DE2635679A1

DE2635679A1 - Verpackung fuer anaerobe bakterienkulturen

Info

Publication number: DE2635679A1
Application number: DE19762635679
Authority: DE
Inventors: Melvin Wayne Hounsell; Lowell Donald Miller; Ernest Elliott Spinner
Original assignee: Marion Laboratories Inc
Current assignee: Marion Laboratories Inc
Priority date: 1975-12-22
Filing date: 1976-08-07
Publication date: 1977-06-30
Also published as: DE2635679C3; GB1586570A; JPS5642903B2; CA1093028A; FR2336482A1; US4038148A; FR2336482B1; ES451171A1; GB1586569A; DE2635679B2; JPS5279075A

Description

Dr.-lng. E. BERKENFELD · Dipl.-Ing. H. BERKENFELD, Patentanwälte, Köln Anlage Aktenzeichen

zur Eingabe vom 6. August 1976 Lo/ Name d. Anm. Marion Laboratories, Inc.

VERPACKUNG FÜR ANAEROB BAKTERIENKULTUREN

Die Erfindung betrifft eine Verpackung zum Lagern, Transportieren und Prüfen anaerober Bakterienkulturen, das sind Kulturen, die nur lebend bleiben, wenn sie sich in einer gasförmigen Umgebung bzw. Atmosphäre befinden, die nur einen geringen oder keinen Sauerstoffgehalt hat.

Viele Krankheiten von Menschen und Tieren rühren von Bakterien her. Die Behandlung vieler bakterieller Erkrankungen erfordert die Identifikation des infizierenden Organismus, um ein bekanntes, gegen den infizierenden Organismus wirksames Arzneimittel verschreiben zu können.

Die Identifikation eines infizierenden Organismus erfolgt im allgemeinen mittels einer von dem kranken Patienten oder Tier entnommenen Kultur, die dann zur Bestimmung der Identität des infizierenden Organismus zu einem Laboratorium gebracht wird. Solche Laboratorien erfordern fachkundige Mikrobiologen und eine schwierige, kostspielige Einrichtung, Geeignete Prüfungslaboratorien sind infolgedessen nicht überall zugegen; und deshalb ist der Patient bzw. das kranke Tier zu dem Laboratorium zu bringen, wo die Kultur genommen und unmittelbar in den Prüfungsgang gegeben wird; oder die Kultur muss an einem vom Laboratorium entfernt liegenden Ort genommen und dann zu dem Laboratorium zwecks Prüfung gebracht werden.

Wenn auch die Entnahme einer Kultur im allgemeinen keine Schwierigkeiten bereitet, bietet die Lagerung bzw. der Transport der Kultur zu einem Prüflaboratorium unter solchen Bedingungen, daß die Kultur lebend und frei von Verunreinigungen bis zur Ankunft im Laboratorium bleibt, schwierige Probleme. Wenn auch die Verunreinigung durch andere Organismen durch geeignete Mittel im allgemeinen vermieden werden kann, erfordert die Aufrechterhaltung einer lebenden Kultur zusätzlich zu einem geeigneten Nährmittel

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die Lagerung und den Transport der Kultur in einer besonderen gasförmigen Umgebung, welche die Lebensfähigkeit der Kultur för- ·' dert.

Seitdem es bekannt ist, daß Bakterien der anaeroben Art eine an Sauerstoff arme bzw. sauerstofffreie gasförmige Umgebung erfordern, ist es klar, daß der Transport einer anaeroben Baktierenkultur in einer Umgebung erfolgen muß, die keinen oder nur wenig Sauerstoff enthält. Organismen, die an eine einzige Lebensbedingung gebunden sind, wie die Bazillen des Tetanus, Gasbrands und des Botulismus sowie die Bakterioden erfordern das Fehlen von Sauerstoff für ein normales Wachstum. Dies ist Bakteriologen allgemein bekannt; bezüglich einer Druckschrift sei auf die US-Patentschrift 3.246.959 hingewiesen.

Aus der US-Patentschrift 3.246.955 ist eine gaserzeugende Vorrichtung zur Bildung einer Atmosphäre bekannt, welche zur Auf-

eines

rechterhaltung und Steigerung der Lebensfähigkeit -^on- eine bestimmte, nicht giftige Atmosphäre erfordernden Organismus förderlich ist. Die Patentschrift zeigt die chemische Bildung von Wasserstoff, Kohlensäure-Dioxyd und Acetylen, um eine Kultur in einem Behälter mit einer nichtgiftigen Atmosphäre zu versorgen. In dem Behälter wird eine platinierte Drahtgaze elektrisch erhitzt, um Sauerstoff völlig in dem Behälter umzusetzen.

Aus dem US-Patent 3.616.263 ist eine Röhre für anaerobe Kulturen bekannt,.Sauerstoff wird aus der Röhre mittels einer geteilten Kapsel entfernt, die wässriges Kalium-Hydroxid und wässrige Pyrogallussäure enthält, die vereinigt ein stark reduzierendes Mittel für den Sauerstoff bilden.

Obwohl man die Notwendigkeit, verschiedene Kulturen in anaeroben Bedingungen zu halten, erkannt hat, besteht das Bedürfnis für eine preiswerte, verläßliche, leicht zu beseitigende Packung für die Lagerung, den Transport und/oder zur Prüfung einer anaeroben Kultur.

Gemäß einer Ausführung der Erfindung ist eine Packung zum Lagern, Inkubieren oder Transportieren einer anaeroben Kultur vorgesehen, die aus einem offenen oder geschlossenen Beutel besteht, der aus

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einem biegsamen durchsichtigen Polienmaterial niedriger Gasdurchlässigkeit besteht, und wobei in dem Beutel folgende Teile angeordnet sind: ein freitragender Gasgenerator, der mindestens ein reduzierendes Gas erzeugt, ein eine Kultur erhaltender Behälter und ein Katalysator, der die Umsetzung zwischen dem von dem Generator gebildeten reduzierenden Gas und dem in dem Beutel enthaltenen Sauerstoff fördert. Es ist ferner wünschenswert, in dem Beutel einen Farbindikator vorzusehen, der, wenn aktiviert, das Vorliegen oder Fehlen von Sauerstoff in dem Beutel durch einen Farbwechsel anzeigt.

Nach*einer weiteren Ausführung der Erfindung ist ein freitragender Gasgenerator und ein Farbindikator in einem offenen oder geschlossenen Beutel vorgesehen, der aus einem biegsamen, durchsichtigen Folienmaterial niedriger Gasdurchlässigkeit besteht, wobei indes kein die Kultur bewahrender Behälter in dem Beutel vorgesehen ist, da ein solcher Behälter vorzugsweise aus irgendeiner anderen, zur Verfügung stehenden Quelle erhalten werden kann.

Durch den Generator wird im allgemeinen Wasserstoff als reduzierendes Gas erzeugt oder ein anderes, chemisch leicht herstellbares, reduzierendes Gas wie Acetylen. Der Gasgenerator kann auch zusätzlich zu einem reduzierenden Gas gleichzeitig Kohlenstoff-Dioxyd erzeugen, da wenigstens einige anaerobe Baktieren in Gegenwart höherer Mengen von Kohlenstoff-Dioxyd, als sie im allgemeinen in der Luft vorliegen, lebensfähiger gehalten werden können.

Wenn ein die Kultur bewahrender Behälter in dem Beutel enthalten ist, kann er irgendeine geeignete Form zum Halten und Tragen einer Kultur haben. Der Behälter kann frei von einem geeigneten Nährmedium sein oder ein solches enthalten. Geeignete Kulturbehälter sind die bekannten Media-Platten oder Petrischalen, ein Mediarohr wie ein Prüfrohr mit oder ohne Kappe oder ein Mediastreifen, der eine Reihe von Mikroröhren hat, die verschiedene Media enthalten, so daß die Identifizierung der Kultur durch Vergleich mit vorherbestimmten Farbnormen für Jede der Mikroröhren erfolgen kann. Im Handel ist ein Mediastreifen unter der Bezeichnung API 20 Anaerobes System (Analytab Products, Inc., Plainview, New York).

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Da es wünschenswert ist, den Gasgenerator nach dem Einführen einer Kultur in den Beutel zu aktivieren, und der Beutel hierauf abgedichtet wird, soll der sich selbst tragende Gasgenerator leicht von außerhalb des Beutels aktiviert werden können. Ein solcher Gasgenerator kann eine Ampulle einschließen, die eine Flüssigkeit enthält, die mit einem festen gaserzeugenden Material reaktionsfähig ist. Nach dem Zerbrechen der Ampulle durch Anwendung von Kraft durch den Beutel hindurch kann die Flüssigkeit freigesetzt werden, um eine solche Volumenmenge Gas zu bilden, die angemessen ist, um sich mit dem gesamten, in der Luft in dem geschlossenen Beutel befindlichen Sauerstoff zu vereinigen, aber nicht so groß ist, als daß der Beutel durch den von dem Gasdruck ausgeübten Druck brechen würde.

Der für die erfindungsgemäßen Packungen verwendete Farbindikator ist empfehlenswerterweise ebenfalls in sich geschlossen und weist einen Behälter auf, der einen Gasdurchgang ermöglicht; der Indikator weist ferner in dem Behälter eine Ampulle auf, die einen flüssigen Redox-Farb-Indikator enthält und ein so angeordnetes absorbierendes Material, um die Flüssigkeit zu absorbieren, wenn sie von der Ampulle freigesetzt ist. Empfehlenswerterweise kann der Perb-Indikator beim verschlossenen Beutel durch Anwendung von Druck durch den Beutel hindurch gegen die Ampullenwände aktiviert werden. Eine solche Aktivierung läßt sich in einfacher Weise so erreichen, daß man für den Farbindikator einen Behälter verwendet, der die Form einer Röhre oder eines Beutels hat und aus einem biegsamen polymeren Material besteht. Wenn der Behälter eine Röhre ist, kann die Ampulle eng in der Röhre anliegen; wenn indes die Röhre zerbrochen und die Redox-Flüssigkeit zur Absorption durch einen in der Röhre gelegenen Faserpfropf freigesetzt ist, ist der Innenraum der Röhre geöffnet, so daß Gas durch die Röhre strömen kann. Die Ampulle kann durch ein Faservlies aus Polyesterfaser-Material abgedeckt sein, das durch eine beutelartige Abdeckung aus gewirktem synthetischem Material umgeben ist.

Die beschriebenen Anaerob-Kultur-Packungen sind leicht zu niedrigen Kosten herzustellen. Alle für die Packungen verwendeten Teile sollen nach dem Gebrauch weggeworfen werden, d.h. sie sollen nur einmal verwendet werden. Alle für die Packungen verwendeten Teile

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lassen sich z.B. durch Äthylenoxidgas schnell sterilisieren. Der Gasgenerator und der Farb-Indikator können in dem Beutel mit oder ohne einen die Kultur enthaltenden Behälter gegeben und dann bei geöffnetem Beutelmund sterilisiert werden. Der Beuteleingang kann auch offen bleiben oder geschlossen werden, z.B. durch Heißversiegeln; Jede Ausführungsform ist bekannt.

Der Gasgenerator in der Packung macht jedes weitere Mittel zur Bildung der gewünschten anaeroben Atmosphäre überflüssig. Der Farb-Indikator ermöglicht dem Techniker, innerhalb kurzer Zeit nach der Inbetriebsetzung des Gasgenerators zu bestimmen, ob die gewünschte anaerobe Atmosphäre gebildet ist. Da der Parb-Indikator während des Transportes der Packung und ebenfalls während der

auch nicht
Untersuchungen, die/bei/geöffnetem Beutelmund durchgeführt werden

können, verbleibt, kann man jederzeit bestimmen, ob die anaerobe Atmosphäre aufrechterhalten und im Augenblick der Beobachtung noch

beispielsweise
besteht. Eine/Ausführung der Erfindung ist anhand der Zeichnung näher beschrieben; es zeigen:

FIGUR 1 eine perspektivische Ansicht einer Packung zum Transportieren einer anaeroben Bakterienkultur; die Packung enthält einen Gasgenerator und einen kulturbewahrenden Behälter in einem biegsamen Beutel;

FIGUR 2 einen achsialen Längsschnitt des Gasgenerators, der in der Packung der Figur 1 gezeigt ist;

FIGUR 3 eine Ansicht einer Packung gemäß Figur 1, jedoch mit einem Farbindikator;

FIGUR 4 einen achsialen Längsschnitt des in Figur 3 gezeigten Färb-Indikators;

FIGUR 5 eine perspektivische Ansicht einer Packung, die einen Gasgenerator, einen Farbindikator und eine Media-Platte in einem biegsamen Beutel enthält;

FIGUR 6 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der Packung, die einen Gasgenerator, einen Farb-Indikator und einen Mediastreifen in einem biegsamen Beutel enthält; und

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r zweiten Ausführungsform exnes Farb-

FIGUR 7 einen Schnitt einer zweiten Ausführungsform exnes Indikators.

Soweit es praktisch ist, haben die gleichen Elemente oder Teile, die in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen vorliegen, die gleichen Bezugszeichen.

Gemäß Figur 1 weist die Packung 10 zur Lagerung und zum Transport einer Bakterienkultur einen Gasgenerator 11 und eine Media-Röhre 12 auf; Generator 11 und Röhre 12 sind innerhalb eines biegsamen, durchsichtigen Beutels 13 angeordnet.

Der Gasgenerator 11 weist einen Behälter in Form einer länglichen Kunststoffröhre 15 (Figuren ι und 2) auf, die an dem Ende 16 geschlossen und an dem Ende 17 offen ist. Die Röhre 15 kann aus einem biegsamen, aber freitragenden polymeren Mater8ial wie Polyäthylen, Polypropylen oder einem Polyäthylen-Polypropylen Copolimerisat bestehen, wie es z.B. unter der Bezeichnung Avisun 6011 bekannt ist.

Eine oder mehrere feste gaserzeugende Tabletten oder Pellets 18 sind in der Röhre 15 oberhalb der Ampulle 19 angeordnet. Die Tablette 18 hat eine Zusammensetzung, die zur Erzeugung eines reduzierenden Gases wie Wasserstoff oder Acetylen, oder zur Erzeugung sowohl eines reduzierenden Gases und Kohlenstoff-Dioxyds geeignet ist.

Die Ampulle 19 liegt in der Röhre 15 mehr oder weniger eng an, so daß sie in ihrer Lage bleibt. Eine Flüssigkeit 20 ist in der Ampulle 19 enthalten. Die Zusammensetzung der Flüssigkeit 20 ist so gewählt, daß, wenn sie von der Ampulle 19 freigelassen ist, mit der in die Flüssigkeit fallenden Tablette 18 reagiert, um ein oder mehrere Gase zu entwickeln. Die Ampulle 19 kann aus Glas oder irgendeinen anderen Material bestehen, das mit der Flüssigkeit 20 bzw. den Bestandteilen der gaserzeugenden Tablette 18 nicht reagiert. Die Ampulle 19 ist vorzugsweise so hergestellt, daß sie bei Anwendung von Fingerdruck auf die Außenseite der an der Ampullenwandung anliegenden Röhre 15 zerbricht. Auf diese Weise kann die Ampulle geöffnet und die Flüssigkeit 20 zur Umsetzung mit der Tablette 18 freigesetzt werden.

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In der Röhre 15 ist nach der Ampulle 19 und der Tablette 18 ein Flüssigkeit absorbierender Pfropfen 21 angeordnet, der z.B. aus Polyester-Fasern bestehen kann. Der absorbierende Pfropfen 21 ist so zwischen der Ampulle 19 und dem offenen Ende 17 der Röhre angeordnet, daß Flüssigkeit nicht aus der Röhre entweichen kann.

Vorzugsweise ist ein oder sind mehrere wasserentziehende Pellets 22 zwischen dem Flüssigkeit absorbierenden Pfropfen 21 und dem offenen Ende 17 der Röhre 15, wie aus Figur 2 ersichtlich, angeordnet. Jedes geeignete Trocknungs- oder Wasser-Dehydrationsmaterial kann für diesen Zweck verwendet werden, wenn auch Molekularsiebe bevorzugt sind. Magnesiumsulfat bzw. Calciumchlorid sind Beispiele anderer Trocknungsmittel, die mit Erfolg verwendet werden können.

Zwischen dem Flüssigkeit absorbierenden Pfropfen 21 und dem offenen Ende 17 der Röhre 15 ist mindestens ein Katalysator-Pellet 23 vorgesehen. Der Katalysator-Pellet 23 dient zur Induzierung einer katalytischen Umsetzung bzwischen dem reduzierenden Gas, das durch die Umsetzung der Flüssigkeit 20 mit der Tablette 18 gebildet wird, und jeglichem Sauerstoff, der in der Röhre 15 und Beutel 13 vorliegen kann. Ein 5^-Palladium-auf-Aluminium-Katalysator kann verwendet werden, wenn Wasserstoff das reduzierende Sas ist, wenn auch andere Katalysatoren, die die Reaktion bei Raumtemperatur induzieren, verwendet werden können.

über das offene Ende der Röhre 15 ist eine aus Kunststoff bestehende Kappe 24 mit einem zentralen Loch 25 und einem faserigen biologischen Filter 26 fest über das offene Ende der Röhre 15 gepreßt. Das Filter 26 besteht aus einem Material, das in der Röhre 15 entwickeltes Gas frei aus der Röhre ausströmen läßt, aber jegliche in der Röhre 15 möglicherweise vorliegende Bakterien entfernt, die ohne dieses Filter aus der Röhre während des Strömens des Gases entweichen könnten.

Die das Gas erzeugende Tablette 18 kann folgende Zusammensetzung haben, wenn gleichzeitig sowohl Kohlenstoff-Dioxyd als auch Wasserstoff als das reduzierende Gas entwickelt werden sollen:

Kaliumborhydrid 78 mg

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Zink 78 mg

Natriumchlorid ·*!%' ^₀ mg

Natriumbicarbonat 84 mg

Laktose DT 164 mg

Mikroporöse Zellulose-Avicel PH 102 150 mg

Tablettierungsgleitmittel - Kalziurastearat 6 mg.

Wenn lediglich die Erzeugung von Wasserstoff und nicht auch von Kohlenstoff-Dioxyd erwünscht ist, kann aus der vorstehend angegebenen Zusammensetzung Tablette 18 das Natriumbicarbonat entfallen.

Die Ampulle 19 kann als Flüssigkeit 20, 1.1.ml. 1.8 N Salzsäure in einer Glasampulle enthalten, die 46mm (1-13/16) lang ist. Es muß indes beachtet werden, daß die Größe der Ampulle 19 und die Stärke und die Menge der Flüssigkeit 20 in der Ampulle mit den Bestandteilen der Tablette 18 koordiniert sein müssen, so daß sich die Bildung eines vorherbestimmten Volumens eines oder mehrerer Gase ergibt, welches den geschlossenen Beutel 13 füllt, ohne daß sich ein das Brechen des Beutels ergebender Druck entwickeln kann.

Das Dehydratisierungsmittel bzw. das Trocknungsmittel 22 wird vorzugsweise in dem Gasgenerator vorgesehen, um Wasser und Wasserdampf aus diesem zu entfernen, der in die Röhre durch die öffnung 17 während der Sterilisation, die z.B. mittels Äthylenoxid stattfinden kann, gelangt ist, oder um Wasserdampf zu entfernen, der in irgendeiner Weise in die Röhre eindringen kann. Die auf diese Weise erfolgende Entfernung von Wasser ist wünschenswert, um die Beständigkeit der gasbildenden Tablette 18 zu erhalten, wenn auch - worauf hingewiesen sei - unter gewissen Bedingungen ein Trocknungsmittel nicht notwendigerweise verwendet zu werden braucht.

Der beschriebene Gasgenerator 11 ist dafür vorgesehen, nur einmal zur Erzeugung lediglich eines reduzierenden Gases oder zugleich von Kohelnstoff-Dioxyd benutzt zu werden. Der Generator ist besonders nützlich beim Aufnehmen einer Kultur und für Transportsysteme, bei welchen es ratsam ist, daß ein Organismus, um lebensfähig zu bleiben, von einer sauerstofffreien bzw. einer

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-V-

Atmosphäre mit niedrigem Sauerstoffgehalt umgeben sein muß. Der Gasgenerator ist besonders zur Bildung einer Kohlenstoffclioxyd-Atmosphäre zum Versand bzw. Lagern solcher Bakterienkulturen geeignet, deren Lebensfähigkeit durch eine Atmosphäre erhöht wird, die wesentlich reicher an Kohlenstoffdioxyd als Luft ist; das gleiche gilt für Mikroorganismen., die sowohl eine an Kohlenstoffdioxyd angereicherte wie praktisch von Sauerstoff freie Atmosphäre erfordern.

Der in Figur 1 gezeichnete Beutel 13 kann aus zwei Blättern eines durchsichtigen, polymeren, biegsamen Films oder Folie mit niedriger Gasdurchlässigkeit bestehen, die längs der drei Seitenkanten 32 heißversiegelt sind, wobei eine Öffnung 33 bleibt, durch welche die Medium-Röhre 12 und der Gasgenerator 11 eingeführt werden. Zur Herstellung des Beutels geeignetes Material ist das als CL5O4O (Clear Lam Products) oder Scotch Pak No. 48 bekannte Polyester-(Mylar)Laminat. Die Öffnung 33 kann z. B. durch eine Heißversiegelung 34 verschlossen werden,

In Figur 1 ist der in einem Schrägröhrchen 12 enthaltene Nährboden mit 30 bezeichnet, auf den die Kultur gegeben wird. Anstelle einer Medium-Röhre 12 kann auch eine Medium-Platte mit oder ohne ein Nährmedium oder ein Mediumstreifen in der Packung vorgesehen sein. Anstatt durch eine Heißversiegelung 34 kann die Öffnung bzw. das Ende des Beutels gefalten oder dicht aufgerollt werden und der gefaltete Teil

durch eine

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durch eine geeignete Klammer oder geeignetes Befestigungsmittel festgelegt sein. Die erhaltene Packung wird dann in eine senkrechte Lage gebracht, wobei die Kappe 34 des Gasgenerators 11 Kopfende ist. Die Ampulle 19 wird dann durch Zerdrücken der Röhre 15 zerbrochen. Die Säure in der Ampulle 19 wird dadurch freigegeben und Tablette 18 tropft in die Flüssigkeit. Die Umsetzung der Säure mit dem Kaliumborhydrid verursacht die Bildung von Sauerstoff innerhalb der Röhre, während die Umsetzung der Säure mit dem Natriumbicarbönat zur Bildung von Kohlenstoff-Dioxyd führt. Beide Gase strömen durch die gesamte Länge der Röhre 15, da der Pfropfen 21 gasdurchlässig ist. Der Pfropfen 21 absorbiert überschüssige Säure und verhindert, daß sie an irgendeine Stelle der Röhre fließt. Die flüssige Säure vereinigt sich auch mit den Bestandteilen der Tablette 18 unter Bildung eines Schlammes, der auch dazu dient, die Flüssigkeit an Ort und Stelle zu halten. Der Wasserstoff mischt sich mit dem Sauerstoff in der Röhre 15 und diese beiden Gase bilden unter Einwirkung des Katalysators 23 Wasser, wodurch Sauerstoff von dem Innenraum der Röhre 15 entfernt wird. Sauerstoff aus dem Beutel 13 strömt auch in die Röhre 15 und reagiert hier unter Einwirkung des Katalysators 23 mit dem Wasserstoff.

In dem Maße, wie Wasserstoff und Kohlenstoff-Dioxyd in der Röhre 15 entwickelt werden, strömen Gase aus der öffnung 17 durch das Filter 26 in den Beutel 13, der gegebenenfalls wenigstens einen Katalysator-Pellet 40 entsprechend dem Katalysator-Pellet 23 enthalten kann. Wenn ein Katalysator-Pellet 40 verwendet wird, ist es nicht erforderlich, wenn auch erwünscht, das Katalysator-Pellet 23 in der Röhre 15 anzuordnen. Die entwickelten Jt Gase blasen den Beutel 13 auf bzw. expandieren ihn nach außen. Diese Aufblaswirkung zeigt, daß sich die Gase, wie zu erwarten, entwickelt haben. Unmittelbar nach der Entwicklung von Wasserstoff induzieren ein oder beide Katalysatoren-Pellets 23 und 40 die Umsetzung des Wasserstoffs mit dem Sauerstoff unter Bildung von Wasser. Die beschriebene katalytische Entfernung von Sauerstoff aus dem Beutel 13 hat einen unmittelbaren beachtliche Wirkung auf das Aufblasen. Wenn indes die Vorrichtung 48 Stunden oder länger in Betrieb ist, kann das Kohlenstoffdioxyd durch die Wandungen des Beutels 13 dringen und ein Vakuum in diesem erzeugen.

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Der äußere atmosphärische Druck kann dann auf die biegsamen Wände des Beutels drücken und seil diese zum Zusammenfallen bringen. Was auch dann eintreten kann, wenn kein Sauerstoff in den Beutel eintritt, da die Gasdurchlässigkeit des Wandmaterials einen bevorzugten Strom des Kohlenstoff-Dioxyds und Stickstoffes nach außerhalb des Beutels, aber nicht von Sauerstoff in den Beutel ermöglichen kann.

Wenn das vorstehende Beispiel auch die Erzeugung von Wasserstoff als reduzierendes Mittel durch Anwendung bestimmter Chemikalien, wie Kalium-Borhydrid, Zink, Natriumchlorid und verdünnter Salzsäure veranschaulicht, können auch andere feste Materialien zur gleich mit anderen Flüssigkeiten zur Erzeugung von Wasserstoff oder einem anderen reduzierenden Gas verwendet werden, das katalytisch mit Sauerstoff reagiert, um den Sauerstoff aus dem Raum, in welchem sich die Kultur befindet, zu entfernen. Wasser kann z.B. alleine in der Ampulle 19 vorliegen und das feste Pellet 18 kann so formuliert sein, daß es ein Material enthält, das mit Wasser sicher und schnell genug zur Bildung von Wasserstoff reagiert. So können Natriumborhydrid, Lithium-Aluminiumhydrid₉ Lithiumhydrid, Calciumhydrid, Aluminiumhydrid und Lithiumborhydrid verwendet werden, da sie mit Wasser wie auch wässriger Säure unter Bildung von Wasserstoff reagieren. Solche Hydride reagieren auch mit anderen Flüssigkeiten, wie Alkoholen unter Bildung yon Wasserstoff,so daß es manchmal wünschenswert sein kann, das Wasser oder Säure durch einen Alkohol zu ersetzen, vorausgesetzt, daß dadurch die Kultur nicht nachteilig beeinflußt wird. Wasserstoff kann selbstverständlich auch durch die Umsetzung eines Metalles wie Eisen, Zink, Aluminium oder Magnesium mit einer geeigneten Säure, wie Schwefelsäure oder Salzsäure gebildet werden.

Anstatt Wasserstoff als das reduzierende Gas zur Entfernung von Sauerstoff aus der Röhre 15 zu verwenden, ist es möglich, Acetylen durch Umsetzen von Calciumcarbid in dem Pellet 18 und Wasser oder verdünnte Salzsäure in der Ampulle 19 zu bilden.

Die zur Erzeugung von gasförmigem Kohlenstoff-Dioxyd in der erfindungsgemäßen Vorrichtung geeigneten chemischen Mittel sind nicht auf die vorstehend genannten beschränkt. Es können auch andere

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bekannte chemische Mittel zur Erzeugung von gasförmigem Kohlenstoff Dioxyd verwendet werden. Ganz allgemein gesagt, jedes feste Material, welches bei Berührung mit einer Flüssigkeit Kohlenstoff-Dioxyd in angemessener Menge in einer vernünftigen kurzen Zeit freisetzt, kann verwendet werden. Die preiswerteste Methode ist selbstverständlich, ein Carbonat oder Bicarbonat-Salz mit einer verdünnten Säure in Berührung zu bringen, die keine Dämpfe entwickelt, welche die Kultur nachteilig beeinflussen. Anstatt verdünnte Säure in die Ampulle zu geben, kann diese auch mit Wasser gefüllt sein, und Natriumbicarbonat und Zitronensäure oder ein geeignetes saures Salz kann in das Pellet 18 zur Bildung von Kohlenstoff-Dioxyd gegeben werden. Andere leicht zugängliche Systeme liegen für den erfahrenen Chemiker auf der Hand.

Figur 3 veranschaulicht eine anaerobe Packung 100, die gleich der in Figur 1 gezeigten ist, jedoch einen Farbindikator 50 in dem Beutel 13 aufweist, um das Vorliegen von Sauerstoff zu ermitteln. Der Farb-Indikator weist einen offenen Behälter auf, welcher den Strom von Gas durch ihn ermöglicht; die Vorrichtung weist ferner eine Ampulle in dem Behälter auf, wobei die Ampulle einen flüssigen Redox-Farb-Indikator aufweist und ein Absorptionsmaterial in dem Behälter. Es ist vorgesehen, daß, wenn die Flüssigkeit von der Ampulle freigesetzt ist, sie durch ein absorbierendes Material aufgenommen wird und nicht frei in dem Behälter fließt. Wenn auch jede geeignete Form eines Behälters für den Farb-Indikator verwendet werden kann, ist es empfehlenswert, eine an beiden Enden offene Röhre zu verwenden. Wenn man die Ampulle so bemißt, daß sie eng in der Röhre anliegt, kann die Ampulle durch Zerbrechen in der Weise geöffnet werden, daß man mit den Fingern durch den Beutel auf die Außenfläche der Röhre, die an der Ampulle anliegt, einen Druck ausübt. Man kann den so aus der Ampulle freigesetzten flüssigen Redox-Farb-Indikator auf einen absorbierenden faserigen Pfropf fließen lassen, der ebenfalls eng in der Röhre anliegt. Die Flüssigkeit wird dann absorbiert und festgehalten, so daß eine verhältnismäßig leicht sichtbare Masse gegeben ist, die durch die durchsichtige Wand der Röhre beobachtet werden kann. Wenn man den Absorptionspfropf aus einem weißen faserigen Material herstellt, kann die Farbe des flüssigen Redox-Indikators leicht

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beobachtet und das Vorliegen oder Fehlen von Sauerstoff auf diese Weise ermittelt werden.

Der in den Figuren 3 und 4 dargestellte Farb-Indikator 50 weist eine längliche biegsame?R§hre 5f^e _auf, die an ihren beiden Enden 52 und 53 offen ist. Die Röhre 51 kann aus irgendeinem passenden Material bestehen; ein biegsames polymeres Material, wie Polyäthylen, ist indessen für die Röhre besonders geeignet. Die Ampulle 54 paßt enganliegend in die Röhre 51· Die Ampulle 54 kann aus irgendeinem geeigneten Material bestehen, aber wünschenswert ist, daß sie aus einem verhältnismäßig dünnen Glas besteht, so daß sie auch leicht durch Brechen der Ampullenwandung geöffnet werden kann, indem man durch Finger durch den Beutel 13 Druck gegen die anliegende Fläche der Röhre 51 ausübt.

Die Ampulle 54 enthält einen flüssigen Redox-Farb-Indikator 55, der nahezu, wenn nicht völlig den Raum in der Ampulle einnimmt. Die in den Figuren 3 und 4 dargestellte Ampulle 54 enthält eine passende Menge Flüssigkeit «Ha, und sie weist oben einen mit einem inerten Gas wie Stickstoff gefüllten Raum 56 auf.

Ein faseriger, Flüssigkeit absorbierender Pfropf 57 liegt eng in der Röhre 51 unterhalb der Ampulle 54. Der faserige Pfropf 57 besteht aus einem mit dem flüssigen Redox nicht reagierenden Material, wie Polyester-Fasern oder einem anderen eine solche Flüssigkeit absorbierenden Material.

Es ist als ratsam vorgesehen, «Jedes Ende der Röhre 51 mit einem bakteriologischen Filter 58 zu versehen, durch welches Mikroorganismen nicht gelangen. Auf diese Weise werden «Jegliche in der Röhre 51 vorhandenen Organismen daran gehindert, durch Entweichen die Umgebung zu verschmutzen. Jedes Filter 58 ist gasdurchlässig, aber ebenso wünschenswert ist es, daß ein Filter auch für eine Flüssigkeit, vor allen Dingen Wasser, durchlässig ist. Das an jedem Ende der Röhre vorgesehene Filter 58 wird durch eine Kappe mit einem Loch 60 in dem Kopfteil festgehalten.

Der flüssige Redox-Farb-Indikator 55 kann aus irgendeinem geeigneten Material bestehen, das seine Farbe ändert, wenn die es umgebende Atmosphäre von einem sauerstoffehlenden Zustand in einen

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solchen übergeht, bei welchem in der Atmosphäre eine beachtliche Menge Sauerstoff oder hauptsächlich Sauerstoff enthalten ist. Der. Indikator kann in Gegenwart von Sauerstoff eine Farbe haben und eine hiervon verschiedene Farbe in einer Atmosphäre, die frei von Sauerstoff ist. Der Indikator kann auch farblos sein, wenn kein Sauerstoff zugegen ist, und eine Farbe entwickeln, wenn Sauerstoff vorliegt j· oder der Indikator kann farblos sein, wenn Sauerstoff vorliegt und eine Farbe entwickeln, wenn wenig oder kein Sauerstoff in der umgebenden Atmosphäre' vorliegt.

Ein besonders brauchbarer Redox-Farb-Indikator ist Resazurin in Wasser. Dieser Redox-Indikator ist in einer sauerstofffreien Atmosphäre farblos, aber er nimmt eine blaßrote Färbung in einer sauerstoffenthaltenden Atmosphäre an. Wenn dieser Indikator verwendet wird, ist es empfehlenswert, eine kleine Menge Cystein-Hydrochlorid mit zu verwenden, da dieser Bestandteil den Farbwechsel erleichtert. Ein anderer bestimmter Redox-Farb-Indikator, der verwendet werden kann, ist Methylenblau. Dieser Indikator ist in Abwesenheit von Sauerstoff farblos, aber in Gegenwart von Sauerstoff, z.B. in Gegenwart von Luft, nimmt er eine blaue Färbung an. Es ist ferner wünschenswert, daß der verwendete Redox-Farb-Indikator ein solcher ist, dessen Färbung reversibel ist, so daß Jede AVnderung von einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre zu einer sauerstofffreien Atmosphäre oder von einer sauerstofffreien Atmosphäre in eine sauerstoffhaltige Atmosphäre durch einen Farbwechsel angezeigt wird.

Der für die Zwecke vorliegender Erfindung bevorzugte Indikator ist wässriges Resazurin, welches Cystein enthält. Eine 0,00l£- Lösung von Resazurin in Wasser ist besonders brauchbar.

Die in Figur 3 dargestellte anaerobe Kultur-Packung kann durch öffnen des geschlossenen Beutels 13 verwendet werden. Eine Kultur wird dann auf dem schrägen Agar 30 in der Mediumröhre 12 gebracht, und die inokulierte Röhre wird dann in den Beutel 13 zurückgeführt. Der Beutel 13 wird dann durch Heißversiegeln oder wiederholtes Falten geschlossen, um den Beutel praktisch gasdicht zu machen. Bei senkrechter Lage des Beutels 13 und einer senkrechten Lage des Färb-Indikators 50 wird die Röhre 51 nahe der Ampulle 5^

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zusammengequetscht, um die Ampulle zu zerbrechen, und um den flüssigen Farbstoff-Indikator freizusetzen und zu ermöglichen, daß dieser nach abwärts fließt und auf dem faserigen Pfropf 57 absorbiert wird. Da der Beutel 13 Luft enthält, wird der Propf 57 schnell eine rosarote Farbe entwickeln, wenn der flüssige Indikator Resazurin ist. Der Innenraum des Beutels 13 wird dann durch das Gas gefüllt, welches durch den in Betrieb gesetzten Gasgenerator 11 entwickelt wird. Der entwickelte Wasserstoff reagiert katalytisch mit Sauerstoff in dem Beutel unter Bildung von Wasser, und dadurch wird eine anaerobe Atmosphäre in dem Beutel entwickelt. Der Abfall an der Konzentration des Sauerstoffs in dem Beutel wird dadurch angezeigt, daß die rosarote Färbung des Pfropfens zu Hellrosarot und schließlich zu der weißen Farbe des Pfropfens übergeht, wenn dieser aus Polyester-Fasern besteht, was darauf hinweist, daß Sauerstoff entfernt worden ist. Wenn Sauerstoff dann in den Beutel 13 gelangt, entwickelt der Pfropfen 57 wieder eine rosarote Farbe, da der Farbwechsel reversibel ist, wenn Resazurin als Färb-Indikator verwendet wird.

Figur 5 zeigt eine weitere Ausführung der Erfindung, und zwar eine anaerobe Kultur-Packung 200, die der der Figur 3 entspricht, aber bei welcher die Mediumröhre 12 die Figur 3 durch eine Mediumplatte 70 ersetzt.worden ist. Die Mediumplatte 70 kann leer oder mit einer Nährstoffbase, wie Agar, vorgefüllt sein. Die Packung 200 der Figur 5 soll in der gleichen Weise wie die Packung der Figur 3 verwendet werden.

Eine weitere Ausführung der Erfindung ist in Figur 6 gezeigt. Die anaerobe Kultur-Packung 300 der Figur β hat einen Mediumstreifen 80, der eine Vielzahl von Mikroröhren enthält, und zwar zur Verwendung zwecks Identifizierung einer unbekannten Kultur; dieser Mediumstreifen 80 ist an Stelle der Medium-Platte 70 in der Packung 200 der Figur 5 bzw. der Mediumröhre 12 in der Packung 100 der Figur 3 getreten. Der Mediumstreifen 80 kann von irgendeiner passenden Art sein; bevorzugt ist indessen,das im Handel bekannte API 20 Anaerobe System (Analytab Products Inc., Plainview, New York), das in schneller und zuverlässiger Weise die gleichzeitige Ausübung von mehr als 20 biochemischen Prüfungen für die Identifikation anaerober Bakterien in bequemer und wirt-

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schädlicher Weise ermöglichst. Der Mediumstreifen 80 kann in der Packung 300, wie sie hergestellt wird, eingeschlossen sein, oder der Mediumstreifen kann für sich erhalten und in eine Packung nach der Inokulierung gegeben werden. In diesem Falle weist die Packung 300 den Beutel 13, den Gasgenerator 11 und den Farbindikator 50 auf. Ungeachtet der Herkunft des Mediumstreifens wird die Packung 300 in der Weise verwendet, daß man einen inokulierten Medienstreifen in den Beutel 13 bringt, der den Gasgenerator 11 und den Färb-Indikator 50 aufweist. Der Beutel wird dann gasdicht versiegelt. Der Farb-Indikator und der Gasgenerator werden dann in Betrieb gesetzt. Eine anaerobe Atmoiphäre, mit oder ohne entwickeltes Kohlenstoff-Dioxyd, wird dann im Beutel 13, wie oben beschrieben, gebildet. Der Beutel und der Inhalt können dann bei 37° C inkubiert werden. Die Art der Packung erlaubt eine Prüfung von bakteriellem Wachstum, ohne daß die anaerobe Umgebung beeinträchtigt wird. Der Farb-Indikator zeigt ständig an, ob in dem Beutel Sauerstoff vorliegt oder nicht. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Packung ist der, daß die Packung ohne öffnung des Beutels abgelegt werden kann, ohne daß dadurch die Umgebung verunreinigt wird.

Figur 7 zeigt eine weitere Ausführung eines FärbIndikators 70, der gemäß der Erfindung an Stelle des Farbindikators 50 verwendet werden kann. Der Farb-Indikator 70 weist eine Ampulle 5^ auf, die durch eine polsterartige Schicht 71, z.B. aus Polyester-Fasern, umgeben ist, wobei die Schicht ihrerseits wieder durch einen gewirkten Beutel 72 abgedeckt bzw. umgeben ist, der aus einem gewirkten Rohr besteht, das an seinen beiden Enden verbunden ist. Die Ampulle 5¹* wird gleich durch Ausübung von Druck auf den Beutel 72 zerbrochen. Der flüssige freigesetzte Farbindikator wird von der Schicht 71 absorbiert,und der Indikator zeigt die Anwesenheit oder das Fehlen von Sauerstoff durch seine Farbe an, wie vorstehend beschrieben.

Wie vorstehend beschrieben, sieht die Erfindung Packungen vor, die einen Beutel aufweisen, der einen Gasgenerator und einen Farb-Indikator hat. Eine solche Packung ist von äußerster Nützlichkeit, selbst wenn in dem Beutel keine Vorkehrung zum Einbringen von Kulturen vorgesehen ist, da die Kombination von

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Gasgenerator und Farb-Indikator mit anderen bekannten Vorrichtungen zur Handhabung, Lagerung, Transport und Prüfung von anaeroben Kulturen verwendet werden kann.

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Claims

Dr.-lng. E. BERKENFELD · Dipl.-lng. H. BERKENFELD, Patentanwälte, Köln

Anlage Aktenzeichen

zur Eingabe vom g_# August 1976 Lo/ Name d. Anm. Marion Laboratories, Inc, PATENTANSPRÜCHE

Zum Lagern und Befördern einer anaeroben Kultur bestimmte Packung, die durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist:

einen Beutel (13), der aus einem biegsamen Folienmaterial mit niedriger Gasdurchlässigkeit besteht;

eine in dem Beutel (13) vorgesehene eigenständige, gaserzeugende Vorrichtung (11), die mindestens ein reduzierendes Gas und gegebenenfalls Kohlendioxyd erzeugt;

einen im Beutel (13) vorgesehenen, eine Kultur bewahrenden Behälter (12); einen in dem Beutel (13) vorgesehenen Katalysator (23), der eine Umsetzung des durch die Vorrichtung (11) erzeugten reduzierenden Gases mit in dem Beutel (13) enthaltendem Sauerstoff fördert.
2. Packung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen im Beutel (13) vorgesehenen Farbindikator (50), der auf das Vorliegen bzw. Fehlen von Sauerstoff in dem Beutel (13) anspricht ,
3. Packung nach den Ansprüchen 1 und 2, deren gaserzeugende Vorrichtung durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist:

einen Behälter (15) mit einer öffnung (17);

ein in dem Behälter (15) vorgesehenes festes Material (18), das ein reduzierendes Gas und gegebenenfalls Kohlendioxyd entwickelt;

eine Ampulle (19), die eine Flüssigkeit (20) enthält, die mit dem festen Material (18) reaktiv ist, um ein reduzierendes Gas zu erzeugen, das katalytisch mit Sauerstoff bei Raumtemperatur reaktiv ist, und die Ampulle von der Außenseite des Behälters (15) geöffnet werden kann, um die Flüssigkeit (20) zur Umsetzung mit dem festen Material (18) freizusetzen, und μ 72/10 709826/0903

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einen in dem Behälter (15) vorgesehenen Stopfsei (21), der verhindert, daß nach der öffnung der Ampulle (19) Flüssigkeit· aus dem Behälter (15) fließt, aber zuläßt, daß in dem Behälter erzeugtes reduzierendes Gas aus der öffnung (17) austritt .
4. Packung nach den Ansprüchen 1-3 ₃ dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (15) der gaserzeugenden Vorrichtung (11) ein festes Trockenmittel (22) aufweist, das Wasser absorbiert, welches vor der öffnung der Ampulle (19) in den Behälter (15) eintreten kann, und dadurch ein Abbau oder eine vorzeitige Umsetzung des gaserzeugenden festen Materiales (18) verhindert wird.
5. Packung nach den Ansprüchen 1-4, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

einen offenen Behälter (Röhre) (51), welche den Durchfluß von Gas zuläßt,

eine in dem Behälter (51) vorgesehene Ampulle (54), die einen flüssigen Redox-Parb-Indikator (55) enthält, und

ein absorbierendes, faserförmiges Material - Stöpsel (57) für die Flüssigkeit in der Ampulle (54).
6. Packung nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der die Kultur bewahrende Behälter (12) eine Media-Platte, Media-Röhre oder Media-Streifen mit mehreren, verschiedene Media enthaltenden Mikrotuben ist.
7. Packung nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der die gaserzeugende Vorrichtung (11) enthaltende Behälter (15) ein längliches biegsames Rohr mit einem offenen Ende (17) ist.
8. Paekung nach den Ansprüchen 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das offene Ende (17) durch ein mikrobakteriologisches Filter (20) abgedeckt ist,

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9. Packung nach den Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dünnem Glas bestehende Ampulle (19) dicht an dem Behälter (15) anliegt, und das gaserzeugende Material (18) zwischen der Ampulle (19) und dem offenen Ende (17) des Behälters (15) liegt.
10. Packung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Ampulle (19) und dem offenen Ende (17) des Behälters (l5) ein aus Flüssigkeit absorbierendem Material bestehender Pfropfen (21) liegt.
11. Packung nach den Ansprüchen 7-10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Ampulle (19) und dem offenen Ende (17) des Behälters (I5) ein Trockenmittel (22) vorgesehen ist.
12. Packung nach den Ansprüchen 2-10, deren Färb-Indikator durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist:

einem Behälter (5D_S durch den ein Gasstrom gehen kann,

eine in dem Behälter (51) angeordnete Ampulle (54), die einen flüssigen Farb-Indikator (55) enthält, und

ein in dem Behälter (51) angeordnetes, den flüssigen Farbindikator (55) absorbierendes Material (57).
13· Packung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Redox-Farbstoff-Indikator Methylen blau oder Resazurin enthält.
14. Packung nach den Ansprüchen 12 und 13» dadurch gekennzeichnet, daß der den Redox-Farbstoff-Indikator enthaltende Behälter (51) eine an beiden Enden offene Röhre ist.
15. Packung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre (51) aus einem durchsichtigen, biegsamen polymeren Material besteht.
16. Ampulle nach den Ansprüchen 12-15 ₃ dadurch gekennzeichnet,

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daß die den flüssigen Indikator enthaltende Ampulle (54) dicht an der Röhre (51) anliegt und durch Zusammenquetschen der Röhre bricht.
17. Packung nach den Ansprüchen 12-16, dadurch gekennzeichnet, daß das absorbierende Material (57) ein weißer Pfropfen ist j der dicht an dem Behälter (Röhre) (51) anliegt.
18. Packung nach den Ansprüchen l4-17_a dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ende der Röhre (51) mit einem gasdurchlässigen (bakteriologischen) Filter (58) abgedeckt ist, und jedes Filter durch eine mit einer öffnung (60) versehenen Kappe festgehalten wird.

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