DE19950341C1

DE19950341C1 - Device for removing microorganisms from gas, comprises container for liquid media, filter units connected to the inlet and outlet, and device for producing sub-pressure

Info

Publication number: DE19950341C1
Application number: DE19950341A
Authority: DE
Inventors: Norbert Pautz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-10-19
Filing date: 1999-10-19
Publication date: 2001-07-26
Anticipated expiration: 2019-10-20

Abstract

Device for removing microorganisms from gas, comprises a container for liquid media (10) having an inlet (11) and an outlet (12), both connected to filter units (20, 30), and a device on the outlet side for producing sub-pressure (P). The inlet filter unit is permeable to gas and microorganisms, and outlet filter unit is only permeable to gas. Device for removing microorganisms from a gas, where the microorganisms are partially bound to carrier particles, comprises a container for a liquid media (10) having an inlet (11) and an outlet (12), both connected to filter units (20, 30), and a device on the outlet side for producing a sub-pressure (P). The inlet filter unit is permeable to gas and microorganisms, and the outlet filter unit is only permeable to gas. They are formed so a turbulent flow is produced during the production of the sub-pressure.

Description

Field of the Invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von Mikroorganismen, wie beispielsweise Bakterien, Hefen, Viren, Sporen von Pilzen oder Protozoen, aus Mi kroorganismen-enthaltenden Gasen, beispielsweise aus Aerosolen.The invention relates to a device for separating microorganisms, such as for example bacteria, yeasts, viruses, spores of fungi or protozoa, from Mi gases containing microorganisms, for example from aerosols.

State of the art

Luft enthält eine verhältnismäßig kleine Anzahl an Mikroorganismen, die zum größ ten Teil an Trägerpartikel, beispielsweise Staub- oder Schwebstoffpartikel, gebun den oder in Flüssigkeitströpfchen eingeschlossen sind. Jedoch ist eine mikrobiologi sche Überwachung der Luft insbesondere in kritischen Bereichen wie Operations sälen oder Krankenhäusern, bei der Lebensmittel- oder Arzneimittelherstellung oder bei der Herstellung von Halbleitern von großer Wichtigkeit, da hier eine Einschlep pung von Keimen unbedingt vermieden werden soll.Air contains a relatively small number of microorganisms, the largest th part of carrier particles, for example dust or suspended particles enclosed in or in liquid droplets. However, it is a microbiology air monitoring especially in critical areas such as operations halls or hospitals, in the production of food or pharmaceuticals or of great importance in the production of semiconductors, since here a feed-in germs should be avoided.

Zur mikrobiologischen Überwachung der Luft sind aus dem Stand der Technik ver schiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt. Einen Überblick gibt Wallhäusser, K. H., Praxis der Sterilisation, Desinfektion-Konservierung, Georg Thieme Verlag, Stuttgart/New York, 5. Aufl. (1995). Hecker et al. (Pharm. Ind. 53, Nr. 5, 1991) be schreiben eine Reihe von Techniken im Produktionsbereich der Pharmaindustrie. Herkömmlicherweise werden Luftkeime über Filtersysteme gesammelt. Dabei wird eine bestimmte Menge des zu untersuchenden Gases im Membranfiltergerät durch ein steriles Membranfilter gesaugt; die vom Membranfilter zurückgehaltenen Keime können anschließend nach einer Anfärbung unter dem Mikroskop ausgezählt wer den. Zur Lebendkeimzahl-Bestimmung wird das Filter mit den Keimen unter sterilen Bedingungen auf einen bestimmten Nährboden gelegt und eine gewisse Zeit be brütet; danach werden die Kolonien ausgezählt, die durch Vermehrung der abfiltrierten Keime entstehen.For microbiological monitoring of the air, various methods and devices are known from the prior art. Wallhäusser, KH, Sterilization Practice, Disinfection Preservation, gives an overview, Georg Thieme Verlag, Stuttgart / New York, 5th ed. ( 1995 ). Hecker et al. (Pharm. Ind. 53, No. 5, 1991) describe a number of techniques in the production area of the pharmaceutical industry. Airborne germs are conventionally collected via filter systems. A certain amount of the gas to be examined is drawn through a sterile membrane filter in the membrane filter device; the germs retained by the membrane filter can then be counted after staining under the microscope. To determine the live germ count, the filter with the germs is placed under sterile conditions on a specific nutrient medium and incubated for a certain time; then the colonies are counted, which result from the multiplication of the filtered off germs.

Solche Filtrationssysteme, die fast ausschließlich mit Membranfiltern und Filter schichten (Porendurchmesser 0,22 µm) arbeiten, eignen sich jedoch nicht zur Be stimmung von Viren, die von diesen Filtern in der Regel nicht sicher zurückgehalten werden. Hierzu eignen sich in einigen Fällen und unter bestimmten Voraussetzun gen Ultrafilter sowie Adsorptionsfilter. Beispielsweise können Viren in Gelatine-Filter gesammelt werden, zur Detektion müssen die Viren jedoch in andere Systeme ma nuell überführt werden. Bakterien können auch in einem Glas-Impinger gesammelt werden; zur Bestimmung der Keimzahl müssen die gesammelten Bakterien dann aber ebenfalls manuell überführt und im Plattengußverfahren oder durch Membran filtration bestimmt werden.Such filtration systems, almost exclusively with membrane filters and filters layers (pore diameter 0.22 µm) work, but are not suitable for loading Viruses that are usually not safely retained by these filters become. In some cases and under certain conditions, this is suitable against ultrafilters and adsorption filters. For example, viruses in gelatin filters collected, for detection, however, the viruses must be ma to be convicted. Bacteria can also be collected in a glass impinger become; The bacteria collected must then be used to determine the bacterial count but also transferred manually and by plate casting or through a membrane filtration can be determined.

Ferner sind aus dem Stand der Technik sogenannte Impact-Verfahren bekannt, bei denen in der Luft vorhandene Keime und Staubpartikel zunächst auf einem Sieb ge sammelt werden. Durch Erzeugen eines Unterdrucks werden dann die gesammelten Partikel und Keime mit großer Geschwindigkeit durch die Öffnungen des Siebs ein gesaugt und auf eine unter dem Sieb liegende Petri-Schale mit Nährmedium aufge schleudert. Die Schafe wird anschließend einige Tage lang inkubiert, bis die von den Mikroorganismen gebildeten Kolonien sichtbar werden. Ein Nachteil dieses Verfah rens besteht darin, daß bedingt durch den starken Druckunterschied, dem die Parti kel ausgesetzt sind, bei den nachzuweisenden Mikroorganismen eine hohe Letalität auftritt. Zur Lösung dieses Problems wird in WO 96/31594 eine Vorrichtung vorge schlagen, bei der in dem Innenraum kein Druckunterschied entsteht.Furthermore, so-called impact methods are known from the prior art germs and dust particles present in the air are initially on a sieve be collected. By generating a vacuum, the collected Particles and germs enter through the openings of the sieve at high speed sucked and placed on a Petri dish with nutrient medium under the sieve hurls. The sheep is then incubated for a few days until the Colonies formed by microorganisms become visible. A disadvantage of this procedure rens is that due to the strong pressure difference that the Parti are exposed to a high lethality in the microorganisms to be detected occurs. To solve this problem, a device is provided in WO 96/31594 beat, in which there is no pressure difference in the interior.

Alle diese Vorrichtungen und Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß eine Auto matisierung und/oder ein on line-Betrieb nicht oder nur beschränkt möglich sind. Au ßerdem werden zur Bestimmung der Keimzahl mehrere Tage benötigt, da die ver wendeten Nährstoffmedium-Platten zunächst 1 bis 3 Tage lang inkubiert werden müssen, um die Anzahl der Kolonien und dadurch die Anzahl der Mikroorganismen in der Luft zu ermitteln. However, all of these devices and methods have the disadvantage that an automobile Automation and / or online operation are not possible or only to a limited extent. Au In addition, several days are required to determine the number of bacteria, since the ver incubated nutrient medium plates are first incubated for 1 to 3 days need to count the number of colonies and thereby the number of microorganisms to determine in the air.

Bei allen Verfahren des Standes der Technik liegt die ermittelte Keimzahl unter der tatsächlichen Zahl der in der Luft vorhandenen Mikroorganismen. Diese Ungenauig keit ergibt sich zum einen daraus, daß Keimaggregate oder Aggregate aus Staub partikeln und Keimen durch die Vorrichtungen des Standes der Technik nicht aufge trennt werden, so daß solche Aggregate nach der Inkubation der Nährstoffplatten als eine einzige Kolonie erscheinen. In einer Vorrichtung und in einem Verfahren zum Abscheiden und Anreichern von Mikroorganismen aus Mikroorganismen- enthaltenden Gasen wäre es deshalb erforderlich, die Mikroorganismen zunächst von den Staubteilchen zu trennen und anschließend zu sammeln, so daß sie schließlich einer Analyse bezüglich ihrer Art und/oder ihrer Konzentration in dem Gas unterzogen werden können. Zum anderen gewährleisten die bisherigen Metho den, bei denen der Luftstrom zum Sammeln der Mikroorganismen durch ein wässri ges Medium (z. B. Glas-Impinger) geleitet wird, nicht, daß alle in der Luft vorhande nen Mikroorganismen in der Vorrichtung zurückgehalten werden.In all methods of the prior art, the number of germs determined is below that actual number of microorganisms present in the air. This inaccurate speed results on the one hand from the fact that germ aggregates or aggregates made of dust Particles and germs not caused by the devices of the prior art are separated so that such aggregates after the incubation of the nutrient plates as a single colony appear. In an apparatus and in a method for Separation and enrichment of microorganisms from microorganisms containing gases, it would therefore be necessary to start the microorganisms separate from the dust particles and then collect them so that they finally an analysis of their type and / or their concentration in the Can be subjected to gas. On the other hand, the previous metho guarantee those in which the air flow to collect the microorganisms through a water medium (e.g. glass impinger), not that all are present in the air NEN microorganisms are retained in the device.

Description of the invention

Angesichts dieser Nachteile des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufga be zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, in der die Letalität der Mikroorganismen bei der Trennung von den Trägerpartikeln möglichst klein gehalten wird, wobei die Vorrichtung auch im on line-Betrieb einsetzbar ist.In view of these disadvantages of the prior art, the invention is the task be based on creating a device in which the lethality of the microorganisms in the separation from the carrier particles is kept as small as possible, the Device can also be used in online operation.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Abscheiden und Anreichern von Mikroorganismen aus einem Mikroorganismen enthaltenden Gas, in dem die Mikroor ganismen zum Teil an Trägerpartikel gebunden sind, mit einer Aufnahmeeinrichtung für ein flüssiges Medium, die eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung aufweist, mit ei ner die Einlaßöffnung abschließenden Filtereinrichtung, mit einer die Auslaßöffnung abschließenden Filtereinrichtung, und mit einer auslaßöffnungsseitig vorgesehenen Einrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks, wobei die die Einlaßöffnung abschlie ßende Filtereinrichtung so ausgebildet ist, daß sie für das Mikroorganismen- enthaltende Gas einschließlich der an Trägerpartikel gebundenen Mikroorganismen durchlässig ist, wobei die die Auslaßöffnung abschließende Filtereinrichtung so ausge bildet ist, daß sie lediglich gasdurchlässig ist, und wobei die die Einlaßöffnung ab schließende Filtereinrichtung und die die Auslaßöffnung abschließende Filtereinrich tung so dimensioniert sind, daß bei Erzeugen des Unterdrucks einlaßöffnungsseitig eine turbulente Strömung entsteht.This object is achieved by a device for separating and enriching Microorganisms from a gas containing microorganisms in which the microor Organisms are partially bound to carrier particles, with a receiving device for a liquid medium, which has an inlet opening and an outlet opening, with ei ner the inlet opening closing filter device, with an outlet opening final filter device, and provided with an outlet opening side Device for generating a vacuum, which closes the inlet opening ß filter device is designed so that it for the microorganism containing gas including the microorganisms bound to carrier particles is permeable, the filtering device closing off the outlet opening is that it is only gas-permeable, and which the inlet opening closing filter device and the filter device closing the outlet opening tion are dimensioned such that when the negative pressure is generated on the inlet opening side a turbulent flow arises.

Ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit flüssigem Medium gefüllt, so werden nach Erzeugen des Unterdrucks im Bereich der die Einlaßöffnung abschließenden Filterein richtung in Abhängigkeit von der Größe und Anzahl der Poren und der Art und Form der Kanäle in der Filtereinrichtung im wesentlichen sphärische Gasbläschen erzeugt. Durch turbulente Strömung dieser Gasbläschen, die in diesem Bereich erfindungsge mäß ausgebildet wird, entstehen zwischen den Gasbläschen und dem flüssigen Medi um Scherkräfte, welche die Mikroorganismen von ihren Trägerpartikeln ablösen bzw. Keimaggregate auftrennen. Somit werden die Mikroorganismen kontinuierlich aus dem Mikroorganismen enthaltenden Gas in das flüssige Medium abgeschieden. Der Wir kungsgrad der Abscheidung ist hierbei durch die Anzahl und die Größe der erzeugten Gasbläschen, die ihrerseits von der Größe und Anzahl der Poren und der Art und Form der Kanäle in der Filtereinrichtung abhängen, bestimmt. Ein durch die turbulente Strö mung hervorgerufenes Aufschäumen des flüssigen Mediums kann durch Zugabe eines Antischaummittels vermindert werden.If the device according to the invention is filled with liquid medium, then Generating the negative pressure in the area of the filters closing the inlet opening direction depending on the size and number of pores and the type and shape of the channels in the filter device produces essentially spherical gas bubbles. By turbulent flow of these gas bubbles, the fiction in this area is formed between the gas bubbles and the liquid medium shear forces that detach the microorganisms from their carrier particles or Disconnect the germination units. Thus, the microorganisms are continuously removed from the Gas containing microorganisms is deposited in the liquid medium. The we The degree of separation is determined by the number and size of the generated Gas bubbles, which in turn depend on the size and number of pores and the type and shape of the channels in the filter device depend. One through the turbulent flow Foaming of the liquid medium caused by the addition of a Antifoam agents can be reduced.

Bei diesem Prozeß werden die nachzuweisenden Mikroorganismen im Gegensatz zu dem oben beschriebenen Impact-Verfahren nicht letal geschädigt, weil die Mikroorga nismen entweder im wässrigen Medium oder in dem darüber liegenden Gasraum, der eine Luftfeuchtigkeit von über 90% aufweist, gesammelt werden und keinem starken Druckunterschied ausgesetzt sind.In this process, the microorganisms to be detected are in contrast to the impact method described above is not fatal because the microorganism nisms either in the aqueous medium or in the gas space above, the has a humidity of over 90%, are collected and not strong Differential pressure are exposed.

Neben der beschriebenen Anwendung, der Abscheidung von Mikroorganismen aus Mikroorganismen enthaltenden Gasen in ein flüssiges Medium, kann die Vorrichtung auch für organische und anorganische Stoffe, vorteilhaft eingesetzt werden. Hierbei liegt die Verbindung in Gasform vor und der zu isolierende Teil wird z. B. in die Flüssig keit abgeschieden. In addition to the application described, the separation of microorganisms Gases containing microorganisms in a liquid medium, the device can can also be used advantageously for organic and inorganic substances. Here the connection is in gaseous form and the part to be isolated is e.g. B. in the liquid separated.

Entsprechend einer bevorzugten Weiterbildung kann die die Einlaßöffnung abschlie ßende Filtereinrichtung in Form einer Glasfritte oder eines Glasfilters oder einer Edel stahlmatte oder einer Siebplatte vorgesehen sein. Durch diese verschiedenen Alterna tiven lassen sich ohne großen Konstruktionsaufwand eine Vielzahl von verschiedenen für den jeweiligen Einsatzbereich optimal angepaßten Filtereinrichtungen realisieren.According to a preferred development, the inlet opening can be closed ß filter device in the form of a glass frit or a glass filter or a noble steel mat or a sieve plate can be provided. Through these different alterna A variety of different designs can be used without great design effort Implement filter devices optimally adapted for the respective area of application.

Die die Einlaßöffnung abschließende Filtereinrichtung umfaßt vorzugsweise Poren mit einer Größe von 150 bis 500 µm, jedoch läßt sich durch gezielte Auswahl der Poren größe der einlaßseitigen Filtereinrichtung eine Selektion der zu untersuchenden Mikro organismen (Bakterien, Hefen, Sporen von Pilzen, Protozoen usw.) durchführen.The filter device closing off the inlet opening preferably includes pores a size of 150 to 500 microns, but can be selected by selecting the pores size of the inlet-side filter device a selection of the micro to be examined organisms (bacteria, yeast, spores of fungi, protozoa, etc.).

Gemäß einer weiteren vorteilhaften. Ausbildung kann die die Auslaßöffnung abschlie ßende Filtereinrichtung in Form einer Glasfritte vorgesehen sein oder in Form einer in eine Stützstruktur eingespannten PTFE-Membran (Polytetrafluorethylen-Membran) oder in Form einer in eine Stützstruktur eingespannten PVDF-Membran (Polyvinylidenfluorid-Membran) oder in Form von in eine Stützstruktur gepreßter Glas wolle. Auch durch diese Ausbildung ist es möglich, eine konstruktionsbedingt einfache Filtereinrichtung zu schaffen. Die Stützstruktur kann hierbei Materialien wie Teflon, Po lyethylen oder Glaswolle in Polyacryl oder Polyethersulfone umfassen.According to another advantageous. Training can complete the outlet opening ß filter device in the form of a glass frit or in the form of a a support structure clamped PTFE membrane (polytetrafluoroethylene membrane) or in the form of a PVDF membrane clamped in a support structure (Polyvinylidene fluoride membrane) or in the form of glass pressed into a support structure wool. This training also makes it possible to have a simple design To create a filter device. The support structure can be materials such as Teflon, Po include polyethylene or glass wool in polyacrylic or polyether sulfones.

Vorteilhafterweise weist die die Auslaßöffnung abschließende Filtereinrichtung Poren mit einer Größe von 0,05 bis 5 µm, vorzugsweise 0,2 µm auf. Dies verhindert, daß die im Innenraum der Vorrichtung gesammelten Mikroorganismen (mit Ausnahme von be stimmten Viren) die Vorrichtung zusammen mit dem austretenden Gas verlassen.The filter device which closes the outlet opening advantageously has pores with a size of 0.05 to 5 µm, preferably 0.2 µm. This prevents the Microorganisms collected in the interior of the device (with the exception of be if viruses are detected) leave the device together with the escaping gas.

Entsprechend einer anderen Weiterbildung kann die die Auslaßöffnung abschließende Filtereinrichtung hydrophob sein. Hierdurch ist gewährleistet, daß das wässrige Medi um einschließlich der darin befindlichen Mikroorganismen im Aufnahmebehälter zu rückgehalten wird. According to another development, the outlet opening can be closed Filter device be hydrophobic. This ensures that the aqueous medium to including the microorganisms contained therein in the receptacle is withheld.

Gemäß einer Weiterbildung aller zuvor beschriebener Ausgestaltungen können die Aufnahmeeinrichtung, die die Einlaßöffnung abschließende Filtereinrichtung und die die Auslaßöffnung abschließende Filtereinrichtung derart dimensioniert sein, daß ein Gas durchsatz von 1 bis 100 m³ pro Stunde realisierbar ist. Durch einen derartigen Gas durchsatz lassen sich die Mikroorganismen auf sehr zeiteffiziente Weise aus den zu untersuchenden Mikroorganismen enthaltenden Gasen abscheiden. Darüber hinaus kann, wenn die Mikroorganismen in einem Nährmedium selektiv oder nichtselektiv auf bekannte Weise angereichert werden sollen, durch eine derartige Dimensionierung eine Optimierung der Abscheidung und der Vermehrung der Mikroorganismen erzielt werden.According to a development of all the configurations described above, the receiving device, the filter device closing the inlet opening and the filter device closing the outlet opening can be dimensioned such that a gas throughput of 1 to 100 m ³ per hour can be achieved. Through such a gas flow rate, the microorganisms can be separated from the gases containing microorganisms to be examined in a very time-efficient manner. In addition, if the microorganisms are to be enriched in a nutrient medium selectively or non-selectively in a known manner, such a dimensioning can optimize the separation and the multiplication of the microorganisms.

Soll diese Anreicherung vermieden werden, arbeitet man - bezogen auf das Medium - bakteriostatisch.If this accumulation is to be avoided, one works - based on the medium - bacteriostatic.

Entsprechend eine sehr vorteilhaften Weiterbildung aller zuvor beschriebener Ausfüh rungsformen kann die Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme eines Mediums in Form ei nes Flüssigkeitsfilms dimensioniert sein, insbesondere zur Aufnahme eines Flüssig keitsfilms mit einem Volumen von 1 bis 50 ml, vorzugsweise 5 bis 10 ml. Vorteil dieser Weiterbildung ist es, daß in einem sehr kleinen Mediumvolumen hohe Konzentrationen an Mikroorganismen abgeschieden werden können. Demnach kann die Nachweisgren ze für Mikroorganismen weiter verbessert werden. Insbesondere können so im online- Betrieb ungefähr 10 Keime/ml nachgewiesen werden.Correspondingly, a very advantageous development of all of the previously described designs Forms can take the receiving device for receiving a medium in the form of egg Nes liquid film be dimensioned, in particular for receiving a liquid keitsfilm with a volume of 1 to 50 ml, preferably 5 to 10 ml. Advantage of this Further training is that in a very small volume of medium high concentrations can be deposited on microorganisms. Accordingly, the detection limits ze for microorganisms can be further improved. In particular, online Operation about 10 germs / ml can be detected.

Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung aller zuvor beschriebener Ausfüh rungen kann ein mit einer Detektionseinrichtung verbindbarer Probenentnahmeport vorgesehen werden, durch den die Entnahme von Proben des die Mikroorganismen enthaltenden flüssigen Mediums zum Zuführen dieser Proben in die Detektionseinrich tung ermöglicht ist.According to another preferred development of all of the previously described designs A sampling port can be connected to a detection device be provided by taking samples of the microorganisms containing liquid medium for feeding these samples into the detection device tion is possible.

Hierdurch entfallen die gegenüber dem Stand der Technik erforderlichen manuellen Transferschritte, die zwischen Sammeln und Detektion der Mikroorganismen erforder lich sind. Neben einer Vereinfachung der Konzentrationsbestimmung kann mit dieser Vorrichtung auch eine Analyse der Mikroorganismen nahezu in Realzeit durchgeführt werden. Darüber hinaus läßt sich durch zeitabhängige Probenentnahme auch die Zeitabhängigkeit bestimmter Wachstumsvorgänge in Realzeit beobachten.This eliminates the manual over the prior art Transfer steps required between collecting and detecting the microorganisms are. In addition to simplifying the determination of concentration, this Device also performed an analysis of the microorganisms almost in real time become. In addition, the Observe the time dependence of certain growth processes in real time.

Die Aufnahmeeinrichtung, die die Auslaßöffnung abschließende Filtereinrichtung und die die Auslaßöffnung abschließende Filtereinrichtung der obenbeschriebenen Vor richtungen können aus autoklavierbaren Materialien gebildet sein. Hierdurch wird ge währleistet, daß die Vorrichtung auf einfache Weise sterilisiert werden kann.The receiving device, the filter device and the outlet opening the filter device closing the outlet opening of the above described Directions can be formed from autoclavable materials. This will ge ensures that the device can be sterilized in a simple manner.

Vorteilhafterweise kann die Aufnahmeeinrichtung aus durchsichtigem Material, bei spielsweise "Duranglas", ausgebildet sein. Durch diese Maßnahme kann ein Schäu men, ein Sedimentieren, ein Koagulieren, ein Ablagern von Bestandteilen an der Auf nahmeeinrichtung und/oder eine Änderung der optischen Dichte des flüssigen Medi ums sofort erkannt werden und es können entsprechende Maßnahmen zur Optimie rung der Versuchsdurchführung ergriffen werden.The receiving device can advantageously be made of transparent material for example, "Duran glass". With this measure, a look sedimentation, coagulation, deposition of components on the Auf acquisition device and / or a change in the optical density of the liquid medium in order to be recognized immediately and appropriate measures can be taken for optimization execution of the experiment.

Da die erfindungsgemäße Vorrichtung strukturell sehr einfach aufgebaut ist, lassen sich, insbesondere wenn die Mikroorganismen nicht nur abgeschieden sondern auch angereichert werden sollen, eine Vielzahl zusätzlicher aus dem Stand der Technik be kannter Maßnahmen vorsehen, um die Anreicherung gezielt zu steuern. So kann bei spielsweise zur Beeinflussung des Wachstums eine Einrichtung zur Veränderung der Temperatur vorgesehen werden. Durch eine gezielte Steuerung der Temperatur durch diese Einrichtung kann in der Vorrichtung eine zweite Selektion der zu sammelnden Mikroorganismen durchgeführt werden.Since the device according to the invention is structurally very simple, let itself, especially if the microorganisms not only separate but also to be enriched, a variety of additional be from the prior art provide measures to specifically control the enrichment. So at for example, to influence growth, a facility for changing the Temperature can be provided. Through targeted control of the temperature this device can make a second selection in the device of those to be collected Microorganisms are carried out.

Mit den oben beschriebenen Ausführungen der Erfindung läßt sich ein Verfahren zum Abscheiden von Mikroorganismen aus einem Mikroorganismen enthaltenden Gas, in dem die Mikroorganismen teilweise an Trägerpartikel gebunden sind, in ein flüssiges Medium durchführen. Dieses Verfahren umfaßt die Schritte: Zurverfügungstellen einer der zuvor beschriebenen Vorrichtungen, Füllen des Aufnahmebehälters mit einem flüs sigen Medium, und Durchleiten des Mikroorganismen enthaltenden Gases durch die Vorrichtung mittels eines auslaßöffnungsseitig erzeugten Unterdrucks. With the embodiments of the invention described above, a method for Separation of microorganisms from a gas containing microorganisms, in which the microorganisms are partially bound to carrier particles, in a liquid Perform medium. This method comprises the steps: providing one of the devices described above, filling the receptacle with a flow sigen medium, and passing the gas containing microorganisms through the Device by means of a negative pressure generated on the outlet opening side.

Hierdurch können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, da die Mikroorganismen im Gegensatz zum Stand der Technik in einem flüssigen Medium gesammelt werden, pa rallele Prozesse, wie eine Anreicherung, eine selektive Anreicherung oder immunologi sche Reaktionen, durchgeführt werden.This allows the device according to the invention, since the microorganisms in Contrary to the prior art are collected in a liquid medium, pa parallel processes, such as enrichment, selective enrichment or immunological cal reactions.

Beispielsweise kann so zum Anreichern ein flüssigen Medium verwendet werden, in dem sich die Mikroorganismen selektiv oder nichtselektiv vermehren. Durch Wahl des flüssigen Mediums kann somit insbesondere eine zweite Selektion der nachzuweisen den Mikroorganismen durchgeführt werden.For example, a liquid medium can be used for enrichment in which the microorganisms multiply selectively or non-selectively. By choosing the liquid medium can thus in particular demonstrate a second selection of the the microorganisms.

Ebenso kann die Vorrichtung zur Analyse bekannter immunologischer Reaktionen an gepaßt werden.The device can also be used to analyze known immunological reactions be fitted.

Weiterhin können Proben des die Mikroorganismen enthaltenden flüssigen Mediums der Aufnahmeeinrichtung entnommen und analysiert werden. Auf diese Weise kann die Vorrichtung im online-Betrieb eingesetzt werden.Furthermore, samples of the liquid medium containing the microorganisms can taken from the recording device and analyzed. In this way the device can be used in online mode.

Im folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug nahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:In the following, embodiments of the present invention will be referred to described on the attached drawing. The drawing shows:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Vorrichtung zum Abscheiden von Mikroor ganismen gemäß der vorliegenden Erfindung, und Fig. 1 shows a first embodiment of the device for separating microorganisms according to the present invention, and

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung zum Abscheiden von Mikroor ganismen gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 shows a second embodiment of the device for separating microorganisms according to the present invention.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung, insbesondere zum Abscheiden von Mikroorganismen aus einem Mikroorganismen-enthaltenden Gas, in dem die Mikroorganismen an Trä gerpartikel gebunden sind, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 shows a device, in particular for separating microorganisms from a microorganism-containing gas, in which the microorganisms are bound to carrier particles, according to an embodiment of the present invention.

Diese Vorrichtung umfaßt eine zylindrische Aufnahmeeinrichtung 10 aus Duranglas. Die Aufnahmeeinrichtung 10 weist eine Einlaßöffnung 11 und eine Auslaßöffnung 12 auf. In der vorliegenden Ausführung hat die zylindrische Aufnahmeeinrichtung eine Hö he von ungefähr 150 mm und einen Durchmesser von ungefähr 90 mm.This device comprises a cylindrical receiving device 10 made of Duran glass. The receiving device 10 has an inlet opening 11 and an outlet opening 12 . In the present embodiment, the cylindrical receptacle has a height of approximately 150 mm and a diameter of approximately 90 mm.

An die Einlaßöffnung 11 schließt sich eine erste Filtereinrichtung 20 an. Diese Filterein richtung umfaßt eine Glasfritte mit einer Porengröße von 200 bis 500 µm und einer Po renanzahl von ungefähr 100-1000 Poren/cm². Zwischen der Filtereinrichtung 20 und der Aufnahmeeinrichtung ist eine Dichtung 43a, beispielsweise aus EPDM (Ethylenpropylendien-Kautschuk), vorgesehen.A first filter device 20 connects to the inlet opening 11 . This filter device includes a glass frit with a pore size of 200 to 500 microns and a number of pores of about 100-1000 pores / cm ² . Between the filter device 20 and the receiving device, a seal 43 a, for example made of EPDM (ethylene propylene diene rubber), is provided.

Auslaßseitig umfaßt die Vorrichtung eine zweite Filtereinrichtung 30, die sich an die Auslaßöffnung 12 der Aufnahmeeinrichtung 10 anschließt. Die zweite Filtereinrichtung ist in Form einer hydrophoben PVFD-Membran vorgesehen. Im Gegensatz zur ersten Filtereinrichtung sind die Poren der zweiten Filtereinrichtung erheblich kleiner, nämlich ungefähr 0.2 µm. In der Filtereinrichtung 30 sind 100-10000 Poren/cm² vorgesehen. Hierdurch wird ein Fluß von ungefähr 3 l/cm² ermöglicht. Zwischen der Filtereinrichtung 30 und der Aufnahmeeinrichtung 10 ist ebenfalls eine Dichtung 43b aus EPDM vorge sehen.On the outlet side, the device comprises a second filter device 30 , which connects to the outlet opening 12 of the receiving device 10 . The second filter device is provided in the form of a hydrophobic PVFD membrane. In contrast to the first filter device, the pores of the second filter device are considerably smaller, namely approximately 0.2 µm. 100-10000 pores / cm ^{2 are} provided in the filter device 30 . This enables a flow of approximately 3 l / cm ² . Between the filter device 30 and the receiving device 10 is also seen a seal 43 b made of EPDM.

Die erste Filtereinrichtung 20 und die Aufnahmeeinrichtung 10 sind in einen ersten Auf nahmeabschnitt 40a aus Teflon eingesetzt. Dieser Aufnahmeabschnitt weist eine Gas zuführleitung, gekennzeichnet durch einen Pfeil, auf. Zwischen der Aufnahmeeinrich tung 10 und dem Aufnahmeabschnitt ist ein Dichtungsring 41a aus EPDM vorgesehen.The first filter device 20 and the receiving device 10 are inserted in a first receiving section 40 a made of Teflon. This receiving section has a gas supply line, indicated by an arrow. Between the Aufnahmeeinrich tung 10 and the receiving portion 41 is provided a sealing ring made of EPDM a.

Analog sind die zweite Filtereinrichtung 30 und die Aufnahmeeinrichtung 10 in einen zweiten Aufnahmeabschnitt 40b, ebenfalls aus Teflon, eingesetzt. Auch dieser Auf nahmeabschnitt weist eine Gasabführleitung, gekennzeichnet durch einen Pfeil, auf. Diese Gasabführleitung mündet in eine Einrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks P, die in Form einer Pumpe vorgesehen ist. Zwischen der Aufnahmeeinrichtung 10 und dem Aufnahmeabschnitt 40b ist ein Dichtungsring 41b aus EPDM vorgesehen.Analogously, the second filter device 30 and the receiving device 10 are inserted into a second receiving section 40 b, also made of Teflon. This receiving section also has a gas discharge line, indicated by an arrow. This gas discharge line opens into a device for generating a negative pressure P, which is provided in the form of a pump. A sealing ring 41 b made of EPDM is provided between the receiving device 10 and the receiving section 40 b.

Die beiden Aufnahmeabschnitte 40a und 40b sind mittels einer Verspanneinrichtung in Form eines Bolzens 42 und zweier Muttern 44a und 44b gegeneinander verspannt, so daß die Aufnahmeeinrichtung 10, die Filtereinrichtungen 20 und 30, sowie die Aufnah meabschnitte 40a und 40b mit der Gaszufuhr und der Gasabfuhr jeweils gegeneinan der dicht vorgesehen sind.The two receiving portions 40 a and 40 b by means of a clamping device in the form of a bolt 42 and two nuts 44 a and 44 b braced against one another, so that the receiving device 10, the filter devices 20 and 30, as well as the Recordin meabschnitte 40 a and 40 b with the gas supply and the gas discharge are each provided tightly against each other.

Weiterhin umfaßt der Aufnahmebehälter 10 eine Probenentnahmeeinrichtung 50, die in Form eines Kapillarrohrs vorgesehen ist. Dieses Kapillarrohr ist mit einer Detektionsein richtung D verbunden, so daß eine Entnahme und anschließende Analyse einer Probe eines flüssigen Mediums, in dem sich die nachzuweisenden Mikroorganismen befin den, ermöglicht wird.Furthermore, the receptacle 10 comprises a sampling device 50 , which is provided in the form of a capillary tube. This capillary tube is connected to a detection device D, so that removal and subsequent analysis of a sample of a liquid medium in which the microorganisms to be found are made possible.

In der vorliegenden Ausführungsform sind alle Komponenten autoklavierbar ausgebil det.In the present embodiment, all components are designed to be autoclavable det.

Im folgenden wird der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert.The operation of the device according to the invention is explained below.

Zunächst wird ein wäßriges Medium, beispielsweise Maximum Recovery Diluent- Oxoid CM 733, TRPYPTIC SOY BROTH (DIFCO-USA: # 0370-17-3), TAT BROTH BASE (DIFCO-USA: # 0984-17-1), BUFFERED PEPTON WATER (OXOID CM 509) und dgl., in die Aufnahmeeinrichtung gegeben. Bei Verwendung einer Vorrichtung mit den oben beschriebenen Abmessungen hat sich eine Menge von 200 bis 500 ml als zweckmäßig erwiesen. Dann wird die Vorrichtung durch die Verspanneinrichtung ge schlossen.First, an aqueous medium, for example Maximum Recovery Diluent-Oxoid CM 733 , TRPYPTIC SOY BROTH (DIFCO-USA: # 0370-17-3), TAT BROTH BASE (DIFCO-USA: # 0984-17-1), BUFFERED PEPTON WATER (OXOID CM 509 ) and the like, placed in the receiving device. When using a device with the dimensions described above, an amount of 200 to 500 ml has proven to be expedient. Then the device is closed by the tensioning device.

Im nächsten Schritt wird auslaßseitig mittels der Pumpe ein Unterdruck erzeugt. Hier durch wird durch die Gaszuführleitung ein Aerosol mit Staubteilchen, an denen Mikro organismen gebunden sind, in die Aufnahmeeinrichtung gesaugt. Der Gasdurchsatz wird hierbei so eingestellt, das er im Bereich von 1 bis 100 m³ pro Stunde beträgt. In the next step, a vacuum is generated on the outlet side by means of the pump. Here, an aerosol with dust particles, to which microorganisms are bound, is sucked into the receiving device through the gas supply line. The gas throughput is adjusted so that it is in the range of 1 to 100 m ³ per hour.

Hierdurch wird einlaßseitig, wie bereits eingangs beschrieben, ein turbulenter Strom erzeugt, durch den zwischen den Gasbläschen und dem Medium Scherkräfte erzeugt werden, die dazu führen, das die Mikroorganismen von den Staubteilchen abgetrennt werden und in das Medium abgeschieden werden.As a result, a turbulent flow becomes as a result of this on the inlet side generated by the shear forces generated between the gas bubbles and the medium that cause the microorganisms to be separated from the dust particles and are deposited in the medium.

Nach etwa einer vorbestimmten Zeit, die im wesentlichen davon abhängt, wie groß die Konzentration der Mikroorganismen in dem Aerosol ist und welcher Gasdurchsatz ge wählt worden ist, wird die Pumpe abgestellt und durch das Kapillarrohr wird eine Probe des Mediums, in dem sich die Mikroorganismen befinden, entnommen. Diese Probe wird schließlich einer Detektionseinrichtung zur Analyse zugeführt. Die Bestimmung der Gesamtkeimzahl (tote u. lebende Zellen) kann beispielsweise mit Hilfe einer Zählkam mer oder eines elektronischen Partikelzählgerätes ("coulter counter") oder durch Mem branfiltration und anschließende Zellanfärbung auf den Membranfiltern durchgeführt werden. Die Lebendkeimzahl kann beispielsweise im Plattengußverfahren oder durch Kolonieauszählung auf Membranfiltern oder Lebendfärbung bestimmt werden.After a predetermined time, which essentially depends on how big the Concentration of the microorganisms in the aerosol and what gas flow rate is ge the pump is turned off and a sample is passed through the capillary tube the medium in which the microorganisms are located. This sample is finally fed to a detection device for analysis. The determination of Total bacterial count (dead and living cells) can, for example, be counted mer or an electronic particle counter ("coulter counter") or by mem branch filtration and subsequent cell staining on the membrane filters become. The live bacterial count can be, for example, in the plate casting process or by Colony count can be determined on membrane filters or live staining.

In Fig. 2 ist in schematischer Form eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Aus führungsform in erster Linie dadurch, daß die Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme des Mediums in Form eines Flüssigkeitsfilms, also mit einem wesentlich geringeren Volu men, ausgebildet ist. Im folgenden wird zur Vermeidung von Wiederholungen lediglich auf diesen Unterschied eingegangen und im übrigen auf die Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen. Gleiche Komponenten der Vorrichtung in Fig. 2 sind hierbei mit den im Zusammenhang mit Fig. 1 verwendeten Bezugszeichen gekenn zeichnet.A second embodiment of the present invention is shown in schematic form in FIG . This embodiment differs from the first imple mentation form primarily in that the receiving device for receiving the medium is in the form of a liquid film, that is to say with a substantially smaller volume. To avoid repetitions, only this difference is dealt with below and reference is made to the description of the first embodiment. The same components of the device in FIG. 2 are marked with the reference numerals used in connection with FIG. 1.

Aufgrund dieses Unterschieds hat die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung eine wesent lich geringere Höhe und eine wesentlich größere Breitenabmessung als die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform. Insbesondere liegt die Höhe der Vorrichtung von Fig. 2 in einem Bereich von etwa 3 bis 5 cm und die Breitenabmessung in einem Bereich von 10 bis 30 cm. Die Wahl dieser Abmessungen ist allerdings lediglich als bevorzugte Ausführung und nicht als Beschränkung zu verstehen, insbesondere lassen sich auch - je nach Erfordernis - andere Dimensionen einsetzen.Due to this difference, the device shown in FIG. 2 has a significantly lower height and a substantially larger width dimension than the embodiment shown in FIG. 1. In particular, the height of the device of FIG. 2 is in a range of approximately 3 to 5 cm and the width dimension is in a range of 10 to 30 cm. The choice of these dimensions is, however, only to be understood as a preferred embodiment and not as a limitation; in particular, other dimensions can also be used, depending on the requirements.

Die dargestellte Ausführungsform ist für einen Flüssigkeitsfilm mit einem Volumen von ca. 10 ml ausgelegt. Die Aufnahmeeinrichtung kann etwas größer ausgebildet sein, als dies zur Aufnahme des Flüssigkeitsfilms erforderlich ist, so daß sich im Betrieb neben der Flüssigkeit ein Gasraum ausbildet. Das Verhältnis von Flüssigkeitsvolumen zu Gas raumvolumen ist variierbar. So kann das Gasraumvolumen zwischen Null und einem mehrfachen des Flüssigkeitsvolumens variiert werden.The embodiment shown is for a liquid film with a volume of approx. 10 ml. The receiving device can be made somewhat larger than this is necessary to take up the liquid film, so that in addition to the operation the liquid forms a gas space. The ratio of liquid volume to gas room volume is variable. The gas space volume can be between zero and one can be varied several times the volume of the liquid.

Prinzipiell lassen sich mit der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform die gleichen Verfahren, wie sie im Zusammenhang mit Fig. 1 und in der allgemeinen Beschreibung der Erfindung erläutert worden sind, einsetzen.In principle, the same methods can be used with the embodiment shown in FIG. 2 as have been explained in connection with FIG. 1 and in the general description of the invention.

Lediglich zu Beginn der Abscheidephase sollte die zweite Filtereinrichtung, die in Form einer hydrophoben Membran vorgesehen ist, nach unten zeigen, d. h. der Flüssigkeits film sollte auf der zweiten Filtereinrichtung schwimmen. Hierdurch wird vermieden, daß Flüssigkeit des Films in die erste Filtereinrichtung eindringt und/oder aus der Vorrich tung austritt. Sobald durch den Gasstrom ein Druck erzeugt ist, welcher zur Überwin dung der Schwerkraft, die auf den Flüssigkeitsfilm ausgeübt wird, ausreicht, kann die Vorrichtung wieder umgedreht werden, und das weitere Abscheiden kann mit der nach oben zeigenden zweiten Filtereinrichtung durchgeführt werden. Sobald der Druck wie der gesenkt wird, beispielsweise zur Probenentnahme, muß die Vorrichtung wieder gedreht werden, um ein Eindringen in die erste Filtereinrichtung oder ein Austreten des Mediums zu vermeiden.Only at the beginning of the separation phase should the second filter device, which is in the form a hydrophobic membrane is provided, pointing downwards, d. H. the liquid film should float on the second filter device. This avoids that Liquid of the film penetrates into the first filter device and / or out of the device tung exits. As soon as a pressure is generated by the gas flow, which leads to the gravity applied to the liquid film is sufficient Device can be turned over again, and further separation can be carried out with the second filter device shown above can be performed. Once the print is like which is lowered, for example for taking samples, the device must again be rotated to penetrate the first filter device or to exit the To avoid medium.

Neben den oben beschriebenen Ausführungsformen sind eine Vielzahl von Modifikatio nen möglich.In addition to the above-described embodiments, there are a variety of modifications possible.

Beispielsweise kann die Aufnahmeeinrichtung auch aus herkömmlichem Glas oder, wenn eine Beobachtung des Mediums nicht erforderlich ist, aus undurchsichtigen Mate rialien bestehen. Zweckmäßigerweise werden allerdings autoklavierbare Materialien verwendet.For example, the receiving device can also be made of conventional glass or if an observation of the medium is not necessary, made of opaque mate rialien exist. However, autoclavable materials are expedient used.

Außerdem können sowohl die erste als auch die zweite Filtereinrichtung aus verschie densten Materialien ausgebildet werden. So kann die erste Filtereinrichtung auch in Form eines Glasfilters oder einer Stahlmatte oder einer Edelstahlmatte oder einer Siebplatte vorgesehen werden. Die zweite Filtereinrichtung kann ebenfalls in Form ei ner Glasfritte vorliegen. Alternativ zur PVDF-Membran kann auch eine in einer Stütz struktur eingespannte PTFE-Membran sein. Als Materialien für die Stützstruktur eignen sich insbesondere Teflon, Polyethylen oder Glaswolle in Polyacryl oder Polyethersulfo ne.In addition, both the first and the second filter device can differ using the most advanced materials. The first filter device can also be used in Shape of a glass filter or a steel mat or a stainless steel mat or Sieve plate are provided. The second filter device can also be in the form of an egg There is a glass frit. As an alternative to the PVDF membrane, one in a support structurally clamped PTFE membrane. Suitable as materials for the support structure especially Teflon, polyethylene or glass wool in polyacrylic or polyethersulfo no

Claims

1. Device for separating microorganisms from a gas containing microorganisms, in which the microorganisms are partially bound to the carrier particles, with
a receiving device ( 10 ) for a liquid medium, which has an inlet opening ( 11 ) and an outlet opening ( 12 ),
a filter device ( 20 ) closing the inlet opening,
a filter device ( 30 ) closing the outlet opening, and
a device provided on the outlet opening side for generating a negative pressure (P), wherein
the filter device closing the inlet opening is designed such that it is permeable to the gas containing microorganisms, including the microorganisms bound to carrier particles,
the filter device closing the outlet opening is designed such that it is only gas-permeable, and
the filter device that closes the inlet opening and the filter device that closes the outlet opening are dimensioned such that when the underpressure is generated, a turbulent flow arises on the inlet opening side.

2. Apparatus according to claim 1, in which the Fil closing the inlet opening equipment in the form of a glass frit or a glass filter or stainless steel mat or a sieve plate is provided.

3. Device according to claim 1 or 2, in which the inlet opening closes ß filter device has pores with a size of 150 to 500 microns.

4. Device according to one of the preceding claims, in which the off final filter device is provided in the form of a glass frit or in the form of a PTFE membrane clamped in a support structure or in Form of a PVDF membrane clamped in a support structure or in the form of pressed glass wool is provided in a support structure.

5. Device according to one of the preceding claims, in which the off closing filter device pores with a size of 0.05 to 0.5 µm, preferably 0.2 µm.

6. Device according to one of the preceding claims, in which the off closing opening filter device is hydrophobic.

7. Device according to one of the preceding claims, in which the Aufnah meeinrichtung, the filtering device closing the inlet opening and the filtering device closing the outlet opening are dimensioned such that a gas throughput of 1 to 100 m ³ per hour can be realized.

8. Device according to one of the preceding claims, in which the receptacle measuring device for holding a medium in the form of a liquid film di is dimensioned.

9. The device according to claim 8, in which the receiving device for receiving a medium in the form of a liquid film with a volume of 1 to 50 ml, is preferably 5 to 10 ml.

10. Device according to one of the preceding claims, in which a with a detection device connectable sampling port ( 50 ) is provided, by which the removal of samples of the liquid medium containing the microorganisms is made possible for feeding the samples into the detection device.

11. Use of the device according to one of claims 1 to 10 for detecting Microorganisms in gases containing microorganisms.