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Dokumentenidentifikation DE102006016326A1 18.10.2007
Titel Vorrichtung und Verfahren zur Schnellmessung eines mikrobiologischen Zustands einer Probe
Anmelder Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 80686 München, DE
Erfinder Endres, Hanns-Erik, 80689 München, DE;
Neumeier, Karl, 82024 Taufkirchen, DE;
Sandmeier, Dieter, 91080 Uttenreuth, DE;
Kensbock, Eva, 81375 München, DE
Vertreter Schoppe, Zimmermann, Stöckeler & Zinkler, 82049 Pullach
DE-Anmeldedatum 06.04.2006
DE-Aktenzeichen 102006016326
Offenlegungstag 18.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.10.2007
IPC-Hauptklasse C12M 1/34(2006.01)A, F, I, 20060406, B, H, DE
IPC-Nebenklasse C12Q 1/00(2006.01)A, L, I, 20060406, B, H, DE   G01N 33/50(2006.01)A, L, I, 20060406, B, H, DE   G01N 33/02(2006.01)A, L, I, 20060406, B, H, DE   G01N 27/403(2006.01)A, L, I, 20060406, B, H, DE   
Zusammenfassung Ein Verfahren zur Bestimmung eines mikrobiologischen Zustands einer Probe umfasst ein Übernehmen von biologischem Material von der Probe auf den Träger, ein Positionieren des Trägers bezüglich einer Probenkammer mit zumindest zwei Elektroden, derart, dass das biologische Material in der Probenkammer angeordnet ist, ein Einstellen einer vorgegebenen Temperatur in der Probenkammer und ein Durchführen einer elektrochemischen Messung unter Verwendung der zumindest zwei Elektroden. Der Träger bleibt dabei während der Durchführung der elektrochemischen Messung in oder an der Probenkammer positioniert.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Verfahren zur Bestimmung eines mikrobiologischen Zustands einer Probe, einen Gelstreifen zur Bestimmung eines mikrobiologischen Zustands einer Probe und ein Probenbehältnis zur Bestimmung eines mikrobiologischen Zustands einer Probe, im Speziellen auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur schnellen Messung des mikrobiologischen Zustands von Substanzen.

Ein mikrobiologischer Zustand von Substanzen ist in vielen Bereichen beispielsweise der Pharma- und der Lebensmittelindustrie von zentraler Bedeutung. Mikrobiologische Kontaminationen bedeuten in der Regel Qualitätsminderung und/oder gesundheitliche Risiken.

Im Umgang mit sensiblem Material ist es häufig entscheidend, möglichst schnell einen Überblick zu bekommen, wie stark kontaminiert bzw. verkeimt dieses Material bzw. diese Materialien sind. Herkömmliche Methoden zur Keimzahlbestimmung sind gerade im Bereich einer Eingangskontrolle in der Lebensmittelindustrie zu langwierig. Daher sind Methoden zur schnellen Messung eines mikrobiologischen Status bzw. Zustands von Probematerialien eine wichtige Ergänzung bei der Eingangskontrolle.

Gemäß dem Stand der Technik sind verschiedene Methoden zur Überwachung eines Bakterienwachstums bekannt. So beschreibt beispielsweise der Artikel „Monitoring of bacteria growth using a wireless, remote query resonant-circuit sensor: application to environmental sensing" (Überwachung eines Bakterienwachstums unter Verwendung eines drahtlosen fernabfragbaren Sensors mit einer resonanten Schaltung: Anwendung auf Umwelt-Sensorik) von K.G. Ong u.a., veröffentlicht im Elsevier Journal of Biosensors and Bioelectronics, No. 16, 2001, Seiten 305 bis 312, eine neue Technik zur in-vivo-Messung von komplexen Permittivitäts-Spektren einer Lösung mit einer biologischen Kultur. Ein Sensor bestehend aus einer gedruckten resonanten Schaltung mit einer Induktivität und einer Kapazität wird demgemäß in der Lösung mit der Kultur platziert. Das Impedanzspektrum des Sensors wird dann mit Hilfe einer entfernt angeordneten Schleifenantenne gemessen. Das komplexe Permittivitätsspektrum der Kultur wird dann aus dem gemessenen Impedanzspektrum berechnet. Gemäß einem Aufbau wird die Lösung mit der Kultur ununterbrochen gerührt, und eine konstante Temperatur während der Dauer der Messung durch ein Wasserbad aufrechterhalten. Die Oberfläche des Sensors ist ferner durch eine aufgesprühte Ummantelung geschützt.

Eine ausführlichere Beschreibung der genannten Messanordnung befindet sich im Übrigen in der Veröffentlichung „Remote query resonant-circuit sensor for monitoring of bacterial growth: application to food quality control" von K.G. Ong u.a., veröffentlicht in dem MDPI-Journal „Sensors" (ISSN 1424-8220), Nr. 2, 2002, Seiten 219 bis 232.

Weiterhin vertreibt die Firma SY-LAB unter der Bezeichnung „BacTrac 4300" ein System zur mikrobiologischen Überwachung von Proben. Messzellen, die sowohl als wiederverwendbare und autoklavierbare Glasmesszellen als auch als Einwegmesszellen zur eigenen Füllung oder betriebsfertig mit Medium vorgefüllt vorliegen, werden an der Messzellenunterseite durch vier Stahlelektroden kontaktiert. Der genannte mikrobiologische Analysator umfasst ferner einen Thermostat sowie eine Elektronik zur automatischen Steuerung und Messwertbildung jedes einzelnen Messplatzes und Inkubators.

Bei der Verwendung des oben genannten Messsystems wird biologisches Material mit Hilfe einer Entnahmevorrichtung von einer Probe abgenommen, anschließend in einem Gefäß von der Proben-Entnahmevorrichtung abgelöst und typischerweise in einer Flüssigkeit aufgelöst. Die Flüssigkeit wird dann in die Messzelle eingefüllt.

In anderen Worten, die Probe muss in flüssiger bzw. gelöster Form in die Messzelle eingebracht werden, wobei gegebenenfalls ferner eine Nährlösung zugegeben wird.

Es sei allerdings darauf hingewiesen, dass das entsprechende Verfahren aufwendig ist und speziell bei ungeübtem Personal eine hohe Gefahr einer unerwünschten Verunreinigung und somit eines falschen Analyseergebnisses mit sich bringt.

Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein effizienteres und einfacher anwendbares Konzept zur Bestimmung eines mikrobiologischen Zustands einer Probe zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Bestimmung eines mikrobiologischen Zustands einer Probe gemäß Anspruch 1, einen Gelstreifen gemäß Anspruch 13 sowie ein Probenbehältnis gemäß Anspruch 17 gelöst.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Bestimmung eines mikrobiologischen Zustands einer Probe, gemäß dem in einem ersten Schritt biologisches (bzw. mikrobiologisches) Material von der Probe auf einen Träger übernommen wird. Anschließend wird der Träger bezüglich einer Probenkammer, die zumindest zwei Elektroden aufweist, derart positioniert, dass das biologische Material in der Probenkammer angeordnet ist. Anschließend wird eine vorgegebene Temperatur in der Probenkammer eingestellt, und es wird eine elektrochemische Messung unter Verwendung der zumindest zwei Elektroden durchgeführt, wobei der Träger während der Durchführung der elektrochemischen Messung in oder an der Probenkammer positioniert bleibt.

Es ist der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung, dass es vorteilhaft ist, den Träger, auf den das biologische Material von der Probe übernommen wird, direkt in die mit zumindest zwei Elektroden versehene Probenkammer einzubringen und während der Durchführung der elektrochemischen Messung in der Probenkammer zu belassen. Es hat sich nämlich gezeigt, dass durch das Vorhandensein des Trägers in der Probenkammer die elektrochemische Messung nur wenig beeinflusst wird, oder dass der Einfluss des Trägers aus der Messung herausgerechnet werden kann. Somit ist es gemäß dem Kerngedanken der vorliegenden Erfindung nicht mehr erforderlich, das mikrobiologische Material in einem separaten Schritt von dem Träger abzulösen, wodurch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Aufwand für die Durchführung der Bestimmung des mikrobiologischen Zustands gegenüber herkömmlichen Verfahren wesentlich verringert wird. Dies führt zu einer deutlichen Einsparung von Zeit und somit auch von Kosten.

Ferner wird durch das direkte Einbringen des Trägers in die mit Elektroden versehene Probenkammer das Risiko einer Kontamination, das bei dem bei herkömmlichen Verfahren üblichen Ablösen des mikrobiologischen Materials von dem Träger besteht, unterbunden.

Zudem verringert sich der Aufwand für eine Reinigung der verwendeten Geräte und eine Entsorgung der Abfallprodukte. In einem Idealfall kommt nämlich nur der Träger sowie die Probenkammer in Kontakt mit dem biologischen Material der Probe, während weitere Werkzeuge oder Gefäße nicht verwendet werden bzw. nicht mit dem biologischen Material in Kontakt kommen. Somit ist nach Abschluss der Messungen entweder nur eine Reinigung der Probenkammer erforderlich, oder die Probenkammer kann einschließlich des nach Abschluss der Messung immer noch in der Probenkammer befindlichen Trägers entsorgt werden, falls die Probenkammer als eine Einweg-Vorrichtung ausgelegt ist.

Ferner ist festzuhalten, dass das erfindungsgemäße Verfahren aufgrund seiner Einfachheit schnell und kostengünstig vor Ort durchgeführt werden kann, da außer dem Träger lediglich noch die Probenkammer erforderlich ist. Ein weiteres Hantieren mit Chemikalien hingegen ist nicht erforderlich, was eine Messung an beliebigen Orten ermöglicht. Sämtliche Abfallstoffe sind im Übrigen nach Abschluss der Messung in der Probenkammer eingeschlossen, was wiederum einen portablen Einsatz erleichtert, da nur die Probenkammer zu einer Entsorgungsstelle bzw. Reinigungseinrichtung transportiert werden muss.

Somit ist auch von Nichtfachleuten beispielsweise im Bereich der Lebensmittelkontrolle eine einfache Messung möglich.

Ferner bringt das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, dass der Träger Idealerweise nur mit der Probenkammer (und gegebenenfalls zusätzlich einer Einrichtung, mit der der Träger in die Probenkammer eingebracht wird), in Kontakt kommt, so dass ein höchstmögliches Maß an Stabilität gewährleistet ist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst das Übernehmen des biologischen Materials von der Probe auf den Träger ein Kontaktieren der Probe mit einem als Träger dienenden Gelstreifen. Der Gelstreifen trägt bevorzugt, aber nicht notwendigerweise, einen Nährstoff, der ein Wachstum von Mikroorganismen fördert. Das Positionieren des Trägers in der Probenkammer umfasst somit ein Einlegen des Gelstreifens in die Probenkammer. Es hat sich nämlich gezeigt, dass ein Gelstreifen besonders vorteilhaft als ein Träger für eine Probe eingesetzt werden kann. Ein Gelstreifen übernimmt in besonders vorteilhafter Weise das biologische Material und kann gleichzeitig mit einer Substanz versetzt sein bzw. aus einer Substanz bestehen, die ein Wachstum von Mikroorganismen fördert.

Ferner ist festzuhalten, dass ein Gelstreifen besonders vorteilhaft in die Probenkammer zum Verbleib eingebracht werden kann, da ein Gelstreifen, einmal eingebracht, an einer Begrenzung bzw. Wand der Probenkammer haften bleibt. Somit weist ein Gelstreifen wesentlich günstigere Eigenschaften auf als beispielsweise eine Flüssigkeit, in der das biologische Material gelöst ist. Im Gegensatz zu einer Flüssigkeit droht ein Gelstreifen nämlich nicht aus der Probenkammer auszutreten, solange die Probenkammer nicht geschlossen ist. Andererseits besteht diese Gefahr sowohl bei herkömmlichen bekannten festen Trägern (die beispielsweise durch einen Luftzug aus der Probenkammer geblasen werden können) als auch bei in die Probenkammer eingebrachten Flüssigkeiten (die beispielsweise bei Erschütterungen der Probenkammer austreten können). Somit eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren in Verbindung mit einem Gelstreifen besonders gut zur mobilen Durchführung der chemischen Analyse, auch in Bereichen, die ungünstigen Umwelteinflüssen (wie Erschütterungen, Luftzug u.a.) ausgesetzt sind.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird es bevorzugt, dass das Einlegen des Gelstreifens in die Probenkammer derart erfolgt, dass der Gelstreifen zumindest zwei Elektroden berührt. Somit ist allein durch das Einlegen des Gelstreifens gewährleistet, dass der Kontakt mit den Elektroden besteht. Ein weiteres Zutun (beispielsweise in Form einer Zuführung einer Flüssigkeit) ist somit nicht mehr erforderlich. Im Übrigen kann durch die genannte Maßnahme gewährleistet werden, dass beispielsweise genau diejenige Oberfläche des Gelstreifens in Kontakt mit den Elektroden ist, mit der in einem vorherigen Schritt das biologische Material von der Probe abgenommen wurde. Somit ist genau derjenige Teil des Gelstreifens, an dem die höchste Konzentration an biologischem Material auftritt den Elektroden am nächsten, was gegenüber herkömmlichen Anordnungen eine erhebliche Verbesserung der Empfindlichkeit mit sich bringt.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird es ferner bevorzugt, dass der Gelstreifen vor der Benutzung in einer sterilen Verpackung verpackt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst somit ein Öffnen der sterilen Verpackung vor dem Kontaktieren der Probe mit dem Gelstreifen. Damit ist gewährleistet, dass sich der Gelstreifen in einem sterilen Zustand befindet, bis die Verpackung geöffnet wird.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das Übernehmen des biologischen Materials von der Probe auf den Träger ein Kontaktieren der Probe mit einem als Träger dienenden Adhäsionsstreifen. Ein Positionieren des Trägers in der Probenkammer umfasst damit ein Positionieren des Adhäsionsstreifens in der Probenkammer. Es hat sich nämlich gezeigt, dass auch ein Adhäsionsstreifen sich besonders gut eignet, um biologisches Material von einer Probe zu entnehmen, und dass eine Analyse in besonders vorteilhafter Weise durchgeführt werden kann, indem der Adhäsionsstreifen direkt in die Probenkammer eingebracht wird und dort während der stattfindenden Messung verbleibt.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Adhäsionsstreifen derart an einem Deckel zum Verschließen der Probenkammer angebracht bzw. befestigt (z.B. geklebt), dass der Adhäsionsstreifen nach dem Verschließen der Probenkammer mit dem Deckel innerhalb der Probenkammer positioniert ist. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst bei diesem Ausführungsbeispiel ein Verschließen der Probenkammer mit dem Deckel, so dass der Adhäsionsstreifen nach dem Verschließen innerhalb der Probenkammer positioniert ist. Somit kann das erfindungsgemäße Verfahren weiter vereinfacht werden. Eine Durchführung der Messung erfordert dabei lediglich das Kontaktieren der Probe mit dem bereits an dem Deckel befestigten Adhäsionsstreifen und ein Verschließen der Probenkammer mit dem Deckel. Bei der Durchführung der beiden genannten Arbeitsschritte ist somit automatisch bzw. ohne weiteres Zutun gewährleistet, dass die Probenkammer verschlossen ist und dass sich ferner der Adhäsionsstreifen innerhalb der Probenkammer befindet. Somit stellt das erfindungsgemäße Verfahren eine wesentliche Arbeitserleichterung dar, da separate Arbeitsschritte eines Verschließens der Probenkammer bzw. eines Einbringens des Adhäsionsstreifens in die Probenkammer in einem Arbeitsschritt erledigt werden.

Der Deckel der Probenkammer kann ferner so ausgelegt sein, dass die Oberfläche des Adhäsionsstreifens durch das Verschließen des Deckels direkt auf die Elektroden aufgedrückt wird, wodurch dann beispielsweise ein besonders guter Kontakt zwischen dem mit dem Adhäsionsstreifen aufgenommenen biologischen Material und den Elektroden besteht, was in einer gegenüber bekannten Verfahren verbesserten Empfindlichkeit der Messung resultiert.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ferner ein Einbringen einer Nährlösung in die Probenkammer.

Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Einbringen der Nährlösung ein Pumpen der Nährlösung aus einer Vorratskammer in die Probenkammer umfassen. Der genannte Schritt kann besonders vorteilhaft durchgeführt werden, wenn sowohl die Probenkammer als auch die Vorratskammer Teil einer integrierten Einrichtung sind, so dass ein separater Schritt eines Herstellens von Verbindungen nicht erforderlich ist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das Pumpen der Nährlösung aus der Vorratskammer in die Probenkammer ein Ausüben einer Kraft auf einen elastischen bzw. verformbaren Bereich der Vorratskammer, so dass das Volumen der Vorratskammer verringert wird, und so dass die Nährlösung durch eine fluidische Verbindung mit mindestens einem Ventil von der Vorratskammer in die Probenkammer fließt. Somit kann durch eine lediglich rein manuelle Einwirkung die Nährlösung in die Probenkammer gepumpt werden. Ein direkter Kontakt zu der Nährlösung ist nicht erforderlich, sondern die Nährlösung ist vor dem Pumpen in der Vorratskammer eingeschlossen und nach dem Pumpen in der Probenkammer eingeschlossen.

Somit wird eine Kontamination der Nährlösung wirkungsvoll verhindert, und zum Zwecke des Pumpens ist lediglich eine mechanische Krafteinwirkung, die beispielsweise durch einen menschlichen Finger oder ein anderes Werkzeug ausgeübt werden kann, erforderlich.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst das Pumpen der Nährlösung von der Vorratskammer in die Probenkammer ein Ausüben einer Kraft auf einen elastischen bzw. verformbaren Bereich der Probenkammer oder des Deckels der Probenkammer, so dass sich ein Volumen der Probenkammer verringert, und so dass ein in der verschlossenen Probenkammer vorhandenes Fluid aus der Probenkammer austritt. Bei dem genannten Ausführungsbeispiel umfasst das Pumpen ferner ein Entlasten des elastischen Bereichs der Probenkammer oder des Deckels der Probenkammer, so dass sich das Volumen der Probenkammer vergrößert, und so dass die Nährlösung durch eine fluidische Verbindung mit mindestens einem Ventil von der Vorratskammer in die Probenkammer fließt. Somit kann ein Ansaugen der Nährlösung durch die Probenkammer erreicht werden. Dies ist besonders vorteilhaft, da in dem genannten Fall nur der Deckel der Probenkammer (der zwangsläufig zum Öffnen ausgelegt ist, um ein Einbringen des Trägers in die Probenkammer zu ermöglichen), nicht aber ein Deckel der Vorratskammer, besonders elastisch sein muss. Dies ist von Vorteil, da typischerweise der Deckel der Probenkammer in einem separaten Prozess hergestellt wird, so dass nur bei diesem separaten Prozess (nicht bei einer Herstellung der gesamten Analyseeinrichtung) beispielsweise ein besonders elastisches Material eingesetzt werden muss.

Die vorliegende Erfindung umfasst ferner einen Gelstreifen zur Bestimmung eines mikrobiologischen Zustands einer Probe, wobei der Gelstreifen steril verpackt ist, und wobei der Gelstreifen zumindest einen Nährstoff enthält, der ein Wachstum von Mikroorganismen fördert. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, dass es besonders vorteilhaft ist, einen steril verpackten Gelstreifen zu verwenden, um biologisches Material von einer Probe in eine Probenkammer zu bringen. Der Gelstreifen dient dabei als Träger für das mikrobiologische Material und enthält gleichzeitig einen Nährstoff, der das Wachstum der Mikroorganismen fördert. Somit kann das mikrobiologische Material derart von der Probe abgenommen werden, dass das mikrobiologische Material lediglich mit dem Gelstreifen in Kontakt kommt.

Der Gelstreifen eignet sich ferner zum Einbringen in eine Probenkammer, wobei aufgrund der Konsistenz des Gelstreifens eine vorteilhafte Handhabung möglich ist. Im Gegensatz zu Verfahren, bei denen das von der Probe entnommene mikrobiologische Material in einer Flüssigkeit gelöst wird, sind für die Handhabung eines Gelstreifens somit keine weiteren Behältnisse bzw. Verfahrensschritte erforderlich. Durch die Verwendung eines Gelstreifens, der einen Nährstoff enthält, ersetzt nämlich ein einziger Schritt des Übernehmens des biologischen Materials auf den Gelstreifen die herkömmlich üblichen getrennten Schritte des Übernehmens des biologischen Materials auf einen Träger sowie des Zugebens einer Nährlösung.

Ferner ermöglicht ein Verwenden eines Gelstreifens eine besonders komfortable Handhabung bei der Durchführung einer mikrobiologischen Analyse, wie es schon oben ausgeführt wurde. Außerdem eignet sich ein Gelstreifen sehr gut dazu, direkt mit Kontakten bzw. Elektroden in einer Probenkammer in elektrischen Kontakt gebracht zu werden. Beispielsweise kann bei Verwendung eines Gelstreifens der Teil der Oberfläche des Gelstreifens mit den Elektroden in Kontakt gebracht werden, mit dem die Probe kontaktiert wurde, so dass an den Elektroden eine maximale Konzentration an biologischem Material vorhanden ist.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die sterile Verpackung des Gelstreifens eine Einrichtung zum Öffnen der sterilen Verpackung, wobei die sterile Verpackung ausgelegt ist, um ein Öffnen oder ein teilweises Entfernen der sterilen Verpackung zu ermöglichen, so dass nach dem Öffnen oder teilweise Entfernen der Verpackung der Gelstreifen weiterhin in der sterilen Verpackung oder in einem verbleibenden Teil der sterilen Verpackung enthalten ist. Ferner ist die Verpackung so ausgelegt, dass eine Oberfläche des Gelstreifens nach dem Öffnen der sterilen Verpackung eine Probe kontaktieren kann, und dass ferner ein für eine Handhabung dienender Bereich des Gelstreifens auch nach dem Öffnen oder teilweise Entfernen der sterilen Verpackung weiterhin von der sterilen Verpackung bedeckt ist.

Mit anderen Worten, die Verpackung des Gelstreifens ist so ausgelegt, dass nach einem Öffnen der Verpackung oder einem teilweise Entfernen der sterilen Verpackung der Gelstreifen weiterhin in der sterilen Verpackung gehalten ist, so dass sich die sterile Verpackung nicht vollständig von dem Gelstreifen löst. Weiterhin ist ein Teil des Gelstreifens nach dem Öffnen der Verpackung oder nach dem teilweisen Entfernen der Verpackung freiliegend, so dass mit dem freiliegenden Teil des Gelstreifens die Probe kontaktiert werden kann, um biologisches bzw. mikrobiologisches Material von der Probe auf den Gelstreifen zu übernehmen. Ein nicht-freiliegender Teil des Gelstreifens ist ferner für eine Handhabung des Gelstreifens, also beispielsweise für eine manuelle Handhabung des Gelstreifens oder für eine Handhabung mit einem Werkzeug (wie z.B. einer Pinzette, Zange oder einer anderen Greifvorrichtung) geeignet. In anderen Worten, die sterile Verpackung (z.B. eine Folie) ermöglicht beispielsweise unter Verwendung einer Sollbruchstelle oder einem ähnlichen Mechanismus, der ein nur teilweises Entfernen oder Öffnen der Verpackung erlaubt, den geöffneten Gelstreifen auch mit einer nicht-sterilen Greifvorrichtung bzw. manuell handzuhaben, ohne dass der Gelstreifen an sich durch Keime auf dem nicht-sterilen Werkzeug oder auf der nicht-sterilen menschlichen Hand verunreinigt bzw. kontaminiert wird.

Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Probenbehältnis zur Bestimmung eines mikrobiologischen Zustands einer Probe. Das Probenbehältnis umfasst ein Elektroden-Träger-Bauteil mit zumindest zwei Elektroden und einen Deckel, der ausgelegt ist, um ein Verschließen des Probenbehältnisses zu ermöglichen, und um derart mit dem Elektroden-Träger-Bauteil zusammenzuwirken, dass eine abgeschlossene Probenkammer in dem Probenbehältnis entsteht. An den Deckel ist ein Adhäsionsstreifen derart angebracht, dass der Adhäsionsstreifen innerhalb der Probenkammer positioniert ist, wenn die Probenkammer durch den Deckel verschlossen ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wurde nämlich erkannt, dass eine mikrobiologische Analyse besonders effizient durchgeführt werden kann, wenn eine Adhäsionsfolie an einem Deckel einer Probenkammer angebracht ist, derart, dass die Adhäsionsfolie bzw. der Adhäsionsstreifen innerhalb der Probenkammer positioniert ist, wenn die Probenkammer durch den Deckel verschlossen ist. Die genannte Vorrichtung ermöglicht es, mit besonders wenigen Arbeitsschritten das mikrobiologische Material in die Probenkammer einzubringen und diese gleichzeitig zu verschließen.

Bei einer Durchführung einer mikrobiologischen Analyse unter Verwendung des erfindungsgemäßen Probenbehältnisses ist lediglich die bereits an dem Träger angebrachte Adhäsionsfolie mit der Probe in Kontakt zu bringen, so dass mikrobiologisches Material von der Probe auf die Adhäsionsfolie übernommen wird. Anschließend ist der Deckel auf das Elektroden-Träger-Bauteil aufzusetzen, wodurch bereits sowohl die Probenkammer verschlossen ist als auch das mikrobiologische Material in die Probenkammer eingebracht ist. Somit ermöglicht das erfindungsgemäße Probenbehältnis eine besonders effiziente Durchführung einer mikrobiologischen Analyse.

Ein weiteres Element zu Probenaufnahme (beispielsweise ein Deckel der Probenkammer) kann gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel statt der Adhäsionsfolie ein Vlies zur Flüssigkeitsaufnahme enthalten, das eine kontaminierte Flüssigkeit aufnimmt. Die weitere Vorgehensweise erfolgt analog zur Adhäsionsfolie.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Adhäsionsfolie durch einen Mikrofilter ersetzt. Der Deckel, der den Mikrofilter trägt, wird mit einer wiederverschließbaren Öffnung, z.B. durch eine geeignete Verschlussfolie ergänzt. Der Mikrofilter kann so in eine Gas- oder Flüssigkeitsströmung eingesetzt werden und sammelt die darin enthaltenen mikrobiologischen Entitäten auf. Nach einer angemessenen Sammelzeit wird der Deckel verschlossen und auf die Probenkammer aufgesetzt. Das Verfahren folgt wie bei den anderen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das Probenbehältnis ferner ein Heizelement und einen Temperatursensor. Das Elektroden-Träger-Bauteil umfasst ein Trägersubstrat, wobei das Heizelement auf einer ersten Oberfläche des Trägersubstrats angeordnet ist, und wobei der Temperatursensor und die zumindest zwei Elektroden auf einer der ersten Oberfläche des Trägersubstrats gegenüberliegenden zweiten Oberfläche des Trägersubstrats angeordnet sind. Die durch den Deckel verschließbare Probenkammer grenzt an die zweite Oberfläche an, so dass die zumindest zwei Elektroden in Kontakt mit der Probenkammer stehen, und so dass der Temperatursensor zwischen der Probenkammer und dem Heizelement angeordnet ist. Der genannte Aufbau ermöglicht eine einfache kostengünstige Herstellung der erfindungsgemäßen Struktur.

Durch das Aufbringen des Heizelements und des Temperatursensors auf unterschiedlichen Seiten des Trägersubstrats, so dass der Temperatursensor zwischen dem Heizelement und der Probenkammer liegt, wird im Übrigen eine besonders präzise Regelung der Temperatur in der Probenkammer ermöglicht, da ein Wärmefluss von dem Heizelement zu der Probenkammer durch den Temperatursensor verläuft, wobei die Temperatur an der der Probenkammer zugewandten Oberfläche des Trägersubstrats die tatsächliche Temperatur in der Probenkammer in sehr guter Weise wiederspiegelt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Probenbehältnis ferner ein lichtdurchlässiges Fenster für eine optische Beobachtung oder Vermessung eines Inhalts der Probenkammer, wodurch elektrochemische Messungen mit Hilfe der Elektroden ergänzt werden können.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das Probenbehältnis ferner eine Vorratskammer zur Aufnahme eines Fluids, die mit der Probenkammer über eine fluidische Verbindung mit zumindest einem Ventil verbunden ist. Das Probenbehältnis ist ferner ausgelegt, um ein Pumpen des Fluids von der Vorratskammer in die Probenkammer zu ermöglichen. Die genannte Ausführung ist besonders vorteilhaft, wenn zur Durchführung einer mikrobiologischen Analyse die Zuführung eines weiteren Fluids, beispielsweise einer zusätzlichen Nährlösung, hilfreich bzw. erforderlich ist.

Mit dem Einbringen des Fluids in die Vorratskammer, die in dem Probenbehältnis ausgebildet ist, sind somit alle für die Durchführung der Analyse erforderlichen Stoffe bereits in dem Probenbehältnis vorhanden. Die Zuführung gegebenenfalls zusätzlich benötigter Substanzen, wie der Nährlösung, erfolgt somit ausschließlich innerhalb des Probenbehältnisses durch darin ausgebildete fluidische Verbindungen. Dadurch wird die Handhabbarkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen, bei denen ein manuelles Zugeben einer Nährlösung in einem separaten Gefäß erforderlich ist, vereinfacht.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist zumindest ein Bereich der Vorratskammer elastisch ausgelegt, so dass durch Ausübung einer mechanischen Kraft ein Volumen der Vorratskammer verkleinerbar ist, um das Fluid aus der Vorratskammer in die Probenkammer zu pumpen. Somit ist für das Einbringen beispielsweise einer Nährlösung aus der Vorratskammer in die Probenkammer lediglich die Ausübung einer Kraft auf die Vorratskammer erforderlich, was beispielsweise manuell durch Ausüben eines Drucks auf die Vorratskammer mit Hilfe eines menschlichen Fingers erfolgen kann. Anstelle des herkömmlichen manuellen Eingießens bzw. Einfüllens der Nährlösung in die Probenkammer ist somit beispielsweise ein Fingerdruck ausreichend, um entsprechende Substanzen in die Probenkammer einzubringen. Ein Kontakt eines Benutzers mit der in die Probenkammer einzubringenden Substanz ist somit ausgeschlossen.

Im Übrigen kann gemäß der vorliegenden Erfindung das Einfüllen der Nährlösung in die Probenkammer nach dem Verschließen derselben durch den Deckel erfolgen, so dass das Gesamtsystem bestehend aus Vorratskammer und Probenkammer unmittelbar nach einem Einbringen des biologischen Materials dauerhaft abgeschlossen bzw. unter Umständen sogar dauerhaft hermetisch oder zumindest weitgehend hermetisch verschlossen werden kann, selbst wenn nachträglich noch weitere Substanzen zuzuführen sind.

Ein Austreten von irgendwelchen Substanzen aus der Probenkammer heraus in die Vorratskammer ist ferner durch das Ventil zwischen der Vorratskammer und der Probenkammer unterbunden. Somit kann das Fluid aus der Vorratskammer in die Probenkammer zu jedem beliebigen Zeitpunkt eingebracht werden, ohne das abgeschlossene System noch einmal öffnen zu müssen. Dadurch kann die Gefahr einer Kontamination des Inhalts der Probenkammer vermieden werden.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Materialbereich, der die Vorratskammer nach außen hin abschließt, zumindest um 50% dünner als ein Materialbereich, der die Probenkammer nach außen hin abschließt. Dadurch ist gewährleistet, dass ein ungeübter Benutzer nicht beispielsweise versehentlich durch Ausüben eines Drucks das Volumen der Probenkammer deutlich verringert. Selbst wenn ein großflächiger Druck von außen auf das Probenbehältnis ausgeübt wird, der sowohl den Materialbereich, der die Vorratskammer nach außen hin abschließt, als auch den Materialbereich, der die Probenkammer nach außen hin abschließt, erfasst, so ist durch die beschriebene Ausführung dennoch sichergestellt, dass das Fluid aus der Vorratskammer in die Probenkammer gepumpt wird.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Druckzeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung eines mikrobiologischen Zustands einer Probe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

2a ein Ablaufschema eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung eines mikrobiologischen Zustands einer Probe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

2b ein Ablaufschema eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung eines mikrobiologischen Zustands einer Probe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

3a einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Gelstreifen mit ungeöffneter steriler Verpackung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

3b einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Gelstreifen mit geöffneter steriler Verpackung;

3c ein Schrägbild eines erfindungsgemäßen Gelstreifens mit geöffneter steriler Verpackung;

4a ein Schnittbild eines erfindungsgemäßen Probenbehältnisses zur Bestimmung eines mikrobiologischen Zustands einer Probe gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und

4b ein Schnittbild eines erfindungsgemäßen Probenbehältnisses zur Bestimmung eines mikrobiologischen Zustands einer Probe gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

1 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung eines mikrobiologischen Zustands einer Probe. Das Verfahren gemäß 1 ist in seiner Gesamtheit mit 100 bezeichnet. Das Verfahren 100 umfasst in einem ersten Schritt 110 ein Übernehmen von biologischem Material von einer Probe auf einen Träger. Das Übernehmen von biologischem Material von einer Probe auf einen Träger kann beispielsweise ein Kontaktieren der Probe mit dem Träger umfassen. In anderen Worten, ein Träger, bei dem es sich beispielsweise um eine Adhäsionsfolie oder um einen im Folgenden noch näher beschriebenen Gelstreifen handeln kann, wird dabei mit einer Oberfläche der Probe in Berührung gebracht, so dass biologisches Material von der Probe bzw. der Oberfläche der Probe auf den Träger übergeht. Der Träger ist somit in der Lage bzw. ausgebildet, um das biologische Material aufzunehmen bzw. an seiner Oberfläche festzuhalten.

In einem zweiten anschließenden Schritt 120 wird ferner der Träger bezüglich einer Probenkammer mit zwei Elektroden derart positioniert, dass das biologische Material in der Probenkammer angeordnet ist. In anderen Worten, der Träger wird in eine Probenkammer mit zwei Elektroden eingebracht.

Das Positionieren des Trägers bezüglich der Probenkammer kann optional ein gleichzeitiges Verschließen der Probenkammer durch den Träger umfassen, so dass das Positionieren des Trägers bezüglich der Probenkammer gleichzeitig das Verschließen der Probenkammer mit sich bringt. Das gleichzeitige Positionieren des Trägers und Verschließen der Probenkammer ergibt sich beispielsweise, wenn der Träger an einem Deckel, der zum Verschließen der Probenkammer dient bzw. der zum Verschließen der Probenkammer ausgelegt ist, befestigt ist.

Optional kann das erfindungsgemäße Verfahren ferner auch ein Verschließen der Probenkammer im Anschluss an das Positionieren des Trägers bezüglich der Probenkammer umfassen.

In einem dritten Schritt 130 wird ferner eine vorgegebene Temperatur in der Probenkammer eingestellt. Das Einstellen der Temperatur kann beispielsweise unter Verwendung eines Heizelements und eines Temperatursensors sowie eines Temperaturreglers erfolgen, wobei bevorzugt der Temperatursensor in das Probenbehältnis, in dem sich die Probenkammer befindet, integriert ist. Ferner ist bevorzugt weiterhin auch das Heizelement in das Probenbehältnis integriert.

Das Verfahren 100 umfasst ferner in einem vierten Schritt 140 ein Durchführen einer elektrochemischen Messung unter Verwendung der zumindest zwei Elektroden in der Probenkammer. Erfindungsgemäß verbleibt der Träger während der Durchführung der Messung in der Probenkammer oder an der Probenkammer positioniert.

Es sei ferner darauf hingewiesen, dass der dritte Schritt 130 optional auch ein Regeln der vorgegebenen Temperatur in der Probenkammer umfassen kann, und dass ferner der dritte Schritt 130 des Einstellens der vorgegebenen Temperatur in der Probenkammer und der vierte Schritt 140 des Durchführens einer elektrochemischen Messung gleichzeitig ausgeführt werden können.

Ferner wird es bevorzugt (ist aber nicht zwingend erforderlich), dass die elektrochemischen Messung wiederholt durchgeführt wird, um einen zeitlichen Verlauf einer Messgröße zur Auswertung zu erhalten, um damit den mikrobiologischen Zustand der Probe bestimmen zu können.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann weiter verfeinert werden, indem beispielsweise in dem ersten Schritt 110 biologisches Material von der Probe auf einen Gelstreifen übernommen wird, und indem ferner der Gelstreifen dann in der Probenkammer mit zwei Elektroden derart positioniert wird, dass der Gelstreifen die zumindest zwei Elektroden berührt. Die Verwendung des Gelstreifens kann dabei beispielsweise ferner ein Öffnen oder ein teilweises Entfernen einer sterilen Verpackung des Gelstreifens umfassen, woraufhin das biologische Material von der Probe auf den Gelstreifen übernommen wird.

Das Öffnen der sterilen Verpackung des Gelstreifens kann beispielsweise derart erfolgen, dass ein für eine Handhabung dienender Bereich des Gelstreifens weiterhin von der sterilen Verpackung bedeckt ist, während ein zum Übernehmen des biologischen Materials von der Probe dienender Bereich des Gelstreifens durch das Öffnen der Verpackung oder das teilweise Entfernen der sterilen Verpackung freigelegt ist. Der Gelstreifen wird dann bevorzugt einschließlich der verbleibenden Verpackung in die Probenkammer eingelegt, und die verbleibende Verpackung kann auch während der Messung (also nach Verschließen der Probenkammer) in der Probenkammer bleiben.

In diesem Fall kann das Positionieren des Gelstreifens in der Probenkammer derart erfolgen, dass der Gelstreifen die zumindest zwei Elektroden kontaktiert, während hingegen die verbleibende Verpackung die Elektroden nicht kontaktiert. Dadurch kann sichergestellt werden, dass nur der Gelstreifen an sich, der das zu analysierende biologische Material enthält, mit den Elektroden in Kontakt steht, während hingegen die Verpackung des Gelstreifens, die äußerlich kontaminiert sein kann, die Elektroden nicht berührt. Damit wird eine Verfälschung des Messergebnisses durch irgendwelche Kontaminationen auf der Außenseite der Verpackung vermieden.

Ist ferner bei einem anderen Ausführungsbeispiel ein Adhäsionsstreifen an dem Deckel der Probenkammer befestigt, so umfasst das Übernehmen des biologischen Materials von der Probe auf den Träger und Kontaktieren des an dem Träger befestigten Adhäsionsstreifens durch die Probe, wobei beispielsweise eine Handhabung an einem äußeren Bereich des Deckels (der nach einem Verschließen der Probenkammer durch den Deckel nicht in Kontakt mit der Probenkammer steht) erfolgen kann. Damit kann beispielsweise eine Kontamination der Adhäsionsfolie durch die Handhabung vermieden werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren 100 kann ferner ein Einbringen einer Nährlösung aus einer Vorratskammer in die Probenkammer umfassen, um das Wachstum von Mikroorganismen in der Probenkammer zu fördern. Ferner können andere Substanzen eingebracht werden, die beispielsweise eine Selektivität der mikrobiologischen Analyse im Hinblick auf einen speziellen Typ von Mikroorganismen bzw. Bakterien erhöhen. Das Einbringen der Nährlösung in die Probenkammer kann beispielsweise durch ein Pumpen der Nährlösung von der Vorratskammer in die Probenkammer erfolgen, wobei das Pumpen in einer vorteilhaften einfachen Weise durch ein Ausüben eines Druckes auf einen elastischen bzw. verformbaren Bereich der Vorratskammer erfolgt. Damit kann die Nährlösung durch eine fluidische Verbindung mit zumindest einem Ventil von der Vorratskammer in die Probenkammer fließen.

Allerdings sind noch andere Punktmechanismen denkbar. Beispielsweise kann das Pumpen der Nährlösung aus der Vorratskammer in die Probenkammer ein Ausüben einer Kraft auf einen elastischen Bereich der Probenkammer umfassen, so dass sich ein Volumen der Probenkammer verkleinert und ein in der verschlossenen Probenkammer vor einem Ausüben der Kraft enthaltenes Fluid aus der Probenkammer austritt. Das Pumpen kann in diesem Fall ferner ein Entlasten des elastischen Bereichs der Probenkammer umfassen, so dass sich das Volumen der Probenkammer vergrößert. Somit kann die Nährlösung (oder ein anderes Fluid) durch eine fluidische Verbindung mit mindestens einem Ventil von der Vorratskammer in die Probenkammer fließen, um den in der Probenkammer entstehenden Unterdruck auszugleichen.

Zusammenfassend lässt sich somit festhalten, dass biologisches oder mikrobiologisches Material (oder auch chemisches Material) in dem ersten Schritt 110 auf verschiedene Arten von einer Probe abgenommen werden können, wie im Folgenden ausführlich erläutert wird.

2a zeigt ein Ablaufschema eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung eines mikrobiologischen Zustands einer Probe. Das Ablaufschema gemäß 2a ist in seiner Gesamtheit mit 200 bezeichnet. In anderen Worten, 2a zeigt ein Schema eines Probenahmeverfahrens mit einem Gelstreifen.

Ausgangspunkt des Verfahrens 200 ist ein steriler Gelstreifen, der auch die für ein optimales Mikrobenwachstum erforderlichen Nährstoffe enthält. Der Gelstreifen 210 ist steril verpackt, so dass zumindest in einem Inneren einer sterilen Verpackung 212 eine Konzentration an Keimen hinreichend gering ist. Die Außenseite der sterilen Verpackung 210 ist bevorzugt anfänglich ebenso keimfrei, dies ist allerdings für das erfindungsgemäße Verfahren nicht zwingend erforderlich. Der Gelstreifen 210 enthält ferner bevorzugt Agar, ein Universalnährmedium. Der Gelstreifen 210 kann aber auch ein anderes Nährmedium und/oder ein selektives Nährmedium umfassen, das beispielsweise auf eine bestimmte mikrobiologische Spezies abgestimmt ist. Kurz: der Gelstreifen ist steril verpackt.

In einem ersten Schritt 214 wird der Gelstreifen geöffnet. Mit anderen Worten, es wird entweder die sterile Verpackung 212 des Gelstreifens lediglich geöffnet, oder teilweise entfernt. Alternativ könnte auch die gesamte sterile Verpackung 212 des Gelstreifens entfernt werden, dies würde allerdings den Nachteil mit sich bringen, dass der dann vollkommen ausgepackte Gelstreifen nicht mehr vor Kontaminationen bei einer Handhabung geschützt wäre.

Das Ablaufschema 200 zeigt zur Veranschaulichung den geöffneten Gelstreifen 210, wobei der eigentliche Gelstreifen unverändert ist, wobei jedoch eine geöffnete Verpackung 220 vorliegt. In anderen Worten, eine Oberfläche des Gelstreifens liegt zumindest in einem Teilbereich frei, wobei die freiliegende Oberfläche mit 222 bezeichnet ist.

In einem zweiten Schritt 224 wird der Gelstreifen auf eine Probe 230 bzw. auf eine Test-Oberfläche gelegt bzw. aufgelegt. Der Gelstreifen nimmt somit eine definierte Menge an Keimen, die sich auf der Oberfläche (der Probe) bzw. auf der Testoberfläche befindet, auf. In anderen Worten, der Gelstreifen nimmt eine Probe einer Mikroflora der Probe bzw. der Test-Oberfläche.

In einem dritten Schritt 240 wird der Gelstreifen 210 anschließend auf eine Elektrode 244 gelegt und in einer heizbaren Messkammer bzw. Probenkammer 226 entwickelt.

In anderen Worten, der Gelstreifen kann, nachdem er auf die Probe aufgelegt wurde und eine definierte Menge der Keime, die sich auf der Oberfläche befinden, aufgenommen hat, zur Messung in eine Probenkammer eingeführt werden. Hierzu ist beispielsweise nur eine einzige Probenkammer notwendig.

Es wird darauf hingewiesen, dass die Elektrode 244 in dem Ablaufschema 200 als eine einzige große Elektrode gezeichnet ist. Der Elektrode 244 kann aber auch 2 oder mehr Einzelelektroden umfassen, die den Gelstreifen 210 an verschiedenen Punkten bzw. in verschiedenen Bereichen berühren. Insbesondere kann die Elektrode bzw. Elektrodenanordnung 244 so ausgelegt sein, dass die Einzelelektroden bei geeigneter Ausrichtung des Gelstreifens 210 nur den Gelstreifen 210 selbst, nicht aber die geöffnete Verpackung 220 des Gelstreifens berühren. Damit kann eine Verfälschung der Messung durch Kornamination von der Außenseite der geöffneten Verpackung 220 vermieden werden.

2b zeigt ein Ablaufschema eines weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung eines mikrobiologischen Zustands einer Probe. Das Verfahren gemäß 2b ist in seiner Gesamtheit mit 250 bezeichnet. Das Verfahren 250 geht von einem Probenbehältnis 260 aus, das aus 2 Teilen besteht. Ein Elektroden-Träger-Bauteil 262 (beispielsweise ein Substrat) trägt zwei Elektroden 264, 266, und bildet zusammen mit einem Deckel 268 einen abgeschlossenen Hohlraum 270, der eine Probenkammer darstellt. Die an dem Elektroden-Träger-Bauteil 262 angebrachten Elektroden 264, 266 sind so angeordnet, dass sie in Kontakt mit der Probenkammer 270 stehen. Der Deckel 268 ist ferner beispielsweise über Schnapphaken 272, 274 mit dem Elektroden-Träger-Bauteil 262 verbunden bzw. verbindbar. An dem Deckel 268 ist ferner eine Adhäsionsfolie 276 befestigt, z.B. angeklebt.

In einem Auslieferungszustand kann die Probenkammer 270 beispielsweise durch den Deckel 268 verschlossen sein, oder es können alternativ das Elektroden-Träger-Bauteil 262 und der Deckel 268 separat ausgeliefert werden. Ist in dem Auslieferungszustand die Probenkammer 270 durch den Deckel 268 verschlossen, so umfasst das erfindungsgemäße Verfahren in einem ersten Schritt 280 (optional) ein Öffnen der Probenkammer, also ein Trennen des Deckels 268 von dem Elektroden-Träger-Bauteil 262. Ferner umfasst der erste Schritt 280 ein Kontaktieren einer Probe 282 mit dem an dem Deckel 268 der Probenkammer befestigten Adhäsionsstreifen 276. Dadurch nimmt der Adhäsionsstreifen 276 biologisches bzw. mikrobiologisches Material 284 von der Probe 282 bzw. von der Oberfläche der Probe 282 auf. In anderen Worten, das biologische Material 284 wird entweder durch Adhäsionsstreifen 276 aufgenommen oder bleibt an der Oberfläche des Adhäsionsstreifens 276 haften.

Ein zweiter Schritt 288 umfasst daraufhin ein Verschließen der Probenkammer mit dem Deckel, so dass die Adhäsionsfolie 276 zusammen mit dem aufgenommenen biologischen Material 284 sich im Inneren der Probenkammer 270 befindet.

Ein dritter Schritt 290 umfasst ferner ein Einpumpen einer Nährlösung in die Probenkammer 270, und ein vierter Schritt 292 umfasst ein Aufheizen der Probenkammer auf eine vorgegebene Temperatur. Ein fünfter Schritt 294 umfasst ferner ein Durchführen einer elektrochemischen Messung unter Ausnützung der Elektroden 264, 266. In anderen Worten, werden die Keime bzw. das biologische Material 284 von der zu prüfenden Oberfläche (beispielsweise der Oberfläche der Probe 282) mit der Adhäsionsfolie 276 abgenommen, so wird es bevorzugt, einen oder mehrere Vorratsbehälter für Chemikalien wie z.B. eine Nährlösung sowie eine oder mehrere Analysekammern, die durch Kanäle und/oder Ventile miteinander verbunden sind, vorzusehen, um eine Keimpopulation bzw. biologisches Material zum Wachstum anzuregen.

Wie gezeigt kann sich die Adhäsionsfolie für Mikroben bzw. Keime bzw. biologisches Material 284 auf einem einrastbaren Deckel 268 befinden, der die Probenkammer 270 verschließt. Anschließend (also beispielsweise anschließend an ein Verschließen der Probenkammer 270 durch den einrastbaren Deckel 268) wird somit eine Nährlösung in die Probenkammer durch Druck auf den Deckel einer Chemikalienkammer bzw. einer Vorratskammer für Chemikalien (wie einer Nährlösung) (bzw. eines entsprechenden Vorratsbehälters) analog einer Ballonpumpe gepumpt, wie im Folgenden noch mehr gezeigt wird.

Unabhängig davon, welches der oben beschriebenen Verfahren verwendet wird, also unabhängig davon, ob das biologische Material mit einem Gelstreifen 210 oder mit einer Adhäsionsfolie 276 von der Probe 230, 282 abgenommen wird, kann die nachfolgende Analyse in gleicher Weise erfolgen. Die Probenkammer 226, 270 wird in beiden Verfahrensvarianten anschließend (nach dem Einbringen des Trägers 210, 276 zusammen mit dem durch den Träger 210, 276 aufgenommenen biologischen Material) auf beispielsweise ca. 37°C aufgeheizt. Eine Wachstumskurve biologischen Materials (beispielsweise von Bakterien oder Mikroben) wird daraufhin beispielsweise mit elektrochemischen Messungen verfolgt. Dabei kann auch eine Zeitreihe gebildet bzw. ausgewertet werden. Nach einer von einer ursprünglichen Kontamination bzw. Konzentration an biologischen Material abhängigen Zeit hat sich genügend biologisches bzw. mikrobiologisches Material gebildet, um sicher ein Messergebnis zu erhalten und so auf die ursprüngliche Belastung bzw. Kontamination bzw. Konzentration an biologischen Material rückzuschließen.

3a zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Gelstreifen zur Bestimmung eines mikrobiologischen Zustands einer Probe mit ungeöffneter steriler Verpackung. Der Gelstreifen gemäß 3a ist in seiner Gesamtheit mit 300 bezeichnet. Der Gelstreifen 300 umfasst ein Gel-Material 310 (auch als „Gelstreifen an sich" bezeichnet), das sich in einer sterilen Verpackung 312 befindet. Das Gel-Material 310 ist dabei steril, d.h. frei von Keimen bzw. Bakterien bzw. lebendem biologischen Material. Das kann beispielsweise durch ein entsprechendes Erhitzen des Gel-Materials 310 im Rahmen der Herstellung erreicht worden sein. Ferner kann das Gel-Material aber auch einer Behandlung mit einem chemischen Stoff ausgesetzt worden sein, oder auf anderem Weg, beispielsweise durch Bestrahlung, sterilisiert worden sein.

Das Gel-Material 300 umfasst ferner zumindest einen Nährstoff, der ein Wachstum von Mikroorganismen bzw. Mikroben fördert. Beispielsweise kann das Gel-Material 310 ein Universal-Nährmedium enthalten, z.B. Agar. Alternativ oder zusätzlich kann das Gel-Material 310 aber auch ein selektives Nährmedium enthalten, das beispielsweise das Wachstum von bestimmten Typen von Mikroorganismen bzw. Mikroben bzw. von bestimmtem biologischen Material stärker fördert als das Wachstum von anderem biologischen Material.

Bei der sterilen Verpackung 312 des Gelstreifens kann es sich beispielsweise um eine Plastikfolie, eine Aluminiumfolie, eine Kombination aus einer Plastikfolie und einer Aluminiumfolie oder eine anderweitige Verpackung, die eine Sterilität des Gel-Materials gewährleistet, handeln. Die Verpackung 312 kann das Gel-Material 310 beispielsweise eng umschließen, oder es kann ein Hohlraum zwischen dem Gel-Material 310 und der Verpackung 312 bestehen.

Ferner kann die Verpackung 312 beispielsweise eine oder mehrere Sollbruchstellen 314, 316 umfassen, die ein Öffnung der Verpackung 312 in einer vorgegebenen Weise ermöglichen. Die Sollbruchstellen 314, 316 können beispielsweise so ausgelegt sein, dass bei einem Öffnen die sterile Verpackung 312, 314 derart geöffnet bzw. teilweise entfernt wird, dass das Gel-Material 310 auch nach dem Öffnen bzw. teilweisen Entfernen der Verpackung 312 noch in der verbleibenden Verpackung gehalten ist.

Zur Veranschaulichung zeigt die 3b einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Gelstreifens mit geöffneter Verpackung. Eine nach einem Öffnen oder teilweise Entfernen der Verpackung 312 verbleibende Verpackung 320 umschließt das Gel-Material 310 so weit, dass das Gel-Material 310 immer noch in der verbleibenden Verpackung 320 gehalten ist. Die Bereiche 324, 326 des Gelstreifens 330 bzw. des Gel-Materials 310, die einer Handhabung dienen, sind im Übrigen weiterhin durch die Verpackung 320 bedeckt bzw. geschützt, so dass eine Kontamination des Gel-Materials 310 beispielsweise durch menschliche Finger 334, 336 wirkungsvoll unterbunden ist.

Die sterile Verpackung 312 ist ferner bevorzugt so ausgelegt, dass nach dem Öffnen oder teilweisen Entfernen der sterilen Verpackung 312 ein Bereich 340 des Gelstreifens über die verbleibende Verpackung 320 heraussteht, so dass der herausstehende Bereich 340 des Gelstreifens 330 auf eine Probe 350 aufgebracht werden kann bzw. eine Probe 350 kontaktieren kann, um biologisches Material 352 von der Oberfläche der Probe 350 bzw. von der Probe 350 selbst auf das Gel-Material 310 bzw. auf die Oberfläche des Gel-Materials 310 zu übernehmen. Durch die entsprechende Konsistenz des Gelstreifens sowie die erfindungsgemäße Verpackung wird dabei gleichzeitig sichergestellt, dass das biologische Material 352 auf das Gel-Material 310 übernommen werden kann, während hingegen der der Handhabung dienende Bereich 324, 326 des Gelstreifens 330 durch die verbleibende Verpackung 320 vor Kontamination geschützt ist.

Ferner eignet sich der beschriebene erfindungsgemäße Gelstreifen 300, 330 besonders gut für einen Einsatz in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß 1.

3c zeigt im Übrigen ein Schrägbild eines erfindungsgemäßen geöffneten Gelstreifens 330.

4a zeigt ein Schnittbild eines erfindungsgemäßen Probenbehältnisses zur Bestimmung eines mikrobiologischen Zustands einer Probe gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Probenbehältnis gemäß der 4a ist in seiner Gesamtheit mit 400 bezeichnet und bildet einen Messchip, der beispielsweise als BAKCHIP bezeichnet werden kann.

Das Probenbehältnis 400 umfasst ein Elektroden-Träger-Bauteil 410 (auch als Träger bezeichnet) sowie einen Deckel 412, der als einmal verschließbarer Deckel oder auch als wiederverschließbarer Deckel ausgeführt sein kann. Der Deckel kann beispielsweise, wie schon anhand der 2b gezeigt, beispielsweise so ausgelegt sein, dass eine Einrast-Verbindung zwischen dem Deckel 412 und dem Elektroden-Träger-Bauteil 410 hergestellt werden kann. Ferner wird darauf hingewiesen, dass der Deckel 412 und das Elektroden-Träger-Bauteil 410 so ausgelegt sind, dass in einem geschlossenen Zustand des Deckels 412 eine abgeschlossene Probenkammer 414 entsteht, in die beispielsweise eine Nährlösung oder ein Gel eingebracht sein kann. An dem Elektroden-Träger-Bauteil bzw. Träger 410 sind ferner zumindest zwei Elektroden 420, 422 angeordnet, die die Probenkammer 414 kontaktieren. Die erste Elektrode 420 ist beispielsweise an der gleichen Oberfläche des Elektroden-Träger-Bauteils 410 bzw. des Trägers 410 angeordnet wie die zweite Elektrode 422. Ferner wird es bevorzugt, dass ein Temperaturfühler bzw. Temperatursensor 426 an der gleichen Oberfläche des Trägers 410 angeordnet ist wie die erste Elektrode 420 und die zweite Elektrode 422. Weiterhin ist es vorteilhaft, den Temperaturfühler 426 zwischen der ersten Elektrode 420 und der zweiten Elektrode 422 anzuordnen. Somit stehen beispielsweise sowohl die erste Elektrode 420 als auch die zweite Elektrode 422 und der Temperaturfühler in direktem Kontakt mit der Probenkammer 414.

Das Probenbehältnis 400 umfasst ferner bevorzugt einen Heizwiderstand 430, der ausgelegt ist, um das Probenbehältnis 400 und somit auch die Probenkammer 414 bzw. deren Inhalt zu heizen.

Das Heizelement bzw. der Heizwiderstand 430 ist bevorzugt an einer zweiten Oberfläche des Trägers bzw. Substrats 410 angeordnet, die einer ersten Oberfläche, an der Elektroden 420, 422 und der Temperatursensor 426 angeordnet sind, gegenüberliegt. Somit ist der Temperatursensor 426 zwischen der Probenkammer 414 und dem Heizwiderstand 430 angeordnet, wodurch eine optimale Erfassung der Temperatur ermöglicht wird.

Wie im Folgenden noch näher ausgeführt wird, umfasst das Probenbehältnis 400 ein Chemikalienreservoir 440, in dem sich beispielsweise eine Nährlösung oder eine andere für eine Analyse des in die Probenkammer 414 eingebrachten biologischen Materials erforderliche Substanz befindet. Der Inhalt des Chemikalienreservoirs 440 (auch als Vorratskammer bezeichnet) kann im Übrigen in die Probenkammer 414 übergeführt bzw. gepumpt werden, wie im Folgenden noch näher ausgeführt wird.

Ferner wird darauf hingewiesen, dass das Probenbehältnis 400 gegenüber der gezeigten Ausführung wesentlich verändert werden kann, solange sichergestellt ist, dass durch Zusammenfügen des Elektroden-Träger-Bauteils bzw. Trägers bzw. Unterteils 410, das die Elektroden trägt, und des Deckels 412 eine abgeschlossene Probenkammer gebildet wird, die von den Elektroden kontaktiert wird.

Ferner kann bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel an dem Deckel 412 eine Adhäsionsfolie bzw. ein Adhäsionsstreifen derart befestigt sein, dass der Adhäsionsstreifen bzw. die Adhäsionsfolie sich nach dem Verschließen der Probenkammer 414 durch den Deckel 412 innerhalb der Probenkammer befindet. Dadurch kann, wie schon anhand des Ablaufschemas der 2b erläutert, ein besondere effiziente Aufnahme von biologischem Material in die Probenkammer 414 erfolgen.

4b zeigt ein Schnittbild eines erfindungsgemäßen Probenbehältnisses gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Das Probenbehältnis gemäß 4b ist in seiner Gesamtheit mit 450 bezeichnet. Da das Probenbehältnis 450 gemäß 4b dem Probenbehältnis 400 gemäß 4a sehr ähnlich ist, sind gleiche Einrichtungen bzw. Merkmale bei den Probenbehältnissen 400, 450 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden hier nicht noch einmal erläutert.

Das Probenbehältnis 450 weist gegenüber dem Probenbehältnis 400 einige zusätzliche Merkmale auf, die zusammen oder in Kombination eingesetzt werden können, wie im Folgenden noch erläutert wird.

Beispielsweise ist die Probenkammer 414 des Probenbehältnisses 450 durch ein Fenster zur optischen Inspektion einsehbar, um eine optische Analyse des in der Probenkammer befindlichen biologischen Materials zu ermöglichen, auch wenn die Probenkammer 414 durch den Deckel 412 abgeschlossen ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst beispielsweise der Deckel 412 ein Fenster 452, das entweder im Bereich sichtbaren Lichts, im Bereich ultravioletten Lichts oder im Bereich infraroten Lichts oder in zwei oder mehr der genannten Bereiche optisch transparent ist. Alternativ kann der Deckel 412 auch vollständig aus einem transparenten bzw. lichtdurchlässigen Material bestehen.

Ferner umfasst das Probenbehältnis 450 beispielsweise eine fluidische Verbindung 454 zwischen dem Chemikalienreservoir bzw. der Vorratskammer 440 und der Probenkammer 414. Die fluidische Verbindung 454 kann beispielsweise durch einen Kanal gebildet sein, der auch ein Ventil bzw. Einwegventil 456 umfassen kann. Das Einwegventil 456 ist dabei ausgelegt, um einen Fluidstrom nur in einer Richtung, beispielsweise von der Vorratskammer 440 in die Probenkammer 414, zu ermöglichen. Somit kann eine Chemikalie bzw. eine Nährlösung von der Vorratskammer 440 in die Probenkammer 414 eingebracht werden. Im Träger 410 oder Deckel 412 kann ein Einwegventil enthalten sein, das die durch das Einleiten der in der Vorratskammer 440 enthaltenen Flüssigkeit die verdrängte Luft entweichen lässt. Dieses Ventil sollte vorzugsweise so ausgeführt sein, dass es nach Entweichen des Gases bzw. der Luft wieder zuverlässig schließt.

Es wird ferner bevorzugt, dass ein in der Vorratskammer 440 befindliches Fluid durch Ausübung eines Drucks auf einen Bereich, der die Vorratskammer 440 begrenzt, in die Probenkammer 414 gepumpt werden kann. Zu diesem Zweck kann beispielsweise der Bereich, der die Vorratskammer 440 begrenzt, oder ein Teil desselben dünner bzw. dünnwandiger ausgelegt sein als ein Bereich, der die Probenkammer 414begrenzt. Alternativ kann beispielsweise auch der Bereich, der die Vorratskammer 440 begrenzt, oder ein Teil desselben mit einer höheren Elastizität ausgelegt sein als ein Bereich, der die Probenkammer 414 begrenzt, so dass die Ausübung einer vorgegebenen Kraft F auf die Begrenzung der Vorratskammer 440 eine größere Deformation der Begrenzung der Vorratskammer 440 bewirkt, als die Ausübung der Kraft F auf die Begrenzung der Probenkammer 414 bei der Probenkammer bewirken würde. Dadurch kann sichergestellt werden, dass bei Ausübung eines Drucks bzw. einer Kraft auf das Probenbehältnis 450 zuverlässig das in der Vorratskammer 440 befindliche Fluid in die Probenkammer 414 gepumpt wird.

Weiterhin wird es beim Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass das Probenbehältnis 450 ferner eine Analysekammer 460 aufweist, die beispielsweise über eine fluidische Verbindung 462 mit einem Ventil bzw. Einwegventil 464 mit der Probenkammer 414 gekoppelt ist. Die Analysekammer 460 kann ferner beispielsweise eine Mahrzahl von Elektroden 466, 468 umfassen und optional (nicht gezeigt) auch einen Temperatursensor aufweisen. Ferner kann auch die Analysenkammer 460 ein lichtdurchlässiges Fenster zur optischen Inspektion aufweisen. Somit kann beispielsweise in der Probenkammer 414 eine Vermehrung des biologischen Materials stattfinden, woraufhin das biologische Material durch die fluidische Verbindung 462 in die Analysekammer 460 gepumpt wird.

Bei Verwendung einer zusätzlichen Analysekammer können ferner optional die Elektroden 420, 422 und/oder das lichtdurchlässige Fenster 452 in der Probenkammer 414 entfallen.

Ferner kann entweder die Probenkammer 414 oder die Analysekammer 460 ein Ventil, ein Septum oder eine andere Öffnung aufweisen, über die beispielsweise im Anschluss an eine Vermehrung des biologischen Materials in der Probenkammer 414 (die durch Messung mit den Elektroden 420, 422 beobachtet werden kann) eine Probe zur genauen Bestimmung der mikrobiologische Spezies entnommen werden.

Ferner sind unter Verwendung der erfindungsgemäßen Probenkammer 450 auch komplexere Messverfahren und Methoden zur genaueren Bestimmung der mikrobiologischen Spezies möglich. Beispielsweise kann nach einer Vorinkubation in der Probenkammer 414 ein Weitertransport der zu untersuchenden Substanzen in die Analysekammer 460 vorgesehen werden. Eine weitere Option ist eine Zumischung von Chemikalien oder biologisch aktiven Substanzen aus den integrierten Vorratsbehältern (also z.B. aus der Vorratskammer 440) zur Gewinnung zusätzlicher Messparameter und/oder zur Durchführung von komplexeren elektrochemischen Messverfahren. Mit einer geeigneten Signalauswertung, bevorzugt einem multivariaten Verfahren, kann auf die Art der mikrobiologischen Spezies zurückgeschlossen werden.

Hinsichtlich eines möglichen Analyseverfahren sei im Übrigen auf die EP 1 143 240 hingewiesen, in der ein verfahren zum Bestimmen von Charakteristika einer Probenflüssigkeit mit einer Mehrzahl von Substanzen beschrieben ist.

Ganz allgemein ist somit festzuhalten, dass eine Vorrichtung 400, 450 zur Schnellmessung (eines mikrobiologischen Zustands von Probematerialien) aus einer verschließbaren oder wiederverschließbaren Probenkammer besteht, die mit unterschiedlichen Zusatzvorrichtungen ausgestattet sein kann, und die beispielsweise in den 4a und 4b gezeigt ist. Als Zusatzvorrichtungen können beispielsweise elektrochemische Elektroden 420, 422 verwendet werden, die beispielsweise als ringförmige oder interdigitale Strukturen ausgeführt sein können. Ferner kann das Probenbehältnis 400, 450 ein Heizelement oder mehrere Heizelemente 430, z.B. in Form eines Widerstands bzw. Heizwiderstands umfassen. Daneben kann ein erfindungsgemäßes Probenbehältnis einen oder mehrere Temperatursensoren 426 umfassen, die beispielsweise durch einen Widerstand oder einen temperaturabhängigen Widerstand gebildet sein können. Zudem können die Kammern (z.B. die Probenkammer 414 oder eine optional vorhandene Analysekammer 460) mit einem Fenster zur optischen Beobachtung und/oder Messung versehen sein.

Als elektrochemische Messmethode sind beispielsweise Cyclovoltammetrie und Impedanzspektroskopie vorgesehen, die mit Methoden der multivariaten Signalauswertung verarbeitet werden.

Eine Adhäsionsfolie für Mikroben kann sich auf einem einrastbaren Deckel 412 befinden bzw. an dem einrastbaren Deckel 412 befestigt sein, wobei der einrastbare Deckel 412 die Probenkammer 414 verschließt. Anschließend (also beispielsweise nach Schließen des einrastbaren Deckels) kann bei einem Ausführungsbeispiel eine Nährlösung in die Probenkammer 414 durch Druck auf den Deckel der Chemikalienkammer bzw. Vorratskammer 440 analog einer Ballonpumpe gepumpt werden.

Das erfindungsgemäße Probenbehältnis 400, 450 bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung kann beispielsweise in Form einer Chipkarte in Spritzguss-Technik oder Reel-to-Reel-Technik (R2R-Technik) hergestellt werden. Die Kanäle bzw. fluidischen Verbindungen 454, 462 können z.B. durch Heißprägen hergestellt werden. Die passiven Einwegventile 464, 456 sind beispielsweise durch vertikalen Schichtenaufbau realisiert. Die Elektroden 420, 422, ebenso wie die hier nicht gezeigten zugehörigen Verbindungsleitungen, werden beispielsweise durch Dünnfilmtechnik oder Drucktechnik erzeugt.

Im Hinblick auf mögliche Herstellungsverfahren wird auf die nicht-vorveröffentlichte deutsche Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 10 2005 024 322.3-52 verwiesen, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.

Zur Durchführung des Messablaufs wird die Chipkarte, also das Probenbehältnis 400, 450, in ein Gerät eingeführt, das die notwendige Elektronik und zudem gegebenenfalls optischen Messeinrichtungen, Mechanik, Anzeigenelemente, Bedienelemente und eine Energieversorgung enthält. Ein derartiges Gerät kann auch mehrere Karten gleichzeitig aufnehmen.

Weiterhin können optional mehrere der gezeigten Vorrichtungen 400, 450 parallel auf einer einzigen Chipkarte ausgeführt werden. Optional können weiterhin alternativ oder zusätzlich integrierte aktive Ventile und/oder Pumpen integriert werden. Auch eine Integration von Teilen einer benötigten (Auswerte-)Elektronik oder der ganze Elektronik auf der Chipkarte ist möglich. Ferner können alternativ oder zusätzlich eine Energieversorgung, Bedienelemente und/oder Anzeigeelemente auf der Chipkarte integriert werden.

Sollte eine Durchführung der Messung nicht unmittelbar nach der Probenentnahme und Einführung in die Probenkammer möglich sein, ist ein nicht messtechnisch kontrolliertes Wachstum der Bakterien zu erwarten. Um auf die ursprüngliche Bakterienbelastung rückrechnen zu können, ist es sinnvoll, einen Zeit-Temperatur-Integrator auf der Chipkarte zu integrieren. Eine Ausführungsform dieses Zeit Temperatur Integrators ist in der nicht-vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 10 2004 054547 dokumentiert. Daneben gibt es die verschiedensten Ausführungsformen mit einem rein chemischen Integrationselement bis hin zu einer elektronischen Einrichtung die die Zeit Temperaturkurve elektronisch erfasst und speichert.

Das erfindungsgemäße Konzept bietet gegenüber den bekannten bzw. jetzigen Verfahren in mikrobiologischen Labors wesentliche Vorteile. So wird eine einfache und kostengünstige Einwegmesseinheit verwendet. Ein weiterer Vorteil besteht in der schnellen Vorortmessung, wobei die Messeinrichtung portabel sein kann. Ein wesentlicher Vorteil gegenüber konventionellen Messverfahren ist die erheblich einfachere Vorgehensweise, die auch Nicht-Fachleuten, z.B. im Bereich der Lebensmittelkontrolle, eine rasche Messung gestattet.


Anspruch[de]
Verfahren (100; 200; 250) zur Bestimmung eines mikrobiologischen Zustands einer Probe (230, 282, 350), mit folgenden Schritten:

Übernehmen (110; 224; 280) von biologischem Material (284; 352) von der Probe auf einen Träger (210; 276); 310);

Positionieren (120; 240; 288) des Trägers bezüglich einer Probenkammer (226; 270; 414) mit zwei Elektroden (264; 266; 420; 422) derart, dass das biologische Material in der Probenkammer angeordnet ist;

Einstellen (130; 240; 292) einer vorgegebenen Temperatur in der Probenkammer und Durchführen (140; 294) einer elektrochemischen Messung unter Verwendung der zumindest zwei Elektroden, wobei der Träger während der Durchführung der elektrochemischen Messung in oder an der Probenkammer positioniert bleibt.
Verfahren (100; 200), bei dem das Übernehmen (110; 224) des biologischen Materials von der Probe (230; 350) auf den Träger (210; 330) ein Kontaktieren der Probe mit einem als Träger dienenden Gelstreifen (210; 330) umfasst, und bei dem das Positionieren (120) des Trägers in der Probenkammer (226; 414) ein Einlegen (240) des Gelstreifens (210; 330) in die Probenkammer umfasst. Verfahren (100; 200) gemäß Anspruch 2, bei dem das Einlegen (120; 240) des Gelstreifens (210; 330) in die Probenkammer (226; 414) derart erfolgt, dass der Gelstreifen die zumindest zwei Elektroden (244; 420, 422) berührt. Verfahren (100; 200) gemäß Anspruch 2 oder 3, das ferner ein Öffnen (214) einer sterilen Verpackung (312) des Gelstreifens (300) vor einem Kontaktieren (110; 224) der Probe (230; 350) mit dem Gelstreifen umfasst. Verfahren (100; 200) gemäß Anspruch 2 oder 3, das ferner ein Öffnen oder ein lediglich teilweises Entfernen einer sterilen Verpackung (312) des Gelstreifens (300) umfasst, so dass ein für eine Handhabung dienender Bereich (324; 326) nach dem Öffnen oder teilweisen Entfernen der sterilen Verpackung von einem verbleibenden Teil (320) der sterilen Verpackung bedeckt ist, und

bei dem das Übernehmen (110; 224) des biologischen Materials (352) von der Probe (230; 350) auf den Gelstreifen (330) unter Ausnützung einer Öffnung in der sterilen Verpackung erfolgt, und

bei dem das Positionieren (120; 240) des Gelstreifens in der Probenkammer (226; 414) ein Positionieren des Gelstreifens einschließlich eines verbleibenden Teils (320) der sterilen Verpackung umfasst, derart, dass der Gelstreifen zumindest zwei Elektroden (244; 420; 422) kontaktiert.
Verfahren (100; 200) gemäß Anspruch 5, bei dem das Positionieren (120; 240) des Gelstreifens (330) in der Probenkammer (226; 414) derart erfolgt, dass der verbleibende Teil (320) der sterilen Verpackung die Elektroden (244; 420, 422) nicht kontaktiert. Verfahren (100; 250) gemäß Anspruch 1, bei dem das Übernehmen (110) des biologischen Materials (284) von der Probe (282) auf den Träger (276) ein Kontaktieren der Probe (282) mit einem als Träger dienenden Adhäsionsstreifen (276) oder Vlies umfasst, und bei dem das Positionieren (120) des Trägers in der Probenkammer (270; 414) ein Positionieren des Adhäsionsstreifens (276) in der Probenkammer umfasst. Verfahren (100; 250) gemäß Anspruch 7, wobei der Adhäsionsstreifen (276) oder Vlies derart an einem Deckel (268) zum Verschließen der Probenkammer (270; 414) angebracht ist, dass der Adhäsionsstreifen oder Vlies nach dem Verschließen innerhalb der Probenkammer positioniert ist, und wobei das Verfahren weiterhin ein Verschließen der Probenkammer mit dem Deckel umfasst, so dass der Adhäsionsstreifen oder Vlies nach dem Verschließen innerhalb der Probenkammer positioniert ist. Verfahren (100; 250) gemäß Anspruch 1, bei dem das Übernehmen des biologischen Materials von der Probe auf den Träger ein Einbringen eines als Träger dienenden Mikrofilters in einen Gasströmung oder Flüssigkeitsströmung umfasst, und bei dem das Positionieren (120) des Trägers in der Probenkammer (270; 414) ein Positionieren des Mikrofilters in der Probenkammer umfasst. Verfahren (100; 250) gemäß Anspruch 9, wobei der Mikrofilter an einem Deckel (268) zum Verschließen der Probenkammer (270; 414) angebracht ist, und einen Bereich, in dem der Deckel eine Öffnung aufweist, zumindest teilweise umfasst, so dass die durch die Öffnung in dem Deckel strömende Gasströmung oder Flüssigkeitsströmung durch den Mikrofilter strömt, wobei das Verfahren weiterhin ein Verschließen der Öffnung in dem Deckel sowie ein Verschließen der Probenkammer mit dem Deckel umfasst, so dass der Mikrofilter nach dem Verschließen innerhalb der Probenkammer positioniert ist. Verfahren (100; 200; 250) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, das ferner ein Einbringen einer Nährlösung in die Probenkammer umfasst. Verfahren (100; 200; 250) gemäß Anspruch 11, bei dem das Einbringen der Nährlösung ein Einpumpen der Nährlösung aus einer Vorratskammer (440) in die Probenkammer (414) umfasst. Verfahren (100; 200; 250) gemäß Anspruch 12, bei dem das Einpumpen der Nährlösung aus der Vorratskammer (440) in die Probenkammer (414) ein Ausüben einer Kraft (F) auf einen elastischen Bereich der Vorratskammer (440) umfasst, so dass die Nährlösung durch eine fluidische Verbindung (454) mit zumindest einem Ventil (456) von der Vorratskammer in die Probenkammer fließt. Verfahren (100; 200; 250) gemäß Anspruch 12 oder 13, bei dem das Einpumpen der Nährlösung aus der Vorratskammer (440) in die Probenkammer (414) ein Ausüben einer Kraft auf einen elastischen Bereich der Probenkammer oder eines Deckels (412) der Probenkammer aufweist, so dass sich das Volumen der Probenkammer verkleinert und ein in der verschlossenen Probenkammer vorhandenes Fluid aus der Probenkammer austritt; und bei dem das Einpumpen ferner ein Entlasten des elastischen Bereichs aufweist, so dass sich das Volumen der Probenkammer vergrößert und die Nährlösung durch eine fluidische Verbindung (454) mit zumindest einem Ventil (456) von der Vorratskammer (440) in die Probenkammer fließt. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, das ferner folgende Schritte umfasst:

Auslesen einer Temperatur-Zeit-Integrationseinrichtung, um ein Temperatur-Zeit-Integral zwischen einem Zeitpunkt vor der Durchführung der elektrochemischen Messung und dem Auslesen der Temperatur-Zeit-Integrationseinrichtung zu erhalten;

Auswerten der elektrochemischen Messung, um eine Menge oder Konzentration von biologischem Material zu einem Zeitpunkt der Durchführung der elektrochemischen Messung zu bestimmen; und

Berechnen einer Menge oder Konzentration von biologischem Material zu dem Zeitpunkt vor der Durchführung der elektrochemischen Messung, unter Verwendung des Temperatur-Zeit-Integrals.
Gelstreifen (300; 330) zur Bestimmung eines mikrobiologischen Zustands einer Probe (350), wobei der Gelstreifen steril verpackt ist; und wobei der Gelstreifen zumindest einen Nährstoff enthält, der ein Wachstum von Mikroorganismen fördert. Gelstreifen (300 330) gemäß Anspruch 16, der als Nährstoff ein Universal-Nährmedium enthält. Gelstreifen (300; 330) gemäß Anspruch 16, der als Nährstoff ein Universal-Nährmedium vom Typ Agar enthält. Gelstreifen (300; 330) gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei eine sterile Verpackung (312) des Gelstreifens (300) eine Einrichtung (314; 316) zum Öffnen der sterilen Verpackung umfasst; und wobei die sterile Verpackung (312) ausgelegt ist, um ein Öffnen oder teilweises Entfernen der sterilen Verpackung von dem Gelstreifen zu ermöglichen, so dass nach dem Öffnen oder teilweisen Entfernen der Verpackung der Gelstreifen weiterhin in der sterilen Verpackung oder einem verbleibenden Teil (320) der sterilen Verpackung gehalten ist, so dass eine Oberfläche (340) des Gelstreifens nach dem Öffnen der sterilen Verpackung (312) eine Probe (350) kontaktieren kann, und so dass ferner ein für eine Handhabung dienender Bereich (324; 326) des Gelstreifens auch nach dem Öffnen oder teilweisen Entfernen der sterilen Verpackung weiterhin von der sterilen Verpackung (320) bedeckt ist. Probenbehältnis (250; 400; 450) zur Bestimmung eines mikrobiologischen Zustands einer Probe, mit folgenden Merkmalen:

einem Elektroden-Träger-Bauteil (262; 410) mit zumindest zwei Elektroden (264; 266; 420; 422); und

einem Deckel (268; 412), der ausgelegt ist, um ein Verschließen des Probenbehältnisses zu ermöglichen und derart mit dem Elektroden-Träger-Bauteil zusammenzuwirken, dass eine abgeschlossene Probenkammer (270; 414) in dem Probenbehältnis entsteht,

wobei an dem Deckel ein Adhäsionsstreifen (276) oder ein Vlies oder ein Mikrofilter derart angebracht ist, dass der Adhäsionsstreifen oder der Vlies der Mikrofilter innerhalb der Probenkammer positioniert ist, wenn die Probenkammer durch den Deckel verschlossen ist.
Probenbehältnis (250; 400; 450) gemäß Anspruch 20, bei dem die zumindest zwei Elektroden (264, 266; 420, 422) als ringförmige Elektroden ausgeführt sind. Probenbehältnis (250; 400; 450) gemäß Anspruch 20, bei dem die zumindest zwei Elektroden (264, 266; 420, 422) als interdigitale Elektroden ausgeführt sind. Probenbehältnis (250; 400; 450) gemäß einem der Ansprüche 20 bis 22, das ferner ein Heizelement (430) und einen Temperatursensor (426) umfasst, wobei das Elektroden-Träger-Bauteil (410) ein Trägersubstrat aufweist, wobei das Heizelement auf einer ersten Oberfläche des Trägersubstrats angeordnet ist, wobei der Temperatursensor und die zumindest zwei Elektroden auf einer der ersten Oberfläche des Trägersubstrats gegenüberliegenden zweiten Oberfläche des Trägersubstrats angeordnet sind, und wobei die durch den Deckel (412) verschließbare Probenkammer (414) an die zweite Oberfläche angrenzt, so dass die zumindest zwei Elektroden und der Temperatursensor in Kontakt mit der Probenkammer stehen. Probenbehältnis (250; 400; 450) gemäß einem der Ansprüche 20 bis 23, das ferner ein lichtdurchlässiges Fenster (452) für eine optische Beobachtung oder Vermessung eines Inhalts der Probenkammer (414) umfasst. Probenbehältnis (250; 400; 450) gemäß einem der Ansprüche 20 bis 24, das ferner eine Vorratskammer (440) zur Aufnahme eines Fluids umfasst, wobei die Vorratskammer mit der Probenkammer (414) über eine fluidische Verbindung (454) mit zumindest einem Ventil (456) verbunden ist, und wobei das Probenbehältnis ausgelegt ist, um ein Pumpen des Fluids von der Vorratskammer in die Probenkammer zu ermöglichen. Probenbehältnis (250; 400; 450) gemäß Anspruch 25, bei dem zumindest ein Bereich der Vorratskammer (440) elastisch ausgelegt ist, so dass durch Ausübung einer mechanischen Kraft ein Volumen der Vorratskammer verkleinerbar ist, um das Fluid von der Vorratskammer in die Probenkammer (414) zu pumpen. Probenbehältnis (250; 400; 450) gemäß Anspruch 26, bei der ein Materialbereich, der die Vorratskammer (440) nach außen hin abschließt, zumindest 50% dünner ist als ein Materialbereich, der die Probenkammer (414) nach außen hin abschließt. Probenbehältnis (250; 400; 450) gemäß Anspruch 26 oder 27, die so ausgelegt ist, dass sich ein Materialbereich, der die Vorratskammer (440) nach außen hin abschließt, durch eine vorgegebene Kraft (F) mindestens doppelt so stark verformt wie ein Materialbereich, der die Probenkammer (414) nach außen abschließt. Probenbehältnis (250; 400; 450) gemäß einem der Ansprüche 26 bis 28, das so ausgelegt ist, dass zumindest ein Teil des Fluids durch einen durch einen menschlichen Finger erzeugten Druck von der Vorratskammer (440) in die Probenkammer (414) gepumpt werden kann. Probenbehältnis (250; 400; 450) gemäß einem der Ansprüche 20 bis 29, das ferner ein Einwegventil umfasst, das ausgelegt ist, um ein in der Probenkammer vorhandenes Gas oder Fluid entweichen zu lassen. Probenbehältnis gemäß einem der Ansprüche 20 bis 30, das ferner eine Einrichtung zur Temperatur-Zeit-Integration umfasst. Probenbehältnis gemäß einem der Ansprüche 20 bis 31, bei dem der Deckel eine Öffnung aufweist, und bei dem der Mikrofilter an dem Deckel angebracht ist, um die Öffnung zumindest teilweise zu überdecken, so dass ein durch die Öffnung strömendes Fluid durch das Mikrofilter fließt.






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