WO2023202846A1 - Process, system and measuring instrument for determining a presence of living bacteria in a sample - Google Patents

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WO2023202846A1
WO2023202846A1 PCT/EP2023/057905 EP2023057905W WO2023202846A1 WO 2023202846 A1 WO2023202846 A1 WO 2023202846A1 EP 2023057905 W EP2023057905 W EP 2023057905W WO 2023202846 A1 WO2023202846 A1 WO 2023202846A1
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isotope
gas
sample
measuring device
bacteria
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/057905
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Inventor
Benjamin Scherer
Timo Hillebrand
Elmara Graser
Robert MÖLLER
Thomas Moore
Christiane Ehrling
Florian Krogmann
Original Assignee
Innovative Sensor Technology Ist Ag
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G01N33/497—Physical analysis of biological material of gaseous biological material, e.g. breath
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/02—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
    • C12Q1/04—Determining presence or kind of microorganism; Use of selective media for testing antibiotics or bacteriocides; Compositions containing a chemical indicator therefor
    • G01N33/4977—
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/18—Water
    • G01N33/186—Water using one or more living organisms, e.g. a fish
    • G01N33/1866—Water using one or more living organisms, e.g. a fish using microorganisms

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the presence of living bacteria in a sample using a measuring device, a system and a measuring device.
  • bacteria can form biofilms together with other microorganisms such as algae and fungi that can accumulate in process systems.
  • Hygiene and sterility are essential, particularly in the production of the food and pharmaceutical industries, so that a gap-free design is generally required for all process-contacting sections of measuring devices or other components of the process system in order to make it more difficult for biofilms to accumulate.
  • Bacteria are also found, for example, in the wastewater of sewage treatment plants or can accumulate in cooling towers, so that regular monitoring of the bacteria in the systems is necessary in such plants.
  • ATP adenosine triphosphate is an energy source that occurs in all cells.
  • the ATP can be quantified using optical methods.
  • the ATP test is generally used to check whether there is contamination by microorganisms, such as bacteria or algae.
  • pollutants include, among others:
  • the object underlying the present invention is therefore to provide a method, a measuring device and a system by means of which the presence of bacteria can be determined in a simple manner.
  • the object is achieved by the method according to the invention according to claim 1, the measuring device according to the invention according to claim 8 and the system according to the invention according to claim 13.
  • Measuring device has at least one gas cell, a detection unit and an evaluation unit, the gas cell having a membrane which is permeable to at least one gas, the gas being characteristic of bacteria present in the sample, the method providing at least the following steps:
  • the substrate can be metabolized by bacteria and has at least a first isotope
  • incubating the sample at a predetermined temperature for a predetermined period of time wherein the at least one substrate is at least partially converted into the gas by the bacteria which diffuses into the gas cell, determining an isotope ratio of the first isotope to a second isotope in the gas by means of the detection unit, the first isotope and the second isotope being isotopes of the same chemical element
  • the at least one substrate can be metabolized or converted into a gas by living bacteria, so that the presence of living bacteria can be determined based on an analysis of the gas. Dead bacteria are not detected because they do not metabolize the at least one substrate.
  • the gas may not only be produced by the metabolism of the at least one substrate by the bacteria, but can in principle also come from other sources or be part of the ambient atmosphere. It is possible, for example, that in addition to the at least first substrate added, further substrates are present in the sample, which can be metabolized by the bacteria to form the gas.
  • the gas that diffuses through the membrane into the gas cell can therefore comprise gas that has been metabolized from the at least first substrate and gas from other sources.
  • the at least one substrate has at least one first isotope, which is found in the gas after metabolism by the bacteria.
  • the at least first isotope thus indicates at least part of the gas that was generated by the metabolism of the at least one substrate.
  • the at least one substrate can also have a second isotope of the same chemical element in addition to the at least first isotope, so that the gas generated by the metabolism of the at least one substrate has both the first and the second isotope.
  • the at least one substrate has at least one first isotope or is marked with at least one first isotope.
  • the first isotope selected is an isotope from among the isotopes of the same chemical element that occurs less frequently than at least one other isotope.
  • the isotope labeling method describes the systematic insertion of defined isotopes into organic molecules and is particularly known from organic chemistry, where the method is used to break down reaction mechanisms.
  • microorganisms such as bacteria.
  • the analysis of microorganisms is often carried out semi-quantitatively by comparison with a reference value, as in the method according to the invention.
  • a precise determination of the concentration is not possible, among other reasons, because it may be that some of the living bacteria are inactive during the incubation of the sample and do not metabolize the at least one substrate, although in principle they are able to do so.
  • the process steps of presenting the sample, adding the at least one substrate and incubating the sample can be carried out in a device designed for this purpose.
  • the measuring device can, for example, include a measuring cell.
  • a container can be provided which is designed to carry out the mentioned method steps.
  • a substrate which is suitable for the metabolism of a defined bacterial species is added as substrate.
  • a substrate that can be metabolized by a defined bacterial species it is possible to determine the presence of the defined bacterial species and to achieve selectivity with regard to the defined bacterial species.
  • a sugar is added as a substrate.
  • Adding sugar is suitable for Escherichia coli, for example.
  • sugar for example in the form of glucose
  • inulin is a suitable substrate for detecting lactobacilli
  • urea is a suitable substrate for Helicobacter pylori
  • polyurethane is a suitable substrate for Pseudomonas.
  • the sample is incubated with the exclusion of oxygen or with the addition of oxygen. If there are aerobic bacteria in the sample, they need it Oxygen for their metabolism. However, if oxygen is excluded during the incubation of the sample, primarily anaerobic bacteria will metabolize the substrate.
  • a carbon dioxide gas and/or a methane gas is converted as the gas. If the at least one substrate is sugar or urea, for example, it is usually metabolized by bacteria to carbon dioxide gas.
  • a further embodiment provides that an isotope ratio of the carbon isotope 13 C to the carbon isotope 12 C is determined as the isotope ratio.
  • the at least one substrate is marked with the carbon isotope 13 C as at least the first isotope.
  • the more common carbon isotope 12 C can also occur in the at least one substrate if not each of the C atoms of the at least one substrate has been replaced by a 13 C isotope.
  • a temperature of 30°C to 40°C, in particular 37°C, is specified as the predetermined temperature.
  • a time period between 20 and 40 minutes, in particular 30 minutes, is specified as the predetermined time period.
  • At least one type of bacteria is added to the sample in a defined concentration before the sample is incubated, the isotope ratio being compared with a second reference value, it being determined that at least one pollutant is present in the sample, which contains at least one type of bacteria and /or the metabolism of the at least one bacterial species is impaired if the isotope ratio falls below the second reference value.
  • the at least one pollutant is, for example, an antibiotic or a heavy metal.
  • the at least one pollutant impairs, in particular inhibits, slows down or kills, the at least one bacterial species and/or the metabolism of the at least one bacterial species.
  • a specific metabolic activity is determined in the absence of pollutants, which leads to a specific isotope ratio.
  • the metabolic activity decreases, which changes the isotope ratio. If the isotope ratio is smaller than the second reference value, the presence of at least one pollutant in the sample is determined.
  • the object on which the present invention is based is achieved by a measuring device for determining the presence of living bacteria in a sample, the measuring device having at least one gas cell, a measuring cell, a detection unit and an evaluation unit, wherein the measuring cell is designed to receive the sample and at least one substrate, which is metabolizable by bacteria and has at least a first isotope, and to incubate it at a predetermined temperature for a predetermined period of time, the gas cell being arranged adjacent to the measuring cell and a membrane which is permeable to at least one gas, the gas being characteristic of bacteria present in the sample, the detection unit being designed to determine an isotope ratio of the first isotope to a second isotope of the gas, the first isotope and the second isotope are isotopes of the same chemical element, and wherein the evaluation unit is designed to determine the presence of living bacteria based on a comparison of the isotope ratio with a first reference value.
  • the presence of living bacteria in a sample can be easily determined using the measuring device according to the invention.
  • the sample is mixed with at least one substrate in the measuring cell and incubated. During the incubation of the sample, the at least one substrate is at least partially converted into a gas if live bacteria are present in the sample.
  • the gas can also come from other sources, e.g. from the ambient atmosphere that entered the measuring cell with the sample.
  • the at least one substrate is marked with at least a first isotope, so that the at least first isotope is found in the gas after metabolism by living bacteria.
  • the isotope ratio between the first isotope and the second isotope, determined by the detection unit can finally be determined using the computing unit to determine whether living bacteria are present.
  • the gas cell is arranged such that it surrounds the measuring cell.
  • the gas passes particularly easily from the measuring cell into the gas cell.
  • no additional means are necessary for guiding the gas into the gas cell apart from the membrane.
  • the measuring device has a connection area by means of which the measuring device can be connected to a process system. Due to the spatial proximity of the measuring device to the process system, the sample can be quickly transferred from the process system to the measuring device.
  • the measuring device has at least one inlet means, which is designed to introduce the sample from the process system into the measuring device.
  • the inlet means is, for example, a valve. Using the inlet means, a sample from the process system can be introduced into the measuring device at regular intervals and examined for living bacteria using the measuring device.
  • the detection unit is designed to determine the isotope ratio based on an absorption of light irradiated into the gas.
  • the detection unit is a Raman spectrometer.
  • the object on which the present invention is based is achieved by a system with a measuring device and a container for determining the presence of living bacteria in a sample, the measuring device having at least one gas cell, a detection unit and an evaluation unit, the measuring device having at least can be partially introduced into the container, the container being designed to accommodate the sample and at least one substrate, which is metabolizable by bacteria and has at least a first isotope, and to incubate it at a predetermined temperature for a predetermined period of time, the gas cell being a Has a membrane which is permeable to at least one gas, the gas being characteristic of bacteria present in the sample, the detection unit being designed to determine an isotope ratio of the first isotope to a second isotope of the gas, the first isotope and the second isotope is isotopes of the same chemical element, and wherein the evaluation unit is designed to determine the presence of living bacteria based on a comparison of the isotope ratio with a first
  • the sample is present within the container.
  • the container is a tank in which wastewater is treated.
  • the measuring device is at least partially inserted into the container.
  • the measuring device is preferably arranged above the sample.
  • the sample is incubated in the container after the addition of the at least one substrate, the at least one substrate being converted into the gas so that the gas has the at least one isotope.
  • the gas rises through the sample and passes through the membrane into the gas cell of the measuring device.
  • an isotope ratio between the first isotope and the second isotope is determined and the isotope ratio is then compared with a first reference value in order to determine the presence of living bacteria in the sample.
  • the measuring device has a pump which is designed to pump the gas from the gas cell to the detection unit. By pumping the gas towards the detection unit, a larger volume of gas reaches the detection unit, enabling a more precise determination of the isotope ratio.
  • the detection unit is designed to determine the isotope ratio based on an absorption of light irradiated into the gas.
  • the detection unit is a Raman spectrometer.
  • Fig. 1 a first embodiment of a measuring device according to the invention.
  • Fig. 2 a second embodiment of a measuring device according to the invention.
  • Fig. 3 a schematic representation of a system according to the invention.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a measuring device 2 according to the invention for determining the presence of living bacteria in a sample 1.
  • the measuring device 2 comprises a measuring cell 8, which is designed to measure the sample 1 and at least one substrate 7, which can be metabolized by bacteria and has at least one first isotope and incubated at a predetermined temperature for a predetermined period of time.
  • the measuring cell 8 can have, for example, a heating element and possibly a temperature sensor (not shown).
  • the gas cell 3 is arranged adjacent to the measuring cell 8 and has a membrane 6.
  • the gas cell 3 and the measuring cell 8 are at least partially separated by the membrane 6.
  • the gas cell 3 is arranged such that the gas cell 3 surrounds the measuring cell 8.
  • the membrane 6 is permeable to at least one gas which is characteristic of bacteria present in the sample.
  • the measuring device 2 further has a detection unit 4, which is designed to determine an isotope ratio of the first isotope to a second isotope of the gas, the first isotope and the second isotope being isotopes of the same chemical element.
  • the detection unit 4 is designed to determine the isotope ratio based on an absorption of light irradiated into the gas.
  • the detection unit 4 is, for example, a Raman spectrometer.
  • the measuring device 2 includes an evaluation unit 5, which is designed to determine the presence of living bacteria based on a comparison of the isotope ratio with a first reference value.
  • the detection unit 4 and the evaluation unit 5 are, for example, arranged within the gas cell 3.
  • the detection unit 4 and/or the evaluation unit 5 can also be arranged in a different way, for example adjacent to the gas cell 3 or outside the gas cell 3.
  • the measuring device 2 according to the invention from FIG. 1 is suitable for carrying out the method according to the invention.
  • the sample 1 is placed in the measuring cell 8 and then at least one substrate 7 is added to the sample 1.
  • the at least one substrate 7 can be metabolized by bacteria and has at least a first isotope.
  • the sample 1 is shown together with the substrate 7 that has already been added.
  • the substrate can be chosen so that it is suitable for the metabolism of a defined bacterial species.
  • the substrate is sugar.
  • sample 1 is incubated in the measuring cell at a specified temperature for a specified period of time.
  • sample 1 is incubated with the exclusion of oxygen or with the addition of oxygen.
  • Living bacteria at least partially convert the at least one substrate 7 into the gas, which then diffuses from the measuring cell 8 through the membrane 6 into the gas cell 3.
  • the converted gas is, for example, a carbon dioxide gas and/or a methane gas.
  • an isotope ratio of the first isotope to a second isotope in the gas is determined, in particular an isotope ratio of the carbon isotope 13 C to the carbon isotope 12 C.
  • the isotope ratio is then compared with a first reference value using the evaluation unit 5. If the isotope ratio exceeds the first reference value, the evaluation unit 5 determines that living bacteria are present.
  • At least one type of bacteria can be added to sample 1 in a defined concentration before incubating sample 1.
  • the isotope ratio determined by the detection unit 4 is then compared with a second reference value. If the isotope ratio is smaller than the second reference value, it is determined that at least one pollutant is present in sample 1, which affects at least the at least one bacterial species and/or the metabolism of the at least one bacterial species.
  • Fig. 2 shows a second embodiment of the measuring device 2 according to the invention.
  • the components already shown in FIG. 1, such as the measuring cell 8, the gas cell 3 with the membrane 6, the detection unit 4 and the evaluation unit 5, are not shown for the sake of clarity.
  • the measuring device 2 has an optional connection area 9, by means of which the measuring device can be connected to a process system 10.
  • a container 14 is shown as a section of a process system 10.
  • the process system 10 may include other or additional components such as pipes, valves, and pumps.
  • the container 14 contains sample 1, for example.
  • the measuring device can have at least one inlet means 11.
  • a sample 1 from the container can be introduced into the measuring device 2 at regular intervals and in Measuring device 2, the method according to the invention can be carried out.
  • sample 1 can be removed from measuring device 2.
  • the measuring device 2 has an outlet means which is designed to remove the sample 1 from the measuring device 2.
  • a further sample 1 can then be introduced into the measuring device 3 using the inlet means 11. In this way, regular on-site monitoring of the presence of live bacteria in the sample can be carried out.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of the system 15 according to the invention with a measuring device 2 and a container 12.
  • the container 12 can be, for example, a container, a tank or a pipe.
  • the measuring device 2 has at least one gas cell 3, a detection unit 4 and an evaluation unit 5.
  • the configurations of these three units have already been described for the measuring device 2 according to the invention in FIG. 1 and apply in an analogous manner to the measuring device 2 of the system 15.
  • the system 15 does not have a measuring cell.
  • the system 15 has the container 12, which is designed to hold the sample 1 and the at least one substrate 7, which is metabolizable by bacteria and has at least a first isotope, and to incubate it at a predetermined temperature for a predetermined period of time.
  • the measuring device 2 can be at least partially inserted into the container 12.
  • the gas cell 3 with the membrane 6 can partially protrude into the container.
  • the gas cell 3 projects in particular into the sample 1 and is at least partially, in particular completely, covered by the sample 1.
  • the detection unit 4 and the evaluation unit 5 are arranged outside the container 12, for example.
  • the measuring device 2 has a pump which is designed to pump the gas from the gas cell 3 to the detection unit 4.
  • the system 15 according to the invention is also suitable for carrying out the method according to the invention.

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Abstract

A process, a system and a measuring instrument for determining a presence of living bacteria in a sample (1). The process comprises at least the steps of: - initially charging the sample (1), - adding at least one substrate (7) to the sample (1), wherein the substrate (7) can be metabolized by bacteria and comprises at least one first isotope, - incubating the sample (1) at a predetermined temperature for a predetermined duration, wherein the bacteria at least partially convert the substrate (7) into the gas which diffuses into the gas cell (3), - determining an isotopic ratio of the first isotope to a second isotope in the gas using the detection unit (4), wherein the first isotope and the second isotope are isotopes of the same chemical element, - comparing the isotopic ratio with a first reference value and - determining a presence of living bacteria using the evaluation unit (5) when the isotopic ratio exceeds the first reference value.

Description

Verfahren, System und Messgerät zum Ermitteln eines Vorhandenseins von lebenden Bakterien in einer Probe Method, system and measuring device for determining the presence of live bacteria in a sample
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Vorhandenseins von lebenden Bakterien in einer Probe mittels eines Messgeräts, ein System und ein Messgerät. The invention relates to a method for determining the presence of living bacteria in a sample using a measuring device, a system and a measuring device.
Bakterien spielen eine große Rolle in der Überwachung von Wasser, Abwasser und industriellen Prozessen. Neben vereinzelt in einem Medium vorliegenden Bakterien, welche von Menschen aufgenommen werden können, können Bakterien zusammen mit anderen Mikroorganismen wie Algen und Pilzen Biofilme bilden, die sich in Prozesssystemen anlagern können. Insbesondere in der Produktion der Lebensmittel- und Pharmaindustrie ist Hygiene und Keimfreiheit essenziell, so dass in der Regel von allen prozessberührenden Abschnitten von Messgeräten oder anderen Komponenten des Prozesssystems ein spaltfreies Design gefordert wird, um die Anlagerung von Biofilmen zu erschweren. Bacteria play a large role in monitoring water, wastewater and industrial processes. In addition to isolated bacteria present in a medium that can be ingested by humans, bacteria can form biofilms together with other microorganisms such as algae and fungi that can accumulate in process systems. Hygiene and sterility are essential, particularly in the production of the food and pharmaceutical industries, so that a gap-free design is generally required for all process-contacting sections of measuring devices or other components of the process system in order to make it more difficult for biofilms to accumulate.
Bakterien kommen auch beispielsweise im Abwasser von Kläranlagen vor oder können sich in Kühltürmen anreichern, so dass in solchen Anlagen eine regelmäßige Überwachung der Bakterien in den Anlagen nötig ist. Herkömmlicherweise wird das Vorhandensein von Bakterien mittels eines ATP-Tests überprüft. ATP bzw. Adenosintriphosphat ist ein Energieträger, welcher in allen Zellen vorkommt. Nach der Reaktion von ATP mit einem biolumineszenten Enzym kann das ATP mittels optischer Methoden quantifiziert werden. Mittels des ATP-Tests wird allgemein überprüft, ob eine Verunreinigung durch Mikroorganismen, beispielsweise von Bakterien oder Algen, vorliegt. Bacteria are also found, for example, in the wastewater of sewage treatment plants or can accumulate in cooling towers, so that regular monitoring of the bacteria in the systems is necessary in such plants. Traditionally, the presence of bacteria is checked using an ATP test. ATP or adenosine triphosphate is an energy source that occurs in all cells. After ATP reacts with a bioluminescent enzyme, the ATP can be quantified using optical methods. The ATP test is generally used to check whether there is contamination by microorganisms, such as bacteria or algae.
Neben oder alternativ zu einer Verunreinigung durch Bakterien kann Wasser, wie Abwasser oder Leitungswasser, auch durch Schadstoffe belastet sein. Unter solche Schadstoffe fallen u.a. In addition to or as an alternative to contamination by bacteria, water such as wastewater or tap water can also be contaminated by pollutants. Such pollutants include, among others:
Antibiotika, giftige Chemikalien, Schwermetalle und weitere für den Menschen gefährliche Substanzen. Da der Kontakt mit Schadstoffen die menschliche Gesundheit ggf. beeinträchtigen kann, ist auch die Detektion solcher Schadstoffe eine wichtige Aufgabe in der Diagnostik von Wasser und Abwasser. Antibiotics, toxic chemicals, heavy metals and other substances dangerous to humans. Since contact with pollutants can potentially affect human health, the detection of such pollutants is also an important task in water and wastewater diagnostics.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht folglich darin, ein Verfahren, ein Messgerät und ein System anzugeben, mittels welchen das Vorhandensein von Bakterien auf einfache Weise ermittelt werden kann. The object underlying the present invention is therefore to provide a method, a measuring device and a system by means of which the presence of bacteria can be determined in a simple manner.
Die Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1 , das erfindungsgemäße Messgerät nach Anspruch 8 und das erfindungsgemäße System nach Anspruch 13 gelöst. The object is achieved by the method according to the invention according to claim 1, the measuring device according to the invention according to claim 8 and the system according to the invention according to claim 13.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Ermitteln eines Vorhandenseins von lebenden Bakterien in einer Probe mittels eines Messgeräts, wobei das Messgerät zumindest eine Gaszelle, eine Detektionseinheit und eine Auswerteeinheit aufweist, wobei die Gaszelle eine Membran aufweist, welche zumindest für ein Gas permeabel ist, wobei das Gas für in der Probe vorhandene Bakterien charakteristisch ist, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte vorsieht: With regard to the method, the task is solved by a method for determining the presence of living bacteria in a sample using a measuring device, wherein: Measuring device has at least one gas cell, a detection unit and an evaluation unit, the gas cell having a membrane which is permeable to at least one gas, the gas being characteristic of bacteria present in the sample, the method providing at least the following steps:
- Vorlegen der Probe, - presenting the sample,
Zugeben mindestens eines Substrats zu der Probe, wobei das Substrat von Bakterien verstoffwechselt werden kann und zumindest ein erstes Isotop aufweist, Inkubieren der Probe bei einer vorgegebenen Temperatur für eine vorgegebene Zeitspanne, wobei das mindestens eine Substrat zumindest teilweise durch die Bakterien in das Gas umgesetzt wird, welches in die Gaszelle diffundiert, Bestimmen eines Isotopenverhältnisses von dem ersten Isotop zu einem zweiten Isotop im Gas mittels der Detektionseinheit, wobei das erste Isotop und das zweite Isotop Isotope desselben chemischen Elements sind, Adding at least one substrate to the sample, wherein the substrate can be metabolized by bacteria and has at least a first isotope, incubating the sample at a predetermined temperature for a predetermined period of time, wherein the at least one substrate is at least partially converted into the gas by the bacteria which diffuses into the gas cell, determining an isotope ratio of the first isotope to a second isotope in the gas by means of the detection unit, the first isotope and the second isotope being isotopes of the same chemical element,
- Vergleichen des Isotopenverhältnisses mit einem ersten Referenzwert mittels der Auswerteeinheit, und - Comparing the isotope ratio with a first reference value using the evaluation unit, and
Ermitteln eines Vorhandenseins von lebenden Bakterien, wenn das Isotopenverhältnis den ersten Referenzwert überschreitet. Determine the presence of live bacteria when the isotope ratio exceeds the first reference value.
Das mindestens eine Substrat kann von lebenden Bakterien zu einem Gas verstoffwechselt bzw. umgesetzt werden, so dass anhand einer Analyse des Gases das Vorhandensein von lebenden Bakterien ermittelt werden kann. Tote Bakterien werden nicht detektiert, da sie das mindestens eine Substrat nicht verstoffwechseln. The at least one substrate can be metabolized or converted into a gas by living bacteria, so that the presence of living bacteria can be determined based on an analysis of the gas. Dead bacteria are not detected because they do not metabolize the at least one substrate.
Das Gas wird ggf. nicht nur durch die Verstoffwechslung des mindestens einen Substrats durch die Bakterien produziert, sondern kann prinzipiell auch aus anderen Quellen stammen oder Teil der Umgebungsatmosphäre sein. Es ist beispielsweise möglich, dass neben dem zugegebenen mindestens ersten Substrat weitere Substrate in der Probe vorhanden sind, welche durch die Bakterien zu dem Gas verstoffwechselt werden können. Das Gas, welches durch die Membran in die Gaszelle diffundiert, kann damit Gas, welches aus dem mindestens ersten Substrat verstoffwechselt wurde, und Gas aus anderen Quellen aufweisen. The gas may not only be produced by the metabolism of the at least one substrate by the bacteria, but can in principle also come from other sources or be part of the ambient atmosphere. It is possible, for example, that in addition to the at least first substrate added, further substrates are present in the sample, which can be metabolized by the bacteria to form the gas. The gas that diffuses through the membrane into the gas cell can therefore comprise gas that has been metabolized from the at least first substrate and gas from other sources.
Daher weist das mindestens eine Substrat zumindest ein ersten Isotop auf, welches sich nach der Verstoffwechslung durch die Bakterien im Gas wiederfindet. Das mindestens erste Isotop zeigt somit zumindest einen Teil des Gases an, welcher durch die Verstoffwechslung des mindestens einen Substrats erzeugt wurde. Durch das Bestimmen des Isotopenverhältnisses von dem ersten Isotop zu einem zweiten Isotop im Gas und dem anschließenden Vergleich des Isotopenverhältnisses mit einem Referenzwert, kann somit eine Aussage über das Vorhandensein von lebenden Bakterien in der Probe getroffen werden. Darüber hinaus kann das mindestens eine Substrat neben dem mindestens ersten Isotop auch ein zweites Isotop desselben chemischen Elements aufweisen, so dass das durch die Verstoffwechslung des mindestens einen Substrats erzeugte Gas sowohl das erste als auch das zweite Isotop aufweist. Das mindestens eine Substrat weist mindestens ein erstes Isotop auf bzw. ist mit mindestens einem ersten Isotop markiert. In der Regel wird als erstes Isotop ein solches Isotop unter den Isotopen desselben chemischen Elements ausgewählt, welches weniger häufig vorkommt als zumindest ein anderes Isotop. Die Methode der Isotopenmarkierung beschreibt das systematische Einfügen von definierten Isotopen in organischen Molekülen und ist insbesondere aus der organischen Chemie bekannt, wo die Methode zur Aufschlüsselung von Reaktionsmechanismen eingesetzt wird. Therefore, the at least one substrate has at least one first isotope, which is found in the gas after metabolism by the bacteria. The at least first isotope thus indicates at least part of the gas that was generated by the metabolism of the at least one substrate. By determining the isotope ratio of the first isotope to a second isotope in the gas and then comparing the isotope ratio with a reference value, a statement can be made about the presence of living bacteria in the sample. In addition, the at least one substrate can also have a second isotope of the same chemical element in addition to the at least first isotope, so that the gas generated by the metabolism of the at least one substrate has both the first and the second isotope. The at least one substrate has at least one first isotope or is marked with at least one first isotope. As a rule, the first isotope selected is an isotope from among the isotopes of the same chemical element that occurs less frequently than at least one other isotope. The isotope labeling method describes the systematic insertion of defined isotopes into organic molecules and is particularly known from organic chemistry, where the method is used to break down reaction mechanisms.
In der Regel ist es in biologischen Prozessen nicht möglich, präzise Konzentrationen von Mikroorganismen wie Bakterien zu bestimmen. Stattdessen erfolgt die Analyse von Mikroorganismen häufig semiquantitativ durch Vergleich mit einem Referenzwert, wie auch im erfindungsgemäßen Verfahren. Eine präzise Bestimmung der Konzentration ist u.a. auch deshalb nicht möglich, weil es sein kann, dass ein Teil der lebenden Bakterien während der Inkubation der Probe inaktiv ist und das mindestens eine Substrat nicht verstoffwechselt, obwohl es prinzipiell dazu in der Lage ist. As a rule, in biological processes it is not possible to determine precise concentrations of microorganisms such as bacteria. Instead, the analysis of microorganisms is often carried out semi-quantitatively by comparison with a reference value, as in the method according to the invention. A precise determination of the concentration is not possible, among other reasons, because it may be that some of the living bacteria are inactive during the incubation of the sample and do not metabolize the at least one substrate, although in principle they are able to do so.
Die Verfahrensschritte des Vorlegens der Probe, der Zugabe des mindestens einen Substrats und dem Inkubieren der Probe können in einer dafür ausgestalteten Vorrichtung durchgeführt werden. Dazu kann das Messgerät beispielsweise eine Messzelle umfassen. Alternativ kann ein Behältnis vorgesehen sein, welches für die Durchführung der genannten Verfahrensschritte ausgestaltet ist. The process steps of presenting the sample, adding the at least one substrate and incubating the sample can be carried out in a device designed for this purpose. For this purpose, the measuring device can, for example, include a measuring cell. Alternatively, a container can be provided which is designed to carry out the mentioned method steps.
In einer Ausgestaltung wird als Substrat ein Substrat zugegeben, welches für den Stoffwechsel einer definierten Bakterienart geeignet ist. Durch die Auswahl eines Substrats, welches von einer definierten Bakterienart verstoffwechselt werden kann, ist es möglich, das Vorhandensein der definierten Bakterienart zu ermitteln und eine Selektivität hinsichtlich der definierten Bakterienart zu erreichen. In one embodiment, a substrate which is suitable for the metabolism of a defined bacterial species is added as substrate. By selecting a substrate that can be metabolized by a defined bacterial species, it is possible to determine the presence of the defined bacterial species and to achieve selectivity with regard to the defined bacterial species.
Insbesondere wird als Substrat ein Zucker zugegeben. Die Zugabe von Zucker ist beispielsweise für Escherichia coli geeignet. Durch die Zugabe von Zucker, beispielsweise in Form von Glucose, kann somit das Vorliegen von Escherichia coli ermittelt werden. Alternativ ist beispielsweise Inulin ein geeignetes Substrat für das Ermitteln von Lactobacillen, Harnstoff ein geeignetes Substrat für Helicobacter pylori, oder Polyurethan ein geeignetes Substrat für Pseudomonas. In particular, a sugar is added as a substrate. Adding sugar is suitable for Escherichia coli, for example. By adding sugar, for example in the form of glucose, the presence of Escherichia coli can be determined. Alternatively, for example, inulin is a suitable substrate for detecting lactobacilli, urea is a suitable substrate for Helicobacter pylori, or polyurethane is a suitable substrate for Pseudomonas.
In einer weiteren Ausgestaltung erfolgt die Inkubation der Probe unter Ausschluss von Sauerstoff oder bei Zugabe von Sauerstoff. Liegen aerobe Bakterien in der Probe vor, so benötigen diese Sauerstoff für ihren Stoffwechsel. Wird hingegen Sauerstoff während der Inkubation der Probe ausgeschlossen, so werden vor allem anaerobe Bakterien das Substrat verstoffwechseln. In a further embodiment, the sample is incubated with the exclusion of oxygen or with the addition of oxygen. If there are aerobic bacteria in the sample, they need it Oxygen for their metabolism. However, if oxygen is excluded during the incubation of the sample, primarily anaerobic bacteria will metabolize the substrate.
In einer Weiterbildung wird als Gas ein Kohlenstoffdioxidgas und/oder ein Methangas umgesetzt. Ist das mindestens eine Substrat beispielsweise Zucker oder Harnstoff, so wird dieses in der Regel von Bakterien zu Kohlenstoffdioxidgas verstoffwechselt. In a further development, a carbon dioxide gas and/or a methane gas is converted as the gas. If the at least one substrate is sugar or urea, for example, it is usually metabolized by bacteria to carbon dioxide gas.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass als Isotopenverhältnis ein Isotopenverhältnis des Kohlenstoff-Isotops 13C zu dem Kohlenstoff-Isotop 12C bestimmt wird. Das mindestens eine Substrat ist in diesem Fall mit dem Kohlenstoff-Isotop 13C als mindestens erstes Isotop markiert. Das häufiger vorkommende Kohlenstoff-Isotop 12C kann ebenfalls in dem mindestens einen Substrat vorkommen, falls nicht jedes der C-Atome des mindestens einen Substrats durch ein 13C-lsotop ersetzt wurde. A further embodiment provides that an isotope ratio of the carbon isotope 13 C to the carbon isotope 12 C is determined as the isotope ratio. In this case, the at least one substrate is marked with the carbon isotope 13 C as at least the first isotope. The more common carbon isotope 12 C can also occur in the at least one substrate if not each of the C atoms of the at least one substrate has been replaced by a 13 C isotope.
Insbesondere wird als vorgegebene Temperatur eine Temperatur von 30°C bis 40°C, insbesondere 37°C, vorgegeben. In particular, a temperature of 30°C to 40°C, in particular 37°C, is specified as the predetermined temperature.
Bevorzugterweise wird als vorgegebene Zeitspanne eine Zeitspanne zwischen 20 und 40 min, insbesondere 30 min, vorgegeben. Preferably, a time period between 20 and 40 minutes, in particular 30 minutes, is specified as the predetermined time period.
In einer Weiterbildung wird mindestens eine Bakterienart in einer definierten Konzentration vor dem Inkubieren der Probe zur Probe zugegeben, wobei das Isotopenverhältnis mit einem zweiten Referenzwert verglichen wird, wobei ermittelt wird, dass in der Probe mindestens ein Schadstoff vorliegt, welcher zumindest die mindestens eine Bakterienart und/oder den Stoffwechsel der mindestens einen Bakterienart beeinträchtigt, wenn das Isotopenverhältnis den zweiten Referenzwert unterschreitet. Der mindestens eine Schadstoff ist beispielsweise ein Antibiotikum oder ein Schwermetall. Durch den mindestens einen Schadstoff wird die mindestens eine Bakterienart und/oder der Stoffwechsel der mindestens einen Bakterienart beeinträchtigt, insbesondere gehemmt, verlangsamt oder getötet. Für die mindestens eine Bakterienart in einer definierten Konzentration wird in Abwesenheit von Schadstoffen eine bestimmte Stoffwechselaktivität ermittelt, die zu einem bestimmten Isotopenverhältnis führt. Liegt jedoch mindestens ein Schadstoff in der Probe vor, welcher die mindestens eine Bakterienart und/oder den Stoffwechsel der mindestens einen Bakterienart beeinträchtigt, lässt die Stoffwechselaktivität nach, wodurch sich das Isotopenverhältnis ändert. Ist das Isotopenverhältnis kleiner als der zweite Referenzwert, wird das Vorliegens mindestens eines Schadstoffs in der Probe ermittelt. In a further development, at least one type of bacteria is added to the sample in a defined concentration before the sample is incubated, the isotope ratio being compared with a second reference value, it being determined that at least one pollutant is present in the sample, which contains at least one type of bacteria and /or the metabolism of the at least one bacterial species is impaired if the isotope ratio falls below the second reference value. The at least one pollutant is, for example, an antibiotic or a heavy metal. The at least one pollutant impairs, in particular inhibits, slows down or kills, the at least one bacterial species and/or the metabolism of the at least one bacterial species. For the at least one type of bacteria in a defined concentration, a specific metabolic activity is determined in the absence of pollutants, which leads to a specific isotope ratio. However, if there is at least one pollutant in the sample that affects the at least one bacterial species and/or the metabolism of the at least one bacterial species, the metabolic activity decreases, which changes the isotope ratio. If the isotope ratio is smaller than the second reference value, the presence of at least one pollutant in the sample is determined.
Hinsichtlich des Messgeräts wird die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst durch ein Messgerät zum Ermitteln eines Vorhandenseins von lebenden Bakterien in einer Probe, wobei das Messgerät zumindest eine Gaszelle, eine Messzelle, eine Detektionseinheit und eine Auswerteeinheit aufweist, wobei die Messzelle dazu ausgestaltet ist, die Probe und mindestens ein Substrat, welches von Bakterien verstoffwechselbar ist und zumindest ein erstes Isotop aufweist, aufzunehmen und bei einer vorgegebenen Temperatur für eine vorgegebene Zeitspanne zu inkubieren, wobei die Gaszelle benachbart zur Messzelle angeordnet ist und eine Membran aufweist, welche zumindest für ein Gas permeabel ist, wobei das Gas für in der Probe vorhandene Bakterien charakteristisch ist, wobei die Detektionseinheit dazu ausgestaltet ist, ein Isotopenverhältnis von dem ersten Isotop zu einem zweiten Isotop des Gases zu bestimmen, wobei das erste Isotop und das zweite Isotop Isotope desselben chemischen Elements sind, und wobei die Auswerteeinheit dazu ausgestaltet ist, ein Vorhandensein von lebenden Bakterien anhand eines Vergleichs des Isotopenverhältnisses mit einem ersten Referenzwert zu ermitteln. With regard to the measuring device, the object on which the present invention is based is achieved by a measuring device for determining the presence of living bacteria in a sample, the measuring device having at least one gas cell, a measuring cell, a detection unit and an evaluation unit, wherein the measuring cell is designed to receive the sample and at least one substrate, which is metabolizable by bacteria and has at least a first isotope, and to incubate it at a predetermined temperature for a predetermined period of time, the gas cell being arranged adjacent to the measuring cell and a membrane which is permeable to at least one gas, the gas being characteristic of bacteria present in the sample, the detection unit being designed to determine an isotope ratio of the first isotope to a second isotope of the gas, the first isotope and the second isotope are isotopes of the same chemical element, and wherein the evaluation unit is designed to determine the presence of living bacteria based on a comparison of the isotope ratio with a first reference value.
Mittels des erfindungsgemäßen Messgeräts kann auf einfache Weise das Vorhandensein von lebenden Bakterien in einer Probe ermittelt werden. Die Probe wird mit mindestens einem Substrat in der Messzelle versetzt und inkubiert. Während der Inkubation der Probe wird das mindestens eine Substrat zumindest teilweise zu einem Gas umgesetzt, wenn lebende Bakterien in der Probe vorliegen. Das Gas kann dabei auch aus anderen Quellen stammen, z.B. aus der Umgebungsatmosphäre, die mit der Probe in die Messzelle gelangt ist. Zur Detektion des Gases, welches von den Bakterien umgesetzt wurde, ist das mindestens eine Substrat mit mindestens einem ersten Isotop markiert, so dass sich das mindestens erste Isotop nach der Verstoffwechslung durch lebende Bakterien im Gas wiederfindet. Das durch die Detektionseinheit bestimmte Isotopenverhältnis zwischen dem ersten Isotop und dem zweiten Isotop kann schließlich mittels der Recheneinheit ermittelt werden, ob lebende Bakterien vorhanden sind. The presence of living bacteria in a sample can be easily determined using the measuring device according to the invention. The sample is mixed with at least one substrate in the measuring cell and incubated. During the incubation of the sample, the at least one substrate is at least partially converted into a gas if live bacteria are present in the sample. The gas can also come from other sources, e.g. from the ambient atmosphere that entered the measuring cell with the sample. To detect the gas that has been converted by the bacteria, the at least one substrate is marked with at least a first isotope, so that the at least first isotope is found in the gas after metabolism by living bacteria. The isotope ratio between the first isotope and the second isotope, determined by the detection unit, can finally be determined using the computing unit to determine whether living bacteria are present.
Bevorzugterweise ist die Gaszelle derart angeordnet, dass sie die Messzelle umgibt. In diesem Fall gelangt das Gas besonders einfach aus der Messzelle in die Gaszelle. Insbesondere sind abseits der Membran keine zusätzlichen Mittel zur Führung des Gases in die Gaszelle nötig. Preferably, the gas cell is arranged such that it surrounds the measuring cell. In this case, the gas passes particularly easily from the measuring cell into the gas cell. In particular, no additional means are necessary for guiding the gas into the gas cell apart from the membrane.
In einer Ausgestaltung weist das Messgerät einen Anschlussbereich auf, mittels welchem das Messgerät an ein Prozesssystem anschließbar ist. Durch die räumliche Nähe des Messgeräts zum Prozesssystem kann die Probe schnell aus dem Prozesssystem in das Messgerät überführt werden. In one embodiment, the measuring device has a connection area by means of which the measuring device can be connected to a process system. Due to the spatial proximity of the measuring device to the process system, the sample can be quickly transferred from the process system to the measuring device.
In einer weiteren Ausgestaltung weist das Messgerät zumindest ein Einlassmittel auf, welches dazu ausgestaltet ist, die Probe aus dem Prozesssystem in das Messgerät einzubringen. Das Einlassmittel ist beispielsweise ein Ventil. Mithilfe des Einlassmittels kann nach regelmäßigen zeitlichen Abständen eine Probe aus dem Prozesssystem in das Messgerät eingebracht und mittels des Messgerät auf lebende Bakterien hin untersucht werden. In einer Weiterbildung ist die Detektionseinheit dazu ausgestaltet, das Isotopenverhältnis anhand einer Absorption eines in das Gas einstrahlten Lichts zu bestimmen. Beispielsweise ist die Detektionseinheit ein Ramanspektrometer. In a further embodiment, the measuring device has at least one inlet means, which is designed to introduce the sample from the process system into the measuring device. The inlet means is, for example, a valve. Using the inlet means, a sample from the process system can be introduced into the measuring device at regular intervals and examined for living bacteria using the measuring device. In a further development, the detection unit is designed to determine the isotope ratio based on an absorption of light irradiated into the gas. For example, the detection unit is a Raman spectrometer.
Hinsichtlich des Systems wird die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst durch ein System mit einem Messgerät und einem Behältnis zum Ermitteln eines Vorhandenseins von lebenden Bakterien in einer Probe, wobei das Messgerät zumindest eine Gaszelle, eine Detektionseinheit und eine Auswerteeinheit aufweist, wobei das Messgerät zumindest teilweise in das Behältnis einbringbar ist, wobei das Behältnis dazu ausgestaltet ist, die Probe und mindestens ein Substrat, welches von Bakterien verstoffwechselbar ist und zumindest ein erstes Isotop aufweist, aufzunehmen und bei einer vorgegebenen Temperatur für eine vorgegebene Zeitspanne zu inkubieren, wobei die Gaszelle eine Membran aufweist, welche zumindest für ein Gas permeabel ist, wobei das Gas für in der Probe vorhandene Bakterien charakteristisch ist, wobei die Detektionseinheit dazu ausgestaltet ist, ein Isotopenverhältnis von dem ersten Isotop zu einem zweiten Isotop des Gases zu bestimmen, wobei das erste Isotop und das zweite Isotop Isotope desselben chemischen Elements sind, und wobei die Auswerteeinheit dazu ausgestaltet ist, ein Vorhandensein von lebenden Bakterien anhand eines Vergleichs des Isotopenverhältnisses mit einem ersten Referenzwert zu ermitteln. With regard to the system, the object on which the present invention is based is achieved by a system with a measuring device and a container for determining the presence of living bacteria in a sample, the measuring device having at least one gas cell, a detection unit and an evaluation unit, the measuring device having at least can be partially introduced into the container, the container being designed to accommodate the sample and at least one substrate, which is metabolizable by bacteria and has at least a first isotope, and to incubate it at a predetermined temperature for a predetermined period of time, the gas cell being a Has a membrane which is permeable to at least one gas, the gas being characteristic of bacteria present in the sample, the detection unit being designed to determine an isotope ratio of the first isotope to a second isotope of the gas, the first isotope and the second isotope is isotopes of the same chemical element, and wherein the evaluation unit is designed to determine the presence of living bacteria based on a comparison of the isotope ratio with a first reference value.
Im erfindungsgemäßen System liegt die Probe innerhalb des Behältnisses vor. Beispielsweise ist das Behältnis ein Tank, in welchem Abwasser aufbereitet wird. Das Messgerät wird in zumindest teilweise in das Behältnis eingebracht. Bevorzugt ist das Messgerät oberhalb der Probe angeordnet. Die Probe wird im Behältnis nach der Zugabe des mindestens einen Substrats inkubiert, wobei das mindestens eine Substrat zum Gas umgesetzt wird, so dass das Gas das mindestens eine Isotop aufweist. Das Gas steigt durch die Probe nach oben und gelangt durch die Membran in die Gaszelle des Messgeräts. Mittels der Detektionseinheit wird ein Isotopenverhältnis zwischen dem ersten Isotop und dem zweiten Isotop bestimmt und das Isotopenverhältnis anschließend mit einem ersten Referenzwert verglichen, um das Vorhandensein von lebenden Bakterien in der Probe zu ermitteln. In the system according to the invention, the sample is present within the container. For example, the container is a tank in which wastewater is treated. The measuring device is at least partially inserted into the container. The measuring device is preferably arranged above the sample. The sample is incubated in the container after the addition of the at least one substrate, the at least one substrate being converted into the gas so that the gas has the at least one isotope. The gas rises through the sample and passes through the membrane into the gas cell of the measuring device. Using the detection unit, an isotope ratio between the first isotope and the second isotope is determined and the isotope ratio is then compared with a first reference value in order to determine the presence of living bacteria in the sample.
In einer Ausgestaltung weist das Messgerät eine Pumpe auf, welche dazu ausgestaltet ist, das Gas von der Gaszelle zur Detektionseinheit zu pumpen. Durch das Pumpen des Gases in Richtung der Detektionseinheit gelangt ein größeres Volumen an Gas zur Detektionseinheit, wodurch eine präzisere Bestimmung des Isotopenverhältnisses ermöglicht wird. In one embodiment, the measuring device has a pump which is designed to pump the gas from the gas cell to the detection unit. By pumping the gas towards the detection unit, a larger volume of gas reaches the detection unit, enabling a more precise determination of the isotope ratio.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Detektionseinheit dazu ausgestaltet, das Isotopenverhältnis anhand einer Absorption eines in das Gas einstrahlten Lichts zu bestimmen. Beispielsweise ist die Detektionseinheit ein Ramanspektrometer. Im Weiteren soll die vorliegende Erfindung anhand der nachfolgenden Figuren Fig. 1 -3 näher erläutert werden. Sie zeigen: In a further embodiment, the detection unit is designed to determine the isotope ratio based on an absorption of light irradiated into the gas. For example, the detection unit is a Raman spectrometer. In addition, the present invention will be explained in more detail with reference to the following figures, FIGS. 1-3. They show:
Fig. 1 : eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Messgeräts. Fig. 1: a first embodiment of a measuring device according to the invention.
Fig. 2: eine zweite Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Messgeräts. Fig. 2: a second embodiment of a measuring device according to the invention.
Fig. 3: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems. Fig. 3: a schematic representation of a system according to the invention.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Messgeräts 2 zum Ermitteln eines Vorhandenseins von lebenden Bakterien in einer Probe 1. Das Messgerät 2 umfasst eine Messzelle 8, welche dazu ausgestaltet, die Probe 1 und mindestens ein Substrat 7, welches von Bakterien verstoffwechselbar ist und zumindest ein erstes Isotop aufweist, aufzunehmen und bei einer vorgegebenen Temperatur für eine vorgegebene Zeitspanne zu inkubieren. Dazu kann die Messzelle 8 beispielsweise ein Heizelement und ggf. einen Temperatursensor (nicht gezeigt) aufweisen. Fig. 1 shows a first embodiment of a measuring device 2 according to the invention for determining the presence of living bacteria in a sample 1. The measuring device 2 comprises a measuring cell 8, which is designed to measure the sample 1 and at least one substrate 7, which can be metabolized by bacteria and has at least one first isotope and incubated at a predetermined temperature for a predetermined period of time. For this purpose, the measuring cell 8 can have, for example, a heating element and possibly a temperature sensor (not shown).
Benachbart zur Messzelle 8 ist die Gaszelle 3 angeordnet und weist eine Membran 6 auf. Beispielsweise sind die Gaszelle 3 und die Messzelle 8 zumindest teilweise durch die Membran 6 getrennt. Insbesondere ist die Gaszelle 3 derart angeordnet, dass die Gaszelle 3 die Messzelle 8 umgibt. Die Membran 6 ist zumindest für ein Gas permeabel, welches für in der Probe vorhandene Bakterien charakteristisch ist. The gas cell 3 is arranged adjacent to the measuring cell 8 and has a membrane 6. For example, the gas cell 3 and the measuring cell 8 are at least partially separated by the membrane 6. In particular, the gas cell 3 is arranged such that the gas cell 3 surrounds the measuring cell 8. The membrane 6 is permeable to at least one gas which is characteristic of bacteria present in the sample.
Das Messgerät 2 weist ferner eine Detektionseinheit 4 auf, welche dazu ausgestaltet ist, ein Isotopenverhältnis von dem ersten Isotop zu einem zweiten Isotop des Gases zu bestimmen, wobei das erste Isotop und das zweite Isotop Isotope desselben chemischen Elements sind. The measuring device 2 further has a detection unit 4, which is designed to determine an isotope ratio of the first isotope to a second isotope of the gas, the first isotope and the second isotope being isotopes of the same chemical element.
Beispielsweise ist die Detektionseinheit 4 dazu ausgestaltet, das Isotopenverhältnis anhand einer Absorption eines in das Gas einstrahlten Lichts zu bestimmen. Die Detektionseinheit 4 ist beispielsweise ein Ramanspektrometer. For example, the detection unit 4 is designed to determine the isotope ratio based on an absorption of light irradiated into the gas. The detection unit 4 is, for example, a Raman spectrometer.
Weiterhin umfasst das Messgerät 2 eine Auswerteeinheit 5, welche dazu ausgestaltet ist, ein Vorhandensein von lebenden Bakterien anhand eines Vergleichs des Isotopenverhältnisses mit einem ersten Referenzwert zu ermitteln. Die Detektionseinheit 4 und die Auswerteeinheit 5 sind beispielhaft innerhalb der Gaszelle 3 angeordnet. Die Detektionseinheit 4 und/oder die Auswerteeinheit 5 können auch auf andere Weise, beispielsweise benachbart zur Gaszelle 3 oder außerhalb der Gaszelle 3, angeordnet sein. Furthermore, the measuring device 2 includes an evaluation unit 5, which is designed to determine the presence of living bacteria based on a comparison of the isotope ratio with a first reference value. The detection unit 4 and the evaluation unit 5 are, for example, arranged within the gas cell 3. The detection unit 4 and/or the evaluation unit 5 can also be arranged in a different way, for example adjacent to the gas cell 3 or outside the gas cell 3.
Das erfindungsgemäße Messgerät 2 aus Fig. 1 ist dazu geeignet, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. In einem ersten Schritt des Verfahrens wird die Probe 1 in der Messzelle 8 vorgelegt und anschließend mindestens ein Substrat 7 zu der Probe 1 hinzugegeben. Das mindestens eine Substrat 7 kann von Bakterien verstoffwechselt werden und weist zumindest ein erstes Isotop auf. In Fig. 2 ist die Probe 1 zusammen mit dem bereits zugefügten Substrat 7 dargestellt. Das Substrat kann so gewählt sein, dass es für den Stoffwechsel einer definierten Bakterienart geeignet ist. Beispielsweise ist das Substrat Zucker. The measuring device 2 according to the invention from FIG. 1 is suitable for carrying out the method according to the invention. In a first step of the method, the sample 1 is placed in the measuring cell 8 and then at least one substrate 7 is added to the sample 1. The at least one substrate 7 can be metabolized by bacteria and has at least a first isotope. In Fig. 2, the sample 1 is shown together with the substrate 7 that has already been added. The substrate can be chosen so that it is suitable for the metabolism of a defined bacterial species. For example, the substrate is sugar.
In einem nächsten Schritt wird die Probe bei einer vorgegebenen Temperatur für eine vorgegebene Zeitspanne in der Messzelle inkubiert. Insbesondere erfolgt die Inkubation der Probe 1 unter Ausschluss von Sauerstoff oder bei Zugabe von Sauerstoff. Dabei setzen lebende Bakterien das mindestens eine Substrat 7 zumindest teilweise in das Gas um, welches daraufhin aus der Messzelle 8 durch die Membran 6 in die Gaszelle 3 diffundiert. Das umgesetzte Gas ist beispielsweise ein Kohlenstoffdioxidgas und/oder ein Methangas. In a next step, the sample is incubated in the measuring cell at a specified temperature for a specified period of time. In particular, sample 1 is incubated with the exclusion of oxygen or with the addition of oxygen. Living bacteria at least partially convert the at least one substrate 7 into the gas, which then diffuses from the measuring cell 8 through the membrane 6 into the gas cell 3. The converted gas is, for example, a carbon dioxide gas and/or a methane gas.
Mittels der Detektionseinheit 4 wird ein Isotopenverhältnis von dem ersten Isotop zu einem zweiten Isotop im Gas bestimmt, insbesondere ein Isotopenverhältnis des Kohlenstoff-Isotops 13C zu dem Kohlenstoff-Isotop 12C. Anschließend wird das Isotopenverhältnis mit einem ersten Referenzwert mittels der Auswerteeinheit 5 verglichen. Überschreitet das Isotopenverhältnis den ersten Referenzwert, so wird mittels der Auswerteeinheit 5 ermittelt, dass lebende Bakterien vorhanden sind. Using the detection unit 4, an isotope ratio of the first isotope to a second isotope in the gas is determined, in particular an isotope ratio of the carbon isotope 13 C to the carbon isotope 12 C. The isotope ratio is then compared with a first reference value using the evaluation unit 5. If the isotope ratio exceeds the first reference value, the evaluation unit 5 determines that living bacteria are present.
Zusätzlich kann vor dem Inkubieren der Probe 1 mindestens eine Bakterienart in einer definierten Konzentration zur Probe 1 zugegeben werden. Das durch die Detektionseinheit 4 bestimmte Isotopenverhältnis wird dann mit einem zweiten Referenzwert verglichen. Ist das Isotopenverhältnis kleiner als der zweite Referenzwert, so wird ermittelt, dass mindestens ein Schadstoff in der Probe 1 vorliegt, welcher zumindest die mindestens eine Bakterienart und/oder den Stoffwechsel der mindestens einen Bakterienart beeinträchtigt. In addition, at least one type of bacteria can be added to sample 1 in a defined concentration before incubating sample 1. The isotope ratio determined by the detection unit 4 is then compared with a second reference value. If the isotope ratio is smaller than the second reference value, it is determined that at least one pollutant is present in sample 1, which affects at least the at least one bacterial species and/or the metabolism of the at least one bacterial species.
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messgeräts 2. Fig. 2 shows a second embodiment of the measuring device 2 according to the invention.
Die bereits in Fig. 1 gezeigten Komponenten wie die Messzelle 8, die Gaszelle 3 mit der Membran 6, die Detektionseinheit 4 und die Auswerteeinheit 5 sind der Übersichtlichkeit wegen nicht gezeigt.The components already shown in FIG. 1, such as the measuring cell 8, the gas cell 3 with the membrane 6, the detection unit 4 and the evaluation unit 5, are not shown for the sake of clarity.
Das Messgerät 2 weist einen optionalen Anschlussbereich 9 auf, mittels welchem das Messgerät an ein Prozesssystem 10 anschließbar ist. In diesem Beispiel ist lediglich ein Behälter 14 als Ausschnitt eines Prozesssystems 10 gezeigt. Das Prozesssystem 10 kann andere oder zusätzliche Komponenten, wie Rohre, Ventile und Pumpen aufweisen. Der Behälter 14 enthält beispielsweise die Probe 1 . The measuring device 2 has an optional connection area 9, by means of which the measuring device can be connected to a process system 10. In this example, only a container 14 is shown as a section of a process system 10. The process system 10 may include other or additional components such as pipes, valves, and pumps. The container 14 contains sample 1, for example.
Um die Probe 1 aus dem Prozesssystem 10 in das Messgerät 2 einzubringen, kann das Messgerät zumindest ein Einlassmittel 1 1 aufweisen. Beispielsweise kann in regelmäßigen zeitlichen Abständen eine Probe 1 aus dem Behälter in das Messgerät 2 eingebracht werden und im Messgerät 2 das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden. Nach Abschluss des Verfahrens kann die Probe 1 aus dem Messgerät 2 entfernt werden. Beispielsweise weist das Messgerät 2 dazu ein Auslassmittel auf, welches dazu ausgestaltet ist, die Probe 1 aus dem Messgerät 2 zu entfernen. Anschließend kann mittels des Einlassmittels 1 1 eine weitere Probe 1 in das Messgerät 3 eingebracht werden. Auf diese Weise lässt sich eine regelmäßige Vor-Ort- Überwachung des Vorhandenseins von lebenden Bakterien in der Probe durchführen. In order to introduce the sample 1 from the process system 10 into the measuring device 2, the measuring device can have at least one inlet means 11. For example, a sample 1 from the container can be introduced into the measuring device 2 at regular intervals and in Measuring device 2, the method according to the invention can be carried out. After completing the procedure, sample 1 can be removed from measuring device 2. For example, the measuring device 2 has an outlet means which is designed to remove the sample 1 from the measuring device 2. A further sample 1 can then be introduced into the measuring device 3 using the inlet means 11. In this way, regular on-site monitoring of the presence of live bacteria in the sample can be carried out.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Systems 15 mit einem Messgerät 2 und einem Behältnis 12. Das Behältnis 12 kann beispielsweise ein Behälter, ein Tank oder ein Rohr sein. Das Messgerät 2 weist zumindest eine Gaszelle 3, eine Detektionseinheit 4 und eine Auswerteeinheit 5 auf. Die Ausgestaltungen dieser drei Einheiten wurde bereits für das erfindungsgemäße Messgerät 2 in Fig. 1 beschrieben und gelten für das Messgerät 2 des System 15 in analoger Weise. Das System 15 weist jedoch keine Messzelle auf. Stattdessen weist das System 15 das Behältnis 12 auf, welches dazu ausgestaltet ist, die Probe 1 und das mindestens ein Substrat 7, welches von Bakterien verstoffwechselbar ist und zumindest ein erstes Isotop aufweist, aufzunehmen und bei einer vorgegebenen Temperatur für eine vorgegebene Zeitspanne zu inkubieren. Fig. 3 shows a schematic representation of the system 15 according to the invention with a measuring device 2 and a container 12. The container 12 can be, for example, a container, a tank or a pipe. The measuring device 2 has at least one gas cell 3, a detection unit 4 and an evaluation unit 5. The configurations of these three units have already been described for the measuring device 2 according to the invention in FIG. 1 and apply in an analogous manner to the measuring device 2 of the system 15. However, the system 15 does not have a measuring cell. Instead, the system 15 has the container 12, which is designed to hold the sample 1 and the at least one substrate 7, which is metabolizable by bacteria and has at least a first isotope, and to incubate it at a predetermined temperature for a predetermined period of time.
Das Messgerät 2 ist zumindest teilweise in das Behältnis 12 einbringbar. Insbesondere die Gaszelle 3 mit der Membran 6 kann teilweise in das Behältnis hineinragen. Die Gaszelle 3 ragt insbesondere in die Probe 1 hinein und ist zumindest teilweise, insbesondere vollständig, durch die Probe 1 bedeckt. Die Detektionseinheit 4 und die Auswerteeinheit 5 sind beispielsweise außerhalb des Behältnisses 12 angeordnet. Optional weist das Messgerät 2 eine Pumpe auf, welche dazu ausgestaltet ist, das Gas von der Gaszelle 3 zur Detektionseinheit 4 zu pumpen. The measuring device 2 can be at least partially inserted into the container 12. In particular, the gas cell 3 with the membrane 6 can partially protrude into the container. The gas cell 3 projects in particular into the sample 1 and is at least partially, in particular completely, covered by the sample 1. The detection unit 4 and the evaluation unit 5 are arranged outside the container 12, for example. Optionally, the measuring device 2 has a pump which is designed to pump the gas from the gas cell 3 to the detection unit 4.
Auch das erfindungsgemäße System 15 ist dazu geeignet, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. The system 15 according to the invention is also suitable for carrying out the method according to the invention.
Bezugszeichenliste Reference symbol list
1 Probe 1 sample
2 Messgerät 2 measuring device
3 Gaszelle 3 gas cell
4 Detektionseinheit 4 detection unit
5 Auswerteeinheit 5 evaluation unit
6 Membran 6 membrane
7 Substrat 7 substrate
8 Messzelle 8 measuring cell
9 Anschlussbereich 9 connection area
10 Prozesssystem 10 process system
11 Einlassmittel 11 means of entry
12 Behältnis 12 container
13 Pumpe 13 pump
14 Behälter 14 containers
15 System 15 system

Claims

Patentansprüche Patent claims
1 . Verfahren zum Ermitteln eines Vorhandenseins von lebenden Bakterien in einer Probe (1) mittels eines Messgeräts (2), wobei das Messgerät (2) zumindest eine Gaszelle (3), eine Detektionseinheit (4) und eine Auswerteeinheit (5) aufweist, wobei die Gaszelle (3) eine Membran (6) aufweist, welche zumindest für ein Gas permeabel ist, wobei das Gas für in der Probe (1 ) vorhandene Bakterien charakteristisch ist, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte vorsieht: 1 . Method for determining the presence of living bacteria in a sample (1) by means of a measuring device (2), the measuring device (2) having at least one gas cell (3), a detection unit (4) and an evaluation unit (5), the gas cell (3) has a membrane (6) which is permeable to at least one gas, the gas being characteristic of bacteria present in the sample (1), the method providing at least the following steps:
- Vorlegen der Probe (1), - Presenting the sample (1),
Zugeben mindestens eines Substrats (7) zu der Probe (1), wobei das Substrat (7) von Bakterien verstoffwechselt werden kann und zumindest ein erstes Isotop aufweist, Inkubieren der Probe (1) bei einer vorgegebenen Temperatur für eine vorgegebene Zeitspanne, wobei das mindestens eine Substrat (7) zumindest teilweise durch die Bakterien in das Gas umgesetzt wird, welches in die Gaszelle (3) diffundiert, Bestimmen eines Isotopenverhältnisses von dem ersten Isotop zu einem zweiten Isotop im Gas mittels der Detektionseinheit (4), wobei das erste Isotop und das zweite Isotop Isotope desselben chemischen Elements sind, Adding at least one substrate (7) to the sample (1), wherein the substrate (7) can be metabolized by bacteria and has at least a first isotope, incubating the sample (1) at a predetermined temperature for a predetermined period of time, the at least a substrate (7) is at least partially converted by the bacteria into the gas which diffuses into the gas cell (3), determining an isotope ratio of the first isotope to a second isotope in the gas by means of the detection unit (4), wherein the first isotope and the second isotope is isotopes of the same chemical element,
- Vergleichen des Isotopenverhältnisses mit einem ersten Referenzwert mittels der Auswerteeinheit (5), und - Comparing the isotope ratio with a first reference value using the evaluation unit (5), and
Ermitteln eines Vorhandenseins von lebenden Bakterien, wenn das Isotopenverhältnis den ersten Referenzwert überschreitet. Determine the presence of live bacteria when the isotope ratio exceeds the first reference value.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei als Substrat (7) ein Substrat zugegeben wird, welches für den Stoffwechsel einer definierten Bakterienart geeignet ist. 2. The method according to claim 1, wherein a substrate is added as the substrate (7), which is suitable for the metabolism of a defined bacterial species.
3. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-2, wobei als Substrat (7) ein Zucker zugegeben wird. 3. The method according to at least one of claims 1-2, wherein a sugar is added as the substrate (7).
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-3, wobei die Inkubation der Probe (1) unter Ausschluss von Sauerstoff oder bei Zugabe von Sauerstoff erfolgt. 4. The method according to at least one of claims 1-3, wherein the incubation of the sample (1) takes place with the exclusion of oxygen or with the addition of oxygen.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-4, wobei als Gas ein Kohlenstoffdioxidgas und/oder ein Methangas umgesetzt wird. 5. The method according to at least one of claims 1-4, wherein a carbon dioxide gas and / or a methane gas is converted as the gas.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-5, wobei als Isotopenverhältnis ein Isotopenverhältnis des Kohlenstoff-Isotops 13C zu dem Kohlenstoff-Isotop 12C bestimmt wird. 6. The method according to at least one of claims 1-5, wherein an isotope ratio of the carbon isotope 13 C to the carbon isotope 12 C is determined as the isotope ratio.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-6, wobei mindestens eine Bakterienart in einer definierten Konzentration vor dem Inkubieren der Probe (1 ) zur Probe (1) zugegeben wird, wobei das Isotopenverhältnis mit einem zweiten Referenzwert verglichen wird, wobei ermittelt wird, dass in der Probe (1) mindestens ein Schadstoff vorliegt, welcher zumindest die mindestens eine Bakterienart und/oder den Stoffwechsel der mindestens einen Bakterienart beeinträchtigt, wenn das Isotopenverhältnis den zweiten Referenzwert unterschreitet. 7. The method according to at least one of claims 1-6, wherein at least one type of bacteria is added to the sample (1) in a defined concentration before incubating the sample (1), the isotope ratio being compared with a second reference value, determining that the sample (1) contains at least one pollutant which impairs at least the at least one bacterial species and/or the metabolism of the at least one bacterial species when the isotope ratio falls below the second reference value.
8. Messgerät (2) zum Ermitteln eines Vorhandenseins von lebenden Bakterien in einer Probe (1), wobei das Messgerät (2) zumindest eine Gaszelle (3), eine Messzelle (8), eine Detektionseinheit (4) und eine Auswerteeinheit (5) aufweist, wobei die Messzelle (8) dazu ausgestaltet ist, die Probe (1) und mindestens ein Substrat (7), welches von Bakterien verstoffwechselbar ist und zumindest ein erstes Isotop aufweist, aufzunehmen und bei einer vorgegebenen Temperatur für eine vorgegebene Zeitspanne zu inkubieren, wobei die Gaszelle (3) benachbart zur Messzelle (8) angeordnet ist und eine Membran (6) aufweist, welche zumindest für ein Gas permeabel ist, wobei das Gas für in der Probe (1 ) vorhandene Bakterien charakteristisch ist, wobei die Detektionseinheit (4) dazu ausgestaltet ist, ein Isotopenverhältnis von dem ersten Isotop zu einem zweiten Isotop des Gases zu bestimmen, wobei das erste Isotop und das zweite Isotop Isotope desselben chemischen Elements sind, und wobei die Auswerteeinheit (5) dazu ausgestaltet ist, ein Vorhandensein von lebenden Bakterien anhand eines Vergleichs des Isotopenverhältnisses mit einem ersten Referenzwert zu ermitteln. 8. Measuring device (2) for determining the presence of living bacteria in a sample (1), the measuring device (2) having at least one gas cell (3), a measuring cell (8), a detection unit (4) and an evaluation unit (5). has, wherein the measuring cell (8) is designed to receive the sample (1) and at least one substrate (7), which can be metabolized by bacteria and has at least a first isotope, and to incubate them at a predetermined temperature for a predetermined period of time, wherein the gas cell (3) is arranged adjacent to the measuring cell (8) and has a membrane (6) which is permeable to at least one gas, the gas being characteristic of bacteria present in the sample (1), the detection unit (4 ) is designed to determine an isotope ratio of the first isotope to a second isotope of the gas, the first isotope and the second isotope being isotopes of the same chemical element, and wherein the evaluation unit (5) is designed to detect the presence of living bacteria to be determined based on a comparison of the isotope ratio with a first reference value.
9. Messgerät nach Anspruch 8, wobei die Gaszelle (3) derart angeordnet ist, dass sie die Messzelle (8) umgibt. 9. Measuring device according to claim 8, wherein the gas cell (3) is arranged such that it surrounds the measuring cell (8).
10. Messgerät nach mindestens einem der Ansprüche 8-9, wobei das Messgerät (2) einen Anschlussbereich (9) aufweist, mittels welchem das Messgerät (2) an ein Prozesssystem (10) anschließbar ist. Messgerät nach Anspruch 10, wobei das Messgerät (2) zumindest ein Einlassmittel (11) aufweist, welches dazu ausgestaltet ist, die Probe (1) aus dem Prozesssystem (10) in das Messgerät (2) einzubringen. Messgerät nach mindestens einem der Ansprüche 8-11 , wobei die Detektionseinheit (4) dazu ausgestaltet ist, das Isotopenverhältnis anhand einer Absorption eines in das Gas einstrahlten Lichts zu bestimmen. System (15) mit einem Messgerät (2) und einem Behältnis (12) zum Ermitteln eines Vorhandenseins von lebenden Bakterien in einer Probe (1), wobei das Messgerät (2) zumindest eine Gaszelle (3), eine Detektionseinheit (4) und eine Auswerteeinheit (5) aufweist, wobei das Messgerät (2) zumindest teilweise in das Behältnis (12) einbringbar ist, wobei das Behältnis (12) dazu ausgestaltet ist, die Probe (1) und mindestens ein Substrat (7), welches von Bakterien verstoffwechselbar ist und zumindest ein erstes Isotop aufweist, aufzunehmen und bei einer vorgegebenen Temperatur für eine vorgegebene Zeitspanne zu inkubieren, wobei die Gaszelle (3) eine Membran (6) aufweist, welche zumindest für ein Gas permeabel ist, wobei das Gas für in der Probe vorhandene Bakterien charakteristisch ist, wobei die Detektionseinheit (4) dazu ausgestaltet ist, ein Isotopenverhältnis von dem ersten Isotop zu einem zweiten Isotop des Gases zu bestimmen, wobei das erste Isotop und das zweite Isotop Isotope desselben chemischen Elements sind, und wobei die Auswerteeinheit (5) dazu ausgestaltet ist, ein Vorhandensein von lebenden Bakterien anhand eines Vergleichs des Isotopenverhältnisses mit einem ersten Referenzwert zu ermitteln. Messgerät nach Anspruch 13, wobei das Messgerät (2) eine Pumpe (13) aufweist, welche dazu ausgestaltet ist, das Gas von der Gaszelle (3) zur Detektionseinheit (4) zu pumpen. Messgerät nach mindestens einem der Ansprüche 13-14, wobei die Detektionseinheit (4) dazu ausgestaltet ist, das Isotopenverhältnis anhand einer Absorption eines in das Gas einstrahlten Lichts zu bestimmen. 10. Measuring device according to at least one of claims 8-9, wherein the measuring device (2) has a connection area (9) by means of which the measuring device (2) can be connected to a process system (10). Measuring device according to claim 10, wherein the measuring device (2) has at least one inlet means (11) which is designed to introduce the sample (1) from the process system (10) into the measuring device (2). Measuring device according to at least one of claims 8-11, wherein the detection unit (4) is designed to determine the isotope ratio based on an absorption of a light irradiated into the gas. System (15) with a measuring device (2) and a container (12) for determining the presence of living bacteria in a sample (1), the measuring device (2) having at least one gas cell (3), a detection unit (4) and a Evaluation unit (5), wherein the measuring device (2) can be at least partially inserted into the container (12), the container (12) being designed to contain the sample (1) and at least one substrate (7) which can be metabolized by bacteria is and has at least a first isotope, and to incubate it at a predetermined temperature for a predetermined period of time, the gas cell (3) having a membrane (6) which is permeable to at least one gas, the gas being present in the sample is characteristic of bacteria, wherein the detection unit (4) is designed to determine an isotope ratio of the first isotope to a second isotope of the gas, wherein the first isotope and the second isotope are isotopes of the same chemical element, and wherein the evaluation unit (5) is designed to determine the presence of living bacteria based on a comparison of the isotope ratio with a first reference value. Measuring device according to claim 13, wherein the measuring device (2) has a pump (13) which is designed to pump the gas from the gas cell (3) to the detection unit (4). Measuring device according to at least one of claims 13-14, wherein the detection unit (4) is designed to determine the isotope ratio based on an absorption of a light irradiated into the gas.
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