Zur
Aufrechterhaltung und Verbesserung der Hygiene, insbesondere der
Keimfreiheit in hygienisch besonders sensiblen Bereichen, zum Beispiel
in Krankenhäuser,
Arztpraxen, in der Lebensmittel erzeugenden und verarbeitenden Industrie,
in Sanitärbereichen,
in Pflege- und Seniorenheimen, usw., besteht häufig das Problem, eine Infektion
mit Keimen von außen
möglichst
auszuschließen
oder zumindest zu unterdrücken.
Wichtig
ist dabei besonders die Kontaktinfektion durch direkte Berührung mit
krankheitserregenden Keimen. Alle Lebewesen und Gegenstände, die
von außen
in einen solchen sensiblen Bereich hineingelangen, können Träger von
krankheitserregenden Keimen sein. Wenn die Gegenstände oder
Körperteile,
die die Erreger tragen, mit Einrichtungsgegenständen dieser sensiblen Bereiche
in einen direkten Kontakt kommen, können die Erreger auf einfache
Weise übertragen
werden. Dabei wird die Keimübertragung
unmittelbar von Mensch zu Mensch häufig schon durch geeignete
Maßnahmen,
zum Beispiel durch Einweg-Handschuhe oder durch Desinfektion der
Hände vermieden.
Häufig werden
Krankheitserreger jedoch über
Gegenstände übertragen.
Wenn beispielsweise die mit Krankheitserregern bedeckte Hand eines
Kranken oder eines Besuchers einen Einrichtungsgegenstand in dem
genannten sensiblen Bereich berührt,
zum Beispiel einen Türgriff,
den Griff eines Seifenspenders, die Tasten eines elektronischen
Gerätes,
zum Beispiel eines öffentlichen
Telefons oder eines Parkausweisautomaten, so können dabei die Erreger auf
diesen Einrichtungsgegenstand übertragen
werden. Auf den nächsten Benutzer
des Gegenstandes werden dann die Erreger weiter übertragen. Auch bei Perlatoren
von Wasserhähnen
besteht die Gefahr, dass durch diese aus Kunststoff bestehenden
siebartigen Gebilde Krankheitserreger weiterverbreitet werden.
Weitere
Infektionsmöglichkeiten
bestehen auch, wenn ein mit Krankheitserregern infizierter Mensch bestimmte
eigene Gegenstände,
zum Beispiel eine Krankenversicherungskarte oder eine Scheckkarte,
berührt,
um diese an das Dienstpersonal in dem sensiblen Bereich weiterzugeben,
das dann diesen Gegenstand weiter behandelt, zum Beispiel eine Karte
in ein Lesegerät
einsteckt. Beispielsweise können
dadurch Erreger von der Hand des Besuchers über die Karte auf das Kartenlesegerät übertragen
werden und auf diese Weise später
auf andere Karten gelangen. Ähnlich
ist es bei den Übertragungsmöglichkeiten
von Krankheitserregern über
Türgriffe,
Lichtschalter, Kugelschreiber, Bettgestelle, Betätigungselemente von Einrichtungen
in Sanitärbereichen,
usw.
Wegen
dieser vielfältigen
Möglichkeiten
zur Verbreitung und Übertragung
von Krankheitserregern von dem einen Men schen auf den anderen beziehungsweise
von einem Tier auf das andere oder auch zwischen Mensch und Tier
wird die Aufgabe der Erfindung darin gesehen, zur Verbesserung der
Hygiene die Übertragung
der Krankheitserreger über
bestimmte Gegenstände
zu verhindern oder zumindest stark einzuschränken, wobei dabei kein Zeitaufwand
und nur ein äußerst geringer
Kostenaufwand erforderlich sein soll. Diese Aufgabe soll gewissermaßen automatisch
durch eine entsprechende Ausgestaltung der kritischen Gegenstände gelöst werden,
die für
die Übertragung
der Keime verantwortlich sind.
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass zumindest die von Mensch und/oder Tier zu berührende Oberfläche der
Vorrichtung zumindest teilweise einen Gehalt an einem bakteriostatisch
oder bakteriozid wirkendem Mittel, insbesondere an Aluminium, Kupfer,
Silber und/oder Bor und/oder an deren Metallionen und/oder an deren
Verbindungen aufweist. Das Mittel soll also bakteriostatisch, das
heißt
das Wachstum der Bakterien hemmend, sein, wobei aber auch eine bakteriozide
Wirkung, das heißt
eine bakterientötende
Wirkung des Mittels erfindungsgemäß vorteilhaft ist und daher
eingeschlossen ist.
Die
erfindungsgemäß ausgestatteten
Vorrichtungen werden vorzugsweise verwendet im Krankenhaus- und
im Sanitärbereich,
auch im öffentlichen
Sanitärbereich
von Firmen, Geschäftslokalen,
Restaurants, öffentlichen
Toiletten, Behörden,
in Kliniken, Heimen und anderen Gemeinschaftseinrichtungen, sowie
in Gesundheits- und Pflegeeinrichtungen, Tierkliniken, in der Lebensmittel
verarbeitenden Industrie unter Einschluss der Getränkeabfüller, bei
der Tierzucht und Viehzucht, bei der Intensivtierhaltung, in Landwirtschaftsbetrieben,
in Tierumschlagspunkten, auf Tiermessen, Tierausstellungen, Schlachthöfen, Molkereien,
usw.
Die
derart ausgestattete Oberfläche
schränkt
die Weiterverbreitung der Krankheitserreger erfindungsgemäß ein, da
die Bakterien sich auf dieser Oberfläche nicht wie bisher vermehren
können.
Die dabei bevorzugten Metallionen sind Al (3+), Cu (2+), Ag (+)
und B (3+). Im Folgenden soll von der Verwendung der Al(3+)-Ionen
beziehungsweise der entsprechenden Aluminiumverbindungen die Rede
sein, ohne dass die Ausrüstung
der zu berührenden
Oberfläche
mit anderen Metallionen oder anderen bakteriostatisch oder bakteriozid
wirkenden Mitteln damit ausgeschlossen werden soll.
Insbesondere
wird vorgeschlagen, dass die genannte Oberfläche eine Eloxalschicht und/oder
einen Werkstoff, insbesondere einen Kunststoff, mit einem Gehalt
an einer feinteiligen Verbindung des Metalls, vorzugsweise von Aluminium,
insbesondere von Aluminiumtrihydroxid, aufweist. Auf besonders einfache
und preiswerte Weise werden hier beeindruckende bakteriostatische
Wirkungen der damit ausgerüsteten
Oberflächen
erzielt.
Auf
die Art und Weise, wie die Eloxalschicht erzeugt wird, kommt es
erfindungsgemäß nicht
an. Wesentlich ist vielmehr, dass die Eloxalschicht Aluminiumionen
freisetzt, wie es am Ende dieser Beschreibung unter Punkt 3 noch
gezeigt wird.
Dabei
hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Eloxalschicht
eine Dicke von 5 bis 15 μm
hat.
Wenn
der Werkstoff, z. B. Aluminium, für die Vorrichtung mit der bakteriostatischen
Oberfläche
eine nicht ausreichende mechanische Festigkeit aufweist, kann hochfestes
Aluminium, z. B. Duraluminium eingesetzt werden oder das entsprechende
Teil auf andere Weise verstärkt
werden. Beispielsweise könnte
ein Aluminiumrohr mit einer eloxierten Oberfläche mittels eines eingesteckten
Stahlstabs oder Stahlrohrs verstärkt sein.
Anstelle
einer Eloxalschicht kann die bakteriostatische Wirkung der Oberfläche auch
auf andere Weise bewirkt werden. Wenn die Oberfläche einen Kunststoff mit einem
Gehalt an einer feinteiligen Aluminiumverbindung aufweist, wird
dazu vorgeschlagen, dass als Kunststoff Polypropylen und/oder ABS
(Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat) mit einem Gehalt an
feinteiligem Aluminiumtrihydroxid eingesetzt wird.
Dabei
hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn der Gehalt
an Aluminiumtrihydroxid bei 5 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise bei 10
bis 20 Gew.-% liegt.
Vorzugsweise
sind insbesondere solche Vorrichtungen mit den genannten Oberflächen ausgestattet, die
zur Übertragung
von Krankheitskeimen in den genannten sensiblen Bereichen besonders
in Frage kommen. Derartige Vorrichtungen werden in den Ansprüchen 7 bis
13 vorgeschlagen. Das Auslaufrohr des Spenders nach Anspruch 8 hat
vorzugsweise eine bakteriostatisch wirkende Oberfläche, da
dieses Rohr eventuell auch mit der Hand berührt werden kann.
In
Tabelle 1 werden weitere vorteilhafte Anwendungen der Erfindung
genannt, nämlich
für Vorrichtungen
aus dem Sanitärbereich: Tabelle
1
Die
Bügel können aus
eloxiertem hochfesten Aluminium bestehen.
Vorzugsweise
kann auch die Vorrichtung als Perlator, insbesondere als Einsatz
für einen
solchen Perlator ausgebildet sein. Dabei kann der Außenring
aus Edelstahl bestehen. Ein derartiger, im Wasserhahn eingesetzter
Perlator kann bei entsprechender Verschmutzung eine Vielzahl von
Krankheitskeimen dem abzugebenden Wasser hinzufügen. Außerdem kann sich in dem in
der Regel aus einem Kunststoff bestehenden Perlatoreinsatz eine
große
Anzahl von Krankheitskeimen, insbesondere Bakterien, ansiedeln und
rasch vermehren. Der Grund dafür
liegt in der zerklüfteten
Oberfläche
des Perlatoreinsatzes und an dem dort herrschenden ständig feuchten
Kleinklima.
Vorzugsweise
werden die oben genannten Vorrichtungen in Einrichtungen entsprechend
Anspruch 15 verwendet, auch in Tierzuchtbetrieben und Tierkliniken,
bei denen immer die Gefahr der Ausbreitung von Tierseuchen, beispielsweise
von BSE, Geflügelpest,
Maul- und Klauen-Seuche und dergleichen besteht.
Im
Folgenden werden weitere Einzelheiten der Erfindung, insbesondere
Versuche näher
beschrieben, die die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Maßnahmen
belegen.
1. Eloxalschichten
1.1 Herstellung der Proben
Zur
Untersuchung der bakteriostatischen Wirkung von Eloxalschichten
wurden zunächst
Prüfkörper hergestellt.
Dazu wurden Aluminiumbleche einer Dicke von 0,25 mm bis 3,0 mm eloxiert.
Vor der anodischen Oxidation wurde das Blech zunächst einmal mit Tetrachlorethylen
entfettet und danach mit deionisiertem Wasser gespült. Die
anodische Oxidation erfolgte in 1,5 Gew.-%iger Oxalsäure, die
konstant auf 22°C
temperiert wurde. Die Anodisierungsspannung betrug 50 V und die
Anodisierungsdauer 3 Stunden. Nach der anodischen Oxidation wurde
das Blech bei 450°C
in der Gegenwart von Luft 6 Stunden lang kalziniert.
Das
eloxierte Aluminium sowie weitere Proben wurden hinsichtlich der
Besiedlung mit bekannten Biofilmbildnern beziehungsweise fakultativ
pathogenen Bakterien untersucht. Aus den nachfolgend genannten Materialien
wurden durch Ausstanzen zylindrische Prüfkörper mit einem einheitlichen
Durchmesser von 12 mm und je nach Material unterschiedlichen Höhe von 0,25
mm bis 3,0 mm hergestellt. Tabelle
2
1.2 Versuchsablauf
In
der Continuos-Drop-Culture-Technik (cdc) wurden die Prüfkörper zu
Versuchsbeginn in die Keimsuspension getaucht und nach Antrocknen
des Testkeims in einer speziellen Apparatur so befestigt, dass eine Präzisionspumpe
kontinuierlich frisches, steriles Medium auf die Prüfkörper tropfte,
ohne dass ein direkter Kontakt zwischen dem Prüfkörper und der sterilen Nährbouillon
entstand. Die Flussrate betrug 6 ml/h.
Nach
Ablauf der ausgewählten
Inkubationszeit (48/72/96 h) wurden die Keimträger aseptisch entnommen und
in 5 ml CS-Nährbouillon
ausgeschüttelt.
Von dieser Nährbouillon
wurde je 1 ml entnommen und bis zu einer Verdünnungsstufe von 10–13 verdünnt. Von
den einzelnen Verdünnungen
wurden je 0,1 ml auf je 2 CS-Platten pro Verdünnung ausgespatelt und bei
37°C über 48 h
bebrütet.
Anschließend
wurden sichtbare Kolonien gezählt
und auf die Fläche
der Keimträger
hochgerechnet.
1.3 Ergebnisse
Die
Ergebnisse der mit den 3 Prüforganismen
durchgeführten
Untersuchungen sind in den nachfolgenden Tabellen 3 bis 5 zusammengefasst. Tabelle
3: Versuche mit Staphylococcus aureus als Testkeim
Al elox. = Aluminium eloxiert
Al b1.
= Aluminium blank
E-St. geb. = Edelstahl gebürstet
E-St.
bl. = Edelstahl blank
E-St. pol. = Edelstahl poliert
PP
= Polypropylen
PTFE = Polytetrafluorethylen
1%ige
CSL steht für "1% Casein-Pepton-Sojabohnenmehl-Pepton-Lösung" und ist das Nährmedium für die Bakterien.
KbE
bedeutet "koloniebildende
Einheiten" und bedeutet,
vereinfacht, die Anzahl der gewachsenen Bakterien, die man eben
als "Kolonien" sehen kann und zählt. Tabelle
4: Versuche mit Staphylococcus epidermidis als Testkeim
Tabelle
5: Versuche mit Pseudomonas aeruginosa als Testkeim
1.4
Bewertung der Ergebnisse und Schlussfolgerungen
Staphylococcus
aureus bildet nur geringe Keimdichten auf den geprüften Oberflächen. Auf
den Aluminium- und Edelstahlkörpern
sind die erzielten Keimdichten geringer als auf den Polypropylen-
bzw. PTFE-Körpern.
Mit
Staphylococcus epidermidis zeigt sich dieser Trend noch deutlicher,
wobei hier auffällt,
dass auf den Kunststoffkörpern
aus Polypropylen sehr hohe Keimzahlen nachweisbar sind.
Am
interessantesten sind die Versuche mit Pseudomonas aeruginosa als
Prüforganismus:
Hier ist festzustellen, dass die Prüfkörper aus eloxiertem Aluminium
das Keimwachstum deutlich hemmen. Diese Aussage trifft sowohl auf
die Versuchsansätze
mit Aqua dest. als auch mit 1%iger CS-Nährlösung zu. Überraschenderweise
wurden auch auf den Prüfkörpern aus
poliertem Edelstahl sehr hohe Keimzahlen gefunden; offenbar bringt
die besonders glatte Struktur dieser Oberflächen keine Vorteile im Blick
auf die Besiedlung mit Pseudomonas aeruginosa.
Abschließend lässt sich
feststellen, dass unter den geprüften
Materialien eloxiertes Aluminium am langsamsten mit den von den
ausgewählten
Mikroorganismen gebildeten Biofilmen bewachsen wird.
2. Kunststoffe bakteriostatisch
ausgerüstet
2.1 Herstellung der Proben
Weiterhin
wurde die bakteriostatische Wirkung von Kunststoffen untersucht,
in denen Aluminiumtrihydroxid mit verschiedenen Konzentrationen
eingearbeitet worden war.
Aluminiumtrihydroxid,
bezogen als feines Pulver unter dem Handelsnamen Martinal OL-104
G (Produkt der Martinswerk GmbH) wurde mit 10 Gew.-%, 20 Gew.-%
und 30 Gew.-% in die Kunststoffe Polypropylen, bezogen unter dem
Handelsnamen Moplen EP 448 T (PP) (Produkt der Firma BASELL) und
in ABS, bezogen unter dem Handelsnamen "Starex" (Produkt der Firma DSM) eingemischt.
Alle
Compounds wurden im Laborkneter Brabender Plast-Corder bei ca. 200°C für 5 bis 10 Minuten bei 50 1/min
gemischt. Die noch heißen
Compounds wurden auf 2 Walzenstühlen
bei etwa 110°C
als Fell ausgewalzt. Danach wurden jeweils 3 Proben mit den Abmessungen
160 × 14 × 1 mm ausgeschnitten.
Die
effektive Konzentration von Aluminiumtrihydroxid in den Proben,
gemessen in Gew.-%, betrug: 0 Gew.-%, 9,6 Gew.-%, 18,2 Gew.-%, 28
Gew.-%. Diese Angaben gelten sowohl für Polypropylen als auch für ABS.
Aus
den Proben wurden quadratische Prüfkörper mit der Kantenlänge von
ca. 1,0 cm geschnitten. Aufgrund der unebenen Ausprägung ließ sich die
Dicke/Höhe
nicht konkret definieren. Die Gesamtoberfläche jedes Prüfkörpers betrug
100 mm2.
2.2 Versuchsablauf
Die
oben genannte Continuos-Drop-Culture-Technik (cdc) wurde auch hier
in gleicher Weise angewendet. Die Flussrate betrug 3 ml/min.
Nach
Ablauf der ausgewählten
Inkubationszeit (48/72/96 h) wurden die Keimträger aseptisch entnommen und
in 5 ml CS-Nährbouillon
ausgeschüttelt.
Von dieser Nährbouillon
wurde je 1 ml entnommen und bis zu einer Verdünnungsstufe von 10–13 verdünnt. Von
den einzelnen Verdünnungen
wurden je 0,1 ml auf je 2 CSA-Platten pro Verdünnung ausgespatelt und bei
37 °C über 48 h
bebrütet.
Anschließend
wurden sichtbare Kolonien gezählt
und auf die Fläche
der Keimträger
hochgerechnet.
2.3 Ergebnisse
Die
Ergebnisse der mit Pseudomonas aeruginosa durchgeführten Untersuchungen
sind in der nachfolgenden Tabelle 6 zusammengefasst. Die Prozentangabe
in der 1. Spalte gibt den eingemischten Gehalt an Al(OH)
3 an. Tabelle
6: Versuche mit Pseudomonas aeruginosa als Testkeim
2.4 Bewertung der Erlebnisse
und Schlussfolgerungen
Das
Keimwachstum ist bei Verwendung von 1%igem CSL als Medium bedingt
durch das höhere
Angebot an Nährstoffen
größer als
bei Verwendung von destilliertem Wasser. Auffällig ist, dass nach anfänglichem
Unterschreiten der Nachweisgrenze (48 h) bei beiden verwendeten
Nährmedien
nach einem Zeitraum von 72 h ein geringes bis starkes Wachstum in
Abhängigkeit
von den Prüfflächen einsetzte.
Die Prüfmuster aus
PP wiesen stets eine höhere
Keimzahl nach einer Beprobungszeit von 72 h auf als die ABS-Flächen.
Abschließend lässt sich
feststellen, dass unter den geprüften
Materialien die Kunststoffe mit 10% und 20 Al(OH)3 am
langsamsten mit den von den ausgewählten Mikroorganismen gebildeten
Biofilmen bewachsen werden.
3. Allgemeines
Nach
Ansicht des Erfinders wird die bakterienhemmende Wirkung der oben
genannten Oberflächen durch
die Anwesenheit beziehungsweise Freisetzung von Aluminiumionen bewirkt,
welche das Eiweiß der Bakterien
angreift. Diese Auffassung wird durch die nachfolgenden Versuche
gestützt,
welche die Freisetzung von Aluminiumionen aus den oben genannten
eloxierten Aluminiumblechen untersuchen.
Es
wurde jeweils 1 ml Subboiled-Wasser für 20 h auf die eloxierte Aluminiumoberfläche in einer
wassergesättigten
Atmosphäre
aufgebracht. Anschließend
wurden die Lösungen
gegen ein identisch auf eine Polypropylenoberfläche aufgebrachte Lösung vermessen.
Dabei bildeten sich in der Lösung über der
Aluminiumoberfläche
folgende Konzentrationen von Aluminiumionen aus:
| 1.
Probe: | 36 μg/l |
| 2.
Probe: | 32 μg/l |
| 3.
Probe: | 35 μg/l |
Als
Ergebnis ist festzuhalten, dass die Eloxalschichten in einer feuchten
Umgebung eine gewisse geringe Menge an Aluminiumionen freisetzen,
die zur Hemmung des Bakterienwachstums beitragen können.
