DE10321654A1

DE10321654A1 - Verfahren zum Abtöten von Mikroorganismen

Info

Publication number: DE10321654A1
Application number: DE10321654A
Authority: DE
Inventors: Rolf Leeser
Original assignee: Leeser Rolf Drmed
Current assignee: Leeser Rolf Drmed
Priority date: 2003-05-14
Filing date: 2003-05-14
Publication date: 2004-12-09
Also published as: WO2004101003A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtöten von Mikroorganismen (10), insbesondere von Bakterien, Viren, ein- oder mehrzelliger Lebewesen, einzelner Zellen o. dgl., bei dem die Mikroorganismen (10) mit einer Wechselspannung (20) beaufschlagt und zum Schwingen angeregt werden. DOLLAR A Die Wechselspannung (20) wird hierbei mit einer Frequenz im Bereich einer Eigenfrequenz der Mikroorganismen (10) betrieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtöten von Mikroorganismen, insbesondere von Bakterien, Viren, einzelligen Lebewesen oder dergleichen mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen.

Es sind verschiedene Verfahren zur Desinfektion von Stoffen bekannt. Mit einer solchen Desinfektion sollen Mikroorganismen wie Bakterien o. dgl. abgetötet und damit unschädlich gemacht werden. Bei Lebensmitteln werden hierzu teilweise Konservierungsstoffe eingesetzt oder die Lebensmittel werden über eine bestimmte Zeitdauer erhitzt, so dass die darin enthaltenen Bakterien kollabieren. Die Erhitzung führt jedoch auch zur Reduzierung des Nährstoff- und Vitamingehalts in den Nahrungsmitteln.

Zur medizinischen Desinfektion können verschiedene Stoffe eingesetzt werden, die teilweise als Giftstoffe wirken und die Mikroorganismen abtöten sollen.

Sollen größere Wassermengen von Mikroorganismen gereinigt werden, kommt eine Chlorierung in Frage, wie dies beispielsweise bei Schwimmbädern der Fall ist. Die Chlorierung des Wassers in Schwimmbädern ist jedoch mit einer Einschränkung des Komforts durch eine Geruchsbelästigung verbunden. Zudem kann das Chlor bei empfindlichen Personen zu allergischen Reaktionen führen. Teilweise wird auch Trinkwasser chloriert, um die darin enthaltenen Schadstoffe unschädlich zu machen, was jedoch erhebliche geschmackliche Beeinträchtigungen mit sich bringt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes und schonendes Verfahren zur Abtötung von Mikroorganismen zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bei diesem Verfahren zum Abtöten von Mikroorganismen werden diese mit einer Wechselspannung beaufschlagt, deren Frequenz im Bereich einer Eigenfrequenz der Mikroorganismen liegt.

Es ist bekannt, dass nahezu alle Stoffe für Schwingungen bestimmter Frequenz empfindlich sind. Dies trifft auch auf Lebewesen zu, somit auch auf Kleinstlebewesen und Mikroorganismen wie beispielsweise Bakterien und Viren. Die Empfindlichkeit der Mikroorganismen für Schwingungen bestimmter Frequenz kann dadurch ausgenutzt werden, dass die Mikroorganismen einer hochfrequenten Wechselspannung ausgesetzt werden. Bei einer Spannungsbeaufschlagung der Mikroorganismen über eine ausreichend lange Zeitdauer kann dies zur Abtötung vieler der Kleinstlebewesen führen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird sich die Erkenntnis zu Nutze gemacht, dass alle Mikroorganismen wie Bakterien, Viren, ein- oder mehrzellige Lebewesen und auch einzelne Zellen eine bestimmte, charakteristische Eigenfrequenz aufweisen, die weitgehend unabhängig von einer Stromstärke oder einer Spannung ist. Diese Eigenfrequenz kann auch als Systemfrequenz bzw. als Systemresonanz bezeichnet werden, da mit differierender Anzahl von Mikro organismen auch die Systemfrequenz variiert. So hat sich beispielsweise heraus gestellt, dass etwa 10 mg reine Bakterien in einem Bereich zwischen 20 und 30 kHz schwingen.

Vorzugsweise werden die Mikroorganismen zur weitest gehenden Abtötung über eine Zeitdauer von wenigstens 20 Minuten mit einer Wechselspannung vorgegebener Frequenz beaufschlagt. Für praktische Anwendungsfälle kann die Zeitdauer der Spannungsbeaufschlagung jedoch auch sinnvoller Weise bei ca. einer Stunde und mehr liegen.

Prinzipiell lassen sich die Mikroorganismen auf zwei Wegen durch Erzeugung einer sog. Resonanzkatastrophe abtöten. Dies kann zum einen durch Beaufschlagung einer Population oder einer größeren Menge mit der für diese Menge charakteristischen Eigenfrequenz erfolgen. Zum anderen ist es auch möglich, einzelne Mikroorganismen mit deren sog. Urfrequenz, also der auf dieses Individuum bezogenen Eigenfrequenz zum Aufschwingen und damit zur Resonanz zu bringen, wodurch eine Abtötung erfolgen kann.

Die Wechselspannung kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens in einem Bereich von weniger als 40 Volt oder auch bis zu 50 Volt betragen. Als Stromstärke zur Herbeiführung einer Resonanzkatastrophe ist typischerweise nicht mehr als ca. 15 mA notwendig. Bilden die Mikroorganismen einen sehr hohen elektrischen Widerstand, kann die Stromstärke jedoch auch entsprechend erhöht werden, um einen ausreichenden Stromfluss gewährleisten zu können.

Die Wechselspannung sollte vorzugsweise einen annähernd symmetrischen Anteil von positiven und negativen Halbwellen aufweisen, um eine Beaufschlagung der Mikroorganismen mit einer überlagerten Gleichspannung zu verhindern, da dies die Effektivität des erfindungsgemäßen Verfahrens ggf. reduzieren könnte. Bei einer Beaufschlagung mit Gleichspannungsanteilen könnten Elektrolysevorgänge ausgelöst werden, die nicht zu der gewünschten relativ schnellen Abtötung der Mikroorganismen führen würden.

Für das Verfahren eignet sich im Prinzip jede Art von Wechselspannung. Diese kann beispielsweise eine Sinusspannung sein. Ebenso möglich sind jedoch auch andere Signalverlaufsformen, beispielsweise ein rechteck-, ein dreieck- oder ein sägezahnartiger Signalverlauf der Wechselspannung.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Desinfektion einer größeren Wassermenge, beispielsweise in öffentlichen Schwimmbädern, wo üblicherweise Chlor als Desinfektionsmittel eingesetzt wird. In erster Linie sollen damit die im Wasser relativ gehäuft auftretenden und sich stark vermehrenden Kolibakterien abgetötet werden. Die Belastung mit Kolibakterien wird aus diesem Grund auch aus Indikator für die Verschmutzung einer Wasseransammlung benutzt. Das Kolibakterium teilt sich typischerweise in Zyklen von ca. 20 Minuten. Diese Teilungsvorgänge können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gestoppt und die vorhandenen Bakterien abgetötet werden. Die zu desinfizierende Wassermenge kann mit Elektroden versehen werden, mittels derer eine Beaufschlagung mit einer Wechselspannung sinnvoller Frequenz über eine Zeitdauer von ca. 1 bis 1,5 Stunden erfolgen kann. Die Spannung kann hierbei bei ca. 40 Volt und die Stromstärke bei ca. 15 Milliampere liegen.

Weitere Anwendungsfälle sind die Konservierung von Lebensmitteln, insbesondere solchen, die nicht anderweitig, beispielsweise mittels Gefrierverfahren, haltbar gemacht werden können. Da manche Lebensmittel durch ein Gefrieren in ihrem Geschmack und ihrem Aussehen beeinträchtigt werden, können diese mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens in vorteilhafter Weise desinfiziert und haltbar gemacht werden.

Weitere Anwendungsgebiete sind insbesondere die Medizin und die Diagnostik. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich selektiv Mikroorganismen zerstören. Zuvor ließe sich laborchemisch bestimmen, welche Mikroorganismen abzutöten sind und damit auch, welche Resonanzfrequenz für die Mikroorganismen anzuwenden ist. Weiterhin wäre bei ausreichender Verfeinerung der Methoden gleichzeitig eine Diagnostik mit anschließender Abtötung der Problemkeime bzw. der Problemmikroorganismen möglich. Zudem bietet die Anwendung des Verfahrens zur Abtötung von Viren der Medizin weitere, bisher unbekannte Möglichkeiten.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung lassen sich den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels entnehmen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
1 eine Prinzipdarstellung zur Illustration des erfindungsgemäßen Verfahrens und
2 eine schematische Darstellung einer Anwendung des Verfahrens zur Wasserdesinfektion.
1 zeigt in einer Prinzipdarstellung eine mögliche Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Abtötung von Mikroorganismen 10, die in einem unstrukturierten Haufen angeordnet sind. Dies können insbesondere Bakterien oder andere Kleinstlebewesen sein. In diesen Haufen von Mikroorganismen 10 reichen zwei Elektroden 12, die über Verbindungsleitungen 14 mit einer Wechselspannungsquelle 20 gekoppelt sind. Durch Beaufschlagung der Elektroden 12 mit einer geeigneten hochfrequenten Wechselspannung können die Mikroorganismen 10 in eine Eigenschwingung versetzt werden, so dass sie beim Auftreten einer sogenannten Resonanzkatastrophe abgetötet werden.
Als sinnvolle Parameter für die Wechselspannung haben sich eine Frequenz ca. 20 bis 30 kHz zur Anregung von jeweils 10 Milligramm reiner Bakterien, eine Spannung von bis zu 40 Volt und eine Stromstärke von ca. 15 Milliampere herausgestellt. Zur zuverlässigen Abtötung aller Mikroorganismen 10 sollten diese nicht weniger als 30 Minuten, vorzugsweise jedoch bis zu einer Stunde oder länger der Wechselspannung ausgesetzt sein.
2 verdeutlicht in einer schematischen Darstellung eine praktische Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem eine bakterienbelastete Wassermenge 18, die sich in einem Wasserbecken 16 befindet, durch Beaufschlagung mit einer hochfrequenten Wechselspannung 20 desinfiziert wird. Auch hier sind zwei Elektroden 12 über Verbindungsleitungen 14 mit der Wechselspannungsquelle 20 verbunden. Die Elektroden 12 sorgen durch Beaufschlagung mit einer Wechselspannung geeigneter Frequenz für die Abtötung von im Wasser 18 befindlichen Bakterien und Mikroorganismen.
Das Wasserbecken 16 kann insbesondere ein Schwimmbecken sein, dessen Wasser 18 auf diese Art und Weise gereinigt wird. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf die Zugabe von Chlor als Desinfektionsmittel teilweise oder vollständig verzichtet werden. Dies bedeutet einen erheblichen Komfortgewinn für die Badenden, da die Reinigung in zyklischen Zeitabständen immer dann erfolgen kann, wenn kein Badebetrieb herrscht, insbesondere abends oder nachts. Bei der Verwendung von chloriertem Wasser sind die Badenden dagegen diesem permanent ausgesetzt, da das Chlor nicht vorübergehend aus dem Wasser entfernt und außerhalb des Badebetriebs wieder hinzu gegeben werden kann.

Claims

Verfahren zum Abtöten von Mikroorganismen, insbesondere von Bakterien, Viren, ein- oder mehrzelliger Lebewesen, einzelner Zellen o. dgl., bei dem die Mikroorganismen mit einer Wechselspannung beaufschlagt und zum Schwingen angeregt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselspannung (20) mit einer Frequenz im Bereich einer Eigenfrequenz der Mikroorganismen (10) betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselspannung (20) bei einer Beaufschlagung von je ca. 10 mg reiner Mikroorganismen (10), insbesondere reiner Bakterien, mit einer Frequenz im Bereich zwischen 20 und 30 kHz betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroorganismen (10) über eine Zeitdauer von wenigstens 20 Minuten mit einer Wechselspannung (20) beaufschlagt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselspannung (20) weniger als 40 bis 50 Volt beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroorganismen (10) einem Wechselstrom von ca. 15 mA ausgesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselspannung (20) einen annähernd symmetrischen Anteil von positiven und negativen Halbwellen aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselspannung (20) eines Sinus-, eine Rechteck-, eine Dreieck- oder eine Sägezahnspannung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Desinfektion einer Wassermenge (18) in einem Wasserbecken (16) enthaltene Mikroorganismen (10), insbesondere Bakterien einer Wechselspannung ausgesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Konservierung von Lebensmitteln diese mit einer Wechselspannung (20) beaufschlagt werden.