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EP1179174A2 - Vorrichtung und verfahren zur bestimmung der konzentration von organismen - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur bestimmung der konzentration von organismen

Info

Publication number
EP1179174A2
EP1179174A2 EP00936736A EP00936736A EP1179174A2 EP 1179174 A2 EP1179174 A2 EP 1179174A2 EP 00936736 A EP00936736 A EP 00936736A EP 00936736 A EP00936736 A EP 00936736A EP 1179174 A2 EP1179174 A2 EP 1179174A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
line section
line
fluid
data acquisition
metabolite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00936736A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas HÖFLER
Peter Holzhauer
Eckehard Walitza
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP1179174A2 publication Critical patent/EP1179174A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/30—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration
    • C12M41/36—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration of biomass, e.g. colony counters or by turbidity measurements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/02—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
    • C12Q1/04—Determining presence or kind of microorganism; Use of selective media for testing antibiotics or bacteriocides; Compositions containing a chemical indicator therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2304/00—Chemical means of detecting microorganisms
    • C12Q2304/40—Detection of gases
    • C12Q2304/44—Oxygen

Definitions

  • Online measurement methods usually only track the biological activity of microorganisms. This is done, for example, by measuring the oxygen or carbon dioxide content, the pH value or the concentration of fluorescence-active metabolites. However, these methods do not establish a direct correlation, for example based on oxygen consumption, between metabolic activity and the number of microorganisms present.
  • US Pat. No. 5,224,051 describes a device which, among other things, measures the content of dissolved oxygen in cooling lubricants in order to obtain information on microorganisms. However, the device does not measure the oxygen consumption in a closed volume and consequently does not establish a correlation between temperature-dependent oxygen consumption and the number of bacteria in the solution.
  • DE 44 15 444 uses the continuous determination of the oxygen transfer rate to determine the physiological conditions in microbiological cultures.
  • the oxygen transfer rate is measured from the drop in the oxygen partial pressure in the gas space with a sterilizable oxygen electrode.
  • the direct calculation of the bacterial counts from the oxygen consumption and the temperature is not disclosed.
  • the line or the line section assigned to the container represents a closed system for the fluid located and measured therein, that is to say a system which does not permit direct exchange of metabolites measured in the measuring range with the -Undefined- bypass system, the line or the line section is supplied permanently or periodically with fluid to be measured from the container assigned to it.
  • the fluid from the container is therefore generally not removed from the container, for example by means of a ladle, and fed to a closed measuring system.
  • the line is preferably in flow connection with the container, that is to say at least one of the openings of the line opens into the container, and can absorb fluid from there.
  • the fluid in the line is in a closed or quasi-closed system due to the dwell time in the line section.
  • the line section thus provides a closed system which enables an unadulterated metabolite change measurement due to the dwell time generated in the line section.
  • a closed system is made available inside a container or outside a container, the metabolite change in the fluid being able to be measured directly.
  • the invention thus relates to a method for the continuous determination of the concentration of organisms in a fluid located in a line section, the line section being assigned to a container containing the fluid to be measured and wherein in the closed system caused by the residence time of the fluid in the line section, the time-dependent Change of at least one metabolite parameter is measured by means of at least one data acquisition device.
  • the medium to be examined is removed unchanged from the process to be examined via a discharge.
  • a time delay before arrival at the measuring sensor or at the measuring probe can be generated after the discharge.
  • the time delay can be varied, in particular by the length and / or diameter of a pipeline, a capillary or the like and the flow rate of the fluid.
  • gassing of the fluid to be examined with gas mixtures or gases can take place if the content of dissolved gases, in particular oxygen, is too low and aerobic germs are to be detected.
  • gases can also be supplied which allow detection of anaerobic organisms, for example in the medical / clinical field, in sewage treatment plants and in the formation of methane and acetate by carbonate reduction by means of methanogenic and acetogenic bacteria.
  • a cleaning or sterilization procedure of the line section between individual measuring processes can be provided in all of the above-mentioned embodiments.
  • the device according to the invention has a line section with in each case an inlet and an outlet opening, these two openings or one of these two openings being able to have coupling or coupling devices which enable coupling into a line of a container or into the container itself.
  • the line, or the line section, of the device is immersed directly in the fluid of a container, or the fluid is introduced into the line section, without providing a coupling directly to the container or to one of its lines.
  • the determination of the metabolite concentration can optionally also be carried out using devices for carrying out optical measurement methods, for example UV or IR absorption, or chromatographic measurement methods using thin or thick-film sensors.
  • optical measurement methods for example UV or IR absorption, or chromatographic measurement methods using thin or thick-film sensors.
  • Semiconductor-based sensors or ion-selective electrodes or ultrasonic measuring methods are used.
  • the data from the line section determined by means of the data acquisition device or its sensor can be transmitted to the data processing system, for example, via a data transfer cable.
  • the invention also provides remote data transmission from the data acquisition device to the data processing system, for example by means of corresponding glass fiber-based systems, modems, bus systems, infrared devices or radio.
  • the data processing system 50 comprises a housing 52, a microprocessor 54 and a display device 56.
  • a liquid 80 contaminated with germs is saturated with air and in the device 100 according to the invention the dependence of the oxygen consumption on the germ count (CFU / ml) and the temperature is determined.
  • the test time is 5 to 240 minutes, preferably 10 to 60 minutes. After each attempt, the solution can be gassed with air over a frit until saturated. Samples are taken from the test facility at the start and end of the test for microbiological microbial count determination, which serve as a reference.
  • the oxygen consumption is measured in the temperature range adapted to the species, for example between 10 ° C and 40 ° C.
  • FIG. 6 shows a typical course of the oxygen content in liquids contaminated with microorganisms as a function of time for Pseudomonas spec. again.
  • the detection limit of the microorganism concentration is in the case of Pseudomonas spec. for 20 ° C with a bacterial count of> 10 4 CFU / ml and from 29 ° C with a bacterial count of> 10 2 CFU / ml. According to the invention, it is therefore particularly preferred to measure the oxygen consumption in the liquid at elevated temperature in order to lower the detection limit.
  • FIG. 2a shows a device 100 according to the invention comprising a data processing system 7, a data acquisition device 3 with the sensor 30, a line section 46 of the line 4, not shown, into which a pump 5 is integrated, and a valve 2, which is designed as a 4-way valve .
  • the 4-way valve 2 also functions here as a coupling between the line section 46 of the device 100 and the sampling line 1 and the sample return line 6, that is, parts of the line 4 of the container.
  • the 4-way valve 2 is switched so that fresh liquid 80 can flow into the line section 46 via the sampling line 1 (regeneration cycle).
  • FIG. 1 shows a device 100 according to the invention comprising a data processing system 7, a data acquisition device 3 with the sensor 30, a line section 46 of the line 4, not shown, into which a pump 5 is integrated, and a valve 2, which is designed as a 4-way valve .
  • the 4-way valve 2 also functions here as a coupling between the line section 46 of the device 100 and the sampling line 1 and the sample return line 6, that is, parts
  • the 4-way valve 2 is switched in such a way that the line section 46 represents a closed system and there is no connection via the sampling line 1 and the sample return line 6 to the container 90 (not shown) (measuring cycle).
  • the line section 46 can be designed as a hose, tube or hollow fiber bundle.
  • liquid 80 with a 10-minute dwell time.
  • the following sample material from line section 46 arrives with increasing dwell time, where at 10 minutes after the switchover, there was a dwell time of 20 minutes for the liquid 80 transported back.
  • the subsequent liquid then arrives at the data acquisition device 3 with a 10-minute dwell time.
  • the liquid flow, the geometry of the line section 46 and the sensor 30 are selected so that an optimal overflow of the sensor 30 is ensured.
  • FIGS. 4a and 4b represent a further embodiment of a device 100 according to the invention and of the method carried out with it, a 6-way valve 2 being used instead of the 4-way valve 2 of FIGS. 3a and 3b.
  • the data acquisition device 3 with its sensor 30 optionally determines the metabolite parameter at the line inlet 61 (see FIG. 4a) or line outlet 63 (see FIG. 4b).
  • the line section 46 is permanently supplied with fresh liquid 80 by means of a pump 5.
  • the sampling line 1 as well as the sample return line 6 are connected to the container 90. Liquid 80 reaches the 6-way valve 2 through the sampling line 1 and the pump 5 and then initially into the inlet 61 of the line section 46.
  • the described liquid flow through the line section 46 is continuously and simultaneously subjected to a determination of the metabolite parameters at the two data acquisition devices 3 and 3 ', so that the differences in the metabolite parameters generated by the residence time of the liquid in the line section are continuously fed to the data processing system 7.
  • the liquid can then be returned to the container 90 via the sample return line 6.
  • the dwell time can be varied by the flow tube geometry and the flow speed that can be set with the pump 5.
  • the measured values ascertained are fed to the data processing system 7 via the data transfer line 40, where they are evaluated arithmetically by means of the stored program for determining the microorganism concentration and displayed in a display device as CFU / ml.

Landscapes

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Konzentration von Organismen in einem Fluid, wobei Metabolitenparameter mittels einer Datenerfassungseinrichtung aufgenommen und anschliessend umgerechnet werden.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung und Kontrolle von biologisch aktiven Fluiden
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Konzentration von Organismen, insbesondere Mikroorganismen, in einem Fluid.
Die Bestimmung der Keimbelastung von Fluiden, im allgemeinen ausgedrückt in kolonienbildenden Einheiten pro Volumeneinheit, bevorzugt pro Milliliter (KBE/ml) , erfolgt üblicherweise durch Animpfen von Nährmedien mit den entnommenen Proben und Auszählen der Kolonien. Diese Verfahrensweise ist zeit- und kostenintensiv. Zudem sind Online-Messungen der Keimbelastung, das heißt kontinuierliche Messungen, nicht möglich.
In Online-Meßverfahren wird üblicherweise nur die biologische Aktivität von Mikroorganismen verfolgt. Dies geschieht zum Beispiel durch Messen des Sauerstoff- oder Kohlendioxidgehaltes, des pH-Wertes oder der Konzentration fluoreszenzaktiver Stoffwechselprodukte. Bei diesen Verfahren wird jedoch keine direkte Korrelation, zum Beispiel anhand des SauerstoffVerbrauches, zwischen Stoffwechselaktivi- tät und der Zahl der vorhandenen Mikroorganismen hergestellt . So beschreibt zum Beispiel die US-PS 5,224,051 ein Gerät, das unter anderem den Gehalt an gelöstem Sauerstoff in Kühlschmierstoffen mißt, um Hinweise auf Mikroorganismen zu erhalten. Das Gerät mißt jedoch nicht den Sauerstoffverbrauch in einem abgeschlossenen Volumen und stellt in Folge dessen auch keine Korrelation zwischen temperaturabhängigem Sauerstoffverbrauch und Keimzahl in der Lösung her.
In der DE 44 15 444 wird die kontinuierliche Ermittlung der Sauerstofftransferrate zur Bestimmung der physiologischen Bedingungen in mikrobiologischen Kulturen genutzt. Die Sauerstofftransferrate wird aus dem Abfall des Sauerstoffpartialdruckes im Gasraum mit einer sterilisierbaren Sauerstoffelek- trode gemessen. Die direkte Errechnung der Keimzahlen aus dem Sauerstoffverbrauch und der Temperatur wird nicht offenbart.
In der DE 196 05 753 AI wird ein Verfahren beschrieben, mittels dem die Anzahl der Keime pro Milliliter ermittelt werden kann. Das Verfahren erfordert jedoch einen sehr hohen apparativen Aufwand, da den Mikroorganismen zunächst ein Nährmedium zur Erlangung eines optimalen Stoffwechsels zur Verfügung gestellt wird. In weiteren Verfahrens- schritten werden die Stoffwechselzwischen- beziehungsweise -endprodukte aufkonzentriert und einem Chromatographiesystem mit Detektor- und Computereinheiten zugeführt.
Keines der beschriebenen Verfahren ermöglicht die kontinuierliche, schnelle und einfach durchzuführende exakte Bestimmung der Konzentration von Orga- nismen, insbesondere Mikroorganismen, in einem Fluid.
Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende technische Problem besteht also darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung desselben bereitzustellen, durch welches eine kontinuierliche Bestimmung der Organismenkonzentration in einem Fluid in schneller, einfacher und kostengünstiger Weise erfolgen kann, wobei gleichzeitig eine hohe Präzision erreicht wird.
Die vorliegende Erfindung löst das ihr zugrundeliegende technische Problem durch die Bereitstellung eines Verfahrens zur kontinuierlichen Bestimmung der Konzentration von Organismen, insbesondere Mikroorganismen, in einem in einem Leitungsabschnitt befindlichen Fluid, wobei mittels mindestens einer Datenerfassungseinrichtung die zeitabhängige Änderung mindestens eines Metabolitenparameters in der von dem Fluid gefüllten Leitung, insbesondere in dem die Datenerfassungseinrichtung oder ihren Sensor aufweisenden Teil der Leitung, dem Leitungsabschnitt, gemessen und vorzugsweise einem Datenverarbeitungssystem zugeführt und ausgewertet wird. Vorzugsweise ist die Leitung beziehungsweise der Leitungsabschnitt einem Behälter zugeordnet, der das zu bestimmende Fluid enthält. Die dem Behälter zugeordnete Leitung beziehungsweise der Leitungsabschnitt stellt für das darin befindliche und gemessene Fluid ein geschlossenes System, das heißt ein keinen unmittelbaren Austausch von im Meßbereich gemessenen Metaboliten mit der -Undefinierten- Umgehung erlaubendes System, dar, wobei die Leitung beziehungsweise der Leitungsabschnitt permanent oder periodisch mit zu messendem Fluid aus dem ihr zugeordneten Behälter versorgt wird. Das Fluid aus dem Behälter wird also im allgemeinen nicht, zum Beispiel mittels einer Schöpfkelle, dem Behälter entnommen und einem abgeschlossenen Meßsystem zugeführt . Vielmehr steht die Leitung vorzugsweise in StrömungsZusammenhang mit dem Behälter, das heißt zumindest eine der Öffnungen der Leitung mündet in den Behälter, und kann von dort Fluid aufnehmen. Das sich in der Leitung befindende Fluid liegt in einem durch die Verweilzeit in dem Leitungsabschnitt bedingten geschlossenen oder quasi-ge- schlossenen System vor. Gemäß der Erfindung stellt somit der Leitungsabschnitt ein geschlossenes System bereit, das eine unverfälschte Metabolitenän- derungs-Messung aufgrund der im Leitungsabschnitt erzeugten Verweilzeit ermöglicht. Erfindungsgemäß wird innerhalb eines Behälters oder außerhalb eines Behälters ein geschlossenes System zur Verfügung gestellt, wobei in dem Fluid direkt die Metabolite- nänderung gemessen werden kann. Die Erfindung betrifft also ein Verfahren zur kontinuierlichen Bestimmung der Konzentration von Organismen in einem in einem Leitungsabschnitt befindlichen Fluid, wobei der Leitungsabschnitt einem das zu messende Fluid enthaltenden Behälter zugeordnet ist und wobei in dem durch die Verweilzeit des Fluids in dem Leitungsabschnitt bedingten geschlossenen System die zeitabhängige Änderung mindestens eines Metabo- litenparameters mittels mindestens einer Datenerfassungseinrichtung gemessen wird. Die Erfindung sieht demgemäß vor, daß ein Organismen-belastetes Fluid, das sich in einem Behälter und einer ihm vorzugsweise zugeordneten Leitung befindet, in der Leitung auf eine zeitabhängige, vorzugsweise zusätzlich auch temperaturabhängige, Änderung mindestens eines Metabolitenparameters hin untersucht wird. Dabei wird die zeit- und gegebenenfalls temperaturabhängige Änderung eines für eine oder mehrere Organismenarten vorher bestimmten geeigneten Metabolitenparameters mittels einer Datenerfassungseinrichtung bestimmt und die aktuelle Organismenkonzentration rechnerisch anhand einer vorgegebenen Korrelation zwischen Änderung des mindestens einen Metabolitenparameters und der Organismenkonzentration aus den Meßwerten ermittelt. Die Erfindung sieht also vorzugsweise vor, daß nach Messung der Änderung mindestens eines Metabolitenparameters die Meßwerte ausgewertet werden, vorzugsweise in einem Datenverarbeitungssystem, wobei bei der Auswertung ein vorab vorgegebener rechnerischer Zusammenhang, im folgenden auch als Korrelation bezeichnet, zwischen Änderung des mindestens einen erfaßten Metabolitenparameters und der Organismenkonzentration die Bestimmung der aktuellen Organismenkonzentration ermöglicht. Erfindungsgemäß kann mithil- fe von für spezifische Organismen ermittelten Korrelationen aus den zeitabhängig und gegebenenfalls auch temperaturabhängig erfaßten Metabolitenparame- tern die Konzentration der Organismen als KBE/ml ermittelt werden. Die Erfindung erlaubt in vorteilhafter Weise die quasi- oder semi-kontinuierliche und die kontinuierliche, das heißt Online- Erfassung, von Organismenkonzentrationen, insbesondere Mikroorganismenkonzentrationen, oder Keimen in Fluiden. Die erfindungsgemäß erlaubte, kontinuierliche Erfassung von Keimen ermöglicht die besonders schnelle und präzise Bestimmung der Organismenkonzentration. Bei der herkömmlichen Bestimmung von Keimen durch Ausplattieren auf Nährböden und Zählen der kolonienbildenden Einheiten liegt das Ergebnis meist erst nach ein bis zwei Tagen vor. Demgegenüber liegt das Meß- und Auswerteergebnis der erfindungsgemäßen Online-Verfahrensweise -vorzugsweise angegeben als kolonienbildende Einheiten pro Milliliter (KBE/ml)- zum Beispiel bereits nach 5 bis 240 Minuten vor, bevorzugt nach 10 bis 60 min. Zudem weist die Erfindung den Vorteil auf, daß kein zusätzliches Nährmedium für die Mikroorganismen zur Verfügung gestellt werden muß. Eine Aufkonzentrati- on der Organismen ist ebenfalls nicht notwendig. Die Erfindung weist den weiteren Vorteil auf, daß sie nur einen geringen apparativen Aufwand mit sich bringt, und insbesondere auch in Mikrosystemtechnik ausgeführt werden kann, das heißt, der als Reaktionsstrecke nötige auch als Strömungsrohr bezeichnete Leitungsabschnitt kann zum Beispiel als geätzter Meander auf einem Glassubstrat vorliegen. Die Sensoren, Ventile und Pumpe können ebenfalls in Mikrosystemtechnik ausgeführt sein, wobei das Strömungsrohr vorzugsweise einen Durchmesser von einigen Mikrometern und eine Länge von mehreren Zentimetern aufweist .
Mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise kann also die Konzentration von Organismen, insbesondere Mikroorganismen, als KBE/ml kontinuierlich oder qua- si-kontinuierlich erfaßt werden, indem beispielsweise im Fall von aeroben Keimen in einem Strö- mungsrohr oder Leitungsabschnitt der Verbrauch beispielsweise von Sauerstoff (02) als Metabolitenpa- rameter in Abhängigkeit von der Zeit und vorzugsweise auch der Temperatur gemessen wird. Die Meßwerte werden dann anhand einer vorher bestimmten Korrelation zwischen 02-Verbrauch und Keimkonzentration in die momentan vorliegende Keimkonzentration umgerechnet.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff Organismen jedwede Art von Lebewesen mit Stoffwechselaktivität verstanden, insbesondere Mikroorganismen wie Protozoen, Bakterien, Pilze, Hefen, Algen oder Flechten. Derartige Organismen können ein- oder mehrzellig vorliegen, sie können auch einzeln und/oder kolonienbildend auftreten. In besonders bevorzugter Ausführungsform betrifft die Erfindung die Bestimmung der Konzentration von Mikroorganismen, wie Pseudomonas spec . , E.coli, Lactobacillus spec, Bacillus spec, Leuco- nostoc spec, Clostridium spec, Saccharomyces spec, Sarcina spec, Candia spec, Streptococcus, Staphylococcus, Micrococcus, Methanobacterium, Me- thanococcus, Enterobacteriaceae, Enterococcen, aerobe Sporenbildner, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis und Desulfotomaculum.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem Fluid jedwede Art von Flüssigkeit, Gas mit und ohne Aerosol, zum Beispiel Luft, Suspension, Emulsion, Dispersion oder Mischungen derselben verstanden. Im Zusammenhang mit der Erfindung wird unter einer Flüssigkeit jedwede Art von Flüssigkeit verstanden, die potentiell stoffwechselaktive Organismen enthalten kann, beispielsweise Abwässer, Kulturflüssigkeiten, Medien, Flüssigkeiten, die in der Lebensmitteltechnologie , Naturheilmittelherstellung, Kosmetik, Pharmazie und Landwirtschaft, in Brauereien, in Fermentationen und in der Medizintechnik eingesetzt werden, Flüssigkeiten, die bei der Milchverarbeitung, bei Überprüfung von Körperflüssigkeiten auf Keime oder auch bei der mikrobiologischen Überwachung von Befeuchtungseinrichtungen in Klimaanlagen oder bei der Kontrolle von Zu- und Abwässern aus Kläranlagen eine Rolle spielen oder Flüssigkeiten, die bei der Herstellung radioaktiv markierter Substanzen verwandt werden, bei der Energie- und Rohstoffgewinnung, bei der quantitativen Bestimmung von Vitaminen, Aminosäuren und weiteren Verbindungen oder bei der Gewinnung intrazellulärer Substanzen (zum Beispiel Enzyme) . Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einer Flüssigkeit auch eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, verstanden, welche beispielsweise durch die Einleitung von keimbelasteten Gasen, zum Beispiel Luft, zum Beispiel aus Klimaanlagen, Mi- kroorganismen-belastet vorliegt und einer Analyse unterzogen werden soll.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem eine Leitung aufweisenden Behälter jedweder offene oder geschlossene Behälter verstanden, der der Aufnahme von erfindungsgemäßen Fluiden dienen kann und zudem eine Leitung dergestalt auf- weist, daß diese in einem StrömungsZusammenhang mit dem Behälter steht .
Unter dem Begriff StrömungsZusammenhang wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verstanden, daß Fluid aus dem Behälter direkt in die dem Behälter zugeordnete Leitung fließt, daß Fluid aus der Leitung direkt in den Behälter fließt und/oder daß Fluid aus dem Behälter direkt in die Leitung und aus der Leitung direkt in den Behälter strömen kann. In bevorzugter Ausführungsform ist die Leitung sowohl mit ihrer Eingangs- als auch Ausgangsöffnung unmittelbar mit dem Behälter verbunden und befindet sich beispielsweise außerhalb oder innerhalb des Behälters. Selbstverständlich ist es auch möglich, daß die Leitung nur mit einer ihrer Öffnungen mit dem Behälter verbunden ist und von dem Behälter zu- oder wegführt. In einem solchen Fall wäre die Leitung als Zu- oder Ableitung ausgeführt. Möglich ist es auch, daß die Leitung nicht direkt körperlich mit dem Behälter verbunden ist, sondern zum Beispiel in dem Innern des Behälters ohne Kontakt zu den Behälterwänden oder unabhängig von einem Behälter vorliegt.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem Leitungsabschnitt die Komponente der erfindungsgemäßen Vorrichtung verstanden, in der mittels der mindestens einen Datenerfassungseinrichtung die zeitabhängige Änderung des Metabolitenparameters des in dem Leitungsabschnitt vorhandenen Fluids gemessen wird, und die, vorzugsweise schlauchförmig ausgebildet, eine Eingangs- und eine Ausgangsöffnung aufweist . Der Leitungsabschnitt kann vorzugsweise mittels Kopplungseinrichtungen, zum Beispiel Ventilen, in bestehende Leitungssysteme beziehungsweise Leitungen eines Behälters eingekoppelt werden. Der Leitungsabschnitt kann auch ein mindestens einen Sensor aufweisender integraler Teil einer Leitung sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, daß der Leitungsabschnitt in das Fluid in dem Behälter eingeführt wird und so gleichsam in der Terminologie der vorliegenden Erfindung die Leitung des Behälters darstellt. Es kann schließlich auch vorgesehen sein, daß der Leitungsabschnitt keinem Behälter zugeordnet ist, sondern ein Fluid in beliebiger Art und Weise dem Leitungsabschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung so zugeführt wird, daß das Fluid in den Leitungsabschnitt einströmen kann.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einer kontinuierlichen Messung oder Bestimmung eine Bestimmung verstanden, bei der das Fluid permanent, das heißt ohne Unterbrechung, durch die Leitung und den die mindestens eine Datenerfassungseinrichtung aufweisenden Leitungsabschnitt strömt und die Metabolitenparameter dabei bestimmt werden. Die Bestimmung der Metabolitenparameter und/oder deren Auswertung kann dabei jeweils permanent oder in periodischen Abständen erfolgen. Unter einer quasi-kontinuierlichen oder semi-kontinuierlichen Messung oder Bestimmung wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung eine Bestimmung verstanden, bei der das Fluid in der Leitung und dem mindestens eine Datenerfassungseinrichtung aufweisenden Leitungsabschnitt zeitweise zum Stillstand kommt und/oder eine Strömungsumkehr bewirkt wird. Auch hier kann die Bestimmung der Metabolitenparameter und/oder deren Auswertung permanent oder in periodischen Abständen erfolgen.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem Metaboliten ein Stoff verstanden, der durch die biologische Aktivität eines Organismus1, insbesondere durch einen Mikroorganismus, modifiziert wird; insbesondere ein Stoff, der verbraucht, also ein Stoffwechseledukt, oder erzeugt wird, also ein Stoffwechselprodukt. Als Stoffwechseledukt und StoffWechselprodukt kommen zum Beispiel Sauerstoff, Methan, Wasserstoff, Sulfid, Stickstoff oder ein Gärprodukt, wie Ethanol, Butanol, Aceton, Propanol, Lactat, Acetat, Formiat, Butyrat, Kohlendioxid, Carbonat, Ammoniak, Ammonium, Nitrit, Nitrat, Kohlenwasserstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe, Metalle, insbesondere Kupfer, Eisen, Molybdän und Uran, Kohlenhydrate, insbesondere Stärke, Cellulo- se, Pullulan, Laminarin, Melibiose, Pektine, Chitin und Xylane, und/oder Schwefelwasserstoff in Betracht .
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem Metabolitenparameter eine hinsichtlich des bestimmten Metaboliten quantitative Angabe verstanden, beispielsweise die Konzentration des Metaboliten, der pH-Wert der Flüssigkeit oder deren elektrische Leitfähigkeit . Auch das Redoxpotential kann als Metabolitenparameter herangezogen werden. Derartige Angaben erlauben direkt, zum Beispiel Konzentrationsbestimmung, oder indirekt, zum Beispiel Redoxpotential, bei zeitabhängiger Bestimmung des Metabolitenparameters einen Rückschluß auf den Verbrauch beziehungsweise die Produktion des jeweiligen oder der jeweiligen Metaboliten.
Die Bestimmung der Metabolitenkonzentration kann gegebenenfalls auch durch optische Meßmethoden, zum Beispiel UV- oder IR-Absorption, mittels Dünn- oder Dickschicht-Sensoren, Sensoren auf Halbleiterbasis, ionenselektiver Elektroden oder chromatographischer Meßmethoden oder Ultraschallmeßverfahren erfolgen.
Die Erfindung sieht in einer bevorzugten Ausführungsform vor, daß das Fluid ungepuffert vorliegt, so daß der pH-Wert und/oder die Leitfähigkeit als Metabolitenparameter verwendet werden kann. Selbstverständlich sieht die Erfindung jedoch auch die Verwendung eines gepufferten Fluids vor, wobei dann als Metabolitenparameter beispielsweise die Konzentration des oder der Metaboliten herangezogen werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird über eine Ausschleusung das zu untersuchende Medium unverändert aus dem zu untersuchenden Prozess entnommen. Insbesondere kann nach der Ausschleusung eine zeitliche Verzögerung vor dem Eintreffen am Messsenor oder an der Messsonde erzeugt werden. Beispielsweise kann die zeitliche Verzögerung variiert werden, insbesondere durch Länge und/oder Durchmesser einer Rohrleitung, einer Kapillare oder ähnlichem und der Strömungsgeschwindigkeit des Fluids.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Leitungsabschnitt beispielsweise über Ventile kurzge- schlossen und das Fluid mit Hilfe einer Pumpe im Kreis geführt werden. Die Verweilzeit, das heisst die zeitliche Verzögerung, wird dann beispielsweise über die Zahl der Umläufe beziehungsweise die Dauer des Kurzschlusses eingestellt.
Bevorzugt kann auf dem Weg zur Messsonde eine Veränderung eines zu messenden Parameters entstehen, der mit dem Stoffwechsel der Mikroorganismen korre- lieren kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Organismenkonzentration, insbesondere Mikroorganismenkonzentration, in einem Gas oder Gasgemisch, zum Beispiel Luft, bestimmt. Dies kann erfindungsgemäß in dem Gas selbst, gegebenenfalls nach Aufkonzentrierung an Membranen oder Filtern, geschehen oder, indem vor Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens das Gas oder Gasgemisch durch eine Flüssigkeit geleitet wird, so daß die in dem Gas oder Gasgemisch befindlichen Organismen aus diesem herausgewaschen und in der Flüssigkeit angereichert werden. Die Flüssigkeit wird dann dem vorliegenden Verfahren zugeführt.
Die Erfindung sieht in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vor, daß das Fluid während der Messung kontinuierlich durch die dem Behälter zugeordnete Leitung, insbesondere Leitungsabschnitt, geführt wird. Diese Verfahrensweise setzt den Einsatz zweier Sensoren einer Datenerfassungseinrichtung in dem Leitungsabschnitt voraus.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Fluid in der Leitung umgewälzt wird, um so eine möglichst gleichmäßige Verteilung des mindestens einen Metaboliten zu gewährleisten. Diese Verfahrensweise setzt die periodische Entkopplung des Leitungsabschnitts vom Behälter voraus, zum Beispiel mittels eines oder mehrerer Ventile. Als vorteilhaft erweist sich die Möglichkeit, nur einen Sensor einer Datenerfassungseinrichtung einzusetzen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sieht die Erfindung also vor, daß die Messung des mindestens einen Metabolitenparameters mittels zweier in Serie geschalteter Datenerfassungseinrichtungen oder zweier Sensoren einer Datenerfassungseinrichtung erfolgt, wobei das Fluid kontinuierlich durch die die Datenerfassungseinrichtung aufweisende Leitung strömen kann. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß die Messung mittels einer Datenerfassungseinrichtung oder eines Sensors erfolgt, wobei dann entweder eine, vorzugsweise ventilgesteuerte Umschaltung der Strömungsrichtung der Flüssigkeit in der Leitung oder eine Verweilzeit des Fluids in der Leitung vorgesehen ist . Es handelt sich dann um quasi-kontinuierliche Bestimmungen, wobei die Leitung oder der Leitungsabschnitt, vorzugsweise periodisch, von dem Behälter entkoppelt wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß das Fluid thermostatisiert wird, vorzugsweise in einem an die jeweilige Organismenart angepaßten Bereich, beispielsweise in einem Temperaturbereich zwischen 10°C und 40°C; insbesondere 30°C bis 35°C für Pseudomonas spec. Durch Temperaturerhöhung und Konstanthaltung bei dieser Temperatur kann erfindungsgemäß eine Steigerung der Meßempfindlichkeit erreicht werden, wobei beispielsweise bei einer Temperatur von 30°C bis 35°C für Pseudomonas spec. eine Nachweisgrenze mit einem Grenzwert von 10 bis 100 KBE/ml erreicht wird.
Erfindungsgemäß kann in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eine Begasung des zu untersuchenden Fluids mit Gasgemischen oder Gasen, zum Beispiel Luft, erfolgen, wenn der Gehalt an gelösten Gasen, insbesondere Sauerstoff, zu gering ist und aerobe Keime detektiert werden sollen. Selbstverständlich können auch andere Gase zugeführt werden, die eine Detektion von anaeroben Organismen, beispielsweise im medizinisch/klinischen Bereich, in Kläranlagen und bei der Bildung von Methan und Acetat durch Carbonatreduktion mittels methanogener und acetoge- ner Bakterien gestatten. Gegebenenfalls kann in allen vorgenannten Ausführungsformen eine Reinigungs- beziehungsweise Sterilisierprozedur des Leitungsabschnitts zwischen einzelnen Meßvorgängen vorgesehen werden.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration von Organismen, insbesondere Mikroorganismen, in einem Fluid, insbesondere zur Durchführung eines der vorgenannten Verfahren, wobei die Vorrichtung eine Leitung, insbesondere einen Leitungsabschnitt, ein Datenverarbeitungssystem mit einem Programm zur Ermittlung der Organismenkonzentration und mindestens eine zumindest teilweise in oder an der Leitung angeordnete Datenerfassungseinrichtung umfaßt. Selbstverständ- lich kann auch nur ein Teil der Datenerfassungseinrichtung, zum Beispiel dessen Sensor oder Meßfühler, an oder in dem Leitungsabschnitt angeordnet sein und die erfaßten Daten an die zum Beispiel im Datenverarbeitungssystem integrierte Datenerfassungseinrichtung übermitteln. In bevorzugter Aus- führungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Einrichtung zur Bestimmung der Temperatur im Leitungsabschnitt vor, so daß das erfindungsgemäße Verfahren unter Kontrolle der Temperatur und in Temperaturabhängigkeit durchgeführt werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen Leitungsabschnitt mit jeweils einer Eingangs- und einer Ausgangsδffnung auf, wobei diese beiden Öffnungen oder eine dieser beiden Öffnungen Kupplungsoder Kopplungseinrichtungen aufweisen können, die die Einkopplung in eine Leitung eines Behälters oder in den Behälter selbst ermöglichen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, die Leitung, beziehungsweise den Leitungsabschnitt, der Vorrichtung direkt in das Fluid eines Behälters einzutauchen, oder das Fluid in den Leitungsabschnitt einzuführen, ohne eine Kopplung direkt mit dem Behälter oder an eine seiner Leitungen vorzusehen.
Das Programm zur Ermittlung der Organismenkonzentration weist eine Korrelation in Form eines in einem Software-Programm niedergelegten Algorithmus auf, der auf die jeweilige Analyseaufgabe hin angepaßt wurde, das heißt, aus der gemessenen zeitabhängigen Veränderung eines oder mehrerer Metabolitenparameter die Organismenkonzentration beziehungsweise Keimzahl berechnet . Die Korrelation kann auch eine Temperaturabhängigkeit erfassen. Das Programm zur Ermittlung der Organismenkonzentration setzt also für seine Erstellung das Bereitstellen einer Datenbasis voraus, aus der eine Korrelation zwischen Organismenzahl und Metabolitenparameter in Abhängigkeit von Zeit und gegebenenfalls Temperatur gewonnen werden kann. Die Organismenkonzentration, insbesondere die Keimzahl, wird bei der Erstellung dieser Datensätze in herkömmlicher Weise ermittelt, beispielsweise durch Ausplattieren und Auszählen auf Nährmedien. Anhand herkömmlich gewonnener Angaben über die Organismenkonzentration in Abhängigkeit von der zeitlichen und gegebenenfalls auch temperaturabhängigen Änderung des Metabolitenparameters können so Eichkurven und damit Korrelationen gewonnen werden, die in dem erfindungsgemäßen Datenverarbeitungssystem eingesetzt werden können.
In besonders bevorzugter Ausführungsform ist die erfindungsgemäß eingesetzte Datenerfassungseinrichtung eine 02-Datenerfassungseinrichtung, eine pH- Datenerfassungseinrichtung, eine Leitfähigkeitsda- tenerfassungseinrichtung oder eine Redoxdatenerfassungseinrichtung. Die Datenerfassungseinrichtung der vorliegenden Erfindung umfaßt jeweils mindestens einen Sensor oder Meßfühler, der in das zu bestimmende Fluid eintaucht oder mit ihm in Kontakt steht.
Die Bestimmung der Metabolitenkonzentration kann gegebenenfalls auch durch Vorrichtungen zur Durchführung von optischen Meßmethoden, zum Beispiel UV- oder IR-Absorption, oder chromatographischen Meßmethoden mittels Dünn- oder Dickschicht-Sensoren, Sensoren auf Halbleiterbasis oder ionenselektiver Elektroden oder Ultraschallmeßverfahren erfolgen.
Die mittels der Datenerfassungseinrichtung oder ihres Sensors ermittelten Daten aus dem Leitungsabschnitt können beispielsweise über ein Datentrans- ferkabel an das Datenverarbeitungssystem übermittelt werden. Die Erfindung sieht jedoch auch eine Datenfernübertragung von Datenerfassungseinrichtung zu Datenverarbeitungssystem, beispielsweise mittels entsprechender Glasfaser-gestützter Systeme, Modems, Bus-Systeme, Infrarot-Geräte oder Funk vor.
In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung ferner mindestens ein Ventil, zum Beispiel ein 4-Wege-, 6-Wegeventil oder ein anderes Mehrwegeventil, vorzugsweise gesteuert über das Datenverarbeitungssystem, auf. Das Ventil kann der Ankopplung des Leitungsabschnitts der erfindungsgemäßen Vorrichtung an eine Leitung eines Behälters dienen. Es dient auch der Entkopplung des in dem Leitungsabschnitt' befindlichen Fluids von der Leitung und dem Behälter sowie der Umwälzung und Strömungsumkehr, sofern erwünscht und nötig. Die Vorrichtung kann ferner mindestens eine Pumpe und eine Einrichtung zur Thermostatisierung aufweisen. Die Pumpe kann periodisch ausgeschaltet werden, um die Verweilzeit des Fluids im Leitungsabschnitt und damit die Meßgenauigkeit zu erhöhen.
In bevorzugter Ausführung können die 4-Wege- beziehungsweise 6-Wegeventile entfallen, wenn für den Eingang und den Ausgang des Leitungsabschnittes oder Strömungsrohres jeweils eine separate Datener- fassungseinrichtung oder eine Datenerfassungseinrichtung mit zwei Sensoren verwendet wird.
Die Einrichtung zur Thermostatisierung dient der Optimierung der Stoffwechselbedingungen der Organismen und kann sowohl der Thermostatisierung der Datenerfassungseinrichtung, der Leitung beziehungsweise des Leitungsabschnittes, der Pumpe und/oder der Ventile dienen. Selbstverständlich kann die Vorrichtung und das Verfahren der Erfindung auch ohne Thermostatisierung bei Umgebungstemperaturen durchgeführt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die Leitung oder der Leitungsabschnitt als Schlauch oder als Hohlfaserbündel, vorzugsweise mit 10 bis 10.000 Fasern pro Bündel, ausgeführt sein. Sofern der Leitungsabschnitt, der auch als Strömungsrohr ausgeführt sein kann, als Schlauch ausgeführt ist, kann ein Innendurchmesser von 0,5 bis 100 mm, bevorzugt 1 bis 10 mm, mit einer Länge von 0,05 bis 50 m, bevorzugt 5 bis 20 m, vorgesehen sein. Sofern der Leitungsabschnitt als Hohlfaserbündel ausgeführt ist, kann ein Innendurchmesser der Hohlfasern von 10 bis 1000 μm mit einer Länge von 1 bis 200 cm, bevorzugt 1 bis 40 cm, vorgesehen sein. Die Verwendung von Hohlfasern hat den Vorteil, daß die Strömungsbedingungen optimiert werden können. Der Leitungsabschnitt ist vorzugsweise für eine für jede Meßaufgabe genau definierte Fluidverweildauer und entsprechende Geometrie, Strömungsverhältnisse und Adsorptionseigenschaften auszulegen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann beispielsweise so aufgebaut sein, daß das Datenverarbeitungssystem, beispielsweise basierend auf einem Mikroprozessor, mit einem Programm zur Ermittlung der Organismenkonzentration, gegebenenfalls mit einer Anzeigevorrichtung, in einem Gehäuse angeordnet ist und mit einem Datentransferkabel mit einem mindestens eine Datenerfassungseinrichtung aufweisenden Leitungsabschnitt, der gegebenenfalls ein oder mehrere Ventile aufweist, verbunden ist. Der Leitungsabschnitt dieser Vorrichtung wird in ein System mit einem zu analysierenden Fluid eingekoppelt, so daß ein definierter Leitungsabschnitt, also ein Leitungsabschnitt mit einer definierten Geometrie und definierten Strömungseigenschaften, für die Meßwerterfassung vorliegt. Die Geometrie des Leitungsabschnitts ist vorzugsweise so zu dimensionieren, daß ein Absetzen und Anhaften der Organismen nicht erfolgen kann. Selbstverständlich kann die Vorrichtung auch ein Datenverarbeitungssystem, ein Datentransferkabel und einen eine Pumpe aufweisenden Leitungsabschnitt mit zwei Sensoren einer oder zwei Datenerfassungseinrichtungen umfassen, wobei der Leitungsabschnitt einfach in das Fluid eines Behälters getaucht wird und die Messung unter Erzeugung einer pumpgetriebenen Strömung im Leitungsabschnitt durchgeführt wird.
Die Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, also des erfindungsgemäßen Online-Erfassungssystems, kann auch in Mikrosystemtechnik und/oder als mobiles Diagnosegerät erfolgen. Eine derartige mobile, insbesondere tragbare Vorrichtung umfaßt ein Datenverarbeitungssystem der vorgenannten Art, min- destens eine Datenerfassungseinrichtung mit mindestens einem Sensor, der an oder in einem ebenfalls vorgesehenen Leitungsabschnitt angeordnet ist. Gegebenenfalls können eine oder mehrere Ventile am Leitungsabschnitt vorgesehen sein.
Erfindungsgemäß ist es auch möglich, mithilfe eines vorgeschalteten Wäschers, das heißt eines eine Flüssigkeit oder eine Membran oder Filter aufweisenden Behälters, Keimzahlen in Gasströmen zu bestimmen, in dem das Gas in die Flüssigkeit oder durch den Filter beziehungsweise die Membran geleitet wird. Die Messung kann direkt an den so aufkonzentrierten Keimen auf dem Filter oder der Membran erfolgen oder nach Ablösung in einer Flüssigkeit. Dabei läßt sich die Empfindlichkeit des Nachweises über die Aufkonzentrierung bei der Wäsche und die Meßtemperatur steuern. Bei der erfindungsgemäß vorgesehenen Gaswäsche kann das Waschmittel, zum Beispiel Wasser, beziehungsweise die Membran oder den Filter auf die zu bestimmende Keimart, das heißt die Organismenart, angepaßt werden, um die Meßempfindlichkeit zu maximieren.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann eine Verzögerungsleitung vorgesehen sein. Durch die Wahl des Materials des Leitungsabschnitts, der als Verzögerungsleitung dient, können alle störenden Einflüsse, wie beispielsweise Katalyse, Lichteinwirkung und andere, die die Korrelation des besagten Parameters mit dem Stoffwechsel der Mikroorganismen in unübersichtlicher und unbeabsichtigter Weise beeinträchtigen können, weitestgehend ausgeschlossen werden. Insbesondere kann das Material des Leitungsabschnitts und/oder der Verzögerungsleitung bevorzugt aus nichtkorrosiven Metallen und Metalllegierungen, inerten Kunststoffen, Keramiken und Gläsern bestehen. Insbesondere können nur inerte Dichtmaterialien verwendet werden, bevorzugt geschweisste Verbindungen.
Insbesondere können noch andere Sensoren mit der Vorrichtung wirkverbunden sein, als die die zur Messung des Stoffwechsel der Microorganismen vorgesehen sind. Vorteilhafterweise haben die anderen Sensoren keine Auswirkung auf den Messwert des zur Messung des mit dem Stoffwechsel der Mircoorganis- men korrelierenden Parameters eingesetzten Sensors, bevorzugt sind insbesondere physikalische Messmethoden, wie beispielsweise Dichte, Brechungsindex, Oberflächenspannung, Trübung, Ultraschall, Leitfähigkeit, pH-Wert, Temperatur und andere. Durch eine kombinierte Auswertung von mindestens zwei ermittelten Messgrößen können sonst nicht zugängliche Parameter des Fluids errechnet werden.
Insbesondere kann die Anordnung der Messgeräte so gewählt sein, dass Rückwirkungen ausgeschlossen werden können. Bevorzugt kann die Vorrichtung chemisch und thermisch sterilisierbar sein.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen und der zugehörigen Figuren näher erläutert .
Die Figuren zeigen: Figur 1 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit zwei Datenerfassungseinrichtungen,
Figuren schematisch eine erfindungsgemäße Vor- 2a und 2b richtung und das damit durchgeführte Verfahren für die quasi-kontinuierliche Bestimmung der Mikroorganismenkonzentration mit 4-Wegeventil und Umwälzung, wobei Figur 2a den Regenerations- und Figur 2b den Meßzyklus darstellt,
Figuren eine weitere Ausführungsform einer erfin- 3a und 3b dungsgemäßen Vorrichtung und des damit durchgeführten Verfahrens zur quasi-kontinuierlichen Bestimmung der Mikroorganismenkonzentration mit 4-Wegeventil und Strömungsumkehr, wobei Figur 3a die Messung am Strömungsröhreingang und Figur 3b die Messung am Strömungsrohrausgang darstellt,
Figuren eine weitere Ausführungsform einer erfin- 4a und 4b dungsgemäßen Vorrichtung und des damit durchgeführten Verfahrens zur quasi-kontinuierlichen Bestimmung der Mikroorganismenkonzentration mit einem 6-Wegeventil ohne Strömungsumkehr im Leitungsabschnitt, wobei Figur 4a die Messung am Strömungsrohreingang und Figur 4b die Messung am Strömungsrohrausgang darstellt. Figur 5 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des damit durchgeführten Verfahrens zur kontinuierlichen Bestimmung der Mikroorganismenkonzentration mit zwei Datenerfassungseinrichtungen und
Figur 6 einen typischen Verlauf des Sauerstoffge- haltes in einer mit Mikroorganismen belasteten Flüssigkeit.
Im Folgenden werden für bau- und/oder funktionsgleiche Teile auch identische Bezugszeichen verwendet.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100, die einen Leitungsabschnitt 46, zwei 02-Datenerfassungseinrichtungen 3, 31 mit jeweils einem in dem Leitungsabschnitt 46 angeordneten Meßfühler oder Sensor 30, 30', Datentransferleitungen 40 sowie ein Datenverarbeitungssystem 50 umfaßt. Die beiden Datenerfassungseinrichtungen 3, 3' sind mit dem Datenverarbeitungssystem 50 jeweils durch die Datentransferleitungen 40 verbunden. Die beiden am oder im Leitungsabschnitt 46 angeordneten Datenerfassungseinrichtungen 3, 3' weisen jeweils Meßfühler 30, 30' auf, die in dem Leitungsabschnitt 46 angeordnet sind und dort mit der Flüssigkeit 80 in Kontakt treten können. Eine der Datenerfassungseinrichtungen 3, ist dem Probeentnahmebereich 20 der Leitung 4, während die andere Datenerfassungseinrichtung 3 ' dem Proberücklauf 22 der Leitung 4 zugeordnet ist. Dargestellt ist ferner die Leitung 4 und die dem Probeentnahmebereich 20 zugeordnete Pumpe 5 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100. Der Leitungsabschnitt 46 ist mittels zweier flüssigkeitsdichter Kupplungen 70, 71 in die Leitung 4 in Strömungszusammenhang integriert . Schließlich stellt die Figur 1 einen Behälter 90 mit einer Flüssigkeit 80 dar. Dargestellt ist ferner eine Thermostatisierungseinheit 8, die der konstanten Temperierung des Leitungsabschnitts 46 dient, in den die Meßfühler 30 angeordnet sind. Selbstverständlich kann die Thermostatisierung auch zusätzlich weitere Bereiche der Leitung 4 einschließlich der Pumpe 5 erfassen.
Das Datenverarbeitungssystem 50 umfaßt ein Gehäuse 52, einen Mikroprozessor 54 sowie eine Anzeigevorrichtung 56.
Der Mikroprozessor 54 des Datenverarbeitungssystems 50 verarbeitet ein Programm zur Ermittlung der Mikroorganismenkonzentration, wobei die Mikroorganismenkonzentration aus den von den Datenerfassungs- einrichtungen 3, 3' über die Datentransferleitungen 40 übermittelten, zeit- und gegebenenfalls temperaturabhängig erfaßten Metabolitenparametern rechnerisch bestimmt wird. Dazu weist das Programm eine Korrelation auf, die die Organismenkonzentration aus der zeit- sowie gegebenenfalls temperaturabhängigen Änderung eines Metabolitenparameters berechnet. Zur Bestimmung dieser Korrelation muß zunächst eine Datenbasis geschaffen werden. Im Folgenden wird diese für den Metabolitenparameter Sauerstoffkonzentration dargestellt. Zur Ermittlung der Korrelation zwischen der zeitabhängigen Änderung eines Metabolitenparameters, im vorliegenden Fall des SauerstoffVerbrauchs, der Keimzahl und der Temperatur wird wie folgt vorgegangen. Eine mit Keimen belastete Flüssigkeit 80 wird mit Luft gesättigt und in der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 die Abhängigkeit des SauerstoffVerbrauchs von der Keimzahl (KBE/ml) und der Temperatur bestimmt. Die Versuchszeit beträgt 5 bis 240 Minuten, bevorzugt 10 bis 60 Minuten. Nach jedem Versuch kann bei Bedarf die Lösung über einer Fritte bis zur Sättigung mit Luft begast werden. Der Versuchsanlage werden Proben zu Versuchsbeginn und zu Versuchsende zur mikrobiologischen Keimzahl- bestimmung entnommen, die als Referenz dienen. Die Sauerstoff erbrauche werden jeweils im an die Spezies angepaßten Temperaturbereich, zum Beispiel zwischen 10°C und 40°C gemessen. Einen typischen Verlauf des Sauerstoffgehaltes in mit Mikroorganismen belasteten Flüssigkeiten als Funktion der Zeit gibt die Figur 6 für Pseudomonas spec. wieder. Es handelt sich um eine mit Pseudomonas spec. belastete Kühlschmierstoffemulsion. Dabei wird bei konstant 25°C der 02-Gehalt mit dem in Figur 2 dargestellten Verfahren zeitabhängig gemessen. Es ergibt sich ein gleichmäßiger Abfall der 02-Konzentration durch die Mikroorganismen. Mikrobiologisch wird bei diesem Versuch eine Keimzahl von 3xlOs KBE/ml nachgewiesen. Der Sauerstoffverbrauch beträgt 1,8 mg/lh bei 25°C.
Nach den Versuchen mit der Originallösung wird die Versuchsanlage entleert und verschiedene Verdünnungsgrade untersucht . Auch hier werden die Sauer- stoffverbräuche zwischen 10°C und 40°C ermittelt und die Keimzahlen durch mikrobiologisches Auszählen bestimmt. Außerdem wird die Art der Keime durch mikrobiologische Differenzierungsmethoden identifiziert. Aus den so gewonnenen Datensätzen, das heißt Sauerstoffverbrauch pro Zeiteinheit bei gegebener Temperatur, korreliert mit den mikrobiologisch bestimmten Keimzahlen, wird eine Korrelation ermittelt. Diese Korrelation dient als Algorithmus für die Online-Bestimmung der Keimzahlen.
Die Nachweisgrenze der Mikroorganismenkonzentration liegt im Falle von Pseudomonas spec. für 20°C bei Keimzahlen von >104 KBE/ml und ab 29°C bei Keimzahlen von >102 KBE/ml. Erfindungsgemäß ist es daher besonders bevorzugt, den Sauerstoffverbrauch in der Flüssigkeit bei erhöhter Temperatur zu messen, um so die Nachweisgrenze zu senken.
Die Ermittlung der Korrelation kann teilweise selbstlernend ausgestaltet werden, so daß diese vor Ort möglich ist. Dazu werden über einen bestimmten Zeitraum automatisch im an die Spezies angepaßten Temperaturbereich, insbesondere einem Temperaturbereich zwischen 10°C und 40°C, Temperaturvariationen durchgeführt. Parallel werden von der zu analysierenden Lösung Proben entnommen und von diesen im Labor die Keimzahlen (KBE/ml) mikrobiologisch bestimmt. Die bei den jeweiligen Temperaturen erzielten Meßwerte werden dann mit den Laborwerten über einprogrammierte Auswerteroutinen abgeglichen.
Die Funktionsweise der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung 100 stellt sich wie folgt dar: Die im Behälter 90 befindliche Mikroorganismen belastete Flüssigkeit 80 wird kontinuierlich und in einer Richtung (Pfeile in Figur 1) durch den Bereich 20 der Leitung 4 mittels der Pumpe 5 gepumpt. Die beiden in Serie geschalteten im Leitungsabschnitt 46 befindlichen Datenerfassungseinrichtungen 3, 3' mit ihren Meßfühlern 30 bestimmen bei einer von der Thermostatisierung 8 vorgegebenen bestimmten Temperatur den Sauerstoffverbrauch während der Zeit, die die Flüssigkeit benötigt, um von der dem Probeentnahmebereich 20 der Leitung 4 zugeordneten Sensor 30 der Datenerfassungseinrichtung 3 zu der dem Proberücklaufbereich 22 der Leitung 4 zugeordneten Sensor 30' der Datenerfassungseinrichtung 3' zu gelangen. Bei kontinuierlicher Messung wird mit der Datenerfassungseinrichtung 3 die Eingangskonzentration und mit der Datenerfassungseinrichtung 3 ' die Ausgangskonzentration des gelösten Sauerstoffs gemessen. Dabei ergibt sich durch die Leistungsabschnittsgeometrie und durch die Strömungsgeschwindigkeit eine feste Verweilzeit der Flüssigkeit. Bei diskontinuierlichen Messung, das heißt periodischer Abschaltung der Pumpe, mißt zunächst die Datenerfassungseinrichtung 3 die 02-Konzentra- tion zu einem gegebenen Zeitpunkt und nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer mißt die Datenerfassungseinrichtung 3 ' die nun aufgrund der Mikroorganismenbelastung reduzierte 02-Konzentration. Der mittels der Datenerfassungseinrichtungen 3, 3' ermittelte zeit- und temperaturabhängige Sauerstoff- verbrauch wird als Meßsignal über die Datentrans- ferleitungen 40 dem Datenverarbeitungssystem 50, insbesondere dem darin enthaltenen Datenverarbei- tungsprogramm zugeleitet. Das Datenverarbeitungs- programm ermittelt mithilfe der in ihm zuvor gespeicherten Korrelation den Wert KBE/ml und zeigt ihn in der Anzeigevorrichtung 56 an.
Auf diese Weise ist also eine schnelle, einfache und präzise Online-Bestimmung des Wertes KBE/ml möglich. Erfindungsgemäß ist es dazu lediglich notwendig, eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem definierten Leitungsabschnitt 46, zwei dem Leitungsabschnitt 46 zugeordneten Datenerfassungseinrichtungen und einem Datenverarbeitungssystem in ein die zu bestimmende Flüssigkeit enthaltendes Behältersystem einzukoppeln, beispielsweise über bereits existierende Leitungen oder durch Einbringen des Leitungsabschnitts 46 der Vorrichtung 100 in die Flüssigkeit 80 im Behälter 90 und anschließend einen Flüssigkeitsstrom in dem Leitungsabschnitt zu erzeugen.
Die Figuren 2a und 2b zeigen in vereinfachter sche- matischer Darstellung eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des damit durchgeführten Verfahrens .
Die Figur 2a zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100 aus einem Datenverarbeitungssystem 7, einer Datenerfassungseinrichtung 3 mit dem Sensor 30, einem Leitungsabschnitt 46 der nicht dargestellten Leitung 4, in den eine Pumpe 5 integriert ist, sowie einem Ventil 2, welches als 4-Wegeventil ausgeführt ist. Das 4-Wegeventil 2 fungiert hier auch als Kupplung zwischen dem Leitungsabschnitt 46 der Vorrichtung 100 und der Probeentnahmeleitung 1 sowie der Proberückflußleitung 6, also Teilen der Leitung 4 des Behälters . In der Figur 2a ist das 4-Wegeventil 2 so geschaltet, daß über die Probeentnahmeleitung 1 frische Flüssigkeit 80 in den Leitungsabschnitt 46 strömen kann (Regenerations- zyklus) . In der Figur 2b ist das 4-Wegeventil 2 so geschaltet, daß der Leitungsabschnitt 46 ein geschlossenes System darstellt und keine Verbindung über die Probeentnahmeleitung 1 und die Proberückflußleitung 6 zu dem nicht dargestellten Behälter 90 vorliegt (Meßzyklus) . Der Leitungsabschnitt 46 kann als Schlauch, Rohr oder Hohlfaserbündel ausgeführt sein.
Die Vorrichtung gemäß Figur 2 funktioniert wie folgt: Frische Flüssigkeit 80 aus dem nicht dargestellten Behälter 90 wird im Regenerationszyklus über die Probeentnahmeleitung 1 und das 4-Wegeventil 2 in den Leitungsabschnitt 46 geführt. Anschließend wird das 4 -Wegeventil 2 so umgeschaltet, beispielsweise durch Signale des Datenverarbeitungssystems 7, daß keine Verbindung des Leitungsabschnitts 46 mit den Probeentnahme- und -rück- flußleitungen 1, 6 besteht, demgemäß der Leitungsabschnitt 46 ein geschlossenes System darstellt und der Meßzyklus erfolgen kann. In diesem System wird eine erste Messung eines Metabolitenparameters mittels des Sensors 30 vorgenommen, der ermittelte Wert über die Datentransferleitung 40 dem Datenverarbeitungssystem 50 zugeleitet und in dem Leitungs- abschnitt 46 die Flüssigkeit 80 mittels der Pumpe 5 für einen gegebenen Zeitraum umgewälzt. Die Umwälzung ist erforderlich, um eine Polarisierung am Sensor 30 der Datenerfassungseinrichtung 3 zu ver- meiden und eine gute Durchmischung der Flüssigkeit 80 zu gewährleisten. Anschließend wird zu einem definierten Zeitpunkt mittels des Sensors 30 ein weiteres Mal der gleiche Metabolitenparameter bestimmt und ebenfalls dem Datenverarbeitungssystem 7 zur Auswertung mittels einer dort gespeicherten Korrelation zugeführt. Nach Abschluß des Meßzyklus und Umschaltung des 4-Wegeventils 2 wird die eingesetzte Flüssigkeit 80 über die Proberückflußleitung 6 dem Behälter 90 zugeführt und frische Flüssigkeit über die Probeentnahmeleitung 1 nachgeführt. In periodischen Abständen wird der Leitungsabschnitt 46 durch Umschalten des 4 -Wegeventils 2 mit frischer Flüssigkeit 80 versorgt. Die Meßzeit wird über die Schaltintervalle des von dem Datenverarbeitungssystem 7 oder einer anderen Einheit gesteuerten 4-Wegeventils 2 bestimmt. Auf diese Weise ist eine zeitabhängige Messung möglich. Die Pumpe 5, der Leitungsabschnitt 46, das 4-Wegeventil 2 und der Sensor 30 können mittels einer Thermostatisierung 8 thermostatisiert werden, um optimale Stoff- wechselbedingungen für die zu bestimmenden Mikroorganismen zu erzeugen. Es ergibt sich ein quasikontinuierliches Online-Meßsystem.
Die Figur 3 stellt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und des damit durchgeführten Verfahrens dar, wobei die Messung jedoch im Unterschied zu dem in Figur 2 dargestellten Verfahren nicht in einer zeitweise geschlossenen Leitung, sondern stattdessen in einem permanent mit der Probeentnahmeleitung 1 und der Proberückflußleitung 6 verbundenen Leitungsabschnitt 46 stattfindet. Dies wird durch eine durch das 4-Wegeventil 2 ermöglichte Strömungsumkehr im Leitungsabschnitt 46 erreicht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 weist also ein Datenverarbeitungs- system 7, eine Datentransferleitung 40, eine Datenerfassungseinrichtung 3 mit Sensor 30, einen Leitungsabschnitt 46 und ein 4-Wegeventil 2 auf. Dargestellt ist eine der Probeentnahmeleitung 1 zugeordnete Pumpe 5 sowie eine Thermostatisiereinrich- tung 8. Das 4-Wegeventil 2 stellt auch die Kupplung der Vorrichtung 100 zu den Probeentnahme- und - rück-flußleitungen 1, 6 des nicht dargestellten Behälters 90 dar.
Die Figuren 3a und 3b stellen die Messung mithilfe eines Leitungsabschnitts 46 dar, wobei eine Datenerfassungseinrichtung 3 mithilfe eines 4 -Wegeventils 2 wahlweise am Eingang 61 (siehe Figur 3a) oder am Ausgang 63 (siehe Figur 3b) des Leitungsabschnitts 46 mißt. Sowohl die Probeentnahmeleitung 1 als auch die Proberückflußleitung 6 sind mit dem nicht dargestellten Behälter 90 verbunden. Der Leitungsabschnitt 46 wird mithilfe der Pumpe 5 permanent mit frischer Flüssigkeit 80 versorgt. Beim durch das Datenverarbeitungssystem 7 gesteuerten Umschalten des 4-Wegeventils 2 kommt es jeweils zu einer Strömungsumkehr in dem Leitungsabschnitt 46. Ist beispielsweise der Leitungsabschnitt 46 für eine Verweilzeit von 10 Minuten ausgelegt, wird beim Umschalten der Datenerfassungseinrichtung 3 vom Eingang 61 auf den Ausgang 63 des Leitungsabschnitts 46 zunächst Probematerial, also Flüssigkeit 80, mit 10-minütiger Verweilzeit passieren. Das nachfolgende Probematerial aus dem Leitungsabschnitt 46 kommt mit steigender Verweilzeit an, wo- bei 10 Minuten nach der Umschaltung 20 Minuten Verweilzeit für die zurücktransportierte Flüssigkeit 80 entstanden sind. Die darauffolgende Flüssigkeit kommt dann wieder mit 10-minütiger Verweilzeit an der Datenerfassungseinrichtung 3 an. Der Flüssigkeitsstrom, die Geometrie des Leitungsabschnitts 46 und des Sensors 30 sind so gewählt, daß eine optimale Überströmung des Sensors 30 gewährleistet ist.
Die Figuren 4a und 4b stellen eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 sowie des damit durchgeführten Verfahrens dar, wobei anstelle des 4 -Wegeventils 2 der Figuren 3a und 3b ein 6-Wegeventil 2 eingesetzt wird. Mithilfe des 6-Wegeventils 2 ist es möglich, daß die Datenerfassungseinrichtung 3 mit seinem Sensor 30 wahlweise am Leitungseingang 61 (siehe Figur 4a) oder Leitungsausgang 63 (siehe Figur 4b) den Metabolitenparameter bestimmt. Der Leitungsabschnitt 46 wird mithilfe einer Pumpe 5 permanent mit frischer Flüssigkeit 80 versorgt. Die Probeentnahmeleitung 1 ebenso wie die Proberückflußleitung 6 sind mit dem Behälter 90 verbunden. Durch die Probeentnahmeleitung 1 und die Pumpe 5 gelangt Flüssigkeit 80 in das 6-Wegeventil 2 und anschließend zunächst in den Eingang 61 des Leitungsabschnittes 46. Die Figur 4a zeigt, daß dort eine erste Messung vorgenommen wird. Nach einem bestimmten Zeitintervall wird das durch das Datenverarbeitungssystem 7 gesteuerte 6-Wegeventil 2 umgeschaltet und ein zweites Mal gemessen (siehe Figur 4b) . Mittels der durch das Datenverarbeitungssystem 7 gesteuerten Umschalttechnik unter Verwendung eines 6-Wegeventils 2 kann eine Strömungsumkehr in dem Leitungsabschnitt 46 vermieden werden. Die am Ausgang 63 dem Leitungsabschnitt 46 ankommende Flüssigkeit 80 hat jeweils die gleiche Verweilzeit. Der Flüssigkeitsstrom und die Geometrie der Leitung und des Sensors 30 der Datenerfassungseinrichtung 3 werden so gewählt, daß eine optimale Überströmung des Sensors 30 gewährleistet ist. Durch Abschalten der Pumpe 5 oder anderen Methoden - wie einer Ventilschließung - kann eine Verweilzeit der Flüssigkeit 80 erreicht werden.
Die Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 und des damit durchgeführten Verfahrens, wobei eine kontinuierliche Eingangs- und Ausgangsmessung aufgrund von zwei Datenerfassungseinrichtungen 3, 3' möglich ist. Eine Datenerfassungseinrichtung 3 mit ihrem Sensor befindet sich am Eingang 61 des Leitungsabschnitts 46, also dem der Probeentnahmeleitung 1 zugewandten Bereich des Leitungsabschnitts 46, während die andere Datenerfassungseinrichtung 3 ' mit ihrem Sensor im Ausgangsbereich 63 des Leitungsabschnitts 46 angeordnet ist, also dem der Proberückflußleitung 6 zugewandten Bereich des Leitungsabschnitts 46. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 weist in dieser Ausführungsform also einen Leitungsabschnitt 46, zwei Datenerfassungseinrichtungen 3, 3' sowie ein Datenverarbeitungssystem 7 auf, wobei ein Ventil nicht vorgesehen ist. Die Flüssigkeit strömt, angetrieben durch die Pumpe 5, aus der Probeentnahmeleitung 1 in den Leitungsabschnitt 46, wird an dessen Eingangsbereich 61 hinsichtlich des Metabolitenparameters bestimmt, anschließend fließt die Flüssigkeit kontinuierlich weiter zum Ausgangs- bereich 63 des Leitungsabschnitts 46, an dem eine weitere in Reihe geschaltete Datenerfassungseinrichtung 3' eine weitere Bestimmung des Metabolitenparameters vornimmt. Der beschriebene Flüssigkeitsstrom durch den Leitungsabschnitt 46 wird an den beiden Datenerfassungseinrichtungen 3 und 3 ' kontinuierlich und simultan einer Bestimmung der Metabolitenparameter unterzogen, so daß dem Datenverarbeitungssystem 7 kontinuierlich die durch die Verweilzeit der Flüssigkeit in dem Leitungsabschnitt erzeugten Differenzen der Metabolitenparameter zugeführt werden. Anschließend kann die Flüssigkeit über die Proberückflußleitung 6 wieder dem Behälter 90 zugeführt werden. Die Verweilzeit ist durch die Strömungsrohrgeometrie und die mit der Pumpe 5 einstellbaren Strömungsgeschwindigkeit variierbar. Die ermittelten Meßwerte werden über die Datentransferleitung 40 dem Datenverarbeitungssystem 7 zugeleitet und dort rechnerisch mittels des gespeicherten Programms zur Bestimmung der Mikroorganismenkonzentration ausgewertet sowie in einer Anzeigevorrichtung als KBE/ml angezeigt.

Claims

Ansprύche
1. Verfahren zur kontinuierlichen Bestimmung der Konzentration von Organismen in einem in einem Leitungsabschnitt befindlichen Fluid, wobei in dem mit dem Fluid gefüllten Leitungsabschnitt die zeitabhängige Änderung mindestens eines Metabolitenparameters mittels mindestens einer Datenerfassungseinrichtung gemessen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Leitungsabschnitt einem Behälter zugeordnet ist .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die gemessenen Daten einem Datenverarbeitungssystem zugeführt sowie ausgewertet werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Organismen Mikroorganismen sind.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Organismen einzellig oder mehrzellig, einzeln und/oder kolonienbildend auftreten.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Organismen E.coli, Pseudomonas spec, Lactobacillus spec, Bacillus spec, Leuco- nostoc spec . , Clostridium spec . , Saccharomyces spec, Sarcina spec, Candida spec, Streptococcus, Staphylococcus, Enterobacteriaceae, Enterococcen, aerobe Sporenbildner, Pseudomonas aeruginosa, Ba- cillus subtilis, Micrococcus, Methanobacterium, Me- thanococcus und Desulfotomaculum sind.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Metabolit ein durch den Organismus veränderter Stoff ist, insbesondere ein Stoff ech- seledukt oder StoffWechselprodukt .
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Metabolit eine chemische Verbindung oder ein chemisches Element ist, insbesondere Kohlendioxid, Stickstoff, Wasserstoff, Sulfid, Methan, ein Gärprodukt, wie Ethanol, Butanol, Aceton, Pro- panol, Lactat, Acetat, Formiat, Butyrat, Sauerstoff, Carbonat, Nitrit, Nitrat, Schwefelwasserstoff, Ammonium oder Ammoniak.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messung der zeitabhängigen Änderung des Metabolitenparameters als Messung der Änderung der Konzentration des Metaboliten, des pH-Wertes des Fluids, der Leitfähigkeit des Fluids und/oder des Redoxpotentials des Fluids erfolgt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zeitabhängige Änderung des Metabolitenparameters mit mindestens einer Datenerfassungs- einrichtung direkt und/oder indirekt gemessen wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messung temperaturabhängig erfolgt.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messung unter Konstanthaltung der Temperatur, vorzugsweise im Bereich von 10°C bis 40°C, erfolgt.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leitung, vorzugsweise periodisch, von dem Behälter abgekoppelt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leitung permanent von Fluid durchströmt wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fluid in der entkoppelten Leitung umgewälzt wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strδmungsrichtung des Fluids in der Leitung periodisch umgekehrt wird.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messung quasi-kontinuierlich mittels mindestens eines Ventils und mindestens einer Datenerfassungseinrichtung durchgeführt wird.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messung kontinuierlich mittels mindestens zweier Datenerfassungseinrichtungen durchgeführt wird.
19. Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration von Organismen in einem Fluid, wobei die Vorrichtung einen Leitungsabschnitt (46) , ein Datenverarbeitungssystem (7,50) mit einem Programm zur Ermittlung der Organismenkonzentration und mindestens eine zumindest teilweise in oder an dem Leitungsabschnitt (46) angeordnete Datenerfassungseinrichtung (3) und ihren Sensor (30) umfaßt.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei das Programm zur Ermittlung der Organismenkonzentration einen Algorithmus zur Bestimmung der Organismenkonzentration in Abhängigkeit einer zeitabhängigen Änderung mindestens eines Metabolitenparameters umfaßt.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, wobei der Algorithmus die Bestimmung der Organismenkonzentration in Abhängigkeit von der Zeit und der Temperatur erlaubt .
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei der Leitungsabschnitt (46) mindestens ein Ventil (2) aufweist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei die Datenerfassungseinrichtung (3) mit ihrem Sensor (30) eine Sauerstoff-Datenerfassungseinrichtung (3) mit ihrem Sensor (30) umfaßt.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 23, wobei der Leitungsabschnitt (46) als Schlauch oder Hohlfaserbündel, vorzugsweise mit 10 bis 10.000 Fasern pro Bündel, ausgeführt ist.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 24, wobei dem Leitungsabschnitt (46) mindestens eine Pumpe (5) zugeordnet ist.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 25, wobei das Datenverarbeitungssystem (7,50) eine Anzeigevorrichtung (56) aufweist.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 26, wobei das Datenverarbeitungssystem (7,50) einen Mikroprozessor (54) aufweist.
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