CH717400A1 - Vorrichtung fûr den Nachweis von Viren, Mikroorganismen und Antikörpern. - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zum Nachweis von Viren, Mikroorganismen und Antikörpern aus einer Atemluftprobe, umfassend ein Gehäuse (13), eine innerhalb des Gehäuses angeordnete und luftdicht abschliessbare Anaiysekammer (3) mit Einlass (1) und Auslass (4), ein Einlassventil zur Steuerung des Eintritts der Atemluftprobe durch den Einlass der Analysekammer (3), ein Auslassventil zur Steuerung des Austritts der Atemluftprobe durch den Auslass (4) der Analysekammer, wobei das Einlassventil (6) und das Auslassventil (5) sich unabhängig voneinander in einem geöffneten und einem geschlossenen Zustand befinden können, einen Energie-Emittent zur Einstrahlung von Energie in die Analysekammer (3) und eine innerhalb der Analysekammer (3) angeordnete und mindestens einen Detektor umfassende Messeinrichtung (8) zum Messen der Atemluftprobe, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (8) mindestens einen Detektor zur Detektion von Ultraschall und elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Terahertz-, Infrarot- und UV-VIS-Strahlung, umfasst und der Energie-Emittent mindestens einen Sender zur Emission von Wellen ausgewählt aus der Gruppe: elektromagnetische Strahlung, insbesondere Terahertz-, Infrarot- und UV-VIS-Strahlung, Ultraschall, Megaschall, Gigaschall, Mikrowellen, Laserlicht, Magnetfeld und elektrisches Feld umfasst.

Description

TECHNISCHES GEBIET

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für den Nachweis von Viren, Mikroorganismen und den dazugehörigen Antikörpern, insbesondere aus einer Atemluftprobe.

STAND DER TECHNIK

[0002] Der weltweite Ausbruch des Corona COVID-19 Virus, welcher von vielen Seiten als Pandemie eingestuft worden ist, stellt eine erhebliche akute Bedrohung für die Gesundheit vieler Menschen sowie der Weltwirtschaft dar. Ein wichtiges Mittel zur Eindämmung der Pandemie sind Testverfahren zum schnellen und zuverlässigen Nachweis des Virus. Über die aktuelle Corona COVID-19 Pandemie hinaus stellen Viren und Mikroorganismen eine allgemeine Gefahr für die Menschheit dar. Um dieser Gefahr zu begegnen, sind Testverfahren zum schnellen und zuverlässigen Nachweis von Viren, Mikroorganismen und den dazugehörigen Antikörpern notwendig. Der Nachweis der dazugehörigen Antikörper trägt unter anderem zur Entwicklung von Impfstoffen gegen Viren oder Mikroorganismen bei.

[0003] Die bekannten Vorrichtungen zum Nachweis von Viren, Mikroorganismen oder den dazugehörigen Antikörpern weisen erhebliche Nachteile auf. Folgende Vorrichtungen und Verfahren zum Identifizieren von biotischen Partikeln in flüssigen Medien (beispielsweise im Trinkwasser) oder in gasförmigen Medien (beispielsweise in der Umgebungsluft) sind bekannt.

[0004] Unter den ältesten Nachweismethoden für Viruskontaminationen sind Infektionstests. Dabei werden Bakterien- oder Zellkulturen mit vermeintlich virusverseuchtem Material infiziert. Nach einer festgelegten Inkubationszeit erfolgt dann der Nachweis der Virusinfektion durch eine visuell wahrnehmbare Veränderung (lytisches Schema) in der Zell- oder Bakterienkultur. Der eigentliche Nachweis des Virus erfolgt dann über den Nachweis ihrer DNA oder RNA (PCR) oder über einen immunologischen Test (enzyme linked immunosorbent assay - ELISA). Diese Infektionstests sind zeitaufwändig und nicht besonders zuverlässig.

[0005] Eine weitere Variante ist die Benutzung elektronischer Mikroskope. So wird als elektronenmikroskopische Nachweismethode in der Diagnostik die Transmissionselektronen-mikroskopie (TEM) in Verbindung mit negativer Anfärbung verwendet. Mit dieser Methode kann man Einzelviren den Virusfamilien zuordnen, da sich die Feinstruktur zwischen verschiedenen Virusfamilien hinreichend stark unterscheidet. Bekannt ist auch die Verwendung von Atomic Force Microscopy (AFM) für den Nachweis einer Viruskontamination. Bei diesem bildgebenden Verfahren werden die auf einem festen und extrem glatten Probenträger immobilisierten Viruspartikel mit einer sehr feinen Spitze abgescannt.

[0006] Informationen über die Zusammensetzung von Viruspartikeln können ebenfalls mit spektroskopischen Verfahren erhalten werden, beispielsweise der Raman-Spektroskopie, wie Raman, FTRaman, NIR-FT-Raman, Resonanz-Raman, UV-Resonanz-Raman, oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie (SERS, „Surface Enhanced Raman Spectroscopy“), SERRS („Surface Enhanced Resonance Raman Spectroscopy“).

[0007] Zum Nachweis von geringeren Virenkonzentrationen kann die sogenannte oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie (SERS) genutzt werden. Dabei werden metallische Nanostrukturen und -partikel benutzt, um die Empfindlichkeit gegenüber herkömmlicher Raman-Spektroskopie zu erhöhen.

[0008] Die Patentschrift DE 10 2004 008 762 B4 beschreibt eine Vorrichtung zur Detektion und zum Identifizieren von biotischen Partikeln (Biopartikeln). Die Vorrichtung umfasst einen Filter, auf dem biotische und abiotische Partikel beispielsweise aus einem Luftstrom abgeschieden werden. Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine Detektionseinheit zum Bestimmen der Position. Werden hingegen vom Sensor keine biotischen Partikel im zu untersuchenden Medium erkannt, so wird das Medium erfindungsgemäss nicht der Messzelle, sondern einem Bypass-Kanal zugeführt, durch den das Medium beispielsweise in die Umgebung gelangt. Die entsprechende Umschaltung des Medienstroms erfolgt durch das der Messzelle vorgeschaltete Bypass-Ventil, welches von dem ersten Steuermittel angesteuert wird. Das Bypass-Ventil ist vorzugsweise derart gestaltet, dass die Schaltzeit zwischen den beiden Ventilzuständen (Weiterleitung des gesamten Medienstroms an die Messzelle bzw. an den Bypass-Kanal) möglichst gering ist, so dass im Idealfall der Medienstrom digital entweder der Messzelle oder dem Bypass-Kanal zugeführt wird.

[0009] Die Patentschrift US20040063160 beschreibt eine Vorrichtung für das sogenannte schnelle Feststellen von biologischen Partikeln in Flüssigform. Mit Hilfe von verschiedenen polymeren Stoffen wird eine im Vergleich zu Raman-Spektroskopie erhöhte Auflösung ermöglicht.

[0010] Die Patentschrift US7583379 beschreibt die Verwendung speziell vorbereiteter Oberflächen, die Silber oder Gold Nanorods, Nanowires, Nanotubes, Nanospirals beinhalten, zur Detektion von Biomolekülen mittels SERS.

[0011] Die Patentschrift US20060246460 beschreibt eine ähnliche Vorrichtung für die Identifizierung viraler RNA.

[0012] Viele aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtungen zum Nachweis von Viren, Mikroorganismen und Antikörpern sind nicht kompakt und können typischerweise nicht mit einer Hand gehalten werden. Dies schränkt die Portabilität und die Praktikabilität der Vorrichtungen ein.

[0013] Viele aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtungen nutzen darüber hinaus nur eine einzelne Messmethode. Die Verwendung einer einzelnen Messmethode führt zu einer erheblichen Fehleranfälligkeit gegenüber dieser Messmethode. Die mithilfe derartiger Vorrichtungen erzielten Nachweise von Viren, Mikroorganismen und Antikörpern sind deshalb häufig wenig aussagekräftig. Dies ist mit einem erheblichen gesundheitlichen Risiko für die betroffenen Personen, ihr Umfeld, das medizinische Personal, etc. verbunden.

[0014] Darüber hinaus führt die Verwendung einer einzelnen Messmethode in den meisten Fällen zu weniger präzisen und weniger aussagekräftigen Ergebnissen als die Verwendung mehrerer Messmethoden.

[0015] Viele aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zum Nachweis von Viren, Mikroorganismen und Antikörpern benötigen viel Zeit zur Messung und Identifizierung der Viren, Mikroorganismen und Antikörper. Der hohe Zeitaufwand beschränkt die in einer Zeiteinheit durchführbare maximale Anzahl an Tests, was mit zahlreichen offensichtlichen Nachteilen verbunden ist, insbesondere im Fall einer Pandemie.

[0016] In vielen aus dem Stand der Technik vorbekannten Vorrichtungen zur Identifizierung biologischer Partikel werden diese in einem ersten Schritt einer so genannten „Inaktivierung“ ausgesetzt. Diese führt in den meisten Fällen zu einer erheblichen Reduktion der Messgenauigkeit.

[0017] Aus dem Stand der Technik sind zudem keine physikalischen Testanwendungen für den Nachweis von Antikörpern bekannt.

[0018] Viele der aus dem Stand der Technik vorbekannten Vorrichtungen sind darüber hinaus sehr teuer, was die weltweite Zugänglichkeit einschränkt. Viele Vorrichtungen weisen zudem einen hohen Materialbedarf zur Vor- und/oder Nachbereitung der Probe auf.

[0019] Ein besonderes Problem des Stands der Technik besteht darüber hinaus in der Identifizierung von Viren und/oder Mikroorganismen und den dazugehörigen Antikörpern, welche von grosser Bedeutung für die Entwicklung von Impfstoffen ist. Weiterhin stellt der Nachweis nicht nur der Art, sondern auch der Zusammensetzung von einer biologischen Probe, die beispielsweise Viren, Mikroorganismen und Antikörper beinhalten kann, eine erhebliche Herausforderung dar.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0020] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Nachweis von Viren, Mikroorganismen und Antikörper zu schaffen, welche einige der Nachteile des Stands der Technik beheben.

[0021] Diese Aufgabe wird gelöst durch die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Nachweis von Viren, Mikroorganismen und Antikörpern, wie sie im unabhängigen Anspruch definiert ist, sowie durch das erfindungsgemässe Verfahren zum Nachweis von Viren, Mikroorganismen und Antikörpern, wie es im unabhängigen Verfahrensanspruch definiert ist. Einige bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.

[0022] Ein erster Aspekt der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Nachweis von Viren, Mikroorganismen und Antikörpern, umfassend ein Gehäuse, eine innerhalb des Gehäuses angeordnete und luftdicht abschliessbare Analysekammer mit Einlass und Auslass, ein Einlassventil zur Steuerung des Eintritts der Atemluftprobe durch den Einlass der Analysekammer, ein Auslassventil zur Steuerung des Austritts der Atemluftprobe durch den Auslass der Analysekammer, wobei das Einlassventil und das Auslassventil sich unabhängig voneinander in einem geöffneten und einem geschlossenen Zustand befinden können, einen Energie-Emittenten zur Einstrahlung von Energie in die Analysekammer und eine innerhalb der Analysekammer angeordnete und mindestens einen Detektor umfassende Messeinrichtung zum Messen der Atemluftprobe. Erfindungsgemäss umfasst die Messeinrichtung mindestens einen Detektor zur Detektion von Ultraschall und elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Terahertz-, Infrarot- und UV-VIS-Strahlung, und der Energie-Emittent umfasst mindestens einen Sender zur Emission von Wellen ausgewählt aus der Gruppe: elektromagnetische Strahlung, insbesondere Terahertz-, Infrarot- und UV-VIS-Strahlung, Ultraschall, Megaschall, Gigaschall, Mikrowellen, Laserlicht, Magnetfeld und elektrisches Feld.

[0023] In einer Ausführungsform ist das Einlass- und das Auslassventil jeweils ein Vakuumventil. In einer weiteren Ausführungsform verfügt der Energie-Emittent über einen elektromagnetischen Antrieb. In einer weiteren Ausführungsform beträgt die Leistung des Energie-Emittenten zwischen 10 Milliwatt und 10 Watt, vorzugsweise zwischen 10 Milliwatt und 1 Watt, besonders bevorzugt zwischen 50 Milliwatt und 500 Milliwatt.

[0024] In einer weiteren Ausführungsform beträgt die Leistung der Messeinrichtung zwischen 10 Milliwatt und 10 Watt, vorzugsweise zwischen 10 Milliwatt und 1 Watt, besonders bevorzugt zwischen 50 Milliwatt und 500 Milliwatt.

[0025] Ein Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht in der hohen Messgenauigkeit, welche über 98% beträgt.

[0026] Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Nachweis von Viren, Mikroorganismen und Antikörpern ist ihre Eignung für die Analyse von Atemluftproben. Atemluftproben können, beispielsweise im Vergleich zu Blutproben, mit geringem Zeit- und Kostenaufwand genommen werden. Zudem kann auch medizinisch nicht geschultes Personal Atemluftproben nehmen. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist daher massentauglich und kann überall auf der Welt und in verschiedenen Ländern eingesetzt werden.

[0027] Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Nachweis von Viren, Mikroorganismen und Antikörpern besteht darin, dass keine Laborinfrastruktur notwendig ist zur Durchführung und Analyse einer Messung. Weiterhin wird für die erfindungsgemässe Vorrichtung kein Verbrauchsmaterial benötigt. Dies ermöglicht eine schnelle und kosteneffiziente Möglichkeit zum Nachweis von Viren, Mikroorganismen und Antikörpern.

[0028] Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht darin, dass mittels dieser Vorrichtung Viren unabhängig davon nachgewiesen werden können, welche Zellart von den Viren befallen ist. Als Zellart, auch Zelltyp genannt, werden alle Zellen bezeichnet, die innerhalb eines Organismus eine bestimmte Funktion ausüben.

[0029] Die Bestrahlung der Atemluftprobe, die sich im Messfall in der Analysekammer befindet, mit Energie führt zu einer Anregung der in der Atemluftprobe befindlichen Viren, Mikroorganismen und Antikörpern. Diese Anregung führt zu einer Erhöhung der Messpräzision und trägt zu einer erhöhten Messgeschwindigkeit des Nachweises bei.

[0030] Als Mikroorganismus werden kleine Lebewesen, insbesondere Einzeller, verstanden, die kleiner sind als 30 Mikrometer. Zu Mikroorganismen zählen insbesondere auch Bakterien.

[0031] Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist geeignet zum Nachweis von Viren, Mikroorganismen und Antikörpern, insbesondere zum Nachweis von Viren und Antikörpern und den zu den Viren bzw. Mikroorganismen gehörigen Antikörpern. Der Fachmann versteht, dass die Identifizierung von Viren und Mikroorganismen und den zu den Viren bzw. Mikroorganismen gehörigen Antikörpern eine besondere Bedeutung für die Entwicklung von Impfstoffen hat.

[0032] Als luftdicht wird ein Zustand einer Barriere beschrieben, in dem der Austritt eines Gasvolumens über diese Barriere hinweg weder in Anwesenheit eines Über-, noch in Anwesenheit eines Unterdrucks möglich ist, bevorzugt bis zu 5 bar Überdruck und 10 mbar Unterdruck, besonders bevorzugt bis zu 3 bar Überdruck und 50 mbar Unterdruck.

[0033] In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Messeinrichtung mindestens einen Detektor für Raman-Spektroskopie.

[0034] In einer Ausführungsform sind das Einlass- und das Auslassventil Vakuumventile.

[0035] In einer weiteren Ausführungsform umfasst die erfindungsgemässe Vorrichtung eine Pumpe, insbesondere eine Saugpumpe, welche mit der Analysekammer kommunizierend verbunden ist. In einer besonderen Ausführungsform ist die Pumpe wirkverbunden mit dem Auslass der Analysekammer und stromabwärts hinter dem Auslassventil angeordnet. In einer weiteren besonderen Ausführungsform umfasst die erfindungsgemässe Vorrichtung eine vorzugsweise im Gehäuse angeordnete Steuereinheit, vorzugsweise einen Mikroprozessor, wobei das Einlassventil, das Auslassventil und die Pumpe mit der Steuereinheit verbunden und durch diese steuerbar sind.

[0036] In einer weiteren Ausführungsform umfasst die erfindungsgemässe Vorrichtung eine vorzugsweise im Gehäuse angeordnete und mit der Messeinrichtung verbundene Speichereinheit zur Speicherung der Messdaten der Messeinrichtung.

[0037] In einer weiteren Ausführungsform umfasst die erfindungsgemässe Vorrichtung eine im Gehäuse angeordnete Desinfektionseinheit zur Desinfizierung der Analysekammer, wobei die Desinfektionseinheit UV-Dioden zur Bestrahlung der Analysekammer mit UV-Strahlen und/oder eine Desinfektionsmittelsprühanlage zum gesteuerten Auslass von Desinfektionsmittel in die Analysekammer umfasst. In dieser Ausführungsform umfasst die Desinfektionsmittelsprühanlage eine Öffnung zum Auslass des Desinfektionsmittels, welche durch ein luftdicht verschliessbares Drainage-Ventil mit der Analysekammer verbindbar ist.

[0038] In einer weiteren Ausführungsform ist die erfindungsgemässe Vorrichtung handhaltbar und mobil.

[0039] In einer weiteren Ausführungsform umfasst die erfindungsgemässe Vorrichtung eine Haltestange, vorzugsweise eine Teleskopstange, wobei das Gehäuse der Vorrichtung am Ende der Teleskopstange lösbar befestigbar ist. Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass die Teleskopstange es ermöglicht, einen Abstand zwischen dem Bediener des Geräts, also der testenden Person und der zu testenden Person zu wahren. Dies verringert die Gefahr der Ansteckung der testenden Person durch die möglicherweise kranke zu testende Person. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Teleskopstange über 1 m lang, vorzugsweise 1.5-2.5 m.

[0040] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Haltestange einen Haltegriff mit Bedienelementen zur Fernsteuerung der Steuereinheit.

[0041] In einer weiteren Ausführungsform umfasst die erfindungsgemässe Vorrichtung eine Stromquelle, insbesondere Batterie oder Akkumulator, die vorzugsweise innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und sämtliche elektronische Bestandteile der Vorrichtung mit elektrischer Energie versorgt.

[0042] Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Nachweis von Viren, Mikroorganismen und Antikörpern in einer Atemluftprobe mittels der erfindungsgemässen Vorrichtung. Erfindungsgemäss umfasst das Verfahren die Schritte: i) Öffnen des Einlassventils zum Eintritt der Atemluftprobe in die Analysekammer bei geschlossenem Auslassventil; ii) Schliessen des Einlassventils; iii) Einstrahlung von Energie in die Analysekammer durch den Energie-Emittenten bei gleichzeitigem Messen der Atemluftprobe durch die Messeinrichtung; iv) Öffnen des Auslassventils zum Austritt der Atemluftprobe aus der Analysekammer.

[0043] In einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens findet die Einstrahlung von Energie in die Analysekammer durch den Energie-Emittenten in Schritt iii) in gepulsten Sequenzen, vorzugsweise Sequenzen kurzer Zeitdauer und hoher Strahlintensität, statt. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Impulsdauer zwischen 1 Nanosekunde und 40 Millisekunden, bevorzugt zwischen 50 Nanosekunden und 10 Millisekunden, besonders bevorzugt zwischen 100 Nanosekunden und 1 Millisekunde.

[0044] In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens umfasst das Messen der Atemluftprobe durch die Messeinrichtung in Schritt iii) mehrere Messmethoden, vorzugsweise die gleichzeitige Kombination von Raman-Spektroskopie und der Detektion von UV-VIS-Strahlung, Infrarot-Strahlung und Terahertz-Strahlung. Ein Vorteil dieser Ausführungsform liegt in der besonders hohen Messgenauigkeit, die 98% oder höher beträgt.

[0045] In einem weiteren Aspekt der Erfindung können die Daten von der Speichereinheit der erfindungsgemässen Vorrichtung mittels einer „Private Key Infrastructure“ (PKI) in eine Datenbank und optional zusätzlich in einen „Private File Service“ (PFS) übertragen werden. Der Private File Service garantiert den verschlüsselten Access des Kunden und Eigentümers der Daten zu seinen eigenen Daten, ähnlich wie bei einer Geldeinlage des Bankkunden bei einer Privatbank, bei der nur der Eigentümer über seine Einlage verfügen kann. Durch den Identifizierungsprozess, beispielsweise durch einen Notar oder ein Passbüro, wird die Identität des Kunden im Rahmen der PKI eindeutig definiert. Die PKI ermöglicht dem Kunden anschliessend, beispielsweise über die Internetseite der PKI, Drittpersonen selektiv den Zugang zu seinen Daten zu gewähren.

[0046] In einer weiteren Ausführungsform wird zumindest ein Teil der in der Speichereinheit gespeicherten Messdaten, vorzugsweise in Echtzeit, in externe Datenbanken, beispielsweise zentrale Pandemieentwicklungsdatenbanken, übertragen. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Daten vor der Übertragung anonymisiert. Diese Ausführungsformen ermöglichen eine aktuelle, zentrale Verfolgung der Ausbreitung eines Virus und/oder eines Mikroorganismus, beispielsweise während einer Pandemie.

[0047] In einer weiteren Ausführungsform kann zumindest ein Teil der in der Speichereinheit gespeicherten Messdaten auf ein Mobilgerät, vorzugsweise ein Mobiltelefon einer Testperson, übertragen werden. Diese Datenübertragung kann beispielsweise durch eine PKI und/oder durch eine Bluetooth-Verbindung ermöglicht werden.

[0048] In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rückgriff auf diese Daten nur in einem gesetzlich geordneten oder beschränkten Rahmen möglich.

[0049] In einer weiteren Ausführungsform können die auf dem Mobiltelefon, vorzugsweise in anonymisierter Form, gespeicherten Daten von einer auf dem Mobiltelefon installierten Anwendung („App“) abgerufen werden. Eine mögliche Anwendung zu diesem Zweck wäre eine Corona-Tracing-Anwendung. In dieser Ausführungsform werden die Daten in der Corona-Tracing-Anwendung hinterlegt, vorzugsweise anonymisiert. Von der Corona-Tracing-Anwendung aus werden die Daten anschliessend beispielsweise mittels PKI auf einem Rechner abgelegt, welcher die Privatsphäre der Testperson voll mit einer PKI schützt. Von diesem Rechner ausgehend werden die Daten in regelmässigen Abständen, beispielsweise jede Stunde, in anonymisierter Form an einen Computer einer staatlichen Behörde, beispielsweise des BAG, übertragen. Ein Vorteil dieser Ausführungsform liegt in der zeitnahen und präzisen Darstellung der Fallzahlen an staatliche Behörden unter gleichzeitiger Wahrung der Privatsphäre und des Datenschutzes der Bürger. In einer weiteren Ausführungsform umfasst eine Corona-Tracing-Anwendung eine GPS Funktionalität.

[0050] In einer weiteren Ausführungsform kann zumindest ein Teil der in der Speichereinheit gespeicherten Messdaten auf einer persönlichen Mitgliedskarte gespeichert werden. Diese Mitgliedskarte kann beispielsweise als Nachweis für den Inhaber dienen, negativ getestet worden zu sein. Dieser Nachweis kann beispielsweise genutzt werden, um den Zutritt, beispielsweise zu einem Fussballstadion, zu gewähren oder zu verweigern. Ein hierzu notwendiges Lesegerät zum Lesen der Karte umfasst eine auf die Karte angepasste Schnittstelle, beispielsweise NFC, Magnetstreifen oder Chip-Writer. Diese Schnittstelle ermöglicht vorzugsweise sowohl das Lesen, als auch das Beschreiben der Karte, sodass das Lesegerät vorzugsweise sowohl zum Lesen der Karte, als auch zum Beschreiben der Karte verwendet werden kann. Die Karte kann auch als digitale Karte oder als digitale Applikation ausgestaltet sein. Ein zusätzlicher oder alternativer Lesemechanismus zum Lesen der Karte umfasst entsprechend eine auf einem Smart-Device, beispielsweise Smartphone, hinterlegte digitale Karte. In dieser Ausführungsform umfasst das Lesegerät eine auf die digitale Karte ausgelegte Infrastruktur, beispielsweise Bluetooth, welche das Lesen der Karte durch das Lesegerät ermöglicht.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUR

[0051] Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figur und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN

[0052] Die vorliegende detaillierte Beschreibung legt im Zusammenhang mit der begleitenden Figur Ausführungsformen der Erfindung dar und soll zu einem besseren Verständnis der Erfindung beitragen. Die in der detaillierten Beschreibung benutzten Bezeichnungen der in den Figuren illustrierten Ausführungsformen der Erfindung sollen die Erfindung nicht beschränken. Die Figur ist schematisch gezeichnet.

[0053] Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Ausführungsform einer Vorrichtung zum Nachweis von Viren, Mikroorganismen und Antikörpern, umfassend ein Gehäuse (13), eine innerhalb des Gehäuses angeordnete Analysekammer (3) mit Einlass (1) und Auslass (4), eine Messeinrichtung (8) zum Messen der Atemluftprobe und einen Energie-Emittenten (2) zur Einstrahlung von Energie in die Analysekammer (3). In dieser Ausführungsform sind Einlass und Auslass jeweils kanalförmig und einseitig mit der Analysekammer verbunden. Die Vorrichtung umfasst weiterhin ein Einlassventil (6) zur Steuerung des Eintritts der Atemluftprobe durch den Einlass der Analysekammer und ein Auslassventil (5) zur Steuerung des Austritts der Atemluftprobe durch den Auslass (4) der Analysekammer (3). In dieser Ausführungsform sind das Einlassventil (6) und das Auslassventil (5) jeweils im kanalförmig ausgebildeten Eintritt (1) respektive Austritt (4) angeordnet. Die dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung umfasst weiterhin eine Pumpe (7), die mit der Analysekammer (3) kommunizierend verbunden ist. Diese kommunizierende Verbindung wird in der dargestellten Ausführungsform dadurch verwirklicht, dass die Pumpe (7) wirkverbunden mit dem Auslass (4) der Analysekammer (3) ist und stromabwärts hinter dem Auslassventil (5) angeordnet ist. Die Bezeichnung „stromabwärts“ bezieht sich dabei auf die Flussrichtung der Atemluftprobe, welche im Testfall der Analysekammer (3) durch den Einlass (1) zugeführt wird, anschliessend in der Analysekammer gemessen wird und danach die Analysekammer (3) durch den Austritt (4) wieder verlässt.

[0054] In der dargestellten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung weiterhin eine innerhalb des Gehäuses (13) angeordnete Desinfektionseinheit (12). Der Fachmann versteht, dass die Desinfektionseinheit (12) auch ausserhalb des Gehäuses (13) angeordnet sein kann. In der dargestellten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung weiterhin eine Steuereinheit (9) in Form eines Mikroprozessors, der mit dem Einlassventil (6), dem Auslassventil (5) und der Pumpe (7) verbunden ist und diese drei steuert. In der dargestellten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung weiterhin eine mit der Messeinrichtung (8) verbundene Speichereinheit (10) zur Speicherung der Messdaten der Messeinrichtung (8).

[0055] In der dargestellten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Anzeige mit Bedienfeld (11). In der dargestellten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung weiterhin eine Schnittstelle zur Übertragung zumindest eines Teils der in der Speichereinheit gespeicherten Messdaten auf ein Smart-Device (14). In der dargestellten Ausführungsform wird diese Schnittstelle durch Bluetooth ausgebildet.

LISTE DER BEZUGSZEICHEN

[0056] 1 Einlass 2 Energie-Emittent 3 Analysekammer 4 Auslass 5 Auslassventil 6 Einlassventil 7 Pumpe 8 Messeinrichtung 9 Steuereinheit 10 Speichereinheit 11 Anzeige mit Bedienfeld 12 Desinfektionseinheit 13 Gehäuse 14 Smart-Device

LITERATURVERZEICHNIS

[0057] 1. A. C. Wiesheu. Raman-Mikrospektroskopie zur Analyse von organischen Bodensubstanzen und Mikroplastik - TU München- 2017. 2. P. Rösch. Raman-spektroskopische Untersuchungen an Pflanzen und Mikroorganismen -Bayerischen Julius-Maximilians-Universität Würzburg - 2002. 3. R. Geßner.Untersuchungen an biologischen Proben mit verschiedenen Ramanund SERS-spektroskopischen Techniken - Bayerischen Julius-Maximilians-Universität Würzburg - 2003. 4. Raman-Spektroskopie in der Klinik - 2014 - Published on GIT-Labor - Portal für Anwender in Wissenschaft und Industrie (https://www.git-labor.de) 5. Just-in-time Sterilitätskontrolle von Transplantaten (https://www.ipm.fraunhofer.de/content/dam/ipm/de/PDFs/produktblaetter/AMS_A nalysen-Messsysteme/OBS/IPM Artikel_BioRaman_dt_6-END.pdf). 6. P. Kühler. Oberächenverstärkte Spektroskopie mit plasmonisch gekoppelten Goldnanopartikeln - Ludwig-Maximilians-Universität München -2015. 7. WO2008058683A2 ARRANGEMENT AND METHOD FOR THE ANALYSIS OF BIOLOGICAL SAMPLES 8. Changan Xie, Mumtaz A. Dinno, and Yong-qing Li. Near-infrared Raman spectroscopy of single optically trapped biological cells 9. V. Kattumuni and other. Agarose-stabilized gold nanoparticle for surfaceenhanced Raman spectroscopic detection of DNY nucleosides. 10. J. W. Chan, D. Motten, J. C. Rutledge, N. L. Keim, and T. Huser. Raman Spectroscopic Analysis of Biochemical Changes in Individual Triglyceride-Rich Lipoproteins in the Pre- and Postprandial State 11. Brandon Redding, Mark J. Schwab, and Yong-le Pan. Raman Spectroscopy of Optically Trapped Single Biological Micro-Particles - Sensors (Basel). 2015 Aug; 15(8): 19021-19046. 12. Hilsamar Felix-Rivera, Samuel P.Hernandez-Rivera. Raman Spectroscopy Techniques for the Detection of Biological Samples in Suspensions and as Aerosol. - Published online: 17 September 2011 - Springer Science+Business Media 13. A. Katume. Detection and characterization of chemical aerosol using laser-trapping single-particle Raman spectroscopy - WIT Transactions on Ecology and the Environment 230:323-329 - June 2018 14. David C. Doughty, Steven C. Hill. Raman spectra of atmospheric particles measured in Maryland, USA over 22,5 h using an automated aerosol Raman spectrometer. - Journal of quantitative spectroscopy and radiative transfer, Volume 244, March 2020, 106839 15. Maria Navas-Moreno, James W.Chan. Laser Tweezers Raman Microspectroscopyof single biological particles. -Springer nature experiments. (https://experiments.springernature.com/articles/10.1007/978-1-4939-7680-5_13). 16. Jiyo Lukose, Shamee Shastry, N.Mithun, Ganesh Mohan, Akhil Ahmed, Santosch Chidanghi. Red blood cells under under varying extracellelar tonicity conditions. An optical tweezers combined with microraman study. Biomedical Physics & Engineering Express, Volume 6, Number 1 17. LeiYin, Zhi Zhang, Yingzi Liu, Jingkai Gu. Recent advances in single -cell analysis by mass spectroscopy.- https://doi.org/10.1039/C8AN01190G 18. US7192703. Biomolecule analysis by rolling circle amplification and SERS detection

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Nachweis von Viren, Mikroorganismen und Antikörpern aus einer Atemluftprobe, umfassend ein Gehäuse, eine innerhalb des Gehäuses angeordnete und luftdicht abschliessbare Analysekammer mit Einlass und Auslass, ein Einlassventil zur Steuerung des Eintritts der Atemluftprobe durch den Einlass der Analysekammer, ein Auslassventil zur Steuerung des Austritts der Atemluftprobe durch den Auslass der Analysekammer, wobei das Einlassventil und das Auslassventil sich unabhängig voneinander in einem geöffneten und einem geschlossenen Zustand befinden können, einen Energie-Emittenten zur Einstrahlung von Energie in die Analysekammer und eine innerhalb der Analysekammer angeordnete und mindestens einen Detektor umfassende Messeinrichtung zum Messen der Atemluftprobe, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung mindestens einen Detektor zur Detektion von Ultraschall und elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Terahertz-, Infrarot- und UV-VIS-Strahlung, umfasst und der Energie-Emittent mindestens einen Sender zur Emission von Wellen ausgewählt aus der Gruppe: elektromagnetische Strahlung, insbesondere Terahertz-, Infrarot- und UV-VIS-Strahlung, Ultraschall, Megaschall, Gigaschall, Mikrowellen, Laserlicht, Magnetfeld und elektrisches Feld umfasst.

2. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlass- und das Auslassventil Vakuumventile sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Pumpe, insbesondere eine Saugpumpe, umfasst, welche mit der Analysekammer kommunizierend verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe wirkverbunden mit dem Auslass der Analysekammer ist und stromabwärts hinter dem Auslassventil angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine vorzugsweise im Gehäuse angeordnete Steuereinheit, vorzugsweise einen Mikroprozessor, umfasst, wobei das Einlassventil, das Auslassventil und die Pumpe mit der Steuereinheit verbunden und durch diese steuerbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine vorzugsweise im Gehäuse angeordnete und mit der Messeinrichtung verbundene Speichereinheit zur Speicherung der Messdaten der Messeinrichtung umfasst.

7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine im Gehäuse angeordnete Desinfektionseinheit zur Desinfizierung der Analysekammer umfasst, wobei die Desinfektionseinheit UV-Dioden zur Bestrahlung der Analysekammer mit UV-Strahlen und/oder eine Desinfektionsmittelsprühanlage zum gesteuerten Auslass von Desinfektionsmittel in die Analysekammer umfasst, wobei die Desinfektionsmittelsprühanlage eine Öffnung zum Auslass des Desinfektionsmittels umfasst, welche durch ein luftdicht verschliessbares Drainage-Ventil mit der Analysekammer verbindbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung handhaltbar und mobil ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Haltestange, vorzugsweise eine Teleskopstange, umfasst, wobei das Gehäuse der Vorrichtung am Ende der Haltestange lösbar befestigbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin eine Stromquelle, insbesondere Batterie oder Akkumulator, umfasst, die vorzugsweise innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und sämtliche elektronische Bestandteile der Vorrichtung mit elektrischer Energie versorgt.

11. Verfahren zum Nachweis von Viren, Mikroorganismen und Antikörpern in einer Atemluftprobe mittels der Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, umfassend die Schritte: i. Öffnen des Einlassventils zum Eintritt der Atemluftprobe in die Analysekammer bei geschlossenem Auslassventil; ii. Schliessen des Einlassventils; iii. Einstrahlung von Energie in die Analysekammer durch den Energie-Emittenten bei gleichzeitigem Messen der Atemluftprobe durch die Messeinrichtung; iv. Öffnen des Auslassventils zum Austritt der Atemluftprobe aus der Analysekammer.