PL209937B1 - The method of stimulation of growth and diagnostics of microorganisms in materials and a device for application of this method - Google Patents

The method of stimulation of growth and diagnostics of microorganisms in materials and a device for application of this method

Info

Publication number
PL209937B1
PL209937B1 PL378851A PL37885106A PL209937B1 PL 209937 B1 PL209937 B1 PL 209937B1 PL 378851 A PL378851 A PL 378851A PL 37885106 A PL37885106 A PL 37885106A PL 209937 B1 PL209937 B1 PL 209937B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
oxygen
bacteria
valve
electric field
carbon dioxide
Prior art date
Application number
PL378851A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL378851A1 (en
Inventor
Zygmunt Wróbel
Andrzej Dyszkiewicz
Original Assignee
Univ Śląski
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Śląski filed Critical Univ Śląski
Priority to PL378851A priority Critical patent/PL209937B1/en
Publication of PL378851A1 publication Critical patent/PL378851A1/en
Publication of PL209937B1 publication Critical patent/PL209937B1/en

Links

Landscapes

  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do selektywnej stymulacji wzrostu i diagnostyki drobnoustrojów w materiałach, umożliwiające automatyczną inicjację tempa wzrostu drobnoustrojów w próbkach pł ynów ustrojowych lub surowców przemysł owych, umieszczonych na pod ł o ż ach róż nicujących w cieplarce laboratoryjnej. Nierównomierny wzrost drobnoustrojów w zróżnicowanych warunkach uniemożliwia szybką ocenę ich cech biologicznych oraz indywidualną ocenę wrażliwości na antybiotyki, leki przeciwgrzybicze i cytostatyki.The subject of the invention is a device for selective growth stimulation and diagnostics of microorganisms in materials, enabling automatic initiation of the growth rate of microorganisms in samples of body fluids or industrial raw materials placed on differentiating substrates in a laboratory incubator. The uneven growth of microorganisms in various conditions makes it impossible to quickly assess their biological characteristics and individual assessment of sensitivity to antibiotics, antifungal drugs and cytostatics.

Mikrobiologiczne zakażenia surowców używanych w przemyśle farmaceutycznym, spożywczym oraz biotechnologii stanowią istotną przyczynę strat związanych z możliwością zakażenia konsumentów oraz biologiczną degradacją magazynowanego produktu. Problem zaostrza się bardzo wyraźnie w sytuacjach, kiedy procedura technologiczna produkcji nie uwzględnia skutecznych metod sterylizacji zarówno surowców jak i produktu jak również w realiach niskiego poziomu sanitarnego załogi, niskiego standardu budynków zakładu, w których stwierdza się obecności zarodników grzybów, roztocza i gryzoni mog ą cych przenosić bakterie.Microbiological contamination of raw materials used in the pharmaceutical, food and biotechnology industries is a significant cause of losses related to the possibility of contamination of consumers and biological degradation of the stored product. The problem is exacerbated very clearly in situations where the technological procedure of production does not take into account effective methods of sterilization of both the raw materials and the product, as well as in the reality of a low sanitary level of the staff, low standard of the plant's buildings, in which the presence of fungal spores, mites and rodents that can carry bacteria.

Istniejący stan techniki nie zabezpiecza sprzętowo w sposób równoczesny i wystarczający omówionych powyżej problemów, głównie w zakresie warunków selekcji ich wzrostu, diagnostyki drobnoustrojów oraz oceny wrażliwości na antybiotyki i leki cytostatyczne. Znanym rozwiązaniem technicznym jest prosta cieplarka wykonana ze szkła, polimeru lub metalu, zaopatrzona w termostat oraz system nawilżający. Innym stosowanym rozwiązaniem technicznym jest ultratermostat, będący dobrze izolowanym termicznie pojemnikiem na wodę, wewnątrz którego jest zainstalowany termostat oraz izolowane komory, zwłaszcza w których mogą być hodowane drobnoustroje na różnych pożywkach. Urządzenie nie jest wyposażone w system bezpośredniego monitorowania próbek, zdaje jednak egzamin w aspekcie typowych zastosowań mikrobiologicznych i farmaceutycznych. Jeszcze innym znanym rozwiązaniem są cieplarki z systemem kontroli składu wewnętrznej atmosfery, szczególnie w zakresie tlenu i dwutlenku węgla.The existing state of the art does not cover the above-mentioned problems in a simultaneous and sufficient manner, mainly in terms of the conditions for selecting their growth, diagnostics of microorganisms and the assessment of sensitivity to antibiotics and cytostatic drugs. A known technical solution is a simple incubator made of glass, polymer or metal, provided with a thermostat and a humidifying system. Another technical solution used is an ultrathermostat, which is a well-insulated, thermally insulated water container, inside which a thermostat is installed and insulated chambers, especially in which microorganisms can be grown on various media. The device is not equipped with a direct sample monitoring system, but it is suitable for typical microbiological and pharmaceutical applications. Yet another known solution is incubators with a system to control the composition of the internal atmosphere, especially in the area of oxygen and carbon dioxide.

Z amerykańskiego opisu patentowego US 2003/0113832 znany jest sposób i urządzenie do diagnostyki i stymulacji wzrostu żywych komórek znajdujących się w płynnej pożywce głębinowej. Znacznym ograniczeniem tego systemu jest fakt, że zasada jego działania zarówno w trybie stymulującym, hamującym jak i pomiarowym warunkowana jest wyłącznie kontaktem galwanicznym elektrod z pł ynną poż ywką , zawierają c ą komórki. Podobne ograniczenie wystę puje w zakresie diagnostycznym omawianego rozwiązania.US 2003/0113832 describes a method and a device for the diagnosis and growth stimulation of viable cells contained in a liquid submersible medium. A significant limitation of this system is the fact that the principle of its operation, both in the stimulating, inhibiting and measuring mode, is conditioned only by galvanic contact of the electrodes with the liquid medium containing the cells. A similar limitation occurs in the diagnostic scope of the discussed solution.

Z opisu patentowego GB 2335981 znana jest szybka metoda detekcji mikroorganizmów, której zasada działania opiera się na sprzężeniu dwóch torów diagnostycznych. Niedogodnością tego rozwiązania jest fakt, że pierwszy tor diagnostyki (i stymulacji) komórek w płynnej pożywce, zrealizowany został w oparciu o pomiar zeta-potencjału, który jest uzależniony od sprzężenia galwanicznego z płynną pożywką, natomiast drugi tor, który służy do rejestracji i zaawansowanego przetwarzania obrazu obiektów mikroskopowych, w celu uzyskania informacji o ich swoistości behawioralnej, czyli torze oraz dynamice ruchu, jest systemem bardzo kosztownym, wymagającym szybkich kamer, jeszcze szybszych przetworników obrazu, drogiego oprogramowania i równie drogich komputerów z wielotorowym systemem przetwarzania danych.GB 2335981 describes a fast method of detecting microorganisms, the principle of which is based on the coupling of two diagnostic paths. The disadvantage of this solution is the fact that the first line of diagnostics (and stimulation) of cells in the liquid medium was carried out based on the measurement of zeta-potential, which depends on galvanic coupling with the liquid medium, while the second track, which is used for recording and advanced processing image of microscopic objects, in order to obtain information about their behavioral specificity, i.e. the path and dynamics of movement, is a very expensive system, requiring fast cameras, even faster image converters, expensive software and equally expensive computers with a multi-path data processing system.

Przy ocenie dotychczasowego stanu techniki można również wziąć pod uwagę polskie opisy patentowe PL 198449, PL 188833 oraz PL 126406.When assessing the prior art, Polish patents PL 198449, PL 188833 and PL 126406 can also be taken into account.

Kolejne rozwiązania wynalazcze umożliwiające rejestrację obrazu badanej próbki za pomocą minikamer, znane są na przykład z publikacji: (1) Dyszkiewicz A., Koprowski R., Wróbel Z. pt: „Skomputeryzowany system nadzoru wzrostu komórek w reaktorach biotechnologicznych, I Krajowy Kongres Biotechnologii, s. 232, Wyd. Pol. Wrocławska, Wrocław 1999; (2) Dyszkiewicz A., Koprowski R., Wróbel Z. pt. „Mikrokomputerowy sterownik komory do eksperymentalnej preparatyki laboratoryjnej, I Krajowy Kongres Biotechnologii Wrocł aw 20-25.09.1999. 233; (3) Dyszkiewicz A., Koprowski R., Wróbel Z. pt: „System do preparatyki substancji toksycznych; (4) Krzanowski M., Dyszkiewicz A. pt: „Komora do preparatyki leków cytostatycznych, Urz. Pat. RP 1994, W 56118; (5) Krzanowska H., Preibisch J., Korda P. pt. „Zwierzęta laboratoryjne hodowla i użytkowanie, PZWL Warszawa 1974; (6) Loomer P., Ellen R., Tanenbaum H. pt: „Osteogenic and osteoclastic cell interaction development of a co-culture system, Cell Tiss Res 1998 Oct, 284(1), 99-108: (7) Sloan A., Shelton R., Hann A. pt: „An in vitro approach for the study of dentinogenesis by organ culture of the dentine pulp complex from rat incisor teeth, Arch Oral Biol 1998 Jun, 43(6), 421-430; (8) Townes-Anderson E., St Jules R.Further inventive solutions enabling the registration of the image of the tested sample with the use of mini cameras are known, for example, from the publications: (1) Dyszkiewicz A., Koprowski R., Wróbel Z. entitled: "Computerized system for monitoring cell growth in biotechnological reactors, 1st National Congress of Biotechnology, p. 232, Ed. Half. Wrocławska, Wrocław 1999; (2) Dyszkiewicz A., Koprowski R., Wróbel Z. Fri. "Microcomputer chamber controller for experimental laboratory preparation, 1st National Congress of Biotechnology in Wrocław and on September 20-25, 1999. 233; (3) Dyszkiewicz A., Koprowski R., Wróbel Z. entitled: “System for the preparation of toxic substances; (4) Krzanowski M., Dyszkiewicz A. entitled: "Chamber for the preparation of cytostatic drugs, Urz. Stalemate. RP 1994, W 56118; (5) Krzanowska H., Preibisch J., Korda P. pt. "Laboratory animals, breeding and use, PZWL Warsaw 1974; (6) Loomer P., Ellen R., Tanenbaum H. pt: "Osteogenic and osteoclastic cell interaction development of a co-culture system, Cell Tiss Res 1998 Oct, 284 (1), 99-108: (7) Sloan A ., Shelton R., Hann A. Fri: "An in vitro approach for the study of dentinogenesis by organ culture of the dentine pulp complex from rat incisor teeth, Arch Oral Biol 1998 Jun, 43 (6), 421-430; (8) Townes-Anderson E., St Jules R.

PL 209 937 B1 pt: Micromanipulation of retinal neurons by optical tweezers. Mol Vis 1998 Jul 30, 4, 12; (9) Wartenberg M., Gunther J., Hescheler J. pt: The embryoid body as a novel in vitro assay system for antiangiogenic.PL 209 937 B1 pt: Micromanipulation of retinal neurons by optical tweezers. Mol Vis 1998 Jul 30, 4, 12; (9) Wartenberg M., Gunther J., Hescheler J. Fri: The embryoid body as a novel in vitro assay system for antiangiogenic.

Podsumowując, w klasycznych, znanych systemach hodowli drobnoustrojów, ciężar procesu selekcji spoczywa na składzie chemicznym zastosowanych pożywek, których działanie wspomagane jest stabilizacją temperatury, wilgotności i w niektórych przypadkach zmianą składu gazu. Taki sposób działania uzależnia badania od stałej dystrybucji drogich, wysoce zróżnicowanych pożywek mikrobiologicznych.To sum up, in classical, known microbial culture systems, the weight of the selection process rests on the chemical composition of the media used, the effect of which is supported by the stabilization of temperature, humidity and, in some cases, gas composition change. This mode of operation makes research dependent on the constant distribution of expensive, highly diversified microbiological media.

Zadaniem niniejszego wynalazku jest opracowanie urządzenia umożliwiającego dalsze udoskonalanie sposobu wykrywania drobnoustrojów w materiałach, ustalanie optymalnych warunków dynamiki ich wzrostu oraz uzyskanie wysokiej swoistości w hodowli różnicowej drobnoustrojów na prostych i tanich pożywkach przy jednoczesnym zwiększeniu szybkości diagnozy i obniżeniu kosztów, a także zastąpieniu przy wykrywaniu drobnoustrojów drogich, dotychczas stosowanych selektorów chemicznych, przy użyciu tanich selektorów fizycznych.The task of the present invention is to develop a device enabling further improvement of the method of detecting microorganisms in materials, determining optimal conditions for their growth dynamics and obtaining high specificity in the differential culture of microorganisms on simple and cheap media, while increasing the speed of diagnosis and reducing costs, as well as replacing expensive , previously used chemical selectors, using cheap physical selectors.

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do stymulacji wzrostu i diagnostyki drobnoustrojów w materiałach, składające się w swojej istocie z wzajemnie współpracujących modułów laboratoryjnego i sterująco-pomiarowego, z których moduł laboratoryjny składa się z układu stabilizującego temperaturę, w którym znajduje się dwukierunkowa pompa cieplna, posiadająca radiator wewnętrzny i zewnętrzny, z układu dozowania gazów zawierającego zawór tlenu z przewodem dozującym tlen, zawór dwutlenku węgla z dozownikiem, zawór dodatkowy z dozownikiem dodatkowym, z układu rejestracji obrazu, w skład którego wchodzi kamera, urządzenie oświetlające ze źródłem światła i odbłyśnikiem, przezroczysty blat, na którym znajduje się płytka Petriego z badanym materiałem, siatka dyfrakcyjna, optyczny kondensor, napęd liniowy, obrotowa tarcza, filtry i napęd tarczy oraz z układu stymulującego zawierającego przetwornik elektromechaniczny, cewkę pola magnetycznego i elektrody pola elektrycznego. Moduł sterująco-pomiarowy urządzenia zawiera multiplekser połączony z jednej strony z przetwornikiem analogowo-cyfrowym transmitują cym dane z czujników oś wietlenia, temperatury, tlenu, dwutlenku węgla, dodatkowego gazu i przetwornikiem cyfrowo-analogowym sterującym pompą cieplną, przetwornikiem elektromechanicznym, cewką pola magnetycznego, elektrodami pola elektrycznego, liniowym napędem, napędem krokowym tarczy, lampą ultrafioletową, źródłem światła z odbł yś nikiem, zaworem tlenu, zaworem dwutlenku wę gla, zaworem dodatkowym, a z drugiej strony połączony jest za pomocą łącza z komputerem.The subject of the invention is a device for stimulating the growth and diagnostics of microorganisms in materials, essentially consisting of mutually cooperating laboratory and control and measurement modules, of which the laboratory module consists of a temperature stabilizing system, in which there is a bidirectional heat pump with an internal heat sink and external, from a gas dosing system including an oxygen valve with an oxygen dosing line, a carbon dioxide valve with a dispenser, an additional valve with an additional dispenser, from the image recording system, which includes a camera, lighting device with a light source and reflector, transparent top, on which is a Petri dish with the tested material, a diffraction grating, an optical condenser, a linear drive, a rotating disc, filters and a disc drive, and a stimulating system including an electromechanical transducer, a magnetic field coil and an electric field electrode. The control and measurement module of the device includes a multiplexer connected on one side with an analog-to-digital converter transmitting data from sensors of light, temperature, oxygen, carbon dioxide, additional gas and a digital-to-analog converter controlling the heat pump, electromechanical converter, magnetic field coil, electrodes electric field, linear drive, disc stepper drive, ultraviolet lamp, light source with reflector, oxygen valve, carbon dioxide valve, auxiliary valve, and on the other hand it is connected by a link to the computer.

Próbki badanej substancji, kolonie bakterii lub krążki antybiotyku znajdują się w polu widzenia zainstalowanej w cieplarce kamery lub innego detektora elektromagnetycznego, która współpracując z odpowiednią opcją oprogramowania przesyła obrazy do obróbki w określonych przez użytkownika odstępach czasowych. Obrazy kolonii bakterii na pożywkach poddawane są automatycznej indeksacji i ocenie pola powierzchni. Dane te umoż liwiają kreację wykresów wzrostu pola powierzchni poszczególnych kolonii w jednostce czasu, dając informację o kondycji kolonii. Jeżeli próbka badanej substancji zawiera bakterie lub komórki somatyczne zdolne do rozmnażania na danym typie pożywki i w podtrzymywanych przez cieplarkę warunkach, dochodzi do systematycznego wzrostu pola powierzchni zajmowanego przez próbkę oraz wzrostu wskaźników wykresu. Jest to czytelna informacja dla operatora wskazująca, że badana próbka zawiera żywe i rozmnażające się bakterie. Zastosowanie analizy planimetrycznej eliminuje subiektywizm opisu, jak również bardzo znacznie zwiększa czułość metody. Zmiany planimetryczne próbek, wytrawny analityk dostrzega po 12-24 godzinach inkubacji, przy czym program komputerowy jest w stanie zinterpretować je już po 3-6 godzinach. Daje to duże atuty, szczególnie w zastosowaniu medycznym oraz możliwość niekwestionowanej oszczędności energii elektrycznej, koniecznej do pracy cieplarki zwiększając na przykład elastyczność obrotu surowcami zakładu, wykrywanie skażonych dostaw, wykrywanie świeżego ogniska infekcji wśród personelu oraz skutecznego monitorowania zanieczyszczeń mikrobiologicznych wody technologicznej.Samples of the test substance, bacterial colonies or antibiotic discs are in the field of view of a camera or other electromagnetic detector installed in the incubator, which, in cooperation with the appropriate software option, sends images for processing at user-defined intervals. Images of bacterial colonies on the media are automatically indexed and the surface area assessed. These data make it possible to create graphs of the increase in the surface area of individual colonies over time, providing information on the condition of the colony. If a sample of the test substance contains bacteria or somatic cells capable of reproducing on a given type of medium and under conditions sustained by the incubator, the surface area occupied by the sample and the graph indices increase systematically. This is clear information for the operator to indicate that the test sample contains live and multiplying bacteria. The use of planimetric analysis eliminates the subjectivity of the description, as well as greatly increases the sensitivity of the method. A seasoned analyst notices planimetric changes of samples after 12-24 hours of incubation, and the computer program is able to interpret them after 3-6 hours. This gives great advantages, especially in medical applications and the possibility of unquestionable savings of electricity necessary for the operation of the incubator, increasing, for example, the flexibility of the plant's raw materials turnover, detection of contaminated supplies, detection of a fresh outbreak of infection among staff and effective monitoring of microbiological contamination of process water.

Urządzenie według wynalazku umożliwia zastosowanie sposobu stymulacji wzrostu i diagnostyki drobnoustrojów w materiale, w którym stosując jednoczesne, kontrolowane oddziaływanie na taki materiał wybranych konstelacji selektorów wzrostu, takich jak skład gazu-temperatura-drgania mechaniczne, skład gazu-temperatura-drgania mechaniczne-fala elektromagnetyczna, skład gazu-temperatura-drgania mechaniczne-fala elektromagnetyczna-pole elektryczne, skład gazu-temperatura-drgania mechaniczne-fala elektromagnetyczna-pole elektryczne-pole magnetyczne, skład gazu-temperatura-fala elektromagnetyczna, skład gazu-temperatura-fala elektromagnetyczna-pole elektryczne, skład gazu-temperatura-fala elektromagnetyczna-pole magnetyczne, skład gazu-temperatura-fala elektromagnetyczna-pole elektryczne-pole magnetyczne, skład gazu-temperatura-drgania mechaniczne-poleThe device according to the invention enables the use of a method of stimulating the growth and diagnostics of microorganisms in a material, in which, by applying simultaneous, controlled influence on such material of selected constellations of growth selectors, such as gas composition-temperature-mechanical vibrations, gas composition-temperature-mechanical vibrations-electromagnetic wave, gas composition - temperature - mechanical vibrations - electromagnetic wave - electric field, gas composition - temperature - mechanical vibrations - electromagnetic wave - electric field - magnetic field, gas composition - temperature - electromagnetic wave, gas composition - temperature - electromagnetic wave - electric field, gas composition - temperature - electromagnetic wave - magnetic field, gas composition - temperature - electromagnetic wave - electric field - magnetic field, gas composition - temperature - mechanical vibration - field

PL 209 937 B1 elektryczne, skład gazu-temperatura-drgania mechaniczne-pole magnetyczne, skład gazu-temperatura-drgania mechaniczne-pole elektryczne-pole magnetyczne, korzystnie według wzorców 1-6, uzyskuje się zarówno jakościową selekcję wzrostu, jak również informację jakościową o komórkach i informację ilościową o parametrach życiowych wyselekcjonowanych komórek.Electrical, gas composition-temperature-mechanical vibrations-magnetic field, gas composition-temperature-mechanical vibrations-electric field-magnetic field, preferably according to the standards 1-6, both qualitative growth selection as well as qualitative information about cells and quantitative information about the vital parameters of selected cells.

Przykłady szczególnie korzystnej, wzajemnej synchronizacji tych selektorów w odniesieniu do różnych typów bakterii są przedstawione niżej we wzorcach 1-6.Examples of particularly advantageous inter-synchronization of these selectors with respect to different types of bacteria are shown in Formulas 1-6 below.

Wzorzec 1. Wpływ równoczesnego stosowania pola elektrycznego, magnetycznego i drgań mechanicznych na różne kształty bakterii:Exemplar 1. Effect of the simultaneous application of electric, magnetic and mechanical vibrations on different shapes of bacteria:

bakterie pałeczkowate bacteria rod-shaped bakterie owalne bacteria oval bakterie kuliste bacteria spherical słabe pole elektryczne m.cz weak electric field +++ +++ ++ ++ + + silne pole elektryczne m.cz strong electric field + + + + ++ ++ słabe pole elektryczne w.cz weak electric field HF + + ++ ++ +++ +++ silne pole elektryczne w.cz strong HF electric field - - ± ± + + słabe pole magnetyczne stałe weak permanent magnetic field + + ++ ++ ++ ++ silne pole magnetyczne stałe strong permanent magnetic field ± ± ± ± + + słabe pole magnetyczne pulsujące weak pulsating magnetic field ++ ++ ++ ++ +++ +++ silne pole magnetyczne pulsujące strong pulsating magnetic field - - ± ± + + słabe drgania mechaniczne m.cz weak mechanical vibrations +++ +++ ++ ++ ++ ++ silne drgania mechaniczne m.cz strong mechanical vibrations ++ ++ +++ +++ +++ +++ słabe drgania mechaniczne w.cz low HF mechanical vibrations + + ++ ++ +++ +++ silne drgania mechaniczne w.cz strong mechanical vibrations - - ± ± + +

Tablica zawiera wyniki badań doświadczalnych obrazujących jednoczesny, stymulujący wpływ słabego pola elektrycznego małej częstotliwości (m.cz) na bakterie duże, słabsze na bakterie małe, natomiast pole silne i wyższej częstotliwości (w.cz) hamuje wzrost dużych pałeczkowców i pierwotniaków, stymulując bakterie małe. Podobnie wygląda sprawa w przypadku drgań mechanicznych. Mechanizm tego zjawiska związany jest z większą akumulacją energii mechanicznej lub siły elektromotorycznej (SEM) w dużo większym ciele pałeczkowca, niż kilkunastokrotnie mniejszej bakterii kulistej.The table contains the results of experimental studies showing the simultaneous stimulating effect of a weak electric field of low frequency (MW) on large bacteria, weaker ones on small bacteria, while a strong and higher frequency field (HF) inhibits the growth of large rod and protozoa, stimulating small bacteria . The same is true for mechanical vibrations. The mechanism of this phenomenon is related to the greater accumulation of mechanical energy or electromotive force (EMF) in a much larger body of a rodent species than a dozen or so times smaller spherical bacteria.

Wzorzec 2. Wpływ równoczesnego stosowania pola elektrycznego, magnetycznego i drgań mechanicznych oraz wysokiego stężenia tlenu na różne kształty bakterii o tlenowym i beztlenowym torze matabolizmu.Exemplary 2. The influence of the simultaneous application of electric and magnetic fields and mechanical vibrations as well as high oxygen concentration on various shapes of bacteria with an aerobic and anaerobic metabolic pathway.

tlen oxygen Dwutlenek węgla Dioxide coal Bakterie tlenowe pałeczki Bacteria oxygen chopsticks Bakterie tlenowe kuliste Bacteria oxygen spherical Bakterie beztlenowe pałeczki Bacteria anaerobic chopsticks Bakterie beztlenowe kuliste Bacteria anaerobic spherical słabe pole elektryczne m.cz weak electric field + + - - ++++ ++++ ++ ++ -- - - - silne pole elektryczne m.cz strong electric field + + - - +++ +++ +++ +++ --- --- -- - słabe pole elektryczne w.cz weak electric field HF + + - - ++ ++ ++++ ++++ - --- --- silne pole elektryczne w.cz strong HF electric field + + - - ± ± ++ ++ - słabe pole magnetyczne stałe weak permanent magnetic field + + - - ++ ++ +++ +++ - --- --- silne pole magnetyczne stałe strong permanent magnetic field + + - - ± ± ++ ++ --- --- słabe pole magnetyczne pulsujące weak pulsating magnetic field + + - - +++ +++ ++++ ++++ --- --- -- - silne pole magnetyczne pulsujące strong pulsating magnetic field + + - - ± ± ++ ++ - słabe drgania mechaniczne m.cz weak mechanical vibrations + + - - ++++ ++++ +++ +++ - --- --- silne drgania mechaniczne m.cz strong mechanical vibrations + + - - +++ +++ +++ +++ --- --- --- --- słabe drgania mechaniczne w.cz low HF mechanical vibrations + + - - ++ ++ ++++ ++++ --- --- - silne drgania mechaniczne w.cz strong mechanical vibrations + + - - ± ± ++ ++ -

Tablica zawiera wyniki badań doświadczalnych obrazujące jednoczesny, stymulujący wpływ słabego pola elektrycznego, magnetycznego i drgań mechanicznych małej częstotliwości (m.cz) i wyPL 209 937 B1 sokiej częstotliwości (w.cz) w atmosferze tlenu. Stymulujący efekt słabych pól i drgań niskiej częstotliwości dla pałeczkowców, nasilany jest stymulującym działaniem tlenu na bakterie tlenowe i hamującym na beztlenowe. Silne pola i drgania wyższych częstotliwości nasilają efekty u bakterii małych, kulistych.The table contains the results of experimental tests showing the simultaneous, stimulating effect of a weak electric and magnetic field and mechanical vibrations of low frequency (MW) and high frequency (RF) in an oxygen atmosphere. The stimulating effect of weak fields and low-frequency vibrations for rodents is intensified by the stimulating effect of oxygen on aerobic bacteria and the inhibitory effect on anaerobic bacteria. Strong fields and vibrations of higher frequencies intensify the effects in small, spherical bacteria.

Wzorzec 3. Wpływ równoczesnego stosowania pola elektrycznego, magnetycznego i drgań mechanicznych oraz wysokiego stężenia dwutlenku węgla na różne kształty bakterii o tlenowym i beztlenowym torze matabolizmu.Exemplary 3. Effect of the simultaneous application of electric and magnetic fields and mechanical vibrations as well as a high concentration of carbon dioxide on various shapes of bacteria with an aerobic and anaerobic metabolic pathway.

tlen oxygen Dwutlenek węgla Dioxide coal Bakterie tlenowe pałeczki Bacteria oxygen chopsticks Bakterie tlenowe kuliste Bacteria oxygen spherical Bakterie beztlenowe pałeczki Bacteria anaerobic chopsticks Bakterie beztlenowe kuliste Bacteria anaerobic spherical słabe pole elektryczne m.cz weak electric field - - + + ++ ++ ++++ ++++ - - -- - silne pole elektryczne m.cz strong electric field - - + + +++ +++ +++ +++ -- - --- --- słabe pole elektryczne w.cz weak electric field HF - - + + ++++ ++++ ++ ++ --- --- - silne pole elektryczne w.cz strong HF electric field - - + + ++ ++ ± ± - słabe pole magnetyczne stałe weak permanent magnetic field - - + + +++ +++ ++ ++ --- --- - silne pole magnetyczne stałe strong permanent magnetic field - - + + ++ ++ ± ± --- --- słabe pole magnetyczne pulsujące weak pulsating magnetic field - - + + ++++ ++++ +++ +++ -- - --- --- silne pole magnetyczne pulsujące strong pulsating magnetic field - - + + ++ ++ ± ± - słabe drgania mechaniczne m.cz weak mechanical vibrations - - + + +++ +++ ++++ ++++ --- --- - silne drgania mechaniczne m.cz strong mechanical vibrations - - + + +++ +++ +++ +++ --- --- --- --- słabe drgania mechaniczne w.cz low HF mechanical vibrations - - + + ++++ ++++ ++ ++ - --- --- silne drgania mechaniczne w.cz strong mechanical vibrations - - + + ++ ++ ± ± -

Tablica zawiera wyniki badań doświadczalnych obrazujących jednoczesny, stymulujący wpływ słabego pola elektrycznego, magnetycznego i drgań mechanicznych małej częstotliwości (m.cz) i wysokiej częstotliwości (w.cz) w atmosferze dwutlenku węgla. Stymulujący efekt słabych pól i drgań niskiej częstotliwości dla pałeczkowców, nasilany jest stymulującym działaniem dwutlenku węgla na bakterie beztlenowe i hamującym na tlenowe. Silne pola i drgania wyższych częstotliwości nasilają efekty bakterii małych, kulistych.The table contains the results of experimental studies showing the simultaneous, stimulating effect of a weak electric and magnetic field and mechanical vibrations of low frequency (MW) and high frequency (RF) in the atmosphere of carbon dioxide. The stimulating effect of weak fields and low-frequency vibrations for rodents is intensified by the stimulating effect of carbon dioxide on anaerobic bacteria and the inhibitory effect on aerobic bacteria. Strong fields and vibrations of higher frequencies intensify the effects of small, spherical bacteria.

Wzorzec 4. Wpływ równoczesnego stosowania pola elektrycznego, magnetycznego i drgań mechanicznych oraz wysokiego stężenia dwutlenku węgla przy oświetleniu nadfioletem na różne kształty bakterii o tlenowym i beztlenowym torze matabolizmu.Exemplary 4. The influence of the simultaneous application of electric and magnetic fields and mechanical vibrations as well as high concentration of carbon dioxide under ultraviolet illumination on various shapes of bacteria with an aerobic and anaerobic metabolic pathway.

tlen oxygen Dwutlenek węgla Dioxide coal Światło nadfiolet. Light ultraviolet. Bakterie tlenowe pałeczki Bacteria oxygen chopsticks Bakterie tlenowe kuliste Bacteria oxygen spherical Bakterie beztlenowe pałeczki Bacteria anaerobic chopsticks Bakterie beztlenowe kuliste Bacteria anaerobic spherical 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 słabe pole elektryczne m.cz weak electric field - - + + + + -- - --- --- + + ++ ++ silne pole elektryczne m.cz strong electric field - - + + + + --- --- - ++ ++ ++ ++ słabe pole elektryczne w.cz weak electric field HF - - + + + + - +++ +++ ± ± silne pole elektryczne w.cz strong HF electric field - - + + + + ± ± - - słabe pole magnetyczne stałe weak permanent magnetic field - - + + + + - + + ± ± silne pole magnetyczne stałe strong permanent magnetic field - - + + + + - ± ± -- - słabe pole magnetyczne pulsujące weak pulsating magnetic field - - + + + + --- --- - ++ ++ + + silne pole magnetyczne pulsujące strong pulsating magnetic field - - + + + + + + - - słabe drgania mechaniczne m.cz weak mechanical vibrations - - + + + + - ++ ++ +++ +++

PL 209 937 B1 cd. tabeliPL 209 937 B1 cont. table

1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 Ί Ί 8 8 silne drgania mechaniczne m.cz strong mechanical vibrations - - + + + + - - ++ ++ + + słabe drgania mechaniczne w.cz low HF mechanical vibrations - - + + + + - +++ +++ + + silne drgania mechaniczne w.cz strong mechanical vibrations - - + + + + + + - -

Tablica zawiera wyniki badań doświadczalnych obrazujących jednoczesny, stymulujący wpływ słabego poła elektrycznego, magnetycznego i drgań mechanicznych malej częstotliwości (m.cz) i wysokiej częstotliwości (w.cz) w atmosferze dwutlenku węgla, przy jednoczesnym oświetleniu nadfioletem. Stymulujący efekt słabych pól i drgań niskiej częstotliwości dla pałeczkowców, nasilany jest stymulującym działaniem dwutlenku węgla na bakterie beztlenowe i silnie hamowany przez ultrafiolet. W przypadku bakterii tlenowych działanie pól i drgań nasila wchłanianie zabójczego dla tlenowców dwutlenku węgla, co dodatkowo nasilane jest przez ultrafiolet. Silne pola i drgania wyższych częstotliwości nasilają efekty u bakterii małych, kulistych.The table contains the results of experimental studies showing the simultaneous, stimulating effect of the weak electric and magnetic field and mechanical vibrations of low frequency (MW) and high frequency (HF) in the atmosphere of carbon dioxide, with simultaneous UV illumination. The stimulating effect of weak fields and low frequency vibrations for rodents is intensified by the stimulating effect of carbon dioxide on anaerobic bacteria and strongly inhibited by ultraviolet. In the case of aerobic bacteria, the action of fields and vibrations intensifies the absorption of carbon dioxide, which is deadly for aerobes, which is additionally intensified by ultraviolet. Strong fields and vibrations of higher frequencies intensify the effects in small, spherical bacteria.

Wzorzec 5. Wpływ równoczesnego stosowania pola elektrycznego, magnetycznego i drgań mechanicznych oraz wysokiego stężenia dwutlenku węgla przy oświetleniu podczerwienią na różne kształty bakterii o tlenowym i beztlenowym torze matabolizmu.Exemplary 5. Effect of simultaneous application of electric and magnetic fields and mechanical vibrations and high concentration of carbon dioxide under infrared illumination on various shapes of bacteria with aerobic and anaerobic metabolic pathways.

tlen oxygen Dwu- tlenek węgla Two- oxide coal Światło pod- czerw. Light under- June Bakterie tlenowe pałeczki Bacteria oxygen chopsticks Bakterie tlenowe kuliste Bacteria oxygen spherical Bakterie beztlenowe pałeczki Bacteria anaerobic chopsticks Bakterie beztlenowe kuliste Bacteria anaerobic spherical słabe pole elektryczne m.cz weak electric field - - + + + + - - -- - ++ ++ +++ +++ silne pole elektryczne m.cz strong electric field - - + + + + -- - --- --- +++ +++ +++ +++ słabe pole elektryczne w.cz weak electric field HF - - + + + + --- --- - ++++ ++++ + + silne pole elektryczne w.cz strong HF electric field - - + + + + - - + + ± ± słabe pole magnetyczne stałe weak permanent magnetic field - - + + + + -- - --- --- +++ +++ + + silne pole magnetyczne stałe strong permanent magnetic field - - + + + + --- --- --- --- + + ± ± słabe pole magnetyczne pulsujące weak pulsating magnetic field - - + + + + - - -- - +++ +++ ++ ++ silne pole magnetyczne pulsujące strong pulsating magnetic field - - + + + + -- - --- --- ++ ++ + + słabe drgania mechaniczne m.cz weak mechanical vibrations - - + + + + -- - --- --- +++ +++ ++++ ++++ silne drgania mechaniczne m.cz strong mechanical vibrations - - + + + + -- - -- - +++ +++ ++ ++ słabe drgania mechaniczne w.cz low HF mechanical vibrations - - + + + + - -- - ++++ ++++ ++ ++ silne drgania mechaniczne w.cz strong mechanical vibrations - - + + + + - - ++ ++ ± ±

Tablica zawiera wyniki badań doświadczalnych obrazujących jednoczesny, stymulujący wpływ słabego pola elektrycznego, magnetycznego i drgań mechanicznych małej częstotliwości (m.cz) i wysokiej częstotliwości (w.cz) w atmosferze dwutlenku węgla, przy jednoczesnym oświetleniu podczerwienią. Stymulujący efekt słabych pól i drgań niskiej częstotliwości dla pałeczkowców, nasilany jest stymulującym działaniem dwutlenku węgla na bakterie beztlenowe i dodatkowo nasilony przez podczerwień. W przypadku bakterii tlenowych działanie pól i drgań nasila wchłanianie zabójczego dla tlenowców dwutlenku węgla, co częściowo łagodzone jest przez podczerwień. Silne pola i drgania wyższych częstotliwości nasilają efekty u bakterii małych, kulistych.The table contains the results of experimental studies showing the simultaneous, stimulating effect of a weak electric and magnetic field and mechanical vibrations of low frequency (MW) and high frequency (HF) in the atmosphere of carbon dioxide with simultaneous infrared illumination. The stimulating effect of weak fields and low-frequency vibrations for rodents is intensified by the stimulating effect of carbon dioxide on anaerobic bacteria and additionally intensified by infrared. In the case of aerobic bacteria, the action of fields and vibrations intensifies the absorption of carbon dioxide, which is deadly for aerobes, which is partially mitigated by infrared. Strong fields and vibrations of higher frequencies intensify the effects in small, spherical bacteria.

Wzorzec 6. Wpływ równoczesnego stosowania pola elektrycznego, magnetycznego i drgań mechanicznych oraz wysokiego stężenia tlenu przy oświetleniu podczerwienią na różne kształty bakterii o tlenowym i beztlenowym torze matabolizmu.Exemplar 6. Effect of the simultaneous application of electric and magnetic fields and mechanical vibrations and high oxygen concentration under infrared illumination on different shapes of bacteria with an aerobic and anaerobic metabolic pathway.

PL 209 937 B1PL 209 937 B1

tlen oxygen Dwu- tlenek węgla Two- oxide coal Światło pod- czerw. Light under- June Bakterie tlenowe pałeczki Bacteria oxygen chopsticks Bakterie tlenowe kuliste Bacteria oxygen spherical Bakterie beztlenowe pałeczki Bacteria anaerobic chopsticks Bakterie beztlenowe kuliste Bacteria anaerobic spherical słabe pole elektryczne m.cz weak electric field + + - - + + +++ +++ ++++ ++++ - silne pole elektryczne m.cz strong electric field + + - - + + +++ +++ +++ +++ - - słabe pole elektryczne w.cz weak electric field HF + + - - + + +++++ +++++ +++ +++ - - silne pole elektryczne w.cz strong HF electric field + + - - + + +++ +++ ++ ++ - słabe pole magnetyczne stałe weak permanent magnetic field + + - - + + ++++ ++++ ++ ++ --- --- --- --- silne pole magnetyczne stałe strong permanent magnetic field + + - - + + ++ ++ + + - --- --- słabe pole magnetyczne pulsujące weak pulsating magnetic field + + - - + + ++++ ++++ +++ +++ -- - -- - silne pole magnetyczne pulsujące strong pulsating magnetic field + + - - + + +++ +++ ++ ++ - --- --- słabe drgania mechaniczne m.cz weak mechanical vibrations + + - - + + ++++ ++++ +++++ +++++ --- --- --- --- silne drgania mechaniczne m.cz strong mechanical vibrations + + - - + + ++++ ++++ ++ ++ - -- -

Tablica zawiera wyniki badań doświadczalnych obrazujących stymulujący wpływ słabego pola elektrycznego, magnetycznego i drgań mechanicznych małej częstotliwości (m.cz) i wysokiej częstotliwości (w.cz) w atmosferze tlenu, przy jednoczesnym oświetleniu nadfioletem. Stymulujący efekt słabych pól i drgań niskiej częstotliwości dla pałeczkowców, nasilany jest stymulującym działaniem tlenu na bakterie tlenowe i silnie stymulowany przez podczerwień. W przypadku bakterii beztlenowych działanie pól i drgań nasila wchłanianie zabójczego dla beztlenowców tlenu, co dodatkowo nasilane jest przez podczerwień. Silne pola i drgania wyższych częstotliwości nasilają efekty u bakterii małych, kulistych.The table contains the results of experimental studies showing the stimulating effect of a weak electric and magnetic field and mechanical vibrations of low frequency (MW) and high frequency (RF) in an oxygen atmosphere with simultaneous ultraviolet illumination. The stimulating effect of weak fields and low frequency vibrations for rodents is intensified by the stimulating effect of oxygen on aerobic bacteria and strongly stimulated by infrared. In the case of anaerobic bacteria, the action of fields and vibrations intensifies the absorption of oxygen, which is deadly for anaerobes, which is additionally intensified by infrared. Strong fields and vibrations of higher frequencies intensify the effects in small, spherical bacteria.

Urządzenie według wynalazku, jak wynika z powyższego omówienia, opisu i wzorców, umożliwia sprawne wykrywanie drobnoustrojów w materiałach i określanie dynamiki ich wzrostu, bez konieczności stosowania drogich czynników chemicznych. Pozwala również na uzyskanie wysokiej swoistości w hodowli różnicowej drobnoustrojów na prostych i tanich pożywkach.The device according to the invention, as can be seen from the above discussion, description and standards, enables efficient detection of microorganisms in materials and determination of their growth dynamics, without the need to use expensive chemical agents. It also allows for high specificity in the differential culture of microorganisms on simple and cheap media.

Urządzenie stanowiące przedmiot wynalazku jest uwidocznione w przykładzie jego wykonania, na rysunku przedstawiającym jego konstrukcję w układzie schematycznym. Zgodnie z wynalazkiem urządzenie do stymulacji wzrostu i diagnostyki drobnoustrojów w materiałach składa się z modułu laboratoryjnego A i modułu sterująco-pomiarowego B.The device forming the subject of the invention is shown in its embodiment in a diagram showing its construction in a schematic layout. According to the invention, the device for stimulating the growth and diagnosis of microorganisms in materials consists of a laboratory module A and a control and measurement module B.

Moduł laboratoryjny A zbudowany jest z płaszcza 1 cieplarki, ograniczającego jej przestrzeń 2, gdzie stelaż 4 stolika przykryty jest przezroczystym blatem 3, na którym znajduje się płytka Petriego 32 z hodowlą. Wokół krawędzi przezroczystego blatu 3, jest umieszczona cewka 5 pola magnetycznego, a wewnątrz elektrody 6 pola elektrycznego. Do krawędzi przezroczystego blatu 3 przymocowany jest jeden lub kilka elektromechanicznych przetworników 7, powodujących drgania. W ścianie płaszcza 1 cieplarki jest wbudowana cieplna pompa 10, zaopatrzona w zewnętrzny radiator 8 oraz wewnętrzny radiator 7. Zewnętrzny radiator 8 może być zaopatrzony w wentylator. Nad blatem 3 stolika, w płaszczu 1 cieplarki znajduje się czujnik 11 oświetlenia, czujnik 12 temperatury, czujnik 13 stężenia tlenu, czujnik 14 stężenia dwutlenku węgla, czujnik 15 stężenia wybranego gazu oraz telewizyjna kamera 16. Pod przezroczystym blatem 3 znajduje się statyw 17 urządzenia oświetlającego, na którym jest zamocowana obrotowa tarcza 19 z transmisyjnymi filtrami 18 osadzona na osi krokowego silnika 20. Ponad tarczą 19, znajduje się dyfrakcyjna siatka 21, której kąt nachylenia regulowany jest za pomocą liniowego napędu 22. Powyżej dyfrakcyjnej siatki 21, w obrębie przezroczystego stolika 3 znajduje się optyczny kondensor 23. Przezroczysty blat 3 oświetlany jest od dołu ze źródła światła 24 z odbłyśnikiem, w którym mogą występować żarowe źródła światła oraz luminescencyjne, emitujące różne długości fali świetlnej. W płaszczu 1 cieplarki zamocowany jest zawór 25 tlenu, poprzez który tlen z butli, nie przedstawionej na rysunku, jest doprowadzony dozującym przewodem 26 do wewnętrznej przestrzeni 2. W płaszczu 1 cieplarki jest zamocowany zawór 27 dwutlenku węgla, poprzez który gaz z butli, nie przedstawionej na rysunku, jest doprowadzony dozują cym przewodem 28 do wewnę trznej przestrzeni 2. W płaszczu 1 cieplarki jest zamocowany również dodatkowy zawór 29 dla dowolnego gazu, poprzez który z butli, nie przedstawionej na rysunku, jest doprowadzony dozującym przewodem 30The laboratory module A is made of the shell 1 of the incubator, delimiting its space 2, where the rack 4 of the table is covered with a transparent top 3, on which there is a Petri dish 32 with the culture. Around the edge of the transparent top 3 is a magnetic field coil 5 and an electric field coil 5 inside the electrode. One or more electromechanical transducers 7 causing vibrations are attached to the edge of the transparent table top 3. A thermal pump 10 is built into the wall of the shell 1 of the incubator, which is provided with an external heat sink 8 and an internal heat sink 7. The external heat sink 8 may be provided with a fan. Above the table top 3, in the heater jacket 1 there is a lighting sensor 11, a temperature sensor 12, an oxygen concentration sensor 13, a carbon dioxide concentration sensor 14, a gas concentration sensor 15 and a TV camera 16. Under the transparent top 3 there is a tripod 17 of the lighting device on which the rotating disc 19 with transmission filters 18 is mounted, mounted on the axis of the stepper motor 20. Above the disc 19, there is a diffractive grating 21, the angle of inclination of which is adjusted by means of a linear drive 22. Above the diffractive grating 21, within a transparent table 3 there is an optical condenser 23. The transparent table top 3 is illuminated from below from a light source 24 with a reflector in which there may be incandescent light sources and luminescent sources emitting different wavelengths of light. An oxygen valve 25 is mounted in the jacket 1 of the incubator, through which oxygen from a cylinder, not shown, is supplied through a dosing line 26 to the inner space 2. In the jacket 1 of the incubator, a carbon dioxide valve 27 is fitted, through which gas from a cylinder, not shown, is in the drawing, it is fed through a dosing line 28 to the inner space 2. An additional valve 29 is also mounted in the jacket 1 of the incubator for any gas, through which a cylinder, not shown in the drawing, is fed through the dosing line 30

PL 209 937 B1 dodatkowy gaz. W sąsiedztwie przezroczystego blatu 3 znajduje się ultrafioletowy palnik 31 z wentylatorem, umożliwiający sterylizację wnętrza cieplarki.Additional gas. In the vicinity of the transparent top 3 there is an ultraviolet burner 31 with a fan, which enables the sterilization of the interior of the incubator.

Moduł sterująco-pomiarowy B jest zbudowany z multipleksera 33 mającego połączenie z komputerem lub autonomicznym procesorem 54 poprzez łącze 34. Multiplekser 33 jest podłączony do przetwornika analogowo-cyfrowego 35, do którego dochodzą: przewód 36 łączący telewizyjną kamerę 16, przewód 37 czujnika 11 oświetlenia, przewód 38 czujnika 12 temperatury, przewód 39 czujnika 13 tlenu, przewód 40 czujnika 14 dwutlenku węgla i przewód 41 dodatkowego czujnika. Multiplekser 33 podłączony jest do cyfrowo-analogowego sterownika 42, z którego wychodzi przewód 43 sterujący przetwornikiem elektromechanicznym, przewód 44 sterujący polem elektrycznym, przewód 45 sterujący polem magnetycznym, przewód 46 sterujący zaworem tlenu, przewód 47 sterujący zaworem dwutlenku węgla, przewód 48 sterujący zaworem dodatkowym, przewód 49 sterujący palnikiem UV, przewód 50 sterujący krokowym silnikiem 20 tarczy, przewód 51 sterujący napędem 22 liniowym dyfrakcyjnej siatki 21, przewód 52 sterujący pompą cieplną 10 oraz przewód 53 sterujący źródłem światła 24.The control and measurement module B consists of a multiplexer 33 connected to a computer or an autonomous processor 54 via link 34. The multiplexer 33 is connected to an analog-to-digital converter 35, which is connected to: cable 36 connecting the television camera 16, cable 37 of the lighting sensor 11, line 38 of temperature sensor 12, line 39 of oxygen sensor 13, line 40 of carbon dioxide sensor 14, and line 41 of the additional sensor. The multiplexer 33 is connected to a digital-to-analog controller 42 from which leads 43 to control the electromechanical converter, 44 to control the electric field, 45 to control the magnetic field, 46 to control the oxygen valve, 47 to control the carbon dioxide valve, 48 to control the auxiliary valve , a UV burner control wire 49, a disc stepper motor 20 control wire 50, a control wire 51 for controlling the line drive 22 of the diffractive grating 21, a wire 52 for controlling the heat pump 10, and a wire 53 for controlling the light source 24.

Działanie urządzenia do stymulacji i diagnostyki wzrostu drobnoustrojów w materiałach polega na stworzeniu w wewnętrznej przestrzeni 2 tak specyficznych warunków w zakresie stężenia tlenu i/lub dwutlenku węgla i/lub dowolnie wybranego gazu, temperatury i/lub oświetlenia (o określonej długości fali) i/lub pola magnetycznego i/lub pola elektrycznego i/lub drgań mechanicznych, które powodują silne hamowanie wzrostu większości szczepów bakterii, z zachowaniem maksymalnej prędkości wzrostu szczepu wybranego. Prędkość wzrostu kolonii bakterii na pożywce jest proporcjonalna do przyrostu pola powierzchni kolonii w jednostce czasu, stąd zjawisko to jest rejestrowane optycznie przy pomocy kamery i interpretowane ilościowo przez program liczący. Po włączeniu komputera lub mikroprocesora 54 są wykonywane pomiary wewnętrznej przestrzeni 2 cieplarki za pomocą czujnika 11 oświetlenia, czujnika 12 temperatury, czujnika 13 stężenia tlenu, czujnika 14 stężenia dwutlenku węgla oraz czujnika 15 wybranego gazu. Informacja z czujnika 11 oświetlenia jest przesyłana przewodem 37 do analogowo-cyfrowego przetwornika 35, następnie do multipleksera 33 i komputera 54, gdzie porównywana jest z ustawioną w programie wartością referencyjną. Występująca różnica pomiędzy oczekiwanym natężeniem światła i długością fali powoduje włączenie sekwencji programu, która poprzez multiplekser 33 i cyfrowo-analogowy przetwornik 35, przewodem 53 uruchamia odpowiednią opcję źródła światła 24 z odbłyśnikiem, w zakresie natężenia i długości fali. Światło to może być dalej filtrowane w sposób skokowy, wykorzystując filtry 18 transmisyjne znajdujące się na obrotowej tarczy 19, napędzanej krokowym silnikiem 20, sterowanym przewodem 50. Płynna regulacja długości fali świetlnej jest możliwa za pomocą dyfrakcyjnej siatki 21, której kąt regulowany jest liniowym napędem 22, sterowanym przewodem 51.The operation of the device for the stimulation and diagnosis of microbial growth in materials consists in creating specific conditions in the inner space 2 in terms of the concentration of oxygen and / or carbon dioxide and / or any chosen gas, temperature and / or lighting (with a specific wavelength) and / or magnetic field and / or electric field and / or mechanical vibrations, which strongly inhibit the growth of most bacterial strains, while maintaining the maximum growth rate of the selected strain. The rate of growth of bacterial colonies on the medium is proportional to the increase in the area of the colony per unit time, hence the phenomenon is optically recorded with a camera and interpreted quantitatively by a counting program. After the computer or microprocessor 54 is turned on, measurements are made of the interior space 2 of the incubator by means of a light sensor 11, a temperature sensor 12, an oxygen concentration sensor 13, a carbon dioxide concentration sensor 14, and a selected gas sensor 15. The information from the light sensor 11 is transmitted via line 37 to an analog-to-digital converter 35, then to the multiplexer 33 and the computer 54, where it is compared with a reference value set in the program. The occurring difference between the expected light intensity and the wavelength triggers a program sequence which, through the multiplexer 33 and the digital-to-analog converter 35, runs through the conduit 53 the corresponding option of the light source 24 with the reflector, in terms of intensity and wavelength. This light can be further filtered in a stepwise manner, using transmission filters 18 located on the rotating disk 19, driven by a stepper motor 20, controlled by a wire 50. Smooth regulation of the length of the light wave is possible by means of a diffractive grating 21, the angle of which is regulated by a linear drive 22 , controlled cable 51.

Po uzyskaniu zadanych parametrów światło przechodzi przez kondensor 23, znajdujący się w przezroczystym blacie 3, wspartym na stelażu stolika 4 i oświetla płytkę Petriego 32 z umieszczoną na niej hodowlą. Na przezroczystym blacie 3, wzdłuż krawędzi jest zainstalowana cewka 5 pola magnetycznego zasilana przewodem 45 sterującym polem magnetycznym, elektrody 6 pola elektrycznego, zasilane przewodem 44 sterującym polem elektrycznym oraz przetwornik lub elektromechaniczne przetworniki 7, zasilane przewodem 43 sterującym przetwornikiem elektromechanicznym. Zmiany parametrów natężenia i częstotliwości pola magnetycznego, elektrycznego oraz drgań mechanicznych płytki Petriego 32 z hodowlą, stanowią dodatkowy czynnik selekcji wzrostu bakterii.After obtaining the set parameters, the light passes through the condenser 23 located in the transparent table top 3, supported on the table frame 4 and illuminates the Petri dish 32 with the culture placed on it. On the transparent top 3, along the edge, a magnetic field coil 5 powered by a magnetic field control line 45, electric field electrodes 6 powered by an electric field control line 44 and a converter or electromechanical transducers 7 powered by a control line 43 for an electromechanical converter are installed. Changes in the parameters of the intensity and frequency of the magnetic field, electric field and mechanical vibrations of the Petri dish 32 with the culture constitute an additional selection factor for bacterial growth.

Informacja z czujnika 12 temperatury jest przesyłana przewodem 38 do analogowo-cyfrowego przetwornika 35, następnie do multipleksera 33 i komputera 54, gdzie porównywana jest z ustawioną w programie wartością referencyjną. Występująca róż nica pomię dzy oczekiwaną temperaturą powoduje włączenie sekwencji programu, która poprzez multiplekser 33 i cyfrowo-analogowy przetwornik 42, przewodem 52 uruchamia odpowiednią opcję pompy cieplnej 10 na przykład modułu Peltiera. Jeżeli w wewnętrznej przestrzeni 2 jest niższa temperatura od zadanej, rozgrzewa się radiator 9 wewnętrzny powodując wzrost temperatury, natomiast gdy temperatura jest wyższa od zadanej rozgrzewa się radiator 8 zewnętrzny, pobierając ciepło z wnętrza cieplarki. Informacja z czujnika 13 stężenia tlenu przesyłana jest przewodem 39 do analogowo-cyfrowego przetwornika 35, następnie do multipleksera 33 i komputera 54, gdzie porównywana jest z ustawioną w programie wartoś cią referencyjną . Wystę pują ca różnica stężeń powoduje włączenie sekwencji programu, która poprzez multiplekser 33 i cyfrowo-analogowy przetwornik 42, przewodem 46 uruchamia zawór 25 tlenu, z którego przewodem 26 dozującym tlen dostaje się do wewnętrznej przestrzeni 2.The information from the temperature sensor 12 is sent via line 38 to an analog-to-digital converter 35, then to multiplexer 33 and computer 54, where it is compared with a reference value set in the program. The occurring difference between the expected temperature triggers a program sequence which, via the multiplexer 33 and the digital-to-analog converter 42, activates the appropriate option of the heat pump 10, for example a Peltier module, via line 52. If the temperature in the inner space 2 is lower than the set temperature, the internal heat sink 9 heats up causing the temperature to rise, while when the temperature is higher than the set temperature, the external heat sink 8 heats up, taking heat from the interior of the incubator. The information from the oxygen concentration sensor 13 is sent via a line 39 to an analog-to-digital converter 35, then to a multiplexer 33 and a computer 54, where it is compared with a reference value set in the program. The present difference in concentration triggers a program sequence which, via the multiplexer 33 and the digital-to-analog converter 42, actuates the oxygen valve 25 through line 46, from which through line 26 oxygen enters the inner space 2.

Informacja z czujnika 14 dwutlenku węgla przesyłana jest przewodem 40 do analogowo-cyfrowego przetwornika 35, następnie do multipleksera 33 i komputera 54, gdzie porównywana jestInformation from the carbon dioxide sensor 14 is sent via a line 40 to an analog-to-digital converter 35, then to a multiplexer 33 and a computer 54, where it is compared

PL 209 937 B1 z ustawioną w programie wartością referencyjną . Wystę pująca różnica stężeń powoduje włączenie sekwencji programu, która poprzez multiplekser 33 i cyfrowo-analogowy przetwornik 42, przewodem 47 uruchamia zawór 27 dwutlenku węgla, z którego przewodem 28 dozującym dwutlenek węgla gaz dostaje się do wewnętrznej przestrzeni 2 cieplarki. Informacja z czujnika dodatkowego 15 jest przesyłana przewodem 41 do analogowo-cyfrowego przetwornika 35, następnie do multipleksera 33 i komputera 54, gdzie porównywana jest z ustawioną w programie wartością referencyjną. Występująca różnica powoduje włączenie sekwencji programu, która poprzez multiplekser 33 i cyfrowo-analogowy przetwornik 42, przewodem 48 uruchamia dodatkowy zawór 29, z którego przez przewód dozujący dodatkowy gaz dostaje się do wewnętrznej przestrzeni 2. Płytka Petriego 32 z hodowlą znajduje się w polu widzenia kamery 16, z której obrazy są przekazywane do komputera 54 przewodem 36 łączącym kamery, poprzez analogowo-cyfrowy przetwornik 35 i multiplekser 33. Po zakończonym cyklu badań wewnętrzna przestrzeń 2 zostaje wyjałowiona palnikiem 31 ultrafioletowym z wentylatorem, sterowanym przewodem 49 z komputera 54, poprzez multiplekser 33 i cyfrowo-analogowy przetwornik 42.PL 209 937 B1 with the reference value set in the program. The present difference in concentrations activates the program sequence which, through the multiplexer 33 and the digital-to-analog converter 42, activates the carbon dioxide valve 27 via line 47, from which gas enters the inner space 2 of the incubator through the carbon dioxide dosing line 28. Information from the auxiliary sensor 15 is sent via line 41 to an analog-to-digital converter 35, then to multiplexer 33 and computer 54, where it is compared with a reference value set in the program. The occurring difference activates the program sequence, which, through the multiplexer 33 and the digital-to-analog converter 42, activates an additional valve 29 through the conduit 48, from which additional gas enters the inner space through the dosing conduit 2. The petri dish 32 with the culture is in the field of view of the camera. 16, from which the images are transmitted to the computer 54 via the cable 36 connecting the cameras, through the analog-to-digital converter 35 and the multiplexer 33. After the end of the test cycle, the internal space 2 is sterilized with a ultraviolet burner 31 with a fan, controlled by a cable 49 from the computer 54, through a multiplexer 33 and a D / A converter 42.

Urządzenie według niniejszego wynalazku, stwarza też możliwość prowadzenia hodowli pozaustrojowej w dowolnie zaprogramowanych warunkach składu gazu i temperatury oraz pod wpływem pola magnetycznego, fal radiowych, mikrofal i drgań mechanicznych oraz wybranych wycinków widma światła białego, co w znacznym stopniu ułatwia selekcjonowanie linii komórkowych i tworzenie optimum ich rozwoju. Zastosowanie wynalazku w opcji hodowli komórek nowotworowych, może umożliwić wykonywanie testów wrażliwości różnych linii komórkowych nowotworu na cytostatyki.The device according to the present invention also makes it possible to conduct extracorporeal culture in freely programmed conditions of gas composition and temperature and under the influence of magnetic field, radio waves, microwaves and mechanical vibrations as well as selected sections of the white light spectrum, which greatly facilitates the selection of cell lines and the creation of an optimum their development. The use of the invention in the option of neoplastic cell culture may enable tests of the sensitivity of various tumor cell lines to cytostatics.

Claims (2)

1. Urządzenie do selektywnej stymulacji wzrostu i diagnostyki drobnoustrojów w materiałach, znamienne tym, że składa się z wzajemnie współpracujących modułów laboratoryjnego (A) i sterująco-pomiarowego (B), z których moduł laboratoryjny (A) składa się z układu stabilizującego temperaturę, w którym znajduje się dwukierunkowa cieplna pompa (10), posiadająca wewnętrzny (9) i zewnętrzny radiator (8), z układu dozowania gazów zawierającego: zawór (25) tlenu z przewodem (26) dozującym tlen, zawór (27) dwutlenku węgla, dodatkowy zawór (29), z układu rejestracji obrazu, w skład którego wchodzi telewizyjna kamera (16), urządzenie oświetlające ze źródłem światła (24) i odbłyśnikiem, przezroczysty blat (3), na którym znajduje się płytka Petriego (32) z badanym materiałem, dyfrakcyjna siatka (21), optyczny kondensor (23), liniowy napęd (22), obrotowa tarcza (19), filtry (18) i napęd tarczy (20), oraz z układu stymulującego zawierającego elektromechaniczny przetwornik (7), cewkę (5) pola magnetycznego i elektrody pola elektrycznego (6).1. Device for the selective stimulation of growth and diagnostics of microorganisms in materials, characterized by the fact that it consists of mutually cooperating laboratory (A) and control and measurement (B) modules, of which the laboratory module (A) consists of a temperature stabilizing system, in which is a bi-directional heat pump (10) having an internal (9) and an external heat sink (8) from a gas dosing system comprising: an oxygen valve (25) with an oxygen dosing line (26), a carbon dioxide valve (27), an auxiliary valve (29), the image recording system, which includes a TV camera (16), an illuminating device with a light source (24) and a reflector, a transparent top (3) with a Petri plate (32) with the tested material, diffraction a grid (21), an optical condenser (23), a linear drive (22), a rotating disk (19), filters (18) and a disk drive (20), and from a stimulation system including an electromechanical transducer (7), a field coil (5) magnetic ego and electric field electrodes (6). 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że moduł sterująco-pomiarowy (B) zawiera multiplekser (33), połączony z jednej strony z przetwornikiem analogowo-cyfrowym (35), transmitującym dane z czujników: oświetlenia (11), temperatury (12), tlenu (13), dwutlenku węgla (14), dodatkowego gazu (15) i przetwornikiem cyfrowo-analogowym (42) sterującym: pompą cieplną (10), elektromechanicznym przetwornikiem (7), cewką (5) pola magnetycznego, elektrodami (6) pola elektrycznego, liniowym napędem (22), napędem krokowym (20) tarczy (19), lampą ultrafioletową (31), źródłem światła z odbłyśnikiem (24), zaworem (25) tlenu, zaworem (27) dwutlenku węgla, dodatkowym zaworem (29), a z drugiej strony połączony jest za pomocą łącza (34) z komputerem (54).2. The device according to claim The method of claim 1, characterized in that the control and measurement module (B) includes a multiplexer (33) connected on one side to an analog-to-digital converter (35) transmitting data from sensors: lighting (11), temperature (12), oxygen (13) ), carbon dioxide (14), additional gas (15) and digital-to-analog converter (42) controlling: heat pump (10), electromechanical converter (7), magnetic field coil (5), electric field electrodes (6), linear the drive (22), the stepper drive (20) of the disc (19), the ultraviolet lamp (31), a light source with a reflector (24), an oxygen valve (25), a carbon dioxide valve (27), an additional valve (29), and the other side is connected via link (34) to computer (54).
PL378851A 2006-01-30 2006-01-30 The method of stimulation of growth and diagnostics of microorganisms in materials and a device for application of this method PL209937B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL378851A PL209937B1 (en) 2006-01-30 2006-01-30 The method of stimulation of growth and diagnostics of microorganisms in materials and a device for application of this method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL378851A PL209937B1 (en) 2006-01-30 2006-01-30 The method of stimulation of growth and diagnostics of microorganisms in materials and a device for application of this method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL378851A1 PL378851A1 (en) 2007-08-06
PL209937B1 true PL209937B1 (en) 2011-11-30

Family

ID=43015267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL378851A PL209937B1 (en) 2006-01-30 2006-01-30 The method of stimulation of growth and diagnostics of microorganisms in materials and a device for application of this method

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL209937B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
PL378851A1 (en) 2007-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105907636B (en) Automatic instrument for microorganism high-flux culture and large concentration range real-time detection
JP5702738B2 (en) Diagnostic analysis apparatus and related method
CN1055728C (en) Rapid coliform detection system
KR101421150B1 (en) Multifunctional Incubator
CN105452848B (en) One kind being able to detect detection device existing for microorganism, system and method in container internal specimen
CN208933375U (en) Multifunctional microbial detection device
KR20120041096A (en) Automatic apparatus for measuring water toxicity using green algae ulva
CN215250801U (en) Biochemical incubator of environmental biological detection
CN207987245U (en) A kind of new bio cell incubator
JPWO2006070752A1 (en) Control program and culture apparatus
WO2010042478A2 (en) Modular experimental platform for microorganism physiology and scale-up studies
CN112779160A (en) In-vitro life-sustaining perfusion culture system and control method thereof
PL209937B1 (en) The method of stimulation of growth and diagnostics of microorganisms in materials and a device for application of this method
JP4394005B2 (en) Modular system with multiple automated miniature bioreactors for high-throughput screening (HTS) in biotechnology
CN207958369U (en) A kind of microbial detection device
US20210147785A1 (en) Portable incubation device
RU196013U1 (en) Airport phytotron
Chamielec et al. Pilot-scale reactor for aseptic solid-state cultivation
KR20190043945A (en) High sensitive apparatus for detecting hazardous microbe
CN209449475U (en) Fish and shellfish cultivates bacteria reducing experimental rig
Stumpp et al. Measurement of feeding rates, respiration, and pH regulatory processes in the light of ocean acidification research
WO2017037664A1 (en) Device and method for detecting biological contaminants, in particular coliform bacteria in water samples
JPH11178567A (en) Bacterium detector
JPH1189561A (en) Cell culturing and apparatus
US8535937B2 (en) Detection of microorganisms with a fluorescence-based device

Legal Events

Date Code Title Description
LICE Declarations of willingness to grant licence

Effective date: 20140523