WO2023187038A1 - Method and measuring arrangement for examining organic material - Google Patents

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WO2023187038A1
WO2023187038A1 PCT/EP2023/058262 EP2023058262W WO2023187038A1 WO 2023187038 A1 WO2023187038 A1 WO 2023187038A1 EP 2023058262 W EP2023058262 W EP 2023058262W WO 2023187038 A1 WO2023187038 A1 WO 2023187038A1
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radiation
measuring arrangement
arrangement according
organic material
excitation
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PCT/EP2023/058262
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Mathias Belz
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Lytegate GmbH
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    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6486—Measuring fluorescence of biological material, e.g. DNA, RNA, cells
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    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
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    • G01N2021/4704—Angular selective
    • G01N2021/4711—Multiangle measurement

Definitions

  • the invention relates to a method for examining, in particular for determining, the vitality of organic material and a measuring arrangement for carrying out the method according to the invention.
  • NADH nicotinamide adenine dinucleotide
  • NADH has the property of showing fluorescence in the range of 450nm when irradiated with electromagnetic radiation with a wavelength of approximately 340nm.
  • the appearance of fluorescence alone is not sufficient to make quantitative statements about the condition of organic material, especially living cells.
  • the object of the present invention is to provide a method and a measuring arrangement which allows an improved determination of the condition of living cells.
  • the organic material is irradiated with excitation radiation, for example in the wavelength range of 340 nm, and the intensity of the fluorescent radiation excited by the irradiation is determined.
  • the organic material is additionally irradiated with electromagnetic scattered radiation, in which scattering occurs on the material and the scattered radiation is subsequently recorded.
  • Scattered radiation in the sense of the present application is understood to mean radiation irradiated onto the material and not the scattered radiation mentioned above.
  • the scattering measurement makes it possible to make statements about the concentration of organic material in the sample volume, so that the measured fluorescence radiation can be better interpreted based on this additional information.
  • the scattered radiation and/or the fluorescent radiation can be recorded at at least two different angles relative to an irradiation direction, with a first angle being between 160° and 200°, in particular 180°.
  • a second angle can be between 70° and 110°, in particular 90°; a third angle can be between 0° and 40°, in particular 20°.
  • This angular distribution makes it possible to make statements about vitality, for example, over a wide range of turbidity levels and thus concentrations of organic material.
  • the organic material can be irradiated alternately with excitation radiation and scattered radiation, so that a simple association of excited fluorescence and scattering is possible.
  • the scattered radiation has a wavelength in the range of 450 nm
  • a single type of detector can advantageously be used.
  • an apparatus can also be set up in which the radiation source and detectors are swapped so that one detector and multiple Radiation sources from different angles generate the same excitation/emission geometry.
  • the excitation radiation can be in the range of 340nm to determine the vitality of cells. If the organic material is irradiated with excitation radiation in the wavelength range of 260-280nm, the protein content in the sample volume can also be determined using another fluorescence measurement.
  • the organic material can be irradiated with scattered radiation in the wavelength range of 650nm or 850nm.
  • the intensities of the scattered radiation and the fluorescent radiation can advantageously be put into a mathematical relationship with one another; For example, a quotient can be formed.
  • a complex analysis models such as an adapted multivariate analysis or algorithms with artificial intelligence, to link the measurements in such a way that the vitality variable can be determined in a self-learning manner
  • the meaningfulness of the measurement can be further improved.
  • a measuring arrangement according to the invention for the optical examination of organic material includes
  • At least one first electromagnetic radiation source for irradiating the material in an irradiation direction with excitation radiation, in particular with a wavelength of 340nm or 260-280nm
  • At least one excitation detector which is set up to detect fluorescent radiation excited by the excitation radiation, in particular only to detect electromagnetic radiation in a wavelength range of 430nm to 470nm, preferably in a wavelength range of 450nm, or in a wavelength range of 280nm-350nm - at least one second radiation source, which is set up to additionally irradiate the organic material with electromagnetic scattered radiation
  • the measuring arrangement can be implemented in a simple manner in that the detector for detecting the scattered radiation is the excitation detector.
  • the second radiation source is suitable for emitting electromagnetic radiation in a wavelength range of 450nm or 650nm or 850nm.
  • the sample volume can be arranged in a traditionally manufactured and cleanable flow cell made of classic materials (stainless steel, PEEK, Teflon, sapphire, etc.) or in the form of a single-use flow cell with a supply line and a discharge line for the material to be examined ;
  • classic materials stainless steel, PEEK, Teflon, sapphire, etc.
  • a further radiation source is present which is designed to emit only electromagnetic radiation with a wavelength of 260nm-280nm; There is also at least one detector that is set up to only detect electromagnetic radiation in a wavelength range of 280nm-350nm.
  • the transmission direction of a radiation source and the reception direction of a corresponding detector can in particular include an angle of 170°-200°, in particular 180°.
  • the transmission direction of a radiation source and the reception direction of a corresponding detector can include an angle of 70°-110°, in particular 90°. Additionally or alternatively, the transmission direction of a radiation source and the reception direction of a corresponding detector can include an angle of 0°-40°, in particular 20°.
  • a further radiation source which is set up to emit only electromagnetic radiation with a wavelength of, for example, 650nm or 850nm and at least one detector which is set up to only emit electromagnetic radiation in a wavelength range of 650nm or 850nm to detect. Any fluorescence artifacts can be avoided, particularly when using scattered radiation in the range of 850 nm.
  • a deflection element which is designed to direct at least part of the electromagnetic radiation emitted by the radiation source directly onto a detector, a reference measurement can be carried out.
  • the deflection element on the light source or sources can in particular be a beam splitter.
  • the beam splitter can, for example, comprise a quartz glass film tilted relative to the direction of incidence of the radiation;
  • the quartz glass film can be arranged tilted by approximately 45° relative to the direction of incidence of the radiation.
  • an optical element for example a dichroic mirror, can be present, which is designed to direct the excitation radiation and the scattered radiation at least in sections towards the sample volume along the same path to steer.
  • Figure 1 shows a possible embodiment of a measuring arrangement according to the invention.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a first possible embodiment of a measuring arrangement according to the invention. Shown is a sample volume 1, which contains, for example, a nutrient solution to be examined with organic Material, in particular a number of cells. It goes without saying that in a real application the sample volume 1 can be arranged, for example, in a flow measuring cell, an immersion probe or a cuvette.
  • a sample volume 1 contains, for example, a nutrient solution to be examined with organic Material, in particular a number of cells. It goes without saying that in a real application the sample volume 1 can be arranged, for example, in a flow measuring cell, an immersion probe or a cuvette.
  • the vitality of the cells in the sample volume is determined by emitting excitation radiation 3 in the direction of the sample volume 1 by means of an excitation radiation source 2, which can be designed, for example, as an LED.
  • the direction of irradiation is indicated by an arrow in the figure.
  • the excitation radiation 3 can in particular be in a wavelength range of approximately 340nm -360nm or also in the range of approximately 260-280nm.
  • the excitation radiation 3 passes through an optical element designed as a dichroic mirror 4, which is designed in such a way that it largely transmits the excitation radiation 3.
  • the excitation radiation 3 passes through a deflection element designed as a beam splitter 5, in which it is divided into a reference component 6 and a measurement component 7.
  • the measuring portion 7 subsequently reaches the sample volume 1, where it interacts with the nutrient solution and the biological material contained therein.
  • the incident excitation radiation causes fluorescence at approx.
  • excitation radiation in the range of 470 nm can be used; the corresponding fluorescence radiation is in the range of 420nm.
  • a change statement can be generated about the quotient of the two signals, in which the quotient is invariant compared to the absolute intensities.
  • the detectors 8, 9, 10 are arranged at angles of 180°, 90° and 20° to the incident excitation radiation 3 and with filters 11, 12, 13 provided, which only show transmission for a wavelength of 450 nm, so that only the excited fluorescence radiation 14 can pass through and reach the detectors 8,9,10.
  • the filters can of course be adapted accordingly with regard to their transmission properties for other variants of the measurement or can be designed to be switchable.
  • a scattered light measurement in order to provide the radiation used for this purpose, hereinafter referred to as scattered radiation, a further radiation source 15 is present, which emits electromagnetic radiation at a wavelength in the range of 450 nm. After emerging from the radiation source 15, this scattered radiation 16 first hits the dichroic mirror 4, where it is reflected in the direction of the sample volume 1 due to the transmission properties of the dichroic mirror 4. It is advantageous if the scattered radiation 16 is reflected in that area of the dichroic mirror 4 in which the excitation radiation 3 also passes through the mirror 4, since in this case largely identical conditions are created for the geometric beam path of the scattered radiation 16 and the excitation radiation 3 .
  • the scattered radiation 16 also passes through the beam splitter 5, where a reference component 17 is also branched off from the scattered radiation 16.
  • the reference components 6 and 17 of the excitation and scattered radiation 3 and 16 are recorded on a reference detector 18 and are used, for example, to detect intensity fluctuations in the radiation emitted by the radiation sources 2 or 15 and to take them into account when evaluating the measurements.
  • the measurement portion of the scattered radiation 16 subsequently enters the sample volume 1, where scattering occurs at the cells present in the sample volume 1 as scattering centers, so that the radiation 16 that passes through unscattered and the scattered one Radiation 19 can be recorded by the already mentioned detectors 8,9,10 at different angular ranges.
  • the extent to which scattering occurs will depend on the degree of turbidity of the nutrient solution, and in particular on the concentration of the cells present in the nutrient solution. If the concentration of cells in the nutrient solution is low, it can be assumed that a significant proportion of the scattered radiation 16 passes through the nutrient solution unscattered, i.e. reaches the detector 8 at 180°. As the concentration of cells in the nutrient solution increases, the intensity of the scattered radiation 19 will increase in the detectors 9 and 10 arranged at 90° and 20°, respectively.
  • the sample volume 1 is advantageously irradiated either with excitation radiation 3 or with scattered radiation 16.
  • the vitality of the cells present in the nutrient solution is determined by recording the excited fluorescence.
  • the significance of this measurement is increased in that the concentration of the cells in the nutrient solution is determined by means of the scatter measurement.
  • a high measured intensity of the fluorescence radiation 14 at a low concentration of cells in the nutrient solution is an indicator of a high proportion of vital cells.
  • a low intensity of the fluorescent radiation 14 is an indicator of low cell vitality.
  • the invention makes it possible to simultaneously analyze dissolved substances and particles in a liquid. Particle scattering, fluorescence or absorption can be detected forwards, sideways or backwards.
  • the measuring range of the scattered light measurement of particles can be expanded in particular by measuring depending on the angle, for example first forwards, then sideways and finally, when intensity can no longer be measured in the forward direction, backwards.
  • the combined and angle-dependent measurement of scattered light and fluorescence can be used to - to simultaneously measure scattered light and fluorescence of particles
  • the described concept of angle-dependent measurement and thus extension of the measuring range can be used for all spectroscopic methods, such as Raman, luminescence, etc., especially in those cases where the light to be detected has a Lambertian character, i.e. radiates uniformly in all directions .
  • the radiation excited by the effects described above, i.e. in particular Raman radiation and luminescence radiation would replace or be added to the fluorescent radiation described above.

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Abstract

The invention relates to a method for examining organic material, wherein the organic material is irradiated with excitation radiation (3), and wherein the intensity of fluorescent radiation (14) excited by the irradiation is determined. The organic material is additionally irradiated with electromagnetic scattered radiation (16), in which scattering occurs on the material and the scattered radiation (19) is absorbed. Furthermore, the invention relates to a corresponding measuring arrangement.

Description

Verfahren und Messanordnung zur Untersuchung organischen Materials Method and measuring arrangement for examining organic material
Die vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2022 107 746.2 vom 31.03.2022 in Anspruch, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme vollumfänglich aufgenommen wird. The present application claims the priority of the German patent application DE 10 2022 107 746.2 dated March 31, 2022, the content of which is incorporated herein in its entirety by reference.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untersuchung, insbesondere zur Bestimmung der Vitalität von organischem Material sowie eine Messanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. The invention relates to a method for examining, in particular for determining, the vitality of organic material and a measuring arrangement for carrying out the method according to the invention.
Die Kenntnis der Vitalität organischen Materials, also des Zustandes beispielsweise von Zellen in Nährlösungen ist in einer Vielzahl möglicher Anwendungen vorteilhaft. So kann es beispielsweise in der Lebensmittelindustrie von Interesse sein, Gärungsoder Fermentierungsprozesse im Hinblick auf die Aktivität der daran beteiligten Organismen in situ zu überwachen. Ähnliches gilt für die Herstellung von Arzneimitteln o- der die Analyse von Zellkulturen im medizinischen Bereich. Knowledge of the vitality of organic material, i.e. the condition of cells in nutrient solutions, for example, is advantageous in a variety of possible applications. For example, in the food industry it may be of interest to monitor fermentation or fermentation processes in situ with regard to the activity of the organisms involved. The same applies to the production of medicines or the analysis of cell cultures in the medical field.
Es ist bekannt, dass als Indikator für die Vitalität von Zellen das Vorhandensein von NADH (Nicotinamidadenindinukleotid) herangezogen werden kann. NADH hat die Eigenschaft, unter Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge von ca. 340nm Fluoreszenz im Bereich von 450nm zu zeigen. Allein das Auftreten von Fluoreszenz ist jedoch in vielen Fällen nicht ausreichend, quantitative Aussagen über den Zustand organischen Materials, insbesondere lebender Zellen, zu machen. It is known that the presence of NADH (nicotinamide adenine dinucleotide) can be used as an indicator of cell vitality. NADH has the property of showing fluorescence in the range of 450nm when irradiated with electromagnetic radiation with a wavelength of approximately 340nm. However, in many cases the appearance of fluorescence alone is not sufficient to make quantitative statements about the condition of organic material, especially living cells.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Messanordnung anzugeben, das bzw. die eine verbesserte Bestimmung des Zustandes lebender Zellen erlaubt. The object of the present invention is to provide a method and a measuring arrangement which allows an improved determination of the condition of living cells.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und eine Messvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 15. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung. i Bei einem Verfahren zur Untersuchung, insbesondere zur Bestimmung der Vitalität von organischem Material wird das organische Material mit Anregungsstrahlung, beispielsweise im Wellenlängenbereich von 340nm bestrahlt und die Intensität von der durch die Bestrahlung angeregten Fluoreszenzstrahlung bestimmt. Erfindungsgemäß wird das organische Material zusätzlich mit elektromagnetischer Streustrahlung bestrahlt, bei welcher Streuung an dem Material auftritt und die gestreute Strahlung wird nachfolgend aufgenommen. Unter Streustrahlung im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist also auf das Material eingestrahlte Strahlung zu verstehen und nicht die vorne erwähnte gestreute Strahlung. Die Streumessung erlaubt es dabei, Aussagen über die Konzentration organischen Materials in dem Probenvolumen zu treffen, so dass die gemessene Fluoreszenzstrahlung anhand dieser zusätzlichen Information besser interpretiert werden kann. This object is achieved by a method with the features of independent claim 1 and a measuring device with the features of independent claim 15. The subclaims relate to advantageous developments and variants of the invention. i In a method for examining, in particular for determining the vitality of organic material, the organic material is irradiated with excitation radiation, for example in the wavelength range of 340 nm, and the intensity of the fluorescent radiation excited by the irradiation is determined. According to the invention, the organic material is additionally irradiated with electromagnetic scattered radiation, in which scattering occurs on the material and the scattered radiation is subsequently recorded. Scattered radiation in the sense of the present application is understood to mean radiation irradiated onto the material and not the scattered radiation mentioned above. The scattering measurement makes it possible to make statements about the concentration of organic material in the sample volume, so that the measured fluorescence radiation can be better interpreted based on this additional information.
Insbesondere kann die gestreute Strahlung und/oder die Fluoreszenzstrahlung unter mindestens zwei verschiedenen Winkeln gegenüber einer Bestrahlungsrichtung aufgenommen werden, wobei ein erster Winkel zwischen 160° und 200°, insbesondere bei 180° liegen kann. In particular, the scattered radiation and/or the fluorescent radiation can be recorded at at least two different angles relative to an irradiation direction, with a first angle being between 160° and 200°, in particular 180°.
Weiterhin kann ein zweiter Winkel zwischen 70° und 110°, insbesondere bei 90° liegen; ein dritter Winkel kann zwischen 0° und 40°, insbesondere bei 20° liegen. Furthermore, a second angle can be between 70° and 110°, in particular 90°; a third angle can be between 0° and 40°, in particular 20°.
Durch diese Winkelverteilung wird es möglich, über einen weiten Bereich von Trübungsgraden und damit Konzentrationen organischen Materials beispielsweise Aussagen über die Vitalität zu treffen. This angular distribution makes it possible to make statements about vitality, for example, over a wide range of turbidity levels and thus concentrations of organic material.
Insbesondere kann das organische Material im Wechsel mit Anregungsstrahlung und Streustrahlung bestrahlt werden, so dass eine einfache Zuordnung von angeregter Fluoreszenz und Streuung möglich ist. In particular, the organic material can be irradiated alternately with excitation radiation and scattered radiation, so that a simple association of excited fluorescence and scattering is possible.
In Fällen, in welchen die Streustrahlung eine Wellenlänge im Bereich von 450nm aufweist, kann in vorteilhafter Weise eine einziger Detektortyp zur Anwendung kommen. In cases in which the scattered radiation has a wavelength in the range of 450 nm, a single type of detector can advantageously be used.
Alternativ kann aber auch eine Apparatur aufgebaut werden, bei der die Strahlungsquelle und Detektoren so getauscht werden, dass ein Detektor und multiple Strahlungsquellen von verschiedenen Winkeln aus dieselbe Excitation/Emission Geometrie generieren. Alternatively, an apparatus can also be set up in which the radiation source and detectors are swapped so that one detector and multiple Radiation sources from different angles generate the same excitation/emission geometry.
Die Anregungsstrahlung kann zur Bestimmung der Vitalität von Zellen im Bereich von 340nm liegen. Wenn das organische Material mit Anregungsstrahlung im Wellenlängenbereich von 260-280nm bestrahlt wird, kann zusätzlich über eine weitere Fluoreszenzmessung noch eine Bestimmung des Proteinanteils im Probenvolumen vorgenommen werden. The excitation radiation can be in the range of 340nm to determine the vitality of cells. If the organic material is irradiated with excitation radiation in the wavelength range of 260-280nm, the protein content in the sample volume can also be determined using another fluorescence measurement.
Weiterhin kann das organische Material mit Streustrahlung im Wellenlängenbereich von 650nm oder 850nm bestrahlt werden. Furthermore, the organic material can be irradiated with scattered radiation in the wavelength range of 650nm or 850nm.
Vorteilhafterweise können zur Bestimmung der Vitalität des organischen Materials die Intensitäten gestreuten Strahlung und der Fluoreszenzstrahlung in eine mathematische Beziehung zu einander gesetzt werden; es kann beispielsweise ein Quotient gebildet werden. Daneben ist es auch denkbar, komplexere Analyse Modelle, wie eine angepasste Multivariantanalyse oder Algorithmen mit künstlicher Intelligenz zu nutzen, um die Messungen so zu verknüpfen, dass die Vitalitätsgröße selbstlernend bestimmt werden kann To determine the vitality of the organic material, the intensities of the scattered radiation and the fluorescent radiation can advantageously be put into a mathematical relationship with one another; For example, a quotient can be formed. In addition, it is also conceivable to use more complex analysis models, such as an adapted multivariate analysis or algorithms with artificial intelligence, to link the measurements in such a way that the vitality variable can be determined in a self-learning manner
Dadurch, dass die Anregungsstrahlung und die Streustrahlung mindestens abschnittsweise auf demselben Weg auf das Probenvolumen gelenkt werden, kann die Aussagekraft der Messung weiter verbessert werden. Because the excitation radiation and the scattered radiation are directed onto the sample volume at least in sections along the same path, the meaningfulness of the measurement can be further improved.
Eine erfindungsgemäße Messanordnung zur optischen Untersuchung von organischem Material umfasst A measuring arrangement according to the invention for the optical examination of organic material includes
- ein Probenvolumen zur Aufnahme des Materials - a sample volume to hold the material
- mindestens eine erste elektromagnetische Strahlungsquelle zur Bestrahlung des Materials in einer Bestrahlungsrichtung mit Anregungsstrahlung, insbesondere mit einer Wellenlänge von 340nm oder 260-280nm - at least one first electromagnetic radiation source for irradiating the material in an irradiation direction with excitation radiation, in particular with a wavelength of 340nm or 260-280nm
- mindestens einen Anregungsdetektor, welcher dazu eingerichtet ist, von der Anregungsstrahlung angeregte Fluoreszenzstrahlung zu detektieren, insbesondere lediglich elektromagnetische Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 430nm bis 470nm, bevorzugt in einem Wellenlängenbereich von 450nm, oder in einem Wellenlängenbereich von 280nm-350nm zu detektieren - mindestens eine zweite Strahlungsquelle, welche dazu eingerichtet ist, das organische Material zusätzlich mit elektromagnetischer Streustrahlung zu bestrahlen- at least one excitation detector, which is set up to detect fluorescent radiation excited by the excitation radiation, in particular only to detect electromagnetic radiation in a wavelength range of 430nm to 470nm, preferably in a wavelength range of 450nm, or in a wavelength range of 280nm-350nm - at least one second radiation source, which is set up to additionally irradiate the organic material with electromagnetic scattered radiation
- mindestens einen Detektor, der dazu eingerichtet ist, die gestreute Strahlung zu erfassen. - at least one detector that is set up to detect the scattered radiation.
Dabei kann die Messanordnung dadurch auf einfache Weise realisiert werden, dass es sich bei dem Detektor zur Erfassung der gestreuten Strahlung um den Anregungsdetektor handelt. The measuring arrangement can be implemented in a simple manner in that the detector for detecting the scattered radiation is the excitation detector.
Vorteilhaft ist es, wenn die zweite Strahlungsquelle geeignet ist, elektromagnetische Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 450nm oder 650nm oder 850nm zu emittieren. It is advantageous if the second radiation source is suitable for emitting electromagnetic radiation in a wavelength range of 450nm or 650nm or 850nm.
Insbesondere kann das Probenvolumen in einer traditionell gefertigten und reinigbaren Durchflusszelle aus den klassischen Materialien (Edelstahl, PEEK, Teflon, Saphir, etc.) oder in der Form von Single-Use-Durchflusszelle mit einer Zuleitung und einer Ableitung für das zu untersuchende Material angeordnet sein; auch die Realisation der erfindungsgemäßen Messanordnung als Sonde, insbesondere als Tauchsonde ist denkbar. In particular, the sample volume can be arranged in a traditionally manufactured and cleanable flow cell made of classic materials (stainless steel, PEEK, Teflon, sapphire, etc.) or in the form of a single-use flow cell with a supply line and a discharge line for the material to be examined ; The realization of the measuring arrangement according to the invention as a probe, in particular as an immersion probe, is also conceivable.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine weitere Strahlungsquelle vorhanden, die dazu eingerichtet ist, lediglich elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von 260nm-280nm zu emittieren; weiterhin ist mindestens ein Detektor vorhanden, der dazu eingerichtet ist, lediglich elektromagnetische Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 280nm-350nm zu detektieren. In a further advantageous embodiment of the invention, a further radiation source is present which is designed to emit only electromagnetic radiation with a wavelength of 260nm-280nm; There is also at least one detector that is set up to only detect electromagnetic radiation in a wavelength range of 280nm-350nm.
Die Senderichtung einer Strahlungsquelle und die Empfangsrichtung eines korrespondierenden Detektors können insbesondere einen Winkel von 170°-200°, insbesondere von 180° einschließen. The transmission direction of a radiation source and the reception direction of a corresponding detector can in particular include an angle of 170°-200°, in particular 180°.
Weiterhin können die Senderichtung einer Strahlungsquelle und die Empfangsrichtung eines korrespondierenden Detektors einen Winkel von 70°-110°, insbesondere von 90° einschließen. Zusätzlich oder alternativ kann die Senderichtung einer Strahlungsquelle und die Empfangsrichtung eines korrespondierenden Detektors einen Winkel von 0°-40°, insbesondere von 20° einschließen. Furthermore, the transmission direction of a radiation source and the reception direction of a corresponding detector can include an angle of 70°-110°, in particular 90°. Additionally or alternatively, the transmission direction of a radiation source and the reception direction of a corresponding detector can include an angle of 0°-40°, in particular 20°.
In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist eine weitere Strahlungsquelle vorhanden, die dazu eingerichtet ist, lediglich elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von beispielsweise 650nm oder 850nm zu emittieren und mindestens ein Detektor, welcher dazu eingerichtet ist, lediglich elektromagnetische Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 650nm oder 850nm zu detektieren. Insbesondere bei einer Verwendung von Streustrahlung im Bereich von 850nm sind etwaige Fluoreszenzartefakte vermeidbar. In an advantageous variant of the invention, there is a further radiation source which is set up to emit only electromagnetic radiation with a wavelength of, for example, 650nm or 850nm and at least one detector which is set up to only emit electromagnetic radiation in a wavelength range of 650nm or 850nm to detect. Any fluorescence artifacts can be avoided, particularly when using scattered radiation in the range of 850 nm.
Dadurch, dass ein Ablenkelement vorhanden ist, welche dazu eingerichtet ist, mindestens einen Teil der von der Strahlungsquelle emittierten elektromagnetischen Strahlung unmittelbar auf einen Detektor zur lenken, kann eine Referenzmessung vorgenommen werden. Because a deflection element is present, which is designed to direct at least part of the electromagnetic radiation emitted by the radiation source directly onto a detector, a reference measurement can be carried out.
Bei dem Ablenkelement an der oder den Lichtquellen kann es sich insbesondere um einen Strahlenteiler handeln. Der Strahlenteiler kann beispielsweise eine gegenüber der Einfallsrichtung der Strahlung verkippte Quarzglasfolie umfassen; dabei kann die Quarzglasfolie gegenüber der Einfallsrichtung der Strahlung um ca. 45° verkippt angeordnet sein.Weiterhin kann ein optisches Element, beispielsweise ein dichroitischer Spiegel vorhanden sein, welches dazu eingerichtet ist, die Anregungsstrahlung und die Streustrahlung mindestens abschnittsweise auf demselben Weg auf das Probenvolumen zu lenken. The deflection element on the light source or sources can in particular be a beam splitter. The beam splitter can, for example, comprise a quartz glass film tilted relative to the direction of incidence of the radiation; The quartz glass film can be arranged tilted by approximately 45° relative to the direction of incidence of the radiation. Furthermore, an optical element, for example a dichroic mirror, can be present, which is designed to direct the excitation radiation and the scattered radiation at least in sections towards the sample volume along the same path to steer.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Exemplary embodiments and variants of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing. Show it
Figur 1 eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messanordnung. Figure 1 shows a possible embodiment of a measuring arrangement according to the invention.
Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erste mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messanordnung. Gezeigt ist ein Probenvolumen 1 , welches beispielsweise eine zu untersuchende Nährlösung mit organischem Material, insbesondere einer Anzahl von Zellen enthalten kann. Es versteht sich von selbst, dass das Probenvolumen 1 in einem realen Anwendungsfall beispielsweise in einer Durchflussmesszelle, einer Tauchsonde oder einer Küvette angeordnet sein kann. Figure 1 shows a schematic representation of a first possible embodiment of a measuring arrangement according to the invention. Shown is a sample volume 1, which contains, for example, a nutrient solution to be examined with organic Material, in particular a number of cells. It goes without saying that in a real application the sample volume 1 can be arranged, for example, in a flow measuring cell, an immersion probe or a cuvette.
Im gezeigten Beispiel wird die Vitalität der Zellen in dem Probenvolumen dadurch ermittelt, dass mittels einer Anregungsstrahlungsquelle 2, die beispielsweise als LED ausgebildet sein kann, Anregungsstrahlung 3 in Richtung des Probenvolumens 1 emittiert wird. Die Bestrahlungsrichtung ist in der Figur durch einen Pfeil angedeutet. Die Anregungsstrahlung 3 kann dabei insbesondere in einem Wellenlängenbereich von ca. 340nm -360nm oder auch im Bereich von ca. 260-280nm liegen. In the example shown, the vitality of the cells in the sample volume is determined by emitting excitation radiation 3 in the direction of the sample volume 1 by means of an excitation radiation source 2, which can be designed, for example, as an LED. The direction of irradiation is indicated by an arrow in the figure. The excitation radiation 3 can in particular be in a wavelength range of approximately 340nm -360nm or also in the range of approximately 260-280nm.
Sie passiert zunächst ein als dichroitischen Spiegel 4 ausgebildetes optisches Element, welches derart beschaffen ist, dass es die Anregungsstrahlung 3 weitgehend transmittiert. Im weiteren Verlauf durchtritt die Anregungsstrahlung 3 ein als Strahlenteiler 5 ausgebildetes Ablenkelement, in welchem sie in einen Referenzanteil 6 und einen Messanteil 7 aufgeteilt wird. Der Messanteil 7 erreicht nachfolgend das Probenvolumen 1 , wo er mit der Nährlösung und dem darin befindlichen biologischen Material in Wechselwirkung tritt. It first passes through an optical element designed as a dichroic mirror 4, which is designed in such a way that it largely transmits the excitation radiation 3. In the further course, the excitation radiation 3 passes through a deflection element designed as a beam splitter 5, in which it is divided into a reference component 6 and a measurement component 7. The measuring portion 7 subsequently reaches the sample volume 1, where it interacts with the nutrient solution and the biological material contained therein.
Soweit es sich bei dem biologischen Material um vitales, also lebendes Material handelt, wird aufgrund des in diesem Fall beim Stoffwechsel des lebenden Materials anfallenden NADH durch die einfallende Anregungsstrahlung Fluoreszenz bei ca. If the biological material is vital, i.e. living material, the incident excitation radiation causes fluorescence at approx.
450nm angeregt, welche dann durch drei Detektoren 8,9,10 unter unterschiedlichen Winkeln aufgenommen werden kann. 450nm excited, which can then be recorded at different angles by three detectors 8,9,10.
Für eine Messung von FAD (Flavin-Adenin-Dinukleotid) kann Anregungsstrahlung im Bereich von 470nm verwendet werden; die entsprechende Fluoreszenzstrahlung liegt im Bereich von 420nm. Insbesondere im Falle einer kombinierten Messung von miteinander in Beziehung stehenden Indikatoren wie bspw. NADH und FAD kann eine Änderungsaussage über den Quotienten der beiden Signale generiert werden, bei welchen der Quotient invariant gegenüber den absoluten Intensitäten ist. To measure FAD (flavin adenine dinucleotide), excitation radiation in the range of 470 nm can be used; the corresponding fluorescence radiation is in the range of 420nm. In particular, in the case of a combined measurement of interrelated indicators such as NADH and FAD, a change statement can be generated about the quotient of the two signals, in which the quotient is invariant compared to the absolute intensities.
Im gezeigten Beispiel sind die Detektoren 8,9,10 unter den Winkeln 180°, 90° und 20° zur einfallenden Anregungsstrahlung 3 angeordnet und mit Filtern 11 ,12,13 versehen, welche lediglich für eine Wellenlänge von 450nm Transmission zeigen, so dass lediglich die angeregte Fluoreszenzstrahlung 14 passieren kann und die Detektoren 8,9,10 erreicht. Die Filter können für andere Varianten der Messung selbstverständlich hinsichtlich ihrer Transmissionseigenschaften entsprechend angepasst werden oder schaltbar ausgeführt sein. In the example shown, the detectors 8, 9, 10 are arranged at angles of 180°, 90° and 20° to the incident excitation radiation 3 and with filters 11, 12, 13 provided, which only show transmission for a wavelength of 450 nm, so that only the excited fluorescence radiation 14 can pass through and reach the detectors 8,9,10. The filters can of course be adapted accordingly with regard to their transmission properties for other variants of the measurement or can be designed to be switchable.
Eine erhöhte Aussagekraft der beschriebenen Fluoreszenzmessung lässt sich dadurch erreichen, dass parallel bzw. alternativ dazu eine Streulichtmessung vorgenommen wird. Die Streulichtmessung erlaubt es, über die gemessene Streuung einfallender Strahlung Rückschlüsse auf den Trübungsgrad im Probenvolumen und damit auf die Konzentration von Zellen in der Nährlösung zu ziehen. In der dargestellten Ausführungsform ist zur Bereitstellung der dazu verwendeten, nachfolgend als Streustrahlung bezeichneten Strahlung eine weitere Strahlungsquelle 15 vorhanden, welche elektromagnetische Strahlung bei einer Wellenlänge im Bereich von 450nm emittiert. Diese Streustrahlung 16 trifft nach dem Austritt aus der Strahlungsquelle 15 zunächst auf den dichroitischen Spiegel 4, wo sie aufgrund der Transmissionseigenschaften des dichroitischen Spiegels 4 in Richtung des Probenvolumens 1 reflektiert wird. Vorteilhaft ist es dabei, wenn die Streustrahlung 16 in demjenigen Bereich des dichroitischen Spiegels 4 reflektiert wird, in dem auch den Anregungsstrahlung 3 den Spiegel 4 passiert, da in diesem Fall für den geometrischen Strahlenverlauf der Streustrahlung 16 und der Anregungsstrahlung 3 weitgehend identische Bedingungen geschaffen werden. Increased significance of the fluorescence measurement described can be achieved by carrying out a scattered light measurement in parallel or alternatively. Scattered light measurement makes it possible to draw conclusions about the degree of turbidity in the sample volume and thus about the concentration of cells in the nutrient solution based on the measured scattering of incident radiation. In the embodiment shown, in order to provide the radiation used for this purpose, hereinafter referred to as scattered radiation, a further radiation source 15 is present, which emits electromagnetic radiation at a wavelength in the range of 450 nm. After emerging from the radiation source 15, this scattered radiation 16 first hits the dichroic mirror 4, where it is reflected in the direction of the sample volume 1 due to the transmission properties of the dichroic mirror 4. It is advantageous if the scattered radiation 16 is reflected in that area of the dichroic mirror 4 in which the excitation radiation 3 also passes through the mirror 4, since in this case largely identical conditions are created for the geometric beam path of the scattered radiation 16 and the excitation radiation 3 .
Wie die Anregungsstrahlung 3 passiert auch die Streustrahlung 16 im weiteren Verlauf den Strahlenteiler 5, wo ein Referenzanteil 17 auch von der Streustrahlung 16 abgezweigt wird. Die Referenzanteile 6 und 17 der Anregungs- und der Streustrahlung 3 und 16 werden auf einem Referenzdetektor 18 aufgenommen und dienen dazu, beispielsweise Intensitätsschwankungen in der durch die Strahlungsquellen 2 oder 15 emittierten Strahlung zu erfassen und bei der Auswertung der Messungen zu berücksichtigen. Like the excitation radiation 3, the scattered radiation 16 also passes through the beam splitter 5, where a reference component 17 is also branched off from the scattered radiation 16. The reference components 6 and 17 of the excitation and scattered radiation 3 and 16 are recorded on a reference detector 18 and are used, for example, to detect intensity fluctuations in the radiation emitted by the radiation sources 2 or 15 and to take them into account when evaluating the measurements.
Der Messanteil der Streustrahlung 16 tritt nachfolgend in das Probenvolumen 1 ein, wo eine Streuung an den im Probenvolumen 1 vorhandenen Zellen als Streuzentren erfolgt, so dass die ungestreut hindurchtretende Strahlung 16 und die gestreute Strahlung 19 von den bereits erwähnten Detektoren 8,9,10 unter verschiedenen Winkelbereichen aufgenommen werden kann. Dabei wird es vom Maß der Trübung der Nährlösung, also insbesondere auch von der Konzentration der in der Nährlösung vorhandenen Zellen abhängen, in welchem Ausmaß eine Streuung erfolgt. Bei einer geringen Konzentration von Zellen in der Nährlösung ist davon auszugehen, dass ein erheblicher Anteil der Streustrahlung 16 die Nährlösung ungestreut durchtritt, also den Detektor 8 bei 180° erreicht. Mit steigender Konzentration von Zellen in der Nährlösung wird die Intensität der gestreuten Strahlung 19 bei den bei 90° bzw. 20° angeordneten Detektoren 9 und 10 ansteigen. The measurement portion of the scattered radiation 16 subsequently enters the sample volume 1, where scattering occurs at the cells present in the sample volume 1 as scattering centers, so that the radiation 16 that passes through unscattered and the scattered one Radiation 19 can be recorded by the already mentioned detectors 8,9,10 at different angular ranges. The extent to which scattering occurs will depend on the degree of turbidity of the nutrient solution, and in particular on the concentration of the cells present in the nutrient solution. If the concentration of cells in the nutrient solution is low, it can be assumed that a significant proportion of the scattered radiation 16 passes through the nutrient solution unscattered, i.e. reaches the detector 8 at 180°. As the concentration of cells in the nutrient solution increases, the intensity of the scattered radiation 19 will increase in the detectors 9 and 10 arranged at 90° and 20°, respectively.
Es versteht sich von selbst, dass das Probenvolumen 1 vorteilhafterweise entweder mit Anregungsstrahlung 3 oder mit Streustrahlung 16 bestrahlt wird. Bei der Bestrahlung mit Anregungsstrahlung 3 wird über die Erfassung der angeregten Fluoreszenz die Vitalität der in der Nährlösung vorhandenen Zellen ermittelt. Die Aussagekraft dieser Messung wird entsprechend der vorliegenden Erfindung dadurch erhöht, dass mittels der Streumessung die Konzentration der Zellen in der Nährlösung bestimmt wird. Eine hohe gemessene Intensität der Fluoreszenzstrahlung 14 bei einer niedrigen Konzentration von Zellen in der Nährlösung ist ein Indikator für einen hohen Anteil vitaler Zellen. Umgekehrt ist eine niedrige Intensität der Fluoreszenzstrahlung 14 ein Indikator für eine geringe Vitalität der Zellen. It goes without saying that the sample volume 1 is advantageously irradiated either with excitation radiation 3 or with scattered radiation 16. When irradiated with excitation radiation 3, the vitality of the cells present in the nutrient solution is determined by recording the excited fluorescence. According to the present invention, the significance of this measurement is increased in that the concentration of the cells in the nutrient solution is determined by means of the scatter measurement. A high measured intensity of the fluorescence radiation 14 at a low concentration of cells in the nutrient solution is an indicator of a high proportion of vital cells. Conversely, a low intensity of the fluorescent radiation 14 is an indicator of low cell vitality.
Die in der Figur gezeigte Anordnung ist lediglich exemplarisch zu sehen. Es versteht sich von selbst, dass die Erfindung auch durch Anordnungen realisiert werden kann, in welchen im Vergleich zur Figur 1 Komponenten weggelassen oder durch andere ersetzt wurden. Ebenso sind die gezeigten Winkel rein exemplarisch; die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Winkelwerte beschränkt. The arrangement shown in the figure is only to be seen as an example. It goes without saying that the invention can also be implemented by arrangements in which, compared to FIG. 1, components have been omitted or replaced by others. Likewise, the angles shown are purely exemplary; the invention is not limited to the angle values shown.
Es ist ebenso denkbar, die Kombinationsmessung auch für andere Anwendungen in Labor- und Prozessmesstechnik zu nutzen - (Trübung und Fluoreszenz, Absorption und Streulicht, insbesondere It is also conceivable to use the combination measurement for other applications in laboratory and process measurement technology - (turbidity and fluorescence, absorption and scattered light, in particular
• Absorption für gelöste Stoffe • Absorption for solutes
• Streulicht für winkelaufgelöste Partikeldetektion • Fluoreszenz für Vitalität/andere Anwendungen in der Labor- und Prozessmesstechnik • Scattered light for angle-resolved particle detection • Fluorescence for vitality/other applications in laboratory and process measurement technology
Es wäre auch möglich eine derartige Lösung in drei oder mehr Dimensionen zu nutzen. It would also be possible to use such a solution in three or more dimensions.
So könnten beispielsweise zwei oder mehr aus den folgenden Messungen mit einander verknüpft werden: For example, two or more of the following measurements could be linked together:
• Fluoreszenz unter verschiedenen Winkeln • Fluorescence at different angles
• Streuung unter verschiedenen Winkeln • Scattering at different angles
• Absorption mit verschiedenen Pfadlängen • Absorption with different path lengths
• Ramanstreuung • Raman scattering
Die Erfindung ermöglich es, gleichzeitig gelöste Stoffe und Partikel in einer Flüssigkeit zu analysieren. Dabei kann Partikelstreuung, Fluoreszenz oder Absorption vorwärts, seitwärts oder rückwärts detektiert werden. The invention makes it possible to simultaneously analyze dissolved substances and particles in a liquid. Particle scattering, fluorescence or absorption can be detected forwards, sideways or backwards.
Ob Streustrahlung vorwärts, seitwärts oder rückwärts detektiert wird, hängt von der Menge der Teilchen oder der Höhe der durch die fluoreszierenden gelösten Stoffe verursachten Absorption ab. Whether scattered radiation is detected forward, sideways or backward depends on the amount of particles or the level of absorption caused by the fluorescent solutes.
Der Messbereich der Streulichtmessung von Partikeln kann insbesondere dadurch erweitert werden, indem winkelabhängig, beispielsweise erst vorwärts, dann seitwärts und schließlich, wenn in Vorwärtsrichtung keine Intensität mehr messbar ist, rückwärts gemessen wird. The measuring range of the scattered light measurement of particles can be expanded in particular by measuring depending on the angle, for example first forwards, then sideways and finally, when intensity can no longer be measured in the forward direction, backwards.
Dabei erlaubt die kombinierte Messung von Absorption (nur vorwärts) und Streulicht (seitwärts und rückwärts) eine einfache Korrektur von Partikelstreuung von geringer Konzentration, die nur wenig streuen. The combined measurement of absorption (only forward) and scattered light (sideways and backwards) allows easy correction of particle scattering of low concentration, which only scatters slightly.
Insbesondere kann die kombinierte und winkelabhängige Messung von Streulicht und Fluoreszenz genutzt werden, um - gleichzeitig Streulicht und Fluoreszenz von Partikeln zu messen In particular, the combined and angle-dependent measurement of scattered light and fluorescence can be used to - to simultaneously measure scattered light and fluorescence of particles
- den Anteil von streuenden Partikeln zu kompensieren, wenn fluoreszierende Partikel gemessen werden - to compensate for the proportion of scattering particles when measuring fluorescent particles
- gleichzeitig partikelgestreutes Licht und Fluoreszenz von in Flüssigkeit gelösten Stoffen zu messen und kompensieren - Simultaneously measure and compensate for particle-scattered light and fluorescence of substances dissolved in liquid
- den Unterschied zwischen fluoreszierenden und nicht fluoreszierenden Partikeln winkelabhängig zu bestimmen, falls das Streuverhalten von fluoreszierenden und nicht fluoreszierenden Partikeln, beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Größe o- der Form, unterschiedlich ist - to determine the difference between fluorescent and non-fluorescent particles depending on the angle if the scattering behavior of fluorescent and non-fluorescent particles is different, for example due to different size or shape
Es kann insbesondere von Vorteil sein, Fluoreszenz und Streuung bei unterschiedlichen Winkeln zu messen, um das größtmögliche Signal zu erhalten. It may be particularly advantageous to measure fluorescence and scattering at different angles to obtain the largest possible signal.
Für Absolutmessungen ist eine Kalibrierung durch Konzentrationsreihen vorteilhaft. For absolute measurements, calibration using concentration series is advantageous.
Das beschriebene Konzept der winkelabhängigen Messung und damit Messbereichserweiterung kann für alle spektroskopischen Verfahren, wie Raman, Lumini- zenz, u. a. angewendet werden, insbesondere in denjenigen Fällen, wo das zu de- tektierende Licht einen Lambert-Charakter hat, also gleichmäßig in alle Richtungen strahlt. Für diesen Fall würde die durch die vorstehend beschriebenen Effekte angeregte Strahlung, also insbesondere Ramanstrahlung und Lumineszenzstrahlung an die Stelle der vorne beschriebenen Fluoreszenzstrahlung treten bzw. zu dieser hinzukommen. The described concept of angle-dependent measurement and thus extension of the measuring range can be used for all spectroscopic methods, such as Raman, luminescence, etc., especially in those cases where the light to be detected has a Lambertian character, i.e. radiates uniformly in all directions . In this case, the radiation excited by the effects described above, i.e. in particular Raman radiation and luminescence radiation, would replace or be added to the fluorescent radiation described above.
Bezugszeichenliste Reference symbol list
1 Probenvolumen 1 sample volume
2 Strahlungsquelle 2 radiation source
3 Anregungsstrahlung3 excitation radiation
4 Optisches Element4 Optical element
5 Ablenkelement 5 deflection element
6 Referenzanteil 6 reference share
7 Messanteil 7 measurement portion
8,9,10 Detektoren8,9,10 detectors
11 ,12,13 Filter 11,12,13 filters
14 Fluoreszenzstrahlung14 fluorescent radiation
15 Strahlungsquelle 15 radiation source
16 Streustrahlung 16 scattered radiation
17 Referenzanteil 17 reference share
18 Referenzdetektor18 reference detector
19 Gestreute Strahlung 19 Scattered radiation

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Untersuchung von organischem Material, wobei das organische Material mit Anregungsstrahlung (3) bestrahlt wird, und wobei die Intensität von durch die Bestrahlung angeregter Fluoreszenzstrahlung (14) bestimmt wird, wobei das organische Material zusätzlich mit elektromagnetischer Streustrahlung (16) bestrahlt wird, bei welcher Streuung an dem Material auftritt und die gestreute Strahlung (19) aufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die gestreute Strahlung (19) und/oder die Fluoreszenzstrahlung (14) unter mindestens zwei verschiedenen Winkeln gegenüber einer Bestrahlungsrichtung aufgenommen werden. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Winkel zwischen 160° und 200°, insbesondere bei 180° liegt. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Winkel zwischen 70° und 110°, insbesondere bei 90° liegt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Winkel zwischen 0° und 40°, insbesondere bei 20° liegt. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Material im Wechsel mit Anregungsstrahlung (3) und Streustrahlung (16) bestrahlt wird. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Streustrahlung (16) eine Wellenlänge im Bereich von 450nm aufweist. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Material mit Anregungsstrahlung (3) im Wellenlängenbereich von 260nm-280nm bestrahlt wird. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Material mit Streustrahlung (16) im Wellenlängenbereich von 650nm oder 450nm bestrahlt wird. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Vitalität des organischen Materials die Intensität der gestreuten Strahlung (19) und die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (14) in eine mathematische Beziehung zu einander gesetzt werden. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der mathematischen Beziehung um einen Quotienten handelt. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregungsstrahlung (3) und die Streustrahlung (16) mindestens abschnittsweise auf demselben Weg auf das Probenvolumen gelenkt werden. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Claims Method for examining organic material, wherein the organic material is irradiated with excitation radiation (3), and wherein the intensity of fluorescent radiation (14) excited by the irradiation is determined, wherein the organic material is additionally irradiated with electromagnetic scattered radiation (16), in which scattering occurs on the material and the scattered radiation (19) is recorded, characterized in that the scattered radiation (19) and/or the fluorescent radiation (14) are recorded at at least two different angles relative to an irradiation direction. Method according to claim 1, characterized in that a first angle is between 160° and 200°, in particular 180°. Method according to claim 1 or 2, characterized in that a second angle is between 70° and 110°, in particular 90°. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that a third angle is between 0° and 40°, in particular 20°. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the organic material is irradiated alternately with excitation radiation (3) and scattered radiation (16). Method according to one of the preceding claims, characterized in that the scattered radiation (16) has a wavelength in the range of 450 nm. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the organic material is irradiated with excitation radiation (3) in the wavelength range of 260nm-280nm. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the organic material is irradiated with scattered radiation (16) in the wavelength range of 650nm or 450nm. Method according to one of the preceding claims, characterized in that to determine the vitality of the organic material, the intensity of the scattered radiation (19) and the intensity of the fluorescent radiation (14) are put into a mathematical relationship with one another. Method according to claim 9, characterized in that the mathematical relationship is a quotient. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the excitation radiation (3) and the scattered radiation (16) are directed onto the sample volume at least in sections along the same path. Method according to one of the preceding claims, characterized in that
Anregungsstrahlung im Wellenlängenbereich von 340nm verwendet wird. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Anregungsstrahlung im Wellenlängenbereich von 260nm-280nm verwendet wird. Messanordnung zur optischen Untersuchung von organischem Material, umfassend Excitation radiation in the wavelength range of 340nm is used. Method according to one of the preceding claims, characterized in that Excitation radiation in the wavelength range of 260nm-280nm is used. Measuring arrangement for the optical examination of organic material, comprising
- ein Probenvolumen (1 ) zur Aufnahme des Materials - a sample volume (1) to hold the material
- mindestens eine erste elektromagnetische Strahlungsquelle (2) zur Bestrahlung des Materials in einer Bestrahlungsrichtung mit Anregungsstrahlung (3)- at least one first electromagnetic radiation source (2) for irradiating the material in an irradiation direction with excitation radiation (3)
- mindestens einen Anregungsdetektor (8,9,10), welcher dazu eingerichtet ist, von der Anregungsstrahlung angeregte Fluoreszenzstrahlung (14) zu detektie- ren - at least one excitation detector (8,9,10), which is set up to detect fluorescent radiation (14) excited by the excitation radiation
- mindestens eine zweite Strahlungsquelle (15), welche dazu eingerichtet ist, das organische Material zusätzlich mit elektromagnetischer Streustrahlung (16) zu bestrahlen - At least one second radiation source (15), which is set up to additionally irradiate the organic material with electromagnetic scattered radiation (16).
- mindestens einen Detektor (9,10), der dazu eingerichtet ist, die gestreute Strahlung (19) zu erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung dazu eingerichtet ist, die gestreute Strahlung (19) und/oder die Fluoreszenzstrahlung (14) unter mindestens zwei verschiedenen Winkeln gegenüber einer Bestrahlungsrichtung aufzunehmen Messanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Detektor zur Erfassung der gestreuten Strahlung um den Anregungsdetektor (9,10) handelt. Messanordnung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Strahlungsquelle (15) geeignet ist, elektromagnetische Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 450nm oder 650nm zu emittieren. Messanordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass - at least one detector (9, 10) which is set up to detect the scattered radiation (19), characterized in that the measuring arrangement is set up to detect the scattered radiation (19) and/or the fluorescent radiation (14) under at least to record two different angles relative to an irradiation direction. Measuring arrangement according to claim 14, characterized in that the detector for detecting the scattered radiation is the excitation detector (9, 10). Measuring arrangement according to claim 14 or 15, characterized in that the second radiation source (15) is suitable for emitting electromagnetic radiation in a wavelength range of 450nm or 650nm. Measuring arrangement according to one of claims 14 to 16, characterized in that
- eine weitere Strahlungsquelle vorhanden ist, die dazu eingerichtet ist, lediglich elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von ca. 260-280nm zu emittieren - There is another radiation source which is set up to only emit electromagnetic radiation with a wavelength of approximately 260-280nm
- mindestens ein Detektor vorhanden ist, der dazu eingerichtet ist, lediglich elektromagnetische Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ca. 280- 350nm zu detektieren. Messanordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Senderichtung einer Strahlungsquelle (2) und die Empfangsrichtung eines korrespondierenden Detektors (8) einen Winkel von 160°-200°, insbesondere im Bereich von 180° einschließen. Messanordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Senderichtung einer Strahlungsquelle (2) und die Empfangsrichtung eines korrespondierenden Detektors (9) einen Winkel von 70°-110°, insbesondere im Bereich von 90° einschließen. Messanordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Senderichtung einer Strahlungsquelle (2) und die Empfangsrichtung eines korrespondierenden Detektors (10) einen Winkel von 0°- 40°, insbesondere im Bereich von 20° einschließen. Messanordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass - there is at least one detector that is set up to only detect electromagnetic radiation in a wavelength range of approximately 280-350nm. Measuring arrangement according to one of claims 14 to 17, characterized in that the transmission direction of a radiation source (2) and the reception direction of a corresponding detector (8) enclose an angle of 160°-200°, in particular in the range of 180°. Measuring arrangement according to one of claims 14 to 18, characterized in that the transmission direction of a radiation source (2) and the reception direction of a corresponding detector (9) enclose an angle of 70°-110°, in particular in the range of 90°. Measuring arrangement according to one of claims 14 to 19, characterized in that the transmission direction of a radiation source (2) and the reception direction of a corresponding detector (10) enclose an angle of 0° - 40°, in particular in the range of 20°. Measuring arrangement according to one of claims 14 to 20, characterized in that
- eine weitere Strahlungsquelle vorhanden ist, die dazu eingerichtet ist, lediglich elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von 650nm zu emittieren - mindestens ein Detektor dazu eingerichtet ist, lediglich elektromagnetische Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 650nm zu detektieren. Messanordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass - There is another radiation source which is set up to only emit electromagnetic radiation with a wavelength of 650nm - At least one detector is set up to only detect electromagnetic radiation in a wavelength range of 650nm. Measuring arrangement according to one of claims 14 to 21, characterized in that
- ein Ablenkelement (5) vorhanden ist, welches dazu eingerichtet ist, mindestens einen Teil der von einer Strahlungsquelle (2,15) emittierten elektromagnetischen Strahlung (3,16) unmittelbar auf einen Detektor (18) zu lenken. Messanordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Ablenkelement (5) um einen Strahlenteiler handelt. Messanordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlenteiler (5) eine gegenüber der Einfallsrichtung der Strahlung (3,16) verkippte Quarzglasfolie umfasst. Messanordnung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Quarzglasfolie gegenüber der Einfallsrichtung der Strahlung (3,16) um ca. 45° verkippt angeordnet ist. Messanordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein optisches Element (4) vorhanden ist, welches dazu eingerichtet ist, die Anregungsstrahlung (3) und die Streustrahlung (16) mindestens abschnittsweise auf demselben Weg auf das Probenvolumen (1 ) zu lenken. Messanordnung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem optischen Element (4) um einen dichroitischen Spiegel handelt. - A deflection element (5) is present, which is designed to direct at least part of the electromagnetic radiation (3,16) emitted by a radiation source (2,15) directly onto a detector (18). Measuring arrangement according to claim 22, characterized in that the deflection element (5) is a beam splitter. Measuring arrangement according to claim 23, characterized in that the beam splitter (5) comprises a quartz glass film tilted relative to the direction of incidence of the radiation (3,16). Measuring arrangement according to claim 24, characterized in that the quartz glass film is arranged tilted by approximately 45° relative to the direction of incidence of the radiation (3,16). Measuring arrangement according to one of claims 14 to 25, characterized in that an optical element (4) is present, which is set up to direct the excitation radiation (3) and the scattered radiation (16) towards the sample volume (1) at least in sections along the same path to steer. Measuring arrangement according to claim 26, characterized in that the optical element (4) is a dichroic mirror.
28. Messanordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Probenvolumen im Erfassungsbereich einer Prozesssonde angeordnet ist. 28. Measuring arrangement according to one of claims 14 to 27, characterized in that the sample volume is arranged in the detection area of a process probe.
29. Messanordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Probenvolumen innerhalb einer Durchflusszelle angeordnet ist. 29. Measuring arrangement according to one of claims 14 to 27, characterized in that the sample volume is arranged within a flow cell.
30. Messanordnung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Flusszelle als Single-Use-Durchflusszelle ausgebildet ist. 30. Measuring arrangement according to claim 29, characterized in that the flow cell is designed as a single-use flow cell.
31 .Messanordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Strahlungsquellen vorhanden sind, die mit derselben Wellenlänge emittieren sowie ein Detektor, der von Strahlung erreicht wird, die von beiden Strahlungsquellen emittiert oder angeregt wird. 31 .Measuring arrangement according to one of claims 14 to 30, characterized in that there are at least two radiation sources that emit with the same wavelength and a detector that is reached by radiation that is emitted or excited by both radiation sources.
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