DE19602786A1

DE19602786A1 - Reversible or irreversible immobilisation of microorganisms suspended in aqueous solution

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Publication number: DE19602786A1
Application number: DE1996102786
Authority: DE
Inventors: Guenter Prof Dr Fuhr; Burkard Watermann; Torsten Dr Mueller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-01-26
Filing date: 1996-01-26
Publication date: 1997-07-31

Abstract

Process and apparatus for reversible and irreversible immobilisation of microorganisms such as bacteria, protozoa, diatoms and larval stages or macro-organisms such as barnacles, mussels and algae suspended in aqueous solution, is achieved by generating strong impulse and/or high frequency alternating- and/or migratory fields with a field strength of 10 kV/m - 50 MV/m and a frequency of 1 kHz - 500 MHz via microelectrodes formed on a substrate, in a region of the liquid of about 3 to 10 times the average electrode separation from the surface of the substrate carrying microelectrodes.

Description

Die Erfindung betrifft mit Mikroelektroden versehene Oberflächen, mit deren Hilfe in unmittelbarer Nähe dieser Oberfläche schwimmende Mikroorganismen vollständig, partiell, zeitweise oder dauerhaft bewegungsunfähig gemacht oder über die angelegten elektrischen Hochfrequenzsignale abgetötet werden.The invention relates to surfaces provided with microelectrodes, with the aid of which in microorganisms completely floating in the immediate vicinity of this surface, partially, temporarily or permanently disabled or via the applied high-frequency electrical signals are killed.

Zahlreiche Meßverfahren in wäßrigen Lösungen weisen Probleme bezüglich der Langzeitstabilität auf, wenn die Meßfühler, Meßflächen oder optischen Hilfseinrichtungen von Mikroorganismen wie Bakterien, Diatomeen und anderen Kleinalgen, sowie Larvenstadien von Makroorganismen wie Seepocken, Muscheln, Großalgen etc. besiedelt werden. Im marinen Bereich ist dieser Prozeß besonders ausgeprägt. Die Anheftzeiten einiger dieser Oberflächen besiedelnden Organismen liegen im Sekundenbereich und darunter. Ist erst einmal die Anheftung erfolgt, kann der Bewuchs nur schwer verhindert werden. Das gilt auch für stark angeströmte Oberflächen, wie Schiffskörper.Numerous measurement methods in aqueous solutions have problems with the Long-term stability when the sensors, measuring surfaces or optical Auxiliary devices of microorganisms such as bacteria, diatoms and others Small algae, as well as larval stages of macroorganisms such as barnacles, mussels, Large algae etc. are colonized. This process is special in the marine sector pronounced. The attachment times of some of these surface-colonizing organisms are in the seconds range and below. Once attachment is complete, you can fouling is difficult to prevent. This also applies to those with strong currents Surfaces, like hulls.

Dem Stand der Technik entsprechen im wesentlichen zwei Grundprinzipien, mit denen ein Bewuchs von Oberflächen verhindert werden soll: i. Der Überzug mit einer die Haftung der Organismen vermindernden oder toxisch wirkenden Schicht und 2. die aktive Säuberung der Oberfläche über Flüssigkeitsströmungen, mechanische Wischelemente oder auch Aufheizung der Oberfläche.The state of the art essentially corresponds to two basic principles, with which should prevent the growth of surfaces: i. The coating with a layer that reduces the liability of the organisms or has a toxic effect and 2. the active cleaning of the surface via liquid flows, mechanical wiping elements or heating of the surface.

Weit verbreitet sind auf die genannten Organismen toxisch wirkende Anstriche, wie sie bei Schiffen verwendet werden. Ihr Nachteil, auch bei Benutzung auf kleineren Flächen, wie Sensorelementen, ist die Gefahr der Kontamination der Meßlösung. Die aktive Säuberung wird vor allem bei optischen Sicht- und Meßfeldern angewendet, erfordert jedoch erheblichen Energie- und Wartungsaufwand. Gegenwärtig gibt es noch kein langzeitstabiles Konzept, das alle Organismen von einer Oberflächenbesiedlung abzuhalten vermag.Coatings which have a toxic effect on the organisms mentioned, such as they are used on ships. Your disadvantage, even when used on smaller ones Areas such as sensor elements are at risk of contamination of the measurement solution. The active cleaning is especially with optical fields of view and measurement applied, but requires considerable energy and maintenance. There is currently no long-term stable concept that all organisms of surface settlement.

Einige Organismen erweisen sich als besonders problematisch. Im marinen Bereich sind es Larven verschiedener Spezies wie beispielsweise die von Seepocken. Für bestimmte Anwendungsbereiche wären somit auch das Abhalten und die Behinderung einzelner Organismenarten eine spürbare Verbesserung.Some organisms are particularly problematic. In the marine area they are larvae of various species, such as those of barnacles. For certain areas of application would also be holding and Disability of individual organism species is a noticeable improvement.

Gegenüber dem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, aktiv bewegliche Mikroorganismen und Einzeller mit Hilfe hochfrequenter starker elektrischer Felder in ihrer Beweglichkeit einzuschränken oder diese vollständig zu verhindern. Das soll jedoch nur dann erfolgen, wenn sich die Organismen in unmittelbarer Nähe der Oberfläche befinden. Darüber hinaus muß die Bewegungsbeeinträchtigung steuerbar reversibel oder irreversibel sein. Durch die Bewegungsminderung oder -verhinderung ist ein Anhaften der Organismen an der Oberfläche unterdrückbar bzw. sie können mit geringerem Aufwand davon abgehalten werden. Diese Aufgabe wird mit der technischen Verfahrenslehre und Vorrichtung gemäß Anspruch 1 erreicht. Die Einsatzgebiete der Vorrichtung und der Verfahren sind in den Ansprüchen 15 bis 19 angegeben.The object of the present invention is compared to the prior art based, actively mobile microorganisms and unicellular organisms with the help of high-frequency strong electric fields to restrict their mobility or this completely prevent. However, this should only be done if the Organisms are located in the immediate vicinity of the surface. In addition, must the movement impairment can be controllably reversible or irreversible. By The reduction or prevention of movement is an attachment of the organisms to the surface can be suppressed or you can do it with less effort be held. This task is accomplished with technical process engineering and Device according to claim 1 achieved. The areas of application of the device and the Methods are given in claims 15 to 19.

Die Verwendung extrem miniaturisierter Elektrodensysteme (typische Abmessungen und Elektrodenabstände in um- oder sub-Mikrometerbereich) erlaubt die Applikation lokal sehr starker elektrischer Felder (bis zu einigen zehn oder hundert MV/m), vor allem in unmittelbarer Nähe der mit Mikroelektroden bedeckten Oberfläche (Wirksamkeit in etwa bis auf eine Entfernung des 3- bis 10-fachen der Elektrodenabstände). Die Anwendung hoher Frequenzen (< 1 kHz), typischerweise im kHz- oder MHz-Bereich induziert in den Zellen des Organismus derart starke elektrische Polarisationen, daß eine vorübergehende oder permanente Bewegungslosigkeit oder sogar das Abtöten erreicht wird.The use of extremely miniaturized electrode systems (typical dimensions and electrode spacing in the um or sub-micrometer range) allows the application locally very strong electric fields (up to a few tens or hundreds of MV / m) especially in the immediate vicinity of the surface covered with microelectrodes (Effectiveness approximately up to a distance of 3 to 10 times the Electrode distances). The use of high frequencies (<1 kHz), typically in the kHz or MHz range induces such strong in the cells of the organism electrical polarizations that are temporary or permanent Immobility or even killing is achieved.

Die abhängigen Ansprüche konkretisieren und erweitern die abstrakten - vom Anspruch 1 in seinen tragenden Merkmalen umrissenen - Gedanken der elektrisch steuerbaren Immobilisierung und Anhaftunterdrückung von Mikroorganismen und Einzellern.The dependent claims substantiate and expand the abstract - from Claim 1 outlined in its basic features - thoughts of electric controllable immobilization and adhesion suppression of microorganisms and Unicellular.

Da die Geschwindigkeit der Annäherung von einigen Organismen an die Oberfläche in wäßrigen Medien relativ gering ist, kann unter diesen Bedingungen die Feldapplikation auch in periodischer Folge oder mit sehr kurzen Burstsignalen erfolgen. Auf diese Weise kann mit sehr verringertem energetischen Aufwand ein dem Dauerfeld vergleichbarer Effekt erreicht, bzw. größere Flächen betrieben werden.Because the speed of the approach of some organisms to the surface is relatively low in aqueous media, the under these conditions Field application also in a periodic sequence or with very short burst signals respectively. In this way, a very reduced energy expenditure effect comparable to the permanent field achieved, or operated larger areas will.

Je kleiner (in mindestens zwei Dimensionen, z. B. Breite und Höhe) die Einzelelektroden ausgeführt werden, um so höhere Spannungen lassen sich anlegen und um so wirksamer wird die o.g. Anwendung. Mit kleiner werdendem Elektrodenabstand nimmt jedoch gleichermaßen die Fernwirkung von der Oberfläche gesehen auf die Mikroorganismen ab, so daß ein Kompromiß für den jeweiligen Organismengrößenbereich gefunden werden muß.The smaller (in at least two dimensions, e.g. width and height) the Single electrodes are executed, the higher voltages can be create and the more effective the above Application. With getting smaller However, the distance between the electrodes also takes away the long-distance effect of the Surface seen on the microorganisms, so that a compromise for the respective organism size range must be found.

Die periodische Feldapplikation (z. B. mit einem Pausen-Ausschaltverhältnis von 1 : 1, 2 : 1 oder mehr) und in noch stärkerem Maße der Impuls- oder Burstbetrieb gestatten die Anwendung wesentlich höherer Elektrodenanregungsspannungen als der Dauerbetrieb.The periodic field application (e.g. with a pause switch-off ratio of 1: 1, 2: 1 or more) and, to an even greater extent, pulse or burst operation allow the use of much higher electrode excitation voltages than the continuous operation.

Die Wirkung auf die Organismen kann durch die Applikation rotierender oder sich bewegender Felder durch Anlegen phasenverschobener Signale modifiziert werden. Neben der Bewegungseinschränkung erhalten die Organismen dann noch ein Drehmoment oder eine sie parallel zur Oberfläche verschiebende Kraft, die die Anhaftwahrscheinlichkeit noch weiter vermindert und die betrachtete Oberfläche freihält.The effect on the organisms can be rotating or by application moving fields can be modified by applying phase-shifted signals. In addition to restricting movement, the organisms also get one Torque or a force that moves it parallel to the surface, which the The likelihood of adherence is further reduced and the surface under consideration keeps clear.

Die Ausführung der Mikroelektroden kann mit den Methoden der Halbleitertechnologie bis in einen Bereich von wenigen 10 nm (E-Strahl- Lithographe) oder den um-Bereich (Photolithographie) getrieben werden. Zweckmäßig und sinnvoll sind Mehrebenenprozessierungen, um isolierende Abdeckungen herstellen zu können. Diese können partiell oder vollständig sein. Ebenfalls möglich sind eine 3-dimensionale Anordnung in Hybridform oder das Auskleiden von Hohlräumen und Rohrsystemen, mit diesbezüglichen Anwendungen. Für größere Flächen (dm² oder m²) sind Drucktechniken und ähnliche Verfahren zur Herstellung der Mikroelektrodenoberfläche anwendbar.The execution of the microelectrodes can be done with the methods of Semiconductor technology down to a few 10 nm (e-beam Lithographhe) or the um-range (photolithography) are driven. Multi-level processing is useful and useful in order to isolate To be able to produce covers. These can be partial or complete. A 3-dimensional arrangement in hybrid form or that is also possible Lining cavities and pipe systems, with related applications. For larger areas (dm² or m²), printing techniques and similar processes are available Production of the microelectrode surface applicable.

Im einfachsten Fall genügen 2 Zuleitungen (Wechselstrombetrieb) zum elektrischen Betrieb der Mikroelektroden. Für wandernde oder rotierende Felder lassen sich jeweils Gruppen von Elektroden zusammenfassen, die mit jeweils einem phasenverschobenen Signal betrieben werden. Entsprechend der Gruppenzahl ist die Phasenverschiebung zu wählen (z. B. je 3 Elektroden 120°, je 4 Elektroden 90°) oder auch andere Werte.In the simplest case, 2 supply lines (AC operation) are sufficient for the electrical Operation of the microelectrodes. For moving or rotating fields summarize groups of electrodes, each with one phase-shifted signal are operated. According to the number of groups select the phase shift (e.g. 3 electrodes each 120 °, 4 electrodes 90 ° each) or other values.

Mittels der Anwendung der Mikroelektroden lassen sich auf den Oberflächen Muster ausbilden (z. B. Ringe, Straßen, Kreuzungen etc.), die dem jeweiligen Zweck, d. h. speziellen Organismen, angepaßt werden. Die Bereiche zwischen den Elektroden lassen die Integration von Sensorelementen zu oder können transparent gehalten werden (z. B. optische Fenster). By using the microelectrodes, patterns can be created on the surfaces train (e.g. rings, roads, intersections, etc.) that are appropriate for the respective purpose, i.e. H. special organisms. The areas between the electrodes allow the integration of sensor elements or can be kept transparent (e.g. optical windows).

Die geometrische Anordnung der Elektroden erlaubt es weiterhin zu bestimmen, ob die Mikroorganismen vollständig oder nur partiell bewegungsbeeinflußt werden. Oft wird die einseitige Lähmung (z. B. bei bi- oder multipedalen Organismen) genügen, um ein Anhaften zu verhindern, da eine gerichtete Schwingungsbewegung und Steuerung nicht mehr möglich ist. Das kann erreicht werden, indem einzelne Elektroden lokal enger beabstandet werden als an anderen Stellen der Oberflächen.The geometrical arrangement of the electrodes also makes it possible to determine whether the microorganisms are completely or only partially influenced by movement. Often will the one-sided paralysis (e.g. in bi- or multipetal organisms) suffice, to prevent sticking, as a directional vibration movement and Control is no longer possible. That can be achieved by individual Electrodes are spaced closer together locally than at other locations on the surfaces.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.Preferred embodiments of the invention are described below Reference to the accompanying figures explained in more detail.

Fig. 1 veranschaulicht einen Ausschnitt aus einer mikrostrukturierten Oberfläche (Substrat (12)), auf dem Mikroelektroden (11a bis 11l) planar aufgebracht wurden. Jeweils zwischen den benachbarten Elektroden wird ein Wechselfeld der beschriebenen Art (kHz bis MHz) angelegt. Ein in der darüber befindlichen Lösung schwimmender Mikroorganismus (hier Cypris-Larve (14)), der aus der Richtung (15) kommt, würde in dem gezeichneten Bereich bewegungsunfähig werden und von dem Oberflächenbereich (13) weggedrängt bzw. könnte diesen nicht erreichen. Auch eine einseitige Behinderung hätte denselben Effekt, da ein Kreisschwimmen entstünde, so daß ein Anhaften im Bereich (13) nicht möglich wird. Die Elektroden (11a bis 11l) können entweder in alternierender Folge mit 180°-phasenverscho benen Signalen (Wechselspannungsbetrieb) oder 3mal 120° - 4mal 90° usw. phasenverschobenen Signalen angesteuert werden. Je nach der im oberflächennahen Bereich der Lösung entwickelten Feldstärken wird die Bewegungsbeeinträchtigung des Mikroorganismus (14) kurzfristig, langfristig oder irreversibel sein. Falls Impulssignale periodisch angelegt werden, kann der Organismus auch zerstört werden. Fig. 1 illustrates a section of a microstructured surface (substrate ( 12 )) on which microelectrodes ( 11 a to 11 l) have been applied planar. An alternating field of the type described (kHz to MHz) is applied between the adjacent electrodes. A microorganism floating in the solution above (here Cypris larva ( 14 )), which comes from the direction ( 15 ), would become immobile in the area shown and pushed away from the surface area ( 13 ) or could not reach it. A one-sided disability would also have the same effect, since a circular swimming would occur, so that it does not stick to area ( 13 ). The electrodes ( 11 a to 11 l) can be controlled either in alternating sequence with 180 ° phase-shifted signals (AC operation) or 3 times 120 ° - 4 times 90 ° etc. phase-shifted signals. Depending on the field strengths developed near the surface of the solution, the movement impairment of the microorganism ( 14 ) will be short-term, long-term or irreversible. If pulse signals are applied periodically, the organism can also be destroyed.

Fig. 2 zeigt das Muster einer Oberflächen (22), mit der in bestimmten Arealen ein An haften der Mikroorganismen (24) unterbunden werden soll. Die Elektroden (22a bis 22i) sind zu Gruppen zusammengefaßt. Auf diese Weise lassen sich wandernde Hochfrequenzfelder als auch Wechselfelder applizieren. Auch hier werden die Mikroorganismen (24) beim unmittelbaren Überschwimmen der Oberfläche bewegungsbeeinflußt. Für kleinere Organismen eignen sich auch engere Elektrodenanordnungen. Typische Abstände und Breiten liegen zwischen 50 nm und 100 µm. Die Anregungsspannungen variieren dann zwischen mV und einigen 10 V. Fig. 2 shows the pattern of a surface ( 22 ) with which adherence to the microorganisms ( 24 ) is to be prevented in certain areas. The electrodes ( 22 a to 22 i) are combined in groups. In this way, wandering radio frequency fields as well as alternating fields can be applied. Here, too, the microorganisms ( 24 ) are influenced by movement when the surface swims directly over them. Tighter electrode arrangements are also suitable for smaller organisms. Typical distances and widths are between 50 nm and 100 µm. The excitation voltages then vary between mV and a few 10 V.

Im Impulsbetrieb und dem periodischen An- und Abschalten des Feldes sind Werte von bis zu 100 V und mehr möglich.Values are in pulse mode and the periodic switching on and off of the field of up to 100 V and more possible.

Claims

1. Verfahren und Vorrichtung zur reversiblen und irreversiblen Bewegungshemmung (Immobilisierung) von Mikroorganismen wie Bakterien, Einzeller, Kleinalgen und Larvenstadien von Makroorganismen wie Seepocken, Muscheln, Großalgen etc., suspendiert in wäßrigen Lösungen, dadurch gekennzeichnet, daß über Mikroelektroden, aufgebracht auf einem Substrat, starke Impuls oder/und hochfrequente, elektrische Wechsel- und/oder Wanderfelder einer Feldstärke zwischen 10 kV/m und 50 MV/m und einer Frequenz zwischen 1 kHz und 500 MHz in einem Flüssigkeitsbereich nahe der Substratoberfläche von etwa dem 3- bis 10fachen des mittleren Elektrodenabstandes, erzeugt werden.1. Process and device for reversible and irreversible movement inhibition (immobilization) of microorganisms such as bacteria, single-cell organisms, small algae and larval stages of macroorganisms such as barnacles, mussels, large algae etc., suspended in aqueous solutions, characterized in that applied to a substrate via microelectrodes , strong impulse and / or high-frequency, electrical alternating and / or traveling fields of a field strength between 10 kV / m and 50 MV / m and a frequency between 1 kHz and 500 MHz in a liquid region near the substrate surface of about 3 to 10 times the average electrode spacing.

2. Verfahren und Vorrichtung zur reversiblen und irreversiblen Bewegungshemmung (Immobilisierung) von Mikroorganismen wie Bakterien, Einzeller, Kleinalgen und Larvenstadien von Makroorganismen wie Seepocken, Muscheln, Großalgen etc., suspendiert in wäßrigen Lösungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Feld dauerhaft, periodisch oder in diskontinuierlicher Impulsform (Burst) appliziert wird.2. Method and device for reversible and irreversible movement inhibition (Immobilization) of microorganisms such as bacteria, unicellular organisms, small algae and Larval stages of macroorganisms such as barnacles, mussels, large algae etc., suspended in aqueous solutions according to claim 1, characterized in that the field is permanent, periodic or in discontinuous pulse form (burst) is applied.

3. Verfahren und Vorrichtung zur reversiblen und irreversiblen Bewegungshemmung (Immobilisierung) von Mikroorganismen wie Bakterien, Einzeller, Kleinalgen und Larvenstadien von Makroorganismen wie Seepocken, Muscheln, Großalgen etc., suspendiert in wäßrigen Lösungen nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Applikation oder Impulserzeugung mit wesentlich höheren Spannungen erfolgt (einige Volt bis zu einigen 100 V)3. Method and device for reversible and irreversible movement inhibition (Immobilization) of microorganisms such as bacteria, unicellular organisms, small algae and Larval stages of macroorganisms such as barnacles, mussels, large algae etc., suspended in aqueous solutions according to claim 1 to 2, characterized characterized in that the periodic application or pulse generation with much higher voltages (a few volts up to a few 100 V)

4. Verfahren und Vorrichtung zur reversiblen und irreversiblen Bewegungshemmung (Immobilisierung) von Mikroorganismen wie Bakterien, Einzeller, Kleinalgen und Larvenstadien von Makroorganismen wie Seepocken, Muscheln, Großalgen etc., suspendiert in wäßrigen Lösungen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die angelegten Wechselfelder periodisch mit einer oder mehreren Frequenzen oder kurzen Bursts oder Spikes moduliert werden.4. Method and device for reversible and irreversible movement inhibition (Immobilization) of microorganisms such as bacteria, unicellular organisms, small algae and Larval stages of macroorganisms such as barnacles, mussels, large algae etc., suspended in aqueous solutions according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the alternating fields created periodically with or multiple frequencies or short bursts or spikes can be modulated.

5. Verfahren und Vorrichtung zur reversiblen und irreversiblen Bewegungshemmung (Immobilisierung) von Mikroorganismen wie Bakterien, Einzeller, Kleinalgen und Larvenstadien von Makroorganismen wie Seepocken, Muscheln, Großalgen etc., suspendiert in wäßrigen Lösungen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die angelegten Wechselfelder sich linear oder zirkular bewegen.5. Method and device for reversible and irreversible movement inhibition (Immobilization) of microorganisms such as bacteria, unicellular organisms, small algae and Larval stages of macroorganisms such as barnacles, mussels, large algae etc., suspended in aqueous solutions according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the alternating fields created are linear or circular move.

6. Verfahren und Vorrichtung zur reversiblen und irreversiblen Bewegungshemmung (Immobilisierung) von Mikroorganismen wie Bakterien, Einzeller, Kleinalgen und Larvenstadien von Makroorganismen wie Seepocken, Muscheln, Großalgen etc., suspendiert in wäßrigen Lösungen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroelektroden mit typischen Abmessungen in wenigstens 2 Richtungen (z. B. Höhe und Breite) kleiner 100 µm bis zu einem Bereich von einigen 10 nm ausgelegt sind, typischerweise einige Mikrometer bis zu einigen 10 Mikrometern in demselben Größenbereich beabstandet sind, auf einem Substrat, wie Glas, Halbleitermaterial, Plastik, Keramik, Folien, polierten Gesteinen u.ä., prozessiert sind.6. Method and device for reversible and irreversible movement inhibition (Immobilization) of microorganisms such as bacteria, unicellular organisms, small algae and Larval stages of macroorganisms such as barnacles, mussels, large algae etc., suspended in aqueous solutions according to one of claims 1 to 5, characterized characterized in that the microelectrodes with typical dimensions in at least 2 directions (e.g. height and width) less than 100 µm up to one Range from a few 10 nm, typically a few microns to are spaced a few tens of micrometers in the same size range a substrate such as glass, semiconductor material, plastic, ceramic, foils, polished Rocks, etc. are processed.

7. Verfahren und Vorrichtung zur reversiblen und irreversiblen Bewegungshemmung (Immobilisierung) von Mikroorganismen wie Bakterien, Einzeller, Kleinalgen und Larvenstadien von Makroorganismen wie Seepocken, Muscheln, Großalgen etc., suspendiert in wäßrigen Lösungen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung der Mikrostrukturen mit den Methoden der Halbleiterstrukturierung erfolgt.7. Method and device for reversible and irreversible movement inhibition (Immobilization) of microorganisms such as bacteria, unicellular organisms, small algae and Larval stages of macroorganisms such as barnacles, mussels, large algae etc., suspended in aqueous solutions according to one of claims 1 to 6, characterized characterized in that the generation of the microstructures with the methods of Semiconductor structuring takes place.

8. Verfahren und Vorrichtung zur reversiblen und irreversiblen Bewegungshemmung (Immobilisierung) von Mikroorganismen wie Bakterien, Einzeller, Kleinalgen und Larvenstadien von Makroorganismen wie Seepocken, Muscheln, Großalgen etc., suspendiert in wäßrigen Lösungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Substratoberfläche und/oder die Elektroden teilweise oder vollständig von mikrometer- oder submikrometerdicken isolierten oder dielektrischen Schichten überzogen oder in anderer Weise oberflächenbehandelt sind.8. Method and device for reversible and irreversible movement inhibition (Immobilization) of microorganisms such as bacteria, unicellular organisms, small algae and Larval stages of macroorganisms such as barnacles, mussels, large algae etc., suspended in aqueous solutions according to any one of claims 1 to 7, characterized characterized in that the substrate surface and / or the electrodes partially or completely isolated from micrometer or submicrometer thick or dielectric layers coated or otherwise surface treated are.

9. Verfahren und Vorrichtung zur reversiblen und irreversiblen Bewegungshemmung (Immobilisierung) von Mikroorganismen wie Bakterien, Einzeller, Kleinalgen und Larvenstadien von Makroorganismen wie Seepocken, Muscheln, Großalgen etc., suspendiert in wäßrigen Lösungen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß solche Grundelemente zu komplexen Systemen zusammengebaut werden oder entsprechende Oberflächen Hohlräume und/oder Rohre, Kanäle auskleiden. 9. Method and device for reversible and irreversible movement inhibition (Immobilization) of microorganisms such as bacteria, unicellular organisms, small algae and Larval stages of macroorganisms such as barnacles, mussels, large algae etc., suspended in aqueous solutions according to any one of claims 1 to 8, characterized characterized that such basic elements to complex systems be assembled or corresponding surfaces cavities and / or Line pipes and ducts.

10. Verfahren und Vorrichtung zur reversiblen und irreversiblen Bewegungshemmung (Immobilisierung) von Mikroorganismen wie Bakterien, Einzeller, Kleinalgen und Larvenstadien von Makroorganismen wie Seepocken, Muscheln, Großalgen etc., suspendiert in wäßrigen Lösungen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Substrat verschieden beabstandete und dimensionierte Elektroden aufgebracht werden, um an einigen Stellen kleinere an anderen größere Mikroorganismen in ihrer Beweglichkeit einzuschränken.10. Method and device for reversible and irreversible Inhibition of movement (immobilization) of microorganisms such as bacteria, Unicellular organisms, small algae and larval stages of macroorganisms such as barnacles, Mussels, large algae etc., suspended in aqueous solutions according to one of the Claims 1 to 9, characterized in that on a substrate differently spaced and dimensioned electrodes are applied, in order to have smaller microorganisms in their places in others Restrict mobility.

11. Verfahren und Vorrichtung zur reversiblen und irreversiblen Bewegungshemmung (Immobilisierung) von Mikroorganismen wie Bakterien, Einzeller, Kleinalgen und Larvenstadien von Makroorganismen wie Seepocken, Muscheln, Großalgen etc., suspendiert in wäßrigen Lösungen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß diese Oberflächen gleichzeitig als Fenster, Sensorelemente oder Bestandteile eines optischen oder elektronischen Meßsystems benutzt werden.11. Method and device for reversible and irreversible Inhibition of movement (immobilization) of microorganisms such as bacteria, Unicellular organisms, small algae and larval stages of macroorganisms such as barnacles, Mussels, large algae etc., suspended in aqueous solutions according to one of the Claims 1 to 10, characterized in that these surfaces at the same time as windows, sensor elements or components of an optical or electronic measuring system can be used.

12. Verfahren und Vorrichtung zur reversiblen und irreversiblen Bewegungshemmung (Immobilisierung) von Mikroorganismen wie Bakterien, Einzeller, Kleinalgen und Larvenstadien von Makroorganismen wie Seepocken, Muscheln, Großalgen etc., suspendiert in wäßrigen Lösungen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die immobilisierten Organismen mit einer gebräuchlichen Zusatzanordnung abgesammelt werden (z. B. durch steriles Absaugen eines Lösungsstromes in ein Filter, Gitter o. ä.12. Method and device for reversible and irreversible Inhibition of movement (immobilization) of microorganisms such as bacteria, Unicellular organisms, small algae and larval stages of macroorganisms such as barnacles, Mussels, large algae etc., suspended in aqueous solutions according to one of the Claims 1 to 11, characterized in that the immobilized Organisms can be collected with a common additional arrangement (e.g. by sterile suction of a solution stream into a filter, grid or similar.

13. Verfahren und Vorrichtung zur reversiblen und irreversiblen Bewegungshemmung (Immobilisierung) von Mikroorganismen wie Bakterien, Einzeller, Kleinalgen und Larvenstadien von Makroorganismen wie Seepocken, Muscheln, Großalgen etc., suspendiert in wäßrigen Lösungen nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Organismen während der Immobilisierung mit einer Zusatzvorrichtung weggespült werden, z. B. durch einen Flüssigkeitsstrahl oder Ultraschallelemente.13. Method and device for reversible and irreversible Inhibition of movement (immobilization) of microorganisms such as bacteria, Unicellular organisms, small algae and larval stages of macroorganisms such as barnacles, Mussels, large algae etc., suspended in aqueous solutions according to one of the Claims 1 to 12, characterized in that the organisms during the Immobilization can be washed away with an additional device, e.g. B. by a Liquid jet or ultrasound elements.

14. Verfahren und Vorrichtung zur reversiblen und irreversiblen Bewegungshemmung (Immobilisierung) von Mikroorganismen wie Bakterien, Einzeller, Kleinalgen und Larvenstadien von Makroorganismen wie Seepocken, Muscheln, Großalgen etc., suspendiert in wäßrigen Lösungen nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Oberflächentyp mit gebräuchlichen Anhaftminderungsprinzipien, wie Silikonisierung, toxischen Anstrichen usw. kombiniert werden.14. Method and device for reversible and irreversible Inhibition of movement (immobilization) of microorganisms such as bacteria, Unicellular organisms, small algae and larval stages of macroorganisms such as barnacles, Mussels, large algae etc., suspended in aqueous solutions according to one of the Claims 1 to 13, characterized in that this type of surface with common adhesion reduction principles, such as siliconization, toxic Paints, etc. can be combined.

15. Verfahren und Vorrichtung zur reversiblen und irreversiblen Bewegungshemmung (Immobilisierung) von Mikroorganismen wie Bakterien Einzeller, Kleinalgen und Larvenstadien von Makroorganismen wie Seepocken, Muscheln, Großalgen etc., suspendiert in wäßrigen Lösungen nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen für Sensorelemente, optische Sichtfenster und andere gerätetechnische Bestandteile an Schiffskörpern Anwendung finden.15. Method and device for reversible and irreversible Inhibition of movement (immobilization) of microorganisms such as bacteria Unicellular organisms, small algae and larval stages of macroorganisms such as barnacles, Mussels, large algae etc., suspended in aqueous solutions according to one of the Claims 1 to 14, characterized in that the surfaces for Sensor elements, optical viewing windows and other technical components find application on hulls.

16. Verfahren und Vorrichtung zur reversiblen und irreversiblen Bewegungshemmung (Immobilisierung) von Mikroorganismen wie Bakterien, Einzeller, Kleinalgen und Larvenstadien von Makroorganismen wie Seepocken, Muscheln, Großalgen etc., suspendiert in wäßrigen Lösungen nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen an maritimen Meßstationen angebracht werden.16. Method and device for reversible and irreversible Inhibition of movement (immobilization) of microorganisms such as bacteria, Unicellular organisms, small algae and larval stages of macroorganisms such as barnacles, Mussels, large algae etc., suspended in aqueous solutions according to one of the Claims 1 to 15, characterized in that the surfaces maritime measuring stations are attached.

17. Verfahren und Vorrichtung zur reversiblen und irreversiblen Bewegungshemmung (Immobilisierung) von Mikroorganismen wie Bakterien, Einzeller, Kleinalgen und Larvenstadien von Makroorganismen wie Seepocken, Muscheln, Großalgen etc., suspendiert in wäßrigen Lösungen nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen in Bioreaktoren angewendet werden.17. Method and device for reversible and irreversible Inhibition of movement (immobilization) of microorganisms such as bacteria, Unicellular organisms, small algae and larval stages of macroorganisms such as barnacles, Mussels, large algae etc., suspended in aqueous solutions according to one of the Claims 1 to 16, characterized in that the surfaces in Bioreactors can be applied.

18. Verfahren und Vorrichtung zur reversiblen und irreversiblen Bewegungshemmung (Immobilisierung) von Mikroorganismen wie Bakterien Einzeller, Kleinalgen und Larvenstadien von Makroorganismen wie Seepocken, Muscheln, Großalgen etc., suspendiert in wäßrigen Lösungen nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche für automatische Meßsysteme in Süßwasser, Brackwasser und/oder im maritimen Bereich eingesetzt werden, vorzugsweise für optische Messungen, Sauerstoffmessungen, Temperaturmessungen, Leitfähigkeitsmessungen und pH- Messungen.18. Method and device for reversible and irreversible Inhibition of movement (immobilization) of microorganisms such as bacteria Unicellular organisms, small algae and larval stages of macroorganisms such as barnacles, Mussels, large algae etc., suspended in aqueous solutions according to one of the Claims 1 to 17, characterized in that the surface for automatic measuring systems in fresh water, brackish water and / or in maritime Range are used, preferably for optical measurements, Oxygen measurements, temperature measurements, conductivity measurements and pH Measurements.

19. Verfahren und Vorrichtung zur reversiblen und irreversiblen Bewegungshemmung (Immobilisierung) von Mikroorganismen wie Bakterien Einzeller, Kleinalgen und Larvenstadien von Makroorganismen wie Seepocken, Muscheln, Großalgen etc., suspendiert in wäßrigen Lösungen nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen im Zusammenhang mit Meerwasserentsalzungsanlagen und industriellen Kühlsystemen eingesetzt werden.19. Method and device for reversible and irreversible Inhibition of movement (immobilization) of microorganisms such as bacteria Unicellular organisms, small algae and larval stages of macroorganisms such as barnacles, Mussels, large algae etc., suspended in aqueous solutions according to one of the Claims 1 to 18, characterized in that the surfaces in Related to desalination plants and industrial Cooling systems are used.