Zespół
dr hab. Józef S. Pastuszka
prof. nzw. w Pol. Śl. – kierownik zespołu, Piotr Iwasiewicz

Istota wynalazku

Większość przyrządów do wyznaczania stężeń żywych bakterii lub mikroskopijnych grzybów zawieszonych w powietrzu, stosuje wytrącanie mikroorganizmów z pobieranej strugi powietrza na pożywkę agarową. Dalej zlicza się wyrosłe kolonie, dzieląc tą liczbę przez objętość pobranego powietrza. Daje to wartość stężenia wyrażonego w ilości tzw. jednostek tworzących kolonie w m3 powietrza(CFU/m3-Colony Forming Units/m3). Najczęściej stosowane aspiratory są tzw. impaktorami, w których pobierana struga powietrza gwałtownie zakręca, generując siłę bezwładności wytrącającą wszystkie cząstki obecne w pobieranym powietrzu (tzn. większe od pewnej wybranej średnicy, tzw. średnicy odcięcia) na płytkę z pożywką agarową. Rolę płytki impakcyjnej spełniają często okrągłe szklane naczyńka, tzw. szalki Petriego, gdzie osadzone na pożywce żywe cząstki bakteryjne, bądź grzybowe rozrastają się w kolonie. Metoda ta jest zawodna przy pomiarach bardzo niskich stężeń bioaerozoli, ponieważ aby pobrać wystarczającą liczbę mikroorganizmów należałoby pobierać powietrze bardzo intensywnie lub bardzo długo. Jednak, przy dużym natężeniu przepływu cząstki uderzają w agar ze zbyt dużą prędkością, co powoduje, że duża ich część ginie. Zwłaszcza cząstki bakteryjne są wrażliwe na uderzenie. Z kolei, zbyt długi czas poboru powoduje nadmierne przesychanie warstwy agaru, co go utwardza i w efekcie znaczna część cząstek bakteryjnych i grzybowych uderzających w agar też ginie, lub nie rozmnaża się przez niekorzystne warunki na powierzchni przesuszonego agaru. W rezultacie otrzymujemy znacznie zaniżony wynik lub w ogóle nie możemy wyznaczyć stężenia.

Fundamentalnie nowym założeniem, zastosowanym w naszym urządzeniu w pomiarach niskich i b. niskich stężeń jest bardzo krótki czas poboru, wynoszący od 1 min. do max. 10-ciu min. (dotąd wydłużano czas poboru odwrotnie proporcjonalnie do spadku oczekiwanego stężenia bioaerozolu). Drugim, nowatorskim rozwiązaniem, jest podzielenie płytki impakcyjnej z agarem na pięć lub więcej części, eksponowanych kolejno przez bardzo krótki czas na pobierany strumień powietrza i traktowanych następnie łącznie-jako 1 płytka. W rezultacie otrzymujemy wystarczającą liczbę mikroorganizmów na płytce, a agar nie jest przesuszony, mimo iż łączny czas poboru wynosi ok. 1 godz., a może być nawet kilkakrotnie dłuższy.

Istotą wynalazku jest wykorzystanie kilku, najlepiej 5 płytek Petriego, umieszczonych w zamkniętym magazynku, przesuwanych kolejno do zasadniczej części aspiratora (głowicy), gdzie pełni funkcję płytki impakcyjnej/kolekcyjnej jedynie przez czas nie przekraczający 10 min. Ograniczenie czasu poboru do 10 min. jest kluczowe, zabezpiecza powierzchnię agaru przed przesuszaniem, co pozwala wszystkim pobranym mikroorganizmom utworzyć kolonie.

Aspirator, po zaprogramowaniu, realizuje samoczynnie cały cykl pomiarowy obejmujący m.in.: uruchomienie aparatu o wybranej godzinie, samoczynne otwarcie głowicy pobornika, obrót magazynka, wysunięcie płytki Petriego i jej przetransportowanie do głowicy, zamknięcie głowicy, włączenie pompy, powodującej pobieranie powietrza w badanym miejscu z ustalonym, bezpiecznym natężeniem przepływu, przez ustalony czas (zależny od prognozowanego stężenia bioaerozolu, ale nie dłuższy niż 10 min.), wyłączenie pompy, przesunięcie płytki Petriego z powrotem do magazynku i przemieszczenie do głowicy kolejnej płytki i rozpoczęcie kolejnego poboru. Po poborze cząstek bioaerozolu na wszystkich płytkach magazynek obraca się do góry dnem i aparat samoczynnie się wyłącza, oczekując na operatora, który pobierze płytki i umieści je w inkubatorze.

Korzyści

Opatentowany Nowy Aspirator może być stosowany do wyznaczania stężeń żywych bakterii i grzybów mikroskopijnych tam, gdzie występują one w bardzo małych stężeniach, np.: w pomieszczeniach sterylnych, tj. sale operacyjne i inne pomieszczenia szpitalne, a także hale produkcyjne materiałów biomedycznych, itp. Może być także stosowany w pomiarach tych stężeń w powietrzu atmosferycznym w sezonie zimowym, przy ujemnych temperaturach. We wszystkich tych środowiskach, gdzie jest spodziewany (lub wymagany) bardzo niski poziom stężeń bakterii i grzybów mikroskopijnych w powietrzu, dostępne urządzenia pomiarowe zwykle prowadzą do wyników niedoszacowanych lub obarczonych dużym błędem. Wszędzie tam stężenia otrzymane przy pomocy Nowego Aspiratora są prawdziwe i dokładne (zwykle wyższe niż stężenia otrzymane przy użyciu innych biosamplerów). Urządzenie jest w znacznym stopniu zautomatyzowane, więc pobór bioaerozolu jest prosty i może być wykonany bez obecności operatora, po uprzednim zaprogramowaniu.

Potencjał komercjalizacji

Warto zauważyć, że klimatyzacja, która jest nieprawidłowo wyposażona w urządzenia do uzdatniania powietrza oraz źle eksploatowana może stać się rozsadnikiem mikroorganizmów. W 2004 r. ok. 25% infekcji tego typu pochodziło ze skażonego powietrza. Przy czym, aż 10% zakażeń szpitalnych były to zakażenia grzybicze. W Polsce 800 przypadków rocznie było zdiagnozowanych jako zakażenie Legionellą. Leczenie jej to koszt rzędu 1000-5000 zł, plus koszt przedłużonej hospitalizacji. Dane te przekonują, że warto przystąpić do odpowiednich działań obniżających częstość występowania zakażeń szpitalnych, poprawiając jakość badań pomiarowych, tak aby wykazywały bardzo niskie stężenia bakterii i grzybów. Nowy Aspirator mógłby znaleźć zastosowanie w monitoringu jakości mikrobiologicznej powietrza pomieszczeń sterylnych, oraz innych pomieszczeniach, w których niezbędne jest utrzymanie niskiego poziomu stężeń aerozolu bakteryjnego i grzybowego.