Fig. 27.—Water sterilizer.
Это прямоугольная медная коробка длиной 26 см, шириной 18 см и глубиной 12 см, установленная на ножках, нагреваемая снизу горелкой Бунзена или радиальной газовой горелкой и содержащая съемный медный проволочный лоток, который на 2 см меньше стерилизатора по каждому измерению и снабжен ручками. Верхняя часть стерилизатора навешена на петли, образуя крышку.
Метод. —
1. Поместите инструменты и т. д., подлежащие стерилизации, внутрь медной корзины и верните корзину в стерилизатор.
2. Налейте достаточное количество воды в стерилизатор, закройте крышку и зажгите газ внизу.
Fig. 28.—Koch's steriliser.
Fig. 29.—Arnold's steriliser.
3. После того как вода закипит и пар будет выходить из-под крышки в течение не менее десяти минут, погасите газ, откройте крышку, выньте проволочную корзину за ручки и положите ее по диагонали на стенки стерилизатора; содержащиеся в ней инструменты и т. д. теперь стерильны и готовы к использованию.
4. После использования или при случайном загрязнении верните инструменты в корзину и поместите ее обратно в стерилизатор; полностью продезинфицируйте путем повторного кипячения в течение пятнадцати минут.
5. После дезинфекции, пока инструменты еще горячие, выньте их, тщательно и немедленно высушите и верните в футляры для хранения.
Текучий пар — т. е. пар при 100° C — уничтожает вегетативные формы бактерий за пятнадцать-двадцать минут, а споровые формы — за один-два часа. Этот метод в основном используется для стерилизации различных питательных сред, предназначенных для культивирования бактерий, и осуществляется в паровом котле специальной конструкции, известном как паровой стерилизатор Коха (рис. 28), или в одной из его многочисленных модификаций, наиболее эффективной из которых является стерилизатор Арнольда (рис. 29).
Паровой стерилизатор в своей простейшей форме состоит из высокого цилиндрического сосуда из луженого железа или меди, разделенного на две неравные части съемной перфорированной металлической диафрагмой; нижняя, меньшая часть служит резервуаром для воды, а верхняя — для размещения проволочных корзин с предметами, подлежащими стерилизации. Сосуд закрывается свободной конической крышкой, снабженной ручками и перфорированной на вершине трубкой; он установлен на штативе-треноге и нагревается снизу горелкой Бунзена. Более сложный стерилизатор обшит войлоком или асбестовым картоном и снабжен водомерным стеклом, а также краном для опорожнения отделения для воды.
Использование парового стерилизатора. —
1. Заполните отделение для воды до уровня перфорированной диафрагмы, установите крышку на место и зажгите горелку Бунзена.
2. После того как вода закипит, дайте достаточно времени для того, чтобы пар вытеснил воздух из стерилизационного отделения, о чем свидетельствует пар, выходящий ровной, непрерывной струей из трубки в крышке.
3. Снимите крышку, быстро опустите проволочную корзину с пробирками со средами и т. д. в стерилизационное отделение, пока она не встанет на диафрагму, и верните крышку на место.
4. Через двадцать минут в случае жидких сред или тридцать минут в случае твердых сред снимите крышку и извлеките корзину с содержимым.
5. Теперь, но не раньше, погасите газ.
Примечание. После извлечения пробирок, колб и т. д. из парового стерилизатора их следует сразу же расставить свободно, чтобы предотвратить конденсацию влаги на ватных пробках и ее просачивание внутрь пробирок.
Эта обработка уничтожит любые вегетативные формы бактерий; в течение часов охлаждения любые присутствующие споры прорастут, и молодые организмы будут уничтожены повторением процесса двадцать четыре часа спустя; третья стерилизация через аналогичный интервал делает результат двойне надежным.
Метод стерилизации путем воздействия текучим паром при 100° C в течение двадцати минут в течение трех последовательных дней называется прерывистой или дробной стерилизацией.
Воздействие пара при 100° C в течение одного или двух часов, или непрерывная стерилизация, не всегда надежно и поэтому не рекомендуется.
Перегретый пар — т. е. пар под давлением (см. таблицу давления-температуры, Приложение, стр. 500) в герметичных сосудах при температуре 115° C — уничтожит как вегетативные, так и споровые формы бактерий в течение пятнадцати минут; если давление увеличить, а температуру поднять до 120° C, та же цель достигается за десять минут. Этот метод ранее использовался для стерилизации сред (и, действительно, до сих пор используется в некоторых лабораториях), но большинство исследователей теперь понимают, что среды, подвергнутые этой высокой температуре под давлением, претерпевают гидролитические изменения, которые делают их непригодными для культивирования более деликатных микроорганизмов. Использование перегретого пара должно быть ограничено почти исключительно дезинфекцией таких загрязненных предметов, старых культур и т. д., которые нельзя обработать сухим жаром или в печи. Стерилизация с помощью перегретого пара осуществляется в специальном котле — автоклаве Шамберлана (рис. 30). Автоклав состоит из прочного медного цилиндра, снабженного медной или латунной крышкой, которая закрепляется на месте с помощью болтов и барашковых винтов, при этом соединение между цилиндром и крышкой герметично уплотняется прокладкой из резины. Крышка перфорирована для разветвленной трубки, несущей вентиляционный кран, манометр и предохранительный клапан. Медный котел установлен в верхней половине цилиндрического корпуса из листового железа — две концентрические круговые ряды горелок Бунзена, каждая из которых имеет независимую подачу газа, занимают нижнюю половину. Внутри котла находится большая съемная проволочная корзина, установленная на ножках, для размещения предметов, подлежащих стерилизации.
Использование автоклава. —
1. Упакуйте предметы, подлежащие стерилизации, в проволочную корзину.
2. Налейте воду в котел до уровня дна корзины; также наполните водой содержащиеся колбы и пробирки.
3. Убедитесь, что резиновая прокладка на месте, затем установите крышку и плотно закрепите ее на автоклаве с помощью барашковых винтов.
4. Откройте вентиляционный кран и зажгите оба кольца горелок.
5. Когда пар будет выходить ровной, непрерывной струей из вентиляционной трубки, закройте вентиляционный кран и погасите внешнее кольцо газовых горелок.
6. Подождите, пока стрелка манометра не покажет температуру 120° C, затем отрегулируйте газ и пружинный предохранительный клапан таким образом, чтобы эта температура поддерживалась, и оставьте в таком состоянии на двадцать минут. В более дорогих моделях автоклавов эта регулировка предохранительного клапана осуществляется автоматически: манометр оснащен регулируемым указателем, который можно установить на любое требуемое давление-температуру и настроить так, чтобы при совпадении стрелки манометра с регулируемым указателем предохранительный клапан открывался.
7. Погасите газ и дайте стрелке манометра упасть до нуля.
Fig. 30.—Chamberland's Autoclave.
8. Теперь медленно откройте вентиляционный кран и дайте внутреннему давлению сравняться с атмосферным.
9. Снимите крышку и извлеките стерилизованное содержимое.
Периоды стерилизации. — Чрезвычайно полезным устройством для отсчета периодов стерилизации (и, действительно, для многих других операций в лаборатории) является
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СИГНАЛЬНЫЕ ЧАСЫ.
Это часы американского типа, циферблат которых окружен металлической пластиной с рядом из 60 отверстий на равном расстоянии друг от друга, соответствующих минутам на циферблате. Эта пластина соединена с одним из полюсов сухой батареи, другой полюс которой соединен с металлическим корпусом часов для приведения в действие обычного магнитного звонка. В центре каждого из отверстий в пластине закреплен металлический стержень, который затем проходит через изолирующее кольцо и выступает внутри циферблата часов, где он контактирует с часовой стрелкой. Часы установлены на тяжелом основании с клавиатурой, содержащей 20 пронумерованных штекеров. Если один из штекеров вставлен в отверстие в пластине, он контактирует со стержнем, и когда часовая стрелка часов касается другого конца, цепь замыкается и звонок начинает звонить. Период этого фрикционного контакта составляет примерно 20 секунд. Таким образом, часы можно использовать для электрической фиксации периодов времени от одной минуты с интервалом в одну минуту до одного часа.
Fig. 31.—Electric signal timing clock.
Фильтрация. — (а) Ватный фильтр. — Практически единственным методом, используемым в лаборатории для стерилизации воздуха или газа, является фильтрация через сухую вату или стекловату, волокна которой запутывают микроорганизмы и предотвращают их прохождение.
Пожалуй, лучшим примером такого фильтра является ватная пробка, закрывающая горлышко пробирки с культурой. Через нее происходит не только обычная диффузия, но если пробирку, закупоренную обычным образом ватой, извлечь из горячего инкубатора, температура содержащегося в ней воздуха быстро падает до температуры лаборатории, и образуется частичный вакуум; воздух проходит в пробирку через ватную пробку, чтобы восстановить равновесие, и, пока пробка остается сухой, в стерильном состоянии. Если, однако, пробка становится влажной, либо в результате поглощения из атмосферы, либо из-за контакта с жидкостями, микроорганизмы (особенно плесневые грибы) начинают размножаться, и длинные нитевидные формы быстро проникают в толщу пробки, проникают внутрь и загрязняют содержимое пробирки.
Fig. 32.—Cotton-wool air filter.
Метод. —
Если желательно стерилизовать газы перед подачей в сосуд, содержащий чистую культуру микроорганизма, как, например, при пропускании тока кислорода над или через бульонную культуру дифтерийной палочки, это можно легко осуществить следующим образом:
1. Возьмите отрезок стеклянной трубки диаметром, скажем, 1,5 см, в центре которой выдута колба, наполните колбу сухой ватой (рис. 32), оберните слой ваты вокруг каждого конца трубки и закрепите на месте витком тонкой медной проволоки или ниткой; затем стерилизуйте этот кусок аппаратуры в сушильном шкафу.
2. Подготовьте культуру в колбе Руффера или Вудхеда (рис. 33), входная трубка которой имеет свободный конец, обернутый слоем ваты, закрепленным ниткой или проволокой, в то время как выходная трубка закупорена обычным образом.
Fig. 33.—Ruffer's flask.
3. Стерилизуйте короткий отрезок резиновой трубки путем кипячения. Перенесите его из кипящей воды в стакан с абсолютным спиртом.
4. Когда все будет готово, извлеките резиновую трубку из спирта с помощью пинцета, тщательно слейте жидкость и пронесите через пламя горелки Бунзена, чтобы сжечь последние следы спирта.
5. Снимите ватные обертки с входной трубки колбы и с одного конца фильтрующей трубки и быстро соедините их с помощью стерильной резиновой трубки.
6. Соедините другой конец колбовой трубки с подающей трубкой от газового резервуара.
Газ при прохождении через сухую стерильную вату в колбе фильтрующей трубки будет очищен от любых содержащихся микроорганизмов и поступит в колбу в стерильном состоянии.
(б) Фарфоровый фильтр. — Стерилизация жидкостей путем фильтрации осуществляется путем пропускания их через цилиндрический сосуд, закрытый с одного конца, как пробирка, и изготовленный либо из пористого «бисквитного» фарфора, твердообожженного и неглазурованного (система Шамберлана), либо из кизельгура, тонкой диатомовой земли (система Беркефельда), и называемый «бужи» или «свеча» (рис. 34).
Примечание. При выборе свечей для использования в лаборатории избегайте тех, у которых есть металлические фитинги, так как во время стерилизации на стыке металла и кремнистого материала возникают трещины из-за неравномерного расширения.
В этом методе бактерии задерживаются в порах фильтра, в то время как жидкость проходит через него в стерильном состоянии.
Очевидно, что для эффективности поры фильтра должны быть чрезвычайно мелкими, и поэтому скорость фильтрации обычно будет низкой. Фильтрующие свечи Шамберлана обладают более тонкими каналами, чем свечи Беркефельда, и, следовательно, фильтруют гораздо медленнее. Чтобы преодолеть этот недостаток, для ускорения процесса можно использовать аспирацию, давление или комбинацию этих двух сил.
Следует отметить, что белые фарфоровые фильтры Doulton столь же эффективны, как и свечи Шамберлана, и фильтруют несколько быстрее.
Необходимая аппаратура. —
1. Делительная воронка, содержащая нефильтрованную жидкость.
2. Стерильная фильтрующая свеча (рис. 34), открытый конец которой снабжен резиновой пробкой (рис. 34, а), перфорированной для приема подающей трубки делительной воронки, а ее горлышко пропущено через большую резиновую шайбу (рис. 34, b), которая плотно прилегает к горлышку фильтровальной колбы.
3. Стерильная фильтровальная колба подходящего размера для приема отфильтрованной жидкости, горлышко которой закрыто ватной пробкой.
4. Водоструйный насос Спренгеля (см. рис. 38, c) или насос Герика (воздушный насос, работающий по гидравлическому принципу, герметизированный маслом с низким давлением паров, рис. 35).
Если используется последний, между фильтровальной колбой и насосом необходимо поместить склянку Вульфа, оснащенную как промывная склянка и содержащую серную кислоту, чтобы предотвратить попадание влажного воздуха в масло в насосе.
5. Воздушный фильтр (см. стр. 40), стерилизованный.
6. Шланг высокого давления.
7. Винтовые зажимы (рис. 36).
Метод. —
1. Соедините выхлопную трубу всасывающего насоса с боковой трубкой фильтровальной колбы (предварительно удалив ватную пробку из последней) с помощью шланга высокого давления, при необходимости поместив между ними промывную склянку с серной кислотой.
Fig. 34.—Porcelain filter candle.
Fig. 35.—Geryk air pump.
2. Удалите ватную пробку из горлышка фильтровальной колбы и установите фарфоровую свечу на место.
Fig. 36.—Screw clamps.
3. Присоедините наконечник делительной воронки к фильтрующей свече с помощью перфорированной резиновой пробки (рис. 37).
Fig. 37.—Apparatus arranged for filtering—aspiration.
4. Откройте кран воронки и откачайте воздух из фильтровальной колбы и промывной склянки; поддерживайте вакуум до завершения фильтрации.
5. По завершении фильтрации закройте кран воронки; установите винтовой зажим на шланг высокого давления, прикрепленный к боковому отводу фильтровальной колбы; плотно затяните его и отсоедините промывную склянку с кислотой.
6. Присоедините воздушный фильтр к открытому концу шланга высокого давления; постепенно откройте винтовой зажим и дайте отфильтрованному воздуху войти в колбу, чтобы устранить отрицательное давление.
7. Отсоедините резиновую трубку от бокового отвода колбы, прокалите конец отвода в горелке Бунзена и закупорьте его отверстие стерильной ватой.
8. Извлеките фильтрующую свечу из горлышка колбы, прокалите горлышко и закупорьте его стерильной ватой.
9. Продезинфицируйте фильтрующую свечу и делительную воронку путем кипячения.
Если необходимо использовать давление в дополнение к всасыванию или вместо него, вставьте перфорированную резиновую пробку в горлышко делительной воронки и закрепите ее медной проволокой; затем вставьте кусок стеклянной трубки через пробку и соедините внешнее отверстие с каким-либо насосом для нагнетания воздуха (обычный ножной насос, такой как используется для накачивания велосипедных шин, является одним из наиболее полезных для этой цели) или с баллоном со сжатым воздухом или другим газом.
Для очень быстрой фильтрации большого объема жидкости необходимо использовать более высокое давление, чем то, которое выдержит стекло, и в этих случаях следует использовать металлический резервуар, разработанный Пейксом (рис. 38, a), для размещения самой фильтрующей свечи, а также жидкости, подлежащей фильтрации. (Во время всего процесса в фильтровальной колбе также должен поддерживаться вакуум с помощью вытяжного насоса.)
Этот аппарат состоит из латунного цилиндра емкостью 2500 куб. см с двумя плечиками и отверстием в горлышке на каждом конце, снабженным винтовой резьбой.
Гайка, несущая манометр, ввинчивается в верхнюю резьбу; а в нижнюю ввинчивается латунный цилиндр, несущий фильтрующую свечу и продолженный вниз в подающую трубку. Утечка предотвращается с помощью резиновых прокладок.
В верхнее плечико вставлена трубка, изогнутая под прямым углом и снабженная краном. Все латунные детали изнутри луженые (рис. 38, a). При использовании резервуар обычно устанавливается на штатив-треногу.
Стерилизация. —
1. Вставьте фильтрующую свечу в ее цилиндр и неплотно ввинтите его.
Fig. 38.—Pakes' filtering reservoir—pressure and aspiration.
2. Оберните слой ваты вокруг подающей трубки и закрепите на месте.
3. Снимите гайку с манометром и закупорьте горлышко ватой.
4. Нагрейте весь аппарат в автоклаве при 120° C в течение двадцати минут.
Метод. —
1. Извлеките аппарат из автоклава и дайте ему остыть.
2. Плотно закрутите корпус, несущий бужи.
3. Установите аппарат в рабочее положение так, чтобы его подающая трубка (с которой была снята ватная обертка) проходила через перфорированную резиновую пробку в горлышке фильтровальной колбы.
Fig. 39.—Closed candle arranged for filtering.
4. Залейте жидкость, подлежащую фильтрации, в цилиндр и навинтите гайку с манометром. (Эту гайку следует погрузить в кипящую воду на несколько минут перед навинчиванием, чтобы стерилизовать ее.)
5. Соедините горизонтальный отвод входной трубки с баллоном со сжатым кислородом (или углекислым газом, рис. 38, b) с помощью шланга высокого давления.
6. Соедините боковой отвод фильтровальной колбы с вытяжным насосом (рис. 38, c) и запустите последний.
7. Откройте кран газового баллона; затем откройте кран на входной трубке фильтрующего цилиндра и повышайте давление внутри него, пока на манометре не будет зафиксирована желаемая точка. Поддерживайте это давление, обычно одну или полторы атмосферы, до завершения фильтрации, регулируя кран на входной трубке.
Некоторые формы фильтрующих свечей изготавливаются с открытым концом, суженным в подающий наконечник, который покрыт глазурью. В этом случае аппарат собирается немного иначе; жидкость, подлежащую фильтрации, помещают в открытый цилиндр, в который погружают свечу, а ее подающий наконечник соединяют с фильтровальной колбой с помощью куска гибкого шланга высокого давления (предварительно стерилизованного кипячением), как на рисунке 39.