DE2115674C3 - Vorrichtung zum Aufsammeln und anschließenden Züchten von Mikroorganismen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufsammeln und zur anschließenden Züchtung von Mikroorganismen mit einem Filter mit einer zur Zurückhaltung der Mikroorganismen geeigneten Porengröße.

Zur Untersuchung wäßriger Lösungen auf ihren mikrobiologischen Gehalt wird üblicherweise eine bestimmte Menge der zu untersuchenden Flüssigkeit durch ein Membranfilter gesaugt, das die Mikroorganismen auf der Filteroberfläche zurückhält. Dieses Filter wird dann in eine Agar oder eine mit Nährstoffen gesättigte Celluloselage enthaltende Petrischale überführt und die so präparierte Probe etwa Stunden lang oder auch kurzer oder langer inkubiert, bis sich die Mikroorganismen zu genügend großen Kolonien entwickelt haben, so daß sie unter dem Mikroskop sichtbar oder makroskopisch untersucht werden können. Bei entsprechender Einstellung der Nährstoffe und Inkubationsbedingungen können die Organismen nach ihrem Wachstum, ihrer Farbe oder anderen visuell bestimmbaren Eigenschaften identifiziert werden.

Dieses Verfahren erfordert einen gewissen apparativen Aufwand und die strenge Beachtung von Sterilitätsbedingungen, wobei trotzdem das Kontaminationsrisiko recht erheblich ist.

Zur Vereinfachung wurde bereits ein Verfahren entwickelt, bei dem ein in einem Folienbeutel steril verpackter Streifen saugfähigen Papiers mit einem (durch entsprechende Perforation) leicht abtrennbaren Ende für die Probenahme und gleichzeitig für die Züchtung der Mikroorganismen dient (s. USA-Patentschrift 2 904 474). Für die praktische Durchführung des Verfahrens wird der mit Nährstoffen für Mikroorganismen imprägnierte Streifen unter Be -.utzung des abtrennbaren Endes aus dem Beutel entnommen, zur Probenahme in die zu prüfende Flüssigkeit getaucht und nach Einsaugen einer bestimmten Flüssigkeitsmenge unter gleichzeitiger Abtrennung des durch die Finger des Benutzers kontaminierten Endes wieder in den Beutel zurückge-

ao bracht, wo die Züchtung bzw. Entwicklung der aufgesammelten Keime stattfindet.

Dieses zwar recht einfache und völlig ortsunabhängige Verfahren erfordert noch eine gewisse Geschicklichkeit vom Benutzer, und die relativ geringe mechanische Festigkeit und recht begrenzte Aufnahmefähigkeit dünner Papiere bilden einen gewissen Mangel dieser Technik.

Gemäß einer Ausführungsvariante wird daher bereits in der genannten USA.-Patentschrift ein beidseits mit einem dünnen Filter bedeckter stärkerer Streifen aus saugfähigem Material vorgesehen, dessen Ränder mit wasserundurchlässigem Material abgedichtet sind.
Es hat sich nun gezeigt, daß auch diese letztgenannte Anordnung noch gewisse Mangel besitzt, die insbesondere daher rühren, daß die zu Beginn im saugfähigen Material enthaltende Luft nicht immer restlos entweicht und sich Lufttaschen bilden können. Daraus ergibt sich zum einen eine Unsicherheit hinsichtlich der quantitativen Auswertung der Ergebnisse und zum anderen ein unvollkommenes Inlösunggehen der im Material enthaltenen Nährstoffe, so daß das Bakterienwachstum beeinträchtigt sein kann.

Ziel der Erfindung ist daher eine möglichst einfach zu benutzende Anordnung, die eine verläßliche Auswertung der Ergebnisse gestattet.

Die zu diesem Zweck entwickelte erfinrtungsgemäße Vorrichtung der eingangs genannten Art ist gekennzeichnet durch einen· Halter, in dessen Aussparung eine an sich bekannte, durch fiachenhafte flüssigkeitsdurchlässige Verbindung des Filters mit einem Nährstoffe für die Mikroorganismen enthaltenden Absorptionskissen oder -polster gebildete Einheit derart festgelegt ist, daß bei einer Probenahme nur die Filterseite mit Flüssigkeit in Kontakt kommt, und dessen Aussparung eine Öffnung zur Verbindung mit der äußeren Atmosphäre aufweist. Vorzugsweise ist am Halter eine Handhabe und/ oder ein Abdicht- oder Abschlußmittel am Halter für eine Bebrütungskammer, wobei an der Handhabe des Halters dann ein Anschlag angeordnet ist. Vorteilhaft enthält das Absorptionskissen Gelatine oder sind Filter und Kissen durch ein hydrophiles, eine poröse Haftschicht bildendes Haftmittel mer in zerlegte Form.

Das Kissen besteht in bevorzugter Ausführungsform aus Cellulose.

Von Vorteil ist eine am Umfang der Aussparung vorstehende Wand oder Umrahmung mit einem Schmelzpunkt unter etwa 150° C.

Eine flächenhafte Verbindung von Filter und Kissen wird beispielsweise mit einem permeablen Leim erreicht, wie es in der österreichischen Patentschrift 252 449 für die Verbindung von scheibenförmigen Trägern für einen Farbindikator und für eine auf Bakterienbeständigkeit zu prüfende chemische Substanz angegeben ist.

Der Halter ist also mit einem Handgriff versehen, so daß das Filter während der Probenahme und Überführung zum Inkubatior raum nicht vom Bedienungspersonal berührt zu werden braucht, und zwar ohne daß zusätzliche Hilfsmittel erforderlich wären.

Zur Probenahme wird die im Halter fest untergebrachte Einheit aus Filter und Kissen entsprechend lange in die zu analysierende Lösung getaucht, daß die Flüssigkeit durch Kapillarwirkung durch das Filter hindurch in das Kissen eintreten bzw. eingesaugt werden kann. Eine im Halter vorgesehene, mit der Unterseite des Kissens in Verbindung stehende öffnung sorgt dafür, daß die Kapillarwirkung nicht (durch Rückstau von Luft) behindert wird. Die Filterporen ermöglichen den Durchtritt der Flüssigkeit, während die Mikroorganismen auf der Filteroberfläche zurückgehalten werden. Nach Aufsammeln der mikrobiologischen Probe wird die gesamte Anordnung aus der Flüssigkeit entfernt und in eine Inkubationskammer gebracht, in welcher sie gegenüber der umgebenden Atmosphäre dicht abgeschlossen gehalten wird. Diese Abdichtung kann durch einen am Halter vorgesehenen Vorsprung erreicht werden, der mit einer entsprechenden Öffnung der Inkubationskammer dicht zusammenpaßt.

Nachiolgend wird die Erfindung mehr im einzelnen an Hand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen den Halter, das Kissen, das Filter und die Inkubationskammer in zerlegbarer Form.

Wie man sieht, ist das Filter 1 mit einer Absorptionskissen oder -polster 2 zu einer Einheit verbunden. Diese Vereinigung von Filter und Saug- bzw. Nährpolster soll jedoch den Durchtritt von Flüssigkeit durch die Oberfläche des Filters in das Polster hinein nicht unterbinden. Die in der Zeichnung dargestellte Anordnung ist für die Aufnahme von zwei getrennten Filter-Kissen-Einheiten eingerichtet. Jede Filter-Kissen-Einheit paßt dabei in eine Aussparung 3 im Halter 4. Die beiden Aussparungen haben jeweils eine Öffnung 5, die über eine Leitung 6 und eine Öffnung 7 mit der äußeren Atmosphäre in Verbindung steht. Während der Probenahme, wenn Filter und Kissen in die wäßrige Lösung eintauchen, tritt nun die Flüssigkeit durch das Filter 1 in das Kissen 2 ein, und die Luft im Kissen 2 wird durch die Lösung verdrängt und über die öffnung 5, die Leitung 6 und die Ausgangsöffnung 7 abgegeben. Filter und Kissen werden in der Aussparung 3 mittels einer Wand oder Umrahmung 8 zurückgehalten, welche die Aussparung 3 umgibt. N.och Einsetzen des Filters in die Aussparung kann die Wand oder Umrahmung 8 durch Wärmebehandlung zum Schmelzen gebracht werden, so daß sie eich über den äußeren Umfang des Filters ausbreitet bzw. über diesen übergreift, und dann abgeküh't werden. Die Wand oder Umrahmung 8 und der Halter 4 können so aus einem wärmeempfindlichen Polymermaterial, wie PoK-äthylen oder Polypropylen, gefertigt sein.

Der Halter 4 dient nicht nur zur Festlegung \on Kissen und Filter, sondern auch für die bequeme und leichte Überführung des Filters in eine Inkubationskammer und zur Versiegelung bzw. zu einen dichten Abschluß darin, ohne daß das Filter selbst berührt werden muß. Dabei wird der Halter 4 an seinem Ende 9 ergriffen und in die Inkuhationskam-

mer 10 überführt^ wobei das Ende 11 des Hakers als erstes durch die Öffnung 12 in die Inkubationskammer 10 eingeführt wird. Ein Abdicht- oder Abschlußmittel 13 auf dem Halter 4 wirkt mit der inneren Oberfläche der Öffnung 12 zusammen und bildet einen dichten Abschluß gegenüber der äußeren Atmosphäre. Ein Anschlag 15 verhindert ein zu weites Vordringen des Halters in die Inkubationskammer und garantiert einen ständig α Kontakt zwischen Abdichtmittel 13 und Öffnung \1 während der Inkuba-

so tion. Auf diese Weise wird ein dichter Abschluß während der gewählten Inkubationsdpuer aufrechterhalten.

Das Kissen oder Polster 2 wird entweder vor oder nach der Verbindung von Kissen und Filter mit

Nährstoffen imprägniert. Die Nährstoffe sollten beständig sein, d. h. insbesondere im trockenen Zustand nicht gut oxydierbar und nach Vereinigung mit der durch das Filter zutretenden Flüssigkeit für das Wachstum der Mikroorganismen auf dem Filter zur Verfügung stehen. Das flüssige Medium übernimmt dann die Rolle des Zulieferanten der Nährstoffe zur Filteroberfläche und ermöglicht auf diese Weise das Wachstum der Mikroorganismen auf dem Filter. Im Kissen kann irgendein derzeit in einer beständigen trockenen Form erhältliches Nährmedium verwendet werden. Dieses Nährmedium kann auch Indikatorfarben enthalten, die in allgemein bekannter Art und Weise wirken. Im allgemeinen werden durch diese Farben in den Kolonien infolge des Stoffwechsels der Organismen in wohlbekannter Weise Anfärbungen erzeugt. Das Kissen kann auch mit Gelatine imprägniert werden, um die Wanderung der Nährstoffe während der Probennahme bzw. Aufsammlung der Mikroorganismen zu vermindern.

Wenn das Filter in die zu analysierende Lösung getaucht wird, wandert die Lösung durch Kapillarwirkung durch das Filter in das Kissen bzw. Saugpolster hinein. Dabei wird keine andere äutiere Kraft benötigt, um die Abscheidung von Mikroorganismen auf der Filteroberfläche zu erreichen, die dort durch van der Waalsche Kräfte zurückgehalten werden.

Die Mittel zur Verbindung von Filter und Kissen bzw. Saug- oder Nährstoffpolster sollten daher die als antreibende Kraft dienende Kapillarwirkung nicht wesentlich einschränken. Demgemäß ist das für die Verbindung verwendete Haftmittel porös, um den Durchtritt der Flüssigkeit zu ermöglichen. Weiler ist es für die Prüfung wäßriger Lösungen erwünscht, daß das Haftmittel bzw. der Kleber selbst eher hydrophil als '.lydrophob ist, was die Kapillarwirkung weiter, fördert. Ein besonders geeignetes Haftmittel wird durch Polymerfasern gebildet, die bei relativ niedrigen Temperaturen angeschmolzen werden können. Die Fasern bilden dann eine poröse Schicht, die sowohl am Saugpoistcr als auch am Filter unter Bildung einer zusammenhängenden Einheit haftet. Die Verbindung kann leicht durch Warmversiegeln von Kissen und Filter unter Druck entweder in dner

Platten- oder Walzenpresse oder im Spalt eines Walzsystems erreicht werden. Die dabei angewandte Temperatur sollte nicht so hoch sein, daß die Porösität des Filters abnimmt oder das (gegebenenfalls bereits im Kissen enthaltene) Nährmedium abgebaut wird. Im allgemeinen wird die Warmversiegelung bei einer Temperatur zwischen etwa 100 und 150' C vorgenommen.

Die Größe der Filter-Kissen-Einheit und der entsprechenden Aussparung, in welche die Einheit eingepaßt wird, hängt von der ungefähren Menge der Flüssigkeit ab, die zur Aufsammlung geeigneter Mengen an Mikroorganismen durch das Filter »gesaugt« werden soll. Wenn beispielsweise etwa 1 ml Lösung durch das Filter geschickt werden soll, hat die Filtereinheit eine Fläche vi λ etwa 10,3 cm² und eine Dicke von etwa 1,6 mm (im trockenen Zustand).

Um zu gewährleisten, daß die gesamte wäßrige Lösung durch das Filter hindurch in das Kissen eintritt, ist der Umfang des Filters versiegelt bzw. dicht, so daß ein sofortiger unmittelbarer Kontakt desselben mit der Lösung verhindert wird. Das kann einfach · und schnell dadurch erreicht werden, daß die Wand bzw. Umrahmung der Aussparung, in welche die Filtereinheit eingesetzt wird, erwärmt wird, so daß das as umgebende Material schmilzt und eine Versiegelung bildet, die lediglich einen geringen Teil der Filteroberfläche am Umfang abdeckt. Dieses Verfahren zur Versiegelung des Umfangs wird bevorzugt, da die Kiin<ustnff7usammensetzung das Saugpolster nicht benetzt und daher nicht in dieses eindringt.

Als Filtermaterial kann irgendein geeignetes Material, einschließlich von porösen Celluloseestern, wie Cellulosenitrat, Celluloseacetat oder Mischungen derselben, verwendet werden. Diese Filter haben im allgemeinen eine Porengröße zwischen etwa 0,1 und 0,8 μ und sind im Handel erhältlich.

Zu geeigneten Materialien für das Kissen bzw. Saug- oder Nährpolster gehören Cellulose, vorzugsweise Cellulose auf Baumwollbasis oder andere nichttoxische, absorbierende, hydrophile Materialien.

Beim Gebrauch wird die Einheit aus Kissen und Filter an der Handhabe 9 des Halters 4 ergriffen und (ohne daß die Lösung vom Bedienungspersonal berührt wird) für eine genügend lange Zeit in die zu analysierende wäßrige Lösung getaucht, so daß sich das Kissen mit wäßriger Lösung sättigt. Dieser Vorgang erfordert im allgemeinen weniger als 1 Minute, üblicherweise etwa 30 Sekunden. Der Halter mit Filter und Saugpolster wird dann aus der Lösung entfernt und in eine Inkubationskammer gebracht bzw. gesteckt, in der sich auf dem Filter vorhandene Mikroorganismen entwickeln. Ein angemessenes Wachstum für eine visuelle Überprüfung der Kolonien erfolgt üblicherweise innerhalb von Ϊ 8 Stunden. Vorzugsweise wird die Inkubation in weniger als etwa 48 Stunden beendet, da (ohne Bereitstellung von Feuchtigkeit) das Wasser aus dem Saugpolster verdampft, wodurch der Nährstoffnachschub für das Wachstum der Mikroorganismen unterbrochen wird. Das folgende Beispiel dient zur weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel

Es wurde eine Filter-Kissen-Einheit durch Schichtverbindung eines Cellulosefaserpolsters von etwa 1,6 mm Dicke mit einem handelsüblichen Filter einer mittleren Porengröße von etwa 0,45 μ hergestellt. Die Schichtverbindung erfolgte durch Einschaltung von Chemiefasern aus Polyvinylchlorid-PolyacryK nitril-Mischpolymerisaten und Polyesterfasern zwischen Filter und Faserpolster und Warmverbindung zwischen erwärmten Walzen oder Platten. Die erhaltene Einheit wurde auf eine Größe geschnitten, die in die Aussparung eines Polyäthylenhalters der in der Zeichnung dargestellten Form paßte.

Vor der Schichtverbindung wurde das Cellulosepolster mit einem Nährmedium gesättigt, das durch eine wäßrige Lösung folgender Zusammensetzung gebildet wurde:

Soja-Nährbouillon 60 g/l

Hefe-Extrakt 5 g/l

Gekörn ie Gelatine 12 g/l

Die Gelatine wurde zugegeben, um die Wanderung des Nährmediums während der Wiederbefeuchtung zu vermindern.

Die Zusammensetzung gemäß Aufstellung wurde zur Auflösung in einem Wasserbad unter Rühren gelind auf 60' C erhitzt. Die Lösung wurde dann im Autoklav 15 Minuten lang bei 121° C gehalten. Das Saugpolster wurde in die Lösung getaucht und etwa 1 Minute lang damit getränkt und dann wieder daraus entfernt. Der Überschuß wurde abtropfen gelassen und das Saugpolster dann auf einem mit Nylon bedeckten Gerüst 24 Stunden lang bei 28 C getrocknet.

Die Filter-Kissen-Einheit wurde in die Aussparung des Halters eingesetzt und dessen Wand durch eine Platte oder Walze zum Aufschmelzen des Polyäthylens erwärmt, das so eine Versiegelung des Umfangs des Saugpolsters bildete.

Die vorstehend beschriebene Anordnung wurde zur Prüfung von Wasser auf Mikroorganismen verwendet. Dazu wurde sie so in einen 100-ml-Bec.er gebracht, daß der Flüssigkeitsspiegel der Wasserprobe gerade eben die Filteroberfläche bedeckte. Die Anordnung wurde dann !Minute lang in. dei Flüssigkeit belassen; während dieser Zeit wurder Luftblasen beobachtet, die von der öffnung des Halters ausgehend durch die Flüssigkeit perlten. Die Einheit wurde dann 24 Stunden lang in einer befeuchteten Kammer bei 35° C inkubiert. Nach diesei Inkubationsperiode wurde das Wachstum der Mikro Organismen auf dem Filter untersucht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Aufsammeln und zur anschließenden Züchtung von Mikroorganismen mit einem Filter mit einer zur Zurückhaltung der Mikroorganismen geeigneten Porengröße, gekennzeichnet durch einen Halter (4), in dessen Aussparung (3) eine an sich bekannte, durch flächenhafte flüssigkeitsdurchlässige Verbindung des Filters (1) mit einem Nährstoffe für die Mikroorganismen enthaltenden Absorptionskissen oder -polster (2) gebildete Einheit derart festgelegt ist, daß bei einer Probenahme nur die Filterseite mit Flüssigkeit in Kontakt kommt, und dessen Aussparung (3) eine Öffnung (5 bis 7) zur Verbindung mit der äußeren Atmosphäre aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Handhabe (9) am Halter (4).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Abdicht- oder Abschlußmittel (13) am Halter (4) für eine Bebrütungskammer (10).

4. Vorrichtung nach Ansprucn 3, gekennzeichnet durch einen Anschlag (Ϊ5) an der Handhabe (9) des Halters (4).

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d.'ß das Kissen (2) Gelatine enthält.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Filter (1) und Kissen (2) durch ein hydrophiles, eine poröse Haftschicht bildendes Haftmittel miteinander verbunden sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absorptionskissen (2) aus Cellulose besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine am Umfang der Aussparung (3) vorstehende Wand oder Umrahmung (8) mit einem Schmelzpunkt unter etwa 150° C.