DE2051189A1 - Vorrichtung zum Messen der optischen Dichte von Mikrobenkulturen - Google Patents

Vorrichtung zum Messen der optischen Dichte von Mikrobenkulturen

Info

Publication number
DE2051189A1
DE2051189A1 DE19702051189 DE2051189A DE2051189A1 DE 2051189 A1 DE2051189 A1 DE 2051189A1 DE 19702051189 DE19702051189 DE 19702051189 DE 2051189 A DE2051189 A DE 2051189A DE 2051189 A1 DE2051189 A1 DE 2051189A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
piston
culture
measuring
optical density
circulation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19702051189
Other languages
English (en)
Other versions
DE2051189B2 (de
DE2051189C3 (de
Inventor
Henri Tristan Jamart Guy Georges Dijohn Blächere (Frankreich)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institut National de la Recherche Agronomique INRA
Gourdon Ets
Original Assignee
Institut National de la Recherche Agronomique INRA
Gourdon Ets
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institut National de la Recherche Agronomique INRA, Gourdon Ets filed Critical Institut National de la Recherche Agronomique INRA
Publication of DE2051189A1 publication Critical patent/DE2051189A1/de
Publication of DE2051189B2 publication Critical patent/DE2051189B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2051189C3 publication Critical patent/DE2051189C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/30—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration
    • C12M41/36—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration of biomass, e.g. colony counters or by turbidity measurements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/02—Burettes; Pipettes
    • B01L3/021—Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids
    • B01L3/0217—Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids of the plunger pump type
    • B01L3/0227—Details of motor drive means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • G01N1/14—Suction devices, e.g. pumps; Ejector devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/15—Preventing contamination of the components of the optical system or obstruction of the light path
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S435/00—Chemistry: molecular biology and microbiology
    • Y10S435/808—Optical sensing apparatus

Description

1. Institut National de la Recherche Agronomique, 149, rue de Grenelle, 75-Paris 7eme (Frankreich)
2. Les Etablissements Gourdon (Societe Anonyme)
34, rue de la Muette, 78 - Maisons-Laffitte (Frankreich)
"Vorrichtung zum Messen der optischen Dichte von Mikrobenkulturen"
Die Erfindung bezieht sich auf die Überwachung des Wachstums von Mikrobenkulturen, insbesondere in Behältern mit großem Fassungsvermögen, mit Hilfe von Messungen der optischen Dichte.
Das Beobachten und Aufzeichnen der Entwicklung derartiger Kul turen in Reagenzgläsern erfolgt gegenwärtig durch Messen ihrer optischen Dichte mit Hilfe einer eine Lichtquelle enthaltenden Meßzelle und eines fotoelektrischen Empfängers,
109822/1675 - 2 -
auf welchen das von der Quelle ausgestrahlte Licht nach Durchdringen der Kultur in einer bestimmten Bahn auftrifft.
Um die Messungen unter günstigen Bedingungen stattfinden zu lassen, bedarf es der Oberwindung gewisser Schwierigkeiten, wie sie sich beispielsweise aus dem Anhaften des Kulturgutes an der Reagenzglaswand ergeben. Man hat daher auf den Einsatz eines an sich bekannten Abstreifers oder Rührwerks zurückgegriffen.
Wenn das Wachstum einer Kultur in einem Behälter, der wesentlich umfangreicher als ein Reagenzglas ist, oder in einem Industrie-Großgefäß verfolgt werden soll, so wird gegenwärtig so verfahren, daß Kulturproben entnommen und in das Probierglas einer Meßzelle gebracht werden, wo ihre optische Dichte abgelesen wird. Anschließend wird die Probe in den Großbehältern zurückgegeben.
Dieses Verfahren ist unbequem in der Anwendung und mit gewissen Schwierigkeiten verbunden. Beim Umfüllen des Kulturgutes wird der Zustand der Asepsis beeinträchtigt und das Personal gefährdet. Außerdem bilden sich bei einem solchen Umfüllen fast immer Luftblasen, die das Meßergebnis beeinträchtigen. Ferner nimmt der Umgang mit den Proben lange Zeit in Anspruch, wodurch die Anzahl der je
109822/1675
Zeiteinheit durchzuführenden Messungen eingeschränkt wird. Schließlich stellt die ständige Anwesenheit eines Fachmannes, der die Gärung Tag und Nacht für die Dauer einer Woche oder mehr zu überwachen hat, eine schwere personelle Belastung dar.
Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Meßaggregates,
das insbesondere die folgenden Bedingungen erfüllt: λ
Mehr oder weniger kontinuierliches Messen der optischen Dichte bei einer Kultur von hohem Volumen,
Funktion im Zustand der Asepsis,
- Ausschalten von Fehlern durch Niederschläge und Ablagerungen ,
- Ausschalten von Fehlern durch Luftblasen,
Funktionsprüfung des Meßaggregates unter Normbedingungen mit Hilfe eines Bezugsmaßes und Kontrolle der Zuverlässigkeit,
- Messung von hoher optischer Dichte.
Erster Grundgedanke der Erfindung ist die Durchführung von Messungen an Proben, die unter Wahrung der Asepsis aus dem Behälter entnommen und in ihn zurückgegeben werden. Hierzu sind ein aseptisch abgedichteter und an den Behälter angeschlossener Leitungsweg (Kanal), Hilfsmittel zum Umlauf der Mikrobenkultur in diesem Leitungsweg und Hilfsmittel zur
109822/167S
optischen Dichtemessung in einem Teil dieses.Leitungsweges vorgesehen. Es ist praktisch nicht möglich, innerhalb des Leitungsweges oder Kanals selbst genaue Dichtemessungen vorzunehmen, und zwar aufgrund der unvermeidlichen Wandablagerungen und Luftblasen. Zur Beseitigung der Ablagerungen auf den Wänden können die üblichen, in den Reagenzgläsern verwendeten Mittel nicht eingesetzt werden, weil der Leitungsweg geschlossen ist.
Erfindungsgemäß ist ferner eine Vorrichtung an den Leitungsweg angeschlossen, die zum Entnehmen einer Kulturprobe aus dem Leitungsweg oder Kanal und zu deren Weiterleitung in das Probierglas einer Meßzelle dient, wo die optische Dichte abgelesen wird, worauf die Probe in den Leitungsweg zurückgegeben wird. Diese Funktionen finden unter den gleichen Bedingungen der Asepsis wie im Leitungsweg selbst statt. Die Probenahmevorrichtung und die Meßzelle sind so ausgelegt, daß eine Säuberung der Zellenwand gewährleistet ist und die Messung durch Luftblasen nicht beeinträchtigt werden kann.
Zweiter Grundgedanke der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, bei welcher jeder Messung an einer dem Behälter entnommenen Probe eine unabhängige Bezugsmessung unmittelbar voraufgeht oder nachfolgt, wobei alle Einzelheiten im übrigen unverändert bleiben.
109822M675
Dritter Grundgedanke der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, deren Bestandteile zum größtmöglichen Teil sterilisierbar, d.h. im Autoklaven zu behandeln sind. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung dieser Art besteht somit aus einem Haupt- oder Grundkörper mit seinen verschiedenen Einbauelementen, die zusammen mit dem Grundkörper eine im Autoklaven sterilisierbare Baueinheit bilden, und einer ihrer Art nach nicht sterilisierbaren Dichtemeßvorrichtung mit " zwei Elementen (eine Lichtquelle und ein Lichtempfänger oder Lichtstrahlendetektor), die sich leicht vom Grundkörper trennen lassen, wenn dieser im Autoklaven sterilisiert werden soll.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Probenahmevorrichtung im wesentlichen aus einem an den Leitungsweg oder Kanal im geschlossenen Kreislauf angeschlossenen Probierzylinder, aus einem in diesem Probierzylinder λ gleitend angeordneten Kolben und aus Hilfsmitteln zum Verschieben des Kolbens im Probierzylinder, wobei die Dichtigkeit zwischen Kolben und Zylinder durch eine Ringdichtung bewirkt wird, die beim Verschieben des Kolbens gleichzeitig zum Säubern der Innenwand des Probierzylinders dient. Der den Kolben aufnehmende Probierzylinder gehört zu einer Meßzelle, die in an sich bekannter Art eine Lichtquelle und einen fotoelektrischen Empfänger oder Detektor enthält. Der
- 6 -1fl9fl 22/167 S
Kolben ist mit einer durchgehenden Querbohrung versehen, durch welche das von der Quelle ausgestrahlte Licht zum Empfänger oder Detektor gelangen kann, wenn sich der Kolben in einer bestimmten Stellung zwischen Lichtquelle und Lichtempfänger befindet. Um die Achse dieser Querbohrung immer parallel zur Lichtstrahlenbahn zu halten, ist der Kolben außerdem mit Hilfsmitteln versehen, die jegliche Drehbewegung um seine Achse verhindern.
Der den Kolben aufnehmende Probierzylinder ist senkrecht angeordnet und mit seinem Oberteil an den Leitungsweg oder Kanal im geschlossenen Kreislauf angeschlossen; er liegt unterhalb dieses Leitungeweges oder Kanals.
Das Aggregat wird vervollständigt durch eine Antriebseinheit mit einem Steuerschaltwerk, durch welches eine Dichtemessung nach folgendem Programm ausgelöst wird:
- Anlaufen des Aggregates zwecks Umlauf der Mikrobenkultur im Leitungsweg oder Kanal,
- nach Ablauf einer gewissen Zeit Hin- und Herbewegung des Kolbens im Probierzylinder zwecks Säuberung der Zylinderinnenwand und Anhalten des Kolbens in oberer Stellung. Ablesen der optischen Dichte als Bezugsmessung,
— 7 —
109827/1675
- Abwärtsbewegen des Kolbens und dadurch Füllen des
Probierzylinders,
- Stillsetzen des Aggregates zwecks Umlauf der Mikrobenkultur im Leitungsweg oder Kanal,
- nach einer Ruhezeit für das Absetzen großer Partikel
und Aufsteigen eventuell vorhandener Luftblasen Messen und Ablesen der optischen Dichte der Kultur.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es
zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Probenahmevorrichtung mit Kolben in unterer
Stellung,
Fig. 2 einen Längsschnitt in einer anderen Ebene durch eine erfindungsgemäße Probenahmevorrichtung mit
Kolben in oberer Stellung, d
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Vorrichtung mit
Steuereinheit,
Fig. "+ das Beispiel eines Programm-Ablaufdiagramms für
eine erfindungsgemäße Vorrichtung und
Fig. 5 ein Schaltschema einer in dem erfindungsgemäßen Aggregat bevorzugt eingesetzten Linearisierungseinheit.
109822/1675
In Fig. 1 und 2 besteht eine erfindungsgemäße Probenahmevorrichtung aus dem Haupt- oder Grundkörper 1, der beispielsweise aus Metall zylindrisch ausgebildet ist und dessen Oberteil 2 eine Axialbohrung 3 mit zwei anschließenden Radialbohrungen 1 und 5 aufweist, wobei letztere an ihren Mündungen mit Gewinden 2 8 und 29 für den dichten Anschluß von seitlichen Zuführungen vorgesehen sind. Das Unterteil 6 des Grundkörpers 1 weist einen inneren Hohlraum 7 und ein Außengewinde 8 auf, auf welches eine Kappe 9 aufgeschraubt und dadurch eine mit einer axialen Gewindebohrung 11 versehene Tülle Io dicht am Unterteil des Grundkörpers 1 befestigt wird.
Zwischen diesem Unter- und Oberteil besteht der Grundkörper aus dem Mittelteil« in welchem sich eine am unteren Ende mit einem Gewinde 12 versehene Axialbohrung befindet. In diese Axialbohrung ist ein durchsichtiges, an beiden Enden sauber plan bearbeitetes und vorzugsweise aus "PYREX-Glas" bestehendes Rohr 13 eingesetzt, das mit Hilfe eines mit einer Spannmutter 16 und einer Axialbohrung versehenen Nippels 15 gegen die Ringdichtungen 14 und 17 gedrückt und dazwischen gehalten wird. Insbesondere in Fig. 1 ist zwischen Mittel- und Oberteil des Grundkörpers eine durchgehende Radialbohrung 18 mit ihren Endgewindeteilen 118 gezeigt, in welche die Elemente 19 einer Dichtemeßvorrichtung eingeschraubt werden. Bei den Elementen 19 handelt es sich um eine Lichtquelle einerseits und um
— Q _
109827/1675
einen fotoelektrischen Empfänger oder Detektor andererseits. Es ist zu erkennen, daß sich die beiden nicht sterilisierbaren Elemente 19 leicht abbauen lassen, wenn der Grundkörper und die Probenahmevorrichtung getrennt sterilisiert werden sollen.
In Fig. 2 ist außer den vorstehend beschriebenen Teilen insbesondere der im Innern des Rohres 13 bewegliche Kolben 2o gezeigt, der mit einer Ringdichtung 21 zum Abdichten ä
des Kolbens in dem Rohr und zum Abstreifen von Kulturgut von der Innenwand des Rohres 13 versehen ist und eine zylindrische Querbohrung 2ol aufweist, durch welche die Lichtstrahlen der Dichtemeßvorrxchtung 19 fallen können, wenn sich der Kolben in oberer Stellung befindet. Der Vorteil dieser Anordnung wird nachstehend erläutert. Die in der Bohrung des Nippels 15 gleitende Kolbenstange 22 ist bei 221 abgeplattet und paßt in den entsprechend geformten Querschnitt der Axialbohrung in dem Nippel 15, wodurch eine Drehung des Kolbens um seine Achse verhindert wird. Das untere Ende der Kolbenstange 22 ruht in der Bohrung 2 3 der Schutzkappe 24. Außerdem wird die Kolbenstang 22 durch die an der Nippelmutter 16 und an der Rändelmutter 26 anliegende Feder 25 nach unten gedrückt, wobei die in der Schutzkappe befindliche Rändelmutter 26 zur Regelung der Spannung der Feder 25 dient. Die Schutzkappe 2k ruht auf einer geschmeidigen Membrane 27, welche den inneren Entleerungsdruck 7 gegen die Bohrung 11 abdichtet.
- Io -
-loin Fig. 3 ist eine Probenahmevorrichtung 31 nach den Fig. 1 und 2 für Dichtemessungen an Mikrobenkulturen in einem Gärbehälter to mit ihrer Steuereinheit gezeigt, welche aus einem Zeitschaltwerk 32, einem in Abhängigkeit davon arbeitenden Programmiergerät 33 zur Auslösung der Funktion eines Magnetventils 31I, aus einer Pumpe 35 und einer Meßzentrale 36, einem Einspeisungsblock 37, einem Linearisierungsblock 38 und einem Verstärker 39 besteht.
Fig. 3 zeigt ferner eine Druckluftleitung 41, durch welche ein nicht gezeigter Drucklufterzeuger über das Magnetventil 34 am Unterteil der Probenahmevorrichtung 31 angeschlossen ist und in die Gewindebohrung 11 mündet (Fig. 1 und 2). Außerdem zeigt Fig. 3 eine Probenahmeleitung 42, welche die Vorrichtung 31 über die Pumpe 35 mit dem Gär- oder Fermentationsbehälter Ίο verbindet, und eine Leitung 43 zur Übertragung des Meßsignales oder Meßimpulses von der Vorrichtung 31 über den Verstärker 39 zur Meßzentrale 36, wobei der Linearisierungsblock 38 zwischen der Vorrichtung 31 und dem Verstärker 39 dieser Leitung 43 zugeschaltet ist. An der Vorrichtung 31 münden die beiden Abzweigungen der Leitung 42 in die Radialbohrungen 4 und 5 (Fig. 1 und 2) und sind darin mit Hilfe der Gewinde 28 und 29 dicht und aseptisch befestigt.
Fig. 4 zeigt echematisch ein Funktionsablaufprogramm mit den verschiedenen Wechselphaten von Ruhe nnd Arbeit für das in Fig. 3 dargestellte System. Durch das Zeitschaltwerk 32 wird
- 11 -109827/1675
- ii -
periodisch (Spitze 321 in Fig. Ό die Tätigkeit des Programmiergerätes 33 ausgelöst, dessen Programmablauf gemeinsam aus den Fig. 1, 2, 3 und 4 besser ersichtlich ist und welches nacheinanderfolgende Funktionen auslöst:
Anlauf 351 der Pumpe 35 in der Anfangszeit tj, wobei die in die Leitung 12 eingebaute Pumpe die aus dem Gärbehälter Uo entnommene Kulturprobe in Umlauf setzt. f
Nach einer gewissen Umlaufzeit das abwechselnde öffnen und Schließen des Magnetventiles 34. Ist dieses geöffnet, so wird die Membrane 27 der Vorrichtung 31 von unten mit Druckluft beaufschlagt und der Kolben 2o nach oben gedrückt, wodurch der in dem Rohr 13 über dem Kolben 2o befindliche Nährboden in die Leitung 42 befördert wird. Ist das Magnetventil geschlossen, so wird die Membrane 27 vom Luftdruck entlastet und der Kolben 2ο durch die Feder nach unten gedrückt, wobei frischer Nährboden in das Rohr 13 g eingesaugt wird. Das wechselweise öffnen und Schließen des Magnetventiles bedingt somit eine Auf- und Abbewegung des Kolbens mit Stillstandszeiten in oberer und unterer Stellung.
Anschluß 361 der Meßzentrale 36 an den Ausgang des Verstärkers 39, wenn der Kolben sich zum vierten Mal in oberer Stellung befindet. Die Meßzentrale registriert dann einen von der Kultur unabhängigen Bezugswert, weil die Kolben-
- 12 -
10982^/1675
bohrung 2ol mit Luft gefüllt ist. Beispielsweise nach dem vierten AnsaugVorgang, wenn der Kolben wieder in untere Stellung gegangen ist, kann angenommen werden, daß der in dem Rohr 13 befindliche Nährboden repräsentativ für die im Fermentationsbehälter Ho befindliche Kultur ist; außerdem ist dann die Innenwand des Rohres 13 durch die Abstreifbewegung der Ringdichtung 21 restlos von Ablagerungen gesäubert worden.
Stillsetzen der Pumpe 352 unmittelbar nachdem der Kolben seine untere Stellung wieder eingenommen und eine Probe aus der Bakterienkultur abgesaugt hat. Erneute Verbindung 362 zwischen Meßzentrale 36 und Verstärker 39, wenn nach Stillstand der Pumpe der Zeitraum t abgelaufen ist, der zum Absetzen von großen Partikeln und zur Beseitigung von Gasblasen aus der Bahn der Lichtstrahlen benötigt wird. Das zwischen der Vorrichtung 31 und dem Verstärker 39 zugeschaltete Linearisierungsgerät wandelt den von dem System 19 gemessenen optischen Dichtewert in Einheiten der Bakterienkonzentration um.
Fig. 5 zeigt das schematische Beispiel einer Linearisierungseinheit, die besonders gut für eine sehr schnell zunehmende Funktion geeignet ist, wie dies bei Ausgangsimpulsen von optischen Dichtemessungen fast immer verlangt wird. Das Schema enthält die Potentiometer P1, P2 ...Plo in Parallelschaltung mit der
- 13 -109827/1675
Ρ™1 ■1|**ϋξ!""1!!: BS11111 ■■'■!!■ i ! !!!!ll!11» ":!! 1I11WP"1 " ' ' Ί»!;11'" 1I11PIIj; •!'»!!laipiy;™!»^»!»!!!!!!»!· ; ; ριρη •■■■■η»!·;:-. jk,..
- 13 -
Einspeisung 37 und die mit diesen Potentiometern in Reihe geschalteten Sicherheitswiderstände X., X2 ... x l0· Die Läufer oder Schieber der Potentiometer P1, P2 ... Plo sind über die Dioden D1, D2 ... Dlo und die Reihenwiderstände R1, R2 ... Rlo an die Abgangsklemme B der Linearisierungseinheit angeschlossen.
Die Einstellung des Potentiometers P1 bestimmt beispielsweise die Spannung pl seines Läufers. Liegt die Spannung bei B unter pl, so ist die Diode D. blockiert. Wenn al. e Dioden D1, D2 ... Dlo blockiert sind, ist die Impedanz der Linearisierungseinheit unendlich und wirkungslos. Erreicht die Spannung bei B den niedrigsten Wert von pl, p2 ... plo, so werden die Dioden D1, D2 ... Dlo leitend und die Impedanz der Linearisierungseinheit wird gleich derjenigen des entsprechenden Stromkreises. Wenn die Spannung bei B weiter zunimmt, verringert sich die Eingangsimpedanz der Linearisierungseinheit jedesmal, wenn ein Wert von pl, p2 ... plo | erreicht wird. Die Empfindlichkeit des Verstärkers nimmt ebenfalle ab.
Durch eine entsprechende Einstellung der Potentiometer P1, P2 ... Plo kann erreicht werden, daß der Eingangsimpuls des Verstärkers 39 weitgehend proportional zur Bakterienkonzentration in der Kultur gestaltet wird.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Probenahmevorrichtung ist die einfache und wirksame Lösung des Problems der Luftblasen-
1098??/1675 - -.ι. -
bildung und deren störende Einflüsse auf die optische Dichtemessung im Kulturnährboden in Form einer vom Programmiergerät abhängigen Zeitverzögerung zwischen dem letzten Ansaugen und dem Augenblick der Zusehaltung der Meßzentrale. Während dieses Zeitraumes haben eventuell in der Probe vorhandene Gasblasen Zeit zum Aufsteigen aus der Meßzone. Ein zweiter Vorteil ist das Abstreifen der Innenwand des Rohres 13 durch den hin- und hergehenden Kolben und die Beseitigung von Niederschlägen, die bei heterogenen biologischen Nährböden naturgemäß immer vorkommen.
Ein weiterer Vorteil dieser Vorrichtung ist ihre leichte Demontierbarkeit zum Zwecke der Sterilisierung im Autoklaven, wofür lediglich die seitlichen Anschlüsse von den Bohrungen 4 und 5 abgeschraubt und die Elemente 19 sowie die Druckluftleitung 41 gelöst werden müssen.
Der Vorteil der im Kolben vorgesehenen Lichtöffnung (Querbohrung) 2ol liegt im Vergleich zu einem Kolben aus lichtdurchlässigem Material darin« daß sich ein solcher Kolben im Lauf« seiner Betriebszeit beschlägt und in seiner Lichtdurchlässigkeit beeinträchtigt wird, wogegen eine Lichtöffnung in Form einer freien und durchgehenden Querbohrung dem Lichtstrahlenbündel kein Hindernis entgegensetzt und eine Bezugemessung von ausgezeichneter Reproduzierbarkeit während
- 15 -109877/1675
2051188
des Betriebs ergibt. Die Erfahrung hat darüber hinaus gelehrt, daß sich beispielsweise bei Ausbildung der Lichtöffnung 2ol als lichtdurchlässiges Stäbchen unstabile Häutchen bilden, kurzzeitig auf den Stirnseiten des Stäbchens festsetzen und den Ablesewert der Bezugsmessung verfälschen können.
Der Vorteil der Verwendung einer Linearisierungseinheit ist eine praktisch konstante Meßgenauigkeit in einem sehr weiten f optischen Dichtebereich, trotz der Tatsache, daß letztere einer linearen Funktion der Konzentration nahekommt.
Der Vorteil einer Linearisierungseinheit mit parallel geschalteten Potentiometern P1, P2 ... Plo liegt gegenüber einer im Prinzip vergleichbaren, aber mit Potentiometern in Serienschaltung ausgerüsteten Einheit darin, daß ein besserer Schaltübergang bei Einstellung der Läuferspannung erzielt wird. Andererseits ermöglicht die individuelle Anordnung der g Sicherheitswiderstände X1, X„ ... X10 eine sehr schnelle Verminderung der Impedanz bei den höheren Spannungen und somit eine Linearisierung von sehr schnell wachsenden Kurven, die bei dieser Art von Messungen auftreten.
Patentansprüche
- 16 -
109822/1675

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    Vorrichtung zum Messen der optischen Dichte von Mikrobenkulturen (Nährböden) durch das Entnehmen von Proben, bestehend aus einer Meßkammer, die mit Hilfsmitteln zur Säuberung der mit dem Nährboden in Berührung kommenden Kammerwand versehen ist, aus einer Lichtstrahlenquelle, einem Lichtstrahlenempfänger und aus Hilfsmitteln zur Probenahme, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkammer und deren Hilfsmittel zur Wandsäuberung als Bestandteile der Probenahmeeinrichtung mit dieser zusammengebaut sind.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkammer aus einem Zylinder im mechanischen Sinne besteht, daß die Hilfsmittel zur Säuberung der mit dem Nährboden in Berührung kommenden Meßkammerwand durch einen Kolben gebildet werden, und daß dieser Kolben und Zylinder Bestandteile einer Pumpe zur Entnahme von Proben darstellen.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß die Abdichtung zwischen Kolben und Zylinder mit Hilfe einer Ringdichtung erfolgt, die gleichzeitig auch zum Säubern der Innenwand des Zylinders dient.
    - 17 -
    109879/1675
    Ί. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder senkrecht oder stehend angeordnet ist.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis h, dadurch gekennzeichnet) daß die Probenentnahme bei der Abwärtsbewegung des Kolbens eintritt.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch pneumatische Hilfsmittel zur Steuerung der Kolbenbewegung.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen am Kolben angebrachten Kopf und durch eine auf diesen Kopf wirkende Kolbenrückholfeder.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatischen Antriebsmittel über eine Membrane auf den Kolbenkopf wirken und daß diese Membrane die biologische { Isolierung zwischen den pneumatischen Antriebsmitteln einerseits und dem Zylinder und Kolben andererseits gewährleistet.
    9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen mit einer Eintrittsöffnung für die Mikrobenkultur versehenen Hohlraum, durch eine Austrittsöffnung für diese Kultur und durch eine an einem Ende des Zylinders mündende Probenansaugöffnung.
    - 18 -
    109827/1675
    10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Ein- und Austrittsöffnungen in eine geschlossene Umlaufleitung eingebaut sind, in deren Kreislauf ein Fermentations- oder Gärbehälter einbezogen ist, in welchem sich die in ihrer optischen Dichte zu messende Mikrobenkultur befindet.
    11. Aggregat zum Messen der optischen Dichte einer Mikrobenkultur in einem Fermentations- oder Gärbehälter, versehen mit einer Vorrichtung nach Anspruch Io und gekennzeichnet durch Hilfsmittel für den Umlauf der Kultur in der Umlaufleitung im geschlossenen Kreis, durch pneumatische und auf den Kolbenkopf wirkende Antriebsmittel, durch Mittel der elektrischen Einspeisung, eine Meßzentrale, ein Zeitschaltwerk und in dessen Abhängigkeit arbeitende Mittel zum Ingangsetzen der Hilfsmittel für den Kulturumlauf, zum Ingangsetzen der pneumatischen Antriebsmittel im pulsierenden Betrieb, zum Stillsetzen der Hilfsmittel für den Kulturumlauf auf eine Dauer, die zum Absetzen großer Partikel und zur Beseitigung von Luft- oder Gasblasen notwendig ist, und zum Zu- und Abschalten der Meßzentrale.
    12. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Lichtöffnung in Form einer durchgehenden, unterhalb der Ringdichtung angeordneten Kolbenquerbohrung und durch
    - 19 109827/1675
    Hilfsmittel zur Verhinderung von Drehbewegungen des Kolbens, womit die Durchstrahlung eines von der Lichtquelle ausgehenden Strahlenbündels bei oberer Stellung des Kolbens gewährleistet wird.
    13. Aggregat zum Messen der optischen Dichte eines in einem Gärbehälter befindlichen Mikroben-Kulturnährbodens, versehen mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 12 und | gekennzeichnet durch Hilfsmittel für den Umlauf der Kultur im geschlossenen Kreis, an welchen der Gärbehälter und die Vorrichtung angeschlossen sind, durch Einrichtungen zum Ingangsetzen der Hilfsmittel für den Kulturumlauf vor Entnahme der Probe zwecks Sicherstellung einer guten Repräsentativität der entnommenen Probe, durch Hilfsmittel zur anschließenden mehrfachen Entnahme und Rückspülung von Kulturproben in und aus der Meßkammer zwecks Säuberung der letzteren, durch Hilfsmittel zum Zuschalten einer Meßzentrale zum Lichtempfänger, wenn der Kolben sich letztmalig in oberer Stellung befindet, so daß eine Bezugsmessung erfolgt (die Lichtquelle bleibt ständig in Betrieb), durch Hilfsmittel zum Abschalten der Meßzentrale und zum Stillsetzen der Hilfsmittel für den Kulturumlauf, wenn der Kolben sich letztmalig in unterer Stellung befindet, durch Hilfsmittel zum Einschalten der Meßzentrale nach einer gewissen Zeit (nach Stillstand der Umlaufhilfsmittel), die
    - 2o 109877/1675
    - 2ο -
    zum Absetzen großer Partikel und zur Blasenbeseitigung notwendig ist, wobei nach diesem letzten Zuschalten der Meßzentrale eine Messung der optischen Dichte des Nährbodens erfolgt, und schließlich durch Hilfsmittel zum Abschalten der Meßzentrale.
    m. Vorrichtung nach Anspruch Io, dadurch gekennzeichnet, daß der pneumatische Kolbenantrieb, die geschlossene Umlaufleitung, die Lichtquelle und der Lichtempfänger so an die Vorrichtung angeschraubt sind, daß sie leicht abgenommen werden können, wodurch die Sterilisierung der Vorrichtung vereinfacht und erleichtert wird.
    15. Vorrichtung nach Anspruch 11 und 13, gekennzeichnet durch eine Linearisierungseinheit, die zwecks Umwandlung des Maßes der optischen Dichte in ein Maß der Mikrobenkonzentration der Meßzentrale nebengeschaltet ist.
    16. Vorrichtung nach Anspruch 15, deren Linearisierungseinheit mit Regelpotentiometern versehen ist , dadurch gekennzeichnet, daß die Potentiometer parallel geschaltet sind und aus einer gemeinsamen Einspeisung versorgt werden.
    1098??/167S
DE2051189A 1969-11-06 1970-10-19 Vorrichtung zum Messen der optischen Dichte von Mikrobenkulturen Expired DE2051189C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR6938124A FR2067508A5 (de) 1969-11-06 1969-11-06

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2051189A1 true DE2051189A1 (de) 1971-05-27
DE2051189B2 DE2051189B2 (de) 1979-02-22
DE2051189C3 DE2051189C3 (de) 1979-10-11

Family

ID=9042671

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2051189A Expired DE2051189C3 (de) 1969-11-06 1970-10-19 Vorrichtung zum Messen der optischen Dichte von Mikrobenkulturen

Country Status (6)

Country Link
US (1) US3714445A (de)
CH (1) CH517178A (de)
DE (1) DE2051189C3 (de)
FR (1) FR2067508A5 (de)
GB (1) GB1331072A (de)
NL (1) NL7016218A (de)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4021120A (en) * 1974-03-18 1977-05-03 Dr. Ing. Hans Mueller Method of measuring the turbidity of gas-containing liquid mediums with microorganisms
DE2913058C3 (de) * 1979-03-31 1981-10-15 Ihle Ingenieurgesellschaft mbH, 4000 Düsseldorf Vorrichtung zur Messung des Feststoffgehaltes einer Flüssigkeit
US4279509A (en) * 1979-12-05 1981-07-21 Syva Company Zero volume flow cell
DE3239866A1 (de) * 1982-10-27 1984-05-03 Laboratorium Prof. Dr. Rudolf Berthold, 7547 Wildbad Abdunkelbare messstation eines photometers
DE8230199U1 (de) * 1982-10-27 1983-03-24 Laboratorium Prof. Dr. Rudolf Berthold, 7547 Wildbad Abdunkelbare messstation eines photometers
US4798798A (en) * 1983-08-17 1989-01-17 Kraft, Inc. Apparatus for monitoring a chemical process
GB2154607B (en) * 1983-12-23 1987-09-23 Nishihara Env San Res Co Ltd Microorganism monitoring apparatus
JPS60244279A (ja) * 1984-05-21 1985-12-04 Mitsubishi Electric Corp 微生物類の自動観察装置
DE3516529A1 (de) * 1985-05-08 1986-11-27 Gesellschaft für Strahlen- und Umweltforschung mbH, München, 8042 Neuherberg Anlage zur turbidimetrischen messung und regelung von mikroorganismenkulturen
US4893935A (en) * 1988-08-19 1990-01-16 Mandel William R Apparatus and method for optical density measurements of biomass processes
US5917592A (en) * 1997-02-28 1999-06-29 Charm Sciences, Inc. Photometer, and test sample holder for use therein, method and system
WO1998047999A1 (es) 1997-04-18 1998-10-29 Centro Nacional De Investigaciones Cientificas (Cnic) Equipo, juego y metodo para el diagnostico microbiologico
KR100253914B1 (ko) * 1997-12-20 2000-04-15 윤덕용 광투과경로길이조절이가능한밀폐형온라인측정장치
US6555360B1 (en) * 1998-03-30 2003-04-29 Friedrich Srienc Flow injection flow cytometry system for on-line monitoring of biroreactors and method for monitoring
ES2185496B1 (es) * 2001-07-17 2005-06-01 Universidad Politecnica De Valencia Equipo y metodo en linea para la deteccion, determinacion de la evolucion y cuantificacion de biomasa microbiana y otras sustancias que absorben a lo largo del espectro de luz durante el desarrollo de procesos biotecnologicos.
US20040214314A1 (en) * 2001-11-02 2004-10-28 Friedrich Srienc High throughput bioreactor
DE10204963A1 (de) * 2002-02-06 2003-08-14 Isco Inc Fotometrische Sonde für Untersuchungen an Flüssigkeiten sowie Verfahren hierfür
US20090285721A1 (en) * 2008-05-15 2009-11-19 Pason Systems Corp. Apparatus for chemical analysis of a sample
BR112019021732A2 (pt) 2017-04-20 2020-05-05 Bio Merieux Inc método, aparelho e produto de programa de computador para controlar componentes de um dispositivo de detecção

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1937722A (en) * 1931-08-14 1933-12-05 Simon Alfred Walter Dust and smoke density measuring device
US2898802A (en) * 1956-01-24 1959-08-11 Ljungberg Lars Rune Photoelectric colorimeter
US3542649A (en) * 1967-04-07 1970-11-24 Hoffmann La Roche Color developing composition consisting of an enzyme,a salicylate and a hypochlorite donor
US3572952A (en) * 1968-02-20 1971-03-30 American Optical Corp Float cuvette

Also Published As

Publication number Publication date
FR2067508A5 (de) 1971-08-20
DE2051189B2 (de) 1979-02-22
NL7016218A (de) 1971-05-10
GB1331072A (en) 1973-09-19
DE2051189C3 (de) 1979-10-11
CH517178A (fr) 1971-12-31
US3714445A (en) 1973-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2051189A1 (de) Vorrichtung zum Messen der optischen Dichte von Mikrobenkulturen
DE2549835A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur sterilitaetspruefung von fluiden
EP0163976A1 (de) Messvorrichtung zur Bestimmung der Aktivität oder der Konzentration von Ionen in Lösungen
EP1045238A2 (de) Probeentnahme-Ventil und -Vorrichtung zur verlustarmen Entnahme von Flüssigkeitsproben aus einem Hohlkörper
DE3507412C1 (de) Membranventil zur Probenentnahme
DE3121974A1 (de) "verfahren und vorrichtung zur messung der verformbarkeit von lebenden zellen, insbesondere von roten blutkoerperchen"
DE1214905B (de) Elektrisches Zaehlgeraet fuer in einer Fluessigkeit suspendierte Teilchen
DE2511068C3 (de) Wachstumsüberwachung von Mikroorganismen durch photoelektrische Trübungsmessung
DE2511322B2 (de) Kolorimeter
DE3204040C2 (de)
DE1598973B2 (de) Elektrodenmesskette zur bestimmung des ph-wertes
DE2120793B2 (de) Meßkammer zur Messung bestimmter Eigenschaften von in einer Flüssigkeit suspendierten Partikela
DE2514193A1 (de) Geraet zum automatischen analysieren fluessiger proben
DE2354820B1 (de) Vorrichtung zum Abfuellen einer Milchprobe in ein Probegefaess
CH684554A5 (de) Probensammler.
DE3104617C2 (de)
DE3516529A1 (de) Anlage zur turbidimetrischen messung und regelung von mikroorganismenkulturen
DE3420018A1 (de) Vorrichtung zur messung bestimmter eigenschaften in einem traegermedium suspendierter partikel
DE2060559A1 (de) Vorrichtung zum Vermischen von Fluessigkeiten und/oder Suspensionen sowie zur Abgabe wenigstens einer vorgegebenen Mischungsdosis
DE1598018A1 (de) Geraet zur automatischen Analyse
DE2854447C2 (de) Anzeigegerät für den CO↓2↓-Gehalt eines Wasservolumens
DE2919374C2 (de)
DE2613212C2 (de) Verfahren zur Bestimmung des Fließverhaltens von Flüssigkeiten für medizinische und pharmazeutische Zwecke, sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE2320456C3 (de) Leitfähigkeitszelle
DE2218569B2 (de) Probenverteiler fuer fluessiges untersuchungsgut und verfahren zu seinem betrieb

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee