HU215946B - Berendezés és eljárás mikrobiális szaporodás, és eljárás mikroorganizmusok jelenlétének meghatározására mintában - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya eljárás, és az eljárást megvalósító berendezésmikrőbiális szapőrődás mérésére adőtt mintában, és a lényege abbanvan, hőgy: készítünk egy sterilizálható tartályt (1), amelynek legalább egyikfalában átlátszó tartőmányt alakítűnk ki, veszünk egy, a tartályban (1) lévő mikrőbiális szapőrődás sőránkeletkező anyagcseretermék mérésére kiképezett érzékelőt (2), amelyeta tartály (1) falában kiképezett, átlátszó tartőmánynál helyezünk el, az átlátszó tartőmány közelében a tartályőn (1) kívül egy, akibőcsátőtt fényét az érzékelőre (2), majd őnnan egy, az átlátszótartőmány közelébe, az érzékelővel (2) fénykapcsőlatban lévő dtektőrra (5) vezető fénykibőcsátó elemet (4) helyezünk el, a mintát a tartályba (1) steril körülmények között helyezzük el éstárőljűk, és mérjük a detektőr (5) kimenőjelének a váltőzását, ésebből ismert módőn határőzzűk meg a tartályban (1) lévő ikrőbiálisszapőrődás mértékét. A találmány tárgya tővábbá eljárásmikrőőrganizműsők jelenlétének meghatárőzására egy adőtt mintában, atalálmány szerinti berendezés segítségével, és a lényege, hőgy amintát steril tartályba (1) he yezzük, a mintát ebben a tartályban (1)tárőljűk, a mintát a fénykibőcsátó elemmel (4) megvilágítjűk, adetektőrral (5) az érzékelő (2) kimenőjelében bekövetkező váltőzástlegalább egy időszakban mér ük, kiszámítjűk a mért paraméter váltőzásisebességét úgy, hőgy a mért érték első differenciálhányadősát vesszük,az első differenciálhányadősból határőzzűk meg mikrőőrganizműsőkjelenlétét a mintába . ŕ

Description

A találmány tárgya berendezés és eljárás mikrobiális szaporodás és eljárás mikrobák jelenlétének meghatározására mintában.

A találmány szerinti berendezés segítségével a mikroorganizmusok szaporodása mérhető egy adott mintán belül úgy, hogy a minta állapotát követő érzékelő és mérő elem paramétereit figyeljük.

A különféle klinikai mintákban a mikrobiális fertőzések és szennyezések jelenlétét általában úgy határozzák meg, hogy a mintát tenyészoldatba helyezik, és a tenyészoldatban úgy mérik a mikrobiális aktivitást, hogy vagy magát a mintát vizsgálják, vagy a minta fölötti atmoszférát figyelik adott időszakon keresztül.

Az US 4182 656 számú szabadalmi leírásban ismertetett megoldás szerint úgy járnak el, hogy a mintát olyan tartályba helyezik el, ahol a tenyészközeg szén 13 tartalmú fermentációs szubsztrátum. A tartályt ezután tömítik, majd a mintát a biológiai aktivitására kedvező hatásnak teszik ki, a minta fölötti gázatmoszférában a szén 13 arányát a szén 12-éhez képest mérik, és összehasonlítják a kiindulási aránnyal.

Az US 4 152 213 számú leírásban olyan eljárást ismertetnek, ahol a mintában lévő oxigént elhasználó baktériumok jelenlétét a tartályban úgy határozzák meg, hogy a minta fölötti atmoszférában figyelik az oxigén mennyiségének a csökkenését. Ennél a megoldásnál a tartályban a minta fölött elhelyezkedő gázt figyelik és mérik.

Az US 4 073 691 számú szabadalmi leírásban biológiailag aktív adalékanyagok, beleértve a baktériumokat is, jelenlétének meghatározására szolgáló eljárást ismertetnek, amely eljárás során egy, a tenyészközeget tartalmazó tömített tartályban lévő minta fölött mérik a gázatmoszféra egy vagy több paraméterének az időbeli változását adott időszakon keresztül.

Az EP 83108468.6 számú bejelentésben szén-dioxid változását mérik a minta fölötti gázatmoszférában úgy, hogy a mérés nem fejt ki káros hatást a mintára.

Az ebben a bejelentésben ismertetett eljárás és berendezés, valamint a többi ismert egyéb, ilyen célra szolgáló eljárás és berendezés vagy radiometriás mérési eljárást alkalmaz, vagy pedig a tömített tartályba be kell hatolni, hogy a tenyésztés után a gázatmoszférában mérni lehessen a gázatmoszféra paramétereit, vagy pedig a mintához olyan anyagból készült tartályt kell alkalmazni, amely az infravörös fény teijedését akadálytalanul lehetővé teszi.

Az US 4,456,380 számú leírás olyan hagyományos tenyészlapokra vonatkozik, amelyek nem tartalmaznak tömített tartályokat. A lemezen lévő sejtek nem sterilek, a baktériumok szándékosan kerülnek be a sejtekbe. Ezeket a baktériumokat úgy határozzák meg, hogy vegyszerrel átitatott papírtárcsát használnak, ahol minden tárcsa alkalmas arra, hogy egy vagy két színnel kimutassa, hogy létrejött-e reakció vagy sem. A kijelölt cél olyan, baktériumok felismerésére szolgáló tesztelési rendszer kialakítása, amely automatikusan meghatározza a vizsgálati minta színeit, és amely rendszernél előnyösen különféle vegyszerekkel átitatott papírtárcsa kerül alkalmazásra. Ennél a rendszernél a nyert jelek feldolgozása oly módon történik, hogy vagy egy „+” vagy egy előjelű eredményt kapunk.

Az EP 0301 699 számú szabadalmi leírás olyan berendezésre vonatkozik, amely nem tartalmaz tömített sterilizálható tartályt, hanem hagyományos mikrotiter (mérőoldatok koncentrációja) lemezekre vonatkozik. Ami még fontosabb, a berendezés nem tartalmaz olyan kijelzőeszközöket, amelyek az anyagcseretermékek behatására a tulajdonságokban bekövetkezett mérhető változást mutatják be. Az leírásban ismertetett eljárás magában foglalja a biológiai minták bioaktivitásának meghatározását a mintáról visszaverődő fényjel mérésével. Ez az eljárás a mintában bekövetkező olyan színváltozás mérésén alapul, ami hatással van a fényjel visszatükröződésére a mintánál. Az eljárással kimutatható a mintában magában bekövetkező színváltozás, ahol ezt a színváltozást a mintához adott egy vagy több pH-érzékeny festékanyag eredményezi. Az anyagcseretevékenység kimutatása tehát olyan színváltozásokon vagy más tulajdonságokon alapul, amelyek magának a mintának a visszatükröződésére vannak kihatással. Az egyik előnyös kiviteli alak esetében ez egy bizonyos festékanyag hozzáadásának köszönhető, amely festékanyag színe például a pH-változás következtében változik. A méréseket a mintában bekövetkező változások alapján végzik.

Ismeretesek még további olyan eljárások is, ahol a mintában lévő mikrobiális fertőzés és szennyezés mérése, például a vérben úgy történik, hogy a mintában percenként megmérik a hőmérséklet, pH-érték, zavarosság, szín, biolumineszcencia és impedancia változását. Ezeknél az eljárásoknál a mérés úgy történik, hogy a baktériumanyagcsere-mellékterméket mérik egy adott mikrobiális szennyezés mennyiségének a meghatározására. A mikrobiális szennyezések tenyésztéssel és/vagy festéssel is mérhetők. A fent ismertetett eljárások közül az impedanciamérés, a radiometriás mérés és az infravörös spektroszkópiás mérés teszi lehetővé, hogy klinikai mintákat automatikusan lehessen mérni. Az impedanciamérés és az infravörös fény felhasználásával történő mérés kivételével az egyéb eljárásoknál mindenképpen szükség van arra, hogy a tartályba behatoljunk annak érdekében, hogy a mintának a paramétereit vagy a minta fölötti gázatmoszféra paramétereit meghatározzuk.

Mivel a szennyezések és fertőzések következtében fellépő változás hatása sok esetben igen hasonlatos a minta feletti atmoszféra változásának a hatásához, ezek az eljárások nem teszik lehetővé, hogy a méréseket folyamatosan vagy rövid intervallumokban egymás után, de hosszú ideig végezzük. Ez komoly hátrány, mivel a mikrobák szaporodási sebessége attól függően változik, hogy milyen organizmusról van szó, illetőleg hányféle organizmus volt az eredeti mintában. Előre tehát nem lehet megjósolni, hogy a minta feletti atmoszférában vagy a folyadékmintában mikor fog olyan változás bekövetkezni, amely már jól mérhető értéket ad.

További problémát jelent az is, hogy ha a fertőzést vagy szennyezést a pH-érték változásának mérésével határozzuk meg folyadékban, a különféle anyagcseretermékek a minta pH-értékét különbözőképpen befolyá2

HU 215 946 Β solják. Ha például ammónia keletkezik, a pH-érték nő, míg ha CO₂ keletkezik, akkor ez a pH-értéket csökkenteni fogja. A különféle szennyező és fertőző organizmusok különböző szaporodási sebessége van, amikor a pH-érték növekedését eredményezi, és van, amikor pedig a csökkenését. Ez a változó növekedés, illetve csökkenés nem érzékelhető, ha a pH-értéket csak nagyon nagy időközönként mérjük. Másik hibaforrás a pH-érték mérésekor vérmintában például az, hogy a mérőelemet a vércellák jelenléte elhomályosítja, és így a mérést meghamisítja. A kolorimetriás indikátorok csak akkor használhatók megfelelően jó hatásfokkal, ha a minta jellegéből adódó hibák elháríthatok, azon a festékanyag hatását kiküszöböljük.

A találmány célja olyan eljárás, berendezés, amelynek segítségével olyan mintában, amely mikrobiális szaporodás tenyészetét tartalmazza, folyamatosan mérjük és figyeljük a pH-érték vagy a CO₂-szint változását úgy, hogy egy érzékelőt helyezünk el a tartályon belül, és annak jelét külső mérőjellel dolgozzuk fel, azaz nem kell a méréshez a tartályba behatolni.

Találmányunk szerinti megoldásnál a jelek oly módon kerülnek feldolgozásra, hogy mérhető tulajdonságokban bekövetkező változás, illetve azok nagyságrendje folyamatos ellenőrzés alatt áll. Találmányunkkal mennyiségi jelet nyerünk, amelyből a baktériumok növekedési/szaporodási sebessége levonható.

A találmány célja egy olyan berendezés kidolgozása, amelynek segítségével a mintában a CO₂- vagy a pH-érték változását zárt tartályban méljük, anélkül, hogy a mérés alatt a tartályba be kellene hatolni.

Ugyancsak célja a találmánynak egy olyan pH-érték és/vagy CO₂-mérő kidolgozása, amely lehetővé teszi a pH-érték és/vagy a CO₂-érték folyamatos mérését, és ezen mérést nem befolyásolja a közegben lévő különféle színezett adalékanyagok jelenléte.

A találmány célja továbbá eljárás, amely lehetővé teszi a pH-érték abszolút értékének és változási sebességének a mérését és kijelzését.

További cél egy olyan berendezés kidolgozása, amely klinikai mintában lévő mikroorganizmusok jelenlétének a mérésére szolgál, ilyen klinika minta lehet a vér vagy egyéb testfolyadék, ahol a mintát átlátszó, tömített steril tartályban steril körülmények között tenyésztjük.

A találmány szerinti megoldás felismerése az volt, hogy a mintában bekövetkező változásokat úgy mérjük, hogy a mintához steril körülmények között egy, kívülről vezérelt és onnan leolvasott érzékelő van csatlakoztatva.

A találmány berendezés mikrobiális szaporodás mérésére és kijelzésére mintában, és lényege abban van, hogy a berendezés tartalmaz egy tömíthető, sterilizálható tartályt, amelyben a minta steril körülmények közötti tenyésztésére kiképezett belső kamra van, a tartály falának legalább egy átlátszó tartománya van; tartalmaz a berendezés egy, a mintában bekövetkező mikrobiális szaporodáskor keletkező anyagcseretermék mérhető paraméterváltozását mutató és a mért értéket a tartály átlátszó falán keresztül továbbító sterilizálható érzékelőt, amely érzékelő a tartály falának azon tartományában van elhelyezve, ahol az átlátszó rész van kiképezve; tartalmaz továbbá legalább egy fénykibocsátó elemet, amely a tartály tömítését követően a tartályba történő külső behatolás nélkül van a tartály átlátszó tartományánál elhelyezett érzékelővel fénykapcsolatban; a berendezés tartalmaz továbbá legalább egy, a fénykibocsátó elemnek az érzékelőről továbbított jelét vevő detektort, és mind a fénykibocsátó elem, mind pedig a detektor egy jelfeldolgozó berendezéshez van csatlakoztatva.

A jelfeldolgozó berendezés előnyös akkor, ha a detektor fotodióda, a fénykibocsátó elem pedig fénykibocsátó dióda.

Előnyös, ha a jelfeldolgozó berendezésnek a fénykibocsátó elemhez csatlakozó része stabilizált tápegység, és a detektor jelét előre megadott időközönként letapogató, és az egymást követő mérések értékeit minden egyes mérési periódusban összehasonlító áramkörrel, például multiplexerrel van ellátva, amely adott esetben erősítőn keresztül van a legalább egy detektorral összekapcsolva, illetve a berendezés legalább egy detektor kimenőjelének periodikus mintavételére, összehasonlítására és a jel változási sebességének a meghatározására kiképezett áramkört tartalmaz.

Előnyös az is, ha a jelfeldolgozó berendezés a legalább egy detektor kimenőjele változásának a sebességét és annak időtartamát mérő elrendezést tartalmaz.

A találmány tárgya továbbá eljárás mikrobiális szaporodás mérésére adott mintában.

Az eljárás a következő lépésekből áll:

- készítünk egy sterilizálható tartályt, amelynek legalább egyik falában átlátszó tartományt alakítunk ki,

- veszünk egy, a tartályban lévő mikrobiális tenyésztés során keletkező anyagcseretermék érzékelésére kiképezett érzékelőt, amelyet a tartály falában kiképezett, átlátszó tartománynál helyezünk el,

- az átlátszó tartomány közelében egy, a kibocsátott fényt az érzékelőre, majd onnan egy, az átlátszó tartomány közelébe, az érzékelővel fénykapcsolatban lévő detektorra vezető fénykibocsátó elemet helyezünk el,

- a mintát a tartályba steril körülmények között helyezzük el és tároljuk, és a detektor kimenőjele változását méijük, és ebből ismert módon határozzuk meg a tartályban lévő mikrobiális szaporodás mértékét.

Előnyös az eljárás, ha a legalább egy detektor kimenőjelét előre megadott időközönként önmagában ismert módon kialakított jelfeldolgozó berendezéssel vesszük, és minden egyes egymást követő időtartamban mért jelben bekövetkező változást az előzővel vagy előzőekkel összehasonlítunk, és legalább egy detektor kimenőjelét mintavételezéssel vesszük, az egymás után vett jeleket összehasonlítjuk, és ebből határozzuk meg a detektor kimenőjelének változási sebességét. Adott esetben mérjük a változási sebesség időtartamát is.

A találmány tárgya továbbá eljárás mikrobák jelenlétének meghatározására egy adott mintában, a talál3

HU 215 946 Β mány szerinti berendezés segítségével, amely eljárás lényege, hogy a mintát steril tartályba vezetjük be, a mintát ebben a tartályban tároljuk, a detektorral az érzékelő kimenőjelében bekövetkező változást mérjük legalább egy időszakban, kiszámítjuk a mért paraméter változási sebességét úgy, hogy a mért érték első differenciálhányadosát vesszük, az első differenciálhányadosból határozzuk meg mikrobák jelenlétét a mintában.

Előnyös, ha a mintát steril tartályba helyezzük és itt tároljuk, az érzékelő kimenőjelének amplitúdóját megmérjük, és ebből határozzuk meg a mikroba jelenlétét. A mért jel második differenciálhányadosát is meghatározhatjuk, és a második differenciálhányados nagyságából állapítjuk meg a mikrobák jelenlétét és jelenlétének mértékét.

Adott esetben mérjük a második differenciálhányados időtartamát.

Előnyös a berendezés, ha az érzékelő egy membránt és egy hordozóközeget tartalmaz, és az érzékelő a mikrobiális anyagcseretermék változásának kijelzésére van kiképezve. A membrán adott esetben a tartály belső falától tömítve van, és az érzékelő a tartály belső falán van elhelyezve, és membrán választja le a tenyészközegtől.

A mért anyagcseretermék például szén-dioxid, és az érzékelő CO₂-érzékelő és/vagy az érzékelő pH-érzékelő.

A detektor lehet fényabszorbciót, foszforeszkálást, fénybecsapódást, fényvisszaverődést, fluoreszcenciát vagy visszaverődést mérő elem.

A berendezés tartalmazhat a detektor kimenőjel-változásának gyorsulását mérő elemet, és a gyorsulás időtartamát is meghatározhatjuk.

Mérhetjük a detektor kimenőjelének amplitúdóját és/vagy időtartamát.

A találmány szerint a mikroorganizmusok jelenléte jól érzékelhető olyan interferáló anyagok jelenlétében is, mint a nagy koncentrációjú vörösvértestek, a mérés nem radiometriás és nem káros a mintára.

Mivel a pH-érték és/vagy a CO₂ -érték szintje a mintán belül változik, az eldobható érzékelő fényvisszaverő és/vagy fényelnyelő paramétere is ennek megfelelően változik. Az érzékelő fényvisszaverő képességének a változása mérhető úgy, hogy egy megfelelő fénykibocsátó és fényvevő mechanizmust alkalmazunk, ahol a fénykibocsátó elem, azaz egy fénykibocsátó elem által kibocsátott és ezen fénynek a mintáról visszavert fényét mérjük, és a paraméterekben bekövetkező változás a visszaverődési tényező vagy abszorbciós tényező változása alapján értékelhető, mérjük továbbá az előbb említett paraméterek változási sebességét is. A mért érték és a mért változásisebesség-érték azután analizálható, és ebből lehet meghatározni, hogy a mintában a mikrobiális szaporodás milyen mértékű.

A találmányt a továbbiakban példakénti kiviteli alakjai segítségével a mellékelt ábrákon mutatjuk be részletesebben. Az

1. ábrán látható a találmány szerinti, a minta befogadására kiképezett berendezés oldalirányú metszete az érzékelőkkel, illetőleg fénykibocsátó elemmel együtt, a

2. ábrán látható a pH-érték és a fényvisszaverődés függvénye, a

3. ábrán látható a fényvisszaverődés változása az idő függvényében CO₂ mérésekor és a pH-érték mérésekor, ha a mintában E. coli baktérium szaporodását mérjük, a

4. ábrán látható a fényvisszaverődésnek a különböző anyagok esetén bekövetkező változása az idő függvényében, az

5. ábrán a konstans küszöbértékszint látható a konstans meredekségű mérőjellel összehasonlítva, a

6. ábrán látható a találmány szerinti berendezés egy részletesebb kiviteli alakja, míg a

7a. és 7b. ábrákon látható a találmány szerinti berendezés arra az esetre, amikor nyolc minta egyidejű mérése lehetséges.

A találmány szerinti berendezés olyan, a mérendő közeget nem károsító berendezés, amelynek segítségével klinikai mintákban, például vérmintában vagy egyéb testfolyadékban lévő mikroorganizmusok jelenléte mérhető úgy, hogy mérjük a mikroorganizmusok által létrehozott anyagcseretermékek szaporodását.

A vizsgálandó mintát az 1. ábrán látható, speciálisan kialakított 3 közegbe helyezzük, amely bizonyos mikrobiális anyagcseretermék létrehozását növeli. Az 1. ábrán látható tehát a 3 közeg, amely a tenyészethez kiképezett 1 tartályban van elhelyezve és tárolva. Az 1 tartály felülről van megfelelően zárva.

Az eldobható 2 érzékelő az 1 tartályban annak belső falával szemben van elhelyezve. Maga a 2 érzékelő szilárd kompozíciót vagy membránt tartalmaz, amely végső soron egy hordozóközeget képez, és tartalmaz egy indikátorközeget, amely erre a hordozóközegre vagy hordozóközegbe van beépítve. A 2 érzékelő az 1 tartály belső felületén van úgy elhelyezve, hogy az indikátorközeg kívülről látható, és ezen indikátorközeg megfelelően van tömítve és szigetelve a sejtektől, proteinektől és egyéb szilárd, áttetsző vagy színezett komponensektől, amelyek a mintában vagy a 3 közegben megtalálhatók. Látható még egy 4 fénykibocsátó elem, amely fénykapcsolatban van a 2 érzékelőn keresztül egy 5 detektorral. A 2 érzékelő tehát úgy van elhelyezve az 1 tartály falához, hogy az 1 tartály fala és a 2 érzékelő közé semmilyen anyag ne juthasson be. Ily módon meg tudjuk akadályozni, hogy a 2 érzékelő, a 4 fénykibocsátó elem és az 5 detektor közé bármilyen anyag, amely a mérést zavarná, bejusson.

Lehet olyan kiviteli alakot is kiképezni, ahol a 2 érzékelő teljesen le van választva a mintától és a 3 közegtől, ezt a leválasztást egy membrán vagy egy olyan szilárd réteg biztosítja, amely lehetővé teszi a gázmolekulák áthaladását, megakadályozza azonban az ionok áthaladását. Ily módon tehát a 2 érzékelő a kívánt módon fogja mérni a pH-érték vagy a CO₂ -érték változását, azonban nem befolyásolja a 3 közeg, és nincs kitéve közvetlenül a 3 közeg hatásának sem.

A találmány szerinti berendezéssel a testfolyadékokból, például vérből vett mintában lévő legalább egy organizmus ml-érték már mérhető.

HU 215 946 Β

Ilyen mintákat akár hét napig is szükséges tárolni ahhoz, hogy az organizmus mennyisége a kritikus szintet elérje, vagy az anyagcseretermékek szaporodása már mérhető mértékű legyen. A méréseink során azt tapasztaltuk, hogy a találmány szerinti eljárás jól használható akkor, ha az organizmusok koncentrációja 10⁶ CFU/ml. Ebben az esetben ugyanis jól mérhető a pH-érték és/vagy a CO₂-érték. Minden olyan organizmus mérhető eredményt ad, amelynek koncentrációja 10⁷-10« CFU/ml.

A találmány szerinti eljárás és berendezés az alábbi különleges tulajdonságokkal rendelkezik és az alábbi előnyöket mutatja:

1. a mikrobiális anyagcseretermékeket a tartályban lévő tenyészetben mint folyadékfázisban mérjük, és nem a minta fölötti atmoszférát méljük,

2. az eldobható, egyszer használatos 2 érzékelő az 1 tartály belső felületéhez van rögzítve, így a mérést kívülről lehet az 1 tartály átlátszó falán keresztül elvégezni anélkül, hogy az 1 tartályba be kellene hatolni, és annak egységét meg kellene bolygatni,

3. külső méréseket vizuális megtekintéssel vagy olyan mérésekkel lehet végezni, amikor a 2 érzékelő fényvisszaverődési együtthatóját méljük,

4. a 3 közegben lévő áttetsző vagy szines komponensek nem befolyásolják a 2 érzékelő működését, azzal nem lépnek kölcsönhatásba, és így nem befolyásolják a pH-érték vagy CO₂-szint mérését,

5. a jelzőmolekulák nagy koncentrációját kis térfogatban biztosítjuk, például a membránon, ily módon tehát a színváltozás nagyon könnyen érzékelhető,

6. a 2 érzékelő megfigyelése folyamatosan vagy mintavételesen rövid időközönként valósítható meg, és a mérés nem hat a mérendő közegre,

7. a pH-érték vagy a CO₂-érték abszolút értéke és változási sebessége egyaránt megállapítható a folyamatos mérésekből.

A komplex tenyészközeg tápanyag-összetevői a mikroorganizmusok által használt metabolikus utat befolyásolják. Ilyenek a különféle szerves savak, bázisok, különböző gázok stb. Ezek a termékek természetesen adott esetben minden mikroorganizmus-mintánál más és más anyagok lehetnek. Ezeknek az anyagoknak a jelenléte a folyékony közegben annak pH-értékét is befolyásolja. A találmány szerinti 2 érzékelő egy pH-érzékelőt is tartalmaz, amelynek jele a környezetben fellépő pH-érték változására mérhető mértékben változik meg. A példakénti kiviteli alaknál a pH-érzékelő gázáteresztő, ionáteresztő membránnal van borítva, a gáznak a jelenléte az, amely befolyásolja a pH-érzékelőt, ilyen gáz például a CO₂ vagy az ammónia, ezeknek a gázoknak az értékét mérjük. A mikrobiális szaporodás tehát a folyékony tenyészközeg pH-értéke változásának a mérésével, vagy a mikroorganizmus által létrehozott közegben oldott gáz mérésével mérhető. A CO₂ olyan általános anyagcseretermék, amelyet minden organizmus előállít, így a mikrobiális szaporodás mérésére ennek a mérése az egyik legcélszerűbb módszer.

Ha a 2 érzékelő CO₂-érzékelő és pH-érzékelő, úgy két közös elemet tartalmaz, nevezetesen a molekuláris minta használható mint pH-érzékelő, amelyhez egy megfelelő hordozóközeg van csatlakoztatva. A pH-érzékelő kovalens, vagy nemkovalens kötéssel illeszthető a hordozóközeghez. Maga a 2 érzékelő gázáteresztő polimer mátrixba is beágyazható, éspedig úgy, hogy a pH-érzékelő a polimer mátrix térhálósítását megelőzően van emulzióként ugyanebbe a mátrixba bevive. A CO₂-érzékelőnek még egy harmadik eleme is van, nevezetesen egy féligáteresztő közeg, amely a CO₂-érzékelő membránt a mintától és a tenyészközegtől leválasztja. A 2 érzékelő van az 1 tartály átlátszó részéhez, annak belső falához rögzítve, előnyösen ragasztva.

Különféle fluoreszkáló vagy látható pH-érzékelők használhatók, mint aktív molekuláris minták a pH-érzékelőkben vagy a CO₂-érzékelőkben. Általánosságban az egyetlen korlátozás ezen pH-érzékelők kiválasztásánál az, hogy olyan paraméterekkel kell rendelkezniük, amelyeknél megfelelően dinamikus pH-érték változás következik be, és fénytöréskor megfelelő hullámhosszváltozás is bekövetkezik, így a mért értékek a fluoreszkálás vagy visszaverődés mérésével jól kiértékelhetők.

Olyan 2 érzékelők, amelyek a találmány szerint a tenyészközegben a pH-érték változását érzékelik, olyanok kell, hogy legyenek, hogy a pH-érték mérendő tartományában a fluoreszkálás intenzitása vagy a látható fény intenzitásának a változása a pH-érték 5-8 tartományában legyen jól kiértékelhető.

A CO₂-érzékelőkben a fluoreszkálás intenzitása változásának vagy a látható fény változásának jól mérhető értéke a 10-6 pH-érték tartományában kell legyen annak érdekében, hogy a CO₂-koncentrációt is megfelelően mérni lehessen.

Csak néhány olyan pH-érzékelő molekula létezik, amely kovalens vagy nemkovalens kötéssel rögzíthető a hordozóközeghez úgy, hogy a pH-érzékelő tulajdonságait megtartja. Ilyen anyagok lehetnek például a xantén, a phenolphtalein és a phenolphtaleincsoport tagjai.

Hordozóközegként használható például a cellulóz, amelyhez a pH-érzékelő kovalens kötéssel csatlakoztatható szerves reakció keretében. A pH-érzékelő nem kovalensen ionos hordozóközeg alkalmazásával kapcsolható, ilyen lehet például a nylonmembrán, amely pozitív vagy negatív zétapotenciálú. Egyéb ionos hordozóközegek szintén használhatók, ilyenek lehetnek a pozitívan vagy negatívan töltött ionos gyanták, például a dietil-amino-etil (DEAE)-gyanta vagy a DEAE-cellulóz. Ezen csoport tagjai proteinnel akkor használatosak, ha a 2 érzékelőmembrán közvetlen érintkezésben van a mikrobiális tenyészközeggel.

A pH-érzékelők közvetlenül mérik a mikrobiális tenyészközegben végbemenő pH-érték változását. Ezek a pH-érzékelők kialakíthatók úgy is, hogy a tenyészközegben lévő különböző gázokra, például szén-dioxidra vagy ammóniára eltérő módon reagáljanak. Ez úgy valósítható meg, hogy a 2 érzékelő szelektíven féligáteresztő kompozícióval vagy membránnal van beborítva, ilyen lehet például a szilikon, latex, teflon vagy különböző olyan műanyagok, amelyeket az jellemez, hogy a gázokat különbözőképpen engedik át, ugyanakkor megakadályozzák azt, hogy ionok vagy folyadékok is áthaladja5

HU 215 946 Β nak rajtuk. Olyan 2 érzékelők esetében, amelyeknél a pH-érzékelő vagy a CO₂-érzékelő polimer mátrixba van beágyazva, a polimert képező mátrix működhet féligáteresztő gátként, azaz úgy, hogy lehetővé teszi a gázok áthaladását, megakadályozza azonban az ionok áthaladását.

A betokozott 2 érzékelő esetében a CO₂-érzékelő látható vagy fluoreszkáló pH-érzékelőt tartalmaz, amely a 6-10 pH-érték tartományban működik jól, tartalmaz nátrium-hidroxidot vagy ennek megfelelő alapú bázist, amely a környezet pH-értékét optimális értéken tartja a CO₂ kijelzéséhez, tartalmaz glicerint vagy ezzel ekvivalens emulzifikálót, amely a még nem térhálósodott polimerben megfelelő emulziós oldat létrehozását teszi lehetővé, és a nem térhálósodott polimer, például szobahőmérséklet Q ETV fehér szilícium, amely a megfelelő környezetet biztosítja a 2 érzékelő számára. Minden polimer használható, amely a 2 érzékelő kémiai aktivitását nem befolyásolja, vagy azért, mert megfelelő fizikai és kémiai paraméterei vannak, vagy azért, mert a térhálósodáshoz olyan hosszú időre van szükség, hogy a gázok számára áteresztő marad, az ionok számára pedig nem, továbbá olyan paraméterei vannak, amelyek nem változnak akkor, ha autoklávban sterilizáljuk.

Az emulzió a fenti négy komponensből készül, a polimert úgy térhálósítjuk, hogy féligáteresztő mátrixot képezzen a pH-érzékelő körül, amely lehetővé teszi a CO₂ vagy más gázok szelektív diffúzióját a folyékony mikrobiális tenyészközegből, és olyan mérhető értékeket hoz létre, amelyek a jelzőszínben már mérhető változást okoznak. A 2 érzékelőt vagy külön elkészítjük és az 1 tartály belső felületének az aljára ragasztjuk, vagy pedig a 2 érzékelőt az 1 tartály alján alakítjuk ki, és ott helyben térhálósíthatjuk. A térhálósodási követően az 1 tartályt és a 2 érzékelőt sterilizáljuk, például autoklávban. A 168291 szériaszámú USA bejelentésben számos példa található pH-érzékelőre és CO₂-érzékelőre. A pHérzékelőket és CO₂-érzékelőket ezért külön nem részletezzük. A lényeg az, hogy a 2 érzékelőnek a pH-érték vagy a CO₂-érték változására jól mérhető és látható változást kell létrehoznia ahhoz, hogy a találmány szerinti berendezésnél mint érzékelő felhasználható legyen. A területen jártas szakember mindenkor ki tudja választani a megfelelőt.

Az előbb említett 168291 sorszámú US-bejelentésben a tenyészközegre vonatkozóan is találhatunk részletesebb kitanítást.

Az 1. ábrán látható tehát az 1 tartály keresztmetszeti rajza, az 1 tartályban található meg a 3 közeg, ebben pedig 2 érzékelő, amely az 1 tartály aljához van csatlakoztatva. A példakénti kiviteli alaknál az 1 tartály 7 alapon van elhelyezve, amelyen 8 nyílás van kiképezve, amelyben az 5 detektor, amely fotodetektor, van elhelyezve, egy további 9 nyílás is ki van képezve, amelyben a 4 fénykibocsátó elem van elhelyezve. A 4 fénykibocsátó elem lehet világítódióda, rövid ismert nevén LED, az 5 detektor fotodióda, de bármilyen egyéb fénykibocsátó illetve a visszavert fényt érzékelő elem használható. Erre részletesebben nem térünk ki, mert ezek alkalmazása és kiválasztása szakember számára nyilvánvaló. Ugyancsak kézenfekvő az is, hogy a 2 érzékelőre a 4 fénykibocsátó elemről kibocsátott fénynek számos paramétere mérhető, így a fény abszorbciója, foszforeszkálás, fénybecsapódás, fényvisszaverődés, fluoreszcencia stb.

Mind a 4 fénykibocsátó elem, mind pedig az 5 detektor egy 6 jelfeldolgozó egységhez van csatlakoztatva, amelyet a későbbiekben még részletesebben bemutatunk a 6. ábrán.

Az 1 tartály általában hengeres alakú, ahogyan ez a

7. ábrán is látható, és a 7 alapon kiképezett 10 nyílásokba illeszkedik. Az 1 tartály a 10 nyílásokba megfelelő illesztéssel helyezkedik el, ezt biztosítja a 10 nyílásba elhelyezett és az 1 tartálynak a 10 nyílásba eső részét körülvevő 12 rugalmas burkolat. Ez a 12 rugalmas burkolat akadályozza meg, hogy az 1 tartály a 7 alap mozgásakor a 10 nyílásokból kiessen. A 4 fénykibocsátó elem és az 5 detektor tengelye egymással olyan a szöget kell bezárjon, hogy a 4 fénykibocsátó elem által kibocsátott fény a 2 érzékelőről az 5 detektorra verődjön vissza. A példakénti kiviteli alaknál az a szög 45°, természetesen azonban 45°-tól eltérő szögelrendezés is alkalmazható. Előnyös lehet a 30-60°-os tartomány ahhoz, hogy a legjobb visszaverődési hatásfokot éljük el.

A 4 fénykibocsátó elem és az 5 detektor tehát egyrészt megfelelő szögben kell, hogy elhelyezkedjen a 2 érzékelőhöz képest, másrészt pedig biztosítani kell, hogy a 4 fénykibocsátó elemből kibocsátott fény az 1 tartályon kívül eső részekről lehetőleg ne verődjön vissza, hanem csak és kizárólag a 2 érzékelőről. Ugyancsak előnyös, ha az 5 detektor megfelelően árnyékolva van, mégpedig úgy, hogy a 4 fénykibocsátó elem a fénye közvetlenül ne juthasson rá, azaz csak a visszavert fényt érzékelje.

A 7a., 7b. és 7c. ábrán a berendezés egy példakénti kiviteli alakja látható. Látható a 7 alap, amelyen egy sor kör keresztmetszetű 10 nyílás van kiképezve, amelyekbe egy-egy 1 tartály helyezhető el. Maga a 7 alap egy megfelelő 28 rázómechanizmuson keresztül 26 rázómotorral mozgatható. A rázkódás biztosítja az 1 tartályban lévő keverék keverését, elősegítve így a mikrobiális tenyészet szaporodását. A 7 alap adott esetben 30 fűtőelemmel fűthető, ez a 30 fűtőelem a 7 alaphoz van rögzítve, és önmagában ismert bármilyen hőmérséklet-szabályozóval van összekapcsolva a mindenkori kívánt hőmérséklet biztosítására. Minden egyes 10 nyílásban el van helyezve egy-egy 4 fénykibocsátó elem és egy-egy 5 detektor, amelyek az adott 1 tartályhoz tartozó 2 érzékelővel állnak kapcsolatban.

A 10 nyílásokban elhelyezett 1 tartályok egymástól függetlenül is mérhetők. Ekkor mindig csak az adott 1 tartályhoz tartozó 5 detektor által mért értéket olvassuk le, illetőleg az adott 4 fénykibocsátó elemet működtetjük. A 4 fénykibocsátó elemek működtetése és az 5 detektorok által mért értékek levonása a 6. ábrán látható 6 jelfeldolgozó berendezéssel van megvalósítva.

A 6. ábrán látható a 6 jelfeldolgozó berendezés egy példakénti kiviteli alakja, amelyet a 7a., 7b. és 7c. ábrán is bejelöltünk. A 4 fénykibocsátó elemet Dl 1-Dl 8 fénykibocsátó diódák (LED-ek) képezik, amelyek egy

HU 215 946 Β tápegységről kapják a tápfeszültségüket. A. 14 tápegység tartalmaz egy D9 ZÉNER-diódát, amely R39 ellenálláson keresztül van +5 V feszültségre csatlakoztatva, a D9 ZENER-dióda és az R39 ellenállás közös pontja egy OP17 műveleti erősítő invertáló bemenetére van csatlakoztatva, az OP17 műveleti erősítő neminvertáló bemenete R42, R43 ellenállásokon keresztül van a Q1 tranzisztor emitterére csatlakoztatva, a Q1 tranzisztor bázisa R40 ellenálláson van az OP17 műveleti erősítő kimenetére csatlakoztatva, és ezen Q1 tranzisztor kollektora képezi a 14 tápegységnek a stabilizált feszültséget előállító kimenetét. A 14 tápegység tehát stabil feszültséget ad a 4 fénykibocsátó elemeket képező Dl 1-Dl8 LED-ekre, amelyek az 5 detektorokat képező vevő D1-D8 fotodiódák megvilágításáról gondoskodnak.

A példakénti kiviteli alaknál a D1-D8 diódák például az EGG VACHTEK által gyártott VTP 5051 típusú fotodiódák. Természetesen minden más, ennek a paramétereivel előnyösen összemérhető és ebben a spektrumban használható fotodióda használható. Olyan fotodiódák is használhatók, amelyek az elektromágneses spektrum másik területén működnek akkor, ha az ezekhez a fotodiódákhoz mint 5 detektorokhoz megfelelő olyan 4 fénykibocsátó elemek vannak megválasztva, amelyek a spektrumnak ebben a tartományában működnek. A 2 érzékelő lényegében fényvisszaverő szerepet játszik, és a spektrum különböző részeiben működik pH-érzékelőként vagy CO₂-érzékelőként.

Az 5 detektorokat képező D1-D8 diódák kimenete egy-egy 16 erősítőre van elvezetve, ezek közül az ábrán csak kettőt jelöltünk be. A 16 erősítő két egymás után kötött erősítőfokozatból áll, és úgy van kialakítva, hogy eredőként igen alacsony legyen az ofszetfeszültség, és kis jeltartományban lehessen nagy pontossággal használni.

A 16 erősítők 18 kimenete MUX 08 multiplexer SÍ - S8 bemenetelre van elvezetve. Ily módon van lehetőség arra, hogy az egyes 5 detektorokat külön-külön figyeljük, illetőleg kiválasszuk azt, amelyet mérni, vagy amelynek a jelét feldolgozni akarjuk. A MUX 08 AOA2 adatbemenetére 3 bites adatcímek vannak betáplálva egy 20 számítógépről, amelynek segítségével ki lehet választani, hogy a MUX 08 DRN kimenetén melyik-melyik 5 detektor jele kerüljön kiolvasásra. A MUX 08 DRN kimenetéről a jel egy R33 ellenállásból és C| kondenzátorból, valamint ezek közös pontjára csatlakoztatott R34 ellenállásból álló aluláteresztő szűrőn és egy ezek kimenetére csatlakoztatott 22a erősítő 22 kimenetén keresztül van mint analóg jel elvezetve. A 6. ábrán látható kiviteli alaknál a 16 erősítő ismert kétfokozatú, kis driftű, így kis jelekkel működtethető, pontos erősítőként használhatók.

Ily módon a 20 számítógép segítségével, amely a 6 jelfeldolgozó berendezés része, számos minta figyelhető egyidejűleg, a mérés, illetőleg a kiolvasás előre meghatározott időközönként, előre meghatározott mintavételi sebességgel történhet, és a mikrobiális szaporodás kiértékelése az egyes mintákhoz a 6. ábrán látható áramkör segítségével valósítható meg.

A 6. és 7. ábrákon a 7 alapra nyolc Dl -D8 fotodiódát helyeztünk el, az ábrán azonban csak négyet jelöltünk be. A példakénti kiviteli alaknál tehát nyolc 4 fénykibocsátó elem, nyolc 5 detektor és nyolc egymással párhuzamos 16 erősítő van, amely ezeknek a jelét feldolgozza. Azt, hogy a 6 jelfeldolgozó berendezés hány 16 erősítő van, attól függ, hogy hány 1 tartály van a 7 alapon elhelyezve.

A 20 számítógép 24 bemenetén lehet az adatokat bevinni.

A 20 számítógépben a különböző 5 detektorok kimenőjeleit hasonlítjuk össze, és ennek alapján vesszük fel a pH vagy a CO₂ különböző értékeit, illetőleg azok változási sebességét. A 20 számítógép által kiértékelt adatok például az 5. ábrán láthatók, ahonnan azután meghatározható a szaporodó mikrobák jelenléte, avagy nemléte.

Az 5a., 5b. és 5c. ábrákon a CO₂ változását tüntetjük fel, ahol a találmány szerinti analízis előnyei jól megfigyelhetők, és jól megfigyelhető a különbség a találmány szerinti eljárás és az ismert megoldások között.

Az 5a. ábrán látható I görbeseregen látható a CO₂ változása az idő függvényében egy adott Th küszöbértékhez képest, amelyet ahhoz használunk, hogy megállapítsuk, hogy mikrobiális fertőzés jelen van-e. A CO₂ abszolút koncentrációjának az értékét a 2 érzékelő színváltozásának analízisével határoztuk meg. A példánál a testfolyadék, itt a vér CO₂-tartalmát néztük. Az 5 a. ábrán az A, B, C görbék folyamatosan emelkedő szintet mutattak. Az alapszint, amely tehát magában, például a vérben lévő CO₂ változása mintánként változik. Az A, B, C görbék egy-egy mikrobiális szaporodást mutatnak be. Az A görbén az látható, hogy az alapszint magas, mikrobiális szaporodás azonban nincs. Az A görbe a Th küszöbértéket metszi, az ismert megoldások szerint tehát a kiértékelés eredménye pozitív lenne, jóllehet ez egy hamis pozitív érték. A B görbe mérsékelt háttérszintet és erős mikrobiális szaporodást mutat. A B görbe szintén metszi a küszöbértéket, tehát itt valódi pozitív érték kerülne kiértékelésre az ismert megoldások szerint is. A mérés periodikus mintavételezéssel történhet úgy, hogy az egymást követő mérések között viszonylag hosszú idő telt el, mivel a CO₂-szint viszonylag hosszú időn keresztül a küszöbérték fölött marad.

Az 5a. ábrán látható C görbe a kis alapszint és a kis mikrobiális szaporodás kombinációja, és mivel a C görbe végig a Th küszöbérték alatt marad, így az ismert analízisrendszerekkel hamis negatív értéket regisztrálnánk.

Az 5b. ábrán látható II görbesereg az 5a. ábra első differenciálhányadosát mutatja, azaz a CO₂ keletkezésének a sebességét. Az 5b. ábrán látható, hogy az A görbénél a változási sebesség folyamatosan csökkenő, a B görbénél mérsékelten növekvő abban az esetben, amikor mikrobiális szaporodás van, a C görbén pedig szintén megfigyelhető a szaporodás az idő függvényében.

Az 5c. ábrán az 5a. ábrán látható függvények második differenciálhányadosa látható, azaz a mikrobiális szaporodás gyorsulása figyelhető meg. Nagyon jól megfigyelhető, hogy az A görbe folyamatosan negatív

HU 215 946 Β gyorsulást mutat, míg a B és C görbék erősen pozitív gyorsulást mutatnak. Az összehasonlítást elvégezve látható, hogy jóllehet az A görbéhez tartozó mintában a CO₂ értéke folyamatosan nő, és az 5a. ábrán látható küszöbérték fölé is nő, azonban jelentős változás és meredekség már az A görbében nem tapasztalható, és a III görbeseregnél pedig az A görbén semmiféle gyorsulás nem figyelhető meg. A III görbéből jól látható, hogy valódi pozitív eredmény csak a B és C minták esetében figyelhető meg.

A C görbén látható, hogy a mikrobiális szaporodás során lassabb a CO₂ keletkezési sebessége. Ez különböző okokra vezethető vissza. Ennél a példánál, ha az önmagában ismert és a technika állásánál idézett eljárásokat alkalmaznánk, az eredmény negatív lenne, ez azonban hamis negatív eredmény. Ennek az az oka, hogy a CO₂ abszolút értéke a C görbénél sohasem lépi át és nem metszi a Th küszöbértéket, amely Th küszöbérték képezi azt a beállított alapjelet, amely a pozitív eredményhez szükséges. A találmány szerinti eljárással azonban annak ellenére, hogy a CO₂ szintje abszolút értékben sohasem lépi át a küszöbértéket, mégis a valódi pozitív eredményt kapjuk meg.

A 20 számítógép beállítható úgy, hogy a CO₂-értéket tetszőleges, illetőleg beállított időközönként olvassa le. Beállítható úgy például, hogy a mintavételezés 10 percenként történjen, ebben az esetben a 20 számítógép a MUX 08 multiplexert úgy utasítja, hogy a 2 érzékelőkimenetet 10 percenként olvassa ki.

Hat 10 percenként elvégzett mérés után a hetedik mérésnél az elsőt törli. A 20 számítógép ily módon folytatja a mérést, és mindig a legrégebbi adatot törli és a legújabbat teszi hozzá, és mivel az érzékelés 10 percenként történt, egy-egy görbén mindig a legutolsó teljes óra (6x10 perc) eredménye látható.

A 20 számítógép segítségével fölvett pontszerű értékeket összekötve megkapjuk azt a görbét, amely az adott mintára jellemző. Két-két egymás melletti pontot összekötő egyenes meredekségét a 20 számítógép mindig összehasonlítja az előző két pont összekötésével kapott egyenes meredekségével. Ennek alapján határozza meg a 20 számítógép a mért paraméter változási sebességét, amely az 5b. ábrán, illetőleg a gyorsulását, amely az 5c. ábrán látható.

A kiértékelés elvégezhető úgy is, hogy a legutolsó 10 percnek az eredményét egyedül a megelőző méréssel hasonlítja össze, vagy pedig az előző öt mérés súlyozott átlagával. A 20 számítógép ezeknek alapján értékeli ki az eredményeket, és rajzolja föl az 5c. ábrán látható B és C görbéket. Abban az esetben, ha pozitív gyorsulást jelez a készülék, ennek a pozitív gyorsulásnak az időtartama nagyobb kell, hogy legyen, mint az az időtartam, amikor a pozitív eredmény csak valamilyen háttérzajból adódik. Az 5c. ábrán látható ti időtartam akkora, hogy itt a pozitív gyorsulás még nem érzékelhető, a t2 azonban már elegendően nagy a pozitív gyorsulás kimutatásához.

A találmány szerinti eljárás következtében a B és C görbe esetében egyértelműen kimutatható, hogy pozitív bakteriális szaporodás van jelen. Az analízis nem függ attól, hogy a CO₂ abszolút értéke mekkora, egyedül attól függ, hogy a CO₂ változási sebessége mekkora. A mérés sokkal megbízhatóbb jelzést tesz lehetővé a minták vizsgálatánál, mint az, hogy mikor lépi át a CO₂ abszolút mért értéke a megadott küszöbértéket.

A 2 érzékelő tartalmaz olyan indikátorokat, amelynek a színe változik, ha a mikrobák szaporodnak vagy anyagcseretermék jelentkezik, és ez pH-érték vagy CO₂érték változást eredményez. A színváltozás szabad szemmel is megfigyelhető természetesen, a 6 jelfeldolgozó berendezés alkalmazása a mérés objektivitását, érzékenységét és folyamatosságát biztosítja. Kialakítható a 6 jelfeldolgozó berendezés úgy is, hogy egyetlen 5 detektor van az összes 2 érzékelőhöz kiképezve. A példakénti kiviteli alakokon kívül természetesen másféle kialakításban is megvalósítható a találmány értelmében az összes minta figyelése. Kialakítható az elrendezés úgy is, hogy a mintákat az 1 tartállyal együtt álló 2 érzékelő mellett mozgatjuk, vagy pedig a 2 érzékelőkből álló rendszert és a 6 jelfeldolgozó berendezést mozgatjuk egy álló tartóelemhez képest. A találmány szerinti berendezésnél szilárdtest 4 fénykibocsátó elemek és 5 detektorok alkalmazhatók előnyösen, alkalmazható azonban 4 fénykibocsátó elemként ívlámpa is, az 5 detektor pedig mérheti a fényvisszaverődést tükrök, lencserendszerek, optikai szálak stb. alkalmazásával, amelyek a fényt a 2 érzékelő felé irányítják az 1 tartályon belül. Ezek a módosítások azonban a találmány lényegét nem befolyásolják, így szakember számára megvalósításuk nem is jelent problémát.

Claims (28)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Berendezés mikrobiális szaporodás mérésére és kijelzésére mintában, azzal jellemezve, hogy a berendezés tartalmaz egy tömíthető, sterilizálható tartályt (1), amelyben a minta steril körülmények közötti tenyésztésére kiképezett belső kamra van, a tartály (1) falának legalább egy átlátszó tartománya van; tartalmaz a berendezés egy, a mintában bekövetkező mikrobiális szaporodáskor keletkező anyagcseretermék mérhető paraméterváltozását mérő és a mért értéket a tartály (1) átlátszó falán keresztül továbbító sterilizálható érzékelőt (2), amely érzékelő (2) a tartály (1) falának azon tartományában van elhelyezve, ahol az átlátszó rész van kiképezve; tartalmaz továbbá legalább egy fénykibocsátó elemet (4), amely a tartály (1) tömítését követően a tartályba (1) történő külső behatolás nélkül van a tartály (1) átlátszó tartományánál elhelyezett érzékelővel (2) fénykapcsolatban; a berendezés tartalmaz továbbá legalább egy, a fénykibocsátó elemnek (4) az érzékelőről (2) továbbított jelét vevő detektort (5), és mind a fénykibocsátó elem (4), mind pedig a detektor (5) egy jelfeldolgozó berendezéshez (6) van csatlakoztatva.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a jelfeldolgozó berendezés (6) a detektor (5) kimenőjelének vételére kiképezett áramköri elrendezést tartalmaz.

   HU 215 946 Β
3. 3. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a fénykibocsátó elem (4) egy fénykibocsátó dióda (LED).
4. 4. A 3. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a detektor (5) a fénykibocsátó dióda fényének vételére kiképezett fotodióda.
5. 5. A 3. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a jelfeldolgozó berendezésnek (6) a fénykibocsátó elemhez (4) csatlakozó része stabilizált tápegység (14).
6. 6. A 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a jelfeldolgozó berendezés (6) a detektor (5) jelét előre megadott időközönként letapogató, és az egymást követő mérések értékeit minden egyes mérési periódusban összehasonlító áramkörrel, előnyösen multiplexerrel van ellátva, amely adott esetben erősítőn (16) keresztül van legalább egy detektorral (5) összekapcsolva.
7. 7. A 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a jelfeldolgozó berendezés (6) legalább egy detektor (5) kimenőjelének periodikus mintavételére, egy küszöbszinttel (Th) történő összehasonlítására, és a jel változási sebességének a meghatározására kiképezett áramkört, előnyösen multiplexert tartalmaz.
8. 8. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a jelfeldolgozó berendezés (6) a legalább egy detektor (5) kimenőjele változásának a sebességét és annak időtartamát mérő elrendezést tartalmaz.
9. 9. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az érzékelő (2) egy membránt és egy hordozóközeget tartalmaz.
10. 10. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a membrán a tartály (1) belső falától tömítve van.
11. 11. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az érzékelő (2) a tartály (1) belső falán, a tenyészközegtől membránnal leválasztva van elhelyezve.
12. 12. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az anyagcseretermék szén-dioxid, és az érzékelő (2) CO₂-érzékelő.
13. 13. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az érzékelő (2) pH-érzékelő.
14. 14. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az érzékelő (5) fényabszorbciót, foszforeszkálást, fénybecsapódást, fényvisszaverődést, fluoreszcenciát vagy visszaverődést mérő elem.
15. 15. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy tartalmaz a detektor (5) kimenőjel-változásának gyorsulását mérő elemet.
16. 16. A 15. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a gyorsulás időtartamát mérő elemet tartalmaz.
17. 17. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a detektor (5) kimenőjelének amplitúdóját mérő elemet tartalmaz.
18. 18. A 17. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a detektor (5) kimenőjelének időtartamát mérő elemet tartalmaz.
19. 19. Eljárás mikrobiális szaporodás mérésére adott mintában, azzal jellemezve, hogy az eljárás a következő lépésekből áll:

    - készítünk egy sterilizálható tartályt (1), amelynek legalább egyik falában átlátszó tartományt alakítunk ki,

    - veszünk egy, a tartályban (1) lévő mikrobiális szaporodás során keletkező anyagcseretermék mérésére kiképezett érzékelőt (2), amelyet a tartály (1) falában kiképezett, átlátszó tartománynál helyezünk el,

    - az átlátszó tartomány közelében a tartályon (1) kívül egy, a kibocsátott fényét az érzékelőre (2), majd onnan egy, az átlátszó tartomány közelébe, az érzékelővel (2) fénykapcsolatban lévő detektorra (5) vezető fénykibocsátó elemet (4) helyezünk el,

    - a mintát a tartályba (1) steril körülmények között helyezzük el és tároljuk, és mérjük a detektor (5) kimenőjelének a változását, és ebből ismert módon határozzuk meg a tartályban (1) lévő mikrobiális szaporodás mértékét.
20. 20. A 19. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy legalább egy detektor (5) kimenőjelét előre megadott időközönként, önmagában ismert módon kialakított jelfeldolgozó berendezéssel (6) vesszük, és az egymást követő időtartamokban mért jelben bekövetkező változást az előzővel vagy előzőekkel összehasonlítjuk.
21. 21. A 19. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy legalább egy detektor (5) kimenőjelét mintavételezéssel vesszük, az egymás után vett jeleket összehasonlítjuk, és ebből határozzuk meg a detektor (5) kimenőjelének változási sebességét.
22. 22. A 19. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a változási sebességet és a változási sebesség időtartamát is mérjük.
23. 23. A 19. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy mérjük a második differenciálhányados időtartamát.
24. 24. Az 19. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy detektorként (5) fényabszorbciót, foszforeszkálást, fénybecsapódást, fényvisszaverődést, fluoreszcenciát vagy visszaverődést mérő elemet alkalmazunk.
25. 25. Eljárás mikroorganizmusok jelenlétének meghatározására egy adott mintában, az 1. igénypont szerinti berendezés segítségével, azzal jellemezve, hogy a mintát steril tartályba (1) helyezzük, a mintát ebben a tartályban (1) tároljuk, a mintát a fénykibocsátó elemmel (4) megvilágítjuk, a detektorral (5) az érzékelő (2) kimenőjelében bekövetkező változást legalább egy időszakban mérjük, kiszámítjuk a mért paraméter változási sebességét úgy, hogy a mért érték első differenciálhányadosát vesszük, az első differenciálhányadosból határozzuk meg mikroorganizmusok jelenlétét a mintában.
26. 26. Eljárás mikroorganizmusok jelenlétének meghatározására egy adott mintában, az 1. igénypont szerinti berendezés segítségével, azzal jellemezve, hogy a

    HU 215 946 Β mintát steril tartályba (1) helyezzük és itt tároljuk, a mintát a fénykibocsátó elemmel (4) megvilágítjuk, az érzékelő (2) kimenőjelének a változását legalább egy adott időtartományon keresztül a detektorral (5) figyeljük, megmérjük a mért jel amplitúdóját, és ebből határozzuk meg a mikroorganizmusok jelenlétét.
27. 27. A 26. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a mért jel második differenciálhányadosát is meghatározzuk, és a második differenciálhányados nagyságából állapítjuk meg a mikroorganizmusok jelenlétét és jelenlétének mértékét.
28. 28. Az 26. igénypont szerinti eljárás, azzal jel5 lemezve, hogy detektorként (5) fényabszorbciót, foszforeszkálást, fénybecsapódást, fényvisszaverődést, fluoreszcenciát vagy visszaverődést mérő elemet alkalmazunk.