DE19955846A1

DE19955846A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung der Eigenschaften oder Eigenschaftsveränderungen suspendierter mikroskopischer und submikroskopischer Objekte durch Auswertung der frequenzabhängigen Orientierung in planaren Feldern

Info

Publication number: DE19955846A1
Application number: DE1999155846
Authority: DE
Inventors: Jan Gimsa; Steffen Lippert; Derk Wachner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-11-17
Filing date: 1999-11-17
Publication date: 2001-05-23

Abstract

Technisches Problem und Zielsetzung DOLLAR A Elektrooptische Techniken beruhen auf der Elektroorientierung suspendierter, nichtsphärischer, biologischer oder nichtbiologischer Partikel in linearen Wechselfeldern. Detektiert wird die durch die Orientierung hervorgerufene Änderung der Lichtabsorption. Bei dreiachsigen ellipsoidförmigen Objekten besteht die gewonnene Information aus der Achse, die bei einer gegebenen Frequenz in Feldrichtung orientiert ist und den Frequenzen, bei denen ein Wechsel der orientierten Achse erfolgt. Nach einer Theorie läßt sich zeigen, daß die Partikel entlang dieser ausgezeichneten Achse die höchste Polarisierbarkeit besitzen. Die Erfindung beruht auf der Orientierung in planaren Feldern. Dabei werden in der Feldebene 2 Achsen orientiert, und zwar diejenigen mit der höchsten und der zweithöchsten Polarisierbarkeit. Somit wird die senkrecht zur Feldebene orientierte Achse zur ausgezeichneten Achse und besitzt die geringste Polarisierbarkeit. Aus theoretischer Sicht kann mit der vorgeschlagenen Methode eine zur herkömmlichen Methode komplementäre Information gewonnen werden. Durch diese, bisher unzugängliche Information lassen sich wesentlich genauere Aussagen über die Partikeleigenschaften treffen.

Description

Lösung des Problems bzw. der Aufgabe

Elektrooptische Messungen werden an kolloidalen Partikeln, in zunehmendem Maße jedoch auch an biologischen Objekten zur Erfassung von physiologischen Eigen schaften oder von Eigenschaftsänderungen, eingesetzt. Die beschriebene Methode beruht auf der Absorptions- bzw. Streulichtmessung und ist für mikroskopische und submikroskopische Objekte geeignet. Für die Beschreibung der Partikeln werden i. allg. dreiachsige Ellipsoide angenommen (Fig. 2). Fig. 1 stellt schematisch das Meßprinzip dar. Bei der bekannten, herkömmlichen Methode wird die Suspension im Meßvolumen (12) der Meßküvette (13) einem linearen Wechselfeld ausgesetzt. Dies führt, abhängig von verschiedenen Parametern, wie den. Eigenschaften der suspendierten Partikeln und des Suspensionsmittels sowie der Frequenz des elektrischen Feldes zur Orientierung einer bestimmten Achse der Partikeln parallel zur Feldrichtung. Ein detektierbares Signal entsteht selbst dann, wenn z. B. durch das thermische Rauschen keine vollständige, sondern nur eine vorzugsweise Orientierung erfolgt. Die Empfindlichkeit der Registrierung kann dadurch gesteigert werden, daß bei jeder Meßfrequenz die Differenz der Absorption in Feldrichtung und quer zur Feldrichtung ausgewertet wird. Erfolgen die Messungen über einen größeren Frequenzbereich, so erhält man elektrooptische Spektren, aus denen für jede Frequenz auf die Achse der höchsten Polarisierbarkeit, die in Feldrichtung orientiert ist, geschlußfolgert werden kann. Aus dieser Information werden dann Eigenschaften oder Eigenschaftsänderungen der suspendierten Partikeln abgeleitet.

Das Problem besteht dabei in der unvollständigen Information über die Polarisierbarkeit entlang der drei Achsen. Die Parameterabhängigkeit der Polarisierbarkeiten, entlang aller Partikelachsen ist sehr kompliziert und ohne ein vollständiges theoretisches Modell der Objekte nicht ableitbar. Ziel der Erfindung ist es, die Information über die Parameterabhängigkeit der Polarisierbarkeitsverhältnisse entlang der drei Achsen einer Messung vollständig zugänglich zu machen. Dazu ist es erforderlich für jede Meßbedin gung die Hierarchie der Polarisierbarkeiten entlang der drei Achsen zu erfassen, insbesondere also auch die Achse mit der geringsten Polarisierbarkeit detektierbar zu machen.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst. Die vorgeschlagene Methode beruht auf der Orientierung in planaren Feldern, die durch die Ansteuerung von Mehrelektroden systemen mit phasenverschobenen Signalen erzeugt werden. In einem so erzeugten planaren Feld werden zwei Partikelachsen, und zwar diejenige mit der höchsten und die mit der zweithöchsten Polarisierbarkeit orientiert. Somit wird die senkrecht zur Feldebene orientierte Achse zur ausgezeichneten Achse, die in diesem Falle die geringste Polarisierbarkeit besitzt. Aus theoretischer Sicht wird mit der vorgeschlagenen Methode genau die gleiche Informationsmenge wie mit der herkömmlichen Methode, jedoch mit komplementärem Inhalt, gewonnen werden. Durch diese, bisher unzugäng liche komplementäre Information, lassen sich wesentlich genauerer Aussagen über die Partikeleigenschaften treffen.

Anwendungsgebiete der Erfindung

Anwendungsgebiete der Erfindung sind die Fermentations- und Gärungstechnik, das Brauereiwesen, die Medizin, die Zell- und Mikrobiologie, die Kolloidchemie und Partikeltechnik. Die Erfindung läßt sich an Suspensionen und Emulsionen einsetzen und ist zur Kombination mit anderen optischen, mikroskopischen, physikalischen, chemischen, biologischen und elektrophysiologischen Techniken geeignet.

Stand der Technik mit Fundstellen

In der Polymer- und Kolloidchemie, der Partikeltechnologie und Materialwissenschaft sowie in der Biologie besitzen Lichtstreutechniken eine weite Verbreitung und werden routinemäßig zur Charakterisierung von Größe, Größenverteilung und Oberflächenla dung an Suspensionen oder Emulsionen von Pulvern, Pigmenten, Kolloiden, Polymeren, Vesikeln, Mizellen und Molekülen eingesetzt (Berne, B. J., R. Pecora. 1976. Dynamic Light Scattering. Wiley, New York). Neuerdings wurden diese Techniken erweitert um auch die frequenzabhängige elektrische Polarisierbarkeit kolloider und biologischer Partikeln und Zellen erfassen zu können (Eppmann, P., B. Prüger, J. Gimsa. 1999. Particle characterization by AC-electrokinetic phenomena: 2. Dielec trophoresis of Latex particles measured by Dielectrophoretic Phase Analysis Light Scattering (DPALS). Colloids and Surfaces A. 149: 443-449; Prüger, B., P. Eppmann, J. Gimsa. 1998. Particle characterization by AC-electrokinetic phenomena: 3. New developments in electrorotational light scattering (ERLS). Colloids and Surfaces A. 136: 199-207). Diese neuen dynamischen Lichtstreumethoden erlauben es, inherente elektrische Partikeleigenschaften zu erfassen. Neben diesen dynamischen Lichtstreumethoden existieren seit längerem optische Methoden, die die gleiche Zielsetzung haben jedoch auf dem sog. elektrooptischen Effekt beruhen, der z. B. als elektrische Doppelbrechung einer Suspension von Makromolekülen oder mikroskopi schen Partikeln registriert werden kann (Stoylov, S. P. 1996. Electric polarization of polyelectrolytic and colloid media: dielectric versus electro-optic approach. Biophysical Chemistry. 58: 165-172). Die Methode der Elektrooptik beruht auf der in linearen Feldern induzierten Orientierung der Objekte, einem Effekt, der zuerst an verschiedenen Protisten, Bakterien und Blutzellen beschrieben wurde (Teixera-Pinto, A. A., L. L. Nejelski, J. L. Cutler, J. H. Heller, 1960. The behavior of unicellular organisms in an electromagnetic field. Experimental Cell Research. 20: 548-564) und 1966 auch theoretisch befriedigend erklärt wurde (Saito, M., H. P. Schwan, G. Schwarz. 1966. Response of nonspherical biological particles to altemating fields. Biophysical Journal. 6: 313-327). Neben der Charakterisierung kolloidaler Objekte (Stoylov, S. P. 1996. Electric polarization of polyelectrolytic and colloid media: dielectric versus electro-optic approach. Biophysical Chemistry. 58: 165-172) wurden in der Zwischenzeit auch verschiedene Anwendungen des Effektes für die Detektion des physiologischen Zustandes von Zellen und Bakterien beschrieben (siehe z. B.: Ignatov O. V., N. A. Khorkina, S. Yu. Shchyogolev, N. G. Khlebtsov, S. M. Rogacheva, V. D. Bunin. 1997. Electro-optical properties of microbial cells as affecfed by acrylamide metabolism. Analytica Chimica Acta. 347: 241-247). In jedem beschriebenen Fall beruht der gemessene optische Effekt auf der Orientierung der Objekte in linearen elektrischen Feldern, wobei deren Achse der höchsten Polarisierbarkeit in Feldrichtung orientiert wird.

Problem

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, daß bisher kein Verfahren existiert, das es erlaubt, über die feldinduzierte Orientierung, z. B. von dreiachsigen Objekten, auf elektrooptischem oder mikroskopischen Wege die Achse der geringsten Polarisierbarkeit in Abhängigkeit von den Feldeigenschaften und den Eigenschaften des Suspensions- oder Emulsionsmittels zu detektieren.

Lösung

Das Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale mit einer Methode gelöst, bei der ein mehrdimensionales elektromagnetisches Feld appliziert wird, dessen Periodendauer wesentlich kürzer als die Orientierungszeit der Objekte ist. Bei, der erfundenen Methode ist die ausgewertete Bewegung der Objekte also sowohl asynchron zur Feldfrequenz als auch zum Takt des Weiterschaltens eines applizierten, Feldes. Zur Detektion der Achse mit der geringsten elektrischen Polarisierbarkeit kann z. B. ein planares elektrisches Feld verwendet werden, das durch zwei orthogonale Elektrodenpaare erzeugt wird, die mit vier um 90° phasenverschobenen Signalen gleicher Frequenz angesteuert werden. In einem solchen Feld werden zwei Achsen, nämlich diejenige mit der höchsten und die mit der zweithöchsten Polarisierbarkeit in die Feldebene orientiert, so daß die dritte Achse mit der geringsten Polarisierbarkeit, dadurch daß sie senkrecht zur Feldebene orientiert wird, zur ausgezeichneten Achse wird. Der gemessene Effekt beruht dann auf der optischen Detektion dieser ausgezeichneten Achse.

Erreichte Vorteile

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß mit der Methode der Molekül-, Partikel- und Zellcharakterisierung eine mit der Elektrooptik bisher nicht zugängliche Information über die Polarisierbarkeit dieser molekularen bis makroskopi schen Objekte zugänglich gemacht wird. Dazu muß in einer optischen Meßkammer eine geeignetes Meßfeld erzeugt werden, wobei Messung und Auswertung auf bekannten Prinzipien beruhen. Das Verfahren läßt sich zur Untersuchung sehr unterschiedlicher physikalischer, chemischer oder biologischer Objekte einsetzen und gleichzeitig mit einer großen Anzahl physikalischer, chemischer oder biologischer Methoden kombinieren.

Weitere Ausgestaltung der Erfindung

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben. Die Verwendung von 3 verschiedenfarbigen Strahlpaaren, die im Meßvolumen so gekreuzt werden, daß die Zentralachsen der Interferenzmuster zueinander orthogonale Komponenten besitzen, ermöglicht die Detektion der Bewegungskomponenten in allen 3 Raumrichtungen. Obwohl keine Absolutmessung des Ortes möglich ist, erlaubt das Verfahren jedoch die Verfolgung des Objektes relativ zum Startort. Dadurch läßt sich z. B. die dreidimensionale Trajektorie eines Objektes berechnen.

Die Einkopplung der Strahlen in das Meßvolumen und die Auskopplung des Streu- oder Fluoreszenzlichts kann auf verschiedene Art und Weise, z. B. über ein Mikroskop objektiv, über Lichtleitfasern oder einer Kombination aus beidem erfolgen. Das ermöglicht eine genaue Lokalisation des Meßvolumens und einen hohen Signal- Rauschabstand. Gleichzeitig wird durch die Eingrenzung des Meßvolumens die eindeutige Zuordnung des detektierten Signals zu einem bestimmten Objekt möglich.

Ausführungsbeispiele

Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 (- Hauptzeichnung -) dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Im Ausführungsbeispiel ist die Verwendung eines planaren, kontinuierlich rotierenden elektrischen Feldes vorgesehen, das über einen Generator (10) durch 4 um 90° phasenverschobene Ansteuersignale (11) gleicher Frequenz erzeugt wird. Die zu messende Suspension (12) befindet sich in einer optischen Küvette (13) und steht mit 4 Elektroden (14) in galvanischem Kontakt. Über zwei Lichtquellen (15) und zwei zugeordnete Detektoren (16) kann die Absorption senkrecht und parallel zur Feldebene bestimmt werden. Die Lichtwege durch die Suspension mit den Teilchen (17) sind dazu gestrichelt dargestellt. Unter dem Einfluß des planar rotierenden Feldes werden die Teilchen mit einer Vorzugsachse senkrecht zur Feldebene orientiert. Die Orientierung führt zu einer Veränderung der optischen Suspensionseigenschaften sowohl entlang des senkrecht als auch entlang des parallel zur Feldebene orientierten Lichtwegs. Diese Änderung wird mit den Detektoren (16) detektiert und erlaubt erfindungsgemäß qualitativ neue Aussagen zu den Teilcheneigen schaffen.

Fig. 2 zeigt eine bestimmte Orientierung eines 3-achsigen ellipsoiden Objekts (20) mit den Halbachsen a, b und c und a<b<c, wie sie bei einer vorgegebenen Kombination von Feldfrequenz-, Suspensionsmediums- und Objekteigenschaften in einem rotierendem (Fig. 2A) und einem linearen (Fig. 2B) äußeren elektrischem Feld vorliegt. Fig. 2A entspricht dabei dem erfindungsgemäßen Verfahren, Fig. 2B dient dem Vergleich und entspricht dem Stand der Technik. Im gezeichneten Beispiel (Fig. 2A) rotiert der elektrische Feldvektor (22) in der Ebene (21) in Richtung der Pfeile (23). Dadurch orientiert sich das Objekt (20) erfindungsgemäß so, daß seine längste Halbachse a, senkrecht zur Ebene des Feldes steht. Die Ursache für die Ausbildung dieser Vorzugsachse ist entsprechend einer Theorie (unveröffentlicht), die unter den gegebenen Meßbedingungen geringste elektrische Polarisierbarkeit des Objektes entlang der Achse a. Die elektrische Polarisierbarkeit des Objektes kann z. B. nach der Theorie (Jan Gimsa and Derk Wachner. 1999. A Polarization Model Overcoming the Geometric Restrictions of the Laplace Solution for Spheroidal Cells: Obtaining New Eguations for Field-Induced Forces and Transmembrane Potential. Biophysical Journal. 77: 1316-1326) berechnet werden. Bei der optischen Detektion der Orientierung im Rotationsfeld steht diese ausgezeichnete Achse demzufolge senkrecht zur Feldebene. Im linearen Feld (Fig. 2B) sind die Achsen a und c gleichwertig und nicht zu unter scheiden. Die Orientierung erfolgt im gezeichneten Beispiel (Fig. 2B) entlang der Vorzugsachse b, die parallel zum Feldvektor (22) liegt. Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren besitzen die Objekte also eine andere Vorzugsachse. Entsprechend der oben erwähnten Theorie erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren somit erstmals zwischen den beiden Achsen mit der geringsten Polarisierbarkeit zu unterscheiden. Eine Umorientierung des Objektes erfolgt bei Veränderung der Meßbedingungen dann, wenn das Objekt in Richtung einer anderen Achse höher (lineares Feld; Stand der Technik; Fig. 2B) oder geringer (rotierendes Feld; erfindungs gemäß; Fig. 2A) polarisierbar wird als in Richtung der vorherigen Vorzugsachse.

Fig. 3A zeigt "nasenförmige" Frequenzkurven (Ordinate), welche die Gebiete der jeweils orientierten Achsen in Abhängigkeit von der eingesetzten Außenleitfähigkeit (Abzisse) abgrenzen und entsprechend der oben erwähnten Theorie für erfindungsgemäße (rotierende) und lineare Felder und membranumhüllte Rotationsellipsoide für die publizierten Eigenschaften von Lamaerythrozyten (Ruth Douglas Miller and Thomas B. Jones. 1993. Electro-orientation of ellipsoidal erythrocytes - Theory and experiment. Biophysical Journal. 64: 1588-1595) errechnet wurden. Der Bereich, welcher der Orientierung des Ellipsoids in Fig. 2 entspricht, ist mit (30) gekennzeichnet: a ist dort ausgezeichnete Halbachse im rotierenden Feld und b diejenige im linearen Feld. Registrierte man nur die Orientierung bei einer bestimmten Außenleitfähigkeit im linearen Feld, würde man nur eine eingeschränkte Information erhalten. Durch zusätzliche Untersuchung im rotierenden Feld wird die komplementäre Information zugänglich, die dann einen genauen Rückschluß auf die Objekteigenschaften erlaubt. Diese Verhältnisse werden in Fig. 3B durch Ausschnittsdarstellung für nur eine Außenleitfähigkeit noch einmal besonders verdeutlicht.

Fig. 4A zeigt experimentelle Ergebnisse, die durch die direkte mikroskopische Beobachtung von Hühnererythrozyten in einem äußeren rotierenden Feld erhalten wurden. Es wurde eine besondere Darstellungsform der jeweils ermittelten ausgezeich neten Achsen gewählt, die in Fig. 4A erläutert ist. Fig. 4A stellt schematisch die drei verschiedenen Aufsichten eines bezüglich der Papierebene orientierten Hühnerery throzyten dar. Die jeweils senkrecht zur Papierebene orientierte Achse ist angegeben, wobei die Papierebene ebenfalls der Ebene des rotierenden Feldes entspricht. Ausgehend vom Zentrum der beiden konzentrischen Kreise ist der Anteil der drei möglichen Orientierungen für eine größere Zahl beobachteter Zellen angetragen. Die konzentrischen Kreise entsprechen einem Anteil von untersuchten Zellen an der jeweiligen Orientierungen von 100% (äußerer Kreis) und 50% (innerer Kreis). In Fig. 4B sind die experimentellen Ergebnisse bis zu einer Leitfähigkeit von 0,16 S/m als Funktion der Feldfrequenz aufgetragen.

Fig. 5 zeigt das Schema eines möglichen Meßaufbaus in Aufsicht. Die Detektion der Objektorientierung erfolgt in der Meßkammer (53), in der sich das Meßvolumen mit der Meßsuspension (52) befindet, bei Anlegung eines äußeren Wechselfeldes. Die Elektroden werden durch Verbindungskabel (51) von einen Generator (50) angesteu ert. Die Umwandlung der Streulichtintensität in ein elektronisches Signal erfolgt in Abhängigkeit von der Feldfrequenz durch den Photodetektor (56), der z. B. als Sekundärelektronenvervielfacher, Photowiderstand oder Photodiode, ausgeführt sein kann. Zur Detektion kann das Licht der Lichtquelle (55) vor und nach Passieren der Meßkammer über Linsen- und Filtersysteme (57) und über Blenden (58) zur Eingrenzung des Meßvolumens geführt werden.

Fig. 6 stellt den Stand der Technik (Fig. 6A) und ein Ausführungsbeispiel entsprechend der Erfindung (Fig. 6B) gegenüber. Die Elektroden (62 bzw. 64) sind so angeordnet, daß ein lineares (Fig. 6A) bzw. rotierendes (Fig. 6B) elektrisches Feld erzeugt wird. Die Felderzeugung erfolgt über einen 2- (Fig. 6A) bzw. 4- (Fig. 6B) Phasengenerator (60) dessen Signal über Zuleitungen (61) an den Elektroden anliegt. Die Meßsuspension befindet sich in einer Küvette (63). Die orthogonal zueinander ausgerichteten Meßlichtwege von den Quellen (65) zu den Detektoren (66) sind gestrichelt dargestellt.

Fig. 7 stellt wie Fig. 6 den Stand der Technik (Fig. 7A) und ein Ausführungsbeispiel entsprechend der Erfindung (Fig. 7B) gegenüber, jedoch erfolgt die Einkopplung des linearen (Fig. 7A) oder rotierenden (Fig. 7B) Feldes in das Meßmedium, das sich wieder in einer Meßkammer (73) befindet, galvanisch getrennt über Spulen (72). Die orthogonal zueinander ausgerichteten Meßlichtwege von den Quellen (75) zu den Detektoren (76) sind gestrichelt dargestellt. Die Felderzeugung erfolgt über einen 2- (Fig. 7A) bzw. 4- (Fig. 7B) Phasengenerator (77) dessen Signal über Zuleitungen (71) an den Spulen anliegt. In den gezeichneten Beispielen sind die Spulen sternförmig geschaltet wobei jeweils ein Anschluß jeder Spule gemeinsam auf Massepotential (77) liegt.

Fig. 8 stellt eine Abwandlung von Fig. 6 dar, wobei jedoch lichtdurchlässige Elektroden (82 bzw. 84) z. B. aus Indium-Zinnoxid (ITO) verwendet werden. Figur BA stellt den Stand der Technik (lineares elektrisches Feld) und Fig. 7B (rotierendes elektrisches Feld) ein Ausführungsbeispiel entsprechend der Erfindung dar. Die Felderzeugung erfolgt wieder über einen 2- (Fig. 8A) bzw. 4- (Fig. 8B) Phasengenerator (80) dessen Signal über Zuleitungen (81) an den Elektroden anliegt. Die Meßsuspension befindet sich in einer Meßküvette (83). Die orthogonal zueinander ausgerichteten Meßlichtwege von den Quellen (85) zu den Detektoren (86) sind gestrichelt dargestellt.

Claims

1. Verfahren zur optischen Erfassung elektrischer und/oder physiologischer Eigen schaften mikroskopischer und submikroskopischer kolloidaler oder biologischer Objekte in elektromagnetischen Feldern, dadurch gekennzeichnet, daß der detektierte Effekt auf der Orientierung suspendierter oder emulgierter Objekte in optischen Meßkammern (13) beruht, in denen über Elektroden (14) oder Spulen (72) mehrdimensionale, elektro- magnetische Felder appliziert werden, deren Periodendauer um mindestens eine Größenordnung unter der Orientierungszeit der Objekte liegt.

2. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß planare elektromagnetische Felder verwendet werden.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch lineare Felder appliziert werden und der Unterschied zwischen dem detektierten Orientierungseffekt in rotierenden und linearen Feldern differentiell ausgewertet wird.

4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgewertete Effekt nicht auf der vollständigen sondern nur auf einer Vorzugsorientierung der Objekte beruht.

5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gemessene Effekt auf der Lichtabsorption und/oder- Lichtstreuung beruht und als Meßparameter der Unterschied der optischen Suspension- oder Emulsionseigen schaften entlang zweier oder mehrerer Lichtwege dient, die eine bestimmte Orientie rung bezogen auf die Feldrichtung besitzen.

6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Objektorientierung durch die elektrische Feldkomponente erfolgt, die über ein System aus mindestens 3 Elektroden, welche mit phasenverschobenen Signalen angesteuert werden, erzeugt wird.

7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkopplung des Feldes in das flüssige Medium im Meßvolumen galvanisch getrennt, z. B. induktiv über Spulen, erfolgt.

8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierung über die Streulicht- und/oder Absorptionsänderung der Suspension oder Emulsion oder direkt mikroskopisch beobachtet wird.

9. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Feldfrequenzabhängigkeit und/oder aus der Abhängigkeit des gemesse nen Effektes von den Eigenschaften des Suspensions- oder Emulsionsmediums die Eigenschaften der suspendierten oder emulgierten Objekte bestimmt werden.

10. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß makroskopische oder mikroskopische Meßvolumina benutzt werden.

11. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei eine bestimmte Lichtwellenlänge, eine Kombination bestimmter Licht wellenlängen oder ein kontinuierliches Spektrum benutzt werden.

12. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Objekte durch andere Kräfte als die durch das Meßfeld erzeugten im Meßvolumen gefangen oder gehaltert wird oder werden.

13. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Halterung der Objekte eine Laserpinzette (Laser tweezer) verwendet wird.

14. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Ein- und Auskopplung des Lichtes in und aus dem Meßvolumen direkt oder durch Lichtleitfasern und/oder über Blenden und/oder Kollimatoren und/oder Spiegel und/oder durch eine Mikroskopoptik erfolgt.

15. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Detektion des Streulicht- und/oder Absorptionssignals des oder der Objekte mit einem oder mehreren Photodetektoren erfolgt.

16. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Mehrfachnutzung von Elektroden und/oder induktiven Einkoppel elementen z. B. Spulen dadurch erfolgt, daß diese sowohl für die Erzeugung eines linearen als auch eines mehrdimensionalen oder planaren Feldes verwendet werden.

17. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Detektion des Meßsignals mit der mikroskopischen Beobachtung des Meßvolumens kombiniert wird, die visuell oder durch ein Kamerasystem erfolgen kann.