DE69832065T2

DE69832065T2 - Automat für mikrobiologische tests und verfahren dafür

Info

Publication number: DE69832065T2
Application number: DE69832065T
Authority: DE
Inventors: W. Alexander CLARK; Paul Gladnick; E. Robert ARMSTRONG; Nickolas Bachur; Klaus Berndt; Dwight Livington
Original assignee: Becton Dickinson and Co
Current assignee: Becton Dickinson and Co
Priority date: 1997-05-23
Filing date: 1998-05-22
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2018-05-23
Also published as: ATE308037T1; CA2291122A1; WO1998053301A2; US6096272A; US20020064867A1; JP2002510387A; DE69832065D1; WO1998053301A3; US6372485B1; AU7797698A; CA2291122C; JP2008116450A; BR9816343B1; US7115384B2; ES2251085T3; JP4278717B2; AU731314B2; BR9809154B1; BR9816342B1; JP2010044085A

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft das Gebiet der mikrobiologischen Tests.
Für die Durchführung von Tests an mikrobiologischen Proben im Zusammenhang mit der Diagnose und Therapie von Patienten existieren viele herkömmliche Systeme. Die Proben von Mikroorganismen können von verschiedenen Quellen herrühren, zu denen infizierte Wunden, Genitalinfektionen, Zerebrospinalflüssigkeiten, Blut und Abszesse gehören. Aus diesen Mikroorganismenproben wird nach feststehenden Verfahren, die eine Bakterien- oder Zellsuspension von vorgegebener Konzentration erzeugen, eine Impfkultur hergestellt. Die Weiterverarbeitung der Suspension kann vom angewandten Testverfahren abhängen.
Diese Systeme werden beispielsweise eingesetzt, um festzustellen, welche Mikroorganismen in einer Patientenprobe vorhanden sind. Typischerweise werden bei derartigen Systemen in Vertiefungen oder Testkavitäten von Identifikationsschalen Reagenzien eingebracht, die in Gegenwart einer aktiv wachsenden Mikroorganismenkultur die Farbe ändern. Aufgrund des Farbumschlags oder des nicht auftretenden Farbumschlags kann der Mikroorganismus unter Verwendung von Nachschlagetabellen identifiziert werden.
Andere Systeme sind für die Empfindlichkeits- bzw. Resistenzprüfung von Mikroorganismen entwickelt worden. Diese Systeme werden eingesetzt, um die Empfindlichkeit eines Mikroorganismus in einer Probe gegen verschiedene Therapeutika zu bestimmen, wie zum Beispiel Antibiotika. Aufgrund dieser Testergebnisse können Ärzte dann beispielsweise ein antimikrobielles Produkt verschreiben, das die Mikroorganismen erfolgreich abtötet oder ihre Entwicklung hemmt. Insbesondere liefert die qualitative Empfindlichkeitsprüfung einen Hinweis darauf, ob ein Mikroorganismus gegen ein bestimmtes Antibiotikum resistent oder empfindlich ist, gibt aber keinen Hinweis auf den Grad der Empfindlichkeit oder Resistenz des Mikroorganismus. Andererseits liefert die quantitative Empfindlichkeitsprüfung einen Hinweis auf die Konzentration des antimikrobiellen Mittels, die zur Wachstumshemmung des Mikroorganismus benötigt wird. Der Begriff "minimale Hemmkonzentration" (MHK) wird benutzt, um die minimale Konzentration des antimikrobiellen Mittels zu bezeichnen, die erforderlich ist, um das Wachstum des Mikroorganismus zu hemmen.
Die Systeme haben gewisse Nachteile. Zum Beispiel werden bei der Durchführung von Identifikations- und Empfindlichkeitstests die Testplatten bei einer kontrollierten Temperatur über längere Zeit inkubiert. In vorgegebenen Zeitintervallen werden die Kavitäten der Testplatten einzeln auf ein Anzeichen von Farbumschlag oder andere Testkriterien untersucht. Dies kann ein langer und zeitraubender Prozeß sein, wenn er von einem Techniker manuell ausgeführt wird. Außerdem können die Inkubationszeiten für Identifikations- und Empfindlichkeitstestplatten unterschiedlich sein, oder die optimale Zeit zum Ablesen eines Testergebnisses ist unter Umständen vorher nicht bekannt. Daher würde ein Techniker Ergebnisse für eine Probe zu verschiedenen, manchmal weit auseinanderliegenden Zeitpunkten ablesen und aufzeichnen müssen, wodurch Zuordnungs- oder Korrelationsfehler entstehen können.
Automatisierte Systeme sind bei der Durchführung dieser Tests wünschenswert, um die Handhabungszeit durch den Techniker sowie die Möglichkeit eines menschlichen Fehlers zu minimieren. Außerdem werden automatisierte Systeme bevorzugt, die Ergebnisse schnell und genau ermitteln.
In dieser Hinsicht ist eine mikrobiologische Testvorrichtung zur automatischen Inkubation und Ablesung von mikrobiologischen Testplatten bekannt. Die Testplatten dieser Vorrichtung weisen mehrere Kavitäten auf, welche die zu testenden Proben oder Agenzien enthalten. Die Schalen werden zunächst für eine vorgegebene Zeitspanne in einen Inkubator eingebracht. Dann werden die Schalen zu einer Prüfstation transportiert. Über der Schale ist eine Lichtquelle angeordnet, und unter der Schale sind an der Prüfstation ein Paar Videokameras angeordnet. Jede Videokamera nimmt ein Videobild einer gesamten Schale auf. Das Videobildsignal der gesamten Schale wird zur Analyse zu einem Bildprozessor übermittelt.
Der Bildprozessor erfordert gleichmäßige Beleuchtung über der Kontrollstation. Infolgedessen zeichnet der Prozessor den Hintergrundlichtpegel jedes Pixels innerhalb eines interessierenden Bereichs auf, der jeder Kavität der Schale entspricht, um die Streuung in der Lichtquelle zu berücksichtigen. Der Bildprozessor verarbeitet das Videobild der Schale und ermittelt die Anzahl der Pixel für eine bestimmte Kavität, deren Intensität einen vorgegebenen Schwellwert für diesen interessierenden Bereich übersteigt. Wenn die Pixelzahl eine vorgegebene Zahl übersteigt, wird dieser Kavität ein positives Ergebnis zugewiesen. Der Bildprozessor analysiert die binären Teilergebnisse von den Kavitäten, um die mögliche Identität der Mikroorganismen zu ermitteln. Die binären Teilergebnisse werden mit vorher aufgezeichneten Ergebnismustern für jeden Testplattentyp verglichen, um die fragliche Probe zu identifizieren.
Eine mikrobiologische Testvorrichtung zur Erfassung der Gegenwart einer aus der Wechselwirkung eines Reaktionspartners und einer Probe entstehenden fluoreszenzemittierenden Reaktion zum Nachweis, Empfindlichkeits- und Identifikationstest ist gleichfalls bekannt. In dieser Vorrichtung sind innerhalb eine Karussells mehrere Testplatten mit mehreren Testkammern enthalten. Dieses Karussell wird gedreht, um eine der Platten in die Nähe eines Nachweisbereichs zu bewegen. Eine Positioniervorrichtung bewegt diese Platte dann in radialer Richtung aus dem Karussell heraus und in den Nachweisbereich hinein. In unmittelbarer Nähe der so positionierten Platte ist eine Hochenergielichtquelle angeordnet. Die Lichtquelle liefert schmalbandiges Licht, um von der Reaktion innerhalb von Testkammern eine Fluoreszenzemission zu erzeugen, die ihrerseits durch eine gegenüber der Lichtquelle und hinter der positionierten Platte angeordnete Videovorrichtung erfaßt wird. Die Videovorrichtung erzeugt ein Bild auf der Basis der Emissionswellenlänge.
Zur Identifikation von Bakterien ist ein weiteres Testsystem bekannt, das Signale nutzt, die auf der Intensität von monochromatischem Licht basieren, das von Proben reflektiert wird, die in eine Kulturplatte mit mehreren Zellen bzw. Kavitäten eingebracht werden. Eine Drehscheibe, die sechs Interferenzfilter enthält, wird zwischen einer Lampe und einer Lichtleitergruppe eingefügt. Das Licht von der Lampe passiert ein bestimmtes Interferenzfilter, um monochromatisches Licht einer bestimmten Wellenlänge zu erzeugen. Das gefilterte monochromatische Licht wird durch die Lichtleiter so gelenkt, daß es auf entsprechende Kavitäten der Kulturplatte auftrifft. Die Scheibe wird so gedreht, daß die sechs unterschiedlichen monochromatischen Lichtwellenlängen nacheinander auf die Kavitäten auftreffen. Das von den Proben reflektierte Licht wird durch zusätzliche Lichtleiter zu entsprechenden Phototransistoren geleitet. Für jede Probe wird ein auf der Intensität des reflektierten monochromatischen Lichts basierendes Signal abgeleitet. Diese Signale werden dann analysiert, um durch Berechnung der Differenz oder des Verhältnisses zwischen den Signalen und durch Vergleich dieses Ergebnisses mit einem Bezugswert die Identität der Probe zu ermitteln.
Die oben beschriebenen Vorrichtungen genügen jedoch nicht allen Anforderungen einer vollautomatisierten mikrobiologischen Testvorrichtung. Insbesondere können sie nicht gleichzeitig Tests vom kolorimetrischen und vom fluorimetrischen Typ an Testplatten mit mehreren Kavitäten ausführen, die benötigt werden, um genauere Testergebnisse zu erhalten. Ferner sind diese Vorrichtungen im allgemeinen nicht dafür ausgelegt, kontinuierlich Testdaten von mehreren Testplatten mit jeweils einer Vielzahl von Kavitäten auf schnelle und zuverlässige Weise zu erfassen. Darüberhinaus ist die automatisierte Verarbeitung dieser Systeme beschränkt.
EP 0-576291, erteilt an Biorad Laboratories, Inc. beschreibt ein automatisiertes Gerät für die Durchführung klinischer Assays bzw. Analysen, das Reaktionsbehälter mit mehreren Kavitäten auf einem Karussell und Aufnahmegefäße für Assay-Reagenzien und Patientenproben auf einem anderen Karussell aufweist. Die beiden Karussells haben eine gemeinsame Achse und werden unabhängig voneinander angetrieben. Die beiden Karussells rotieren auf eine solche Weise, daß sie die verschiedenen Aufnahmegefäße und Behälter in einer vorgegebenen, durch eine programmierte Steuereinheit bestimmten Reihenfolge auf Arbeitsstationen ausrichten.
EP 0-353592, erteilt an Abbott Laboratories, beschreibt eine Testvorrichtung mit einem Karussell, das eine Vielzahl von Reaktionspatronen aufnimmt, wobei das Karussell in der Lage ist, die Patronen präzise in jeder von drei getrennten Dimensionen zu positionieren, in Kombination mit einem optischen Lesegerät, das die Testergebnisse von jedem Testort jeder Patrone abliest. Außerdem wird ein Eichuntersystem bereitgestellt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist in den Ansprüchen 1 und 34 definiert und stellt ein System bereit, das die oben beschriebenen Probleme löst. Insbesondere bietet die vorliegende Erfindung eine automatisierte mikrobiologische Testvorrichtung, die mehrere Testplatten mit jeweils mehreren Kavitäten auf Identifikation und Empfindlichkeit bei minimalem menschlichem Eingriff während des Testvorgangs prüft. Außerdem führt dieses System Tests sowohl vom kolorimetrischen als auch vom fluorimetrischen Typ aus. Überdies analysiert dieses System schnell die erfaßten Testdaten, um genaue Identifikations- und/oder Empfindlichkeitstestergebnisse zu erzeugen.
Insbesondere betrifft ein Aspekt der vorliegenden Erfindung eine diagnostische mikrobiologische Testvorrichtung mit einer Karusselleinheit, die für die Montage mehrerer Testplatten eingerichtet ist, die jeweils eine Vielzahl von Kavitäten zur Aufnahme einer Testimpfkulturflüssigkeit aufweisen, um eine Reaktion hervorzurufen. Mehrere Lichtquellen lenken Licht von vorgegebenen Wellenlängen auf die Kavitäten der Testplatten, um zu bewirken, daß die Kavitäten Licht emittieren oder absorbieren, das auf der Reaktion der Testimpfkulturflüssigkeit basiert. Ein Lichtnachweisgerät, das ein lineares CCD aufweisen kann, ist gegenüber den Lichtquellen angeordnet, wobei zwischen den Lichtquellen und dem Lichtnachweisgerät mindestens eine Testplatte angeordnet ist. Das Lichtnachweisgerät erfaßt das von den Kavitäten der Testplatten emittierte oder absorbierte Licht, während die Karussellbaugruppe kontinuierlich jede der Testplatten zwischen den Lichtquellen und dem Lichtnachweisgerät rotieren läßt, um den Nachweis von Licht, das durch die Kavitäten der Testplatten emittiert oder absorbiert wird, durch das Lichtnachweisgerät zu ermöglichen. Ein Steuerprozessor empfängt eine Vielzahl von durch das Lichtnachweisgerät erzeugten Signalen, die jeweils dem Fluoreszenz- oder Nichtfluoreszenzlicht entsprechen, das von jeder Kavität erfaßt wird. Der Steuerprozessor ermittelt dann auf der Basis der empfangenen Signale ein Testergebnis für jede Kavität.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und andere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden am besten unter Bezugnahme auf die ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ersichtlich, die nachstehend in Verbindung mit den Zeichnungen gegeben wird. Dabei zeigen:
1 eine perspektivische Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Testvorrichtung mit geschlossener Gehäusetür;
Fig. eine perspektivische Vorderansicht der erfindungsgemäßen Testvorrichtung mit offener Gehäusetür;
3A eine perspektivische Ansicht einer ID/AST-Testplatte.
3B eine Draufsicht einer ID/AST-Testplatte.
3C eine Ansicht einer ID/AST-Testplatte von unten.
4 eine schematische Draufsicht der inneren Komponenten der Vorrichtung von 1;
5 eine schematische perspektivische Ansicht der Karussellbaugruppe;
6 eine perspektivische Ansicht der Plattenträgers;
7 eine schematische perspektivische Ansicht des Meßsystemträgermasts;
8 eine schematische perspektivische Ansicht des CCD-Nachweismoduls;
9 eine Ausführungsform, in der Halbleiter-LEDs und dichroitische Farbtrennfilter verwendet werden.
10A bzw. 10B Vorder- bzw. Seitenansichten einer weiteren Ausführungsform, in der oberflächenmontierte LEDs und Farbtrennfilter verwendet werden;
11 eine schematische Ansicht der Konfiguration der Lichtquellenbaugruppen;
12A ein Lichtausstrahlungsdiagramm von einem Lichtquellenmodul;
12B ein Diagramm eines Beleuchtungsprofils das zur Ansteuerung des Lichtquellenmoduls verwendet wird;
12C ein Lichtausstrahlungsdiagramm von einem Lichtquellenmodul, das sich aus dem Beleuchtungsprofil von 12B ergibt;
13 eine Schaltung zur Steuerung eines Lichtquellenmoduls;
14 eine Ausführungsform eines Lichtquellenmoduls;
15 eine schematische perspektivische Ansicht eines Teils des Plattenträgers und der Testvorrichtung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung bietet ein System und ein Verfahren zur Durchführung hochzuverlässiger Identifikations-(ID-) und antimikrobieller Empfindlichkeits-(AST-) Bestimmungen für Mikroorganismen. Die vorliegende Erfindung ermittelt die Identität und die Empfindlichkeit auf der Basis von Anzeigewerten von Kavitäten 31, die in ID/AST-Platten 30 enthalten sind (siehe die 3A und 3B). Zum Beispiel enthalten in einer Ausführungsform die Kavitäten 31 unterschiedliche Reagens-Substrate und/oder unterschiedliche antimikrobielle Verdünnungen, die einige Zeit nach dem Beimpfen mit dem Organismus ihren optischen Charakter ändern. Das im folgenden beschriebene Nachweisverfahren mißt Änderungen der Absorption, Streuung und/oder Fluoreszenz. Es kann auch die Lumineszenz messen. Diese Änderungen werden verarbeitet, um die Identität und die Empfindlichkeit von Mikroorganismen zu ermitteln.
Die vorliegende Erfindung gestattet einem Techniker beispielsweise, nach dem Beimpfen der Kavitäten 31 der ID/AST-Platte 30 mit einem unbekannten Mikroorganismus die Platte in ein Gerät 20 (dargestellt in 1) einzusetzen, wo sie bei einer eingestellten Temperatur inkubiert wird, periodisch nach Veränderungen abgefragt und zur Identifikation des Mikroorganismus und auf antimikrobielle Empfindlichkeit analysiert wird. Das Gerät 20 nimmt mehrere ID/AST-Platten 30 auf und liefert dem Techniker die Analysenergebnisse zur Positivität, wie weiter unten beschrieben.
Wie in den 3A–3C dargestellt, sind die ID/AST-Platten 30 Einwegelemente, die mit Reagenzien beimpft werden, die sowohl für ID- als auch für AST-Tests benötigt werden. Die Tests werden an Reaktionen ausgeführt, die durch die Proben und Reagenzien hervorgerufen werden, die in einzelne Kavitäten 31 auf jeder ID/AST-Platte 30 eingebracht werden. Die Kavitäten 31 sind auf den ID/AST-Platten 30 als zweidimensionale Matrix mit Zeilen und Spalten angeordnet.
Das Gerät 20 ist in sich abgeschlossen und ausreichend autonom, um die ID/AST-Platten 30 zu testen und die entsprechenden Testergebnisse zu liefern. Das Gerät 20 speichert, inkubiert und liest die ID/AST-Platten 30 ab. Das Gerät 20 hat eine in l geschlossen und in 2 geöffnet dargestellte Tür 21, um den Zugang zum Inneren des Geräts 20 zu ermöglichen.
In einer Ausführungsform, wie auch in 1 dargestellt, ist eine Personalcomputer- (PC)Workstation 40 kommunikativ mit dem Gerät 20 verbunden. Die PC-Workstation ergänzt die Berichts- und Datenverwaltungsmerkmale des mikrobiologischen Informationssystems des Geräts 20, die weiter unten diskutiert werden. Die PC-Workstation 40 bietet Werkzeuge, um die empirische Therapieentscheidung zu verbessern und Fälle für einen Therapieeingriff zu kennzeichnen. Die PC-Workstation 40 schließt außerdem Berichtswerkzeuge ein, um die Infektionsbekämpfung und Epidemiologie zu unterstützen.
Zusätzlich enthält die PC-Workstation 40 eine relationale Datenbank (nicht dargestellt) auf einer Festplatte. Ergebnisse von abgeschlossenen AST- und ID-Tests werden mindestens 52 Wochen in der Datenbank aufbewahrt. Statistisch zusammengefasste Daten werden über einen längeren Zeitraum aufbewahrt. Patienten- und Probeninformationen können über eine elektronische Schnittstelle mit dem Gerät 20 (nicht dargestellt) gesammelt oder von Hand in die PC-Workstation 40 eingegeben werden.
Das Gerät 20 enthält ein Karussell 50, wie in 2 dargestellt. Das Karussell 50 enthält eine Baugruppe 51, die aus Ringen und Rippen besteht, die an einen Antriebsring 52 angeschraubt sind und einen zylinderförmigen Käfig bilden, wie in 5 dargestellt. Das Karussell 50 ist vertikal in einem Gerätegehäuse 60 montiert (dargestellt in 1). Das Gerätegehäuse 60 definiert die Karussellkammer 61 und eine Elektronikkammer 62 (dargestellt in 4). Die Karussellkammer 61 ist isoliert, um ein Inkubationsmilieu mit im wesentlichen gleichmäßiger Temperatur bereitzustellen, und ist bei normalem Betrieb lichtdicht, um den Eintritt vom Umgebungslicht zu verhindern.
In der Baugruppe 51 sind Plattenträger 53 (in 6 dargestellt) montiert, die vier horizontale Etagen bilden, wobei jede Etage sechsundzwanzig Plattenpositionen aufweist. Insgesamt sind hundertvier Plattenpositionen vorgesehen. Natürlich sind diese Anzahlen von Etagen und Plattenpositionen lediglich ein Beispiel und können verändert werden, um sie an die Anforderungen irgendeiner spezifizierten Anwendung anzupassen, wie der Fachmann erkennen wird. Die Plattenträger 53 werden verwendet, um die ID/AST-Platten 30 sowie andere, weiter unten diskutierte Plattentypen zu montieren. Die Plattenträger 53 sind so konstruiert, daß nicht richtig sitzende Platten durch die Plattenträger 53 nicht zurückgehalten werden. Wenn die ID/AST-Platten 30 in den vier Etagen der Baugruppe 51 montiert werden, dann werden sie so angeordnet, daß sie im wesentlichen kreisförmige Reihen und vertikale Spalten von Kavitäten 31 bilden. Innerhalb jeder Etage sind die Plattenpositionen von 0 bis 25 durchnumeriert. Die Plattenposition 0 ist für eine Normierungsplatte reserviert und ist bei normalem Betrieb des Geräts 20 für einen Bediener nicht zugänglich.
Wie in 15 dargestellt, werden Anzeige-Leuchtdioden (LED) 54 benutzt, um anzuzeigen, welche ID/AST-Platten 30 zu entfernen sind (d. h. wenn der Test abgeschlossen ist), und welche Plattenpositionen für neue, ungeprüfte ID/AST-Platten 30 verfügbar sind. Die Anzeige-LEDs 54 können vor oder hinter jedem Plattenträger 53 angeordnet sein. Wie z. B. in 15 dargestellt, ist die Anzeige-LED 54 in einer Leiterplatte 57 hinter dem Plattenträger 53 montiert, der an einer Karussellrippe 58 angeordnet ist. Es kann auch ein Lichtleiter 59 benutzt werden, um das Licht von den Anzeige-LEDs 54 durch eine konvexe Anzeigefläche zu fokussieren.
Die Anzeige-LED 54 kann eine dreifarbige LED sein, in der verschiedene Farben zur Anzeige von Zustands-/Testinformationen benutzt werden. Zum Beispiel kann rot anzeigen, daß ein Test im Gange ist, grün kann anzeigen, daß ein Test abgeschlossen ist; und gelb kann anzeigen, daß eine Plattenposition für eine neue, ungeprüfte ID/AST-Platte 30 verfügbar ist.
Das Karussell 50 enthält außerdem ein Antriebssystem 56. Das Antriebssystem 56 ist innerhalb des Gerätegehäuses 60 und außerhalb des zylinderförmigen Käfigs montiert, der durch die Baugruppe 51 gebildet wird, wie in 4 dargestellt. Das Antriebssystem 56 treibt die Baugruppe 51 über den Antriebsring 52 mit einer vorgegebenen und steuerbaren Winkelgeschwindigkeit an. Eine vollständige Rotation des Karussells 50 (d. h. ein Datenakkumulationszyklus) dient dazu, von jeder innerhalb der Baugruppe 51 montierten ID/AST-Platte 30 Testdaten von nur einer Lichtfrequenz zu erfassen und zu akkumulieren.
Vorzugsweise wird ein Präzisionsschrittmotor benutzt, um für eine genaue Rotationssteuerung der Baugruppe 51 zu sorgen. Natürlich können auch andere Motortypen verwendet werden, zu denen beispielsweise Servomotoren, Synchronmotoren und Gleichstrommotoren gehören.
An dem Antriebsring 52 ist eine ölbehandelte Filzunterlage angebracht, um seine richtige Schmierung sicherzustellen. Um Ölnebel und Kriechen des Öls zu minimieren, kann ein Poly-α-olefinöl oder ein ähnliches Öl verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform kann ein schmierungsfreies Lagersystem verwendet werden.
An der Innenfläche des Antriebsrings 52 ist ein Markierungsmagnet für die Ausgangsstellung befestigt, welcher der Nullstellung der Baugruppe 51 entspricht. Bei der Drehung der Baugruppe 51 wird durch einen innerhalb des Karussells 50 montierten Hallsensor 55 bei jedem Durchgang des Markierungsmagneten durch die Ausgangsstellung ein Signal erzeugt. Dieses Signal wird durch das Gerät 20 benutzt, um während der Drehung der Baugruppe 51 die Plattenposition zu verfolgen. Natürlich können für diesen Zweck auch andere Sensortypen eingesetzt werden. Zum Beispiel können statt dessen Infrarot- und optische Sensoren benutzt werden.
Die Temperatur innerhalb der Karussellkammer 61 wird mittels einer Inkubationsheizung, eines Gebläses und eines dazugehörigen Kanalsystems (nichts davon ist dargestellt), welche die Inkubationsluft verteilen und umwälzen, in genauen Toleranzgrenzen gehalten. Die Inkubationsheizung enthält einen oder mehrere Sensoren 63 (dargestellt in 11) zur Überwachung der Temperatur innerhalb der Karussellkammer 61.
Die Inkubationsheizvorrichtung enthält zwei Heizelemente, die in einer Anordnung mit drei Anschlüssen (nicht dargestellt) verdrahtet sind. In der dritten, an Masse gelegten Zuleitung ist zum Schutz gegen Übertemperatur-Bedingungen der Heizvorrichtung ein selbstrücksetzender Thermoausschalter vorgesehen. Sollte die Temperatur der Karussellkammer 61 über einen ersten vorgegebenen Sollwert ansteigen, wird die Stromversorgung zu der Heizvorrichtung unterbrochen. Wenn die Temperatur unter einen zweiten vorgegebenen Sollwert abfällt, wird der Strom wieder zugeschaltet. Die Stromzufuhr zur Heizvorrichtung wird durch einen Steuerprozessor 70 gesteuert.
Vorzugsweise wird die Karussellkammer 61 kontinuierlich auf einer Temperatur von 35°C gehalten, wobei der erste bzw. der zweite vorgegebene Sollwert auf 39°C bzw. 33°C eingestellt werden. Wie jedoch der Fachmann erkennen wird, können auch andere Temperatureinstellungen benutzt werden, um die jeweiligen Testanforderungen zu erfüllen.
In einer Ausführungsform sind an einem innerhalb der Karussellkammer 61 angeordneten Scanner-Mast (nicht dargestellt) vier Strichcode-Scanner (nicht dargestellt) montiert, entweder innerhalb oder außerhalb des äußeren Umfangs der Baugruppe 51. Für jede Etage der Baugruppe 51 ist ein Strichcode-Scanner vorgesehen. Die Strichcode-Scanner können an jeder ID/AST-Platte 30 befestigte Strichcode-Etiketten (nicht dargestellt) lesen, während die Platten durch die Baugruppe 51 in Drehung versetzt werden. Die Strichcode-Scanner werden durch den Scanner-Mast in der richtigen Beziehung zu den auf der Baugruppe 51 montierten ID/AST-Platten 30 unterstützt und im richtigen Abtastungs-Abstand gehalten.
Die durch die Strichcode-Scanner gelesenen Informationen werden durch das Gerät 20 verwendet, um bestimmte Plattennummern mit von den Platten erfaßten Testdaten zu korrelieren. Vorzugsweise sind die Strichcode-Scanner in der Lage, numerische Code-128-Informationen zu lesen. Statt dessen können jedoch auch andere herkömmliche Strichcode-Formate zum Etikettieren der ID/AST-Platten 30 verwendet werden.
In einer anderen Ausführungsform ist ein Strichcode-Lesegerät (nicht dargestellt) hinter der Gerätefrontplatte 71 installiert. Der Strichcodelaser wird zum Scannen von Strichcode-Etiketten benutzt, die an jeder der beiden Seiten der ID/AST-Platten 30 angebracht werden, bevor die ID/AST-Platten 30 in der Karussellkammer 61 montiert werden. Dies ermöglicht beispielsweise, daß der Bediener ergänzende strichcodierte Informationen an jeder ID/AST-Platte 30 anbringt. Die ergänzenden strichcodierten Informationen könnten zum Beispiel ein von der Klinik angebrachtes Bewertungsetikett sein. In dieser Ausführungsform können die Strichcode-Etiketten gescannt werden, und die jeweilige ID/AST-Platte kann dann umgedreht werden, um die ergänzende Strichcode-Information abzutasten, wodurch dann die ID/AST-Platte 30 mit den ergänzenden Strichcode-Informationen verknüpft wird. Herkömmliche Strichcode-Formate werden durch den Strichcode-Leser unterstützt.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein Handstrichcodelesestift 72, wie in 1 dargestellt, funktionsfähig mit dem Gerät 20 verbunden. Der Strichcodelesestift 72 kann auf die gleiche Weise benutzt werden wie das Strichcodelesegerät (zum Beispiel um vom Bediener generierte Zugangsverknüpfungen zu scannen, oder um Strichcodes zu scannen, die zu groß sind, um an den ID/AST-Platten 30 befestigt zu werden). Herkömmliche Strichcode-Formate werden durch den Strichcodelesestift 72 unterstützt.
Außerdem ist an dem Scanner-Mast ein Plattenpositionssensor für jede Etage montiert. Durch die Plattenpositionssensoren werden Plattenpositionsmarkierungen gelesen, die in die Plattenträger 53 integriert sind. Beim Scannen der Vorderkante der Plattenpositionsmarkierungen erzeugen die Plattenpositionssensoren ein Signal, das benutzt wird, um für die Zeitsteuerung der Testdatenerfassung für jede ID/AST-Platte 30 zu sorgen.
Wie in 4 dargestellt, sind innerhalb der Karussellkammer 61 und außerhalb des Umfangs der Baugruppe 51 mehrere Lichtquelleneinheiten montiert. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die Lichtquelleneinheiten eine Lichtquelleneinheit 80 für sichtbares Licht und eine Lichtquelleneinheit 81 für Ultraviolettlicht (UV) auf (dargestellt in 11).
Die Lichtquelleneinheit 80 für sichtbares Licht enthält vier Lichtquellenmodule für sichtbares Licht und einen Stützmast. Der Stützmast richtet einen Lichtquellenmodul für sichtbares Licht auf jede Etage der Baugruppe 51 aus. Zu jedem gegebenen Zeitpunkt kann eine Spalte von Kavitäten von den ID/AST-Platten 30 durch die Lichtquellenmodule für sichtbares Licht beleuchtet werden.
In einer Ausführungsform enthält jeder Lichtquellenmodul für sichtbares Licht drei parallele vertikale Spalten von je 16 LED (LED). Die erste Spalte besteht aus drei roten LEDs, die zweite aus grünen LEDs und die dritte aus blauen LEDs. In unmittelbarer Nähe zu den in der Baugruppe 51 montierten ID/AST-Platten 30 ist eine holographische Streuscheibe 82 montiert. Die holographische Streuscheibe 82 streut die Beleuchtungsenergie von jeder LED-Spalte (wenn diese eingeschaltet ist). Jede LED-Spalte ist so in den Lichtquellenmodulen für sichtbares Licht montiert, daß ein fester Abstand von der Streuscheibe 82 aufrechterhalten wird. Zur Fokussierung der Beleuchtungsenergie von jeder LED-Spalte auf die vertikalen Kavitätenspalten der ID/AST-Platten 30 können Zylinderlinsen benutzt werden. Die Beleuchtungsachsen für jede LED-Spalte werden für die rote, grüne und blaue Beleuchtung in Deckung miteinander gebracht. Folglich sieht jede Kavitätenspalte einen einheitlichen Streifen einer roten, grünen oder blauen Beleuchtung, je nachdem, welche LED-Spalte eingeschaltet ist.
Jeder Lichtquellenmodul für sichtbares Licht kann außerdem mit einem teilreflektierenden Strahlteiler ausgestattet werden. Der Strahlteiler bewirkt, daß ein Teil der Beleuchtungsenergie von den LEDs auf eine Lichtquellenmonitor-Photodiode 84 auffällt. Das Signal von der Lichtquellenmonitor-Photodiode 84 wird dann verwendet, um die Lichtintensität jeder der LED-Spalten nötigenfalls zu korrigieren. Zum Beispiel kann das Signal von der Lichtquellenmonitor-Photodiode 84 benutzt werden, um Schwankungen in der Lichtleistung während des Aufwärmens der LEDs in der Anlaufzeit über ein weiter unten diskutiertes Beleuchtungsprofil zu kompensieren. Dadurch wird ermöglicht, daß das Gerät 20 die Prüfung schneller beginnt, weil die Prüfung das Aufwärmen der LEDs (d. h. das Erreichen der stationären Lichtleistung) nicht abzuwarten braucht.
Die Lichtquellenmodule für sichtbares Licht sind vertikal beabstandet und werden durch den Stützmast bezüglich der in jeder Etage der Baugruppe 51 montierten ID/AST-Platten 30 richtig angeordnet. Der Stützmast kann außerdem Halterungen für die Strahlteiler, die holographischen Streuscheiben 82 und die Zylinderlinsen aufweisen.
In einer weiteren, in 9 dargestellten Ausführungsform sind andere Anordnungen für die bei der vorliegenden Erfindung eingesetzten Lichtquellen für sichtbares Licht möglich. 9 zeigt eine Ansicht von oben einer Drei-Spektren-Anordnung (z. B. rot, grün und blau) mit Verwendung von drei LEDs (215, 216, 217). In jeder einzelnen Position auf der Z-Achse kann ein Satz von mehr oder weniger als drei LEDs verwendet werden. Gruppen der LED-Sätze können so tief wie nötig in der Z-Achsenrichtung gestapelt werden, um die Gesamtlänge der ID/AST-Platten 30 zu erfassen.
Licht von der LED 216 wird durch einen ersten Oberflächenspiegel 218 im Winkel von 90° in Richtung der Beleuchtungsachse reflektiert. Ein Teil dieses Lichts passiert die dichroitischen Filter 220 und 219 und zweigt in X-Richtung ab zu einem holographischen Streukörper 221. Ein Teil des Lichts wird von jedem Filter nicht durchgelassen und breitet sich weiter in Y-Richtung aus. Der holographische Streukörper 221 bewirkt eine Homogenisierung des Lichts auf eine definierte Weise. Das gefilterte, homogenisierte Licht gelangt durch eine Zylinderlinse 222, die es zu einem homogenen Lichtstreifen von vorgeschriebener Breite an der ID/AST-Platte 30 konzentriert.
Ein Teil des an der ID/AST-Platte 30 fokussierten Lichts wird durch eine Planglasplatte 223 um 90° in einen Lichtleiter 224 umgelenkt, der es auf einen Lichtquellenmonitor 225 konzentriert. Ein durch den Lichtquellenmonitor 225 erzeugtes Signal dient dazu, die Lichtintensität von jeder der Gruppen der LED-Sätze nötigenfalls zu korrigieren.
Entsprechend wird ein Teil des Lichts von der LED 217 durch das dichroitische Filter 219 um 90° reflektiert, und diese gefilterte Energie wird auf die oben beschriebene Weise verarbeitet. Außerdem wird ein Teil des Lichts von der LED 215 durch das dichroitische Filter 220 um 90° reflektiert, und diese gefilterte Energie wird durch die übrigen Komponenten in dem optischen System verarbeitet, wie oben beschrieben.
In einer weiteren Ausführungsform ist in 10A eine Festkörper-Lichtquelleneinheit für sichtbares Licht dargestellt. Mehrere oberflächenmontierte LEDs 300 (SMLEDs) sind in einer Anordnung angebracht, die mit einer Spalte von Kavitäten 31 der ID/AST-Platten 30 übereinstimmt. Die SMLEDs sind in der Anordnung in einem sich wiederholenden Muster angeordnet. Zum Beispiel kann die erste SMLED rot sein, die zweite kann eine grüne SMLED und die dritte eine blaue SMLED sein. Dieses Muster wiederholt sich dann entlang der Anordnung. Es können so viele SMLED-Sätze wie nötig angeordnet werden, um die gewünschte Fläche richtig auszuleuchten.
In dieser Ausführungsform ist die Beleuchtungsachse der SMLED-Reihe in der gleichen Linie mit den Kavitäten 31 angeordnet. Infolgedessen werden die SMLEDs 300 auf der Basis ihres jeweiligen Spektralgehalts (d. h. rote, grüne oder blaue Beleuchtung) eingeschaltet. Wie zuvor wird dieses Licht weiter aufbereitet, um es unter Verwendung eines holographischen Streukörpers 301 und einer Sammellinse 302 zu homogenisieren und auf das Target zu konzentrieren, wie in 10B dargestellt. Wie oben beschrieben, werden auch in dieser Ausführungsform ein Strahlteiler und ein Lichtquellenmonitor verwendet.
Da die Tendenz besteht, daß die Beleuchtungsstärke an den Enden abfällt, können jede LED-Spalte, die holographische Streuscheibe 82 und die Zylinderlinsen physikalisch länger ausgeführt werden als die aktive Fläche der ID/AST-Platten 30. Um den durch die optischen Leistungsverluste an den äußersten Enden der ID/AST-Platte 30 verursachten Lichtabfall zu kompensieren, wird die Beleuchtungsstärke in der Nähe der Enden jeder LED-Spalte verstärkt, um die Gleichmäßigkeit zu verbessern. Eine Möglichkeit, dies zu bewerkstelligen, besteht darin, die LEDs in der Nähe der Enden jeder Spalte mit höheren Strömen anzusteuern, wodurch die Lichtintensität an diesen Enden erhöht wird.
Der zur Ansteuerung der oben diskutierten LEDs oder SMLEDs benutzte Übergangsstrom kann mit Hilfe eines Computerprogramms gesteuert werden, das im Steuerprozessor 70 gespeichert ist, wie in 13 dargestellt. Zur dynamischen Ansteuerung der LEDs können Beleuchtungsprofile verwendet werden, um einen optischen Leistungsverlust zu kompensieren. Wenn die LEDs einer Spalte alle mit dem gleichen Steuerstrom angesteuert werden, dann ist, wie in 12A dargestellt, die Lichtausgangsleistung von den LEDs an den Enden (d. h. oben und unten) der Spalten, gemessen durch ein optisches Detektionssystem 100, kleiner als die Lichtleistung von den LEDs in der Nähe der Spaltenmitte. 12B zeigt ein Beleuchtungsprofil, bei dem LEDs an den Enden der Spalte mit einem höheren Strom angesteuert werden. Dieser erzeugt eine größere Lichtleistung von den LEDs an den Enden der Spalte im Vergleich zu den LEDs in der Nähe der Spaltenmitte. 12C zeigt die resultierende, durch das optische Detektionssystem 100 gemessene Lichtleistung der LED-Spalte bei Ansteuerung durch das Beleuchtungsprofil gemäß 12B.
Das Beleuchtungsprofil gemäß 12B stellt zwar ein komplementäres Profil dar, das benutzt wird, um eine gleichmäßige Lichtleistung zu erzeugen, aber es können verschiedene Beleuchtungsprofile verwendet werden. Diese Profile können auf der Basis unterschiedlicher Kriterien gewählt werden, wie z. B. des Typs der verwendeten Testplatte, der Art des durchzuführenden Tests oder der Rückkopplungssignale. Zum Beispiel kann ein Regelkreis mit proportionaler Rückführung, der Signale von der Lichtquellenmonitor-Photodiode 84 verwendet, Änderungen der Lichtintensität während der Prüfung, während des Aufwärmens der LED oder eine langfristige Verschlechterung des LED-Übergangsstroms korrigieren. Andere Typen von Korrektursystemen mit Rückführung können auf Temperaturänderungen innerhalb des Geräts 20 oder auf Signalen von einer weiter unten diskutierten Normierungsplatte basieren.
Eine weitere Möglichkeit der Kompensation des Intensitätsabfalls an den Spaltenenden besteht darin, die Abstände von LEDs oder SMLEDs an den Enden jeder Spalte geometrisch zu komprimieren, d. h. in einer gestapelten LED-Konfiguration an den Enden. Wie in 14 dargestellt, sind LEDs 90 an den Enden der linearen Anordnung geometrisch komprimiert. Dieser Konfigurationstyp kompensiert die Verschlechterung des optischen Wirkungsgrads an den Spaltenenden. Wenn die LEDs dichter zusammen angeordnet werden, erhöht sich die Beleuchtungsstärke. Vorzugsweise sollten die LEDs so komprimiert werden, daß eine zu dem Abfall inverse Intensität erzeugt wird. Zum Beispiel kann ein Abfall der optischen Kopplung von 90% an den Spaltenenden (bezüglich der Spaltenmitte) durch Verminderung des Mittenabstands der LED an den Spaltenenden um einen Faktor zehn kompensiert werden.
Wie wieder aus 11 erkennbar, weist die Lichtquelleneinheit 81 für UV-Licht zwei röhrenförmige UV-Kaltkathodenlampen auf. Es können auch Glühkathodenlampen verwendet werden. Geeignete Lampen sind beziehbar von Voltarc (VTI Waterbury, CT 06705). Die Strahlung gelangt durch Erregerfilter 85. Die Erregerfilter 85 eliminieren unerwünschte Spektralkomponenten, die in dem von den Lampen ausgestrahlten Licht enthalten sind.
Wie in 11 dargestellt, sind die Lampen auf beiden Seiten der Hauptbeleuchtungsachse angeordnet, so daß eine Spalte von vertikal ausgerichteten ID/AST-Platten 30 gleichzeitig ausgeleuchtet wird. Die UV-Lichtquellen brauchen nicht entlang der Hauptbeleuchtungsachse ausgerichtet zu werden. Die Einstellung der Beleuchtungsstärke wird durch Änderung der Hochfrequenzleistung durchgeführt, die an die Lampe und ihre Reiheninduktivität angelegt wird. Das wird durch einen Steuerprozessor 70 gesteuert. Zu einem Zeitpunkt wird nur eine Lampe beleuchtet. Die andere Lampe wird in Reserve gehalten.
In dieser Ausführungsform wird die Fluoreszenzreaktion durch einen direkten Durchstrahlungsmodus des Lichts durch die Kavitäten 31 angeregt. Es kann jedoch auch ein Reflexionsmodus angewandt werden, der eine Neueinstellung der UV-Lichtquellen erfordern würde.
Eine UV-Lichtquellenüberwachungs-Photodiode 86 für jede Lampe ist so angeordnet, daß sie einen kleinen Anteil der aus der Lampe austretenden Strahlung erfaßt. Das resultierende Signal wird benutzt, um die Intensität der Lampe zu überwachen. Dieses Signal ermöglicht außerdem, daß der Steuerprozessor 70 eine Intensitätsabnahme der Lampe erfaßt, so daß die andere Reservelampe nötigenfalls aktiviert werden kann.
Die aktive Lampe wird nur dann mit voller Leistung betrieben, wenn UV-Anregungsmessungen durchgeführt werden. Andernfalls wird die Lampe auf niedrige Leistung abgedunkelt, um die Lebensdauer der Lampe zu bewahren, oder abgeschaltet, um eine optische Interferenz mit Anzeigewerten zu verhindern, die unter Verwendung der oben diskutierten Anregungslichtquellen für sichtbares Licht aufgenommen werden. Außerdem wird ein Emissionsfilter 83 (dargestellt in 11) benutzt, um etwaige unerwünschte Spektralkomponenten zu eliminieren, die durch die Lampen eingebracht werden können. Zum Beispiel filtert das Emissionsfilter 83 die UV-Lichtwellenlängen der Lampe aus. Der Lampenstrom wird mittels einer Signalleitung, die durch den Steuerprozessor 70 gesteuert wird, für die Erfassung von Prüfdaten auf Betriebsniveau erhöht (d. h. die Lampe wird vom Betrieb mit niedriger Intensität auf Betrieb mit hoher Intensität umgeschaltet).
Die aktive Lampe wird durch eine Stromversorgung 92 für UV-Lichtquellen betrieben. Wie oben diskutiert, wird die Intensitätseinstellung der Lampe durch Verändern der Frequenz der Hochspannungsanregung durchgeführt, die an die Lampe und ihre Serieninduktivität angelegt wird. Eine Erhöhung der Frequenz verursacht eine Abnahme des Lampenstroms, da der induktive Blindwiderstand ansteigt, der wiederum eine Verminderung der Lampenintensität bewirkt.
Die Stromversorgung 92 für UV-Lichtquellen enthält außerdem Hochspannungs-Zungenrelais (nicht dargestellt), um nach Anweisung durch den Steuerprozessor 70 die Stromversorgung von der aktiven Lampe auf die Reservelampe umzuschalten. Wie oben diskutiert, erfolgt die Lampenumschaltung, wenn die Lichtquellenüberwachungs-Photodiode eine wesentliche Intensitätsabnahme der aktiven Lampe feststellt.
Im Betrieb werden die Lichtquelleneinheit 80 für sichtbares Licht und die Lichtquelleneinheit 81 für UV-Licht nacheinander eingeschaltet. Nach einer vollen Umdrehung des Karussells 50 (d. h. nach einem Datenakkumulationszyklus) wird eine Beleuchtung mit einem anderen Wellenlängentyp eingeschaltet. Zum Beispiel werden in einer Anordnung jede in den Lichtquellenmodulen für sichtbares Licht enthaltene LED-Spalte (d. h. rot, grün und blau) nacheinander eingeschaltet, dann wird der UV-Lichtquellenmodul auf volle Leistung geschaltet, wobei jede Lichtquelle während einer vollen Umdrehung des Karussells 50 aktiv ist. Dadurch wird das Gerät 20 in die Lage versetzt, Prüfdaten von jeder ID/AST-Platte 30 auf der Basis verschiedener Lichtwellenlängentypen zu erfassen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Reihenfolge: UV-Aufwärmen, Ablesen der UV-Meßwerte, und anschließend Ablesen der Rot-, Grün- und Blau-Meßwerte.
Wie in 4 dargestellt, ist das optische Meßsystem 100 annähernd in der Mitte der Baugruppe 51 so angeordnet, daß es auf das sichtbare Licht ausgerichtet ist, das während der Anregung mit roter, grüner oder blauer Beleuchtung von den Lichtquellenmodulen für sichtbares Licht durch jede Kavität 31 der ID/AST-Platten 30 durchgelassen wird. Entsprechend wird sichtbare Fluoreszenzstrahlung von den Kavitäten 31 erfaßt, die durch das UV-Licht angeregt wird. Wie oben diskutiert, entfernt das Emissionsfilter 83 unerwünschte Spektralkomponenten, die unter Umständen im Ausgangssignal vorhanden sind, vor der Erfassung durch das optische Meßsystem 100. In einer anderen Ausführungsform kann Nahinfrarotlicht (NIR-Licht) verwendet werden, um die optischen Prüfabtastungen durchzuführen.
Wie der Fachmann erkennen wird, können verschiedene Mittel zur Messung von Änderungen in den optischen Eigenschaften angewandt werden. Zum Beispiel können Photodioden oder eine Anordnung von Photosensoren eingesetzt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden mehrere CCD-Detektormodule 101 und Linseneinheiten 105 (dargestellt in den 7 und 8) bereitgestellt, einer) für jede Etage der Baugruppe 51. Die CCD-Detektormodule 101 und Linseneinheiten 105 werden von einem Mast 103 des Meßsystems getragen. Der Meßmast 103 unterstützt die Linseneinheiten 105 und die CCD-Detektormodule 101 so, daß sie auf die optische Achse einer Kavitätenspalte der ID/AST-Platten 30 ausgerichtet sind.
Die Linseneinheiten 105 enthalten die Objektivlinse 102. Das Licht von jeder Plattenkavitätenspalte wird durch die Objektivlinse 102 auf die CCD-Anordnungen 104 fokussiert.
Jeder CCD-Detektormodul 101 enthält eine CCD-Anordnung 104. Zum Beispiel kann eine lineare 2048-Pixel-CCD-Anordnung verwendet werden. Die CCD-Anordnungen 104 erfassen und messen die Lichtintensität, die durch jede Kavität 31 durchgelassen wird, wenn diese durch die roten, grünen und blauen LEDs beleuchtet wird. Auf ähnliche Weise wird unter Anregung mit UV-Licht sichtbares Fluoreszenzlicht durch die CCD-Anordnung 104 erfaßt. Alternativ kann die UV-Lichtanregung so positioniert werden, daß die CCD-Anordnungen 104 das reflektierte oder absorbierte sichtbare Fluoreszenzlicht von den Kavitäten 31 erfassen.
Die CCD-Anordnungen 104 sind bezüglich jeder Etage so positioniert, daß sie für eine Überabtastung aller Positionen der Kavitäten 31 in jeder Spalte der ID/AST-Platten 30 bei reichlicher Beleuchtung sorgen. Das einzige Licht, das für die CCD-Anordnungen 104 erfaßbar ist, sind das durch die Kavitäten 31 hindurchtretende monochromatische Licht oder die sichtbaren Fluoreszenzemissionen von den Kavitäten 31. Daher erfassen und messen die CCD-Anordnungen 104 die Lichtintensität der Kavitäten, aber keines anderen Objekts, das durch die Lichtquelleneinheiten beleuchtet wird. Die Spalteninformation in Richtung der Y-Achse, die eine vertikale Informationsscheibe darstellt, wird elektronisch durch die CCD- Anordnungen 104 abgetastet. Zur Erfassung und Messung der Lichtintensität von einer Kavitätenspalte sind mehrere Informationsscheiben erforderlich. Die X-Achsen-Information wird mit der Drehung der Baugruppe 51 akkumuliert (d. h. die ID/AST-Platten 30 werden so gedreht, daß die nächste vertikale Informationsscheibe abgetastet werden kann).
Die Empfindlichkeit der CCD-Detektionsmodule 101 wird durch die für jede CCD-Anordnung 104 gewählte Integrationszeit bestimmt. Wie der Fachmann verstehen wird, setzt sich Licht aus einzelnen Photonen zusammen. Zu jedem Photon gehört ein extrem kleiner Energiebetrag. Die Zeit, die zum Laden der Pixel benötigt wird, wird als Integrationszeit bezeichnet. Unterschiedliche Photonenmengen, die von den einzelnen Kavitäten 31 emittiert oder absorbiert werden, treffen auf einzelne Pixel innerhalb jeder CCD-Anordung 104 auf und laden die Pixel auf verschiedene Niveaus auf, die proportional zu dem auftreffenden Licht sind.
Die Integrationszeit für die CCD-Anordnungen 104 bei der vorliegenden Erfindung ist veränderlich. Dadurch erhält die vorliegende Erfindung die Flexibilität, daß sie ID/AST-Platten 30 aufweist, die Substrate mit verschiedenen optischen Eigenschaften enthalten (d. h. lichtdurchlässige oder optisch dichte Substrate). Nach Informationen, die aus dem Strichcode-Etikett erfaßt werden, wird die Integrationszeit eingestellt, um die Verstärkung für jede ID/AST-Platte 30 zu steuern. Die Integrationszeit für die nächste ID/AST-Platte 30 wird eingestellt, bevor diese durch die Lichtquellen beleuchtet wird. In einer Ausführungsform wird eine Standard-Integrationszeit von annähernd 4,0 ms gewählt. Andere Integrationszeiten können nach Bedarf durch den Steuerprozessor 70 während der Prüfung der ID/AST-Platten 30 ausgewählt werden.
Die Datenverarbeitung der akkumulierten Pixelinformationen erfolgt durch vier Detektor-Mikrosteuereinheiten (und Unterstützungsschaltungen) 106, eine für jeden CCD-Detektormodul 101. Jede Detektor-Mikrosteuereinheit 106 empfängt und verarbeitet Daten von den zugehörigen CCD-Anordnungen 104. Diese Daten werden von jeder Kavität 31 erfaßt, wenn diese während der Rotation der ID/AST-Platte 30 mittels der Baugruppe 51 durch die roten, grünen und blauen LEDs beleuchtet und durch das UV-Licht angeregt wird.
Im Betrieb nutzen die Detektor-Mikrosteuereinheiten 106 das durch die Plattenpositionssensoren erzeugte Plattenmarkierungssignal, um die Datenerfassung für die Platte über die CCD-Anordnungen 104 auszulösen. Wie oben erwähnt, wird das Plattenmarkierungssignal erzeugt, wenn während der Rotation der Baugruppe 51 die Plattenpositionsmarkierungen an den Plattenpositionssensoren vorbeilaufen. Dieses Signal dient als Startpunkt der Zeitsteuerung für die Erfassung von Prüfdaten.
Das Karussell 50 rotiert stetig, während die Detektor-Mikrosteuereinheiten 106 Testdaten empfangen, die durch die CCD-Anordnungen 104 erfaßt werden. In dieser Ausführungsform messen die CCD-Anordnungen 104 mehr als eine Variable parallel (Absorption, Trübung und/oder Fluoreszenz) von im wesentlichen der gleichen räumlichen Position. Die Messungen werden durch die linearen CCD-Anordnungen aufgenommen, während die ID/AST-Platten 30 "vorbeifliegen". Alle Detektor-Mikrosteuereinheiten 106 empfangen gleichzeitig die Testdaten von den CCD-Anordnungen 104, während eine Kavitätenspalte der ID/AST-Platten 30 durch das Licht von der Lichtquelleneinheit 80 für sichtbares Licht beleuchtet oder durch die Lichtquelleneinheit 81 für UV-Licht angeregt wird.
Eine Justiermarke (nicht dargestellt) an jeder der ID/AST-Platten 30 wird lokalisiert, indem an der Serie von Datenabtastungen der linearen Anordnung eine algorithmische Suche durchgeführt wird. Zusätzlich zu dem ersten Pixel der CCD-Anordnung 104, wo die Justiermarke beginnt, liefert die Kenntnis der Schrittzahl des Schrittmotors des Antriebssystems 56, die zwischen dem Startpunkt der Zeitsteuerung und der Justiermarke aufgetreten ist, die benötigte Information zur präzisen Lokalisierung jeder Kavität 31 auf der abgetasteten ID/AST-Platte 30.
Während des Prüfdatenerfassungsvorgangs treten zwei Normierungsprozesse der Lichtquellen auf. Der erste vermindert die Auswirkungen räumlicher Inhomogenitäten von einer Kavität zur anderen. Der zweite Normierungsprozeß beinhaltet die Überwachung der momentanen Lichtquellenintensität gleichzeitig mit der Erfassung der Prüfdaten durch die CCD-Anordnung 104.
Eine Normierungsplatte dient als Bezugsplatte für die Gerätekorrektur des optischen Meßsystems 100. Jede Etage der Baugruppe 51 enthält eine Normierungsplatte, die sich in der Position null auf jeder Etage befindet. Die Normierungsplatte enthält eine Matrix von Absorbern im Kavitätenformat der ID/AST-Platte. Die Normierungsplatte ist so konstruiert, daß sie eine den ID/AST-Platten 30 äquivalente Nominalgeometrie aufweist. Die Anzeigewerte von der Normierungsplatte ändern sich nicht mit der Zeit, und die Platte läßt die gleiche Lichtintensität durch, wenn sie gleichmäßig beleuchtet wird. Durch Messung des Ausgangssignals von jeder Kavität der Normierungsplatte wird ein Korrekturfaktor für jede Kavität erzeugt, um etwaige Ungleichmäßigkeiten in der Lichtquellenintensität von einer Kavität zur anderen zu eliminieren, im optischen System auftretende Verluste in Signalen von individuellen Kavitäten zu korrigieren und die im Lauf der Zeit auftretende Verminderung der LED-Ausgangsleistung zu kompensieren. Prüfdaten, die von jeder ID/AST-Platte 30 in einer Etage der Baugruppe 51 erfaßt werden, werden bezüglich etwaiger Änderungen im optischen System seit der letzten Ablesung der Normierungsplatte für diese Etage korrigiert (normiert).
In einer Ausführungsform liefert eine wählbar eingeschaltete monochromatische Lichtquelle eine lineare Beleuchtung für eine Spalte von einheitlichen Kavitäten der Normierungsplatte. Das Profil der Beleuchtungsstärke entlang der Spalte wird stückweise reguliert, um eine einheitliche Detektor-Reaktion für alle Kavitäten in der Spalte der Normierungsplatte bereitzustellen. Die Spalten aller ID/AST-Platten 30 werden dann mit diesem Profil beleuchtet. Die optische Normierungsreaktion jeder Kavität in der ID/AST-Platte 30 wird dadurch für alle Kavitätenpositionen innerhalb jeder Spalte mit einheitlicher Empfindlichkeit gemessen.
Wie oben erwähnt, wird das Signal von der Lichtquellenmonitor-Photodiode 84 benutzt, um etwaige Änderungen in der Lichtintensität der Lichtquelieneinheit 81 für sichtbares Licht zu bestimmen, während die Karussellbaugruppe 51 rotiert. Während die Normierungsplatte verwendet wird, um relative räumliche Intensitätsänderungen zu überwachen, ermöglicht die Lichtquellenmonitor-Photodiode 84 bei der vorliegenden Erfindung die Überwachung der quasi-absoluten Intensität, während diese im Verlauf einer einzelnen Rotation der Karusselleinheit 51 schwankt oder während eines längeren Zeitraums variiert. Die Lichtquellenmonitor-Photodiode 84 wird gleichzeitig mit jeder Erfassung durch die CCD-Anordnung überwacht. Die Detektor-Mikrosteuereinheit 106 weist zwei Korrekturfaktoren auf, die auf jeden Satz von erfaßten Testdaten anzuwenden sind, so daß etwaige Differenzen zwischen Testdatenabtastungen allein auf die optischen Eigenschaften der Reagenzien in den Kavitäten 31 zurückzuführen sind.
Jede Detektor-Mikrosteuereinheit 106 empfängt außerdem Daten von einer CCD-Dunkelstromabtastung. Die Dunkelstromkorrektur wird pixelweise auf die Daten angewandt.
In einer alternativen Ausführungsform können eine Quelle für sichtbares Fluoreszenzlicht und ein Filterrevolver (nicht dargestellt) anstelle der oben diskutierten für sichtbares Licht verwendet werden. Der Filterrevolver enthält mehrere Spektralfilter. In dieser Ausführungsform werden zum Beispiel Absorptions- und Trübungsmeßwerte in drei aufeinanderfolgenden Drehungen der Baugruppe 51 erfaßt, während Fluoreszenzmeßwerte während einer vierten Umdrehung erfaßt werden. Nach Abschluß der ersten Umdrehung zur Normierung und zur Lokalisierung der Justiermarken (diese erfolgt etagenweise für jede Platte) schaltet der Filterrevolver zu seinem ersten Spektralfilter um. Bei Erreichen der Normierungsplatte schaltet der Filterrevolver weiter zum zweiten Spektralfilter. Testdatenerfassung, Normierung und der Berechnungsprozeß, wie oben beschrieben, werden für jedes Spektralfilter im Filterrevolver wiederholt. Nach Durchführung von kolorimetrischen Messungen wird die Quelle für sichtbares Fluoreszenzlicht abgeschaltet. Der Filterrevolver schaltet zu einem Emissionsfilter um, und Fluoreszenzmessungen werden auf ähnliche Weise durchgeführt.
Um die Belastung bei der Nachverarbeitung zu reduzieren, werden alle Pixelinformationen eliminiert, die nicht mit den Kavitäten der ID/AST-Platte verbunden sind. Zum Beispiel kann das Analogsignal von der CCD-Anordnung 104 digitalisiert werden, und die Detektor-Mikrosteuereinheit 106 kann dann das digitalisierte Signal entsprechend verarbeiten. Die Testdaten für jede Kavität 31 (d. h. die Lichtintensitäts-Informationen) werden dann gemittelt. Die Mittelung erfolgt auf der Basis eines Wertes pro Pixel, der von der CCD-Anordnung 104 für jede Kavität 31 empfangen wird. Die Mittelung erzeugt einen einzigen ganzzahligen Wert für jede Kavität 31. Für jeden Datenakkumulationszyklus (d. h. rote, grüne und blaue Beleuchtung und Anregung mit UV-Licht) wird ein Zahlenwert erzeugt. Diese Information wird dann über ein busfähiges serielles Datenübertragungsprotokoll zum Steuerprozessor 70 übermittelt.
In einer Ausführungsform wird durch die Detektions-Mikrosteuereinheit 106 eine räumliche Mittelung eines Analogsignals von den CCD-Anordnungen 104 durchgeführt, um unerwünschte optische und elektrische Artefakte aus Probenspaltendaten zu eliminieren. Die räumliche Mittelung wird unter Anwendung einer partiellen analogen Dekommutation der Pixelintensität des Analogsignals durchgeführt.
Wie in 4 dargestellt, ist der Steuerprozessor 70 im Elektronikfach 62 des Gerätegehäuses 60 installiert. Der Steuerprozessor 70 umfaßt die Gerätefrontplatte 71, eine Tastatur 72, ein Laufwerk 73 mit einem computerlesbaren Medium (z. B. ein Disketten- oder CD-ROM-Laufwerk) und einen Lautsprecher/akustischen Alarm. Der Steuerprozessor 70 umfaßt außerdem eine E/A-Schnittstellenleiterplatte, eine Zentraleinheit (CPU), einen Speicher, eine Ethernet-Schnittstellenschaltung, eine Sichtanzeige-Treiberschaltung (keines dieser Elemente ist dargestellt). Der Steuerprozessor 70 kann außerdem mit einer Maus ausgestattet sein.
Im Betrieb führt der Steuerprozessor 70 durch Abarbeiten von Anweisungen, die in einem computerlesbaren Medium gespeichert sind, die folgenden Funktionen aus. Der Steuerprozessor 70 erfaßt den Markierungsmagneten für die Ausgangsstellung am Antriebsring 52 durch den Hallsensor 55. Dies erfolgt, um die auf der Baugruppe 51 montierten ID/AST-Platten 30 während der Rotation richtig weiterzuschalten. Befehle in einer höheren Programmiersprache werden zu den Detektor-Mikrosteuereinheiten 106 übermittelt, um die Prüfung der ID/AST-Platten 30 zu starten oder zu stoppen. Die Intensität der UV-Lichtquelleneinheit 81 wird auf der Basis des Signals von der UV-Lichtquellenmonitor-Photodiode 86 gesteuert. Der Steuerprozessor 70 beleuchtet die Zustandsanzeige-LEDs 54 auf den Plattenträgern 53. Die Anzeige-LEDs 54 kennzeichnen, wie oben diskutiert, welche ID/AST-Platten 30 geprüft worden sind und aus der Baugruppe 51 entfernt werden können. Die Inkubationstemperatur wird gleichfalls über Signal-/Steuerleitungen, die funktionsfähig mit dem Inkubationsheizer verbunden sind, durch den Steuerprozessor 70 gesteuert.
Der Steuerprozessor 70 empfängt außerdem die von den Strichcodescannern, dem Strichcodeleser und dem Strichcodelesestift 72 erzeugten Daten. Wie oben diskutiert, werden die Daten von den Strichcodescannern benutzt, um die erfaßten Daten mit einer bestimmten ID/AST-Platte 30 zu korrelieren. In jedem Datenakkumulationszyklus (d. h. in einer Umdrehung der Baugruppe 51) erwartet der Steuerprozessor 70 den Empfang von Daten, die sich auf die Strichcodeetiketten jeder ID/AST-Platte 30 in der Baugruppe 51 beziehen, und von Testdaten für jede ID/AST-Platte 30. Wenn die einen oder die anderen empfangen werden, stellt der Steuerprozessor 70 fest, daß eine ID/AST-Platte 30 in dieser Plattenposition logisch vorhanden ist. Wenn jedoch beide Datentypen nicht empfangen werden, verwirft der Steuerprozessor 70 die Daten für diesen Akkumulationszyklus.
Nach Abschluß eines Datenakkumulationszyklus empfängt der Steuerprozessor 70 seriell die Daten von den Detektor-Mikrosteuereinheiten 106. Diese Daten werden im Speicher abgelegt. Der Steuerprozessor 70 interpretiert dann die Daten von den ID-Kavitäten 31 (d. h. von den Kavitäten, die zum ID-Abschnitt (Identifikationsabschnitt) der ID/AST-Platten 30 gehören, wie weiter unten diskutiert), um eine Identifikation des Organismus zu erzeugen. Der Steuerprozessor 70 interpretiert außerdem die Daten von AST-Kavitäten 31, um entweder MIC-Ergebnisse zu erzeugen, oder erzeugt, nach Richtlinien des National Committee for Laboratory Standard (NCCLS), ein Ergebnis 'empfindlich', 'dazwischenliegend' (neutral) oder 'resistent' (SIR-Ergebnis), das sich auf den Umschlagpunkt für AST-Kategorien bezieht. Die Endergebnisse der ID/AST-Platten 30 werden im Speicher abgelegt und können auf eine Diskette heruntergeladen werden, zum Beispiel, um Speicherplatz im Speicher zu sparen.
Weitere vom Steuerprozessor 70 ausgeführte Funktionen sind unter anderem die Kommunikation mit extern angeschlossenen Netzgeräten (z. B. einem lokalen Kommunikationsnetz (LAN) und dergleichen), die Bereitstellung eines Druckerausgangs, die Ausführung von Inbetriebnahme- und Selbstdiagnosetests, um sicherzustellen, daß das Gerät 20 richtig arbeitet, und die Erzeugung entsprechender Alarmsignale. Der Steuerprozessor 70 bietet außerdem dem Bediener eine graphische Anwenderschnittstelle (nicht dargestellt) über die Frontplatte 71 des Geräts und nimmt über die Tastatur 72 Anwenderbefehle und Eingaben an.
Wie wieder aus den 3A–3C erkennbar, werden ID/AST-Platten 30 in einem Kombinationsformat geliefert. Jede ID/AST-Platte 30 weist Reagenskavitätspositionen auf, die ID- und AST-Tests auf der gleichen Platte ausführen können. Wie oben diskutiert, enthalten die ID/AST-Platten 30 die Kavitäten 31 und die Strichcode-Etiketten. Die Kavitäten 31 sind in einen ID-Abschnitt 33 und einen AST-Abschnitt 34 getrennt. Der ID-Abschnitt 33 der ID/AST-Platte 30 besteht aus einundfünfzig Kavitäten 31. Der AST-Abschnitt 34 der ID/AST-Platte 30 besteht aus fünfundachtzig Kavitäten 31. Zum Beispiel können die Kavitäten 31 des AST-Abschnitts 34 getrocknete Antibiotika enthalten.
Die ID/AST-Platten 30 enthalten außerdem eine Unterlage 35, ein Chassis bzw. einen Baugruppenträger 36, einen Deckel 37 und Celluloseacetat-Polster 38. Jede ID/AST-Platte 30 weist außerdem ein Plattenetikett auf (nicht dargestellt), das Informationen zur Kennzeichnung der vollständigen Fertigungsvorgeschichte der jeweiligen ID/AST-Platte 30 enthält.
Das Strichcode-Etikett liefert Informationen bezüglich des Typs der ID/AST-Platte und weist außerdem zu Identifikationszwecken eine eindeutige laufende Nummer auf. Das Strichcode-Etikett kann im Code 128, im numerischen Format oder in irgendeinem anderen geeigneten Strichcodeformat bereitgestellt werden.
Jede ID/AST-Platte 30 wird mit einem in Kulturlösung suspendierten Organismus beimpft, bevor sie in das Gerät 20 eingesetzt wird. In der Praxis ist der Mikroorganismus eine verarbeitete und erneut suspendierte Verdünnung eines mikrobiologischen Wachstums aus einer Primärkultur entweder in einer ID-Impfflüssigkeit oder in einer AST-Impfflüssigkeit, die dann in die Testplatte gegossen wird. Die ID/AST-Platten 30 werden zum Füllen mit den Impföffnungen 39 an der Oberseite schräggestellt. Getrennte Impfkulturen werden von Hand in die ID- und AST-Öffnungen 39 eingefüllt. Jede Kavität 31 im ID-Abschnitt 33 wird mit der ID-Impfflüssigkeit beimpft, während die Impfkultur an der Platte abwärts zum Polster 38 fließt. Jede Kavität 31 im AST-Abschnitt 34 wird mit der AST-Impfflüssigkeit beimpft. Die Impfkulturen fließen serpentinenartig die ID/AST-Platte 30 hinab und füllen die Kavitäten 31, während die Flüssigkeitsfront sich vorwärts zum Polster 38 bewegt. Jede Kavität 31 wird entlüftet, wodurch die Kavität 31 mit Flüssigkeit gefüllt werden kann. Jede Kavität 31 weist einen scharfen, runden Rand auf, um eine gleichbleibende Flüssigkeitsmenge vom Überschuß zu trennen und jede Kavität 31 von Flüssigkeit in benachbarten Kavitäten 31 zu isolieren. Das Polster 38 saugt überschüssige Flüssigkeit auf.
Die ID/AST-Platten 30 werden in einer Plattenimpfstation (nicht dargestellt) mit den Impfflüssigkeiten beimpft. Jede Station enthält zwei Röhren mit Impfflüssigkeit (d. h. die ID-Impfflüssigkeit und die AST-Impfflüssigkeit) und unterstützt eine ID/AST-Platte 30. Unter Schwerkrafteinwirkung fließen die Impfflüssigkeiten durch die ID/AST-Platten 30.
Die ID-Impfflüssigkeit und die AST-Impfflüssigkeit weisen das Reagens-Teilsystem auf, das alle Reagenzien einschließt, die zur Verarbeitung von isolierten Bakterienkolonien zu präparierten Impfkulturen zum Einbringen in den ID-Abschnitt 33 und den AST-Abschnitt 34 der ID/AST-Platten 30 erforderlich sind.
Die ID-Impfflüssigkeit wird zur Identifikation von Organismen verwendet. Es können verschiedene ID-Impfflüssigkeiten eingesetzt werden, obwohl eine physiologische Kochsalzlösung bevorzugt wird. Um das Füllen der ID/AST-Platte 30 in der Plattenimpfstation zu verbessern, kann ein Reinigungsmittel zugesetzt werden. Vorzugsweise beträgt die Impfgutdichte für das Beimpfen der ID-Platte mindestens 1 × 10⁵ koloniebildende Einheiten pro Milliliter (cfu/ml). Es können Identifikationsmittel verwendet werden, zu denen Phenolrot und Iod-Nitro-Tetrazolium (INT) gehören. Außerdem können verschiedene Substrate verwendet werden, zu denen 4-Methylumbelliferron-(4-MU-)Derivate, Methylaminocumarin-(4-AMC-)Derivate, Paranitrophenol-Derivate und Äskulin gehören.
Die zur AST-Bestimmung verwendete AST-Impfflüssigkeit ist eine modifizierte Formulierung von Mueller-Hinton-Kulturflüssigkeit. Vorzugsweise beträgt die Impfdichte für das Beimpfen von AST-Platten mindestens 1 × 10⁵ cfu/ml. Für andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wie z. B. für "schnelle" AST-Testergebnisse, können andere Impfdichten verwendet werden. Dabei handelt es sich um AST-Testergebnisse, die innerhalb von 16 Stunden nach dem Beimpfen von ID/AST-Platten 30 gewonnen werden.
Es können verschiedene AST-Indikatoren verwendet werden. Der bevorzugte Indikator für AST-Bestimmungen bei der vorliegenden Erfindung ist alamarBlue^TM, ein redox-gepufferter Oxidations-Reduktions-Indikator. Der Indikator wird unmittelbar vor der Zugabe der Mikroorganismenprobe, die durch das Gerät 20 geprüft werden soll, der AST-Impfflüssigkeit zugesetzt und vermischt.
Wie oben erwähnt, interpretiert der Steuerprozessor 70 die Daten von den Kavitäten 31 zum Zweck des Nachweises, der Identifikations- und Empfindlichkeitsprüfung. Der Steuerprozessor benutzt drei variable Schwellwerte zur Interpretation dieser Daten: einen absoluten, einen dynamischen und einen relativen Schwellwert. Bei Verwendung des absoluten Schwellwerts wird eine Positivitätsbewertung durchgeführt, indem ermittelt wird, ob der normierte Anzeigewert der Kavität 31 über (positiv) oder unter (negativ) einem bestimmten vorgegebenen Wert liegt. Bei Verwendung des dynamischen Schwellwerts wird unter Verwendung von ersten und zweiten Differenzen oder anderen mathematischen Manipulationen von Nachweisdaten, die sich auf die Änderungsgeschwindigkeit des Signalanstiegs als Funktion von der Zeit beziehen, eine Reaktionsbestimmung des Reagens berechnet, indem ermittelt wird, wann bestimmte Parameter der berechneten ersten und/oder zweiten Differenzen überschritten worden sind. Bei Verwendung des relativen Schwellwerts wird eine Reaktionsbestimmung des Reagens durchgeführt, indem ein Schwellwert festgesetzt wird, der um einen vorgegebenen Prozentsatz über dem Startsignalpegel der betreffenden Kavität 31 liegt.
Im Betrieb werden die ID/AST-Platten 30 in dem Karussell 50 des Geräts 20 montiert und inkubiert. Während nacheinander die Lichtquelleneinheit 80 für sichtbares Licht und die UV-Lichtquelleneinheit 81 eingeschaltet werden, wird ein Anzeigewert erfaßt, der den roten, grünen, blauen und Fluoreszenz-Lichtwellenlängen entspricht. Auf der Basis der Rotationsgeschwindigkeit des Karussells 50 werden Lichtintensitätsmeßwerte in vorgegebenen Intervallen durch das optische Meßsystem 100 erfaßt.
Wenn zum Beispiel das Karussell 50 durch das Antriebssystem 56 mit einer Winkelgeschwindigkeit von 2,0 Umdrehungen pro Minute (U/min) angetrieben wird, erfordert eine Umdrehung des Karussells 50 30 Sekunden. Daher sind zur Akkumulation von Daten für rote, grüne, blaue und UV-Wellenlängen zwei Minuten erforderlich. Dementsprechend kann bei der vorliegenden Erfindung alle zwei Minuten ein vollständiger Datensatz erfaßt werden. Da es möglich ist, die Winkelgeschwindigkeit zu variieren, kann für verschiedene Tests eine unterschiedliche Winkelgeschwindigkeit verwendet werden. Zum Beispiel kann es wünschenswert sein, UV-Daten mit 1,0 U/min zu akkumulieren (während andere Testdaten mit 2,0 U/min akkumuliert werden). In diesem Fall würde ein vollständiger Datensatz bis zum Abschluß 2,5 Minuten erfordern.
Bei der vorliegenden Erfindung kann man nach einer Inkubationsdauer von 18–24 Stunden AST-Endpunktergebnisse erhalten, die auf den Meßwerten der Kavität 31 basieren. In einer alternativen Ausführungsform kann man AST-Ergebnisse innerhalb von 16 Stunden nach dem Beimpfen der Platte erhalten.
In Bezug auf die Identifikationsgenauigkeit enthält der Steuerprozessor 70 eine ID-Taxa-Datenbank (Gruppendatenbank), die mehr als 126 Spezies für gramnegative Organismen und 130 Spezies für grampositive Organismen umfaßt. Der Steuerprozessor 70 enthält außerdem eine AST-Taxa-Datenbank, die der ID-Taxa-Datenbank sowohl für grampositive als auch gramnegative Organismen äquivalent ist. Für die Zwecke der AST-Prüfung schließt die vorliegende Erfindung außerdem eine Datenbank mit allen gegenwärtig bekannten human- und tiermedizinischen antimikrobiellen Mitteln ein.
Nachdem die vorliegende Erfindung oben anhand konkreter Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht es sich, daß die Erfindung nicht auf die hierin offenbarten Ausführungsformen eingeschränkt oder begrenzt sein soll.

Claims

Diagnostische mikrobiologische Testvorrichtung (20), die aufweist: eine Karussellbaugruppe (50) zur Montage mehrerer Testplatten (30), die jeweils mehrere Kavitäten (31) für die Aufnahme einer Impfmaterialtestflüssigkeit zum Auslösen einer Reaktion aufweisen; mehrere Lichtquellen (80, 81), die in der Lage sind, Licht von vorgegebenen Wellenlängen auf die Kavitäten der Testplatten zu lenken, um zu bewirken, daß die Kavitäten aufgrund der Reaktion der Impfmaterialtestflüssigkeit Licht emittieren oder absorbieren; ein gegenüber den Lichtquellen angeordnetes Lichtnachweisgerät (101), wobei mindestens eine Testplatte (30) zwischen den Lichtquellen und dem Lichtnachweisgerät positioniert ist, wobei das Lichtnachweisgerät zum Nachweis des Lichts dient, das von den Kavitäten der mindestens einen Testplatte (30) emittiert oder absorbiert wird, wobei die Karussellbaugruppe während des Tests kontinuierlich rotiert, um jede der Testplatten zwischen den Lichtquellen und dem Lichtnachweisgerät zu positionieren und zu ermöglichen, daß von den Kavitäten der Testplatten emittiertes oder absorbiertes Licht durch das Lichtnachweisgerät erfaßt wird, während sich die Testplatten an den Lichtquellen vorbeibewegen; und einen Steuerungsprozessor (70), der so angepaßt ist, daß er mehrere von dem Lichtnachweisgerät erzeugte Signale empfängt, wobei jedes Signal dem von der jeweiligen Kavität erfassten Licht entspricht, wobei der Steuerungsprozessor zur Bestimmung des Testergebnisses für jede Kavität auf der Basis der empfangenen Signale dient.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine Impfmaterialtestflüssigkeit aufweist, wobei die Impfmaterialtestflüssigkeit ein oder mehrere Reagenzien und eine mikrobiologische Untersuchungsprobe aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Impfmaterialtestflüssigkeit eine Reaktion auslöst, um ein Identifikationstestergebnis zu liefern.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Impfmaterialtestflüssigkeit eine Reaktion auslöst, um ein Testergebnis der Antibiotika-Empfindlichkeit zu liefern.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Lichtnachweisgerät (101) eine lineare CCD-Anordnung (104) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, die ferner eine Einrichtung zur räumlichen Mittelung eines analogen linearen CCD-Signals von der linearen CCD-Anordnung aufweist, um unerwünschte optische und elektrische Artefakte aus Probenspaltendaten der linearen CCD-Anordnung zu eliminieren.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Mittelungseinrichtung die räumliche Mittelung unter Anwendung einer teilanalogen Dekommutation der Pixelintensität des analogen linearen CCD-Signals durchführt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Lichtnachweisgerät (101) eine lineare CCD-Anordnung (104) aufweist, wobei die Lichtquellen (80) auswählbar monochromatisches Licht erzeugen können und auswählbar so aktiviert werden können, daß sie Licht mit roten, grünen oder blauen Wellenlängen erzeugen, wobei die Karussellbaugruppe außerdem für die Montage einer Normierungsplatte mit mehreren Normierungskavitäten eingerichtet ist und die mehreren empfangenen Signale ein Normierungssignal enthalten, das durch das Lichtnachweisgerät aus dem Licht erzeugt wird, das von den Normierungskavitäten der Normierungsplatte emittiert oder absorbiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das auswählbar aktivierte monochromatische Licht eine lineare Ausleuchtung über eine Kavitätenspalte der Normierungsplatte oder der Testplatten liefert.
Vorrichtung nach Anspruch 9, die ferner eine Einrichtung zur stückweisen Justierung entlang der Kavitätenspalte in der Normierungsplatte aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, die ferner eine Einrichtung zur Ausleuchtung der Kavitätenspalten der Testplatten mit Hilfe eines Beleuchtungsprofils aufweist, wodurch die Messung einer optischen Reaktion jeder Kavität mit gleichmäßiger Empfindlichkeit für alle Kavitätenpositionen innerhalb jeder Spalte ermöglicht wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Karussellbaugruppe (50) außerdem für die Montage einer Normierungsplatte mit mehreren Normierungskavitäten eingerichtet ist und die mehreren empfangenen Signale ein Normierungssignal enthalten, das durch das Lichtnachweisgerät aus dem Licht erzeugt wird, das von den Normierungskavitäten der Normierungsplatte emittiert oder absorbiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Steuerungsprozessor (70) die empfangenen, den Kavitäten der Testplatten entsprechenden Signale mit Hilfe des Normierungssignals normiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner mehrere optische Filter (83) aufweist, wobei jedes optische Filter zwischen den Testplatten und dem Lichtnachweisgerät angeordnet ist, um nur von den Kavitäten emittiertes oder absorbiertes Licht mit einer vorgegebenen Bandbreite um eine vorgegebene Wellenlänge durchzulassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lichtquellen eine erste Lichtquelle (80), die auswählbar monochromatisches Licht erzeugen kann, und eine zweite Lichtquelle (81) aufweist, die UV-Licht erzeugen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die erste Lichtquelle (80) mehrere rote LEDs (215), mehrere grüne LEDs (216) und mehrere blaue LEDs (217) aufweist und jede LED-Gruppe auswählbar aktiviert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die erste Lichtquelle (80) mehrere auf vorgegebene Weise angeordnete LEDs aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die mehreren LEDs in einer Spalte mit einem oberen und einem unteren Ende angeordnet sind, und wobei die LEDs am oberen und am unteren Ende enger beabstandet sind als die LEDs im Mittelabschnitt der Spalte.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Lichtnachweisgerät (101) eine lineare Detektoranordnung (104) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der Lichtquellen (80, 81) auswählbar Licht erzeugen kann, das ausreicht, um eine Fluoreszenzemission der Impfmaterialtestflüssigkeit hervorzurufen.
Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Lichtquelle (8l) eine UV-Kaltkathodenlampe oder eine UV-Glühkathodenlampe aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jedes empfangene Signal einem Zahlenwert entspricht, der die Intensität des von der jeweiligen Kavität erfaßten Lichts anzeigt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner einen in der Nähe der Testplatten angeordneten Strichcodeleser zum Lesen von Strichcodeetiketten aufweist, die jeweils an den Testplatten angebracht sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Steuerungsprozessor (70) die Testergebnisse unter Verwendung von empfangenen kolorimetrischen und fluorimetrischen Signalen oder von beiden ermittelt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine Inkubationseinheit (61) zum Erwärmen der Testplatten aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner ein Gehäuse (60) aufweist, das die Karussellbaugruppe umgibt, um die Erfassung von Umgebungslicht durch das Lichtnachweisgerät zu verhindern.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Karussellbaugruppe (50) ferner einen Träger (53) aufweist, der zur Aufnahme und zum Tragen der Testplatten eingerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kavitäten der Testplatte in Zeilen und Spalten angeordnet sind, und wobei die Lichtquellen Licht auf eine der Kavitätenspalten lenken.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Kavitäten (31) einer Testplatte (30) in Zeilen und Spalten angeordnet sind, und wobei die lineare CCD-Anordnung (104) so positioniert ist, daß sie während einer vorgegebenen Anzahl von Abtastungen Licht aus einer Kavitätenspalte erfaßt, wobei die lineare CCD-Anordnung bei jeder Abtastung einen Teil des Lichts der Kavitätenspalte erfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Karussellbaugruppe ferner eine Schrittmotoreinheit (56) zum Drehen der Karussellbaugruppe aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 29, wobei die Karussellbaugruppe ferner eine Schrittmotoreinheit (56) zum Drehen der Karussellbaugruppe aufweist und die Schrittmotoreinheit bewirkt, daß die Karussellbaugruppe während der Tests kontinuierlich rotiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Testplatten (30) in mehreren Ebenen auf der Karussellbaugruppe montiert werden können.
Diagnostisches mikrobiologisches Testsystem, das aufweist: eine diagnostische mikrobiologische Testvorrichtung nach Anspruch 1; eine Station zum Beimpfen der Testplatten mit Impfmaterialtestflüssigkeit; einen Computerarbeitsplatz, der aufweist: eine Zentraleinheit für zusätzliche Verarbeitung des von der diagnostischen mikrobiologischen Testvorrichtung an den Computerarbeitsplatz ausgegebenen Testergebnisses; und einen Speicher zur selektiven Speicherung des Testergebnisses von der diagnostischen mikrobiologischen Testvorrichtung und des zusätzlich verarbeiteten Testergebnisses.
Diagnostische mikrobiologische Testvorrichtung, die aufweist: eine Karussellbaugruppe (50), die zur Montage mehrerer Testplatten (30) eingerichtet ist, die jeweils mehrere Kavitäten (31) für die Aufnahme einer Impfmaterialtestflüssigkeit zum Auslösen einer Reaktion aufweisen; mindestens eine Lichtquelle (80, 81), die in der Lage ist, Licht einer vorgegebenen Wellenlänge auf die Kavitäten der Testplatten zu lenken, um zu bewirken, daß die Kavitäten aufgrund der Reaktion der Impfmaterialtestflüssigkeit Licht reflektieren oder absorbieren; ein unter einem Reflexionswinkel der Lichtquelle angeordnetes Lichtnachweisgerät (101), wobei mindestens eine Testplatte (30) auf reflektierende Weise gegenüber der Lichtquelle und dem Lichtnachweisgerät positioniert ist, wobei das Lichtnachweisgerät zum Nachweis des Lichts dient, das von den Kavitäten der mindestens einen Testplatte (30) reflektiert oder absorbiert wird, wobei die Karussellbaugruppe während des Tests kontinuierlich rotiert, um jede der Testplatten so zu positionieren, daß von den Kavitäten der Testplatten reflektiertes oder absorbiertes Licht durch das Lichtnachweisgerät erfaßt werden kann, während sich die Testplatten an der Lichtquelle vorbeibewegen; und einen Steuerungsprozessor (70), der so angepaßt ist, daß er mehrere von dem Lichtnachweisgerät erzeugte Signale empfängt, wobei jedes Signal dem von der jeweiligen Kavität erfassten Licht entspricht, wobei der Steuerungsprozessor zur Bestimmung des Testergebnisses für jede Kavität auf der Basis der empfangenen Signale dient.