DE3249399T1

DE3249399T1 - Einrichtung zur sterilen Probeentnahme aus einem Fermenter

Info

Publication number: DE3249399T1
Application number: DE19823249399
Authority: DE
Inventors: Taisija S. Pu&scaron;&ccaron;ino Moskovskaja oblast' &Ccaron;ermenskaja; Aleksandr N. Pu&scaron;&ccaron;ino Moskovskaja oblast' &Scaron;kidt&scaron;enko; Oleg P. Gorbunov; Michail G. Maksimov; Jurij V. Redikul'zev; Jurij G. Moskva Sanin
Original assignee: INST BIOKHIM I FIZIOL MIKROORG
Current assignee: INST BIOKHIM I FIZIOL MIKROORG
Priority date: 1982-03-19
Filing date: 1982-03-19
Publication date: 1984-03-22
Also published as: GB2125771B; GB8328558D0; DE3249399C2; SE8306331D0; WO1983003302A1; US4689306A; GB2125771A; SE452202B; SE8306331L

Description

PATENTANWALTS ZELLENTIN

ZWEIBRÜCKENSTR. 15
ÜQÜQ MÜNCHEN 2

■Z

18. November 1983 RZ/Os

P 91 020

EINRICHTUNG ZUR STERILEN ΡΗΟΒΕΕΝΪΝΑΗΜΕ AUS EINEM FERMENTER

Die Erfindung bezieht sich auf

Einrichtungen für mikrobioiogiacne Untersuchungen, insbesondere auf eine Einrichtung zur sterilen Probeentnahme aus einein Ferine nt er.

Eine sterile Entnahme von iiulturflüssigkeit aus einem Fermente!·'ist zur Durchführung

einer Kontrolle über den Zustand eines zu untersuchenden Objektes und zur Bestimmung der Lebensbedingungen des Mediums erforderlich. Sämtliche Labor- und Industriefermenter sind mit Einrichtungen zur sterilen Entnahme von Kulturflüssigkeitsproben versehen. Trotz einer bedeutenden Vielzahl an Fermenterkonstruktionen unterscheiden sich die Einrichtungen zur Entnahme ■ von Kulturflüssigkeitsproben konstruktiv wenig voneinander. Die Entnahme von Kulturflüssigkeitsproben aus dem Ferment er ezrfolgt von Hand und schließt Operationen ein, die gleichzeitig ausgeführt werden müssen« Die Probeentnahme wird üblicherweise von zwei Forschern vorgenommen, wozu man in der Flamme eines brennenden Spirituskochers den Stopfen von einem keimfreien Probeaufnehmer abnimmt und die Klemme eines Hohrs für den Ablauf der Kulturflüssigkeit öffnet oder eine Betätigung von Ventilen ausführt. Die Dauer der Entnahme von Proben gestattet es nicht, den Zustand der Übergangsprozesse der Entwicklung von Mikroorganismen zu analysieren, was in der Forschungspraxis am wichtigsten ist. Das letztere macht letztlich die Suche nach neuen konstruktiven Lösungen für Einrichtungen zur sterilen Entnahme von

Kultur flüssigkeits^probeäus einem ferment er erforderlich.

Bekannt ist eine Einrichtung zur sterilen Probeentnahme aus einem Fermenter (siebe ü.ü. den Prospekt der Firma "New Brunswick scientific Co., ine, Modell ΪΜ 250), die ein am Ferment er angebrachtes und mit einem Ventil versehenes Abflußrohr enthält, an dessen Abflußstutzen eine Rohrleitung herangeführt ist, über welche Dampf zugeleitet wird. Zur Durchführung der Entnahme einer Kulturflüssigkeitsprobe aus dem B'erinenter muß der mit

sonst
einem "Watte- oder einem/leicht abnehmbaren Stopfen verschlossene Probeaufnehmer im voraus entkeimt werden. Danach wird der Probeaufnehmer an den Abflußstutzen angeschlossen, mit Dampf zur Sterilisierung behandelt und das Ventil zur Probeentnahme geöffnet.

Bei der Verwendung der genannten Einrichtung muß ein !EeIl der In der Rohrleitung befindlichen, Kulturflüssigkeit abgegossen werden, was zu unerwünschten Verlusten an Kulturflüsslgkeit besonders bei der Durchführung periodischer Zuchtvorgänge von Mikroorganismen führt. Außerdem ist es beim Einsatz dieser Einrichtung erforderlich, daß die Kulturflüssigkeit im Fermenter unter Überdruck steht, was bei der Zucht von Mikroorganismen nicht immer bequem oder möglich 1st, oder es muß In der Abflußleitung eine Förderpumpe verwendet werden. Über den Abflußstutzen geschieht der Austrag des Dampfes in den Raum, was die Arbelt des Bedienungspersonals ebenfalls erschwert.

ferner
Bekannt ist leine Einrichtung zur sterilen

Probeentnahme aus einem Fermenter unter Ausnutzung von Antiseptika, beispielsweise von Chloramin, die eine Rohrleitung mit Ventil für den Durchfluß der Kulturflüsöigkeit aus dem Fermenter und eine Rohrlei-

•ψ'

tung rait Ventil für den Durchfluß von Antiseptic um enthält. Die Rohrvleitungen vereinigen sich hinter den Ventilen zu einer einheitlichen Rohrleitung, die einen Abflußstutzen aufweist. Als entkeimte Pro-"beaufnehmer werden mit einem Wattestopfen verschlossene Reagenzgläser verwendet. Zur Probeentnahme wird das Ventil für den Ablauf der Kulturflüssigkeit geöffnet, und nach einem teilweiaen Ablauf derselben öffnet man den Stopfen des Probeaufnehmers, indem man diesen unter den Strahl hält. Nach der Entnahme einer erforderlichen Menge an Kulturflüssigkeit verschließt man den Probeaufnehmer mit dem Stopfen, wobei auch das Abflußventil geschlossen wird. Hiernach wird das Ventil an der Rohrleitung mit Antiseptikum geöffnet und ein teilweisex* Ablauf des letzteren vorgenommen, wobei dieses Antiseptikum im Abflußstutzen bis zur nächsten Probeentnahme verbleiben soll.

Die besagte Einrichtung sieht einen zusätzlichen Ablauf der Ablagerungen der Kulturflüssigkeit vor, was letzten Endes Verluste der letzteren zur Folge hat Außerdem bleibt beim vorlaufigen teilweisen Ablauf der Kulturflüssigkeit das Antiseptikum zum Teil an den Wänden des Abflußstutzens zurück, wodurch

gelangt das Antiseptikums in den Probeaufnehmer/und

Beeinträchtigung '

zur der Ergebnisse der Analyse besonders

bei der Arbeit mit Fermenten, führt.

Es ist eine Einrichtung zur sterilen Probeentnahme aus einem Ferinenter bekannt, die einen Pro-

3Q benehmer, der am Fermenter in der Vermischungszone der Kulturflüssigkeit angebracht ist, und einen keimfreien Probeaufnehraer enthält (siehe z.B. den Prospekt der "Firma "New Brunswick scientific Co., inc, BIOFLO Modell C 30).

Die Einrichtung enthält weiterhin ein Abflußrohr

mit Schraubklemme, an dem eine Kammer mit einem Gummidruckball oder einer Spritze und eine Kopplungseinheit befestigt sind. Der entkeimte Probeaufnehmer wird montiert und an die Kopplungseinheit unter der Flamme eines Brenners angeschlossen. Die Entnahme einer Probe geschieht folgendermaßen. Man drückt auf den Gummidruckball bei geöffneter Schraubklemme, wobei die Luft aus dem Probeaufnehmer in den Fermenter verdrängt wird. Bei der Freigabe des Gumraidruckballs wird dessen Form wiederhergestellt und gleichzeitig die Kulturflüssigkeit aus dem Fermenter in den Probeauf nehmer angesaugt. Danach wird die Schraubklemme geschlossen, und unter der Flamme des Brenners wird die Auswechselung des Probeaufnehmers mit der entnommenen Probe gegen einen keimfreien leeren Probeaufnehmer ausgeführt.

Die Verwendung der genannten Einrichtung macht es erforderlich, daß der Forscher bei der Probeentnahme eine ganze Reihe von aufeinanderfolgend durchmuß

zuiuhrenden Arbeitsgängen avisführen/, was einen großen Zeitaufwand voraussetzt. Das letztere erlaubt es nicht, eine große Anzahl von Proben pro Zeiteinheit zu entnehmen, was bei der Untersuchung der Entwicklungsdynamik von Mikroorganismen notwendig ist. Die Verwendung der offenen Flamme bei der Verbindung und Trennung des Probeaufnehmers bietet keine Möglichkeit, diese Einrichtung bei der Arbeit mit explosiven Gasen einzusetzen, in deren Medium manche Arten von Mikroorganismen gezüchtet werden. Die

OQ Rückführung der Luft in den Fermenter beim Drücken auf den Gummiball ist nicht immer erwünscht und bei der Arbeit mit einem Objekt, da^/bei einem exakten

Verhältnis von zugefühxten Gasen wächst, beispielsweise bei der Arbeit mit wasserstoffoxydierenden Bakterien, gar unzulässig. Außerdem sind in der

besagten Einrichtung Verluste an Kulturflüssigkeit ebenfalls zu verzeichnen, die vor der Probeentnahme aus dem Ablagerungsbereich des Abflußrohrs stets abgegossen werden muli.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe

zugrunde, eine Einrichtung zur sterilen Entnahme von Kulturflüssigkeitsproben aus einem Perraenter mit einer Ausführung des Probenehmers und Verbindung desselben mit dem Probeaufnehmer zu schaffen, die es gestatten, die Zeit der Probeentnahme wesentlich zu verringern, die .Keimfreiheit der Probe aufrechtzuerhalten, die Verluste an Kulturflüssigkeit bei der Probeentnahme auszuschlie-Ben sowie ein Piltrat bei der Probeentnahme unmittelbar aus dem Fermenter zu erhalten und die Keimfreiheit des Probeaufnehmers augenscheinlich zu machen.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der Einrichtung zur sterilen Entnahme von Kulturflüssigkeitsproben aus einem Fermenter, die einen Probenehmer, welcher am Fermenter in der Vermischungszone der Kulturflüssigkeit angebracht ist, und einen keimfreien Probeaufnehmer enthält, erfindungsgemäß der Probeaufnehmer bei der Probeentnahme am Probenehmer angeordnet und mit diesem verbunden ist, wobei der Probenehmer in Form eines normal geschlossenen Ventils ausgeführt ist, an dessen Gehäuse auf der Seite des Kontaktes mit dem Probeaufnehmer ein ringförmiger Vorsprung ausgebildet ist, während der Probeaufnehmer evakuiert ausgeführt und an seinem Hals ein normal geschlossenes Ventil angebracht ist, an dessen Gehäuse auf der Seite des Kontaktes mit dem Probenehmer eine Ringnut mit Dichtung eingearbeitet ist, die dem ringförmigen Vorsprung des

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Probenehmers zugeordnet ist, welche bei ihrer Vereinigung und Zusaramenwirkung einen hermetisch dichten Kanal für den Durchfluß der Kulturflüssigkeit aus dem Fermenter in den Probeaufnehmer bilden. Es ist von vorteil, daß das normal geschlossene Ventil am Hals des Probeaufnehmers mittels einer elastischen Manschette angebracht ist.

Vorzugsweise wird in der elastischen Manschette zwischen dem normal geschlossenen Ventil und dem Hals des Probeaufnehmers ein bakteriendichtes Filter angeordnet.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Einrichtung; zur sterilen Probeentnahme aus einem .Ferrnenter gestattet es, die Entnahme von Proben durch einen Forscher vorzunehmen und dabei die für die Entnahme einer Probe aufgewendete Zeit wesentlich zu verringern. Der evakuierte Probeaufnehmer macht es möglich, die Xeimfreiheit der Probe aufrechtzuerhalten und eine Dauerlagerung der entnommenen sterilen Probe sicherzustellen. Der Einbau des bakteriendichten Filters ermöglicht es, ein i'iltrat bei der Probeentnahme unmittelbar aus dem Fermenter zu erhalten. Durch Fehlen irgendwelcher ütillstandszonen können die Verluste der KuIturflüsaigkeit beim Probennehmen vollkommen ausgeschlossen werden. Die am Hals des Probeaufnehmers angebrachte elastische Manschette erlaubt es, die Dichtheit, d.h. die Keimfreiheit des Probeaufnehmers, augenscheinlich zu machen, wobei die Entnahme einer Probe in einen unsterilen Probeaufnehmer ausgeschlossen ist.

Im folgenden wird die JÜrfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es ze;igt: tfiti· -J- eine .iiinriicutung zur aturUen Probeentnahme

■Β-

aus einem Fermenter (Längsschnitt);

das Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel,finit einer elastischen

Manschette, in der ein bakteriendichtes Filter eingebaut ist, versehen ist.

Die Einrichtung zur sterilen Probeentnahme aus einem Fermenter enthält einen Probenehmer 1 (Fig.l), der an einer Rohrleitung 2 angebracht ist, mit deren Hilfe der Rücklauf der Kulturflüssigkeit aus einem Fermenter 3 zustande kommt. Die Entnahme der Kulturflüssigkeit erfolgt aus der Zone der aktiven Vermischung.

Der Probenehmer 1 ist in Form eines normal geschlossenen Ventils ausgeführt, das ein Gehäuse 4, eine Feder 5 und ein Absperrelement 6 enthält, welches an einer Stange 7 angebracht ist. Am Gehäuse 4 ist ein ringförmiger Vorsprung 8 ausgebildet. Das Gehäuse 4 des normal geschlossenen Ventils ist in der Rohrleitung 2 mittels einer Beilage 9 und einer Schraubenverbindung 10 eingebaut (s. Darstellung).

Die Einrichtung enthält weiterhin einen keimfreien Probeaufnehmer 11, der in der hier beschriebenen Variante ein evakuiertes Reagenzglas darstellt. An dem Hals des Probeaufnehmers 11 ist ein normal geschlossenes Ventil 12 angebracht, das dem vorstehend beschriebenen ähnlich ist und ein Gehäuse 13, eine Feder 14 und ein Absperrelement enthält, welches an einer Stange 16 angebracht ist.

Am Gehäuse 13 ist eine Ringnut 1? mit Dichtung 18 eingeai'beitet, die dem ringförmigen Vorsprung 8 des Probenehmer^ 1 zugeordnet ist. Der Vorsprung 8 und die Nut 1? bilden bei ihrer Vereinigung und Zusammenwirkung einen hermetisch dichten Kanal 19 für den Durchfluß der Kulturflüssigkeit aus dem Ferinanter 3

in den Probeaufnehmer 11.

Das normal geschlossene Ventil 12 ist am Hals des Probeaufnehmers 11 mittels einer elastischen Manschette 20 angebracht, die in der hier geschilderten Variante zusammen mit dem Ventil 12 innerhalb des Probeaufnehmers 11 untergebracnt ist.

Möglich ist eine Variante, bei der die elastische Manschette 20 (Pig. 2) eine längliche Form hat und mit der einen Seite den Hals des Probeaufnehmers 11 und mit der anderen Seite das Gehäuse 13 des normal geschlossenen Ventils 12 umfaßt. Dies ist erstens für die Anzeige des Vorhandenseins von Va-

vorteilhaft kuum im Probeaufnehmer 11/, weil die elastische

Manschette 20 in diesem Fall zusammengedrückt oder abgeflacht ist, und zweitens wird es dadurch möglich,

τ γϊ ^ ^₁ ■ -ι-ι λ. .*.·· η ^TCU-^t ι j ,Fassungsvermögen, als Probeaufnehmer 11 Gefäße/verschiedenen / in Abhängigkeit von dem geforderten Volumen der zu entnehmenden Probe zu verwenden.

Zur Adsorbtion von Mikroorganismen und Gewinnung eines Filtrats aus der Kulturflüssigkeit ohne Zentrifugieren ist in der elastischen Manschette 20 zwischen dem normal geschlossenen Ventil 12 und dem Hals des Probeaufnehmers 11 ein in einem Gehäuse angeordnetes bakteriendichtes Filter 21 vorgesehen.

Die vorstehend beschriebene Einrichtung zur sterilen Probeentnahme aus einem Fermenter hat folgende Funktionsweise.

Der Forscher setzt den keimfreien evakuierten Probeaufnehmer 11 (Fig. 1) auf den Probenehmer 1 so auf, daß der ringförmige Vorsprung des Probenahme rs 1 in die Ringnut 17 des Probeaufnehmers II eingreift. Hierbei bildet sich der hermetisch dichte Kanal I9, der mittels des elastischen Ringes 18 abgedichtet wird. Beim Drücken auf den Probeaufnehtaer in der weise, daß die Kraftrichtung mit der Längs-

achse des Ventils 12 zusammenfällt, kommt es dann zuti Zusammenwirken der Stangen 7 und 16. Infolge« dessen werden die Federn 5 und 14 zusammengedrückt, die Absperrelernente 6 und 15 Öffnen sich und geben den Kanal 19 frei, über welchen die Kulturflüssigkeit aus dem Fermenter 3 in den

kann Probeaufnehmer 11 überströmen/. Wach der Entnahme

einer erforderlichen Menge an Kulturflüssigkeit / der Forscher die Krafteinwirkung, wobei die Federn 5» 14 cLie normal geschlossene Ausgangslage der Absperrelemente 6 und 15 wiederherstellen.

Die sterile Probeentnahme aus dem Ferraenter 3 mit der nachfolgenden Gewinnung von Filtrat kommt folgenderweise zustande.

Aus einem Satz von entkeimten und evakuierten Probeaufnehmern 11 wählt der Forscher jene, in denen die elastischen Manschetten 20 abgeflacht sind, welche als Anzeiger der Aufrechterhaltung des Vakuums im Probeaufnehmer 11 dienen. Des weiteren führt der Forscher Probeentnahraevorgänge aus, die den vorstehend beschriebenen ähnlich sind. Über den hermetisch dichten Kanal 19 strömt die Xulturflüsaigkeit in die Zone A der elastischen Manschette 20 über. Nach der Entnahme einer Probe beseitigt der Forscher die Krafteinwirkung, die Absperrelemente 6, 15 kehren in die normal geschlossene Lage zurück, wobei sich die elastische Manschette 20 ausdehnt. Dann setzt man den Probeaufnehmer 11 senkrecht mit dem Ventil 12 nach oben in ein Stativ ein. Im Probeaufnehiner 11 und in der Zone A der elastischen Manschette 20 erfolgt ein Druckausgleich dank dem Durchfluß der .Kulturflüssigkeit aus der Zone A über das bakteriendichte Filter 21 in den Probeaufnehmer 1. Die elastische Manschette 20 flacht sich dabei wieder ab.

Eine derartige Einrichtung findet in der mikrobiologischen, medizinischen, chemischen Industrie, in der Nahrungsmittelindustrie und in der Forschungspraxis zur sterilen Entnahme von Kulturflüssigkeitsproben Anwendung.

Claims

PATENTANSPRÜCHE Einrichtung zur stei^lilen Probeentnahme aus einem Permenter, die einen Probenehmer, welcher am •Percenter in der Yermischungszone der Kulturflüssigkeit angebracht ist, und einen keimfreien Probeaufnehmer enthält, dadurch g ekennzeicb.net, daß der Probeaufnehmer (11) bei der Probeentnahme am Probenehmer (1) angeordnet ist und mit diesem in Verbindung steht, wobei der Probenehmer (1) in form eines normal geschlossenen Yentils ausgeführt ist, an dessen Gehäuse (4) auf der Seite des Kontaktes mit dem Probeaufnehmer (11) ein ringförmiger Vorsprung (8) ausgebildet ist, während der Probeaufnehmer (11) evakuiert ausgeführt und an seinem Hals ein normal geschlossenes Ventil (12) angebracht ist, an dessen Gehäuse (13) auf der Seite

des Kontaktes, mit dem Probenehmer (1) eine Hingeiner

nut (17) mit j Dichtung (18) eingearbeitet ist, die dem ringförmigen Vorsprung (8) des Probenehmers (1) zugeordnet ist, welche bei ihrer Vereinigung und

Zusammenwirkung einen hermetisch dichten Kanal 0-9) für den Durchfluß der Kulturflüssigkeit aus dem Fermenter (3) in den Probeaufnehmer (11) bilden.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das normal geschlossene Ventil (12) am Hals des Probeaufnehmers (11) mittels einer elastischen Manschette (20) angebracht ist.

3· Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der elastischen Manschette (20) zwischen dem normal geschlossenen Ventil (12) und dem Hals des Probeaufnehmers (11) ein bakteriendichtes Filter (21) angeordnet ist.