EP1974208A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung des zustandes von biologischem material, insbesondere lebensmittel - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur bestimmung des zustandes von biologischem material, insbesondere lebensmittel

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EP1974208A1
EP1974208A1 EP06700487A EP06700487A EP1974208A1 EP 1974208 A1 EP1974208 A1 EP 1974208A1 EP 06700487 A EP06700487 A EP 06700487A EP 06700487 A EP06700487 A EP 06700487A EP 1974208 A1 EP1974208 A1 EP 1974208A1
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EP
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radiation
examined
emission
stored
values
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EP06700487A
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Bernard Douet
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Individual
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6486—Measuring fluorescence of biological material, e.g. DNA, RNA, cells
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    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/02—Food

Definitions

  • microbiological processes can cause chemical transformations of substances that cause biological changes in the goods. This can lead to food spoilage or the like.
  • the setpoint values (optimum state) or limit values for the radiation emission can be determined as guideline values and then stored. This is best done by artificially simulating various conditions which may occur in practice, e.g. Contamination or infection of food with microorganisms, pathogens, viruses or other disease triggers. The deviations occurring in comparison to the already measured and stored setpoint or limit value are then used to assess the level of the material under investigation.
  • the determined data can advantageously also be stored with time information and dates for comparison measurements.
  • the output power of the emitted radiation may be just below the permissible power limit.
  • the blasting device contains a micro-coring unit for comparing the determined emission data with the setpoint and limit value stored in the memory.
  • the device can also be specialized for the detection of special microbiological processes (for example when traveling) by extension (additional chips, additional cards).
  • it may be suitable for the detection of bacteria, yeasts and molds, wherein optionally also simultaneously adjacent properties such as germ content, gas formation, fermentation, acid formation and the like can be determined.
  • special parameters can be stored in the memory, by means of which it is possible to examine in detail for defined bacteria, eg Salmonella in foods, mold fungi in milk, or certain pathogens in liquids.
  • the device may be set to provide control of the spraying and / or fertilizers used in fruits and vegetables and / or admixtures of possibly prohibited preservatives.
  • the Radiation can be regulated so that the regulation of the emitted radiation, the food regardless of the temperature, ie also frozen food, for its enjoyability is verifiable.
  • the memory may be provided with data which additionally allows checking the composition and / or resistance of packaging materials and / or the delivery of certain substances.
  • the device can be connected to cash registers with known reading methods, the result being that it can be placed on the cash register.
  • Fig. 1 the structure of a basic unit
  • Fig. 2 a preferred embodiment, with which a precise diagnosis of the content of the material to be examined is made possible
  • Fig. 3 shows a further embodiment of the invention Contraption.
  • the laser beam 1 a emitted by the laser 1 hits the material 2 to be examined and induces an emission beam 2 a which is stored by a central micro-unit 3.
  • a switch W is installed, which is called short selector switch below.
  • This allows switching to the subgroups 4 'and 4 "stored on the memory 4, which contain the setpoint values, in this case defined limit values of the desired generic terms, eg milk or meat or the like, which are at least two subgroups.
  • Fig. 2 shows the schematic structure of another preferred embodiment of the device according to the invention, wherein as stated a more precise diagnosis of the content of the material to be examined is made possible. This is achieved by comparing the induced emission radiation 2a on the central micro-coring unit 3 with stored and demarcated independent storage memories using, for example, one of the food storage units, the other for medical purposes as mentioned above in the description is (hereinafter referred to as reference memory 4a and 4b) which can be switched by a function switch F between at least two reference memories 4a and 4b.
  • reference memory 4a and 4b The result obtained is mentioned in the description, is used (hereinafter referred to as reference memory 4a and 4b) which can be switched by a function switch F between at least two reference memories 4a and 4b.
  • the determined result is shown on the display device 5 analog or digital, wherein it may be supported by acoustic and / or optical signals.
  • a particularly economical embodiment of the device provides that the device according to the invention can examine the material to be examined for defined bacteria. In this case, however, the device must be characterized by its special usability. According to a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, detection of both bacteria, yeast and mold is possible, and at the same time characteristic properties such as germ content, gas formation, fermentation activity, acid formation and the like can be determined. This is particularly beneficial in the detection of salmonella or fungal poisoning, as in these cases, the symptoms occur in Salmonella after 8 to 14 hours, with mushroom intoxication after up to 18 hours.
  • the device according to the invention produced in a particularly simple manner the enjoyment of liquids, e.g. Milk in known packaging (eg Tetra-Pack) to be checked.
  • the device is based on studies in which sealed aseptic packs are stored under uniform thermal conditions in a storage room at temperatures between + 2 ° and + 60 °, preferably about + 15 ° to + 25 ° C over a few hours or days. The results obtained in this way can be stored as limit values in the device.
  • spoilage products e.g. of the adenosine tri-phosphoate, such as hypoxanthine, inosine and inosine acid and / or their composition, depending on the action sensitivity by means of certain enzymes; be detected, i.
  • the device according to the invention makes it possible to detect the spray or fertilizer used in fruits and vegetables and / or the existence and / or admixture of possibly prohibited preservatives even in foods in processed form, for example in jams or ketchup.
  • the method according to the invention or the device according to the invention offers the possibility of producing foodstuffs independent of the temperature, i. also to check frozen food for its enjoyment.
  • a barely noticed fact is that microorganisms are not killed by cooling.
  • Some enzymes also work at temperatures of - 40 ° C.
  • Frozen food which has recently become more and more on the shelves, is particularly susceptible to the delicate problem of transport (danger of breaking the cold chain).
  • the device according to the invention can be manufactured in such a way that it is specialized by extensions (additional chips, additional cards) also for the detection of special microbiological processes or for the detection of microorganisms. This is very effective, especially when traveling, where other conditions of hygiene or high temperatures lead to rapid spoilage of food.
  • compositions and / or resistance of packaging materials and / or the delivery of certain substances e.g., delivery of carcinogenic moieties from some packaging materials
  • certain substances e.g., delivery of carcinogenic moieties from some packaging materials
  • the device according to the invention or the method according to the invention for determining the state of biological material which is essentially characterized in that the induced emission radiation emitted by a radiation source, eg a laser, is measured directly so that it emits at least one If the limit value is being compared, it will be particularly efficient in research, shortening lengthy testing procedures and, for example, speeding up the development of vaccines and others.
  • the method according to the invention or the device according to the invention therefore makes it possible to determine and diagnose all biological materials in a particularly simple manner. Since blood and other bodily substances are also composed of biological materials in which microbiological changes take place, it is logical to recognize these microbiological changes with the method according to the invention or the device according to the invention.
  • a further advantageous embodiment of the invention is that it makes it possible to detect microbiological changes in other organic substances, such as blood, among others, with a single device by means of control switches, since, for example, each germ emits its own induced emission beam, the examination on site and without physical contact with the material to be examined (ie without taking blood, etc.), as well as by anyone without specialist knowledge with little effort on site can be carried out. Inflammation or other organic changes such as cancer can be detected quickly and easily.
  • an elevated level of glucose which emits another induced emission radiation, can be detected in the blood (hyperglycemia), which is the most important laboratory chemical indicator for the detection of diabetes mellitus (diabetes mellitus). So far, regular blood glucose tests have been performed in patients using test sticks. Another characteristic feature of this metabolic disease is the excretion of glucose in the urine.
  • the detection of addictive substance and narcotic substance (s), even on chemically produced forms of addictive substances and intoxicants, is provided in the body. e.g. in the blood, to allow.
  • the device produced according to the invention can display the determined measured values analog or digitally readable and / or can be equipped with acoustically and / or optically perceptible signals.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur berührungs- und probenziehungslosen Bestimmung des Zustandes von biologischem Material, insbesondere von Lebensmittel sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Es wird damit in dem zu unersuchenden Gut mittels kohärenter Strahlen eine Emissionsstrahlung induziert und direkt gemessen, wobei die Messwerte mit einem Soll- oder Grenzwert verglichen werden. Dazu weist die Vorrichtung eine Strahlenquelle zur Aussendung kohärenter Strahlen, eine Detektor zur Ermittlung der induzierten Emissionsstrahlen und ein Steuergerät auf , wobei das Steuergerät einen Mikrorecheneinheit zum Vergleich der ermittelten Emissionsstrahlen mit den im Speicher gespeicherten Soll- und Grenzwerten enthält.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Zustandes von biologischem Material, insbesondere Lebensmittel
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur berührungs- und probenziehungslosen Bestimmung des Zustandes von biologischem Material, insbesondere Lebensmittel, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Es ist bekannt, dass durch mikrobiologische Prozesse chemische Umwandlungen von Stoffen erfolgen können, die biologische Veränderungen der Güter verursachen. Das kann zu einer Verdorbenheit von Lebensmitteln oder dergleichen führen.
Im Zusammenhang mit der Problematik dieses Überprüfens der Verdorbenheit von Lebensmitteln sind unterschiedliche Verfahren bekannt. In der CH 564 775 wird ein Verfahren offenbart, bei welchem die zu untersuchende Packung unter gleichförmigen thermischen Bedingungen in einem Lagerraum aufbewahrt wird. Dies muss unter einer bestimmten Temperatur und über einen Zeitraum von einigen Stunden oder Tagen erfolgen, wonach dann die Beurteilung erfolgt.
Die AT 324.026 beschreibt ein aufwendiges Verfahren, bei dem die Überprüfung in einem Labor unter Zuhilfenahme einer Wärmebildkamera durchgeführt wird, wobei bei diesem Verfahren nicht eine Zusammensetzung des untersuchten Gutes, sondern nur ein erhöhter Bakteriengehalt festgestellt wird.
Das in der AT 384.679 beschriebene Verfahren befasst sich mit dem Nachweis von Hefe und Schimmelpilzen, wobei bei diesem Verfahren in einem Labor das zu untersuchende Gut einem Kultivierungsverfahren unterzogen wird, welches ebenfalls einen großen Zeit-, Material- und Personalaufwand beansprucht.
In der EP 0 311 177 wir die Untersuchung mit Hilfe elastischer gestreuter Strahlung vorgenommen, wobei diese Untersuchung mit hochtechnischen Geräten zur Überprüfung von Gepäckstücken oder dergleichen auf unerwünschte Inhaltsstoffe bestimmt ist.
Auch Messverfahren mit Röntgenstrahlen sind bereits aus der US 3,973,128 bekannt. Ebenso haben die Medien schon von einem Gerät zum Aufspüren von gefährlichen Bakterien berichtet, bei denen aber mit der Brechungsintensität und Beugungswinkeln gearbeitet wird.
Bis jetzt wurde die Lasermesstechnik nur zum Aufspüren bestimmter Substanzen verwendet, beispielsweise zur Kontrolle bei Grenzübertrittsstellen, zum Aufspüren verbotener und gefährlicher Güter (Rauschgifte oder explosive Materialien und Waffen). Das heißt, die bekannten Messtechniken (durch Messen der Emission von Strahlen, wie z.B. Laser, Atomlaser, Alphaspektrometermessungen) betreffen nur das Überprüfung auf Vorhandensein eines bestimmten genau bekannten Gutes, nicht aber die Erfassung seines biologischen Zustandes oder gegebenenfalls seiner biologischen Zusammensetzung .
Alle aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zur Überprüfung des Zustandes eines biologischen Materials machen ein wirtschaftlich aufwendiges Untersuchungsverfahren notwendig. Unter Zuhilfenahme von fachlich hochqualifiziertem Personal, komplizierten Geräten und gut ausgerüsteten Arbeitsplätzen waren oft viele Verfahrensschritte notwendig, wobei das Messergebnis oft nur auf ein bestimmtes Produkt (z.B. Milch) anwendbar ist.
Weiters darf man die Faktoren Zeit, Temperatur und Umgebung bei Untersuchungen, die nicht vor Ort, sondern erst in einem Labor durchgeführt werden müssen, nicht außer Acht lassen. Zu untersuchende Materialien können sich durch die oben erwähnten Umstände während des Transportes in ein Labor biologisch weiter verändern und entsprechen dann nicht mehr dem entnommenen Material.
Die Zahl der Erkrankungen, die durch den Genuss verdorbener Güter ständig steigt, zeit die Notwendigkeit auf, ein rasches, einfaches Prüfverfahren zu entwickeln, welches auch einem Laien ermöglicht, eine genaue Qualitätskontrolle durchzuführen. Meist ist in solchen Fällen oft gleich eine große Anzahl von Menschen betroffen, beispielsweise bei Verköstigungen in Schulen, Hort, Kindergruppen oder Altersheim.
Viele Unternehmen bemühen sich, durch Ursprungszeugnisse und dergleichen dem Konsumenten eine gewisse Sicherheit beim Kauf von Waren zu geben, doch kann durch den Transport und falsche Lagerung die beste Ware vorzeitig verderben.
Es ist daher sicher auch im Sinne der Unternehmen, dem Konsumenten eine Sicherheit beim Kauf von verderblichen Lebensmitteln zu bieten, welche rasch, kostensparend und vor Ort durchgeführt werden kann, wobei auch eine Verbindung mit den bekannten Lesegeräten an Kassen möglich ist. Aus der DE 27 28 717.A1 geht eine berührungs- und probenziehungslose Bestimmung als bekannt hervor. Bei dieser bekannten Ausbildung werden die zu untersuchenden Prüfobjekte oberflächlich, z.B. auch mit einem Laserlicht abgetastet, wobei die reflektierte oder emittierte Strahlung gemessen wird. Es wird also praktisch nur die Oberfläche des Prüfobjektes untersucht, nicht jedoch die tieferliegenden Schichten.
Erfindungsgemäß werden die genannten Nachteile dadurch vermieden, dass in dem zu untersuchenden Gut mittels kohärenter Strahlen eine Emissionsstrahlung induziert und direkt gemessen wird, wobei die Messwerten mit einem Soll- oder Grenzwert verglichen werden. Damit werden auch unterhalb der Oberfläche befindliche Schichten untersucht, wodurch der Gesamtzustand des zu untersuchenden Materials erfasst werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich dabei den Umstand zu Nutze, dass jede Änderung der biologischen Zusammensetzung bzw. des biologischen Aufbaues eines Materials bzw. ein Mikroorganistenbefall eine Änderung der induzierten Strahlungsemission bedingt. Aufgrund der genannten Veränderung und des Vergleiches mit einem Soll- bzw. Grenzwert kann dann in einfacher Weise festgestellt werden, ob das untersuchte Material den vorgegebenen Normen entspricht oder nicht.
Vorteilhafter Weise können als Richtwerte die Sollwerte (optimaler Zustand) oder Grenzwerte für die Strahlungsemission ermittelt und dann gespeichert werden. Dies erfolgt am besten dadurch, dass in einem Labor künstlich verschiedene Zustände, die in der Praxis auftreten können, simuliert werden, z.B. Verunreinigung bzw. Infektion von Lebensmitteln mit Mirkoorganismen, Krankheitserregern, Viren bzw. sonstigen Krankheitsauslösem. Die gegenüber dem bereits gemessenen und gespeicherten Soll- bzw. Grenzwert auftretenden Abweichungen dienen dann zur Beurteilung des Züstandes des untersuchten Gutes. Die ermittelten Daten können vorteilhafter Weise grundsätzlich noch mit Zeitangaben und Datumsangaben für Vergleichsmessungen mitgespeichert werden. Dabei kann die Ausgangsleistung der ausgesandten Strahlung knapp unterhalb der zulässigen Leistungsgrenze liegen.
Diese zulässige bzw. gesetzlich zugelassene Leistungsgrenze des Lasers dient dazu, dass bei Benützung auch durch geübte Personen andere Personen, die in der Umgebung des Messgerätes sind, nicht verletzt werden. Außerdem wird verhindert, dass bei zu starker Leistung das untersuchte Lebensmittel die Ausgangsleistung der ausgesandten Strahlen unter Berücksichtigung der Verpackung verfälscht werden. Desgleichen kann die Ausgangsleistung der ausgesandten Strahlung der Entfernung zwischen Strahlenquelle und zu untersuchendem Gut angepasst sein, wodurch eine genauere Messung ermöglicht ist.
Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche eine Strahlequelle zur Aussendung kohärenter Strahlen einen Detektor zur Ermittlung der induzierten Emissionsstrahlung und ein Steuergerät aufweist, enthält das Strahlgerät eine Mirkorecheneinheit zum Vergleichen der ermittelten Emissionsdaten mit dem im Speicher gespeicherten Soll- und Grenzwert.
Vorteilhafter Weise kann die Vorrichtung durch Erweiterung (Zusatzchips, Zusatzkarten) auch für das Erkennen spezieller mikrobiologischen Prozesse (z.B. bei Reisen) spezialisiert sein. Insbesondere kann sie dabei zum Nachweis von Bakterien, Hefen und Schimmelpilzen geeignet sein, wobei gegebenenfalls auch gleichzeitig nebeneinander charakteristische Eigenschaften wie Keimgehalt, Gasbildung, Gäraktivität, Säurebildung und dergleichen ermittelt werden kann.
Für bestimmte Anwendungen können im Speicher spezielle Parameter gespeichert sein, durch welche detailliert nach definierten Bakterien, z.B. Salmonellen bei Lebensmitteln, Schimmelpilzen bei Milch, oder bestimmte Krankheitserregern in Flüssigkeiten untersuchbar ist. Weiters kann die Vorrichtung so eingestellt sein, dass sie eine Kontrolle der verwendeten Spritz- und/oder Düngemittel bei Obst und Gemüse und/oder Beimengungen von möglicherweise verbotenen Konservierungsmitteln bietet. Die Strahlung kann dabei so geregelt werden, dass durch die Regelung der ausgesandten Strahlung die Lebensmittel unabhängig von der Temperatur, d.h. auch Tiefkühlkost, auf seine Genussfähigkeit überprüfbar ist.
Der Speicher kann dabei mit Daten versehen sein, die zusätzlich ein Überprüfen der Zusammensetzung und/oder Beständigkeit von Verpackungsmaterialien und/oder der Abgabe von bestimmten Substanzen ermöglicht. Schließlich kann die Vorrichtung mit an sich bekannten Leseverfahren bei Kassen verbunden sein, wobei das Ergebnis am Kassabon aufwerfbar ist. In der Zeichnung sind schematische Aufbauten gezeigt, und zwar in Fig. 1 der Aufbau eines Grundgerätes, in Fig. 2 einer bevorzugten Ausführungsform, mit welcher eine präzise Diagnostik des Inhalts des zu untersuchenden Materials ermöglicht ist, und Fig. 3 eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dabei trifft gemäO Fig. 1 der Laserstrahl 1 a , der vom Laser 1 ausgesandt wird, das zu untersuchende Material 2 und induziert einen Emissionsstrahl 2a, der von einer zentralen Mikrorecheneinheit 3 gespeichert wird. Vorzugsweise ist in dem Gerät ein Schalter W eingebaut, der im folgenden kurz Wahlschalter genannt wird. Durch diesen wird ein Umschalten auf die auf dem Speicher 4 gespeicherten Untergruppen 4' und 4" ermöglicht, die die Sollwerte, in diesem Fall handelt es sich um definierte Grenzwerte der gewünschten Überbegriffe, z.B. Milch oder Fleisch o.a., beinhalten, wobei es sich um zumindest zwei Untergruppen handelt.
Auf der zentralen Mirkorecheneinheit 3 erfolgt ein Vergleichen des Messergebnisses mit dem gespeicherten Sollwert. Das ermittelte Ergebnis wir auf der Anzeigevorrichtung 5 analog oder digital dargestellt, und wobei es durch akustische und/oder optische Signale unterstützt sein kann, und wobei sich das Ergebnis nur auf ein positives oder negatives Ergebnis beschränkt, z.B. ist die Milch genießbar- ja/nein, ohne Definition des Inhaltes.
Fig. 2 zeigt den schematischen Aufbau einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätes, wobei wie angeführt eine präzisierte Diagnostik des Inhaltes des zu untersuchenden Materials ermöglicht wird. Erreicht wird dies durch Vergleichen der induzierten Emissionsstrahlung 2a auf der zentralen Mirkorecheneinheit 3 mit gespeicherten Soll- und Grenzwerden der unabhängigen Speicher, wobei beispielsweise einer der Speicher für den Bereich der Lebensmittel, der andere für medizinische Zwecke, wie bereits oben in der Beschreibung erwähnt, verwendet wird (im Folgenden kurz Referenzspeicher 4a und 4b genannt) wobei durch einen Funktionsschalter F zwischen zumindest zwei Referenzspeichern 4a und 4b umgeschaltet werden kann. Das ermittelte Ergebnis wird auf der Beschreibung erwähnt, verwendet wird (im Folgenden kurz Referenzspeicher 4a und 4b genannt) wobei durch einen Funktionsschalter F zwischen zumindest zwei Referenzspeichern 4a und 4b umgeschaltet werden kann. Das ermittelte Ergebnis wird auf der Anzeigevorrichtung 5 analog oder digital dargestellt, wobei es durch akustische und/oder optische Signale unterstützt sein kann. Es besteht auch die Möglichkeit der Ergänzung des Ergebnisses mit Datums- und Zeitangaben 6 und/oder Speichern mittels Speicherchip 7 und/oder Ausdruck des Ergebnisses über eine Schnittstelle 8 mittels Schreibvorrichtung 9. Fig. 3 erklärt den schematischen Aufbau einer weiteren Form der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die zentrale Mirkorecheneinheit 3' mit einem Multidaten- Speicher für eine Seriendiagnostik oder - Analyse, was einerseits den Nachweis z.B. von Salmonellen und andererseits eine medizinische Analyse ermöglicht, ergänzt wird, bei dem möglichst viele Informationen des induzierten Emissionsstrahles 2a als Istwerte gespeichert und mit möglichst vielen Sollwerten aus den Referenzspeicher 4"' verglichen werden, wodurch die Möglichkeit des konkreten Nachweises von bestimmten Bakterien, Hefe- und/oder Schimmelpilzen , Salmonellen o.a. ermöglicht wird. Auch hier wird das ermittelte Ergebnis, wie bereits in Fig. 2 beschrieben, auf der Anzeigevorrichtung 5 analog oder digital dargestellt, wobei es durch akustische und/oder optische Signale unterstützt sein kann. Es besteht auch die Möglichkeit der Ergänzung des Ergebnisses mit Datums- und Zeitangaben 6 und/oder Speichern mittels Speicherchip 7 und/oder Ausdruck des Ergebnisses über eine Schnittstelle 8 mittels Schreibvorrichtung 9.
In der Fig. 2 und 3 sind gleich bleibende Bestandteile nicht nochmals beschrieben, sie sind aus den Zeichnungen ersichtlich und mit gleich bleibenden Bezugszeichen der vorangehenden Figur bezeichnet worden. Da es sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, vor allem bei den tragbaren Varianten um kleinbauende Geräte mit geringem Stromverbrauch handelt, kann die Stromversorgung ohne weiteres mittels herkömmlichen Batterien, z.B. Langzeitbatterien, erfolgen, es ist aber auch eine direkte Stromversorgung mittels Netzgerät möglich. Die dafür erforderlichen Elemente sind in den Fig. 1 bis 3 nicht dargestellt.
Am leichtesten lassen sich die verschiedenen Aufbaustufen des erfindungsgemäßen Gerätes mit den an sich bekannten Taschenrechnern vergleichen, bei denen es auch die einfache und kostengünstige Form mit Grundrechnungsarten, über die erweiterte Ausführung hin bis zum hochqualifizierten Taschenrechner mit Technikfunktionen gibt. Andere hier nicht einzeln angeführte Ausführungsformen sind für den mit diesem Gebiet vertrauten Fachmann ohne weiteres ableitbar. Das Merkmal der Erfindung besteht darin, dass erstmalig ein Diagnoseverfahren unabhängig von der Verpackung ermöglicht.
Das zu untersuchende Gut muss dabei nicht mehr aus der Verpackung entnommen werden, wobei auch die Art der Verpackung (Kunststoff, Glas, Metall oder Mischmaterialien wie Tetra- Pack oder im Vakuum o.a.) das Ergebnis nicht beeinträchtigen. Es muss lediglich darauf geachtet werden, dass das Niveau des emittierten Laserstrahles des erfindungsgemäßen Gerätes so gewählt wird, dass eine Emission möglich gemacht wird. Um das Messergebnis zu erhalten, muss dafür gesorgt werden, dass ein energetisch höher liegendes Niveau auch stärker besetzt wird. Dann ist die Rate induzierter Emission durch eine Lichtstrahlung höher als die Absorption der Lichtstrahlung; sie wird beim Durchgang durch das Material nicht abgeschwächt, sondern verstärkt.
Um möglichst verlässliche Werte zu erhalten, muss das Verhältnis zwischen der minimalen und maximalen Entfernung zu dem messenden Gut und der Stärke des Emissionsstrahles (des von dem Gerät ausgesendeten Messstrahles) berücksichtigt werden. Wie bereits bekannt, wir die Lasertechnik bereits in der Medizin unter anderem auch bei Augenuntersuchungen bzw. Behandlungen eingesetzt. Es ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung darauf zu achten, dass die vom erfindungsgemäßen Gerät abgestrahlte maximale Ausgangsleistung (Energiestärke des emittierten Stahles) knapp unter der zulässigen Leistungsgrenze ist. Damit ist gegeben, dass selbst bei unabsichtlichem Hantieren mit dem erfindungsgemäß hergestellten Gerät die Gefährdung der Gesundheit minimiert ist. Ein entsprechender Warnhinweis auf dem Gerät, um beispielsweise Kinder o.a. vor dem unvorsichtigen Hantieren zu warnen, wird aber empfohlen. Eine besonders wirtschaftliche Ausführung des Gerätes sieht vor, dass das erfindungsgemäße Gerät das zu untersuchende Gut nach definierten Bakterien untersuchen kann. In diesem Fall muss das Gerät aber von seiner speziellen Einsatzfähigkeit gekennzeichnet sein.GemäO einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein Nachweis sowohl von Bakterien, Hefe und Schimmelpilz möglich, es können auch gleichzeitig nebeneinander charakteristische Eigenschaften wie Keimgehalt, Gasbildung, Gäraktivität, Säurebildung und dergleichen ermittelt werden. Dies ist besonders vorteilhaft bei der Erkennung von Salmonellen oder Pilzvergiftungen, da in diesen Fällen die Symptome, bei Salmonellen nach 8 bis 14 Stunden, bei Pilzvergiftungen nach bis zu 18 Stunden, auftreten.
Ein weit verbreitetes Problem bergen die Mykotoxine, die durch Schimmelpilze gebildet werden. Sie können in allen Lebensmitteln vorhanden sein, sind geruch- und geschmacklos und können zu schweren Leberschäden führen. Bis jetzt war der Nachweis von Mykotoxinen schwierig und langwierig. Eine bekannte Untergruppe der Mykotoxine sind die Aflatoxine, die beispielsweise in Pistazien vorkommen.
Mit dem erfindungsgemäßen hergestellten Gerät kann auf besonders einfache Weise die Genussfähigkeit von Flüssigkeiten, z.B. Milch in bekannten Verpackungen (beispielsweise Tetra- Pack) überprüft werden. Dabei stützt sich das Gerät auf Untersuchungen, bei denen verschlossene aseptische Packungen unter gleichförmigen thermischen Bedingungen in einem Lagerraum bei Temperaturen zwischen +2° und +60°, vorzugsweise etwa +15° bis +25°C über einige Stunden oder Tage gelagert werden. Die so ermittelten Ergebnisse können als Grenzwerte in dem Gerät gespeichert werden.
Es kann etwa auch durch das Feststellen bestimmter beim Verderb auftretender Produkte z.B. des Adenosin- Triophosphates, wie Hypoxantin, Inosin und Inosin-Säure und/oder deren Zusammensetzung je nach Einwirkungsempfindlichkeit mittels bestimmter Enzyme; festgestellt werden, d.h.
Hypoxantin - Xanthin- Oxidase,
Inosin- Nukleosid Phosphorylase,
Inosic-Säure-Alkaline PhosphataseNuceosid Phosphorylase und Xanthin- Oxidase=
Xantin (C5H4N4O2) Das erfindungsgemäß hergestellte Gerät ermöglicht das Aufspüren der verwendeten Spritz- oder Düngemittel bei Obst und Gemüse und/oder die Existenz und/oder Beimengung von möglicherweise verbotenen Konservierungsmitteln auch bei Lebensmitteln in verarbeiteter Form, z.B. in Marmeladen oder Ketchup.
Weiters bietet das erfindungsgemäOe Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung die Möglichkeit, Lebensmittel unabhängig von der Temperatur, d.h. auch Tiefkühlkost auf seine Genussfähigkeit zu überprüfen. Eine kaum beachtete Tatsache besteht darin, dass Mikroorganismen durch Kühlung nicht abgetötet werden. Manche Enzyme arbeiten auch bei Temperaturen von - 40° C. Die Tiefkühlkost, die in letzter Zeit immer umfangreicher in den Regalen vertreten ist, ist durch die heikle Problematik des Transportes (Gefahr des Unterbrechens der Kühlkette) besonders anfällig. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann so gefertigt sein, dass sie durch Erweiterungen (Zusatzchips, Zusatzkarten) auch für das Feststellen spezieller mikrobiologischer Prozesse bzw. zum Nachweis von Mikroorganismen spezialisiert ist. Dies ist vor allem bei Reisen, bei denen es durch andere Hygienebedingungen oder durch hohe Temperaturen zu einem raschen Verderben der Lebensmittel kommt, sehr effektiv. Auch ein Überprüfen der Zusammensetzung und/oder Beständigkeit von Verpackungsmaterialien und/oder der Abgabe von bestimmten Substanzen (z.B. Abgabe von krebserregenden teilen aus manchen Verpackungsmaterialien) in Lebensmittel ist möglich. Um dem Konsumenten eine möglichst große Information über die, wie oben angeführten verpackt oder unverpackten flüssigen, festen, roh oder verarbeiteten Lebensmittel, zu bieten, ist es auch möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den an sich bekannten Leseverfahren bei Kassen zu kombinieren, Bei Lebensmittel, bei denen die Genussfähigkeit beeinträchtigt ist, kann das ermittelte Ergebnis am Kassenbon mit ausgedruckt werden.
Weiters lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung des Zustandes von biologischen Material welches im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, dass die vom mit eine Strahlungsquelle, z.B. Laser, bestrahlten zu untersuchenden Material ausgesandte induzierte Emissionsstrahlung direkt gemessen wird, damit sie zumindest einem Soll- der Grenzwert verglichen wird, besonders effizient in der Forschung einsetzen, wodurch langwierige Prüfungsverfahren abgekürzt, und z.B. die Entwicklung von Impfstoffen u.a. beschleunigt werden könnte. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäOen Vorrichtung ist daher auf besonders einfache Weise eine Bestimmung und Diagnose aller biologischen Materialien möglich. Da auch Blut und andere körperliche Substanzen aus biologischen Materialien zusammengesetzt sind, in denn mikrobiologische Veränderungen stattfinden, ist es logisch, auch hier diese mikrobiologischen Veränderungen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu erkennen. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass sie es ermöglicht, mikrobiologische Veränderungen, die in anderen organischen Substanzen, wie z.B. Blut u.a., mit einem einzigen Gerät mittels Steuerungsschalter zu entdecken, da beispielsweise jeder Keim einen eigenen induzierten Emissionsstrahl abgibt, wobei die Untersuchung vor Ort und ohne physischem Kontakt mit dem zu untersuchenden Gut (d.h. ohne Blut u.a. zu entnehmen), sowie von jedermann ohne Fachkenntnisse unter geringem Aufwand vor Ort durchgeführt werden kann. Entzündungen oder andere organische Veränderungen, wie beispielsweise Krebs können damit rasch und einfach festgestellt werden.
Auf besonders einfache Weise lässt sich ein erhöhter Glucosespiegel, der eine andere induzierte Emissionsstrahlung abgibt, im Blut (Hyperglykäme) nachweisen, welcher das wichtigste laborchemische Zeichen zum Erkennen der Zuckerkrankheit (Diabetes mellitus) ist. Bisher wurden regelmäßige Blutzuckerbestimmungen bei Patienten mit Hilfe von Teststäbchen durchgeführt. Ein weiteres charakteristisches Kennzeichen dieser Stoffwechselkrankheit ist die Ausscheidung von Glucose im Urin.
So zeigen gesunde Patienten eine Nüchternglucose von
Kapillarblut 55-100 mg/dl
Venenblut 55-100 mg/dl auf.
Bei Patienten mit Diabetes treten eine Stunde nach dem Essen folgende Werte
im Kapillarblut über 200 mg/dl
im Venenblut über 180 mg/dl auf.
Auch diese bereits bekannten Werte können als Soll- bzw. Istwerte verwendet werden. Ebenso sind bereits bei der Harnsäure Messwerte (Männer: 3,5 - 7,1 mg/dl und Frauen: 2,5- 5,9 mg/dl) bekannt. Urobilinogene (obere Grenze der normalen Uribilinogen Ausscheidung 1 mg/100 ml) werden vermehrt bei Patienten mit akuter und chronischer Leberentzündung, oder zum Erkennen von toxischen Leberschäden oder Lebertumoren nachgewiesen. Auch hier setzt nun die Erfindung ein, deren Aufgabe darin besteht, eine einfache und für den Patienten möglichst schmerzfreie Diagnose ohne zwingender Entnahme der zu untersuchenden organischen Substanz zu ermöglichen. Es ist auch denkbar, die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung der Blutgruppe einzusetzen. Dies ist besonders von Vorteil, wenn nach Unfällen oder Notoperationen eine rasche Diagnostik erforderlich ist.
Bei einer bevorzugten und einfachen Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, das Aufspüren von Sucht - und Rauschgift(en), auch auf chemisch hergestellte Formen von Sucht- und Rauschgiften, im Körper. z.B. im Blut, zu ermöglichen.
Es besteht auch die Möglichkeit, je nach den gesetzlichen Bestimmungen im Herstellungsland, eine Kombination des Gerätes mit Starter eines Fahrzeuges herzustellen, um vor Inbetriebnahme einer Überprüfung der Fahrtauglichkeit des Lenkers zu ermöglichen und gegebenenfalls ein Starten des Fahrzeuges zu verhindern. Weiters ist auch eine Kombination des erfindungsgemäßen Gerätes mit Kameras, mobilen Telefonen, Uhren und dergleichen möglich, was die Beweissicherung im Zweifelsfall erheblich erleichtert, wobei zusätzlich eine Zeit- und Datumsangabe mit gespeichert werden kann. Das erfindungsgemäß hergestellte Gerät kann die ermittelten Messwerte analog oder digital ablesbar darstellen und/oder mit akustisch und/oder optisch wahrnehmbaren Signalen ausgestattet sein.

Claims

Patentansprüche
1- Verfahren zur berührungs- und probeziehungslosen Bestimmung des Zustandes von biologischem Material, insbesondere Lebensmittel, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zu untersuchenden Gut mittels kohärenter Strahlen eine Emissionsstrahlung induziert und direkt gemessen wird, wobei die Messwerte mit einem Soll- oder Grenzwert verglichen werden.
2- Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Richtwerte die Sollwerte (optimaler Zustand) oder Grenzwerte für die Strahlungsemission ermittelt und dann gespeichert werden.
3- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich noch Zeitangaben und Datumsangaben für Vergleichsmessungen mitgespeichert werden.
4- Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsleistung der ausgesandten Strahlung knapp unterhalb der zugelassenen Leistungsgrenze liegt.
5-Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsleistung der ausgesandten Strahlung unter Berücksichtigung der Verpackung, insbesondere der Art des Verpackungsmaterials, gewählt wird.
6- Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsleistung der ausgesandten Strahlung der Entfernung zwischen Strahlenquelle und zu untersuchendem Gut angepasst wird.
7- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zu untersuchende Gut Gewebe, Blut oder Harn, insbesondere vom Menschen ist.
8- Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zu untersuchende Gut vor Ort ohne Entnahme und physischen Kontakt bestimmt wird.
9- Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einer Strahlungsquelle zur Aussendung kohärenter Strahlen, einem Detektor zur Ermittlung der induzierten Emissionsstrahlung und einem Steuergerät, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät eine Mirkorecheneinheit (3) zum Vergleich der ermittelten Emissionsstrahlung mit den im Speicher (4) gespeicherten Soll-(4') und Grenzwerte (4") enthält.
10- Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie durch Erweiterungen (Zusatzchips, Zusatzkarten) auch für das Erkennen spezieller mikrobiologischer Prozesse (z.B. bei Reisen) spezialisiert ist. 11- Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie zum Nachweis sowohl von Bakterien, Hefe und Schimmelpilzen geeignet ist, wobei gegebenenfalls auch gleichzeitig nebeneinander charakteristische Eigenschaften wie Keimgehalt, Gasbildung, Gäraktivität, Säurebildung u.dgl. ermittelt werden.
12- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Speicher (4) spezielle Parameter gespeichert sind, durch welche detailliert nach definierten Bakterien, z.B. Salmonellen bei Lebensmitteln, Schimmelpilzen bei Milch oder bestimmte Krankheitserreger in Flüssigkeiten untersuchbar ist.
13- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Kontrolle der verwendeten Spritz- und/oder Düngemittel bei Obst und Gemüse und/oder Beimengung von möglicherweise verbotenen Konservierungsmittel bietet.
14- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass durch Regelung der ausgesandten Strahlung die Lebensmittel unabhängig von der Temperatur , d.h. auch Tiefkühlkost, auf seine Genussfähigkeit überprüfbar ist.
15- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (4) mit Daten versehen ist, die zusätzlich ein Überprüfen der Zusammensetzung und/oder Beständigkeit von Verpackungsmaterialien und/oder der Abgabe von bestimmten Substanzen ermöglichen
16- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit an sich bekannten Leseverfahren bei Kassen verbunden ist, wobei das Ergebnis am Kassenbon aufwertbar ist.
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