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DE60307424T2 - Vorrichtung zur automatisierten analyse flüssiger proben - Google Patents

Vorrichtung zur automatisierten analyse flüssiger proben Download PDF

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DE60307424T2
DE60307424T2 DE60307424T DE60307424T DE60307424T2 DE 60307424 T2 DE60307424 T2 DE 60307424T2 DE 60307424 T DE60307424 T DE 60307424T DE 60307424 T DE60307424 T DE 60307424T DE 60307424 T2 DE60307424 T2 DE 60307424T2
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cuvette
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Philippe Poutrel
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Stago Instruments SAS
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatisierten Analyse flüssiger Proben. Sie hat insbesondere, aber nicht ausschließlich, eine Verbesserung an einer Vorrichtung zur automatischen Analyse zum Gegenstand, die insbesondere zur Bestimmung der Veränderungszeit des Aggregatzustandes eines Mediums verwendbar ist.
  • Diese Vorrichtung ist insbesondere zur Bestimmung der Koagulationszeit von Blut verwendbar in Übereinstimmung mit einem Verfahren, bei dem die Blutprobe auf dem Boden einer Küvette angeordnet ist, welche eine ferromagnetische Kugel enthält, die unter der Einwirkung eines äußeren Magnetfeldes in eine periodische Bewegung versetzt wird. Die Änderungen der Bewegungen der ferromagnetischen Kugel (beispielsweise die Änderungen der Amplitude und/oder der Frequenz), die für die Änderungen des physikalischen Zustandes des Blutes repräsentativ sind, werden dann mit Hilfe geeigneter Mittel erfasst.
  • Eine derartige Vorrichtung ist in dem Patent WO 9964839 angemeldet im Namen des Unternehmens Junior Instruments geoffenbart.
  • Sie umfasst einen Verteiler für Einweg-Küvetten, von denen jede einen gekrümmten Boden aufweist, welcher den Rollweg der Kugel bildet, sowie eine dem Boden gegenüberliegende Oberseite, die mit einer Öffnung versehen ist. Diese Küvetten sind Seite an Seite angeordnet und lösbar an einem biegsamen Trägerfilm befestigt, der ihre Öffnungen verschließt. Der mit den Küvetten ausgerüstete Film kann auf eine Spule aufgewickelt werden, die auf einen Wickelkern aufgesteckt werden kann, welcher in einer Lager- und Verteilereinheit der Vorrichtung vorgesehen ist. Die Küvetten laufen nacheinander an einer Erfassungsstation vorbei.
  • Da der Trägerfilm die Öffnungen der Küvetten verschließt, ist es notwendig, durch Einschneiden einen Schlitz herzustellen, um den Durchtritt der Pipette zu ermöglichen. Hierbei wird auf den Film ein Druck ausgeübt, der ausreicht, um eine Ablösung der Küvette zu bewirken.
  • Außerdem erschwert die Gegenwart dieses Schlitzes die Durchführung der Pipettierung mit dem Risiko einer Verschmutzung des Filmes, wobei anerkannt wird, dass durch das Dokument "Patent Abstracts of Japan vol. 008, no. 033 (P-254), 14. Februar 1984" eine Vorrichtung bekannt ist, welche das kontaktlose Einführen einer Probenentnahmenadel durch eine im Verschluss eines Probenbehälters vorgesehene Öffnung hindurch ermöglicht.
  • Außerdem schließt das Vorhandensein des Films die Verwendung einer starken Lichtquelle ein, und die Homogenität des von dieser Lichtquelle erzeugten Strahls wird beim Durchgang durch die Küvette sowohl durch das Vorhandensein des Schlitzes als auch durch eventuelle Verschmutzungen auf dem Film gestört. Weiterhin erzeugt das heterogene Medium, das von dem durch die Lichtquelle erzeugten Lichtbündel durchquert wird, Vielfachreflexionen, insbesondere an den Wänden und an den Verschlüssen der Küvetten, welche die Gefahr mit sich bringen, die Analyse der Bewegung der ferromagnetischen Kugel zu verfälschen.
  • Die Erfindung hat deshalb insbesondere das Ziel, diese Nachteile zu beheben.
  • Zu diesem Zweck schlägt sie eine Vorrichtung zur automatischen Analyse einer Flüssigkeitsprobe vor, wobei diese Vorrichtung aufeinanderfolgende Einweg-Küvetten enthält, die je einen Boden umfassen, wobei eine dem Boden gegenüberliegende Oberseite eine Öffnung und zwei einander gegenüberliegende überstehende Randleisten aufweist, die sich auf beiden Seiten der Küvette etwa in der Ebene der Öffnung erstrecken, wobei die Küvetten Seite an Seite angeordnet und durch einen auf besagten überstehenden Randleisten befestigten biegsamen Film miteinander verbunden sind, der mindestens teilweise die Öffnungen der besagten Küvetten abdeckt und nacheinander angeordnete Eintrittsöffnungen aufweist, die gerade vor den Öffnungen besagter Küvetten liegen, wobei diese Eintrittsöffnungen so ausgelegt sind, dass der kontaktlose Eingriff der Einspritzmittel und/oder der Entnahmemittel ermöglicht wird.
  • Gemäß der Erfindung besitzt diese Vorrichtung eine optische Detektorstation, die eine beispielsweise infrarote Lichtquelle benutzt, welche die obere Oberfläche der Küvette beleuchtet und einen opto-elektronischen Detektor, der unterhalb des Bodens angeordnet ist, wobei das Ziel der Beleuchtung darin besteht, das Ablesen der Bewegung der Kugel durch opto-elektronische Erfassung zu ermöglichen. Der Film ist aus einem Material hergestellt, das für das Infrarotlicht durchlässig ist und das beleuchtende Lichtbündel homogener macht. Die Abmessungen der Eintrittsöffnungen werden daher insbesondere in Abhängigkeit von den Abmessungen der Pipette, ihrer Position sowie von der geforderten Homogenität der Intensität der Lichtbündel bestimmt, die ein vorgegebenes Nutzvolumen der Küvette durchqueren.
  • In dem Fall, wo die Vorrichtung eine Bestimmung der Veränderungszeit des Aggregatzustandes einer in der Küvette enthaltenen Probe durch Erfassung der Verschiebung einer beweglichen Kugel auf dem Boden der Küvette bewirkt, kann die besagte Eintrittsöffnung die Form einer parallel zum Rollweg der Kugel ausgerichteten, länglichen Öffnung aufweisen, deren Breite geringfügig kleiner als der Durchmesser der Kugel ist.
  • In vorteilhafter Weise besitzt das den Film bildende Material flüssigkeitsaufnehmende Eigenschaften, wie beispielsweise eine Porosität, um eventuelle Flüssigkeitsspritzer festzuhalten und somit das Risiko einer Verschmutzung der Proben zu reduzieren, die in den der zu analysierenden Küvette benachbarten Küvetten enthalten sind.
  • Die Vorrichtung kann außerdem eine Pipettierstation umfassen, welche eine Pipette benutzt, die sich in Querrichtung in Bezug auf die Richtung des Vorbeigangs der Küvetten bewegt. Um eine Ungenauigkeit in der Bewegung der Pipette abzumildern, erstrecken sich die Eintrittsöffnungen des Films, da das Auftreffen der besagten Pipette auf dem Film oder seinen Rändern das Ablösen der Küvetten und/oder Spritzer bewirken kann, entlang einer Achse, die in Querrichtung zur Achse des Vorbeigangs der Küvetten verläuft.
  • Weiterhin kann diese Vorrichtung eine Abschneidestation für die analysierten Küvetten umfassen, mittels der sie in einem einzigen Behälter eingesammelt werden.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass diese Gesamteinheit Küvetten-Film an die schon existierenden Modelle anpassbar bleibt.
  • Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung als nicht begrenzendes Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • die 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur automatischen Analyse in durchschnittlichen Abmessungen zeigt;
  • die 2 eine schematische, perspektivische Ansicht einer an dem Film befestigten Küvette zeigt;
  • die 3 eine schematische Ansicht des mit seinen Küvetten ausgerüsteten Films und des Zahnstangen-Antriebssystems von oben zeigt;
  • die 4 einen schematischen Vertikalschnitt nach der Linie A/A in 3 zeigt.
  • In diesem Beispiel enthält die Vorrichtung zur automatischen Analyse eine Küvetten-Zuführung mit einer Aufeinanderfolge von etwa 100 Küvetten, die ein Band 2 bilden.
  • Wie in 2 dargestellt, besitzt jede der Küvetten C, die durch Formung aus einem lichtdurchlässigen Kunststoffmaterial hergestellt sind, einen Körper in der Form eines flachen Quaders, dessen gekrümmter Boden FI einen Rollweg für eine Kugel BE aus ferromagnetischem Material bildet. Diesem Boden FI gegenüberliegend besitzt die Küvette C eine Öffnung, auf deren Höhe die beiden einander gegenüberliegenden Kanten BO1, BO2 in einem rechten Winkel durch jeweils zwei Randleisten R1, R2 verlängert sind, von denen jede mit einem zylindrischen Vorsprung PC versehen ist, der sich auf einander gegenüberliegenden Seiten vom Körper weg erstreckt. Diese beiden Vorsprünge sind dazu bestimmt, unter Krafteinwirkung in jeweils zwei Löcher TR einzugreifen, die jeweils an den beiden Seitenrändern des Films angeordnet sind. Die Randleisten R1, R2 besitzen beispielsweise die Form eines gleichschenkligen Trapezes, dessen große Basisseite einstückig mit der Küvette verbunden ist. Die Seitenränder eines Trägerfilms 3 besitzen dann im Abstand der Randleisten R1, R2 der Küvetten aufeinanderfolgende trapezförmige Einschnitte, deren schräge Kanten sich geradlinig zur den schrägen Kanten der Randleisten R1, R2 erstrecken. Dank dieser Anordnung besitzen die Seitenränder des Films jeweils ein gezahntes Profil, dessen Zähne durch die Gegenwart der Randleisten R1, R2 der Küvetten hervorgehoben sind.
  • Der Film ist biegsam und besteht aus einem absorbierenden Material, beispielsweise aus Papier. Er ist oberhalb jeder Küvette von einer länglichen Eintrittsöffnung 4 durchbrochen, die sich entlang der Längsachse der Küvetten quer zur Achse des Vorbeilaufs der Küvetten erstreckt.
  • Bei der in 4 dargestellten Vorrichtung wird das Band mit Küvetten 2 von einer Schiene 5 geführt. Diese Schiene besitzt einen Abschnitt mit der Querschnittsform eines U, dessen beide vertikalen Schenkel in einem rechten Winkel durch zwei Randleisten R3, R4 verlängert sind, wobei die Randleisten R1, R2 der Küvetten von den Randleisten R3, R4 unterstützt werden. Das Band durchläuft nacheinander eine Pipettierstation 6, eine Erfassungsstation 7 und eine Abschneidestation 8, an deren Ausgang jede analysierte Küvette in einem zu diesem Zweck vorgesehenen Behälter 9 wieder eingesammelt wird.
  • Die Funktionsweise dieser verschiedenen Stationen wird durch einen Prozessor P gesteuert, der eine Zentraleinheit und Peripherieeinheiten aufweist, wie beispielsweise eine Bildschirmeinheit 10/Tastatur 11.
  • Der Antrieb des Films 3 wird mittels eines Antriebsmechanismus sichergestellt, welcher einen endlosen Treibriemen 12 aufweist, der an jedem Ende über Rollen 13, 14 geführt ist. Dieser Treibriemen trägt eine Verzahnung, deren Rastkerben in einem Abstand angeordnet sind, der gleich einem Vielfachen der Breite der Küvetten (beispielsweise von 4–5 Küvetten) entspricht. Diese Rastkerben besitzen das Profil einer Kreis-Evolvente, welches einer Zahnleiste mit normaler Verzahnungsform entspricht, derart, dass es perfekt zwischen die Zähne des gezahnten Profils des Bandes eingreift; sie sind daher imstande, das Band mit Küvetten mit Genauigkeit anzutreiben, und zwar mit Selbstzentrierung und Spielkompensation.
  • Die Pipettierstation 6 ist mit einer vertikal angeordneten, automatisierten Pipette 15 versehen, die in ihrer Höhe beweglich ist, so dass sie eine tiefgelegene Pipettierungs- oder Spülposition und eine hochgelegene Position einnehmen kann, welche ihre Verschiebung in einer horizontalen Ebene erlaubt.
  • Diese Pipette 15 ist an einem der Enden eines Armes 16 befestigt, welcher mit seinem anderen Ende drehbar um eine vertikale Achse 17 montiert ist. Der Drehantrieb des Armes 16 wird durch einen vom Prozessor P angesteuerten Motor bewirkt.
  • Dank dieses besonders einfachen Mechanismus kann die Pipette 15 aufeinanderfolgend in ein Pipettierfeld der Pipettierstation 6, in ein diametral gegenüberliegendes Spülfeld 18, das mit einem oder mehreren Spülbottichen ausgerüstet ist, und in zwei Felder 19, 20 zur Probenentnahme geführt werden, welche symmetrisch zu der durch das Pipettierfeld 6 und das Spülfeld 18 laufenden Achse angeordnet sind.
  • Die Felder 19, 20 zur Probenentnahme liegen im Durchlaufweg von Behältern RE1, RE2, die von zwei jeweiligen Karussells CR1, CR2 getragen werden, welche um zwei vertikale Achsen 21, 22 drehbar sind und durch zwei vom Prozessor P gesteuerte Motoren angetrieben werden.
  • Eines dieser Karussells CR1 ist dazu bestimmt, die Behälter RE1 mit den zu analysierenden Blutproben aufzunehmen, während das andere Karussell CR2 Behälter RE2 enthält, die verschiedenen im Rahmen der durchzuführenden Analyse verwendbaren Reagenzien zugeordnet sind.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass der Prozessor P so programmiert ist, dass er Folgen von Pipettierungen steuert, die für die Natur der durchzuführenden Analyse geeignet sind und diese können folgende Schritte umfassen:
    • – Eine Vorspülung der Pipette 15,
    • – die Abzapfung einer Probendosis, die in einem der Behälter RE1 des Karussells CR1 enthalten ist,
    • – das Einbringen dieser Dosis in eine sich in der Pipettierstation 6 befindenden Küvette C,
    • – die Spülung der Pipette 15,
    • – das Abzapfen einer Dosis des Reagenz, welches in einem der Behälter RE2 des Karussells CR2 enthalten ist,
    • – das Einbringen dieser Reagenzdosis in die Küvette C,
    • – die Identifikation der zur analysierenden Blutproben sowie die Identifikation der Reagenzien, die automatisch abläuft dank eines Strichcode-Lesegeräts 23, welches dazu geeignet ist, Strichcodes abzulesen, welche an den von den Karussells CR1, CR2 getragenen Behältern RE1, RE2 angeordnet sind.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das einzige Strichcode-Lesegerät 23 für diese Ablesungen am Ende eines Armes 24 angeordnet, der um eine vertikale Achse 25 derart schwenkt, dass er drei Positionen einnehmen kann, nämlich:
    • – Eine Position P1 zur Ablesung der Strichcodes an den Behältern RE1 des Karussells CR1,
    • – eine Position P2 zur Ablesung der Strichcodes an den Behältern RE2 des Karussells CR2 und
    • – eine Position P3 zur Ablesung der vom Bediener an einer Ablesestation plazierten Behälter, beispielsweise angesichts der Erfassung von Informationen, die vom Prozessor im Laufe des Betriebs der Vorrichtung ausgewertet wurden.
  • Die Messstation 7 umfasst hier drei aufeinander folgende Messpositionen, von denen jede (4) ein Paar koaxialer Elektromagnete E1, E'1–E2, E'2–E3, E'3 enthält, welche zu beiden Seiten des Films 3 geradlinig vor den Seitenflächen der Küvetten C angeordnet sind.
  • Die Station 7 umfasst in gleicher Weise:
    • – Eine Infrarot-Lichtquelle 26 angeordnet über der Küvette,
    • – eine Detektor-Anordnung 27 mit Ladungsübertragung (DTC) angeordnet unterhalb der vom Film getragenen Küvetten C, auf welche das Bild der von der Lichtquelle beleuchteten Kugel projiziert wird.
  • Die Verwendung von mehreren Messpositionen auf dem Weg des Films hat den Vorteil der Ermöglichung einer größeren Flexibilität im Betrieb.
  • Es wird bemerkt, dass die Halterung der Lichtquelle, die an der Schiene 5 befestigt ist, im übrigen ein Festhalten der Gesamteinheit Küvetten/Film von oben sicherstellt, so dass das Ende der Schiene vermieden wird.
  • Die Elektromagnete E1, E'1–E2, E'2–E3, E'3 werden von einem Energiekreis BR erregt, der vom Prozessor P derart gesteuert ist, dass ein impulsartiges Magnetfeld erzeugt wird, das dazu in der Lage ist, die Kugel BE im Sinne einer hin- und hergehenden Verschiebung auf dem Boden der Küvette C anzutreiben.
  • Die Kamera 27 ist an den Prozessor P angekoppelt, welcher die Bilder in Echtzeit analysiert, mittels einer geeigneten Logik, indem die Amplitude der Schwingungen der Kugel BE gemessen wird und der kritische Augenblick bestimmt wird, in dem diese Amplitude unter einen vorgegebenen Schwellenwert (beispielsweise 50% der Anfangsamplitude) absinkt.
  • Wohlgemerkt, der Prozessor P bewirkt eine Zählung der Zeitdifferenzen zwischen dem Augenblick, in dem das Reagenz in die Küvette eingebracht wird und diesem kritischen Augenblick, in der Weise, dass daraus eine Koagulationszeit abgeleitet wird.
  • Die Verschiebungen des Films werden mit den Betriebszeiten jeder der Stationen der Vorrichtung synchronisiert und insbesondere mit den Impulsen des von den Spulen erzeugten Magnetfeldes.
  • Eventuell kann die Pipettierstation an derselben Stelle angeordnet sein wie die Messstation.
  • Wohlgemerkt, die Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt.
  • So kann beispielsweise jede Anordnung der Infrarotquelle/Kamera ein Feld darstellen, welches mehrere Küvetten einschließt, von denen jede durch ein paar unterschiedliche Elektromagneten angeregt wird, derart, dass der Küvette auf einem Vorschub von mehreren Schritten ein Prozessor P folgt, welcher derart programmiert ist, dass er gleichzeitig die Verschiebungen der Kugeln unterschiedlicher Küvetten erfasst.

Claims (14)

  1. Vorrichtung zur automatischen Analyse einer Flüssigkeitsprobe, wobei diese Vorrichtung aufeinanderfolgende Einweg-Küvetten (C) enthält, die je einen Boden umfassen, wobei eine dem Boden gegenüberliegende Oberseite eine Öffnung und zwei einander gegenüberliegende überstehende Randleisten (R1, R2) aufweist, die sich auf beiden Seiten der Küvette etwa in der Ebene der Öffnung erstrecken, wobei die Küvetten Seite an Seite angeordnet und durch einen auf besagten überstehenden Randleisten (R1, R2) befestigten biegsamen Film (3) miteinander verbunden sind, der mindestens teilweise die Öffnungen der besagten Küvetten (C) abdeckt und nacheinander angeordnete Eintrittsöffnungen (4) aufweist, die gerade vor den Öffnungen besagter Küvetten liegen, wobei diese Eintrittsöffnungen so ausgelegt sind, dass der kontaktlose Eingriff der Einspritzmittel und/oder der Entnahmemittel ermöglicht wird, wobei eine optische Detektorstation (7) mit einem opto-elektronischen Detektor (27) versehen ist, gekennzeichnet dadurch, dass die optische Detektorstation (7) außerdem eine Lichtquelle (26) umfasst, die oberhalb der Küvette liegt und die Oberseite derselben beleuchtet und dadurch, dass der Film (3) aus einem lichtdurchlässigen Material hergestellt ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Abmessungen der Eintrittsöffnung (4) gemäß den Abmessungen der Pipette, deren Position, sowie gemäß der geforderten Homogenität der Intensität der Lichtbündel bestimmt werden, die ein vorgegebenes Nutzvolumen der Küvette durchqueren.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der Boden der Küvetten (C) den Rollweg einer Kugel (BE) bildet, die von einem äußeren Magnetfeld mitgenommen wird.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, gekennzeichnet dadurch, dass besagte Eintrittsöffnung (4) die Form einer parallel zum Rollweg der Kugel (BE) ausgerichteten Öffnung darstellt, deren Breite geringfügig kleiner als der Durchmesser der Kugel ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das den Film bildende Material flüssigkeitsaufnehmende Eigenschaften aufweist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die aufeinanderfolgenden Küvetten eine Strecke durchlaufen, die aufeinanderfolgend durch eine Pipettierstation (6), eine Detektorstation (7) und eine Abschneidestation (8) für die analysierten Küvetten führt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass besagte analysierte Küvetten (C) in einem einzigen Behälter (9) gesammelt werden.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass besagte überstehende Randleisten (R1, R2) eine solche Form aufweisen, dass sie zwischen Rastkerben eines Mitnehmerbandes eingreifen können.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass besagte Rastkerben das Profil einer Kreis-Evolventen-Verzahnung aufweisen, die einer Zahnleiste mit einer normalen Verzahnungsform entspricht.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 und 9, gekennzeichnet dadurch, dass besagte überstehende Randleisten (R1, R2) die Form eines gleichschenkligen Trapezes aufweisen, dessen große Basisseite einstückig mit der Küvette (C) verbunden ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch, dass die Seitenränder des Films (3) im Abstand der überstehenden Randleisten (R1, R2) der aufeinanderfolgenden Küvetten trapezförmige Ausschnitte aufweisen, deren schräge Kanten sich geradlinig zu den schrägen Kanten der überstehenden Randleisten (R1, R2) erstrecken.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Lichtquelle der genannten Detektorstation (7) eine infrarote Lichtquelle (26) ist und der opto-elektronische Detektor eine Fernsehkamera ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Stütze der auf der Schiene (5) befestigten Lichtquelle von oben her die Gesamtheit der Küvetten (C)/des Films (3) zusammenhält.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, dass das äußere Magnetfeld durch elektromagnetische Mittel (E1, E'1–E2, E'2–E3, E'3) erzeugt wird, die seitlich neben den aufeinanderfolgenden Küvetten, geradlinig vor deren Seitenwänden angeordnet sind.
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