DE19835384C2 - Verfahren zur Überwachung und Auswertung der Präsenz und der Beweglichkeit von Testorganismen, insbesondere von Daphnia Magna, in einem eine Testflüssigkeit enthaltenden Testgefäß sowie Vorrichtung und Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens und Verwendung einer derartigen Vorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfähren zur Überwachung und Auswertung der Präsenz und der Beweglichkeit von Test­ organismen, insbesondere von Daphnia Magna, in einem eine Testflüssigkeit enthaltenden Testgefäß sowie eine Vorrichtung und eine Anlage zur Durchführung dieses Verfah­ rens und eine Verwendung einer derartigen Vorrichtung.

Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind bekannt, ver­ gleiche z. B. die Veröffentlichung "Dynamischer Daphnien­ test", KNIE 1978,DIN 38 412 Teil 11, 1982, und Teil 30, 1989, OECD 202 Part 1, 1984 sowie EN ISO 6341, 1996. Ergänzend wird auf die DE 41 10 877 C1 sowie die DE 29 06 194 A1 verwiesen.

Alle diese Testverfahren beruhen darauf, daß sich die Präsenz und die Beweglichkeit von Testorganismen, insbe­ sondere der erwähnten Kleinkrebsart Daphnia Magna, unter dem Einfluß einer Testflüssigkeit oder eines Umweltpara­ meters meßbar ändert. Die eingesetzten Standard-Testorga­ nismen haben normalerweise eine Körpergröße zwischen ca. 5 µm bis zu ca. 1 cm. Die Testorganismen werden in ein transparentes, ausreichend großes und mit Wasser gefülltes Testgefäß gegeben. In dieses wird auch die Chemikalie, deren Toxizität geprüft werden soll, in der gewünschten Konzentration eingebracht. Abhängig von der Art und Stärke der Einwirkung der verwendeten Chemikalie auf die Testor­ ganismen ändert sich meßbar deren Verhalten und Bewegungs­ muster bis zur Unbeweglichkeit bzw. bis zum Tod. Aus der Beobachtung des Testorganismenverhaltens und deren Bewe­ gungsmuster während der gesamten Testdauer kann normgerecht eine Aussage über die Toxizität gegenüber der geprüften Chemikalie getroffen werden. Dies ist auch möglich für den Fall, daß die Chemikalien und ihre Konzentration unbe­ kannt sind, so etwa bei der Überprüfung von Abwässern. Eine derartige "Abwasser-Messung" erfolgt üblicher­ weise als simultane Relativmessung in zwei Testgefäßen, wobei das Abwasser in dem einen und eine bekannte Ver­ gleichschemikalie in dem anderen Testbehälter mit Test­ organismen aus derselben Kultur untersucht wird.

Tests, bei denen die Testflüssigkeit nicht kontinuierlich ausgetauscht wird, werden "statisch" genannt. Bisher wurden derartige statische Tests manuell durchgeführt, verbun­ den mit dem Nachteil, daß die durch die Normen vorge­ gebenen Rahmenbedingungen nur unzureichend eingehalten werden konnten und daß die Ablese-Genauigkeit unzurei­ chend war. Insbesondere sind laut DIN 38412 Teil 11 und 30 sowie EN ISO 6341 für jede Testreihe 6 bis 10 Chemikalienkonzentrationen und für jede Konzentration gleichzeitig in mehreren Testgefäßen toxikologische Tests durchzuführen. Bei nicht automatisierter Test­ durchführung ergibt sich eine relativ lange Ablesezeit. Da die Meßergebnisse aus parallel laufenden Testreihen nicht simultan abgelesen werden können, ergeben sich Verfälschungen der Meßergebnisse.

Tests, bei denen die Testflüssigkeit das Testgefäß in kleinen Mengen durchläuft, wobei die Bewegung der Test­ organismen aber nicht zu sehr gestört werden darf, werden "dynamische" Tests genannt. Sie finden insbesondere bei Abwasseruntersuchungen Verwendung. Zur Durchführung derartiger "dynamischer" Tests sind auch schon automatisch arbeitende Vorrichtungen bekannt, wie sie etwa in der oben schon erwähnten DE-A-29 06 194 beschrieben sind. Hier werden die Testorganismen mit einer Art "Lichtschranke" beobachtet. Diese bekannten Vorrichtungen haben jedoch keine ausreichende Zuverlässigkeit, wie selbst die Fach­ literatur bemängelt. Die "Schatten-Messung" der Test­ organismen nach dem Lichtschrankenprinzip läßt eine durchgängige Messung nicht zu. Die bekannten Testvor­ richtungen sind außerdem problematisch, wenn sie unter unterschiedlichen Umgebungsbedingungen arbeiten sollen. So spielt z. B. die Wassertemperatur und die Temperatur­ konstanz während eines Daphnientests eine entscheidende Rolle, da die Daphnien bei niedrigen Temperaturen zur Wasseroberfläche und bei höheren Temperaturen zum Boden des Gefäßes hin schwimmen und damit ein Verhalten zeigen, das bei einer konstanten Testflüssigkeitstemperatur ansonsten ein Hinweis auf die Testflüssigkeitstoxizität darstellen würde.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem statische und dynamische Untersuchungen automatisiert mit großer Präzision und rasch durchgeführt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Testorganismen mit im wesentlichen diffusem Licht aus mindestens einer Einfallsrichtung bestrahlt werden und das an den Testorganismen gestreute Licht unter einem Winkel gegenüber jeder Einfallsrichtung, der von 180° abweicht, in unterschiedlichen horizontalen Ebenen über die gesamte Höhe der Säule der Testflüssigkeit im Testgefäß hinweg erfaßt und ausgewertet wird, wobei das in einer horizontalen Ebene erfaßte Streulicht von den in dieser Ebene befindlichen Testorganismen erzeugt wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine lückenlose und zuverlässige Erfassung der augenblicklichen Lage der schwimmenden und/oder der bereits unbeweglichen, am Boden des Testgefäßes liegenden Testorganismen mög­ lich. Dies geschieht durch eine diffuse Lichtbestrahlung und die Detektion des an den Testorganismen diffus ge­ streuten Lichtes. Die detektierten Lichtstreusignale werden in elektrische Signale umgewandelt und der augen­ blicklichen vertikalen Position der Detektion im Test­ gefäß zugeordnet. Dadurch ist es möglich, die Population der Testorganismen in unterschiedlichen horizontalen Ebenen ("Höhen") relativ zueinander und absolut zu er­ fassen und zu bewerten. Die Detektion und die Umwandlung in elektrische Signale erfolgen verzögerungsfrei, so daß das erfindungsgemäße Verfahren sowohl für "statische" als auch für "dynamische" Test verwendet werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ist weitgehend unabhängig von der Körpergröße der Testorganismen. Da jedoch "Daphnia magna" als Testorganismus die größte Bedeutung hat, wird in der nachfolgenden Beschreibung ausschließlich hierauf Bezug genommen.

Vorzugsweise beträgt der Winkel, unter dem das Streulicht beobachtet wird, 90°. Dieser Winkel ermöglicht den größten Winkelabstand zum einfallenden Licht. In diesem Falle ist es am leichtesten möglich, die verwendete Detektionsein­ richtung vor direkt von der Lichtquelle auffallendem Licht zu schützen.

Die Erfassung des Streulichtes in allen Ebenen kann gleichzeitig erfolgen. Dies bedeutet, daß der momentane Verteilungszustand der Testorganismen im Testgerät wirk­ lich zeitrichtig nach Art einer Momentanaufnahme festge­ halten wird. Allerdings erfordert diese Vorgehensweise einen hohen apparativen Aufwand, worauf weiter unten noch eingegangen wird.

Unter diesem Gesichtspunkt ist diejenige erfindungsge­ mäße Verfahrensweise günstiger, bei welcher die Erfassung des Streulichtes in den unterschiedlichen horizontalen Ebenen zeitlich nacheinander erfolgt, wobei die Geschwin­ digkeit, mit welcher sich die Erfassung vertikal durch die Säule der Testflüssigkeit bewegt, ein Mehrfaches der Eigengeschwindigkeit der Testorganismen beträgt. In diesem Falle kommt man mit einer einzigen Detektions­ einrichtung aus, welche allerdings so rasch bewegt werden muß, daß im Vergleich damit die Eigengeschwindigkeit der Testorganismen vernachlässigbar ist. Mit anderen Worten: Die Detektionseinrichtung muß sich über die gesamte Höhe der Säule der Testflüssigkeit so rasch hinwegbewegen lassen, daß eine nennenswerte Veränderung der Position der Testorganismen in diesem Zeitraum nicht stattgefunden hat.

Wird beispielsweise Daphnia Magna als Testorganismus verwendet, empfiehlt sich, daß die vertikale Geschwindig­ keit der Streulicht-Erfassung größer als etwa 5 cm/s ist. Erfahrungsgemäß liegt die Geschwindigkeit der Eigen­ bewegung von Daphnia Magna nicht über 1 cm/s. Unter diesen Bedingungen stellt das mit der bewegten Detektionseinrich­ tung ermittelte Ergebnis noch immer eine ausreichend gute "Momentaufnahme" der Verteilung der Testorganismen dar.

Wo hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Messung gestellt werden, kommt eine Verfahrensweise besonders in Frage, bei welcher die Bestrahlung mit diffusem Licht abwechselnd aus gegenüberliegenden Richtungen erfolgt. Dies erhöht die Auflösung der Messung.

Zur Kalibrierung der Verfahrensergebnisse kann es erfor­ derlich sein, daß zusätzlich zu der Messung in der Test­ flüssigkeit eine Vergleichsmessung in einer Vergleichs­ flüssigkeit mit bekannten Eigenschaften erfolgt. Bei der Vergleichsflüssigkeit kann es sich insbesondere um sauberes Wasser oder auch um die wässrige Lösung einer bekannten Chemikalie mit einer bekannten Konzentra­ tion handeln.

Die Wellenlänge des eingesetzten Lichtes sollte im nahen Infrarot-Bereich liegen. Dann ergeben sich bei der üblichen Größe der verwendeten Testorganismen gut verwertbare Streuungen.

Da das Verhalten der Testorganismen, wie schon erwähnt, temperaturabhängig ist, sollte zur Erzielung eindeutiger Ergebnisse über die Toxizität die Testflüssigkeit auf konstanter Temperatur gehalten werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ferner, eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens anzugeben, welche automatisiert mit großer Präzi­ sion und schnell arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung umfaßt:

• a) mindestens eine im wesentlichen diffuses Licht ab­ strahlende Lichtquelle, mit welcher die Testflüssigkeit im Testgefäß in einer Vielzahl von horizontalen Ebenen, deren Abstand kleiner als die Körpergröße der verwen­ deten Testorganismen ist, vollflächig bestrahlbar ist;
• b) mindestens eine Detektionseinrichtung, mit welcher das in den verschiedenen horizontalen Ebenen an den Testorganismen gestreute Licht, für jede hori­ zontale Ebene gesondert, unter einem Winkel gegen­ über jeder Einstrahlrichtung, der von 180° verschie­ den ist, erfaßt werden kann.

Die Vorteile dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich sinngemäß aus den oben bereits genannten Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden alle horizontalen Ebenen ("Höhen" bzw. "Tiefen") der Säule der im Testgefäß befindlichen Test­ flüssigkeit "abgetastet" und aus dem Streusignal, welches von den in dieser horizontalen Ebene befindlichen Testor­ ganismen verursacht wird, deren Dichte in der fraglichen Höhe ermittelt. Indem dieser Vorgang über sämtliche Höhen in möglichst kurzer Zeit oder zeitgleich durchgeführt wird, ergibt sich ein zuverlässiges Bild der gesamten Dichtever­ teilung der Testorganismen im Testgefäß. Aus dem zeitlichen Verlauf dieser Dichteverteilung wiederum lassen sich die gewünschten Rückschlüsse auf die Toxizität der jeweils geprüften Chemikalien treffen.

Bei einer verhältnismäßig einfachen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Lichtquelle flächenhaft an einer Stirnseite des Testgefäßes und die Detektionseinrichtung ringförmig um das Testgefäß herum angeordnet. Die flächenhafte Lichtquelle strahlt dann diffus über die fragliche Stirnfläche in das Testgefäß ein. Die ringförmige Detektionseinrichtung erfaßt das Streulicht, welches die Testorganismen, die sich in der Ebene des fraglichen Ringes befinden, erzeugen.

Wenn die flächenhafte Lichtquelle unter dem Boden des Testgefäßes angeordnet ist, läßt sich die Vorrichtung "autark" gestalten. Dies bedeutet, daß die Vorrichtung im wesentlichen unabhängig von dem speziellen Testge­ fäß ist, soweit nur die Dimensionen der Lichtquelle und der Detektionseinrichtung ausreichend groß sind.

Alternativ kann die Lichtquelle (oder eine zusätzliche Lichtquelle) auch flächenhaft über dem Testgefäß ange­ ordnet sein, deren Strahlung also von oben nach unten in das Testgefäß eindringt. Diese obere Lichtquelle kann gleichzeitig als "Deckel" des Testgefäßes dienen, wodurch dann allerdings diese Vorrichtung im Normalfall nicht mehr im oben genannten Sinne "autark" ist, sondern eine wechselseitige Anpassung von Vorrichtung und Test­ gefäß erfolgen muß.

In den Unteransprüchen 16 bis 18 sind Vorrichtungen beschrieben, bei denen die Lichtquelle und die Detektions­ einrichtung gegenüber den in den Ansprüchen 13 bis 16 beschriebenen Ausführungsformen ihre Anordnung und Geome­ trie getauscht haben. Die Gesamtfunktion der Vorrichtung bleibt hierdurch jedoch unverändert.

Besonders bevorzugt wird eine Ausgestaltung der Erfin­ dung, bei welcher sowohl die Lichtquelle als auch die Detektionseinrichtung ringförmig um das Testgefäß herum angeordnet sind. Hier ist eine "autarke" Funktion der Vorrichtung besonders einfach zu erzielen.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung dieser Vorrichtungs­ variante sind die ringförmige Lichtquelle und die ring­ förmige Detektionseinrichtung in unterschiedlichen hori­ zontalen Ebenen, jedoch eng benachbart, angeordnet. Die Orientierung von Lichtquelle und/oder Detektions­ einrichtung muß dann so sein, daß zwar kein direktes Licht von der Lichtquelle auf die Detektionseinrichtung trifft, daß gleichwohl eine horizontale Ebene besteht, die von der Lichtquelle vollflächig ausgeleuchtet und gleichzeitig von der Detektionseinrichtung abgefragt werden kann. Im allgemeinen ist dies nur unter einem Winkel zwischen Streulicht und einfallendem Licht möglich, der von 90° abweicht.

Die Lichtquelle läßt sich zweckmäßigerweise durch eine Mehrzahl von Leuchtdioden realisieren, die gleichmäßig über die Fläche der Lichtquelle verteilt sind.

Die Leuchtdioden sollten aus Gründen, die oben schon erwähnt wurden, im nahen Infrarot-Bereich arbeiten.

Vorteilhaft ist weiter, daß die Detektionseinrichtung eine Mehrzahl von Fotodioden umfaßt. Derartige Fotodioden sind nicht nur verhältnismäßig preiswerte Bauteile. Werden mehrere Fotodioden verwendet, können deren Ausgangs­ signale - neben der Aufaddition, die die Gesamtkonzentra­ tion von Testorganismen andeutet - auch einzeln ausge­ wertet werden, woraus weitere Informationen gewonnen werden können.

Eine besonders kleine Bauhöhe weist diejenige Ausgestal­ tung der Erfindung auf, bei welcher

• a) die Lichtquelle aus einer Mehrzahl von Leuchtdioden und die Detektionseinrichtung aus einer Mehrzahl von Fotodioden besteht;
• b) die Leuchtdioden und die Fotodioden in derselben horizontalen Ebene liegend in Umfangsrichtung abwech­ selnd auf einem Ring angeordnet sind;
• c) die Leuchtdioden sequentiell aktivierbar sind;
• d) die Ausgangssignale derjenigen Fotodioden, die auf direktem Wege Licht von den jeweils aktivierten Leuchtdioden empfangen können, unterdrückbar sind.

Bei dieser Vorrichtung strahlt also die ringförmige Lichtquelle nicht über den ganzen Umfang hinweg gleich­ zeitig. Vielmehr werden nur einzelne, innerhalb des Ringes liegende Leuchtdioden aktiviert und diejenigen Fotodioden desaktiviert, die direkt das Licht von der aktivierten Leuchtdiode empfangen können. Durch das sequentielle Aktivieren aller über den Umfang des Ringes verteilten Leuchtdioden wird gewährleistet, daß die unterschiedlichsten Bestrahlungsrichtungen vorhanden sind. Die Geschwindigkeit, mit welcher die sequentielle Aktivierung erfolgt, muß selbstverständlich wieder sehr hoch sein, so daß im Ergebnis ein "Momentanbild" der Testorganismen-Dichte in der gerade vermessenen horizon­ talen Ebene ("Höhe") erreicht wird.

Vorteilhaft ist dabei, daß jeweils diametral einander gegenüberliegende Leuchtdioden gleichzeitig aktivier­ bar sind. Die einer aktivierten Leuchtdiode gegenüber­ liegende Position kann nämlich ohnehin von einer dort befindlichen Fotodiode nicht genutzt werden, da diese im direkten Licht der aktivierten Leuchtdiode liegen würde.

Besonders kostengünstig und im Aufbau einfach ist die­ jenige Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher die Lichtquelle und/oder die Detektionseinrichtung gegenüber dem Testgefäß eine achsparallele Relativbewegung durch­ führen können. Lichtquelle und/oder Detektionseinrichtung sowie zugehörige Auswertelektronik werden in diesem Falle nur einfach benötigt. Eine vielkanalige Messung wird durch eine rasch aufeinanderfolgende sequentielle Messung ersetzt. Bei dieser Ausgestaltung werden zudem Probleme vermieden, die sich mit unterschiedlichen Empfind­ lichkeiten unterschiedlicher Detektionseinrichtungen oder nachgeschalteter Verstärker ergeben könnten.

Die Lichtquelle und/oder die Detektionseinrichtung sind im einfachsten Fall von Hand verschiebbar geführt. Zur Durchführung der Messung ist dann das bewegliche Element mit einem Positionssensor verbunden. Auf diese Weise wird die jeweilige horizontale Meßebene ("Höhe") ein­ deutig dem momentan gemessenen Signal der Detektionsein­ richtung zugeordnet, unabhängig von der Geschwindigkeit, mit welcher die manuelle Verschiebung erfolgt.

Um ein ausreichend genaues "Momentanbild" der Testorganis­ menverteilung zu erhalten, muß, wie schon erwähnt, die Verschiebung des beweglichen Elementes mit ausreichender Schnelligkeit erfolgen. Daher empfiehlt sich in diesem Falle, wenn eine Einrichtung vorgesehen ist, welche die Verschiebungsgeschwindigkeit der Lichtquelle und/ oder der Detektionseinrichtung überwacht und bei Unter­ schreiten einer bestimmten Minimalgeschwindigkeit ein Fehlersignal erzeugt. Wird also das bewegliche Element versehentlich von Hand zu langsam bewegt, kann dies durch das Auftreten des Fehlersignales erkannt und die fragliche Messung wiederholt werden.

Alternativ ist es selbstverständlich möglich, daß die Lichtquelle und/oder die Detektionseinrichtung motorisch angetrieben sind. Dann kann durch die entsprechenden Betriebsparameter des Motors und/oder der Übertragungs­ elemente eine ausreichende Geschwindigkeit des beweg­ lichen Elementes sichergestellt werden.

Wenn die Lichtquelle und die Detektionseinrichtung in einem gemeinsamen Ring wasserdicht gekapselt sind, sind auch Messungen in freien Gewässern möglich. Die gesamte Vorrichtung kann dann in das Gewässer eingetaucht werden.

Statt eine Relativbewegung zwischen Lichtquelle und/oder Detektionseinrichtung einerseits und Testgefäß anderer­ seits vorzusehen, ist auch eine Ausführungsform der Erfindung möglich, bei welcher eine Mehrzahl von Licht­ quellen und/oder eine Mehrzahl von Detektionseinrichtungen stationär in unterschiedlichen horizontalen Ebenen ent­ lang des Testgefäßes angeordnet ist. Diese Ausführungs­ form der Erfindung erfordert einen erheblichen apparativen Aufbau, da die verschiedenen Meßebenen zur Erzielung einer ausreichenden Meßgenauigkeit sehr nahe aneinander­ liegen müssen. Entsprechend hoch ist die Zahl der Licht­ quellen und/oder Detektionseinrichtungen sowie der elek­ tronischen Meßkanäle, die vorgesehen werden müssen. Hier können sich zudem Probleme dadurch ergeben, daß die einzelnen Lichtquellen und/oder Detektionseinrich­ tungen und nachgeschalteten Meßkanäle einander angepaßt werden müssen.

Mit der vorliegenden Erfindung wird außerdem eine Anlage zur Überwachung und Auswertung der Präsenz und der Beweg­ lichkeit von Testorganismen, insbesondere von Daphnia Magna, in einem eine Testflüssigkeit enthaltenden Test­ gefäß geschaffen, die eine Mehrzahl gleichzeitig betreib­ barer Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 12 bis 31 umfaßt. Mit derartigen, eine Vielzahl von Vorrichtungen enthaltenden Anlagen lassen sich insbesondere die Reihen­ messungen, welche von den eingangs erwähnten Normen vorgeschrieben werden, gleichzeitig und rasch durchführen.

Dabei empfiehlt sich wiederum diejenige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anlage, welche mehrere Vorrichtungen nach Anspruch 26 (also mit einer Relativbewegung zwischen Lichtquelle und/oder Detektionseinrichtung einerseits und Testgefäß andererseits) umfaßt, die mechanisch zur gemeinsamen Bewegung gekoppelt sind. Durch die mechanische Bewegungskoppelung wird eine absolute Gleichzeitigkeit der Messung in derselben "Höhe" erzielt; der apparative Aufwand zum Antrieb der einzelnen beweglichen Elemente bleibt dagegen klein.

Für die erfindungsgemäße Vorrichtung ergibt sich noch eine spezielle Verwendung: Viele Testorganismen, insbe­ sondere auch Daphnia Magna, reagieren empfindlich auf UV-Licht. Sie führen eine Schwimmbewegung zum Boden des Testgefäßes hin aus, wenn das UV-Licht von oben kommt. Auf diese Weise können die erfindungsgemäßen Vorrichtungen nach den Ansprüchen 12 bis 31 auch zur Bestimmung der UV-Strahlenbelastung in einer bestimmten Umgebung eingesetzt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgen anhand der Zeichnung näher erläutert; Es zeigen

Fig. 1: schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Über­ wachung der Präsenz und der Beweglichkeit von Daphnia Magna;

Fig. 2: eine Schar von Streulichtsignalen in Abhängig­ keit von der Meßtiefe unter der Flüssigkeits­ oberfläche, wie sie mit der Vorrichtung von Fig. 1 gewonnen wurden;

Fig. 3: ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung mit "Doppelringstruk­ tur";

Fig. 4: schematisch die Anordnung von Leuchtdioden und Fotodioden in einem dritten Ausführungs­ beispiel der Erfindung;

Fig. 5: ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung mit einer Mehrzahl von in unterschiedlichen Höhen angeordneten Detek­ tionsringen.

Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Diese zeigt schematisch ein Testgefäß 1, welches bis zu einem bestimm­ ten Spiegel 12 mit Testflüssigkeit angefüllt ist. In der Testflüssigkeit befindet sich eine Population von Daphnien, deren Position unterhalb des Spiegels 12 und deren Beweg­ lichkeit als Maß für die Toxizität der im Testgefäß 1 befindlichen Testflüssigkeit dient. Eine dieser Daphnien ist mit dem Bezugszeichen 9 gekennzeichnet.

Unterhalb des Bodens 13 des Testgefäßes 1 befindet sich eine schematisch dargestellte Strahlformungsoptik 6, unterhalb von dieser eine diffus nach oben durch die Strahlformungsoptik 6 und durch den Boden 13 des Testge­ fässes 1 in die Testflüssigkeit strahlende Lichtquelle 7. Die Lichtquelle 7 umfaßt eine Mehrzahl von über ihre Fläche verteilten Leuchtdioden 8, die Licht im nahen Infrarotbereich ausstrahlen. Die Strahlformungsoptik 6 ist so ausgestaltet, daß sie aus dem von den einzelnen Leuchtdioden 8 abgestrahlten Licht ein über den Querschnitt möglichst homogenes Lichtbündel erzeugt.

Das Testgefäß 1 ist von einem Detektionsring umgeben, der insgesamt das Bezugszeichen 4 trägt. Der Detektions­ ring 4 weist eine Mehrzahl von Fotodioden 5 in im wesent­ lichen konstanten Winkelabständen auf. Er ist an einer in der Zeichnung nicht dargestellten Führung so beweglich gehalten, daß er parallel zur Achse des Testgefäßes 1 vertikal über dessen gesamte Höhe verfahrbar ist. Die Bewegung des Detektionsringes 4 kann dabei wahlweise manuell oder motorisch angetrieben erfolgen.

Die Funktionsweise der oben anhand der Fig. 1 beschrie­ benen Vorrichtung ist wie folgt:

Zunächst wird der Detektionsring 4 in eine Ausgangsposi­ tion, beispielsweise in die Höhe des Spiegels 12 der Testflüssigkeit im Testgefäß 1, gebracht. Die Leuchtdioden 8 senden Lichtimpulse aus, deren Frequenz so gewählt wird, daß eine leichte elektronische Verarbeitung möglich ist. Hierdurch wird die Auswertung weitestgehend Umge­ bungslicht-unabhängig.

An den Daphnien 9, die sich jeweils in der Höhe des Detektionsringes 4 befinden, werden die von der Lichtquelle 7 ausgehenden Lichtimpulse gestreut und können daher von den Fotodioden 5 im Detektionsring 4 erfaßt werden. Im einfachsten Falle werden alle Signale von allen Foto­ dioden 5 im Detektionsring 4 aufaddiert. Um nun ein Gesamtbild der Gesamtverteilung der Daphnien 9 innerhalb des Testgefässes 1 zu einer bestimmten Zeit zu erhalten, wird der Detektionsring 4 ausgehend von der Ausgangslage, also beispielsweise von der Höhe des Spiegels 12 der Testflüssigkeit, axial über die gesamte Höhe der Testflüs­ sigkeit im Testgefäß 1 nach unten verfahren. Um dabei tatsächlich eine "Momentaufnahme" des Verteilungszustandes der Daphnien zu erhalten, muß die Bewegungsgeschwindigkeit des Detektionsringes 4 ausreichend groß sein. Erfahrungs­ gemäß ist die vertikale Wandergeschwindigkeit der Daphnien nicht größer als etwa 1 cm/s. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Detektionsringes 4 sollte daher mindestens 5 cm/s betragen. Erfolgt die Bewegung des Detektionsringes 4 motorisch, so wird von vornherein eine entsprechende Mindestgeschwindigkeit eingestellt. Um bei manueller Bewegung des Detektionsringes 4 eine ausreichende Minimal­ geschwindigkeit sicherzustellen, wird die Geschwindigkeit des Detektionsringes 4 durch eine geeignete Einrichtung laufend überwacht; unterschreitet die Bewegungsgeschwin­ digkeit des Detektionsringes 4 einen voreingestellten Minimalwert, wird ein Fehlersignal erzeugt. Diese Messung ist dann unbrauchbar.

In Fig. 2 sind verschiedene Streulichtsignale in Abhän­ gigkeit von der Meßtiefe unterhalb des Spiegels 12 der Testflüssigkeit dargestellt, die mit der in Fig. 1 gezeig­ ten Vorrichtung zu unterschiedlichen Zeitpunkten gewonnen wurde. Die dick ausgezogene Kurve a spiegelt die Daphnien­ verteilung zu Beginn der Messung wieder. Gut erkennbar ist das ausgeprägte Populationsmaximum knapp unterhalb des Spiegels 12 bei etwa 2 bis 3 cm Tiefe. Nach unten, also auf den Boden 13 des Testgefässes 1 zu, nimmt die Daph­ niendichte deutlich ab. Die weiteren, dünn ausgezogenen Kurven b, c, d, e und f stellen die Streulichtsignal- Abhängigkeit von der Meßtiefe jeweils nach Verstreichen eines bestimmten Zeitraumes dar. Diese Kurven machen deutlich, wie sich das zunächst noch verhältnismäßig nahe am Spiegel 12 der Testflüssigkeit befindliche Populations­ maximum der Daphnien allmählich abbaut und sich stattdessen im unteren Bereich des Testgefässes 1 ein Populationsma­ ximum aufbaut, bis sich schließlich, wie in der wiederum stark durchgezogenen Kurve g dargestellt, ein Endzustand einstellt, bei dem praktisch die gesamte Population der Daphnien sich in der Nähe des Bodens 13 des Testgefässes 1 befindet. Aus dem zeitlichen Ablauf, in dem die Verschiebung des Meßergebnisses von der Ausgangskurve a bis zur End­ kurve g erfolgt, sowie gegebenenfalls aus der Kurven­ form, lassen sich Rückschlüsse auf die Toxizität der in dem Testgefäß 1 befindlichen Testflüssigkeit gewinnen.

Die Fig. 1 läßt sich auch so lesen, daß die dargestell­ ten Elemente 5 und 8 gegenüber der obigen Beschreibung ihre Funktion tauschen: Dies bedeutet, daß die Elemente 5 nunmehr Leuchtdioden sind, die so ausgerichtet sind, daß sie ihr Licht möglichst gut in einer Ebene radial nach innen abgeben. Die optischen Elemente 8 sind in diesem Falle Fotodioden, welche zusammen eine flächige Detektionseinrichtung 7 bilden.

Die Funktion dieser Ausgestaltung der Vorrichtung ent­ spricht weitestgehend derjenigen, die oben schon beschrie­ ben wurde: Das von den Leuchtdioden 5 in diesem Falle radial nach innen gestrahlte Licht wird von den in der entsprechenden Höhe befindlichen Daphnien 9 so gestreut, daß es von den Fotodetektoren 8 unterhalb der Strahlfor­ mungsoptik 6 erfaßt werden kann. Die Detektionseinrichtung 7 kann in diesem Falle so ausgestaltet werden, daß die Signale der einzelnen Fotodetektoren 8 auch einzeln ausgewertet werden. Hieraus läßt sich eine zusätzliche Information über die Verteilung der Daphnien 9 in der Meßebene gewinnen. Selbstverständlich wird aber auch in diesem Falle ein über alle Fotodetektoren 8 aufaddiertes Signal gewonnen. Wird daher der als Leuchtquelle zu verstehende Ring 4 axial entlang des Testgefässes 1 verschoben, ergeben sich im wesentlichen dieselben (Gesamt-) Streulichtkurven, die in Fig. 2 gezeigt und oben erläutert wurden.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung befand sich die Lichtquelle 7 (bzw. alternativ die Detektionseinrichtung) unterhalb des Bodens 13 des Testgefässes 1. In diesem Falle kann die Vorrichtung in dem Sinne "autark" aufgebaut werden, daß sie weitestgehend unabhängig von einem bereits vor­ handenen Testgefäß arbeitet. Alternativ ist es selbst­ verständlich auch möglich, die Lichtquelle 7 mit der zugeordneten Abbildungsoptik 6 als "Deckel" des Test­ gefässes 1 auszugestalten, so daß die Bestrahlung von oben her erfolgt. Dies stellt eine "nicht autarke" Variante der Vorrichtung dar, da eine genaue Anpassung an das Testgefäß 1 erfolgen muß.

Bei einer in der Zeichnung nicht dargestellten Ausfüh­ rungsform der Vorrichtung sind sowohl unterhalb des Bodens 13 des Testgefässes 1 als auch oberhalb des Test­ gefässes 1, z. B. als Deckel, Lichtquellen (oder alterna­ tiv Detektionseinrichtungen) vorgesehen. Durch diese "Verdoppelung" der Lichtquellen bzw. der Detektionsein­ richtungen, die abwechselnd geschaltet werden, läßt sich der "Kontrast" und damit die Sicherheit der Messung bedeutend erhöhen, was allerdings durch einen erhöhten konstruktiven Aufwand bezahlt werden muß.

Bei den oben beschriebenen und vom Grundprinzip her in Fig. 1 dargestellten Ausführungsformen der Vorrich­ tung befindet sich die Lichtquelle bzw. die Detektions­ einrichtung an einem Stirnende des Testgefässes; die Beobachtung des Streulichtes erfolgt im wesentlichen unter einem rechten Winkel zur Einstrahlrichtung der Lichtquelle. Von diesem Grundprinzip ist bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrich­ tung abgewichen. Gleichwohl ähnelt auch diese Vorrich­ tung in ihrer Funktion dem oben anhand der Fig. 1 be­ schriebenen Ausführungsbeispiel; entsprechende Teile sind daher mit demselben Bezugszeichen zuzüglich 100 gekennzeichnet.

Die Vorrichtung von Fig. 3 umfaßt einen Ring 120, durch welchen - ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel von Fig. 1 das Testgefäß 1 - das Testgefäß 101 geführt ist. Das Testgefäß 101 ist in Fig. 3 nur in einem bestimmten axialen Bereich dargestellt. Der Ring 104 enthält im unteren Bereich eine Mehrzahl von über den gesamten Umfang verteilten, insgesamt also ebenfalls einen Ring 107 bildenden Leuchtdioden 108, deren Ausrichtung so ist, daß sie in einem axial darüberliegenden Abstand alle den gesamten horizontalen Querschnitt des Testgefässes 101 ausleuchten. Die entsprechenden divergierenden, von den Leuchtdioden 108 ausgehenden Strahlenbündel 114 sind in Fig. 3 schematisch gezeigt. In der Höhe des von den Leuchtdioden 107 ausgeleuchteten Querschnitts des Testge­ fäßes 101 befindet sich eine Mehrzahl von in gleichem Abstand über den Umfang verteilten, also ebenfalls auf einem Ring 104 angeordneten Fotodioden 105, die so ausge­ richtet sind, daß sie von Daphnien, die sich in der von den Leuchtdioden 107 ausgeleuchteten horizontalen Ebene befinden, ausgehendes Streulicht empfangen können. Die Entfernung zwischen dem Ring 107 von Leuchtdioden 108 und dem Ring 104 von Fotodioden 105 sollte möglichst gering sein.

Die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung arbeitet "autark". Der Ring 104 kann sowohl manuell als auch motorisch vertikal entlang des Testgefässes 101 bewegt werden, wie dies oben schon für den Detektionsring 4 von Fig. 1 beschrieben wurde. Die sich ergebenden Signale entspre­ chen weitgehend denjenigen von Fig. 2.

Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 3 sind die Ringe 107 und 104, auf welchen die Leuchtdioden 108 und die Fotodi­ oden 105 liegen, in axialem Abstand voneinander angeordnet. In Fig. 4 ist nunmehr ein Ausführungsbeispiel der Vor­ richtung dargestellt, bei welchem Leuchtdioden (mit "L" gekennzeichnet) und Fotodioden (mit "F" gekennzeich­ net) in derselben Ebene liegen und einander in Umfangs­ richtung abwechseln.

Das Ausführungsbeispiel von Fig. 4 enthält konkret die Leuchtdioden L1 bis L17 und die Fotodioden F1 bis F 16. Alle Komponenten L1 bis L17 und F1 bis F16 sind so ausgerichtet, daß sie zur Ringmitte hin "schauen". Um zu verhindern, daß von den Leuchtdioden L direkt auf die Fotodioden F fallendes Licht die Meßung unmöglich macht oder verfälscht, werden die Leuchtdioden L1 bis L 17 zyklisch wie folgt aktiviert: Zu einem bestimmten Zeitpunkt sind immer nur einander gegenüberliegende Leuchtdioden aktiv, beispielsweise nur die Leuchtdioden L1 und L9, danach nur die Leuchtdioden L2 und L10 usw. Von den Streulicht-Meßsignalen, die von den einzelnen Fotodioden F1 bis F16 erzeugt werden, werden jeweils nur die von denjenigen Fotodioden F1 bis F16 ausgewertet, die durch die jeweils eingeschalteten Leuchtdioden L1 bis L17 nicht direkt beleuchtet werden. In Fig. 4 sind zur Verdeutlichung des Sachverhaltes die Empfangsstrahlen­ grenzen der Fotodioden F15 bis F4 dargestellt. Diese begrenzen denjenigen Raumwinkel, unter dem Licht auf die jeweilige Fotodiode fallen kann. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel bedeutet dies z. B. für die Fotodiode F1, daß deren Ausgangssignal immer dann nicht verwertet wird, wenn eine der Dioden L10, L12, L 13, L14, L15 oder L16 leuchtet.

Die Ausgangssignale der verschiedenen Fotodioden F1 bis F16 werden, ähnlich wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen, zum einen addiert, wodurch Signale gewonnen werden, die denjenigen von Fig. 2 ähneln. Darüber hinaus können jedoch die Ausgangssignale der einzelnen Fotodioden F1 bis F16 auch einzeln erfaßt und danach gewichtet werden, welchen Abstand sie jeweils von der momentan durch die eingeschalteten Leuchtdioden definierten Achse einnehmen. Hieraus lassen sich noch detailliertere Informationen über die Position der Daph­ nien innerhalb der Meßebene gewinnen.

Sowohl die Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 3 als auch diejenige nach Fig. 4 können wasserdicht in dem Ring 120 gekapselt werden, so daß sie sich in freien Gewässern einsetzen lassen. Im letzteren Falle ist in die Vorrichtung zusätzlich ein Temperatursensor inte­ griert, da zur korrekten Signalauswertung und -interpre­ tation die Wassertemperatur rechnerisch berücksichtigt werden muß.

Bei der obigen Beschreibung der Fig. 1 bis 4 wurde davon ausgegangen, daß sich der jeweils vorhandene Ring 4 bzw. 120 gegenüber dem Testgefäß 1 bzw. 101 bewegt. Grundsätzlich ist jedoch auch die umgekehrte Vorgehensweise möglich: Es kann das Testgefäß 1 bzw. 101 gegenüber dem dann stationär gehaltenen Ring 4 bzw. 120 axial bewegt werden.

Vollständig auf eine Relativbewegung verzichtet die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung. Erneut sind Teile, die solchen der Fig. 1 entsprechen, mit demselben Bezugszeichen zuzüglich 200 gekennzeichnet.

Auch die Vorrichtung von Fig. 5 umfaßt ein vertikal angeordnetes Testgefäß 201, in dem sich die Testflüssig­ keit und eine Population von Daphnien befindet. Statt eines einzigen Ringes 4 von Foto- oder Leuchtdioden, wie in Fig. 1 dargestellt, der sich vertikal bewegt, weist die Vorrichtung von Fig. 5 eine Vielzahl von Ringen 204 auf, die in axialem Abstand übereinander stationär angeordnet sind und die gesamte Meßhöhe auf diese Weise abdecken. Die Bauweise der Ringe 204 kann im Übrigen mit derjenigen, die oben anhand der Fig. 1 bis 4 beschrieben wurde, übereinstimmen.

Die Daphnienverteilung innerhalb des Testgefässes 201 kann mit dieser Vorrichtung exakt momentan bestimmt werden, da alle Ringe 204 gleichzeitig betrieben und deren Resul­ tate gleichzeitig ausgewertet werden können. Statt durch­ gehender Meßkurven, wie in Fig. 2 dargestellt, ergibt sich eine Folge von Meßpunkten, von denen jeweils einer einem Ring 204 der Vorrichtung entspricht.

Werden mehrere Meßringe 204 eingesetzt, muß darauf geachtet werden, daß jeder dieser Meßringe 204 kalibriert ist. Ausserdem müssen die Auswertelektroniken, die jedem dieser Meßringe 204 zugeordnet sind, einander vollständig ent­ sprechen. Dies ist mit einem gewissen Aufwand verbunden.

Alle in den Fig. 1, 3, 4 und 5 dargestellten Varianten der Vorrichtung können zur Durchführung von Parallelmessun­ gen zu größeren Anlagen zusammengefaßt werden. Werden axial bewegliche Ringe eingesetzt, wie dies in den Fig. 1, 3 und 4 der Fall ist, können die Bewegungen dieser Ringe mechanisch gekoppelt werden. Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel sind 30 Vorrichtungen der in Fig. 3 gezeigten Art so zusammengefaßt, daß ihre Meßringe 104 mechanisch gemeinsam mit gleicher Geschwindigkeit bewegt werden.

Da insbesondere die Krebsart Daphnia Magna sehr stark in der Weise auf die Wassertemperatur reagiert, daß sie bei sinkender Wassertemperatur zur Wasseroberfläche hin schwimmt, weisen die oben erläuterten Vorrichtungen gegebenenfalls zusätzliche Komponenten auf, die für eine Konstanthaltung der Temperatur der Testflüssigkeit sorgen. So enthält z. B. diejenige Ausführungsform, welche für statische Tests bestimmt ist, eine kleine Umwälzpumpe, welche, gesteuert durch einen Temperatursensor in der Testflüssigkeit, Wasser in dem Maße über eine externe Heizquelle pumpt, wie dies zur Aufrechterhaltung der gewünschten Temperatur erforderlich ist. Die Ausführungs­ form, die für dynamische Tests bestimmt ist, umfaßt einen ausreichend groß dimensionierten vorgeschalteten Wärmetauscher, der die der Testvorrichtung zugeleitete Testflüssigkeit erwärmt und auf konstanter Temperatur hält, so daß unter keinen Umständen zu hohe Temperaturgra­ dienten in der zugeführten Testflüssigkeit entstehen.

Claims (34)

1. Verfahren zur Überwachung und Auswertung der Präsenz und der Beweglichkeit von Testorganismen, insbesondere von Daphnia Magna, in einem eine Testflüssigkeit enthalten­ den Testgefäß, dadurch gekennzeichnet, daß die Testorganismen (9) mit im wesentlichen diffusem Licht aus zumindest einer Einfallsrichtung bestrahlt werden und das an den Testorganismen (9) gestreute Licht unter einem Winkel gegenüber jeder Einfallsrichtung, der von 180° abweicht, in unterschiedlichen horizontalen Ebenen über die Gesamthöhe der Säule der Testflüssigkeit im Testgefäß (1) hinweg erfaßt und ausgewertet wird, wobei das in einer horizontalen Ebene erfaßte Streulicht von den in dieser Ebene befindlichen Testorganismen erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel 90° beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Erfassung des Streulichtes in allen Ebenen gleichzeitig erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Erfassung des Streulichtes in den unterschiedlichen horizontalen Ebenen zeitlich nach­ einander erfolgt, wobei die Geschwindigkeit, mit welcher sich die Erfassung vertikal durch die Säule der Test­ flüssigkeit bewegt, ein Mehrfaches der Eigengeschwindig­ keit der Testorganismen (9) beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4 bei Verwendung von Daphnia Magna als Testorganismen, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Geschwindigkeit der Streulichterfassung größer als etwa 5 cm/s ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlung mit diffusem Licht abwechselnd aus gegenüberliegenden Rich­ tungen erfolgt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der Messung in der Testflüssigkeit eine Vergleichsmessung in einer Vergleichsflüssigkeit mit bekannten Eigenschaften erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsflüssigkeit sauberes Wasser ist.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsflüssigkeit die wässrige Lösung einer bekannten Chemikalie mit bekannter Konzentration ist.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge des eingestrahlten Lichtes im nahen Infrarot-Bereich liegt.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Testflüssigkeit auf konstanter Temperatur gehalten wird.

12. Vorrichtung zur Überwachung und Auswertung der Präsenz und der Beweglichkeit von Testorganismen, insbesondere von Daphnia Magna, mit einem Testgefäß, in welchem eine die Testorganismen enthaltende Test­ flüssigkeit enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:

• a) mindestens eine im wesentlichen diffuses Licht ab­ strahlende Lichtquelle (7; 107; L1 bis L17), mit welcher die Testflüssigkeit im Testgefäß (1; 101) in einer Vielzahl von horizontalen Ebenen, deren Abstand kleiner als die Körpergröße der verwendeten Testorga­ nismen (9) ist, vollflächig bestrahlbar ist;
• b) mindestens eine Detektionseinrichtung (4; 104, F1 bis F16), mit welcher das in den verschiedenen horizon­ talen Ebenen an den Testorganismen (9) gestreute Licht, für jede horizontale Ebene gesondert, unter einem Winkel gegenüber jeder Einstrahlrichtung, der von 180° verschiedenen ist, erfaßt werden kann.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Lichtquelle (7) flächenhaft an einer Stirnseite des Testgefäßes (1) und die Detektionseinrich­ tung (4) ringförmig um das Testgefäß (1) herum angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Lichtquelle (7) unter dem Boden (13) des Testgefäßes (1) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lichtquelle über dem Testgefäß angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionseinrichtung (7) flächenhaft an einer Stirnseite des Testgefäßes (1) und die Licht­ quelle (5) ringförmig um das Testgefäß (1) herum ange­ ordnet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionseinrichtung (7) unter dem Boden (13) des Testgefäßes (1) angeordnet ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Detektionseinrichtung über dem Testgefäß angeordnet ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Lichtquelle (107; L1 bis L17) als auch die Detektionseinrichtung (105; F1 bis F16) ring­ förmig um das Testgefäß (101) herum angeordnet sind.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Lichtquelle (107) und die ring­ förmige Detektionseinrichtung (105) in unterschiedlichen horizontalen Ebenen, jedoch eng benachbart, angeordnet sind.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (7; 107) eine Mehrzahl von Leuchtdioden (8; 108) umfaßt.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeich­ net, daß die Leuchtdioden (8; 108) im nahen Infra­ rot Bereich arbeiten.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionseinrich­ tung (4; 104) eine Mehrzahl von Fotodioden (5; 105) umfaßt.

24. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich­ net, daß

• a) die Lichtquelle aus einer Mehrzahl von Leuchtdioden (L1 bis L17) und die Detektionseinrichtung aus einer Mehrzahl von Fotodioden (F1 bis F16) besteht;
• b) die Leuchtdioden (L1 bis L17) und die Fotodioden (F1 bis F16) in derselben horizontalen Ebene liegend in Umfangsrichtung abwechselnd auf einem Ring angeord­ net sind;
• c) die Leuchtdioden (L1 bis L17) sequentiell aktivierbar sind;
• d) die Ausgangssignale derjenigen Fotodioden (F1 bis F16), die auf direktem Wege Licht von den jeweils aktivierten Leuchtdioden (L1 bis L17) empfangen können, unterdrückbar sind.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeich­ net, daß diametral einander gegenüberliegende Leucht­ dioden (L1 bis L17) gleichzeitig aktivierbar sind.

26. Vorrichtung nach einem dem Ansprüche 12 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (7; 107; L1 bis L17) und/oder die Detektionseinrichtung (4; 104; F1 bis F16) gegenüber dem Testgefäß (1; 101) eine achsparallele Relativbewegung durchführen können.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (7; 107; L1 bis L17) und/oder die Detektionseinrichtung (4; 104; F1 bis F16) von Hand verschiebbar geführt sind.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, welche die Verschiebungsgeschwindig­ keit der Lichtquelle (7; 107; L1 bis L17) und/oder der Detektionseinrichtung (4; 104) überwacht und bei Unter­ schreiten einer bestimmten Minimalgeschwindigkeit ein Fehlersignal erzeugt.

29. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (7; 107; L1 bis L17) motorisch angetrieben sind.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (107) und die Detektionseinrichtung (104) in einem gemeinsamen Ring (120) wasserdicht gekapselt sind.

31. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Lichtquellen und/oder eine Mehrzahl von Detektionseinrichtungen (204) stationär in unterschiedlichen horizontalen Ebenen entlang des Testgefäßes (201) angeordnet ist.

32. Anlage zur Überwachung und Auswertung der Präsenz und der Beweglichkeit von Testorganismen, insbe­ sondere von Daphnia Magna, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Mehrzahl gleichzeitig betreibbarer Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 12 bis 31 umfaßt.

33. Anlage nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere Vorrichtungen nach Anspruch 26 umfaßt, die mechanisch zur gemeinsamen Bewegung gekoppelt sind.

34. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 31 zur Bestimmung einer UV-Strahlenbelastung.