DE69115541T2

DE69115541T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von in der Luft schwebenden Bakterien

Info

Publication number: DE69115541T2
Application number: DE69115541T
Authority: DE
Inventors: Keido Inoue; Masaru Kawahashi; Hisao Kinoshita; Kenji Mochida
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1990-03-27
Filing date: 1991-03-27
Publication date: 1996-07-25
Anticipated expiration: 2011-03-28
Also published as: EP0450850A2; KR910016940A; EP0450850B1; US5360722A; KR940005602B1; EP0450850A3; DE69115541D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen der Dichte von Mikroorganismen wie Bakterien und Pilzen, die in der Luft schweben (nachfolgend als "in der Luft befindliche Bakterien" bezeichnet).
Die Bestimmung der Dichte (Anzahl pro Einheitsvolumen) in der Luft befindlicher Bakterien wird als eine von Maßnahmen zum Bestimmen der Reinheit in einem Raum ausgeführt, um Umweltverschmutzung zu bestimmen, und zu ähnlichen Zwecken. Zum Bestimmen der Dichte in der Luft befindlicher Bakterien wurden das sogenannte Bakterien-Heruntersinkverfahren und das Kollisionsverfahren verwendet.
Beim ersteren Verfahren bleibt eine offene Schale, die ein agarhaltiges Medium enthält, für eine vorgegebene Periode auf einem Untergrund stehen, um während dieser Periode aus der Luft heruntersinkende Bakterien zu sammeln und zu inkubieren und dann die Anzahl der Kolonien zu messen, die sich im Medium entwickelt haben. Während dieses Verfahren den Vorteil eines einfachen Meßablaufs hat, bestehen die Schwierigkeiten, daß es für keine quantitative Bestimmung der Bakteriendichte sorgt und daß es von schlechterer Produzierbarkeit ist, die durch eine große Streuung der gemessenen Werte hervorgerufen wird. Beim letzteren Verfahren wird ein vorgegebenes Luftvolumen in das Obere eines Meßgeräts eingesaugt, und die eingesaugte Luft kann mit einem agarhaltigen Medium kollidieren, um Bakterien zu sammeln, wofür verschiedene Meßgeräte verfügbar sind. Im allgemeinen wird zu diesem Zweck ein Meßgerät mit einem schlitzförmigen Probennehmer verwendet. Dieses Gerät verfügt an seinem Oberen über eine Luftansaugöffnung mit einem engen Schlitz, durch den Luft auf eine Schale geblasen wird, die auf einem unter dem Schlitz angebrachten Drehteller steht. Während mit diesem Verfahren eine quantitative Bestimmung möglich ist, bestehen die Schwierigkeiten, daß das Gerät teuer ist und die gesammelten Bakterien wegen der hohen Luftströmungsrate leicht durch Eintrocknen beeinflußt werden können.
In den letzten Jahren hat ein als Filtrierverfahren bekanntes Verfahren, das ein Membranfilter verwendet, anstelle der vorstehenden Verfahren mit heruntersinkenden und kollidierenden Bakterien viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Bei diesem Verfahren wird ein vorgegebenes Luftvolumen intermittierend durch einen in einem Halter angebrachten Membranfilter hindurchgeleitet, wodurch Bakterien an der Oberfläche des Membranfilters gesammelt werden. Dann wird der Filter dem Halter entnommen, und die an der Filteroberfläche gesammelten Bakterien werden in ein flüssiges Medium ausgewaschen oder das Filter mit den Bakterien wird auf ein agarhaltiges Medium gelegt, um die Bakterien zu inkubieren, gefolgt von einer Messung der Anzahl von Kolonien, die sich an der Oberfläche des Membranfilters entwickelt haben.
Dieses Filtrierverfahren verfügt über höhere Reproduzierbarkeit und ist besser als die Verfahren mit heruntersinkenden und kollidierenden Bakterien. Es kann jedoch nicht gesagt werden, daß das Verfahren über hohe Genauigkeit mit ausreichender Reproduzierbarkeit verfügt, da dann, wenn z. B. in der Luft befindliche Bakterien im selben Raum analysiert werden, die Tendenz besteht, daß die Meßdaten mit großer Streuung schwanken, da die Bakterien abhängig von den Meßbedingungen, z. B. der Rate und der Richtung der angesaugten Luft, sterben. Ferner erfordern sowohl das obengenannte Kollisionsverfahren als auch das Filtrierverfahren zeitaufwendige Sterilisierung und Pasteurisierung des verwendeten Geräts, eine Zubereitung des Mediums und ähnliche Vorbereitungen, und es kann nur von geschickten Bedienern ausgeführt werden.
Die große Streuung der Meßdaten beim Filtrierverfahren ist in erster Linie der Tatsache zuzuschreiben, daß dann, wenn in der Luft befindliche Bakterien durch einen Membranfilter gesammelt werden, die Zellmembran der Bakterien beim Auftreffen auf den Membranfilter beschädigt wird oder sie durch die intermittierende Anwendung verschiedener Drücke sterben. Es ist daher zum Erhöhen der Reproduzierbarkeit höchst wichtig, Bakterien unverändert zu sammeln, ohne sie abzutöten.
Zweitens ist die große Streuung einer Verunreinigung durch andere Bakterien zuzuschreiben, wie sie auftritt, wenn die am Membranfilter gesammelten Bakterien in ein flüssiges Inkubationsmedium ausgewaschen werden oder der Membranfilter mit den Bakterien auf ein Medium aufgelegt wird, nachdem der Membranfilter mit den Bakterien vom Halter abgenommen wurde.
DE-B-1214024 beschreibt eine automatische Staubprobennahme- Sammeleinrichtung vom Membranfiltertyp mit einer Platte mit einer Anzahl von Öffnungen, die entlang einem kreisförmigen Rand angeordnet sind und jeweils eine Montagevorrichtung für Membranfilter aufnehmen, einem Drehteller, der die Platte bedeckt und im Zentrum des Kreisumfangs der Öffnungen drehbar angebracht ist und über einen Kanal verfügt, der einzeln mit den Öffnungen ausgerichtet werden kann, wobei die Montagevorrichtungen so angeordnet sind, daß der Drehteller die Vorderkante der Vorrichtungen berührt und die Austrittsenden der Montagevorrichtungen mit einer Unterdruckquelle verbunden sind.
US-A-3,686,835 beschreibt eine Filtereinheit zur Verwendung in einem Meßgerät für in der Luft befindlichen Staub. Die Filtereinheit umfaßt eine flache Schale aus nicht-hygroskopischem Material mit einer mittigen Öffnung in ihrem Boden und einer Filterscheibe, die ihr offenes Ende verschließt, wodurch eine hohle Kapsel ausgebildet ist. Die Kapsel wird von einer zweiteiligen Kassette aufgenommen. Nach einer Filtrierperiode, in der eine Pumpe dazu verwendet wird, mit Staub beladene Luft durch die Filtereinheit zu saugen, wird die Kassette geöffnet, und die vorab gewogene Kapsel wird entnommen und gewogen, um die Menge an teilchenförmigem Material zu bestimmen, das von der Kapsel festgehalten wurde.
US-A-3,956,070 beschreibt eine Bakterien-Aussiebvorrichtung zum Erfassen und Aufzeichnen des Vorhandenseins von Mikroorganismen in einem gasförmigen Medium, die so ausgebildet ist, daß das aktive Kulturmedium in einem Streifen, der auf Zuführ- und Aufnahmehaspeln angebracht ist, kontinuierlich oder intermittierende einer Strömung des gasförmigen Mediums ausgesetzt wird. Das ausgesetzte Kulturmedium wird dann inkubiert, um das Vorhandensein von Mikroorganismen aufzuzeichnen. Die Zuführ- und Aufnahmehaspeln befinden sich in einer wegnehmbaren Patrone mit einem Fenster, durch das der das Kulturmedium tragende Streifen freiliegen kann.
Es hat sich nun als möglich herausgestellt, ein Verfahren zum Bestimmen von in der Luft befindlichen Bakterien mit hoher Reproduzierbarkeit zu schaffen, bei dem Bakterien gesammelt werden, ohne sie abzutöten, und sie ohne Verunreinigung durch andere Bakterien inkubiert werden.
Es hat sich auch als möglich herausgestellt, ein Verfahren zum Bestimmen in der Luft befindlicher Bakterien zu schaffen, das keinen vorangehenden, komplizierten Sterilisierungs- oder Pasteurisierungsvorgang des zur Zubereitung des Mediums verwendeten Geräts benötigt und das direkt und einfach ausgeführt werden kann.
Es ist auch eine Vorrichtung zum Ausführen des vorstehend genannten Verfahrens geschaffen.
Die Erfinder haben untersucht, wie in der Luft befindliche Bakterien sicher durch einen Membranfilter gesammelt werden können, ohne sie zu töten, und zwar durch Überprüfen des Überlebensanteils von Bakterien, wenn eine äußere Kraft auf diese in der gasförmigen Phase ausgeübt wird, und zwar durch Beobachtung der Änderung der Anzahl von Kolonien, wie sie vor und nach der Ausübung inkubiert wurden. Im Ergebnis hat sich herausgestellt, daß Bakterien dann nicht getötet werden, wenn die auf sie einwirkende Kraft unter einem speziellen Wert liegt.
So beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, daß dann, wenn in der Luft befindliche Bakterien mittels eines Membranfilters gesammelt werden, ein Töten der Bakterien verhindert werden kann, wodurch eine Messung mit hoher Reproduzierbarkeit möglich ist, wenn der Differenzdruck zwischen der Vorderseite und der Rückseite des Membranfilters (nachfolgend als "Transmembrandruck" bezeichnet) unter einem vorgegebenen Wert mit im wesentlichen keiner Druckschwankung liegt, und wenn gleichzeitig die Luftströmungsrate pro wirksamer Fläche des Membranfilters (nachfolgend als "Membrandurchtrittsgeschwindigkeit" bezeichnet) unter einem vorgegebenen Wert liegt.
Gemäß einer Erscheinungsform schafft die Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen von in der Luft befindlichen Bakterien, das die folgenden aufeinanderfolgenden Schritte aufweist: Hindurchleiten eines Luftvolumens durch einen Membranfilter mit einer Membrandurchtrittsgeschwindigkeit nicht über 15 cm/Sek. und bei einem im wesentlichen konstanten Transmembrandruck von nicht mehr als 13 kPa (100 mmHg), um in der Luft befindliche Bakterien an der Oberfläche des Membranfilters zu sammeln, wobei der Membranfilter mikroporös ist, d. h. mit einer Anzahl winziger Löcher versehen ist, und auf einem in einem Halter untergebrachten, ein Medium absorbierenden Kissen angebracht ist; Einspritzen eines Mediums in das im Halter untergebrachte, das Medium absorbierende Kissen; Inkubieren aller Bakterien, die auf dem Filter gesammelt wurden und Messen der Anzahl von Kolonien, die sich auf der Oberfläche des Membranfilters entwickeln.
Die Erfindung schafft auch eine Vorrichtung zum Bestimmen in der Luft befindlicher Bakterien, mit einem mit einem Lufteinlaß und einem Luftauslaß versehenen Halter, der einen mikroporösen Membranfilter aufnimmt, der mit einem ein Medium absorbierendes Kissen beschichtet ist, einer Pumpeneinrichtung mit einer Luftansaugöffnung, in die der Luftauslaß des Halters eingepaßt werden kann, um dadurch Luft mit einer Membrandurchtrittsgeschwindigkeit nicht über 15 cm/Sek. und bei einem im wesentlichen konstanten Transmembrandruck von nicht über 13 kPa (100 mmHg) über den Membranfilter zu saugen, und einer Timereinrichtung, die die Pumpeneinrichtung für eine vorgegebene Zeit betreibt.
Nachfolgend werden verschiedene bevorzugte Merkmale und Ausführungsformen der Erfindung mittels nicht beschränkender Beispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine Zeichnung ist, die eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Ausführungsbeispiels eines auf einem Drehgestell angebrachten erfindungsgemäßen Geräts zeigt;
Fig. 2 eine Schnittansicht eines Beispiels eines Halters ist, wie er beim erfindungsgemäßen Gerät verwendet wird;
Fig. 3 eine Zeichnung ist, die das Betriebsprinzip eines Beispiels einer im erfindungsgemäßen Gerät verwendeten Pumpeneinrichtung zeigt;
Fig. 4 eine Schnittansicht durch ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Geräts ist, bei dem eine Pumpeneinrichtung in einem Gehäuse untergebracht ist;
Fig. 5 ein Flußdiagramm ist, das den Betrieb eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Geräts zeigt;
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht ist, die ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Geräts mit einem Halter zeigt, dessen oberer Teil wegnehmbar ist;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht ist, die zeigt, wie ein Medium in einen Halter eingespritzt wird;
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines Halters ist, in den ein Medium eingespritzt wurde;
Fig. 9 eine Draufsicht auf einen Membranfilter ist, auf dessen Oberfläche sich Bakterienkolonien entwickelten;
Fig. 10 ein schematisches Diagramm eines Versuchssystems zum Messen der Membrandurchtrittsgeschwindigkeit für Luft und des Überlebensanteils von Bakterien ist;
Fig. 11 ein Kurvendiagramm ist, das die Beziehung zwischen der Membrandurchtrittsgeschwindigkeit für Luft und dem Überlebensanteil von Bakterien zeigt;
Fig. 12 ein schematisches Diagramm eines Versuchssystems zum Messen des Drucks, wie er auf auf einer Membran gesammelten Bakterien ausgeübt wird, und dem Überlebensanteil der Bakterien ist;
Fig. 13 ein Kurvendiagramm ist, das die Beziehung zwischen dem Transmembrandruck und dem Überlebensanteil von Bakterien zeigt;
Fig. 14 ein schematisches Diagramm eines Versuchssystems zum Bestimmen des Einflusses von Luftströmungspulsationen auf Bakterien ist; und
Fig. 15 ein Kurvendiagramm ist, das Meßergebnisse für die Anzahl von in einem Labor in der Luft befindlichen Bakterien zeigt, wie mit einem erfindungsgemäßen Gerät und wie durch ein herkömmliches Kollisionsverfahren erhalten, zeigt.
Fig. 1 ist eine Zeichnung, die eine perspektivische Ansicht eines Beispiels des erfindungsgemäßen Geräts zeigt. Dieses Gerät besteht aus einem Gehäuse 1, das eine (nicht dargestellte) Pumpeneinrichtung enthält, die Luft ansaugt und an ihrer Seitenwand mit einer (nicht dargestellten) Luftansaugöffnung versehen ist, und aus einem Halter 2, der einen Membranfilter mit einer Anzahl winziger Löcher enthält, und mit einem Luftauslaß versehen ist, der in die Luftansaugöffnung des Gehäuses eingeführt ist, um den Halter luftdicht an der Luftansaugöffnung anzubringen. Die Unterseite des Gehäuses 1 ist auf einem Dreibein 3 befestigt, wodurch die Höhe verändert werden kann, um den am Halter vorhandenen Lufteinlaß 4 auf ein vorgegebenes Niveau einzustellen. Der Lufteinlaß 4 wird im allgemeinen auf eine Höhe von 0,5 bis 1,5 m über dem Bodenniveau eingestellt. 5 ist ein Spannungsversorgungsschalter, und 6 und 6' sind jeweils ein Schalter zum Einstellen der Laufzeit der Pumpeneinrichtung sowie zum Starten derselben. Wenn der Startschalter 6 ausgewählt wird, wird die Pumpeneinrichtung für ungefähr 10 Minuten betrieben, und wenn 6' ausgewählt wird, für ungefähr 20 Minuten.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht durch den Halter 2, der in der Luftansaugöffnung anzubringen ist, die an der Seitenwand des Gehäuses 1 vorhanden ist. Der Halter besteht aus einem unteren Halter 20, der an seiner Unterseite einen Luftauslaß 23 aufweist und in seinem oberen Teil mit einem ein Medium absorbierenden Kissen 24 und einem Membranfilter 25 versehen ist, einem mittleren Halter 21, dessen unteres Ende mit dem Umfang des Membranfilters 25 in Berührung steht, um den Membranfilter am unteren Halter zu befestigen, und dessen oberes Ende offen ist, um einen Lufteinlaß zu bilden, und einem oberen Halter 22, der wahlweise am mittleren Halter 21 anbringbar oder von diesem wegnehmbar ist. Das obere Ende des oberen Halters 22 ist mit einer Öffnung versehen, und diese Öffnung ist durch eine Kappe 26 dicht verschlossen. Der vom mittleren Halter 21 und vom oberen Halter 22 des Halters 2 umgebene Luftraum wird durch Ethylenoxidgas sterilisiert. Wenn der Halter verwendet wird, wird der obere Halter 22 abgenommen, und dann wird der Luftauslaß 23 am unteren Halter in die Luftansaugöffnung am Gehäuse 1 eingesetzt. Der Einsetzteil verfügt über einen wegnehmbaren Aufbau, und er verhindert das Eindringen von Bakterien im Raum in den Halter.
Der bei der Erfindung verwendete Halter 2 besteht aus einem durchsichtigen Kunststoffmaterial, z. B. Polycarbonat, Polypropylen oder einem Styrol-Acrylonitril-Copolymer, so daß die Anzahl der im Halter inkubierten Kolonien von außen unter Betrachtung gezählt werden kann.
Der im Halter untergebrachte Membranfilter 25 ist ein Film aus Nitrozellulose, Zelluloseacetat, Polyethersulfon, Polycarbonat oder dergleichen, mit einer Anzahl dichter, winziger Löcher mit nahezu gleichmäßigem Durchmesser. Herkömmliche Filter werden durch Verfilzen einer Anzahl von Fasern hergestellt und verfügen demgemäß über winzige Löcher mit unregelmäßigen Formen, wodurch die Trennbarkeit von Bakterien durch Filtrierung im allgemeinen unzureichend ist. Andererseits verfügen Membranfilter über gleichmäßig geformte winzige Löcher und sind demgemäß durch ihre sehr scharfe Trennbarkeit hinsichtlich Bakterien gekennzeichnet. Um in der Luft befindliche Bakterien zu sammeln, werden im allgemeinen Membranfilter mit einem Lochdurchmesser von 0,2 bis 0,8 µm, vorzugsweise von 0,2 bis 0,45 µm verwendet. Es ist bevorzugt, einen Membranfilter zu verwenden, der mit einer Gittermarkierung mit einer Teilungsweite von z. B. 2 bis 3 mm versehen ist, damit die Anzahl von Kolonien nach der Inkubation gesammelter Bakterien leicht gezählt werden kann. Der Membranfilter ist an seiner Rückseite mit einem ein Medium absorbierenden Kissen beschichtet, das aus einem Vlies oder dergleichen aus einer hydrophilen Faser wie Zellulose besteht, wodurch der Membranfilter dadurch in der Luft befindliche, auf ihm gesammelte Bakterien inkubieren kann, daß das Kissen mit einem Medium imprägniert wird.
Es ist erwünscht, eine Pumpeneinrichtung zu verwenden, die eine im wesentlichen konstante Strömungsrate für angesaugte Luft aufrechterhalten kann. Jedoch bewirken herkömmliche Vakuumpumpen mit einem Drehkolben oder hin und her gehenden Kolben eine beträchtliche Schwankung der Strömungsrate, wenn sich der Widerstand im Durchgang von einer Luftansaugöffnung zu einer Auslaßöffnung ändert, und ferner erzeugen sie Momentanpulsationen der Strömungsrate wie auch starke Geräusche. Ferner muß dann, wenn eine Vakuumpumpe vom Typ mit Drehkolben oder hin und her gehendem Kolben, die schwer ist und im allgemeinen auf dem Boden angeordnet wird, verwendet wird, diese über ein Rohr oder dergleichen mit dem Halter verbunden werden, um in der Luft befindliche Bakterien zu sammeln. Dann wird der Luftkanal lang, und es besteht die Tendenz, daß das Verbindungsrohr seine Form ändert, wodurch sich der Widerstand hinsichtlich der Luftströmung ändert und die Strömungsrate schwankt. Demgemäß ist es erwünscht, eine Pumpe mit einem Aufbau zu wählen, durch den keine Änderung der Luftströmungsrate oder eine Pulsation hervorgerufen wird, da Bakterien dafür anfällig, sind, durch äußere Kräfte beeinflußt zu werden.
Als Ergebnis der Untersuchung herkömmlicher Pumpeneinrichtungen hat sich herausgestellt, daß Membranpumpen wenig Geräusche erzeugen, beinahe keine Momentanpulsation bei niedriger Strömungsrate hervorrufen und sie wegen ihres geringen Gewichts direkt mit dem Halter verbunden werden können, wodurch es möglich ist, das gesamte Gerät in einem Gehäuse unterzubringen. So kann der Luftkanal zwischen der Luftansaugöffnung und der Auslaßöffnung kurz gemacht werden, und daher ist der Widerstand gegen die Luftströmung konstant, und die Strömungsrate schwankt nur mit sehr kleinem Ausmaß. Demgemäß sind Membranpumpen als bei der Erfindung zu verwendende Pumpeneinrichtungen sehr gut geeignet.
Jedoch werden bei Membranpumpen Ansaug- und Auslaßvorgänge intermittierend ausgeführt, weswegen Bakterien in unvermeidlicher Weise nachteilig beeinflußt werden. Um dies zu überwinden, gewährleistet die Verwendung von mindestens zwei Sätzen von Membranpumpen, daß Luft immer mit im wesentlichen konstanter Strömungsrate und mit konstantem Druck angesaugt wird. Es wurde auch der Pumpenaufbau untersucht, um eine kompakte Pumpeneinrichtung zu erhalten, und es stellte sich heraus, daß die in Fig. 3 dargestellte Pumpeneinrichtung für das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung am besten geeignet ist.
Fig. 3 ist eine Zeichnung, die das Betriebsprinzip eines Beispiels der bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Pumpeneinrichtung 30 ist, bei der eine erste und eine zweite Membran 33 an den beiden Enden einer verstellbaren Achse 32 angebracht sind, deren Hub in horizontaler Richtung hin und her gehend zwischen einem Paar Elektromagnete 31 verläuft. Die zwei Membranen und ein Pumpengehäuse 34 bilden eine erste und eine zweite Luftkammer 35 und 36. Diese erste und die zweite Luftkammer sind jeweils mit einer Luftansaugöffnung 37 und einer Luftauslaßöffnung 38 versehen. Die Luftansaugöffnungen 37 der ersten und der zweiten Luftkammer 35 und 36 sind über ein Saugrohr 39 miteinander verbunden, das mit einer Verzweigung versehen ist, die an ihrem Ende eine Luftansaugöffnung 40 aufweist, um einen einen Membranfilter aufnehmenden Halter anzubringen. Die Luftauslaßöffnungen 38 sind über ein Luftauslaßrohr 41 miteinander verbunden, das mit einer Verzweigung versehen ist, die an ihrem Ende eine Luftauslaßöffnung aufweisen, durch die Luft ausgegeben wird.
Die Luftansaugöffnungen 37 der ersten und zweiten Luftkammer 35 und 36 sind jeweils mit einem Rückschlagventil 43 versehen, das sich während der Kompressionsbewegung schließt und während der Rückstellung der Membranen 33 öffnet. Andererseits sind die Luftauslaßöffnungen 38 jeweils mit einem Rückschlagventil 44 versehen, das sich während der Kompression öffnet und sich während der Rückstellung der Membranen 33 schließt. Bei diesem Aufbau bewirkt ein intermittierendes Einschalten der Elektromagnete 31 eine Hubbewegung der verstellbaren Achse 32 mit hoher Geschwindigkeit, so daß Membranen abwechselnd Kompression und Rückstellung wiederholen, wodurch Luft kontinuierlich durch die Luftansaugöffnung 40 angesaugt wird.
Die in Fig. 3 dargestellte Pumpeneinrichtung ist wegen ihres Aufbaus mit zwei Membranen, die an den beiden Enden einer verstellbaren Achse angebracht sind, kompakt und leicht und kann demgemäß auf einem Dreibein montiert werden. Ferner ruft die Pumpeneinrichtung, wenn sie direkt mit einem Halter verbunden ist, keine Strömungsratenschwankung hervor, wie sie auftreten würde, wenn eine Pumpeneinrichtung über ein langes Rohr mit einem Halter verbunden wäre.
Die bei der Erfindung verwendete Pumpeneinrichtung muß nicht den in Fig. 3 dargestellten Aufbau haben, bei dem ein Paar Membranpumpen in einem kompakten Gehäuse vereinigt ist, mit einer verstellbaren Achse, deren beide Enden mit einem Paar Membranen versehen sind. Z. B. können auch mindestens zwei Sätze unabhängiger Membranpumpen, die über ein Rohr miteinander verbunden sind, verwendet werden. In diesem Fall ist es zum kontinuierlichen Ansaugen von Luft erforderlich, Rückschlagventile an den Luftansaugöffnungen und den Luftauslaßöffnungen der mindestens zwei Membranpumpen auf dieselbe Weise, wie in Fig. 3 dargestellt, anzubringen. Das Anbringen dieser Rückschlagventile gewährleistet kontinuierliches Ansaugen von Luft selbst dann, wenn mindestens zwei Sätze von Membranpumpen verwendet werden.
Fig. 4 ist eine Schnittansicht durch ein Gehäuse 1, in dem die vorstehend beschriebene Pumpeneinrichtung 30 untergebracht ist, wobei eine an der Seitenwand des Gehäuses vorhandene Luftansaugöffnung 7 über ein Rohr 40 mit einer an der Pumpeneinrichtung 30 vorhandenen Luftansaugöffnung 7' verbunden ist. Das Rohr 40 sollte so kurz wie möglich sein, um Schwankungen der Luftströmung zu verhindern. Die Bodenwand des Gehäuses ist mit einer Luftauslaßöffnung 8 und einer Befestigung 9 für Dreibeine versehen. Die Luftauslaßöffnung 8 gibt Luft nach außen, wie sie über die Luftauslaßöffnung 42 zugeführt wird. Die Luft aus der Luftauslaßöffnung kann im wesentlichen einmal in das Gehäuse eingegeben werden und durch einen Spalt zwischen der Pumpeneinrichtung und dem Gehäuse strömen, um die Pumpe zu kühlen. Dann ist die Pumpeneinrichtung gegen eine Temperaturerhöhung geschützt, was dazu beiträgt, eine stabile Luftströmungsrate zu gewährleisten. Dieser Aufbau mit der in einem Gehäuse untergebrachten Pumpeneinrichtung 30 hat den weiteren Vorteil, daß wenig Geräusche hervorgerufen werden.
Der vorstehend genannte Transmembrandruck und die Membrandurchtrittsgeschwindigkeit für Luft können, wenn die Membranfläche des verwendeten Membranfilters bekannt ist, immer auf vorgegebenen Werten gehalten werden, wenn die Pumpe mit einer konstanten Luftansaugrate und bei konstantem Luftdruck läuft. Bei einer Pumpeneinrichtung mit großer Kapazität können durch das Anbringen eines Durchflußmessers und eines Einstellventils der Transmembrandruck und die Membrandurchtrittsgeschwindigkeit unter vorgegebenen Werten gehalten werden.
Es ist geschickt, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Timereinrichtung versehen ist, die es ermöglicht, Luft mit konstanter Rate für eine konstante Periode strömen zu lassen, damit Bakterien in einem festgelegten Luftvolumen gesammelt werden können. Es ist bevorzugt, daß die verwendete Timereinrichtung mehrere verschiedene Zeitwerte einstellen kann, damit das Volumen der als Probe zu nehmenden Luft abhängig von der Dichte der in der Luft befindlichen Bakterien geändert werden kann, um die Meßgenauigkeit zu erhöhen. Das Trägerpanel 45, das an der Vorderseite des in Fig. 4 dargestellten Gehäuses vorhanden ist, ist mit einem Schalter sowohl zum Starten der Pumpeneinrichtung als auch zum Einstellen deren Betriebszeit versehen. 46 ist ein Steuerteil, der die Timereinrichtung aufnimmt. 47 ist ein Netzkabel. Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet gemäß dem in Fig. 5 dargestellten Flußdiagramm.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung tritt z. B. alle 1,95 ms ein Timerinterrupt auf, um während des Ablaufs einer Hauptroutine eine Timerinterruptroutine abzuarbeiten, wie in Fig. 5 dargestellt. Schalter 6 und 6' entsprechen den in Fig. 1 dargestellten, wobei es der Schalter 6 ermöglicht, die Timereinrichtung für ungefähr 10 Minuten zu betreiben, und es der Schalter 6' ermöglicht, sie für ungefähr 20 Minuten zu betreiben.
Es hat sich herausgestellt, daß dann, wenn Luft bei vorgegebenen Bedingungen angesaugt wird und die Luft bei konstantem Transmembrandruck unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau hindurchgeleitet wird, die Bakterien in der angesaugten Luft ohne Abtöten derselben sicher an der Oberfläche des Membranfilters gesammelt werden können. Es hat sich auch herausgestellt, daß die Anzahl der in der Luft befindlichen Bakterien auf sehr einfache Weise in einem geschlossenen System dadurch bestimmt werden kann, daß der spezielle, den Membranfilter und ein ein Medium absorbierendes Kissen aufnehmende Halter verwendet wird.
Es wurde klargestellt, daß eine enge Beziehung zwischen externen, auf Bakterien wirkenden Kräften und dem Sterben von Bakterien aufgrund von Beschädigungen ihrer Zellmembran besteht. Ferner wurde klargestellt, daß auch eine enge Beziehung zwischen der Membrandurchtrittsgeschwindigkeit, mit der Luft durch den Membranfilter tritt, und dem Überlebensanteil von Bakterien besteht. Wenn ein Transmembrandruck von mehr als 13 kPa (100 mmHg) oder eine Membrandurchtrittsgeschwindigkeit von mehr als 15 cm/Sek. verwendet wird, nimmt der Überlebensanteil mit zunehmendem Transmembrandruck oder zunehmender Membrandurchtrittsgeschwindigkeit ab, und die Streuung der Meßdaten nimmt deutlich zu. Es hat sich auch gezeigt, daß der Überlebensanteil abnimmt, wenn eine Pulsation der Strömung der angesaugten Luft auftritt. Demgemäß kann für beinahe kein Sterben der Bakterien gesorgt werden, und die Streuung der Meßdaten kann dadurch minimiert werden, daß die Membrandurchtrittsgeschwindigkeit, mit der Luft durch den verwendeten Membranfilter tritt, nicht mehr als 15 cm/Sek. hat und der Transmembrandruck konstant nicht mehr als 13 kPa (100 mmHg) hat.
Bei der Probennahme von Luft zum Bestimmen von in der Luft befindlichen Bakterien kann Luft in jeder beliebigen Richtung durch den Membranfilter geleitet werden, wie nach oben, horizontal oder nach unten, wenn der Halter entsprechend angeordnet wird. Die Anordnung nach oben ruft jedoch manchmal eine Schwankung der Meßdaten hervor, da einige andere Bakterien zusammen mit Staub, die an der Bedienperson anhafteten, auf die Oberfläche des Membranfilters fallen. Um die Reproduzierbarkeit der Meßdaten weiter zu erhöhen, wird daher der Halter vorzugsweise horizontal angeordnet, damit die Luftströmung horizontal durch den Membranfilter läuft.
Nun wird ein Prozeß zum Bestimmen von in der Luft befindlichen Bakterien unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben.
Als erstes wird der Spannungsversorgungsschalter des in Fig. 1 dargestellten Geräts betätigt, und dann wird der obere Halter 22 des Halters 2, wie in Fig. 6 dargestellt, mit einem Filteröffner 10 entfernt. Danach wird der Luftauslaß 23 des unteren Halters 20 in die Luftauslaßöffnung 7 eingeführt, die an der Seitenwand des Gehäuses 1 vorhanden ist, und er wird dort fixiert. Dann wird die Öffnung des mittleren Halters 21 ein Lufteinlaß.
Nach der Auswahl der gewünschten Ansaugzeit wird der Startschalter 6 betätigt. Die Pumpeneinrichtung beginnt zu laufen, wenn der vorstehend genannte Schalter eingeschaltet ist, und sie saugt Luft für ungefähr 10 Minuten an, um Bakterien an der Oberfläche des Membranfilters zu sammeln. Wenn die ausgewählte Ansaugzeit vorüber ist, schaltet der Schalter ab, um die Pumpeneinrichtung anzuhalten.
Nachdem die Pumpeneinrichtung angehalten hat, wird der Halter 2 aus der Luftansaugöffnung des Gehäuses herausgenommen. Der obere Halter 22 wird am mittleren Halter des demontierten Halters 2 befestigt, um den Lufteinlaß zu verschließen. Dann wird der Halter mit der Oberseite nach unten herumgedreht, wie in Fig. 7 dargestellt, und das Ende einer ein Medium enthaltenden Ampulle 27 wird durch einen am unteren Halter 20 vorhandenen Luftauslaß 23 in den Halter eingeführt, um ein Medium einzuspritzen.
Da ein ein Medium absorbierendes Kissen auf die Rückseite des Membranfilters aufgeschichtet ist, imprägniert eine vorgegebene Menge des in der Ampulle enthaltenen Mediums auf einfache und gleichmäßige Weise die gesamte Oberfläche des Kissens. Kulturmedien werden in solche für Bakterien allgemein und solche für Pilze eingeteilt, wobei die ersteren zum Inkubieren von Staphyrokokken oder dergleichen verwendet werden.
Beispiele für Medien für Bakterien allgemein sind eine Mischung aus Rindfleischextrakt, Trypton, Dextrose und dergleichen sowie aus Trypton, Sojapepton, Natriumchlorid, Agar und dergleichen.
Nach Abschluß des Einspritzens des Mediums wird der am unteren Halter vorhandene Luftauslaß 23 dicht mit einer Kappe 28 verschlossen, wie in Fig. 8 dargestellt. Um das Kissen schnell mit dem Medium zu imprägnieren, ist es bevorzugt, daß eine den Lufteinlaß des oberen Halters 22 verschließende Kappe 26 entfernt wird, wenn das Medium eingespritzt wird. In diesem Fall wird die Öffnung im oberen Halter 22 mit der Kappe 26 verschlossen, nachdem das Einspritzen des Mediums abgeschlossen ist.
Auf die mit der Kappe 28 verschlossene Seitenwand des Halters 2 wird ein Etikett aufgeklebt, das zum Beispiel das Datum und den Ort der Messung, die Probennummer und dergleichen angibt, und der Halter wird, mit dem unteren Halter nach oben, bei vorgegebenen Bedingungen für eine vorgegebene Zeit in einer Bebrütungseinrichtung inkubiert. Bakterien werden im allgemeinen bei z. B. 35 bis 37º für 24 bis 48 Stunden inkubiert. Nachdem die Bebrütungszeit verstrichen ist, ist eine Anzahl Kolonien an der Oberfläche des Membranfilters beobachtbar, wie in Fig. 9 dargestellt. Die Anzahl der Kolonien wird unter visueller Betrachtung über den Transporthalter gezählt. Das Ausmaß der Verschmutzung im getesteten Raum kann auf Grundlage der Anzahl von Kolonien pro Einheitsvolumen an Luft beurteilt werden.
Wie bisher beschrieben, können das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung auf sichere Weise in der Luft befindliche Bakterien sammeln, ohne daß sie getötet werden, wodurch hochreproduzierbare Ergebnisse erzeugt werden. Ausserdem benötigt das Verfahren keine Vorbereitungsarbeiten und kann direkt auf einfache Weise angewandt werden. Das Verfahren ist insbesondere zum Kontrollieren der Reinheit und zum Überprüfen des Verschmutzungspegels in Krankenhausräumen und dergleichen geeignet, wo eine strenge Kontrolle hinsichtlich der Hygiene und der Umgebung erforderlich ist.
Andere Merkmale der Erfindung werden im Verlauf der folgenden Beschreibungen beispielhafter Ausführungsformen deutlich, die zur Veranschaulichung der Erfindung erfolgen und diese nicht beschränken sollen.

BEISPIELE

Beispiel 1

Der Überlebensanteil von Bakterien wurde unter Verwendung eines Geräts, wie es in Fig. 10 dargestellt ist, untersucht, wobei die Membrandurchtrittsgeschwindigkeit von durch ein Membranfilter tretender Luft geändert wurde. Es wurde die Luft in einem Labor mit hohem Verschmutzungsgrad getestet. Derselbe Luftbehälter 51 wurde mit einem ersten Halter 52 und einem zweiten Halter 52' verbunden, und Luft wurde durch dieselbe Saugpumpeneinrichtung 55 über Durchflußmesser 53 und 53' und Einstellventile 54 und 54' angesaugt. Während die Membrandurchtrittsgeschwindigkeit am ersten Halter 52 konstant gehalten wurde, wurde die am zweiten Halter 52' geändert, um die Dichten von Escherichia und Stphyrococcus zu messen, und es wurde die Beziehung zwischen der Membrandurchtrittsgeschwindigkeit und dem Überlebensanteil untersucht. Die Ergebnisse sind in Fig. 11 dargestellt, in der die Mittelwerte von 20 Messungen mit Vertikalbalken aufgetragen sind, wodurch der Bereich der Meßdaten angezeigt ist.
Wie es aus der Figur erkennbar ist, nimmt dann, wenn die Membrandurchtrittsgeschwindigkeit 15 cm/Sek. übertrifft, der Überlebensanteil mit zunehmender Membrandurchtrittsgeschwindigkeit ab, und es nimmt die Streuung der Meßdaten deutlich zu. Es ist daher ersichtlich, daß dann, wenn die Membrandurchtrittsgeschwindigkeit auf 15 cm/Sek. oder weniger gehalten wird, gewährleistet werden kann, daß beinahe keine Bakterien sterben und daß die Streuung von Meßdaten minimiert wird. Im allgemeinen beträgt die Membrandurchtrittsgeschwindigkeit vorzugsweise 3 bis 12 cm/Sek., um nachteilige Auswirkungen auf Bakterien zu vermeiden.

Beispiel 2

In der Luft befindliche Bakterien wurden an der Oberfläche eines Membranfilters eines Geräts gesammelt, wie in Fig. 10 dargestellt. Dieser Ablauf wurde mehrmals wiederholt, um mehrere erste Halter 52 zu erstellen, die auf der Membranfilter-Oberfläche gesammelte Bakterien aufweisen. Nachdem die Luftauslässe der so erzeugten Halter geöffnet waren, wurde jeder der Halter über einen Luftbehälter 57 mit einer Luft ansaugenden Pumpeneinrichtung 56 verbunden. Die Pumpeneinrichtung wurde, wie in Fig. 12 dargestellt, gekoppelt mit einem am Luftbehälter 57 vorhandenen Druckmeßgerät 58, so eingestellt, daß für 20 Minuten konstanter Druck auf den Membranfilter ausgeübt wurde. Die Anzeige durch das Druckmeßgerät entsprach dem Transmembrandruck des Membranfilters.
Der Test wurde wiederholt, wobei der Druck im Druckbehälter, d. h. der auf den Membranfilter wirkende Transmembrandruck verändert wurde. Nach jedem Test wurde der Membranfilter mit destilliertem Wasser gewaschen, und es wurde die Kaliumionenkonzentration im destillierten Wasser bestimmt.
Wenn die Zellenmembran von Bakterien beschädigt ist, fliessen in ihren Zellen enthaltene Kaliumionen in das destillierte Wasser. Die Änderung der Kaliumionenkonzentration zeigt daher an, wie die Zellenmembran beschädigt ist, d. h. das Ausmaß des Abtötens der Bakterien.
Fig. 13 ist ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen dem Transmembrandruck und der Kaliumionenkonzentration in destilliertem Wasser zeigt. Wie es aus Fig. 13 erkennbar ist, tritt kein merkliches Ausströmen von Kaliumionen in die wässrige Lösung auf, wenn der Transmembrandruck nicht über 100 mmHg liegt, wobei bei einem Druck über 100 mmHg die Kaliumionenkonzentration mit dem Transmembrandruck zunahm, was deutlich die Beziehung zwischen dem Transmembrandruck und dem Überlebensanteil von Bakterien anzeigt. Angesichts des Einflusses auf Bakterien ist es bevorzugt, daß der Transmembrandruck auf 1,3 bis 10 kPa (10 bis 75 mmHg) eingestellt wird.

Beispiel 3

Unter Verwendung eines Geräts wurde der Einfluß von Luftströmungspulsationen auf Bakterien untersucht, wie in Fig. 14 dargestellt. Die Probenluft wurde einem stark verunreinigten Labor entnommen, wie beim Beispiel 1 getestet. Derselbe Luftbehälter 51 wurde mit einem ersten Halter 52 und einem zweiten Halter 52' verbunden, und der erste Halter 52 wurde mit einer Pumpeneinrichtung 59 mit zwei Sätzen von Membranpumpen verbunden, um auf kontiniuierliche Weise Luft anzusaugen. Die Luftansaugöffnungen und die Luftauslaßöffnungen der zwei Membranpumpen waren, wie in Fig. 3 dargestellt, jeweils mit einem Rückschlagventil versehen, so daß Luft bei konstantem Druck angesaugt wurde. Eine Membranpumpe 60 wurde am zweiten Halter 52' angebracht. Die mit dem ersten Halter verbundene Pumpeneinrichtung 59 wurde für 20 Minuten betrieben, und die mit dem zweiten Halter verbundene Membranpumpe 60 wurde für 40 Minuten betrieben, wobei die Membrandurchtrittsgeschwindigkeit auf 12 cm/Sek. und der Transmembrandruck auf nicht mehr als 13 kPa (100 mmHg) eingestellt waren.
Die im ersten und zweiten Halter untergebrachten Membranfilter wurden entnommen und getrennt mit wässriger Lösung auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 2 gewaschen. Die wässrigen Lösungen wurden hinsichtlich der Kaliumionenkonzentration geprüft. Während die Kaliumionenkonzentration hinsichtlich des Membranfilters, der im ersten Halter untergebracht war, null betrug, war diejenige hinsichtlich des im zweiten Halter untergebrachten Membranfilters 1,3 ppm. Diese Tatsache zeigt, daß Bakterien durch intermittierende Druckanwendung abgetötet werden.

Beispiel 4

Das in Fig. 1 dargestellte Gerät gemäß der Erfindung wurde in der Mitte eines Raums aufgestellt, der hinsichtlich der Dichte von in der Luft befindlichen Bakterien zu testen war, wobei der Halter so positioniert wurde, daß Luft einer Horizontalströmung in einer Höhe von 1 m über dem Boden unterworfen wurde. Es wurde ein Membranfilter mit einem Durchmesser von 33 mm verwendet, das mit einer Gittermarkierung mit einer Teilungsweite von 3 mm versehen war. Als Kissen zum Absorbieren eines Mediums wurde ein Vlies aus einer Zellulosefaser verwendet, mit einem Absorptionsaufnahmevermögen von ungefähr 1 ml. An der Luftansaugöffnung wurde eine Kapsel montiert, und der Timer wurde eingeschaltet. Die Pumpe lief für ungefähr 13 Minuten. Luft trat horizontal mit einer Membrandurchtrittsgeschwindigkeit von 8,8 cm/Sek. (4,5 1/Min., 15ºC) durch den Membranfilter hindurch, so daß ein Gesamtvolumen von 56,6 Liter durchlief. Die angesaugte Luft wurde aus einer Luftauslaßöffnung am Gehäuse ausgegeben.
Nachdem ein vorgegebenes Luftvolumen hindurchgetreten war und die Pumpeneinrichtung angehalten worden war, wurde der obere Halter am Lufteinlaß des Halters angebracht, um den Lufteinlaß zu verschließen, und der Halter wurde vom Gehäuse abgenommen. Ungefähr 1,0 ml eines Mediums wurden in das auf die Rückseite des Membranfilters aufgeschichtete Kissen eingespritzt. Das Medium hatte eine Zusammensetzung aus 6 g/l Rindfleischextrakt, 10 g/l Trypton und 2 g/l Dextrose.
Der Halter mit dem eingespritzten Medium wurde in einer Bebrütungseinrichtung angeordnet und bei 37ºC für 48 Stunden inkubiert. Dann wurde die Anzahl der Kolonien gezählt, die sich an der Oberfläche des Membranfilters entwickelt hatten. Die Dichte der in der Luft befindlichen Bakterien wurde als Exemplare pro Kubikfuß (pcs/cf = pieces/cubic foot) ausgedrückt (so daß ein 1 pcs/cf dem Wert 283 pcs/m³ entspricht).
Die in der Luft befindlichen Bakterien in der Laborluft wurden gemäß dem vorstehend genannten Verfahren bestimmt. Um die Meßgenauigkeit bei der Erfindung zu bestätigen, wurde auch ein Kollisionsverfahren, das als hochgenaues Bestimmungsverfahren bekannt ist, getrennt verwendet, um in der Luft befindliche Bakterien zu bestimmen, wobei ein spezifiziertes Luftvolumen von oben her in ein Meßgerät mit Schlitz eingesaugt wurde, wobei die Luft auf ein Agar enthaltendes Medium treffen konnte. Die durch die zwei Verfahren erhaltenen Ergebnisse zeigten, wie in Fig. 15 dargestellt, eine sehr hohe Korrelation.

Claims

1. Verfahren zum Bestimmen von in der Luft befindlichen Bakterien, das die folgenden aufeinanderfolgenden Schritte aufweist: Hindurchleiten eines Luftvolumens durch einen Membranfilter mit einer Membrandurchtrittsgeschwindigkeit nicht über 15 cm/Sek. und bei einem im wesentlichen konstanten Transmembrandruck von nicht mehr als 13 kPa (100 mmHg) , um in der Luft befindliche Bakterien an der Oberfläche des Membranfilters zu sammeln, wobei der Membranfilter mikroporös ist und auf einem in einem Halter untergebrachten, ein Medium absorbierenden Kissen angebracht ist; Einspritzen eines Mediums in das im Halter untergebrachte, das Medium absorbierende Kissen; Inkubieren aller Bakterien, die auf dem Filter gesammelt wurden und Messen der Anzahl von Kolonien, die sich auf der Oberfläche des Membranfilters entwickeln.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem dafür gesorgt wird, daß Luft mittels einer Saugpumpeneinrichtung durch den Filter tritt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem das Luftvolumen horizontal durch den Membranfilter geführt wird.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Luftvolumen durch den Membranfilter geführt wird, während der Transmembrandurck durch eine Kombination mindestens zweier Membranpumpen, die aufeinanderfolgend Kompression und Expansion wiederholen, im wesentlichen konstant gehalten wird.

5. Vorrichtung zum Bestimmen in der Luft befindlicher Bakterien, mit einem mit einem Lufteinlaß und einem Luftauslaß versehenen Halter, der einen mikroporösen Membranfilter aufnimmt, der mit einem ein Medium absorbierendes Kissen beschichtet ist, einer Pumpeneinrichtung mit einer Luftansaugöffnung, in die der Luftauslaß des Halters eingepaßt werden kann, um dadurch Luft mit einer Membrandurchtrittsgeschwindigkeit nicht über 15 cm/Sek. und bei einem im wesentlichen konstanten Transmembrandruck von nicht über 13 kPa (100 mmHg) über den Membranfilter zu saugen, und einer Timereinrichtung, die die Pumpeneinrichtung für eine vorgegebene Zeit betreibt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der der mit dem Membranfilter versehene Halter in einer Höhe von 0,5 bis 1,5 m über dem Boden, vertikal auf dem Boden stehend, verwendet wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, bei der die Pumpeneinrichtung eine Membranpumpe ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, bei der die Pumpeneinrichtung ein Paar Membranen aufweist, von denen sich jede an einem der entgegengesetzten Enden einer sich hin und her bewegbaren Achse befindet, wobei es die Hübe der sich hin und her bewegbaren Achse ermöglichen, daß das Paar Membranen abwechselnd Kompression und Expansion wiederholt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, bei der die Pumpeneinrichtung mindestens zwei Membranpumpen aufweist, von denen jede über eine Luftauslaßöffnung, die mit einem sich während Kompression öffnenden und während Expansion schließenden Rückschlagventil versehen ist, und eine Luftansaugöffnung verfügt, die mit einem sich während Kompression schließenden und während Expansion öffnenden Rückschlagventil versehen ist, wobei die Luftansaugöffnungen der Membranpumpen über ein Verbindungsrohr mit einer Luftansaugöffnung verbunden sind, in die der Luftauslaß des Halters eingepaßt werden kann, um dadurch Luft im wesentlichen kontinuierlich durch aufeinanderfolgende Wiederholung von Kompression und Expansion der Membranen anzusaugen.