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Diplomarbeit Abendschule: Gerät zur Zucht und Erforschung von Mikroorganismen

Diplomarbeit Abendschule: Gerät zur Zucht und Erforschung von Mikroorganismen

Betreuer: Dr. ECKL Gerald
Teilnehmer: GÖLTL Jürgen, HERCHL Martin, WEDL Marco
Projektpartner:  Fa. Schlosserei Hauptfeld

 

Dank unseres hochinteressanten Studiengangs, war es für uns eine herausfordernde Aufgabe, eine Projektidee zu finden, die den technischen Ansprüchen der Biomedizintechnik gerecht wird. Unser Ziel war es, in der relativ beschränkten Zeit, die uns für unser Diplomarbeitsprojekt zur Verfügung stand die höchstmögliche Leistung zu investieren. Daher steckten wir uns ein hohes Ziel, den Bau eines Gerätes zur Zucht und Erforschung von Mikroorganismen.

Mikroorganismen sind Kleinstlebewesen, die man einzeln nur unter dem Mikroskop betrachten kann. Durch Vermehrung bilden diese Kolonien, die dann direkt sichtbar sind. Zu diesen zählen Bakterien, Pilze, Hefen und Protozoen. Es gibt Nutzbringende Organismen die im menschlichen Körper aktiv sind, in der Herstellung von Nahrungs- und Futtermitteln eingesetzt werden oder mit dessen Hilfe Arznei- und Impfstoffe erzeugt werden, gleichzeitig begegnen sie uns aber auch als Krankheitserreger.

Zur Züchtung der Kolonien wird ein Apparat benötigt, der den Anforderungen der Mikroorganismen gerecht wird. Dieses Gerät muss ein Klima erzeugen, bei dem sich diese wohlfühlen, also ein mikrobielles Wachstum begünstigt wird. Mäßige Wärme fördert das Wachstum von Mikroben und die meist vorkommenden Organismen vermehren sich zwischen +10°C und +55°C. Der Wasseranteil eines Mikroorganismus beträgt 70-98%, das heißt solches wird für die Stoffwechselprozesse beim Wachsen benötigt.

Unter Berücksichtigung dieser Anforderungen wählen wir den durch unser Gerät zu erzeugenden Temperaturbereich so, dass möglichst viele Arten an Mikroorganismen gezüchtet werden können. Unser Ziel ist ein einstellbarer Bereich zwischen 15°C und 50°C im Zuchtraum. Dem Kriterium des benötigten Wassers kommen wir, durch die Schaffung einer ständigen relativen Luftfeuchtigkeit von 50% – 99,9% im Innenraum, nach.

Für den zu züchtenden Mikroorganismus befindet sich im Zuchtraum eine dafür vorgesehene Ablage, der Innenraum wird durch eine Türe mittels Schließzylinder verschlossen und gegebenfalls mit dem Schlüssel versperrt. Ein Mikrocontroller der sich an der der Platine im Elektronikfach befindet steuert sämtliche Prozesse, die das Gerät abzuwickeln hat. Er verarbeitet die Eingabe des Temperaturwertes und schaltet je nach momentanen Zuchtraumparameter in den Heiz- oder Kühlmodus. Die Heizung oder Kühlung wird mittels zweier Peltierelemente, die durch CPU-Kühler gekühlt werden, geleistet. Die Temperaturveränderung ist über eine Regelung durch den Mikrocontroller realisiert, sprich sie wird an die Eingaben des Nutzers herangeführt und entsprechend dem Sollwert gehalten. Die Informationen zu Temperatur und Luftfeuchtigkeit vom Innenraum werden von Sensoren an den Mikrocontroller übermittelt.

An der Rückseite des Gerätes ist ein Wassertank untergebracht, welcher durch eine Füllklappe vor Inbetriebnahme bis zum Maximum aufgefüllt werden muss. Die Luftfeuchtigkeit im Innenraum wird mittels Verdampfung herbeigeführt. Dazu wird das Wasser aus dem Tank mittel Pumpe über eine Düse in die mit Flies ausgelegten Wanne gesprüht. Umluftventilatoren blasen die Luft über das Flies und diese wird somit mit Feuchte angereichert. Eine Füllstandsanzeige signalisiert, wenn der Wasserstand des Wassertanks sein Minimum erreicht hat und wieder befüllt gehört. Der Nutzer stellt die gewünschte Innenraumtemperatur über ein Keypad ein. Über ein Display wird die Eingabe also der Sollwert der Temperatur, sowie IST-Wert der Temperatur und IST-Wert der Luftfeuchtigkeit angezeigt. Bei Erreichen der gewünschten Temperatur ist der Mikroorganismus, in einem geeigneten Behälter, in den Innenraum einzubringen.