DE102017216402A1

DE102017216402A1 - Determination arrangement for the determination of a growth parameter of biological cells in a reaction mixture in a reaction vessel

Info

Publication number: DE102017216402A1
Application number: DE102017216402.6A
Authority: DE
Inventors: Kai Kress; Klaus Kaufmann; Michael Fischer
Original assignee: 2MAG AG
Current assignee: 2MAG AG
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2017-09-15
Publication date: 2019-03-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bestimmungsanordnung (10) für die Bestimmung eines Wachstumsparameters von biologischen Zellen in einer Reaktionsmischung in einem Reaktionsbehälter (R), aufweisend einen Aufnahmeabschnitt (20) für die Aufnahme des Reaktionsbehälters (R), eine Laserlichtquelle (30) mit einer Lichtausgangsrichtung (LR) durch den Aufnahmeabschnitt (20) hindurch und wenigstens eine Laserlicht-Empfangsvorrichtung (40) für den quantitativen Empfang von Laserlicht (L), welche separat von der Laserlichtquelle (30) benachbart zum Aufnahmeabschnitt (20) angeordnet ist.The invention relates to a determination arrangement (10) for determining a growth parameter of biological cells in a reaction mixture in a reaction vessel (R), comprising a receiving section (20) for receiving the reaction vessel (R), a laser light source (30) having a light exit direction ( LR) through the receiving portion (20) and at least one laser light receiving device (40) for the quantitative reception of laser light (L), which is arranged separately from the laser light source (30) adjacent to the receiving portion (20).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bestimmungsanordnung für die Bestimmung eines Wachstumsparameters von biologischen Zellen in einer Reaktionsmischung in einem Reaktionsbehälter, einen Reaktionsrahmen mit wenigstens zwei solchen Bestimmungsanordnungen sowie ein Verfahren zur Durchführung der Bestimmung eines entsprechenden Wachstumsparameters.The present invention relates to a determination arrangement for determining a growth parameter of biological cells in a reaction mixture in a reaction vessel, a reaction frame having at least two such determination arrangements and a method for performing the determination of a corresponding growth parameter.

Es ist bekannt, dass Reaktionsbehälter eingesetzt werden, um in Form von Bioreaktoren mithilfe von biologischen Zellen eine Reaktionsmischung zur Verfügung zu stellen und aufzunehmen, in welchen biologische Produktionen stattfinden können. Die biologischen Zellen sind dabei z. B. Bakterienzellen, welche mit Nährstofflösung und anderen Versorgungslösungen versorgt werden. Bei der Entwicklung von neuen Bakterienkulturen beziehungsweise bei der Entwicklung von verbesserten und optimierten Zusammensetzungen der Nährstofflösungen werden häufig eine Vielzahl von unterschiedlichen Faktoren gemessen und in aufwendigen Versuchsreihen evaluiert. Hierfür sind in einem Zwischenschritt kleine Reaktionsbehälter bekannt, welche insbesondere im Bereich zwischen sechs und zwölf Milliliter Aufnahmevolumen aufweisen. Auf entsprechenden Plattenanordnungen oder Reihenanordnungen können eine Vielzahl von 10, 20, 50 oder auch mehr solcher Reaktionsbehälter nebeneinander gleichzeitig und parallel eine Versuchsanordnung durchführen. Die einzelnen Reaktionsbehälter unterscheiden sich dabei bei der Durchführung des Versuchs z. B. durch Art und Einsatz der eingebrachten Bakterienkulturen, durch Art und Einsatz der verwendeten Nährstofflösungen oder weiteren Produktionsparametern. Für die Evaluierung der einzelnen Versuchsanordnungen der jeweiligen Reaktionsbehälter ist die Überwachung derselben hinsichtlich vielzähliger Parameter notwendig. Ein wichtiger Parameter ist dabei der Wachstumsparameter der biologischen Zellen, also die Geschwindigkeit des Wachstums der biologischen Zellen in der wässrigen Reaktionsmischung.It is known that reaction vessels are used to provide and receive in the form of bioreactors by means of biological cells a reaction mixture in which biological productions can take place. The biological cells are z. B. bacterial cells, which are supplied with nutrient solution and other supply solutions. In the development of new bacterial cultures or in the development of improved and optimized compositions of the nutrient solutions, a multiplicity of different factors are frequently measured and evaluated in complex test series. For this purpose, small reaction vessels are known in an intermediate step, which have in particular in the range between six and twelve milliliters receiving volume. On respective plate assemblies or series arrangements, a variety of 10 . 20 . 50 or even more such reaction vessel side by side at the same time and perform a parallel experimental arrangement. The individual reaction containers differ in the implementation of the experiment z. B. by the nature and use of the introduced bacterial cultures, by the nature and use of the nutrient solutions used or other production parameters. For the evaluation of the individual experimental arrangements of the respective reaction vessels, the monitoring of the same with regard to numerous parameters is necessary. An important parameter is the growth parameter of the biological cells, ie the rate of growth of the biological cells in the aqueous reaction mixture.

Bei den bekannten Lösungen wird für den Wachstumsparameter zu dessen Bestimmung mithilfe eines Roboterarms eine kleine Probe aus dem jeweiligen Reaktionsbehälter mithilfe einer Pipette entnommen. Die entnommene Probe kann in einem separaten Versuchsaufbau beziehungsweise in einer separaten Kontrollvorrichtung hinsichtlich der optischen Dichte vermessen werden. Die Vermessung der optischen Dichte erlaubt einen direkten Rückschluss auf den Wachstumsparameter der biologischen Zellen in der Reaktionsmischung.In the known solutions, a small sample is taken from the respective reaction vessel by means of a pipette for the growth parameter for its determination by means of a robotic arm. The removed sample can be measured in a separate experimental setup or in a separate control device with respect to the optical density. The measurement of the optical density allows a direct inference to the growth parameter of the biological cells in the reaction mixture.

Die bekannten Lösungen weisen eine Vielzahl von Nachteilen auf. Zum einen ist üblicherweise ein einziger Roboter mit einer einzigen oder geringen Anzahl von Pipetten vorgesehen, um Proben aus den einzelnen Reaktionsbehältern zu entnehmen. Es führt dazu, dass die Abstände zwischen den einzelnen Probenzeiten relativ lang sind. Eine kontinuierliche oder quasi kontinuierliche Überwachung von Wachstumsparametern ist mit den bekannten Lösungen nicht möglich. Weiter nachteilhaft ist es, dass die jeweilige Pipette nicht nur in einen einzigen Reaktionsbehälter eintaucht, sondern für zwei oder mehr Reaktionsbehälter verwendet wird. Dies bringt das Risiko der Cross-Kontamination und den notwenigen Aufwand einer Zwischensterilisierung mit sich.The known solutions have a number of disadvantages. First, usually a single robot is provided with a single or small number of pipettes to remove samples from the individual reaction containers. As a result, the intervals between the individual sample times are relatively long. A continuous or quasi-continuous monitoring of growth parameters is not possible with the known solutions. Another disadvantage is that the respective pipette dips not only in a single reaction vessel, but is used for two or more reaction vessels. This entails the risk of cross-contamination and the need for intermediate sterilization.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise die Messqualität bei der Bestimmung eines Wachstumsparameters an einem Reaktionsbehälter zu verbessern.It is an object of the present invention to at least partially overcome the disadvantages described above. In particular, it is an object of the present invention to improve the quality of measurement in determining a growth parameter on a reaction vessel in a cost-effective and simple manner.

Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Bestimmungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einen Reaktionsrahmen mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Bestimmungsanordnung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Reaktionsrahmen sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.The above object is achieved by a determination arrangement having the features of claim 1, a reaction frame having the features of claim 8 and a method having the features of claim 12. Further features and details of the invention will become apparent from the dependent claims, the description and the drawings , In this case, features and details that are described in connection with the determination arrangement according to the invention, of course, also in connection with the reaction frame according to the invention and the method according to the invention and in each case vice versa, so with respect to the disclosure of the individual aspects of the invention always reciprocal reference is or may be.

Erfindungsgemäß ist die Bestimmungsanordnung für die Bestimmung eines Wachstumsparameters von biologischen Zellen in einer Reaktionsmischung in einem Reaktionsbehälter ausgelegt. Hierfür weist die Bestimmungsanordnung einen Aufnahmeabschnitt für die Aufnahme des Reaktionsbehälters, eine Laserlichtquelle mit einer Lichtausgangsrichtung durch den Aufnahmeabschnitt hindurch und wenigstens eine Laserlicht-Empfangsvorrichtung für den quantitativen Empfang von Laserlicht auf. Die Laserlicht-Empfangsvorrichtung ist dabei separat von der Laserlichtquelle und benachbart zum Aufnahmeabschnitt angeordnet.According to the invention, the determination arrangement is designed for the determination of a growth parameter of biological cells in a reaction mixture in a reaction vessel. For this purpose, the determination arrangement has a receiving section for receiving the reaction container, a laser light source having a light output direction through the receiving section and at least one laser light receiving device for the quantitative reception of laser light. The laser light receiving device is arranged separately from the laser light source and adjacent to the receiving portion.

Erfindungsgemäß wird also die Bestimmungsanordnung nun nicht mehr separat von dem Reaktionsbehälter in einer dazu vorgesehenen Probenvorrichtung ausgestaltet, sondern vielmehr eine Onlinemessung direkt am jeweiligen Reaktionsbehälter durchgeführt. Bei den später noch erläuterten Reaktionsrahmen mit zwei oder mehr Bestimmungsanordnungen führt dies dazu, dass eine Vielzahl von Reaktionsbehältern gleichzeitig oder quasi gleichzeitig mit einer entsprechenden Überwachungsfunktionalität für die Bestimmung des Wachstumsparameters ausgestattet sein können. Der Wachstumsparameter wird dabei vorzugsweise indirekt bestimmt, indem mithilfe des Laserlichts und der Laserlicht-Empfangsvorrichtung eine optische Dichte innerhalb des Reaktionsgemisches bestimmbar ist. Die Reaktionsmischung weist eine höhere optische Dichte auf, wenn eine größere Anzahl an biologischen Zellen gewachsen ist. Je geringer die optische Dichte gemessen wird, umso geringer ist dementsprechend auch die biologische Zellanzahl in der zugehörigen Reaktionsmischung.According to the invention, therefore, the determination arrangement is no longer designed separately from the reaction vessel in a sample device provided for this purpose, but rather an online measurement is carried out directly on the respective reaction vessel. In the later explained reaction frame with two or more determination arrangements, this leads to a plurality of Reaction containers can be equipped simultaneously or quasi simultaneously with a corresponding monitoring functionality for the determination of the growth parameter. The growth parameter is preferably determined indirectly by using the laser light and the laser light receiving device, an optical density within the reaction mixture can be determined. The reaction mixture has a higher optical density when a larger number of biological cells have grown. The lower the optical density is measured, the lower the corresponding biological cell number in the associated reaction mixture.

Ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist es nun, dass die Bestimmungsanordnung direkt an den jeweiligen Reaktionsbehälter herangebracht werden kann. Dies wird dadurch möglich, dass eine Bestimmungsanordnung die komplette Durchführung der Bestimmung der Wachstumsparameter direkt in der Nachbarschaft zum Reaktionsbehälter durchführen kann. Hierfür wird mithilfe der Laserlichtquelle Laserlicht entlang der Lichtausgangsrichtung emittiert. Befindet sich ein Reaktionsbehälter mit der Reaktionsmischung im Aufnahmeabschnitt, so durchstreicht das ausgesendete Laserlicht diesen Reaktionsbehälter und die darin enthaltene Reaktionsmischung. Auf der gegenüberliegenden Seite und/oder auf einer seitlich winklig angeordneten Seite des Aufnahmeabschnitts befindet sich wenigstens die eine Laserlicht-Empfangsvorrichtung. Dabei ist es für die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung allgemein unerheblich, ob die Transmission des Lichts, die Reflektion beziehungsweise Streuung des Laserlichts oder eine Kombination aus Transmission und Reflektion gemessen wird. Befindet sich die Laserlicht-Empfangsvorrichtung bezogen auf die Laserlichtquelle auf der gegenüberliegenden Seite des Aufnahmeabschnitts, so kann der Transmissionsgrad des emittierten Laserlichts bestimmt werden. Befindet sich diese oder eine weitere Laserlicht-Empfangsvorrichtung benachbart zur Laserlichtquelle, so kann das gestreute beziehungsweise reflektierte Laserlicht durch diese weitere oder alternative Laserlicht-Empfangsvorrichtung bestimmt werden.It is now a core idea of the present invention that the determination arrangement can be brought directly to the respective reaction container. This is possible because a determination arrangement can carry out the complete performance of the determination of the growth parameters directly in the vicinity of the reaction vessel. For this purpose, laser light is emitted along the light output direction by means of the laser light source. If a reaction vessel with the reaction mixture is in the receiving section, the emitted laser light passes through this reaction vessel and the reaction mixture contained therein. At least one laser light receiving device is located on the opposite side and / or on a laterally angled side of the receiving section. It is generally irrelevant to the operation of the present invention, whether the transmission of light, the reflection or scattering of the laser light or a combination of transmission and reflection is measured. If the laser light receiving device is located on the opposite side of the receiving section with respect to the laser light source, the transmittance of the emitted laser light can be determined. If this or another laser light receiving device is adjacent to the laser light source, then the scattered or reflected laser light can be determined by this additional or alternative laser light receiving device.

Während bei den bekannten Lösungen ein hoher Aufwand betrieben werden musste in Form eines Roboters, einer separaten Pipette und eines neben der Probenvorrichtung vorhandenen Auswertegeräts für die Bestimmung der optischen Dichte, kann bei einer erfindungsgemäßen Lösung nun die Bestimmung in kompakter Weise direkt am Reaktionsbehälter stattfinden. Dies führt zu einem deutlich kompakteren und auch kostengünstigeren Versuchsaufbau.While in the known solutions a high effort had to be operated in the form of a robot, a separate pipette and an existing evaluation device for the determination of the optical density, the determination in a solution according to the invention can now take place in a compact manner directly on the reaction vessel. This leads to a much more compact and also less expensive experimental setup.

Ein weiterer Vorteil ist es, dass jede Bestimmungsanordnung spezifisch für einen einzigen Reaktionsbehälter ausgestaltet ist. Dies führte dazu, dass nicht nur auf eine zusätzliche Sterilisationsroutine von mehrfach verwendeten Pipetten eines Roboterarms verzichtet werden kann, sondern darüber hinaus auch die Frequenz der einzelnen Messintervalle steigerbar ist. Mit anderen Worten kann die Bestimmungsanordnung immer dann online direkt und spezifisch am Reaktionsbehälter die gewünschte Bestimmung durchführen, wenn dies auch tatsächlich gewünscht ist. Dies führt zu einer kontinuierlichen oder zumindest quasi kontinuierlichen Messung der optischen Dichte beziehungsweise des Wachstumsparameters, mit zumindest sehr kleinen Totzeitintervallen ohne Messung. Eine Verbesserung der Messqualität geht somit einher mit einer Reduktion des Kostenaufwandes und des Platzbedarfs.Another advantage is that each determination arrangement is designed specifically for a single reaction container. As a result, not only can an additional sterilization routine of repeatedly used pipettes of a robot arm be dispensed with, but the frequency of the individual measurement intervals can be increased as well. In other words, the determination arrangement can always online directly and specifically perform the desired determination on the reaction vessel, if this is actually desired. This leads to a continuous or at least quasi-continuous measurement of the optical density or the growth parameter, with at least very small dead time intervals without measurement. An improvement in the measurement quality is thus accompanied by a reduction in the cost and space requirements.

Unter einer Laserlicht-Empfangsvorrichtung ist im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere ein fotoelektrisches Element, z. B. in Form einer Fotodiode, zu verstehen. Die Laserlicht-Empfangsvorrichtungen sind dabei für einen quantitativen Empfang ausgelegt. Das bedeutet, dass sie in Abhängigkeit der Lichtintensität des auf der jeweiligen Laserlicht-Empfangsvorrichtung aufgetroffenen Laserlichts ein unterschiedliches und an die Quantität angepasstes Ausgangssignal erzeugen können. Mit anderen Worten kann nicht nur qualitativ bestimmt werden ob Transmission beziehungsweise Reflektion vorliegt oder nicht, sondern auch in quantitativer Weise eine Analyse des Transmissionsgrades beziehungsweise des Reflektionsgrades erfolgen. Wie später noch erläutert wird, kann aus dieser quantitativen Analyse ein Rückschluss auf die aktuelle optische Dichte und damit ein Rückschluss auch für den gewünschten Wachstumsparameter der biologischen Zellen gezogen werden.Under a laser light receiving device is in the context of the present invention, in particular a photoelectric element, for. B. in the form of a photodiode to understand. The laser light receiving devices are designed for a quantitative reception. That is, depending on the light intensity of the laser light incident on the respective laser light receiving device, they can produce a different and quantity-adjusted output. In other words, it can be determined not only qualitatively whether transmission or reflection is present or not, but also an analysis of the degree of transmission or the degree of reflection in a quantitative manner. As will be explained later, a conclusion can be drawn from this quantitative analysis on the current optical density and thus a conclusion for the desired growth parameter of the biological cells.

Es kann Vorteile mit sich bringen, wenn bei einer erfindungsgemäßen Bestimmungsanordnung die Laserlicht-Empfangsvorrichtung winklig zu der Lichtausgangsrichtung angeordnet ist für den Empfang von reflektiertem und/oder transmittiertem Laserlicht. Die winklige Anordnung beziehungsweise der Anstellwinkel der Laserlicht-Empfangsvorrichtung resultiert dabei insbesondere aus der gewünschten Messbarkeit des Laserlichts. Soll ein Transmissionsgrad erzielt werden bei der Bestimmung des Wachstumsparameters, so kommen insbesondere stumpfe Anstellwinkel der Laserlicht-Empfangsvorrichtung zur Lichtausgangsrichtung zum Einsatz. Wird eher eine Reflektion gewünscht, so sind spitze Anstellwinkel vorteilhaft. Insbesondere liegt dabei eine Laserlicht-Empfangsvorrichtung für die Bestimmung eines Transmissionsgrades weiter von der Laserlichtquelle entfernt, insbesondere auf der gegenüberliegenden Seite des Aufnahmeabschnitts, als dies für eine Laserlicht-Empfangsvorrichtung der Fall ist, welche dafür ausgelegt ist eine Reflektion beziehungsweise einen Reflektionsgrad zu bestimmen. Selbstverständlich können auch verschiedenste Laserlicht-Empfangsvorrichtungen in einer einzelnen Bestimmungsanordnung miteinander kombiniert werden. Dabei ist sowohl die Kombination von verschiedenen Anstellwinkeln für verschiedene Reflektionsrichtungen beziehungsweise für verschiedene Transmissionsrichtungen denkbar, als auch eine Kombination von reflektiertem und transmittiertem Laserlicht.It may be advantageous if, in a determination arrangement according to the invention, the laser light receiving device is arranged at an angle to the light output direction for the reception of reflected and / or transmitted laser light. The angled arrangement or the angle of attack of the laser light receiving device results in particular from the desired measurability of the laser light. If a transmittance is to be achieved when determining the growth parameter, in particular blunt angles of incidence of the laser light receiving device to the light output direction are used. If a reflection is desired, sharp angles of attack are advantageous. In particular, a laser light receiving device for determining a transmittance is located farther from the laser light source, in particular on the opposite side of the receiving section than is the case for a laser light receiving device which is designed to determine a reflection or a degree of reflection. Of course, a variety of laser light receiving devices can be combined in a single determination arrangement. In this case, both the combination of different angles of attack for different reflection directions or for different transmission directions is conceivable, as well as a combination of reflected and transmitted laser light.

Ebenfalls kann es Vorteile mit sich bringen, wenn bei einer erfindungsgemäßen Bestimmungsanordnung die Laserlichtquelle, die Lichtausgangsrichtung und die wenigstens eine Laserlicht-Empfangsvorrichtung in einer gemeinsamen Bestimmungsebene oder im Wesentlichen in einer gemeinsamen Bestimmungsebene angeordnet sind. Die Bestimmungsebene ist dabei als geometrische Erstreckung zu verstehen, welche auch als Lichtebene bezeichnet werden kann, in welcher sich das Laserlicht ausbreitet sowohl hinsichtlich Transmissionsrichtung, als auch Reflektionsrichtung. Die Haupttransmission und auch die Hauptreflektion wird also in dieser Bestimmungsebene stattfinden. In konstruktiver Weise führt dies dazu, dass nicht nur die Laserlichtquelle, sondern auch zumindest eine, vorzugsweise alle Laserlicht-Empfangsvorrichtungen in derselben Ebene ihre entsprechende Funktionalität aufweisen. Die funktionswesentlichen Bauteile in Form der Laserlichtquelle und der Laserlicht-Empfangsvorrichtungen können dabei eine besonders flache Bauform aufweisen, um die Tiefenerstreckung beziehungsweise die Dicke dieser Bestimmungsebene beziehungsweise die Bautiefe der gesamten Bestimmungsanordnung zu reduzieren. Wie bereits erläutert worden ist, soll die Bestimmungsanordnung nicht nur bei einzelnen freistehenden Reaktionsbehältnissen, sondern bei der Verwendung in Versuchsanordnungen mit vielen nebeneinander angeordneten Reaktionsbehältern eingesetzt werden. Die flache Bauweise führt dazu, dass eine besonders platzsparende Ausrichtung möglich wird, die es erlaubt den notwendigen Bauraum für die Durchführung einer Vielzahl von Versuchen parallel in einer Vielzahl von Reaktionsbehältern nebeneinander durchzuführen.Likewise, there may be advantages if, in a determination arrangement according to the invention, the laser light source, the light output direction and the at least one laser light receiving device are arranged in a common determination plane or substantially in a common determination plane. The determination plane is to be understood as a geometric extension, which may also be referred to as a light plane in which the laser light propagates both in terms of transmission direction and reflection direction. The main transmission and also the main reflection will therefore take place in this determination plane. In a constructive manner, this leads to not only the laser light source, but also at least one, preferably all laser light receiving devices in the same plane have their corresponding functionality. The functionally essential components in the form of the laser light source and the laser light receiving devices can have a particularly flat design in order to reduce the depth extent or the thickness of this determination plane or the overall depth of the entire determination arrangement. As has already been explained, the determination arrangement should not only be used for individual freestanding reaction vessels, but also for use in experimental arrangements with many reaction vessels arranged side by side. The flat construction results in that a particularly space-saving alignment is possible, which allows to carry out the necessary space for performing a variety of experiments in parallel in a variety of reaction vessels side by side.

Ebenfalls kann es Vorteile mit sich bringen, wenn bei einer erfindungsgemäßen Bestimmungsanordnung die Laserlichtquelle als steuerbare und/oder als regelbare Lichtquelle ausgebildet ist. Das bedeutet, dass vorzugsweise über eine separate Fotodiode erkannt werden kann, ob und in welcher Weise der Laser aktuell Licht in Form von Laserlicht emittiert oder nicht. Dies kann sowohl qualitativ, als auch quantitativ erfolgen. Das Einstellen einer Vorgabe für die Abgabe von Laserlicht an der Laserlichtquelle erlaubt es eine Anpassung beziehungsweise Kalibrierung der Laserlichtquelle noch leichter durchzuführen. Insbesondere kann die Steuerung beziehungsweise Regelung eine Basislinie definieren, anhand welcher durch entsprechenden Vergleich eine quantitative Aussage über die gemessene optische Dichte anhand des Transmissionsgrades und/oder des Reflektionsgrades durchgeführt werden kann.Likewise, there may be advantages if, in a determination arrangement according to the invention, the laser light source is designed as a controllable and / or controllable light source. This means that it can be detected, preferably via a separate photodiode, whether and in what way the laser currently emits light in the form of laser light or not. This can be done both qualitatively and quantitatively. The setting of a default for the delivery of laser light to the laser light source allows an adjustment or calibration of the laser light source even easier to perform. In particular, the control or regulation can define a baseline, on the basis of which a quantitative statement about the measured optical density on the basis of the transmittance and / or the degree of reflection can be carried out by appropriate comparison.

Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Bestimmungsanordnung eine erste Laserlicht-Empfangsvorrichtung neben dem Aufnahmeabschnitt für den Empfang von transmittierten Laserlicht und eine zweite Laserlicht-Empfangsvorrichtung neben der Laserlichtquelle für den Empfang von reflektiertem Licht angeordnet ist. Hier werden also zumindest zwei Laserlicht-Empfangsvorrichtungen für zwei unterschiedliche Ausrichtungen eingesetzt, um für unterschiedliche Wachstumsphasen in dem Reaktionsgemisch eine entsprechende Messfunktionalität zur Verfügung zu stellen. Zu Beginn des Wachstumsprozesses wird nur eine geringe Anzahl von biologischen Zellen im Reaktionsgemisch vorliegen. Diese geringe Anzahl führt zu einer geringen optischen Dichte, weshalb ein hoher Transmissionsgrad an Laserlicht mit einer hohen Lichtintensität bei der dafür zugehörigen ersten Laserlicht-Empfangsvorrichtung ankommt. Sobald das Wachstum weiter fortschreitet steigt die optische Dichte innerhalb des Reaktionsgemisches an, sodass die transmittierte Lichtintensität abnimmt und im gleichen Maße direkt die reflektierte Lichtintensität zunimmt. Mit anderen Worten kann in der ersten Phase des Wachstums der biologischen Zellen zum größeren Anteil die erste Laserlicht-Empfangsvorrichtung die gewünschte Bestimmungsfunktion erfüllen. Zum späteren Zeitpunkt, wenn eine größere Anzahl an biologischen Zellen herangewachsen ist, wird diese Funktionalität an die zweite Laserlicht-Empfangsvorrichtung übergeben, da nun die optische Dichte genauer und graduell feiner mit reflektiertem Laserlicht und der zugehörigen Intensität bestimmbar ist.It is likewise advantageous if, in a determination arrangement according to the invention, a first laser light receiving device is arranged next to the receiving section for the reception of transmitted laser light and a second laser light receiving device adjacent to the laser light source for the reception of reflected light. In this case, at least two laser light receiving devices for two different orientations are used in order to provide corresponding measuring functionality for different growth phases in the reaction mixture. At the beginning of the growth process, only a small number of biological cells will be present in the reaction mixture. This small number leads to a low optical density, which is why a high transmittance of laser light with a high light intensity arrives at the associated first laser light receiving device. As growth continues to increase, the optical density within the reaction mixture increases, so that the transmitted light intensity decreases and the reflected light intensity directly increases to the same extent. In other words, in the first phase of the growth of the biological cells for a larger proportion, the first laser light receiving device can fulfill the desired determination function. At a later time, when a larger number of biological cells has grown, this functionality is transferred to the second laser light receiving device, since now the optical density can be determined more accurately and gradually finer with reflected laser light and the associated intensity.

Ein weiterer Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Bestimmungsanordnung die Laserlichtquelle und die wenigstens eine Laserlicht-Empfangsvorrichtung in einem Grundkörper, insbesondere in wasserdichter Weise, aufgenommen sind. Dieser Grundkörper kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Bevorzugt ist es, wenn es sich um einen monolithischen beziehungsweise einstückigen Grundkörper, z. B. in Form von einem vergossenen Harzmaterial, handelt. Selbstverständlich kann neben einem Harzmaterial auch eine andere Vergussmasse zum Einsatz kommen. Ein mechanischer oder chemischer Schutz für die im Grundkörper eingelassenen Bauteile, insbesondere die Laserlichtquelle, die Laserlicht-Empfangsvorrichtungen und die zugehörige entsprechende Verkabelungen sind hier besonders vorteilhaft geschützt. Dabei kann die Vergussmasse nicht nur einen reinen Wasserschutz, sondern auch einen höheren Schutz gegen andere Chemikalien gewährleisten. Wie später noch erläutert wird, kann zusätzlich auch ein Verguss von weiteren Bauteilen, insbesondere elektrischen oder elektronischen Bauteilen zur Steuerung, Regelung und/oder Versorgung der Bestimmungsanordnung in dem Grundkörper erfolgen.A further advantage is when, in a determination arrangement according to the invention, the laser light source and the at least one laser light receiving device are accommodated in a base body, in particular in a watertight manner. This main body can be formed in one piece or multiple parts. It is preferred, if it is a monolithic or one-piece body, z. In the form of a potted resin material. Of course, in addition to a resin material, another potting compound can be used. A mechanical or chemical protection for the recessed components in the base body, in particular the laser light source, the laser light receiving devices and the associated corresponding wiring are protected here particularly advantageous. The potting compound can not only ensure a pure water protection, but also a higher protection against other chemicals. As will be explained later, in addition, a casting of other components, in particular electrical or electronic components for control, regulation and / or supply of the determination arrangement in the main body done.

Ebenfalls kann es von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Bestimmungsanordnung der Aufnahmeabschnitt als freies Volumen in Form einer Vertiefung und/oder in Form eines Durchbruchs im Grundkörper ausgebildet ist. Dabei weist zwischen dem Aufnahmeabschnitt und der Laserlichtschnittstelle und zwischen dem Aufnahmeabschnitt und der Laserlicht-Empfangsvorrichtung der Grundkörper jeweils eine Durchgangsöffnung für das Laserlicht auf. Dies führt zu einer besonders einfachen und kostengünstigen Ausgestaltung des Aufnahmeabschnitts. Gleichzeitig verbleibt durch die Durchgangsöffnung für das Laserlicht die gewünschte optische Funktionalität, um die entsprechende Bestimmung der optischen Dichte und damit des Wachstumsparameters gewährleisten zu können. Die Durchgangsöffnung wird dabei insbesondere während eines Vergussverfahrens freibleiben und auf diese Weise quasi automatisch und in integraler Weise ausgebildet. Dadurch, dass die Laserlichtquelle und/oder die Laserlicht-Empfangsvorrichtung quasi in die entsprechende Durchgangsöffnung radial nach außen zurück versetzt sind, wird der mechanische Schutz für diese empfindlichen Bauteile weiter erhöht.It may also be advantageous if, in a determination arrangement according to the invention, the receiving section is designed as a free volume in the form of a depression and / or in the form of an opening in the base body. In this case, between the receiving portion and the laser light interface and between the receiving portion and the laser light receiving device, the base body in each case has a passage opening for the laser light. This leads to a particularly simple and cost-effective design of the receiving portion. At the same time remains through the passage opening for the laser light, the desired optical functionality to ensure the appropriate determination of the optical density and thus the growth parameter can. The passage opening is thereby left free, in particular during a potting process, and in this way formed almost automatically and in an integral manner. As a result of the fact that the laser light source and / or the laser light receiving device are quasi offset radially outwards into the corresponding passage opening, the mechanical protection for these sensitive components is further increased.

Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Reaktionsrahmen für die Aufnahme einer Mehrzahl von Reaktionsbehältern mit einer Reaktionsmischung mit biologischen Zellen. Ein solcher Reaktionsrahmen weist wenigstens zwei Bestimmungsanordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung auf. Damit bringt ein erfindungsgemäßer Reaktionsrahmen die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Bestimmungsanordnung erläutert worden ist.Likewise provided by the present invention is a reaction frame for holding a plurality of reaction containers with a reaction mixture with biological cells. Such a reaction frame has at least two determination arrangements according to the present invention. Thus, a reaction frame according to the invention brings about the same advantages as has been explained in detail with reference to a determination arrangement according to the invention.

Es kann vorteilhaft sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Reaktionsrahmen die Bestimmungsanordnungen wenigstens teilweise geometrisch überlappen und/oder verschneiden. Darunter ist zu verstehen, dass die Bestimmungsanordnungen eine Kombination aus geometrischen Elementen, nämlich den elektrischen beziehungsweise elektronischen Bauteilen und geometrischen Freiräumen in Form des Aufnahmeabschnitts darstellen. Diese geometrischen Erstreckungen können miteinander als Rapport überlappen und damit der Gesamtabstand zwischen den einzelnen Bestimmungsanordnungen reduziert werden. Mit anderen Worten kann die Packungsdichte der Bestimmungenanordnungen auf einem entsprechenden Reaktionsrahmen durch das Verschneiden beziehungsweisen Überlappen erhöht werden, sodass auch hier der notwendige Platzbedarf noch weiter reduziert werden kann.It may be advantageous if, in a reaction frame according to the invention, the determination arrangements overlap and / or intersect at least partially geometrically. This is to be understood that the determination arrangements represent a combination of geometrical elements, namely the electrical or electronic components and geometric free spaces in the form of the receiving portion. These geometric extensions can overlap one another as a repeat and thus the total distance between the individual determination arrangements can be reduced. In other words, the packing density of the determination arrangements on a corresponding reaction frame by the blending or overlapping can be increased, so that here too, the necessary space can be reduced even further.

Ebenfalls kann es Vorteile mit sich bringen, wenn bei einem erfindungsgemäßen Reaktionsrahmen neben den wenigstens zwei Bestimmungsanordnungen zumindest ein Bauteilabschnitt mit elektronischen Bauteilen angeordnet ist für eine Auswertung, eine Versorgung und/oder eine Regelung der Bestimmungsanordnungen. Dieser Bauteilabschnitt dient also dazu als zentrale Schnittstelle zwischen den einzelnen Bestimmungsanordnungen und einer nachgelagerten Auswerteeinheit zu dienen. Dabei kann es sich um die elektrische und elektronische Versorgung handeln. Auch eine Vorauswertung ist im Sinne der vorliegenden Erfindung in dem Bauteilabschnitt denkbar. Auch ist es möglich, dass z. B. die Laserlichtquelle von diesen dezentral angeordneten elektronischen Bauteilen geregelt beziehungsweise gesteuert wird.Likewise, there may be advantages if, in a reaction frame according to the invention, at least one component section with electronic components is arranged next to the at least two determination arrangements for evaluation, supply and / or regulation of the determination arrangements. This component section thus serves to serve as a central interface between the individual determination arrangements and a downstream evaluation unit. This can be the electrical and electronic supply. A preliminary evaluation is also conceivable in the component section in the sense of the present invention. It is also possible that z. B. the laser light source is controlled or controlled by these decentralized electronic components.

Weitere Vorteile bringt es mit sich, wenn bei einem erfindungsgemäßen Reaktionsrahmen die Bestimmungsanordnungen in und/oder an einer Leiterplatte ausgebildet sind. Bevorzugt ist diese Ausführungsform kombiniert mit der Verwendung eines Grundkörpers, bei welchem sozusagen auch die Leiterplatte im Grundkörper mit eingebracht, insbesondere mit vergossen ist. Die Verwendung einer Leiterplatte erlaubt es auch in möglichst feiner und kompakter Bauweise den elektrischen Anschluss der einzelnen Bestimmungsanordnungen gewährleisten zu können. Neben der kompakten Bauweise ist die Möglichkeit der Verwendung einer Leiterplatte, auch printed circuit board genannt, eine besonders kostengünstige Möglichkeit, um den Reaktionsrahmen zur Verfügung zu stellen. Unabhängig von der Verwendung eines Grundkörpers verleiht die Verwendung einer Leiterplatte dem Reaktionsrahmen auch eine mechanische Stabilität, welche für die Lagerung und Anordnung der einzelnen Bauteile, insbesondere der Bestimmungsanordnungen, Vorteile mit sich bringt.Further advantages are brought about when, in a reaction frame according to the invention, the determination arrangements are formed in and / or on a printed circuit board. Preferably, this embodiment is combined with the use of a base body in which, so to speak, the printed circuit board in the base body with introduced, in particular with shed. The use of a printed circuit board allows to ensure the electrical connection of the individual determination arrangements even in the finest possible and compact design. In addition to the compact design, the possibility of using a printed circuit board, also called printed circuit board, a particularly cost-effective way to provide the reaction frame available. Regardless of the use of a base body, the use of a printed circuit board also imparts mechanical stability to the reaction frame, which offers advantages for the storage and arrangement of the individual components, in particular the determination arrangements.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für die Bestimmung eines Wachstumsparameters von biologischen Zellen in einer Reaktionsmischung in einem Reaktionsbehälter mit einer Bestimmungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein solches Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

- Bestimmen einer empfangenen Lichtintensität von Laserlicht, an der wenigstens einen Laserlicht-Empfangsvorrichtung,
- Bestimmen der optischen Dichte der Reaktionsmischung in dem Reaktionsbehälter anhand der Ausrichtung der wenigstens einen Laserlicht-Empfangsvorrichtung und der empfangenen Lichtintensität.

Another object of the present invention is a method for the determination of a growth parameter of biological cells in a reaction mixture in a reaction vessel with a determination arrangement according to the present invention. Such a method comprises the following steps:

Determining a received light intensity of laser light at the at least one laser light receiving device,
- Determining the optical density of the reaction mixture in the reaction vessel based on the orientation of the at least one laser light receiving device and the received light intensity.

Durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Bestimmungsanordnung, bringt das erfindungsgemäße Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Bestimmungsanordnung erläutert worden sind.By using a determination arrangement according to the invention, the inventive method brings with it the same advantages as explained in detail with reference to a determination arrangement according to the invention.

Es ist denkbar, dass bei einem erfindungsgemäßen Verfahren in einer ersten Phase die Transmission von Laserlicht mit einer ersten Laserlicht-Empfangsvorrichtung und in einer zweiten Phase die Reflektion von Laserlicht mit einer zweiten Laserlicht-Empfangsvorrichtung bestimmt wird. Dabei entsprechen die jeweiligen Phasen auch Wachstumsphasen der biologischen Zellen in der Reaktionsmischung. Insbesondere korrelieren die Phasen, wie auch die Transmission und die Reflektion mit den entsprechenden Orten der Laserlicht-Empfangsvorrichtungen, wie dies bereits mit Bezug auf die Bestimmungsanordnung näher erläutert worden ist.It is conceivable that in a method according to the invention in a first phase, the transmission of laser light with a first laser light receiving device and in a second phase, the reflection of laser light with a second laser light receiving device is determined. The respective phases also correspond to growth phases of the biological cells in the reaction mixture. In particular, the phases, as well as the transmission and the reflection correlate with the corresponding locations of the laser light receiving devices, as has already been explained in more detail with reference to the determination arrangement.

Zusätzlich ist es denkbar, dass bei einem erfindungsgemäßen Verfahren in einer Zwischenphase zwischen der ersten Phase und der zweiten Phase die Transmission von Laserlicht mit einer ersten Laserlicht-Empfangsvorrichtung gemeinsam mit der Reflektion von Laserlicht mit einer zweiten Laserlicht-Empfangsvorrichtung bestimmt wird. Somit handelt es sich bei der Zwischenphase als dritte Phase um eine Übergangsphase zwischen dem Beginn des Zellenwachstums und einem weitergehenden fortgeschrittenen Zellenwachstum in Richtung des Endes des Versuchsaufbaus. Die Kombination in der Übergangsphase bringt eine verbesserte Genauigkeit, insbesondere in diesen Teil des Wachstums der biologischen Zellen mit sich.In addition, it is conceivable that in an inventive method in an intermediate phase between the first phase and the second phase, the transmission of laser light with a first laser light receiving device is determined together with the reflection of laser light with a second laser light receiving device. Thus, the intermediate phase as the third phase is a transitional phase between the onset of cell growth and more advanced cell growth towards the end of the experimental setup. The combination in the transition phase brings improved accuracy, especially in this part of the growth of biological cells.

Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die einzelnen Bestimmungsschritte intervallartig in zeitlichen Abständen nacheinander durchgeführt werden. Neben einer kontinuierlichen Messung führt dies zu einer quasi kontinuierlichen Messung. Die einzelnen Intervalle können dabei relativ kurz gewählt werden, sodass zum Beispiel im Sekundentakt, 10-Sekundentakt oder auch im Minutentakt entsprechende Messungen oder Bestimmungsschritte durchgeführt werden. Der notwendige Strombedarf für die Bestimmung wird dabei deutlich reduziert. Noch entscheidender ist aber die entsprechende Belastung der elektronischen Bauteile, insbesondere der Laserlichtquelle. Die Laserlichtquelle ist hinsichtlich ihrer Belastbarkeit und Größe begrenzt. Belastbare Laserlichtquellen sind dabei größer als weniger belastbare. Durch die Verwendung eines intervallartigen Bestimmungsverfahrens wird es möglich, eine quasi kontinuierliche Bestimmung des Wachstumsparameters zur Verfügung zu stellen und gleichzeitig eine kompakte und kleine und damit auch weniger belastbare Laserlichtquelle einzusetzen. Neben den Kosten wird damit auch der notwendige Platzbedarf für die Bestimmungsanordnung reduzierbar.Moreover, it is advantageous if, in a method according to the invention, the individual determination steps are carried out at intervals at successive intervals. In addition to a continuous measurement, this leads to a quasi-continuous measurement. The individual intervals can be chosen to be relatively short, so that, for example, every second, 10-second or even every minute corresponding measurements or determination steps are performed. The necessary power requirement for the determination is thereby significantly reduced. Even more decisive, however, is the corresponding load on the electronic components, in particular the laser light source. The laser light source is limited in terms of their capacity and size. Resilient laser light sources are larger than less resilient. The use of an interval-type determination method makes it possible to provide a quasi-continuous determination of the growth parameter and at the same time to use a compact and small laser light source, which is less durable. In addition to the costs, the necessary space required for the determination arrangement can thus be reduced.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch:

1: Eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bestimmungsanordnung,
2: die Ausführungsform der 1 in einem seitlichen Querschnitt,
3: eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reaktionsrahmens,
4: eine Ausführungsform eines zweiphasigen Bestimmungsverfahrens,
5: eine Ausführungsform eines dreiphasigen Bestimmungsverfahrens.

Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which, with reference to the drawings, embodiments of the invention are described in detail. The features mentioned in the claims and in the description may each be essential to the invention individually or in any desired combination. They show schematically:

1 : An embodiment of a determination arrangement according to the invention,
2 : the embodiment of the 1 in a lateral cross section,
3 : an embodiment of a reaction frame according to the invention,
4 : an embodiment of a two-phase determination method,
5 : an embodiment of a three-phase determination method.

Die 1 und 2 zeigen schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bestimmungsanordnung 10. In der Draufsicht gemäß 1 ist hier bereits ein Teil des Reaktionsrahmens 100 zu erkennen. In diesem Reaktionsrahmen 100 ist in Form einer Durchgangsöffnung in dem jeweiligen Grundkörper 50 ein Reaktionsbehälter R dargestellt und zu erkennen. Dieser Reaktionsbehälter R weist einen runden oder im Wesentlichen runden Querschnitt auf.The 1 and 2 schematically show an embodiment of a determination arrangement according to the invention 10 , In the plan view according to 1 is already part of the reaction frame here 100 to recognize. In this reaction frame 100 is in the form of a passage opening in the respective base body 50 a reaction vessel R represented and recognized. This reaction vessel R has a round or substantially round cross-section.

Um nun eine Wachstumsrate von biologischen Zellen in der Reaktionslösung innerhalb des Reaktionsbehälters R zu bestimmen, ist bei der Bestimmungsanordnung 10 eine Laserlichtquelle 30 in Form einer Laserdiode vorgesehen. Schematisch ist auch der elektrische Anschluss dargestellt, über welchen die Laserlichtquelle 30 betrieben, gesteuert, bzw. geregelt werden kann. Entlang der Lichtausgangsrichtung LR wird nun Laserlicht L aus der Laserlichtquelle 30 emittiert und in Richtung des Aufnahmeabschnitts 20 ausgegeben. Dabei durchstreicht bei eingesetztem Reaktionsbehälter R dieses Laserlicht auch den Reaktionsbehälter R. Biologische Zellen, welche innerhalb des Reaktionsbehälters R angeordnet sind und auf welche das Laserlicht L trifft, reflektieren dieses. Wird die Anzahl der biologischen Zellen größer, so wird die Menge an reflektiertem Laserlicht L ebenfalls größer. Bei einer geringen Anzahl von biologischen Zellen wird dementsprechend ein größerer Anteil des Laserlichts L unreflektiert durch den Reaktionsbehälter R hindurch gelangen. Oben links ist in 1 dementsprechend eine erste Laserlicht-Empfangsvorrichtung 40 zu erkennen, welche transmittiertes Laserlicht L in quantitativer Weise bestimmt. Rechts und in direkter Nachbarschaft der Laserlichtquelle 30 ist eine zweite Laserlicht-Empfangsvorrichtung 40 zu erkennen, welche durch ihre Anordnung die Bestimmung von reflektiertem Laserlicht L ermöglicht.Now to a growth rate of biological cells in the reaction solution within the reaction vessel R to determine is at the destination arrangement 10 a laser light source 30 provided in the form of a laser diode. Schematically, the electrical connection is shown, via which the laser light source 30 operated, controlled, or can be regulated. Along the light output direction LR is now laser light L from the laser light source 30 emitted and in the direction of the receiving section 20 output. It passes through when used reaction vessel R this laser light also the reaction vessel R , Biological cells which are inside the reaction vessel R are arranged and on which the laser light L meet, reflect this. As the number of biological cells becomes larger, the amount of reflected laser light becomes L also bigger. With a small number of biological cells, accordingly, a larger proportion of the laser light L unreflected by the reaction vessel R pass through. Top left is in 1 accordingly, a first laser light receiving device 40 to detect which transmitted laser light L determined in a quantitative manner. Right and in the immediate vicinity of the laser light source 30 is a second laser light receiving device 40 to recognize, which by their arrangement, the determination of reflected laser light L allows.

In der 2 ist im Querschnitt zu erkennen, dass die relevanten Bauteile, insbesondere die Laserlichtquelle 30 und die beiden Laserlicht-Empfangsvorrichtungen 40 im Wesentlichen in einer gemeinsamen Bestimmungsebene BE angeordnet sind. In dieser Bestimmungsebene BE verläuft auch die Lichtausgangsrichtung LR für das Laserlicht L.In the 2 can be seen in cross section that the relevant components, in particular the laser light source 30 and the two laser light receiving devices 40 essentially at a common level of determination BE are arranged. At this level of determination BE also runs the light output direction LR for the laser light L ,

In 3 ist dargestellt, wie in Form eines Rapports zwei oder mehr Bestimmungsanordnungen 10 nebeneinander einen Reaktionsrahmen 100 ausbilden können. Hier ist anhand von zwei benachbarten Bestimmungsanordnungen 10 gut zu erkennen, wie diese seitlich überlappen bzw. geometrisch miteinander verschneiden. Der Aufnahmeabschnitt 20 der rechten Bestimmungsanordnung 10 liegt dabei oberhalb bzw. bereits neben der noch vorhandenen Laserlichtquelle 30 der linken Bestimmungsanordnung. Hier ist auch zu erkennen, dass der Reaktionsrahmen 100, z. B. in Form einer Leiterplatte, einen separaten und gemeinsamen Bauteilabschnitt 110 aufweist. Auf diesem Bauteilabschnitt 110 sind elektrische und/oder elektronische Bauteile 112 vorgesehen, welche zur Steuerung, Regelung, Versorgung oder Auswertung beziehungsweise Teilauswertung der einzelnen Bestimmungsanordnungen ausgestaltet sind.In 3 is shown as in the form of a repeat two or more determination arrangements 10 side by side a reaction frame 100 can train. Here is based on two adjacent determination arrangements 10 good to see how they overlap laterally or geometrically intersect. The recording section 20 the right-hand arrangement 10 lies above or already next to the still existing laser light source 30 the left-hand determination arrangement. Here you can also see that the reaction frame 100 , z. B. in the form of a printed circuit board, a separate and common component section 110 having. On this component section 110 are electrical and / or electronic components 112 provided, which are designed for control, regulation, supply or evaluation or partial evaluation of the individual determination arrangements.

Die 4 und 5 zeigen verschiedene Intensitätsfortläufe der Lichtintensität LI bei den beiden Laserlicht-Empfangsvorrichtungen 40 gemäß den 1 und 2. Dabei ist die Kurve, welche in Phase I oben links beginnt, jeweils der zugehörige Transmissionsgrad und die Kurve der Lichtintensität LI die links unten in Phase 1 beginnt, entspricht dem Reflektionsgrad des Laserlichts L. 4 unterscheidet bei der Auswertung des Verfahrens im Bestimmungsverhalten zwei Phasen I und II. Zu Beginn des Zellwachstums herrscht eine geringe optische Dichte, sodass die Lichtintensität LI beim für den Transmissionsgrad zuständigen Laserlicht-Empfangsvorrichtung entsprechend hoch ist. Über den Verlauf des Wachstums nimmt die optische Dichte durch das Wachstum der biologischen Zellen zu, sodass die Lichtintensität beim Transmissionsgrad abnimmt und die Lichtintensität beim Reflektionsgrad entsprechend zunimmt. Bei der Verschaltung der einzelnen Laserlicht-Empfangsvorrichtungen kann dabei in der jeweiligen Phase I und II auf die Informationen des anderen Sensors verzichtet werden oder die damit entsprechend geringerer Priorität eingesetzt werden. 5 zeigt, dass in der Übergangsphase als Zwischenphase III auch die beiden Informationen der Lichtintensitäten LI von beiden Laserlicht-Empfangsvorrichtungen 40 miteinander verschaltet bzw. kombiniert werden können, um in dieser Phase des Wachstums eine noch weiter verbesserte Aussagekraft für das erfindungsgemäße Verfahren zur Verfügung stellen zu können.The 4 and 5 show different intensity progressions of the light intensity LI at the two laser light receiving devices 40 according to the 1 and 2 , Here is the curve, which is in phase I begins on the top left, each of the corresponding transmittance and the curve of the light intensity LI the lower left in phase 1 begins, corresponds to the reflectance of the laser light L , 4 distinguishes two phases in the evaluation of the method in the determination behavior I and II , At the beginning of cell growth there is a low optical density, so the light intensity LI is correspondingly high in the case of the transmittance laser light receiving device. Over the course of the growth, the optical density increases due to the growth of the biological cells, so that the light intensity decreases in the transmittance and the light intensity correspondingly increases in the degree of reflection. In the interconnection of the individual laser light receiving devices can in the respective phase I and II to dispense with the information of the other sensor or are used with a correspondingly lower priority. 5 shows that in the transition phase as an intermediate phase III also the two information of the light intensities LI from both laser light receiving devices 40 can be interconnected or combined with one another in order to be able to provide an even more improved informative value for the method according to the invention in this phase of growth.

Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Dabei können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.The above explanation of the embodiments describes the present invention solely by way of example. In this case, individual features of the embodiments, if technically feasible, can be combined freely with one another, without departing from the scope of the present invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Bestimmungsanordnungdetermining arrangement
2020: Aufnahmeabschnittreceiving portion
3030: LaserlichtquelleLaser light source
4040: Laserlicht-EmpfangsvorrichtungLaser light-receiving device
5050: Grundkörper body
100100: Reaktionsrahmenreaction frame
110110: Bauteilabschnittcomponent section
112112: Bauteil component
BEBE: Bestimmungsebenedetermination level
LRLR: LichtausgangsrichtungLight output direction
LILI: LichtintensitätLight intensity
LL: Laserlichtlaser light
RR: Reaktionsbehälter reaction vessel
II: erste Phasefirst phase
IIII: zweite Phasesecond phase
IIIIII: Zwischenphaseinterphase

Claims

Determination arrangement (10) for determining a growth parameter of biological cells in a reaction mixture in a reaction vessel (R), comprising a receiving section (20) for receiving the reaction vessel (R), a laser light source (30) having a light output direction (LR) through the Receiving section (20) and at least one laser light receiving device (40) for the quantitative reception of laser light (L), which is arranged separately from the laser light source (30) adjacent to the receiving portion (20).

Determination arrangement (10) according to Claim 1 , characterized in that the laser light receiving device (40) is arranged at an angle to the light output direction (LR) for the reception of reflected and / or transmitted laser light (L).

Determining arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the laser light source (30), the light output direction (LR) and the at least one laser light receiving device (40) in a common determination plane (BE) or substantially in a common determination plane ( BE) are arranged.

Determination arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the laser light source (30) is designed as a controllable and / or controllable laser light source (30).

Determination arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a first laser light receiving device (40) adjacent to the receiving section (20) for receiving transmitted laser light (L) and a second laser light receiving device (40) adjacent to the laser light source ( 30) is arranged for the reception of reflected laser light (L).

Determination arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the laser light source (30) and the at least one laser light receiving device (40) are received in a base body (50), in particular in a watertight manner.

Determination arrangement (10) according to Claim 6 , characterized in that the receiving portion (20) as a free volume in the form of a recess and / or in the form of an opening in the base body (50) is formed, wherein between the receiving portion (20) and the laser light source (30) and between the receiving portion ( 20) and the laser light receiving device (40) of the base body (50) each have a passage opening for the laser light (L).

Reaction frame (100) for receiving a plurality of reaction vessels (R) with a reaction mixture with biological cells, comprising at least two determination arrangements (10) having the features of one of Claims 1 to 7 ,

Reaction frame (100) after Claim 8 , characterized in that the determining arrangements (10) at least partially overlap geometrically and / or intersect.

Reaction frame (100) according to one of Claims 8 or 9 , characterized in that in addition to the at least two determination arrangements (10) at least one component section (110) with electronic components (112) is arranged for evaluation, supply and / or regulation of the determination arrangements (10).

Reaction frame (100) according to one of Claims 8 to 10 , characterized in that the determination arrangements (10) are formed in and / or on a printed circuit board.

Method for determining a growth parameter of biological cells in a reaction mixture in a reaction vessel (R) with a determination arrangement (10) having the features of one of Claims 1 to 7 comprising the following steps: - determining a received light intensity (LI) of laser light (L) at the at least one laser light receiving device (40), - determining the optical density of the reaction mixture in the reaction vessel (R) based on the orientation of the at least one laser light Receiving device (40) and the received light intensity (LI).

Method according to Claim 12 , characterized in that in a first phase (I) the transmission of laser light (L) with a first laser light receiving device (40) and in a second phase (II) the reflection of laser light (L) with a second laser light receiving device ( 40) is determined.

Method according to Claim 13 , characterized in that in an intermediate phase (III) between the first phase (I) and the second phase (II) the transmission of laser light (L) with a first laser light receiving device (40) together with the reflection of laser light (L) with a second laser light receiving device (40) is determined.

Method according to one of Claims 13 or 14 , characterized in that the determination steps are carried out at intervals in intervals.