dem Innenteil gebildet und im Außenteil ein zweiter Dichtring angeordnet, gegen den der Wandungsgrund einer in die Öffnung des Außenteils eingesetzten Petrischale abdichtend andrückbar ist. In den Wandungsbereich des Außenteils zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtring mündet eine mit der Luftpumpe verbundene Saugleitung.

Bei dieser Ausgestaltung gelangt der Luftstrom mit den Mikroorganismen durch die Schlitzdüse und prallt auf den Nährboden des Nährbodenbehälters. Während die Mikroorga­ nismen bei diesem Vorgang an dem Nährboden haften blei­ ben, wird die Luft über den Ringraum zwischen dem Außen­ teil und dem Innenteil durch die Saugleitung abgeführt. Somit ist während der Probenentnahme der Probenentnahme­ kopf vom inneren des Gehäuses abgedichtet, so daß keine Kontaminierung des Innenraums des Gehäuses des Keim­ sammlers mit Mikroorganismen eintreten kann. Dadurch ist auch sichergestellt, daß der Nährbodenbehälter während des Transports vom Magazin zum Probenentnahmekopf und zu­ rück nicht unkontrolliert mit Mikroorganismen in Kontakt kommt.

Vorzugsweise ragt eine die Schlitzdüse aufnehmende Stirn­ fläche des Innenteils bei in das Außenteil eingesetzter Petrischale in diese hinein. Ein Übergang der Stirnfläche zur Mantelfläche ist dabei abgerundet.

Durch diese Maßnahme läßt sich ein sehr geringer Abstand zwischen der Schlitzdüse und dem Nährboden einhalten, so daß beim Aufprall des Luftstroms auf den Nährboden noch eine hohe Luftgeschwindigkeit vorherrscht, die dazu führt, daß ein sehr großer Anteil der im Luftstrom ent­ haltenen Mikroorganismen auch tatsächlich am Nährboden anhaftet und nicht mit dem abgesaugten Luftstrom wieder in die Umgebung gelangen. Durch den abgerundeten Übergang der Stirnfläche zur Mantelfläche des Innenteils wird eine Berührung des Nährbodens am Rande der Petrischale vermie­ den, an der der Nährboden üblicherweise hochsteht.

Vorzugsweise befindet sich die Schlitzdüse bei in das Außenteil eingesetzter Petrischale im Abstand von 1 mm zur Oberfläche des in der Petrischale befindlichen Nähr­ bodens.

Bei einer praktischen Ausgestaltung trägt das Innenteil einen verzahnten Flansch, der mit einem im Außenteil ge­ lagerten Antriebsritzel des Antriebs in Eingriff steht.

Durch diese Ausgestaltung ist einmal das Innenteil leicht auswechselbar, zum anderen stellt die Kombination aus dem verzahnten Flansch und dem Antriebsritzel ein Unterset­ zungsgetriebe dar, so daß auf ein zusätzliches Unter­ setzungsgetriebe eventuell verzichtet werden kann. Außer­ dem bietet der Zahnradantrieb eine formschlüssige Koppe­ lung des Innenteils mit dem Antrieb, so daß eine vorgeb­ bare Position der Schlitzdüse mit hoher Wiederkehrgenau­ igkeit angefahren werden kann.

Die Schlitzdüse kann aus zwei auswechselbaren, mit der Stirnfläche des Innenteils verschraubbaren Platten be­ stehen.

Dadurch ist es möglich, den Luftdurchtrittsquerschnitt der Schlitzdüse durch Austausch der Platten zu verändern, so daß dadurch die Luftgeschwindigkeit und das pro Zeit­ einheit eingesaugte Luftvolumen an die Meßbedingungen angepaßt werden können. Ferner besteht auch die Möglich­ keit, die verschraubbaren Platten unabhängig vom übrigen Keimsammler zum Zwecke der Desinfizierung vorübergehend auszubauen.

Die Transportvorrichtung kann aus einem Klauengreifer mit zwei gegensinnig spreiz- und schließbaren halbrunden Klauen bestehen, der auf Schlitten zwischen dem Magazin und dem Probenentnahmekopfin drei Freiheitsgraden ver­ fahrbar ist.

Mit einem solchen Klauengreifer lassen sich insbesondere rotationssymmetrische Nährbodenbehälter sicher ergreifen und handhaben, wobei das Abnehmen und Aufsetzen eines eventuellen Verschlußdeckels nicht beeinträchtigt wird. Durch die drei Freiheitsgrade läßt sich der Nährbodenbe­ hälter sowohl in der Ebene verfahren, als auch in Rich­ tung seiner Achse, so daß er in die Öffnung des Außen­ teils des Probenentnahmekopfes überführt und an die zuge­ hörige Dichtung angedrückt werden kann.

Ferner kann eine Haltevorrichtung zur Aufnahme eines Ver­ schlußdeckels eines vom Magazin zum Probenentnahmekopf und zurück zu transportierenden Nährbodenbehälters vorge­ sehen sein. Diese Haltevorrichtung kann eine konische und/oder mit wenigstens einer Blattfeder versehene pas­ sive Klemmvorrichtung sein.

Durch diese Ausgestaltung erübrigt sich eine gesonderte Abnahme und Aufsetzvorrichtung für einen Verschlußdeckel. Vielmehr kann diese Funktion durch den Klauengreifer mit der Transportvorrichtung erfolgen, indem zunächst der mit dem Verschlußdeckel versehene Nährbodenbehälter in die Haltevorrichtung gebracht, dort der Verschlußdeckel fest­ gehalten, anschließend der Nährbodenbehälter zum Proben­ entnahmekopf und zurück überführt wird und schließlich der Nährbodenbehälter wieder in den Verschlußdeckel hin­ eingefahren und dann gemeinsam mit diesem aus der Halte­ vorrichtung entfernt wird.

Bei einer praktischen Ausführung ist das Magazin als mo­ torisch drehbare Trommel mit radial angeordneten Fächern zur Aufnahme der Nährbodenbehälter ausgebildet.

Die Trommel kann dabei durch schrittweise Drehung so po­ sitioniert werden, daß der Klauengreifer mit der Trans­ portvorrichtung einen Nährbodenbehälter immer an dersel­ ben Stelle aus dem Magazin entnehmen bzw. in das Magazin zurückstellen kann.

Blattfedern zur Halterung der Nährbodenbehälter in den Fächern sorgen dafür, daß die Nährbodenbehälter in jeder möglichen Lage in den Fächern gesichert sind und gleich­ zeitig der Verschlußdeckel an den Behälter angedrückt wird, so daß auch keine Mikroorganismen unkontrolliert entweichen können.

Zweckmäßig weist die Trommel eine mit einer luftdicht verschließbaren Platte versehene Beschickungs- und Ent­ nahmeöffnung auf. Hierdurch kann das gesamte Magazin an Nährbodenbehältern entnommen und gegen einen neues ausge­ tauscht werden, ohne daß hierzu das Gehäuse des Keim­ sammlers geöffnet werden muß. Dadurch läßt sich der Aus­ tausch der Nährbodenbehälter in sehr kurzer Zeit durch­ führen und bei diesem Vorgang ein Eindringen von Mikro­ organismen in das Innere des Keimsammlers vermeiden.

Vorzugsweise ist eine programmierbare Ablaufsteuerung vorgesehen, mit der die Antriebe des Probenentnahme­ kopfes, der Luftpumpe, der Transportvorrichtung und des Magazins steuerbar sind.

Dadurch ist die Probenentnahmezeit und die Zykluszeit in­ nerhalb weiter Grenzen beliebig programmierbar. Ferner sind die einzelnen Antriebe exakt aufeinander abstimmbar, so daß ein reibungsloser Ablauf der einzelnen Probenent­ nahmevorgänge gewährleistet ist.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt von oben durch einen Keimsammler,

Fig. 2 einen Längsschnitt von der Seite durch einen Keimsammler,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Pro­ benentnahmekopf,

Fig. 4 eine Draufsicht auf das Innenteil ei­ nes Probenentnahmekopfes, und

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Klauengrei­ fer.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Keimsammler besteht aus einem Gehäuse 10, in dem ein Probenentnahmekopf 12, eine motorisch angetriebene Luftpumpe 24, eine Transportvor­ richtung 22, ein Magazin 18 mit mehreren Fächern 68 zur Aufnahme von als Petrischalen ausgebildeten Nährbodenbe­ hältern 16 und eine programmierbare Ablaufsteuerung 74 angeordnet sind. Der Aufbau des Probenentnahmekopfes 12 ergibt sich im einzelnen aus den Fig. 3 und 4.

Der Probenentnahmekopf 12 bildet ein Außenteil 32 mit ei­ ner rotationssymmetrischen Öffnung 34 und ein in der rotationssymmetrischen Öffnung 34 relativ zum Außenteil drehbares Innenteil 30.

Dabei ist in einem ersten in der Zeichnung oberen Bereich 36 zwischen dem Außenteil 32 und dem Innenteil 30 ein er­ ster Dichtring 38 angeordnet, der das Außenteil 32 gegen das Innenteil 30 nach außen abdichtet. In einem zweiten Bereich 40 ist ein Ringraum 42 zwischen dem Außenteil 32 und dem Innenteil 30 dadurch gebildet, daß sich die Öff­ nung 34 im Außenteil 32 im Durchmesser nach unten hin aufweitet, während der Durchmesser des Innenteils 30 kon­ stant bleibt. In diesem zweiten, in der Zeichnung unten liegenden Bereich 40 ist im Außenteil 32 ein zweiter Dichtring 44 angeordnet. Dieser Dichtring 44 dient dazu, den Wandungsrand einer in die Öffnung des Außenteils ein­ gesetzten Petrischale 16 gegen das Außenteil 32 abzu­ dichten. In den Wandungsbereich des Außenteils 32 zwi­ schen dem ersten und dem zweiten Dichtring 38; 44 mündet eine Saugleitung 46, die mit der motorisch angetriebenen Luftpumpe 24 verbunden ist.

Das Innenteil 30 trägt an seiner Stirnfläche eine Schlitzdüse 26, die aus zwei auswechselbaren, mit dem In­ nenteil 30 verschraubbaren Platten 52, 54 besteht. Das Innenteil 30 ragt in die Petrischale 16 hinein, wobei der Abstand der Schlitzdüse 26 zur Oberfläche des in der Pe­ trischale 16 befindlichen Nährbodens 14 ca. 1 mm beträgt.

Da der Nährboden 14 im Randbereich der Petrischale 16 hochsteht, ist der Übergang der Stirnfläche des Innen­ teils 30 zu seiner Mantelfläche abgerundet.

Die durch die Luftpumpe 24 angesaugte Luft strömt bei eingesetzter Petrischale 16 somit durch die Schlitzdüse 26 und prallt zunächst auf die Oberfläche des Nährbodens 14 auf. Der Luftstrom verteilt sich dann in der Petri­ schale 16, entweicht in den Ringraum 42 und wird über die Saugleitung 46 von die Luftpumpe 24 nach außen abgeführt. Im in der Zeichnung oberen Bereich trägt das Innenteil 30 einen verzahnten Flansch 48, der mit einem im Außenteil 32 gelagerten Antriebsritzel 50 des Antriebs 28 in Ein­ griff steht. Mittels dieses Antriebs 28 wird während der Probenentnahme das Innenteil 30 einmal um 360° gedreht, so daß die Schlitzdüse 26 den gesamten Nährboden 14 ein­ mal überstreicht und die koloniebildenden Keime damit auf der gesamten zur Verfügung stehenden Nährbodenfläche der Petrischale 16 gleichmäßig verteilt werden.

Sowohl die für eine Probenentnahme vorbereiteten Nähr­ bodenbehälter 16 als auch die bereits impaktierten Nähr­ bodenbehälter 16 befinden sich in einem Magazin 18 , das als motorisch drehbare Trommel 66 ausgebildet ist. In dieser Trommel 66 sind die Nährbodenbehälter 16 in radial angeordneten Fächern 68 enthalten. Zum Transport vom Ma­ gazin 18 zum Probenentnahmekopf 12 und zurück dient eine Transportvorrichtung 22 mit einem Klauengreifer 56, der im einzelnen in Fig. 5 dargestellt ist. Der Klauengreifer 56 besitzt zwei gegensinnig spreiz- und schließbare halb­ runde Klauen 58, 60, die jeweils eine Petrischale 16 an ihrer Mantelfläche teilweise umgreifen können. Der Klau­ engreifer 56 ist mittels der Transportvorrichtung 22 in drei Freiheitsgraden verfahrbar, d. h., auf den in Fig. 1 dargestellten Führungen in x-, y-, und z-Richtung. Die x- und y-Führungen verlaufen parallel zum Boden des Gehäu­ ses, während die z-Richtung senkrecht dazu verläuft. Die motorisch drehbare Trommel 66 des Magazins 18 umfaßt ein Zahnrad 76, das mit einem mit einem Antrieb 78 versehenen Ritzel 80 in Eingriff steht.

Auf dem Umfang der Trommel 66 sind zwölf Fächer 68 gleichmäßig verteilt, die Blattfedern 70 zur Halterung der Nährbodenbehälter 16 aufweisen. Eine Deckfläche der Trommel 66 ist mit einer luftdicht verschließbaren Platte 72 versehen und bildet eine Beschickungs- und Entnahme­ öffnung für die Nährbodenbehälter 16. Dabei können entwe­ der die Nährbodenbehälter 16 einzeln aus den Fächern 68 herausgenommen bzw. eingesetzt werden oder es kann auch ein Einsatz der Trommel 66 mit sämtlichen Nährbodenbehältern 16 in einem Arbeitsgang gegen einen neuen Trommel­ einsatz ausgetauscht werden.

Die Trommel 66 bildet lediglich einen Schlitz zum Inneren des Gehäuses 10, durch den die gerade in dieser Position befindlichen Fächer 68 zugänglich sind und in die der Klauengreifer 56 der Transportvorrichtung 22 hineinfahren kann.

Außerhalb der Trommel 66 befindet sich eine Haltevorrich­ tung 62 zur Aufnahme eines Verschlußdeckels 64, mit dem die Nährbodenbehälter 16 üblicherweise abgedeckt sind. Diese Haltevorrichtung 62 wird von der Transportvorrich­ tung 22 angefahren, wobei der Verschlußdeckel 64 in eine konische und/oder mit wenigstens einer Blattfeder verse­ hene passive Klemmvorrichtung gelangt. Nachdem der Ver­ schlußdeckel 64 eingeklemmt ist, kann der Nährbodenbehäl­ ter 16 axial verfahren und so vom Verschlußdeckel 64 ge­ trennt werden.

Nach der Probenentnahme wird der Nährbodenbehälter 16 dann wieder in den Verschlußdeckel 64 hineingefahren, an­ schließend aus der Haltevorrichtung 62 herausgedrückt und schließlich in das zugeordnet Fach 68 des Magazins 18 verbracht. Die programmierbare Ablaufsteuerung 74 ist mit den Antrieben des Probenentnahmekopfes 12 , der Luftpumpe 24, der Transportvorrichtung 22 und des Magazins 18 ver­ bunden, so daß die Bewegungsabläufe aufeinander abge­ stimmt werden können und in weiten Grenzen die Probenent­ nahmezeit und die Zyklus zeit zwischen der Entnahme auf­ einanderfolgender Proben einstellbar ist. Die Einstellung kann durch eine von außen zugängliche Tastatur erfolgen.

Zu Beginn einer Probenentnahme fährt die Transportvor­ richtung 22 in y-Richtung mit dem Klauengreifer 56 in das gerade auf dem Niveau des Klauengreifers 56 befindliche Fach 68 des Magazins 18, wobei die Klauen 58, 60 des Klauengreifers 56 beim Überstreichen der Wandung der Pe­ trischale 16 automatisch öffnen und danach wieder schlie­ ßen. Der Klauengreifer 56 wird dann verriegelt, so daß beim anschließenden Herausfahren aus dem Fach 68 die Pe­ trischale 16 mitgenommen wird. Anschließend wird eine Verfahrbewegung zunächst in Richtung der z-Achse und dann in Richtung der x-Achse durchgeführt, wobei der Ver­ schlußdeckel 64 der Petrischale 16 in die Haltevorrich­ tung 62 gelangt und dort festgeklemmt wird. Durch Verfah­ ren in umgekehrter z-Richtung wird nun die Petrischale 16 von dem Verschlußdeckel 64 getrennt. Anschließend ver­ fährt die Transportvorrichtung in x-Richtung unter den Probenentnahmekopf 12 und sobald die Petrischale 16 mit der Öffnung 34 im Außenteil 32 des Probenentnahmekopfes 12 fluchtet, in z-Richtung in die Öffnung 34 hinein, bis der Wandungsrand der Petrischale 16 gegen den zweiten Dichtring 44 zur Anlage gelangt.

Während nun das Innenteil 30 mit der Schlitzdüse 26 ein­ mal um 360° gedreht wird, wird gleichzeitig die Luftpumpe 24 eingeschaltet, so daß Luft über die Schlitzdüse 26 an­ gesaugt wird und die Mikroorganismen auf dem Nährboden 14 der Petrischale 16 anhaften. Sobald eine volle Umdrehung des Innenteils 30 erreicht ist, wird die Luftpumpe 24 wieder ausgeschaltet, die Petrischale 16 in umgekehrter z-Richtung aus der Öffnung 34 des Außenteils 32 heraus­ gefahren, anschließend in umgekehrter x-Richtung zur Haltevorrichtung 62 verfahren, dort in z-Richtung in den Verschlußdeckel 64 hineingefahren und anschließend gemeinsam mit dem Verschlußdeckel 64 zunächst in umge­ kehrter x-Richtung aus der Haltevorrichtung 62 befreit, dann in umgekehrter z-Richtung abgesenkt und schließlich in y- Richtung in das Fach 68 des Magazins 18 zurückge­ stellt.

Dabei wird die Petrischale 16 mit dem Verschlußdeckel 64 durch die Blattfedern 70 im Fach 68 eingeklemmt, der Klauengreifer 56 entriegelt und die Transportvorrichtung 22 mit dem Klauengreifer 56 aus dem Fach 68 des Magazins 18 herausgefahren. Dabei öffnet sich der Klauengreifer 56 und gibt die Petrischale 16 frei. Anschließend wird die Trommel 66 um ein Fach 68 weitergedreht. Der Keimsammler befindet sich dann in Warteposition zur Entnahme einer weiteren Probe, die in gleicher Weise genommen werden kann.

Wenn ein vollständiger Durchlauf mehrerer Probenentnahme­ zyklen erfolgt ist, können die Nährbodenbehälter 16 durch Abnahme der Platte 72 an der Trommel 66 über die Entnah­ meöffnung entnommen werden und neue vorbereitete Nährbo­ denbehälter 16 eingesetzt werden.

Bezugszeichenliste

10 Gehäuse
12 Probenentnahmekopf
14 Nährboden
16 Nährbodenbehälter, Petrischale
18 Magazin
20 Antrieb für Transportvorrichtung
22 Transportvorrichtung
24 Luftpumpe
26 Schlitzdüse
28 Antrieb für Schlitzdüse, Innenteil
30 Innenteil
32 Außenteil
34 Öffnung im Außenteil
36 erster Bereich
38 erster Dichtring
40 zweiter Bereich
42 Ringraum
44 zweiter Dichtring
46 Saugleitung
48 Flansch
50 Antriebsritzel
52 verschraubbare Platte
54 verschraubbare Platte
56 Klauengreifer
58 halbrunde Klaue
60 halbrunde Klaue
62 Haltevorrichtung
64 Verschlußdeckel
66 Trommel
68 Fach
70 Blattfeder
72 verschließbare Platte
74 Ablaufsteuerung
76 Zahnrad
78 Antrieb
80 Ritzel

Claims (16)

1. Verfahren zur Probengewinnung luftgetragener Mikro­ organismen mittels eines Keimsammlers, wobei während einer vorgebbaren Entnahme zeit Luft an einem Entnahmeort unter Unterdruck angesaugt und ein Luftstrom durch wenig­ stens eine Düse auf einen Nährboden gelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in vorgebbaren Entnahmezyklen ein mit einem Nährboden vorbereiteter Nährbodenbehälter automa­ tisch aus einem Magazin mit mehreren Nährbodenbehältern entnommen, anschließend mit einem eine Schlitzdüse auf­ weisenden Probenentnahmekopf gekoppelt und unter Beauf­ schlagung von Unterdruck der Nährbodenbehälter und die Schlitzdüse mittels eines Antrieb während der vorgebbaren Entnahme zeit relativ zueinander verfahren werden und schließlich der Nährbodenbehälter wieder in das Magazin verbracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer rotationssymmetrischen Ausbildung des Nähr­ bodenbehälters dieser und die Schlitzdüse des Probenent­ nahmekopfes während der Probenentnahme relativ zueinander um 360° gedreht werden.

3. Keimsammler zur Probengewinnung luftgetragener Mi­ kroorganismen, welcher ein Gehäuse (10) mit einem wenig­ stens eine Düse (26) aufweisenden Probenentnahmekopf (12), an den ein mit einem Nährboden (14) vorbereiteter Nährboden­ behälter (16) koppelbar ist, sowie einen Unterdruckerzeu­ ger umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (10) des Keimsammlers ein Magazin (18) mit mehreren Nährboden­ behältern (16) und eine einen Antrieb (20) aufweisende Transportvorrichtung (22) zur Überführung jeweils eines Nährbodenbehälters (16) vom Magazin (18) zum Probenent­ nahmekopf (12) und zurück angeordnet sind, daß der Unter­ druckerzeuger als motorisch angetriebene Luftpumpe (24) ausgebildet ist und daß die Düse (26) als eine Schlitzdüse ausgebildet ist und der Probenentnahmekopf (12) mit einem Antrieb (28) gekop­ pelt ist, der während der Probenentnahme eine Relativbe­ wegung zwischen der Schlitzdüse (26) und dem Nährboden­ behälter (16) ausübt.

4. Keimsammler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Nährbodenbehälter (16) und ein die Schlitz­ düse (26) des Probenentnahmekopfes (12) aufnehmendes In­ nenteil (30) rotationssymmetrisch ausgebildet sind und daß der Antrieb (28) ein Drehantrieb ist, welcher eine Relativdrehung zwischen der Schlitzdüse (26) und dem Nährbodenbehälter (16) von 360° ausübt.

5. Keimsammler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Nährbodenbehälter (16) eine Petrischale ist und daß der Probenentnahmekopf (12) aus einem Außenteil (32), das eine eine Petrischale (16) aufnehmbare rotationssymmetri­ sche Öffnung (34) aufweist, und einem in der rotationssym­ metrischen Öffnung (34) relativ zum Außenteil (32) dreh­ baren Innenteil (30) besteht, wobei in einem ersten Be­ reich (36) zwischen dem Außenteil (32) und dem Innen­ teil (30) ein erster Dichtring (38) angeordnet ist, in einem zweiten Bereich (40) ein Ringraum (42) zwischen dem Außenteil (32) und dem Innenteil (30) gebildet und im Außenteil (32) ein zweiter Dichtring (44) angeordnet ist, gegen den der Wandungsrand einer in die Öffnung (34) des Außenteils (32) eingesetzten Petrischale (16) abdichtend andrückbar ist, und daß in den Wandungsbereich des Außen­ teils (32) zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtring (38; 44) eine mit der Luftpumpe (24) verbundene Saugleitung (46) mündet.

6. Keimsammler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Schlitzdüse (26) aufnehmende Stirnfläche des Innenteils (30) bei in das Außenteil (32) eingesetzter Petrischale (16) in die Petrischale (16) hineinragt und ein Übergang der Stirnfläche zur Mantelfläche abgerundet ist.

7. Keimsammler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei in das Außenteil (32) eingesetzter Petri­ schale (16) der Abstand der Schlitzdüse (26) zur Oberflä­ che des in der Petrischale (16) befindlichen Nährbo­ dens (14) wenigstens 1 mm beträgt.

8. Keimsammler nach einem der Ansprüche 5 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß das Innenteil (30) einen verzahnten Flansch (48) trägt, der mit einem im Außen­ teil (32) gelagerten Antriebsritzel (50) des An­ triebs (28) in Eingriff steht.

9. Keimsammler nach einem der Ansprüche 3 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schlitzdüse (26) aus zwei auswechselbaren, mit der Stirnfläche des Innenteils (30) verschraubbaren Platten (52, 54) besteht.

10. Keimsammler nach einem der Ansprüche 3 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß die Transportvorrichtung (22) aus einem Klauengreifer (56) mit zwei gegensinnig spreiz- und schließbaren halbrunden Klauen (58, 60) besteht, der auf einem Schlitten zwischen dem Magazin (18) und dem Pro­ benentnahmekopf (12) in drei Freiheitsgraden verfahrbar ist.

11. Keimsammler nach einem der Ansprüche 3 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Haltevorrichtung (62) zur Aufnahme eines Verschlußdeckels (64) eines vom Maga­ zin (18) zum Probenentnahmekopf (12) und zurück zu trans­ portierenden Nährbodenbehälters (16) vorgesehen ist.

12. Keimsammler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die Haltevorrichtung (62) eine konische und/oder mit wenigstens einer Blattfeder versehene passive Klemmvorrichtung ist.

13. Keimsammler nach einem der Ansprüche 3 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß das Magazin (18) als motorisch drehbare Trommel (66) mit radial angeordneten Fä­ chern (68) zur Aufnahme der Nährbodenbehälter (16) ausge­ bildet ist.

14. Keimsammler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die Fächer (68) Blattfedern (70) zur Halterung der Nährbodenbehälter (16) aufweisen.

15. Keimsammler nach Anspruch 13 oder 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Trommel (66) eine mit einer luft­ dicht verschließbaren Platte (72) versehene Beschickungs- und Entnahmeöffnung aufweist.

16. Keimsammler nach einem der Ansprüche 3 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß eine programmierbare Ablauf­ steuerung (74) vorgesehen ist, mit der die Antriebe des Probenentnahmekopfes (12), der Luftpumpe (24), der Transportvorrichtung (22) und des Magazins (18) steuerbar sind.