DE10321654A1

DE10321654A1 - Process for killing microorganisms

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.The invention relates to a method for killing microorganisms (10), in particular bacteria, viruses, single or multicellular organisms, individual cells or the like, in which the microorganisms (10) are subjected to an alternating voltage (20) and excited to vibrate become. DOLLAR A The AC voltage (20) is operated at a frequency in the range of a natural frequency of the microorganisms (10).

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.The The invention relates to a method for killing microorganisms, in particular of bacteria, viruses, unicellular organisms or the like the features mentioned in claim 1.

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.It Various methods for disinfecting substances are known. With such a disinfection, microorganisms like bacteria or the like and therefore harmless be made. In the case of food, some of these are preservatives used or the food is used for a certain period of time heated so that the bacteria contained in it collapse. The Heating leads but also to reduce the nutrient and vitamin content in the food.

Zur medizinischen Desinfektion können verschiedene Stoffe eingesetzt werden, die teilweise als Giftstoffe wirken und die Mikroorganismen abtöten sollen.to medical disinfection can Various substances are used, some of which are toxic act and should kill the microorganisms.

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.Should larger amounts of water are cleaned of microorganisms, chlorination comes in Question, as is the case with swimming pools, for example. The chlorination of water in swimming pools is however with a limitation of Comfort through an odor nuisance connected. In addition, the chlorine can be allergic to sensitive people Lead reactions. In some cases, drinking water is also chlorinated to remove the water it contains Harmless to make what, however, significant taste impairments brings with it.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes und schonendes Verfahren zur Abtötung von Mikroorganismen zur Verfügung zu stellen.The The present invention is based on the object of an improved and gentle method of killing of microorganisms to deliver.

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.This The object is achieved by a Method with the features of claim 1 solved. In this procedure for killing an alternating voltage is applied to them by microorganisms, their frequency in the range of a natural frequency of the microorganisms lies.

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.It it is known that almost all substances for vibrations of certain frequency are sensitive. This also applies to living things, and therefore also to Microorganisms and microorganisms such as bacteria and viruses. The sensitivity of microorganisms to vibrations certain frequency can be exploited by the microorganisms exposed to a high frequency AC voltage. At a Stressing the microorganisms over a sufficiently long time Period of time this can kill you lead many of the microorganisms.

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.at the inventive method the knowledge that all microorganisms such as bacteria, viruses, single or multicellular organisms and also individual ones Cells have a specific, characteristic natural frequency that largely independent of a current or of tension. This natural frequency can also be called the system frequency or referred to as system resonance, since with differing Number of microorganisms also the system frequency varies. So For example, it turned out that about 10 mg of pure bacteria swing in a range between 20 and 30 kHz.

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.Preferably are the microorganisms to the greatest possible extent via a Duration of at least 20 minutes with an alternating voltage predetermined Frequency applied. For practical use cases However, the duration of the voltage application can also make sense be about an hour or more.

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.in principle the microorganisms can be created in two ways by generating one kill the so-called resonance disaster. This can be done by loading a population or a larger amount with the for this set of characteristic natural frequency. On the other hand is it also possible individual microorganisms with their so-called primal frequency, i.e. the this individual related natural frequency to swing up and thus to bring resonance, which can be a killing.

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.The AC voltage can be according to a preferred one embodiment of the process in a range of less than 40 volts or else up to 50 volts. As a current to bring about a Resonance disaster is typically no more than about 15 mA necessary. The microorganisms form a very high electrical Resistance, the amperage however also increased accordingly to ensure sufficient current flow.

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.The AC voltage should preferably have an approximately symmetrical portion of positive and negative half-waves in order to prevent the microorganisms from being exposed to a superimposed DC voltage, since this could possibly reduce the effectiveness of the method according to the invention. If DC components are applied, electrolysis processes could be triggered which do not lead to the desired relatively rapid killing of the microorganisms would.

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.For the procedure In principle, any type of AC voltage is suitable. This can for example, a sine voltage. However, others are also possible Waveform shapes, such as a rectangle, a triangle or a sawtooth AC waveform.

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.The inventive method is particularly suitable for disinfecting a large amount of water, for example in public swimming pools, where usually Chlorine is used as a disinfectant. First and foremost which are relatively heaped in the water occurring and rapidly multiplying coli bacteria are killed. For this reason, the exposure to coli bacteria also becomes an indicator for the Pollution of a water accumulation used. The coli bacteria typically divides into cycles of approximately 20 minutes. These division processes can be done with the inventive method stopped and the existing bacteria are killed. The one to be disinfected The amount of water can be provided with electrodes by means of which a Exposure to an alternating voltage of a reasonable frequency over a Duration of about 1 to 1.5 hours can be done. The voltage can be at about 40 volts and the current at about 15 milliamps lie.

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.Further use cases are the preservation of food, especially those that not otherwise durable, for example by freezing can be made. Because some foods freeze in their taste and impaired their appearance can be this with the help of the inventive method in an advantageous manner Disinfected and made durable.

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.Further Areas of application are in particular medicine and diagnostics. With the help of the method according to the invention can selectively destroy microorganisms. Before that Determine which microorganisms are to be killed in the laboratory and thus which resonance frequency to use for the microorganisms is. Would continue with sufficient refinement of the methods, a diagnosis at the same time with following killing the problem germs or the problem microorganisms possible. moreover offers the application of the method for killing medical viruses further, previously unknown possibilities.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung lassen sich den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels entnehmen.Further Features and advantages of the invention can be found in the dependent claims as well the following description of a preferred embodiment remove.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:The In the following, the invention is illustrated by a preferred embodiment explained in more detail with reference to the accompanying drawings. there shows:

1 eine Prinzipdarstellung zur Illustration des erfindungsgemäßen Verfahrens und 1 a schematic diagram to illustrate the method according to the invention and

2 eine schematische Darstellung einer Anwendung des Verfahrens zur Wasserdesinfektion. 2 is a schematic representation of an application of the method for water disinfection.

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. 1 shows in a schematic representation a possible application of the method according to the invention for killing microorganisms 10 arranged in an unstructured pile. In particular, these can be bacteria or other microorganisms. In this bunch of microorganisms 10 two electrodes are sufficient 12 that over connecting lines 14 with an AC voltage source 20 are coupled. By applying the electrodes 12 With a suitable high-frequency AC voltage, the microorganisms can 10 are set into a natural vibration so that they are killed when a so-called resonance catastrophe occurs.

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.A frequency of approximately 20 to 30 kHz for the excitation of 10 milligrams of pure bacteria, a voltage of up to 40 volts and a current of approximately 15 milliamps have proven to be useful parameters for the alternating voltage. For the reliable killing of all microorganisms 10 they should not be exposed to AC voltage for less than 30 minutes, but preferably up to an hour or more.

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. 2 illustrates in a schematic representation a practical application of the method according to the invention, in which a quantity of water contaminated with bacteria 18 that are in a pool of water 16 by applying a high-frequency AC voltage 20 is disinfected. Again there are two electrodes 12 via connecting lines 14 with the AC voltage source 20 connected. The electrodes 12 provide for the killing of in the water by applying an alternating voltage of a suitable frequency 18 bacteria and microorganisms.

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.The pool of water 16 can in particular be a swimming pool whose water 18 is cleaned in this way. With the aid of the method according to the invention, the addition of chlorine as a disinfectant can be partially or completely dispensed with. This means a considerable gain in comfort for the bathers, since the cleaning can be carried out in cyclical intervals whenever there is no bathing operation, in particular sometimes in the evening or at night. When using chlorinated water, however, bathers are permanently exposed to it, since the chlorine cannot be temporarily removed from the water and added again outside of the bathing facility.

Claims

Method for killing microorganisms, in particular bacteria, viruses, single or multicellular organisms, individual cells or the like, in which the microorganisms are acted upon by an alternating voltage and excited to vibrate, characterized in that the alternating voltage ( 20 ) with a frequency in the range of a natural frequency of the microorganisms ( 10 ) is operated.

A method according to claim 1, characterized in that the AC voltage ( 20 ) with exposure to approx. 10 mg of pure microorganisms ( 10 ), especially pure bacteria, is operated at a frequency in the range between 20 and 30 kHz.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the microorganisms ( 10 ) over a period of at least 20 minutes with an AC voltage ( 20 ) are applied.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the alternating voltage ( 20 ) is less than 40 to 50 volts.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the microorganisms ( 10 ) exposed to an alternating current of approx. 15 mA.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the alternating voltage ( 20 ) has an approximately symmetrical portion of positive and negative half-waves.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the AC voltage ( 20 ) is a sine, a rectangular, a triangle or a sawtooth voltage.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that for the disinfection of an amount of water ( 18 ) in a pool of water ( 16 ) contained microorganisms ( 10 ), in particular bacteria are exposed to an alternating voltage.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that for the preservation of foodstuffs this with an alternating voltage ( 20 ) are applied.