BR9816343B1 - método de operação de um aparelho de teste microbiológico diagnóstico e método de execução de teste microbiológico diagnóstico. - Google Patents

Description

"MÉTODO DE OPERAÇÃO DE UM APARELHO DE TESTE MICROBIOLÓGICO DIAGNÓSTICO E MÉTODO DE EXECUÇÃO DE TESTE MICROBIOLÓGICO DIAGNÓSTICO"

Dividido do pedido de patente de invenção Pl 9809154-9, depositado em 22 de maio de 1998.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se ao campo do teste microbiológico.

Existem muitos sistemas convencionais para a realização de testes em amostras microbiológicas relacionadas à diagnose e terapia de pacientes. As amostras de microorga- nismos podem advir de uma variedade de fontes, incluindo ferimentos infectados, infeções genitais, fluidos cérebro-espinhais, sangue e abscessos. A partir destas amostras de micro- organismos, um inóculo é preparado de acordo com procedimentos estabelecidos que pro- duzem uma suspensão bacteriana ou celular de uma concentração predeterminada. Outros processamentos da suspensão podem depender do método de teste empregado.

Estes sistemas são usados, por exemplo, para a identificação de quais microorga- nismos estão presentes na amostra de um paciente. Tipicamente, nestes sistemas, os rea- gentes são colocados nas cúpulas, ou tubos de teste, de bandejas de identificação, as quais na presença de uma cultura de crescimento ativo de microorganismos mudam de cor. Com base na mudança de cor, ou na falta da mesma, o microorganismo pode ser identificado por meio do uso de tabelas de referência.

Outros sistemas foram desenvolvidos para os testes de suscetibilidade de microor- ganismos. Estes sistemas são utilizados para se determinar a suscetibilidade de um micro- organismo em uma amostra a vários terapêuticos, como, por exemplo, antibióticos. Com base nestes resultados de teste, os médicos podem em seguida, por exemplo, prescrever um produto antimicrobiano que terá sucesso na morte ou inibição do microorganismo. Em particular, o teste de suscetibilidade qualitativa produz uma indicação de se um microorga- nismo é resistente ou sensível a um antibiótico em particular, contudo não provê uma indi- cação sobre o grau de sensibilidade ou resistência do microorganismo. Por outro lado, o teste de suscetibilidade quantitativa provê uma indicação da concentração do agente antimi- crobiano necessário para inibir o crescimento do microorganismo. O termo 'concentração inibitória mínima' (MIC) é usado para referir à concentração mínima do agente antimicrobia- no necessária para inibir o crescimento do microorganismo.

Os sistemas apresentam algumas falhas. Por exemplo, quando da realização do teste de identificação e suscetibilidade, as bandejas de teste são incubadas em uma tempe- ratura controlada por um período de tempo prolongado. A intervalos de tempo predetermi- nados, os tubos das bandejas de teste são individualmente examinados para uma indicação de mudança de cor ou outros critérios de teste. Isto pode ser um processo longo e entediado se feito manualmente por um técnico. Além disso, os tempos de incubação para as bandejas de teste de identificação e suscetibilidade podem variar, ou o tempo ótimo para a leitura de um resultado de teste da bandeja de teste pode não ser conhecido com antecedência. Sen- do assim, um técnico precisaria ler e registrar os resultados para uma espécie a diversos tempos diferentes, algumas vezes muito separados, o que pode ocasionar erros de atribui- ção ou correlação.

Os sistemas automatizados são desejáveis para a realização destes testes a fim de minimizar o tempo de manipulação técnica, assim como para minimizar a possibilidade de erro humano. Além disso, os sistemas automatizados que obtêm resultados de modo rápido e preciso são preferidos.

A este respeito, um aparelho de teste microbiológico para a incubação e leitura au- tomáticas de bandejas de teste microbiológico é conhecido. As bandejas de teste deste apa- relho possuem uma pluralidade de tubos que contêm as amostras ou agentes a serem tes- tados. As bandejas são primeiramente colocadas em uma incubadora por uma quantidade de tempo predeterminada. As bandejas de teste são em seguida deslocadas para uma esta- ção de inspeção. Uma fonte de luz é disposta acima da bandeja e um par de câmeras de vídeo são dispostas abaixo da bandeja na estação de inspeção. Cada câmera de vídeo to- ma uma imagem de vídeo de uma bandeja inteira. O sinal de imagem de vídeo da bandeja inteira é enviado a um processador de imagem para ser analisado.

O processador de imagem requer uma iluminação uniforme sobre são estação de inspeção. Consequentemente, o processador registra o nível de luz de fundo de cada pixel dentro de uma área de interesse correspondente a cada tubo da bandeja no sentido de con- siderar a variabilidade na fonte de luz. O processador de imagem processa a imagem de vídeo da bandeja e determina o número de pixels, para um tubo em particular, cuja intensi- dade excede um limiar predeterminado para aquela área de interesse. Se o número de pi- xels excede um número predeterminado, um resultado positivo é atribuído àquele tubo. O processador de imagem analisa os resultados parciais binários dos tubos a fim de determi- nar a identidade possível dos microorganismos. Os resultados parciais binários são compa- rados aos padrões pré-registrados de resultados para cada tipo de bandeja de teste a fim de identificar a amostra em questão.

Um aparelho de teste microbiológico para a detecção da presença de uma reação emissora de fluorescência resultante da interação de um agente de reação e uma amostra para um teste de detecção, suscetibilidade e identificação é também conhecido. Neste apa- relho, múltiplas bandejas tendo uma pluralidade de câmaras de teste são contidas dentro de um carrossel. Este carrossel gira no sentido de deslocar uma das bandejas próximo a uma área de detecção. Um mecanismo de posicionamento em seguida desloca radialmente a- quela bandeja para fora do carrossel e para dentro da área de detecção. Uma fonte de luz de alta energia é disposta em proximidade à bandeja assim posicionada. A fonte de luz pro- vê uma luz de banda estreita suficiente para produzir uma fluorescência de emissão para a reação dentro das câmaras de teste, as quais por sua vez são detectadas por um mecanis- mo de vídeo disposto em oposição à fonte de luz e atrás da bandeja posicionada. O meca- nismo de vídeo produz uma imagem com base no comprimento de onda da emissão.

Um outro sistema de teste é conhecido para a identificação de bactérias usando-se sinais com base na intensidade de luz monocromática refletida das espécies colocadas em um prato de cultura tendo uma pluralidade de células. Um disco rotativo contendo seis filtros de interferência é interposto entre uma lâmpada e um grupo de fibras óticas. A luz da lâm- pada atravessa um filtro de interferência particular a fim de produzir uma luz monocromática de um certo comprimento de onda. A luz monocromática filtrada é guiada pelas fibras óticas para ficar incidental sobre as respectivas células do prato de cultura. O disco gira de modo a fazer com que as luzes monocromáticas de seis comprimentos de onda diferentes fiquem incidentais sobre as células seqüencialmente. A luz refletida a partir das espécies é guiada por fibras óticas adicionais aos fototransistores correspondentes. Um sinal é derivado para cada espécie com base na intensidade da luz monocromática refletida. Estes sinais são em seguida analisados a fim de determinar a identidade da espécie por meio do cálculo da dife- rença, ou razão, entre os sinais e da comparação daquele resultado com um valor de refe- rência.

No entanto, os aparelhos acima descritos falham em reportar todas as exigências de um sistema de teste microbiológico totalmente automatizado. Em particular, eles não são capazes de realizar simultaneamente ambos os testes do tipo colorimétrico e fluorométrico em painéis de teste de múltiplos tubos necessários para se obter resultados de teste mais precisos. Ademais, estes aparelhos não são de modo geral projetados para reunir continu- amente dados de teste a partir de uma pluralidade de painéis de teste de múltiplos tubos de uma maneira rápida e confiável. Além disso, o processamento automatizado destes testes é limitado.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção provê um sistema que supera os problemas acima descritos. Em particular, a presente invenção provê um sistema de teste microbiológico automatizado que testa uma pluralidade de painéis de teste de múltiplos tubos, para identificação e susce- tibilidade, com uma quantidade mínima de intervenção humana durante o processo de teste. Além disso, este sistema realiza ambos os testes do tipo colorimétrico e fluorométrico. Ade- mais, este sistema analisa rapidamente os dados de teste reunidos a fim de produzir resul- tados de teste de identificação e/ou suscetibilidade precisos.

Em particular, um aspecto da presente invenção trata de um aparelho de teste mi- crobiológico diagnóstico que tem uma montagem de carrossel no qual é montada uma plura- lidade de painéis de teste. Cada painel de teste possui uma pluralidade de tubos, cada um dos quais é inoculado com um fluido de inóculo de teste para a produção de uma reação. Uma pluralidade de fontes de luz direciona luz de uma faixa predeterminada de comprimen- tos de onda aos tubos dos painéis de teste a fim de fazer com que os tubos emitem ou ab- sorvam luz com base na reação do fluido de inóculo de teste. Uma unidade de detecção de luz, que pode incluir um CCD linear, fica disposta na direção contrária às fontes de luz com pelo menos um painel de teste sendo posicionado entre as fontes de luz e a unidade de de- tecção de luz. A unidade de detecção de luz detecta a luz emitida a partir dos, ou absorvida pelos, tubos dos painéis de teste conforme a montagem de carrossel gira continuamente cada um dos painéis de teste entre as fontes de luz e a unidade de detecção de luz a fim de permitir que a luz emitida a partir dos, ou absorvida pelos, tubos dos painéis de teste seja detectada pela unidade de detecção de luz. Um controlador recebe uma pluralidade de si- nais gerados pela unidade de detecção de luz, que correspondem, respectivamente, à luz, que pode ser fluorescente ou não fluorescente, detectada a partir de cada tubo. O controla- dor em seguida determina um resultado de teste para cada tubo com base nos sinais rece- bidos.

Em um outro aspecto da presente invenção, uma câmara de incubação para um aparelho de teste microbiológico diagnóstico é provida. Esta câmara inclui uma montagem de carrossel na qual é montada uma pluralidade de painéis de teste, cada painel de teste tendo uma pluralidade de tubos que recebem um fluido de inóculo de teste para a produção de uma reação. Um envoltório que envolve a montagem de carrossel impede a intrusão de luz ambiente para dentro da câmara de incubação. O envoltório possui uma porta a fim de prover acesso à montagem de carrossel. Um sistema de acionamento gira continuamente a montagem de carrossel a fim de posicionar diretamente os painéis de teste para teste pelo aparelho de teste microbiológico diagnóstico. Uma unidade térmica aquece a câmara de incubação e um controlador de temperatura controla a unidade térmica a fim de manter a temperatura dentro de uma faixa de temperatura predeterminada.

Em ainda um outro aspecto da presente invenção, os métodos de operação, e os meios de computador que incluem instruções para controle, de um aparelho de teste micro- biológico diagnóstico, são providos. Por exemplo, um método inclui as etapas de (a) girar um carrossel do aparelho de teste a fim de posicionar um painel de teste montado no mes- mo entre uma fonte de luz e uma unidade de detecção de luz do aparelho de teste, (b) dire- cionar luz a partir da fonte de luz aos painéis de teste, (c) detectar com a unidade de detec- ção de luz a luz transmitida ou emitida a partir de, ou absorvida por, cada um dos tubos dos painéis de teste devido à reação de teste, (d) gerar com a unidade de detecção de luz um sinal correspondente à luz detectada a partir de cada um dos tubos, e (e) determinar um resultado de teste para cada um dos tubos com base no sinal gerado. Em ainda um outro aspecto da presente invenção, um aparelho é provido incluindo uma fonte de luz capaz de produzir um sinal de luz composto tendo elementos de luz de intensidade variável, e um controlador adaptado para controlar a fonte de luz utilizando um perfil de iluminação. O aparelho pode ainda incluir uma unidade de detecção de luz, e um sistema ótico capaz de direcionar o sinal de luz composto à unidade de detecção de luz. O perfil de iluminação pode ser utilizado para corrigir a ineficiência ótica do sistema ótico ou as mudanças na saída de iluminação da fonte de luz.

Em ainda um outro aspecto da presente invenção, uma fonte de luz incluindo uma pluralidade de LEDs arranjados em um arranjo linear é provida. A corrente de junção de ca- da LED é controlável no sentido de produzir um perfil de iluminação predeterminado.

Em ainda um outro aspecto da presente invenção, uma fonte de luz incluindo uma pluralidade de LEDs arranjados em um arranjo linear tendo duas extremidades, cada extre- midade tendo um grupo de LEDs da pluralidade de LEDs. O grupo de LEDs é geometrica- mente comprimido a fim de produzir uma intensidade maior de luz. Os LEDs podem incluir LEDs vermelhos, verdes e azuis arranjados em uma ordem predeterminada no arranjo linear.

Em um outro aspecto da presente invenção, um sistema ótico é provido para um aparelho de teste microbiológico.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Estes e outros aspectos, características e vantagens da presente invenção podem ser melhor entendidos por meio da referência à descrição detalhada das modalidades prefe- ridas apresentadas abaixo tomada em conjunto com os desenhos, nos quais:

A Figura 1 é uma vista em perspectiva frontal do aparelho de teste da presente in- venção com a porta do envoltório fechada.

A Figura 2 é uma vista em perspectiva frontal do aparelho de teste da presente in- venção com a porta do envoltório aberta.

A Figura 3A é uma vista em perspectiva de um painel de teste ID/AST da presente invenção.

A Figura 3B é uma vista de topo de um painel de teste ID/AST da presente invenção.

A Figura 3C é uma vista de fundo de um painel de teste ID/AST da presente invenção.

A Figura 4 é uma vista de topo esquemática dos componentes internos do aparelho da Figura 1.

A Figura 5 é uma vista em perspectiva esquemática da montagem de carrossel da presente invenção.

A Figura 6 é uma vista em perspectiva do transportador de painel da presente in- venção.

A Figura 7 é uma vista em perspectiva esquemática da torre do sistema de medição da presente invenção.

A Figura 8 é uma vista em perspectiva esquemática do módulo de detecção CCD da presente invenção.

A Figura 9 mostra uma modalidade na qual os LEDs em estado sólido e os filtros de separação de cor dicróicos são utilizados.

As Figuras 10A e 10B são vistas respectivamente frontal e lateral de uma outra mo- dalidade na qual os LEDs de montagem de superfície e os filtros de separação de cor são utilizados.

A Figura 11 é uma vista esquemática da configuração das montagens de fonte de luz da presente invenção.

A Figura 12A mostra um gráfico de uma saída de iluminação a partir de um módulo de fonte de luz.

A Figura 12B mostra um gráfico de um perfil de iluminação utilizado para acionar o módulo de fonte de luz da presente invenção.

A Figura 12C mostra um gráfico de uma saída de iluminação a partir do módulo de fonte de luz da presente invenção resultante do perfil de iluminação da Figura 12B.

A Figura 13 mostra um circuito para o controle de um módulo de fonte de luz da presente invenção.

A Figura 14 mostra uma modalidade de um módulo de fonte de luz da presente in- venção.

A Figura 15 é uma vista em perspectiva esquemática de uma porção do transporta- dor de painel e do aparelho de teste da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

A presente invenção provê um sistema e método para a realização de determina- ções de identificação de microorganismos (ID) e de suscetibilidade antimicrobiana (AST) altamente confiáveis. A presente invenção determina a identificação e a suscetibilidade com base nas leituras dos tubos 31 contidos nos painéis ID/AST 30 (vide Figuras 3A e 3B). por exemplo, em uma modalidade, os tubos 31 contêm diferentes substratos de reagente e/ou diferentes diluições antimicrobianas que mudam o caráter ótico algum tempo após terem sido inoculados com o organismo. O método de detecção descrito abaixo mede as mudan- ças na absorção, difusão, e/ou fluorescência. Ele também pode medir a luminescência. Es- tas mudanças são processadas para determinar a identificação e a suscetibilidade do mi- croorganismo.

A presente invenção permite a um técnico, por exemplo, após ter inoculado os tu- bos 31 do painel ID/AST 30 com um microorganismo desconhecido, colocar aquele painel em um instrumento 20 (mostrado na Figura 1) onde é incubado em uma temperatura ajusta- da, periodicamente interrogado sobre mudanças e analisado para identificação de microor- ganismo e suscetibilidade antimicrobiana. O aparelho 20 detém uma pluralidade de painéis ID/AST 30 e provê resultados de análise de positividade ao técnico, conforme descrito abaixo.

Conforme mostrado nas Figuras 3A a 3C, os painéis ID/AST 30 são dispositivos descartáveis que são inoculados com os reagentes necessários para ambos os testes de ID e AST. O teste é realizado nas reações geradas pelas amostras e os reagentes colocados em tubos individuais 31 em cada painel ID/AST. Os tubos 31 são arranjados nos painéis ID/AST como um arranjo bidimensional tendo fileiras e colunas.

O instrumento 20 é auto-contido e suficiente autônomo para testar os painéis ID/AST 30 e fornecer os resultados de teste apropriados. O instrumento 20 armazena, incu- ba e lê os painéis ID/AST 30. O instrumento 20 tem uma porta 21 mostrada fechada na Fi- gura 1 e aberta na Figura 2 a fim de permitir acesso ao interior do instrumento 20.

Em uma modalidade, conforme também mostrado na Figura 1, uma estação de tra- balho de computador pessoal (PC) 40 é conectada em comunicação com o instrumento 20. A estação de trabalho PC complementa os aspectos de registro e de gerenciamento de da- dos do sistema de informação de microbiologia do instrumento 20, a serem apresentados abaixo. A estação de trabalho PC 40 provê as ferramentas para aperfeiçoar a terapia empí- rica e identificar os casos de intervenção de terapia. A estação de trabalho 40 também in- corpora ferramentas de registro para auxiliar no controle de infecção e epidemiologia.

Adicionalmente, a estação de trabalho PC 40 incorpora um banco de dados relacio- nai (não mostrado) em uma unidade de disco rígido. Os resultados de teste AST e ID finali- zados são mantidos no banco de dados por um mínimo de 52 semanas. Os dados resumi- dos estatisticamente são mantidos por um período de tempo maior. As informações de paci- ente e espécie podem ser reunidas através de uma interface eletrônica com o instrumento 20 (não mostrado) ou entradas manualmente dentro da estação de trabalho PC 40.

O instrumento 20 inclui um carrossel 50, conforme mostrado na Figura 2. O carros- sel 50 inclui uma montagem 51 compreendida de nervuras e anéis aparafusados a um anel de acionamento 52 de modo a formar uma caixa cilíndrica conforme mostrado na Figura 5. O carrossel 50 é montado verticalmente em um envoltório de instrumento 60 (mostrado na Figura 1). O envoltório de instrumento 60 define o compartimento de carrossel 61 e um compartimento de peças eletrônicas 62 (mostrado na Figura 4). O compartimento de carros- sel 61 fica isolado de modo a prover um ambiente de incubação de temperatura substanci- almente uniforme, e é impermeável à luz sob operação normal de modo a impedir que a luz ambiente adentre.

Os transportadores de painel 53 (Figura 6) são montados na montagem 51 que forma quatro alas horizontais, cada ala tendo vinte e seis posições de painel. Um total de cento e quatro posições de painel é provido. Evidentemente, estes números de alas e de posições de painel é simplesmente um exemplo e pode ser mudado para atender às exigên- cias de qualquer aplicação específica, conforme será apreciado por um versado na técnica.

Os transportadores de painel 53 são utilizados para montar os painéis ID/AST 30 como tam- bém outros tipos de painéis apresentados abaixo. Os transportadores de painel 53 são pro- jetados de tal forma que os painéis impropriamente assentados não serão retidos pelos transportadores de painel 53. Quando os painéis ID/AST 30 são montados nas quatro alas da montagem 51, eles ficam arranjados de modo a formar fileiras substancialmente circula- res e colunas verticais de tubos 31. Dentro de cada ala, as posições de painel são numera- das de zero a vinte e cinco. A posição de painel zero é reservada para um painel de norma- lização e não é acessível por um operador durante a operação normal do instrumento 20.

Conforme mostrado na Figura 15, os LEDs indicadores 54 são usados para indicar quais dos painéis ID/AST 30 devem ser retirados (isto é, quando o teste está completo), e quais posições de painel estão disponíveis para novos painéis ID/AST não testados 30. Os LEDs indicadores 54 podem ser localizados na frente ou atrás de cada transportador de pai- nel 53. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 15, o LED indicador 54 é montado em uma placa de circuito impresso 57 atrás do transportador de painel 53, que fica posicionado contra uma nervura de carrossel 58. Uma guia de luz 59 pode também ser usada para enfo- car a luz a partir dos LEDs indicadores 54 através de uma superfície indicadora convexa.

O LED indicador pode ser um LED de três cores no qual cores diferentes são utili- zadas para indicar as informações de condição/teste. Por exemplo, o vermelho pode indicar que um teste está em progresso, o verde pode indicar que o teste está completo; e o amare- lo pode indicar que uma posição de painel está disponível para um novo painel ID/AST não testado.

O carrossel 50 também inclui um sistema de acionamento 56. O sistema de acio- namento 56 é montado dentro do envoltório de instrumento 60 e o exterior para a caixa ci- líndrica formada por meio da montagem 51, conforme mostrado na Figura 4. O sistema de acionamento 56 aciona a montagem 51, via o anel de acionamento 52, em uma velocidade angular predeterminada e controlável. Uma rotação completa do carrossel 50 é usada para obter e acumular os dados de teste a partir de apenas uma freqüência de luz de cada painel ID/AST 30 montado dentro da montagem 51 (isto é, um ciclo de acumulação de dados).

Um motor escalonador de precisão é de preferência usado para prover um controle rotacional preciso da montagem 51. Evidentemente, outros tipos de motores podem ser u- sados incluindo servo-motores, motores síncronos e motores DC, por exemplo.

Um chumaço de feltro tratado com óleo fica disposto contra o anel de acionamento 52 de modo a garantir que o mesmo permaneça apropriadamente lubrificado. Um óleo de poli-alfa-olefina, ou um óleo similar, pode ser usado para minimizar a borrifação e migração de óleo. Em uma modalidade preferida, um sistema de rolamento sem lubrificação pode ser usado.

Um ímã de sinalização de posição original é afixado à superfície interna do anel de acionamento 52 correspondente à posição zero da montagem 51. Conforme a montagem 51 gira, um sinal é gerado por um sensor de efeito de Hall 55 montado dentro do carrossel 50 cada vez que o ímã de sinalização de posição original passa. Este sinal é usado pelo ins- trumento 20 no sentido de continuar o rastreamento da posição de painel conforme a mon- tagem 51 gira. Evidentemente, outros tipos de sensores podem ser usados para este fim. Por exemplo, ao invés destes podem ser usados sensores infravermelhos e sensores óticos.

A temperatura dentro do compartimento de carrossel 61 é estritamente controlada por meio de um aquecedor de incubação, um soprador, e um conduto associado (nenhum dos quais mostrados) que distribuem e recirculam o ar de incubação. O aquecedor de incu- bação inclui um ou mais números aos dados de teste reunidos a partir dos painéis. De prefe- rência, os varredores de código de barra são capazes de ler as informações Numéricas de Código-128. No entanto, outros formatos de código de barra convencionais podem ser utili- zados ao invés de rotular os painéis ID/AST 30.

Em uma outra modalidade, uma leitora de código de barra (não mostrada) é insta- lada atrás do painel frontal de instrumento 71. A leitora de código de barra é usada para var- rer os rótulos de código de barra afixados em ambos os lados os painéis ID/AST 30 antes de os painéis ID/AST 30 serem montados no compartimento de carrossel 61. Isto permite, por exemplo que o operador afixe as informações de código de barra suplementares em cada painel ID/AST 30. As informações de código de barra suplementares podem ser, por exem- plo, um rótulo de determinação aplicado em hospital. Nesta modalidade, os rótulos de códi- go de barra podem ser varridos, e o painel ID/AST particular pode em seguida ser girado de volta para varrer as informações de código de barra suplementares, este em seguida faz um enlace entre o painel ID/AST 30 e as informações de código de barra suplementares. Os formatos de código de barra convencionais são suportados pela leitora de código de barra.

Em uma outra modalidade, a caneta ótica de código de barra de varredura manual 72, conforme mostrado na Figura 1, é operacionalmente conectada ao instrumento 20. A caneta ótica de código de barra 72 pode ser usada da mesma maneira que a leitora de có- digo de barra (por exemplo, para varrer códigos de barra grandes demais para serem afixa- dos aos painéis ID/AST 30). Os formatos de código de barra convencionais são suportados pela caneta ótica de código de barra 72.

Um sensor de posição de painel para cada ala é também montado na torre de var- redura. As sinalizações de posição de painel, integradas com os transportadores de painel 53, são lidas pelos sensores de posição de painel. Após a varredura da borda principal das sinalizações de posição de sinalização de painel, os sensores de posição de painel geram um sinal usado para prover a sincronização de aquisição de dados de teste para cada painel ID/AST 30.

Conforme mostrado na Figura 4, uma pluralidade de montagens de fonte de luz são montadas dentro do compartimento de carrossel 61 e exterior à circunferência da montagem 51. Em uma modalidade preferida da presente invenção, as montagens de fonte de luz compreendem uma montagem de fonte de luz visível 80 e uma montagem de fonte de luz ultravioleta (UV) 81 (mostrada na Figura 11).

A montagem de fonte de luz visível 80 inclui quatro módulos de fonte de luz visível e uma torre de suporte. A torre de suporte alinha um módulo de fonte de luz visível com ca- da ala da montagem 51. A qualquer tempo dado, uma coluna de tubos dos painéis ID/AST 30 pode ser iluminada pelos módulos de fonte de luz visível.

Em uma modalidade, cada módulo de fonte de luz visível inclui três colunas verti- cais paralelas de dezesseis diodos emissores de luz (LEDs) cada. A primeira coluna consis- te de LEDs vermelhos, a segunda de LEDs verdes, e a terceira de LEDs azuis. Uma placa difusora holográfica 82 é localizada em estrita proximidade aos painéis ID/AST 30 montados na montagem 51. A placa difusora holográfica 82 difunde a energia de iluminação de cada coluna de LEDs (quando energizados). Cada coluna de LEDs é montada nos módulos de fonte de luz visível de modo a manter uma distância fixa a partir da placa difusora 82. As lentes cilíndricas podem ser usadas para enfocar a energia de iluminação a partir de cada coluna de LEDs sobre as colunas de tubo verticais dos painéis ID/AST 30. O eixo geométri- co de iluminação para cada coluna de LEDs é coincidente para a iluminação vermelha, ver- de e azul. Sendo assim, cada coluna de tubo vê uma tira uniforme de iluminação vermelha, ou iluminação verde ou iluminação azul, dependendo de qual coluna de LEDs é energizada.

Cada módulo de fonte de luz visível pode ainda ser ajustado a um divisor de feixe parcialmente refletor. O divisor de feixe faria com que uma porção da energia de iluminação a partir dos LEDs ficasse incidental sobre um fotodiodo de monitor de fonte 84. O sinal a partir do fotodiodo de monitor de fonte 84 é em seguida utilizado para corrigir a intensidade de luz de cada uma das colunas de LED, conforme necessário. Por exemplo, o sinal do fo- todiodo de monitor de fonte 84 pode ser usado para compensar as flutuações na saída de iluminação durante o aquecimento do LED no momento da partida, via um perfil de ilumina- ção apresentado abaixo. Isto permite que o instrumento 20 comece a testar mais rapida- mente uma vez que o teste não teria de esperar os LEDs aquecerem (isto é, atingirem uma saída de iluminação de estado fixo).

Os módulos de fonte de luz visível ficam espaçados verticalmente e posicionados apropriadamente com relação aos painéis ID/AST 30 montados em cada ala da montagem 51 por meio da torre de suporte. A torre de suporte pode também incluir montagens para os divisores de feixe, para as placas difusoras holográficas 82 e para as lentes cilíndricas.

Em uma outra modalidade, mostrada na Figura 9, outros arranjos são possíveis pa- ra a fonte de luz visível usada na presente invenção. A Figura 9 mostra uma vista de cima de um arranjo de três espectros (por exemplo, vermelho, verde e azul) usando-se três LEDs (215, 216, 217). Um banco de mais ou menos do que três LEDs pode ser utilizado em qual- quer localização de eixo geométrico em Z única. Os grupos dos bancos de LED podem ser empilhados tão fundo quanto necessário na direção do eixo geométrico em Z de modo a cobrir o comprimento total dos painéis ID/AST 30.

A luz a partir do LED 216 é refletida 90° por um primeiro espelho de superfície 218 ao longo do eixo geométrico de iluminação. Um pouco desta luz atravessa os filtros dicrói- cos 220 e 219, divergindo para um difusor holográfico 221 na direção X. Um pouco da luz é rejeitada por cada filtro e continua a atravessar na direção Υ. O difusor holográfico 221 atua no sentido de homogeneizar a luz em uma maneira definida. A luz homogeneizada, filtrada atravessa uma lente cilíndrica 222 que a concentra em uma tira de luz homogênea de uma largura prescrita no painel ID/AST 30.

Uma porção da luz enfocada no painel ID/AST 30 é redirecionada 90° por um plano de vidro ótico planar 223 em um cano de luz 224 que a concentra para um monitor de fonte 225. Um sinal gerado pelo monitor de fonte 225 é usado para corrigir a intensidade de luz de cada ou dos grupos dos bancos de LED, conforme necessário.

De maneira similar, um pouco da luz do LED 217 é refletida 90° pelo filtro dicróico 219 e esta energia filtrada é opticamente processada da maneira acima descrita. Novamen- te, um pouco da luz do LED 215 é refletida 90° pelo filtro dicróico 220 e esta energia filtrada é opticamente processada pelos componentes restantes do trem ótico, conforme descrito acima.

Em uma outra modalidade, uma montagem de fonte de luz visível de estado sólido é mostrada na Figura 10A. Uma pluralidade de LEDs de montagem de superfície 300 (S- MLEDs) são colocados em um arranjo que coincide com uma coluna de tubos 31 dos pai- néis ID/AST 30. Os SMLEDs são arranjados em um padrão repetido no arranjo. Por exem- plo, o primeiro SMLED pode ser vermelho, o segundo um SMLED verde, e o terceiro um SMLED azul. Este padrão é em seguida repetido no comprimento do arranjo. Tantos bancos de SMLEDs quanto necessário podem ser arranjados de modo a iluminar de forma apropri- ada a área desejada.

Nesta modalidade, o eixo geométrico de iluminação do arranjo de SMLEDs é arran- jado na mesma linha com os tubos 31. Consequentemente, os SMLEDs 300 são energiza- dos com base em seu respectivo teor espectral (isto é, iluminação vermelha, verde ou azul). Como ante, esta luz é ainda condicionada de modo a homogeneizar e concentrar a mesma sobre o alvo usando-se um difusor holográfico 301 e uma lente de foco 302, conforme mos- trado na Figura 10B. Conforme descrito acima, um divisor de feixe e um monitor de fonte são igualmente utilizados nesta modalidade.

Uma vez que a intensidade de iluminação tende a cair nas extremidades, cada co- luna de LEDs, a placa difusora holográfica 82, e as lentes cilíndricas podem ser feitas fisi- camente maiores do que a área ativa dos painéis ID/AST 30. A fim de compensar a queda de luz nos extremos do painel ID/AST 30 provocada por ineficácias óticas, a intensidade de iluminação próxima às extremidades de cada coluna de LED é reforçada a fim de melhorar a uniformidade. Uma forma de se realizar isto é por meio do acionamento dos LEDs próximo às extremidades de cada coluna com correntes mais altas, o que aumenta a intensidade da luz naquelas extremidades.

A corrente de junção utilizada para acionar o LED ou SMLEDs, acima apresentada, pode ser controlada usando-se um programa de computador armazenado no processador de controle 70, conforme mostrado na Figura 13. Os perfis de iluminação podem ser usados para acionar de forma dinâmica os LEDs de modo a compensar a ineficácia ótica. Conforme mostrado na Figura 12A, quando os LEDs de uma coluna são bem acionados com a mesma corrente de círculo, a saída de iluminação dos LEDs nas extremidades (isto é, no topo e no fundo) das colunas, conforme medido pelo sistema de detecção ótico 100, é menos do que a saída de iluminação dos LEDs próximo ao centro da coluna. A Figura 12B mostra um perfil de iluminação no qual os LEDs nas extremidades da coluna são acionados com uma corren- te mais alta. Isto produz uma saída de iluminação maior dos LEDs nas extremidades da co- luna se comparado aos LEDs próximos ao centro da coluna. A Figura 12C mostra a saída de iluminação resultante, conforme medida pelo sistema de detecção ótico 100, da coluna de LED quando acionada pelo perfil de iluminação da Figura 12B.

Quando o perfil de iluminação da Figura 12B mostra um perfil complementar utiliza- do para produzir uma saída de iluminação uniforme, uma variedade de perfis de iluminação pode ser usada. Estes perfis podem ser selecionados com base em critérios diferentes, co- mo por exemplo, o tipo de painel de teste utilizado, o tipo de teste a ser realizado, ou os si- nais de retroalimentação. Por exemplo, um laço de controle de retroalimentação proporcio- nal usando-se sinais do fotodiodo de monitor de fonte 84 pode corrigir as mudanças de in- tensidade de luz durante o teste, durante o aquecimento do LED, ou para a degradação de longo prazo da corrente de junção de LED. Outros tipos de sistemas de correção de retroa- limentação podem se basear nas mudanças de temperatura dentro do instrumento 20 ou nos sinais a partir de um painel normalizador, abaixo apresentado.

Uma outra forma de se compensar a queda de intensidade nas extremidades da co- luna é comprimir geometricamente o espaçamento dos LEDs ou SMLEDs nas extremidades de cada coluna, isto é, uma configuração de LED empilhado nas extremidades. Conforme mostrado na Figura 15, os LEDs 90 nas extremidades do arranjo linear são comprimidos geometricamente. Este tipo de configuração compensa a degradação da eficácia ótica nas extremidades das colunas. Quando os LEDs são colocados próximos entre si, a intensidade da iluminação aumenta. De preferência, os LEDs devem ser comprimidos a fim de produzir uma intensidade inversa à queda. Por exemplo, um desenrolamento de acoplamento ótico de 90% nas extremidades de coluna (com relação ao centro da coluna) pode ser compen- sado pela diminuição da distância centro a centro do LED nas extremidades de coluna por um fator de dez.

Com referência à Figura 11, a montagem de Fonte de Luz UV 81 inclui duas lâm- padas de catodo frio UV tubulares. As lâmpadas de catodo quente podem igualmente ser utilizadas. As lâmpadas adequadas podem ser obtidas da Voltarc (VTI, Waterbury, CT 06705). A radiação atravessa os filtros de excitação 85. Os filtros de excitação 85 eliminam os componentes espectrais indesejados presentes na saída das lâmpadas.

Conforme mostrado na Figura 11, as lâmpadas ficam dispostas em ambos os lados do eixo geométrico de iluminação primário de modo que uma coluna dos painéis ID/AST 30 verticalmente alinhados é iluminada simultaneamente. Não há necessidade de se alinhar as fontes de luz UV ao eixo geométrico de iluminação primário. O ajuste da intensidade de ilu- minação é realizado por meio da alteração da força de alta freqüência aplicada à lâmpada e sua indutância em série. Isto é controlado pelo processador de controle 70. Apenas uma lâmpada se ilumina a cada vez. A outra lâmpada é mantida em reserva.

Nesta modalidade, a reação de fluorescência é estimulada por meio de um modo de transmissão direto da luz através dos tubos 31. No entanto, o modo reflexivo pode tam- bém ser usado, o que exigiria o reposicionamento das fontes de luz UV.

Um fotodiodo de monitor de fonte UV 86 para cada lâmpada é posicionado de modo a interceptar uma porção pequena da radiação que sai da lâmpada. O sinal resultante é u- sado para monitorar a intensidade da lâmpada. Este sinal também permite que o processa- dor de controle 70 detecte uma diminuição na intensidade da lâmpada de modo que a outra lâmpada reserva possa ser ativada, caso necessário.

A lâmpada ativa é operada à força total apenas quando as medições de excitação UV estejam sendo tomadas. Ao contrário, a lâmpada é enfraquecida à baixa força de modo a conservar a vida da lâmpada, ou desligada, de modo a impedir a interferência ótica com as leituras usando-se as fontes de luz de excitação visíveis acima apresentadas. Além dis- so, um filtro de emissão 83 (mostrado na Figura 11) é utilizado a fim de eliminar quaisquer componentes espectrais não desejados que possam ser introduzidos pelas lâmpadas. Por exemplo, o filtro de emissão 83 filtra para fora os comprimentos de onda de luz UV da lâm- pada. A corrente de lâmpada é aumentada ao nível operacional para a aquisição de dados de teste por meio de uma linha de sinal controlada pelo processador de controle 70 (isto é, comutando a lâmpada de uma operação de baixa intensidade para alta intensidade). Um suprimento de força de fonte UV 92 energiza a lâmpada ativa. Conforme acima discutido, o ajuste da intensidade da lâmpada é obtido por meio da variação da freqüência de excitação de alta voltagem aplicada à lâmpada e sua indutância de série. Um aumento na freqüência provoca uma diminuição na corrente de lâmpada conforme a reatância induti- va aumenta, o que, por sua vez, provoca uma diminuição na intensidade de lâmpada.

O suprimento de força de fonte UV 92 também inclui relês de palheta de alta volta- gem (não mostrado) de modo a transferir força da lâmpada ativa para a lâmpada reserva, conforme direcionado pelo processador de controle 70. Conforme acima apresentado, a transferência de lâmpada ocorre quando o fotodiodo de monitor de fonte detecta uma dimi- nuição significante na intensidade da lâmpada ativa.

Em operação, a montagem de fonte de luz visível 80 e a montagem de fonte de luz UV 81 são energizadas em seqüência. Após uma rotação completa do carrossel 50 (isto é, um ciclo de acumulação de dados), um outro tipo de iluminação de comprimento de onda é energizada. Por exemplo, em um arranjo, cada coluna de LEDs (isto é, vermelha, verde e azul) contida nos módulos de fonte de luz visível é energizada em seqüência, em seguida o módulo de fonte de luz UV é comutado para força total, cada fonte de luz sendo ativa para uma rotação completa do carrossel 50. Isto possibilita ao instrumento 20 juntar os dados de teste de cada painel ID/AST 30 com base nos diferentes tipos de luz de comprimento de onda. Em uma modalidade preferida, a seqüência é o aquecimento UV, a leitura UV1 segui- do das leituras de vermelho, verde e azul.

Conforme mostrado na Figura 4, o sistema de medição ótico 100 fica disposto a- proximadamente dentro do centro da montagem 51 de tal maneira a ficar alinhado com a luz visível transmitida através de cada tubo 31 dos painéis ID/AST 30 durante a excitação com a iluminação vermelha, verde ou azul dos módulos de fonte de luz visível. A radiação fluores- cente visível é de forma similar detectada a partir dos tubos 31 excitados pela luz UV. Con- forme apresentado acima, o filtro de emissão 83 elimina os componentes espectrais não desejados que possam estar presentes no sinal de saída antes da detecção por meio do sistema de medição ótico 100. Em uma outra modalidade, a luz quase Infravermelha (IR) pode ser utilizada para realizar as varreduras de teste óticas.

Conforme será apreciado pelo versado na técnica, uma variedade de meios pode ser utilizada para medir as mudanças nas características óticas. Por exemplo, fotodiodos ou um arranjo de fotosensores podem ser usados.

Em uma modalidade preferida, uma pluralidade de módulos detetores de CCD 101 e montagens de lentes 105 (mostrados nas Figuras 7 e 8) são providos, um para cada ala de montagem 51. Os módulos detetores de CCD 101 e as montagens de lentes 105 são sustentados por uma torre de sistema de medição 103. A torre de medição 103 sustenta as montagens de lentes 105 e os módulos detetores de CCD 101, de modo a serem orientados em alinhamento com o eixo geométrico ótico de uma coluna de tubo dos painéis ID/AST 30.

As montagens de lentes 105 incluem as lentes objetivas 102. A luz de cada coluna de tubo de painel é enfocada sobre os arranjos CCD 104 por meio das lentes objetivas 102.

Cada módulo detetor de CCD 101 inclui um arranjo de CCD 104. Um arranjo de CCD linear de pixel 2048, por exemplo, pode ser usado. Os arranjos de CCD 104 detectam e medem a intensidade da luz transmitida através de cada tubo 31 quando iluminado pelos LEDs vermelho, verde e azul. A luz fluorescente visível é de forma similar detectada pelo arranjo de CCD 104 sob excitação de luz UV. De maneira alternativa, a excitação de luz UV pode ser posicionada de tal modo que os arranjos de CCD 104 detectem a luz fluorescente visível, refletida, ou absorvida dos tubos 31.

Os arranjos de CCD 104 são posicionados com relação a cada ala de modo a pro- ver uma sobre-varredura de iluminação ampla de todas as localizações dos tubos 31 em qualquer coluna dos painéis ID/AST 30. A única luz detectável pelos arranjos CCD 104 é a luz monocromática que atravessa, ou as emissões de fluorescência visíveis a partir dos tu- bos 31. Sendo assim, os arranjos de CCD 104 detectam e medem a intensidade de luz dos tubos mas não de qualquer outro objeto iluminado pelas montagens de fonte de luz. As in- formações de coluna de eixo geométrico Y1 que representam uma fatia vertical de informa- ção, são varridas eletronicamente pelos arranjos de CCD 104. As múltiplas fatias de infor- mações são necessárias para detectar e medir a intensidade de luz a partir de uma coluna de tubos. As informações de eixo geométrico X são acumuladas com a rotação da monta- gem 51 (isto é, os painéis ID/AST 30 são girados de modo que a próxima fatia vertical de informações possa ser varrida).

A sensibilidade dos módulos de detecção de CCD 101 é governada pelo tempo de integração selecionado para cada arranjo de CCD 104. Conforme entendido pelo versado na técnica, a luz é composta de fotônios individuais. Cada fotônio tem uma quantidade extre- mamente pequena de energia associada ao mesmo. A quantidade de tempo necessário para carregar os pixels é chamada de tempo de integração. As quantidades variáveis de fotônios emitidos a partir dos, ou absorvidos pelos, tubos individuais 31 são incidentais so- bre os pixels individuais dentro de cada arranjo de CCD e carregam os pixels para diferentes níveis proporcionais à luz incidental.

O tempo de integração para os arranjos de CCD 104 na presente invenção é variá- vel. Isto oferece à presente invenção a flexibilidade de ter painéis de ID/AST 30 que contêm substratos com uma variedade de propriedades óticas (isto é, densidade transparente ou ótica). A partir das informações reunidas do rótulo de código de barra, o tempo de integra- ção é ajustado para controlar o ganho para cada painel ID/AST 30. O tempo de integração para o próximo painel ID/AST 30 é ajustado antes de ser iluminado pelas fontes de luz. Em uma modalidade, um tempo de integração com falha é selecionado ser de aproximadamente 4,0 milissegundos. Outros tempos de integração podem ser selecionados pelo processador de controle 70 conforme necessário durante o teste dos painéis ID/AST 30.

O processamento de dados das informações de pixel acumuladas é realizado por quatro microcontroladores de detetor (e circuito de suporte) 106, um para cada módulo de detetor CCD 101. Cada microcontrolador de detetor 106 recebe e processa os dados a partir dos arranjos CCD associados 104. Estes dados são coletados a partir de cada tubo 31 quando iluminado pelos LEDs vermelho, verde e azul e excitado pela luz UV durante a rota- ção do painel ID/AST 30 via a montagem 51.

Em operação, os microcontroladores de detetor 106 usam o sinal de sinalização de painel gerado pelos sensores de posição de painel a fim de inicializar a aquisição de dados de painel via os arranjos CCD. Conforme mencionado acima, o sinal de sinalização de pai- nel é gerado conforme as sinalizações de posição de painel passam os sensores de posição de painel durante a rotação da montagem 51. Este sinal é usado como um ponto de partida de sincronização para a coleção de dados de teste.

O carrossel 50 gira continuamente enquanto os microcontroladores de detetor 106 recebem os dados de teste reunidos pelos arranjos CCD 104. Nesta modalidade, os arran- jos CCD 104 medem mais de uma variável em paralelo (absorção, turvação e/ou fluores- cência) a partir essencialmente da mesma localização espacial. As medições são tomadas pelos arranjos lineares CCD conforme os painéis ID/AST 30 "flutuam". Todos os microcon- troladores de detetor 106 recebem simultaneamente os dados de teste a partir dos arranjos CCD 104 conforme uma coluna de tubos dos painéis ID/AST 30 é iluminada pela luz da montagem de fonte de luz visível 80, ou excitada pela montagem de fonte de luz UV 81.

Uma marca de registro (não mostrada) em cada um dos painéis ID/AST 30 é locali- zada por meio da realização de uma busca algorítmica nas séries de varreduras de dados de arranjo linear. Sabendo-se quantas etapas o motor do sincronizador do sistema de acio- namento 56 ocorreram entre o ponto de partida de sincronização e a marca de registro, a- lém do pixel do primeiro arranjo CCD 104 onde a marca de registro se inicia, oferece as in- formações necessárias para localizar precisamente qualquer tubo 31 no painel ID/AST varrido 30.

Existem dois processos de normalização de fonte de luz que ocorrem durante o processo de aquisição de dados de teste. O primeiro reduz os efeitos das inomogeneidades de tubo para tubo. O segundo processo de normalização envolve a monitoração da intensi- dade de fonte instantânea simultânea à aquisição de dados de teste do arranjo CCD 104.

Um painel normalizador serve como um painel de referência para a correção ins- trumental do sistema de medição ótico 100. Cada ala da montagem 51 contém um painel normalizador que reside na localização de posição zero em cada ala. O painel normalizador contém uma matriz de absorventes no formato do tubo de painel ID/AST. O painel normali- zador é construído de tal forma a ter uma geometria nominal equivalente aos painéis ID/AST 30. As leituras a partir do painel normalizador não mudam com o tempo e transmitem a mesma intensidade de luz quando uniformemente iluminado. Por meio da medição de cada saída do tubo de painel normalizador, um fator de correção para cada tubo é criado de modo a eliminar quaisquer não uniformidades na intensidade de fonte de tubo para tubo, a fim de corrigir os sinais de tubo individuais para as perdas que ocorrem no sistema ótico, e para compensar a redução na saída de LED com o tempo. Os dados de teste coletados a partir de cada painel ID/AST 30 em uma ala da montagem 51 são corrigidos (normalizados) para quaisquer mudanças no sistema ótico uma vez que o painel normalizador para aquela ala foi lido por último.

Em uma modalidade, uma fonte de luz monocromática energizada seletivamente provê uma iluminação linear para uma coluna de tubos uniformes do painel normalizador. O perfil de intensidade de iluminação ao longo da coluna é do tipo peça ajustado de modo a prover uma resposta de detetor uniforme para todos os tubos da coluna do painel normali- zador. As colunas de todos os painéis ID/AST 30 são em seguida iluminadas com este perfil. A resposta ótica do normalizador de cada tubo no painel ID/AST 30 é por conseguinte medi- da com uma sensibilidade uniforme para todas as localizações de tubo dentro de cada coluna.

Conforme acima mencionado, o sinal a partir do fotodiodo de monitor de fonte 84 é usado para se determinar quaisquer mudanças na intensidade de luz da montagem de fonte de luz visível 81 conforme a montagem de carrossel 51 gira. Enquanto o painel normalizador é usado para monitorar as variações espaciais relativas de intensidade, o fotodiodo de moni- tor de fonte 84 possibilita à presente invenção monitorar a intensidade quase absoluta con- forme flutua através de uma única rotação da montagem de carrossel 51 ou varia por um longo período de tempo. O fotodiodo de monitor de fonte 84 é monitorado de forma simultâ- nea com cada aquisição de arranjo CCD. O microcontrolador de detetor 106 tem dois fatores de correção para aplicar em cada conjunto de dados de teste reunidos de modo que quais- quer diferenças entre as varreduras de dados de teste são devidas tão-somente às proprie- dades óticas dos reagentes nos tubos 31.

Cada microcontrolador de detetor 106 também recebe dados a partir de uma varre- dura de corrente escura CCD. A correção de corrente escura é aplicada aos dados em uma base por pixel.

Em uma modalidade alternativa, uma fonte de luz visível fluorescente e uma roda de filtro (não mostrada) pode ser usada ao invés das fontes de luz visível acima apresenta- das. A roda de filtro contém uma pluralidade de filtros espectrais. Nesta modalidade, por exemplo, as medições de absorção e turvação são obtidas em três rotações consecutivas da montagem 51, enquanto as medições de fluorescência são obtidas durante uma quarta rotação. Após se completar a primeira rotação para a normalização e registro das localiza- ções de marca (isto é feito para cada um dos painéis por ala), a roda de filtro indexa o seu primeiro filtro espectral. Após alcançar o painel normalizador, a roda de filtro indexa o se- gundo filtro espectral. A aquisição de dados de teste, o processo de normalização e de computação, conforme descritos acima, são repetidos para cada filtro espectral dentro da roda de filtro. Após as medições colorimétricas serem feitas, a fonte fluorescente visível é desligada. A roda de filtro indexa um filtro de emissão e as medições de fluorescência são tomadas de uma maneira similar.

A fim de reduzir a carga pós processamento, todas as informações de pixel não as- sociadas aos tubos de painel ID/AST são eliminadas. Por exemplo, o sinal analógico a partir do arranjo de CCD 104 pode ser digitalizado e o microcontrolador de detetor 106 pode em seguida processar o sinal digitalizado correspondente. Os dados de teste para cada tubo 31 (isto é, as informações de intensidade de luz) são, em seguida, mediadas. A média é reali- zada com base em um valor por pixel recebido a partir do arranjo CCD 104 para cada tubo 31. A média produz um valor numérico inteiro único para cada tubo 31. Um valor numérico é produzido para cada ciclo de acumulação de dados (isto é, iluminação vermelha, verde e azul e excitação leve UV). Estas informações são em seguida enviadas via um protocolo de transmissão de dados seriais de múltiplas conexões lógicas ao processador de controle 70.

Em uma modalidade, a média espacial de um sinal analógico a partir dos arranjos CCD 104 é realizada por meio do microcontrolador de detecção 106 de modo a eliminar os artefatos óticos e elétricos não desejados dos dados de coluna de amostra. A média espaci- al é realizada utilizando-se a descomutação analógica parcial da intensidade de pixel do sinal analógico.

Conforme mostrado na Figura 4, o processador de controle 70 é montado no com- partimento eletrônico 62 do envoltório de instrumento 60. O processador de controle 70 in- clui o painel frontal de instrumento 71, um teclado 72, uma unidade de meio para leitura de computador 73 (por exemplo, uma unidade de disco flexível ou CD-ROM), e um alarme de alto-falante / audível. O processador de controle 70 inclui também uma placa de interface I/O, uma CPU, um circuito de interface Ethernet, um circuito acionador de monitor (nenhum dos quais mostrados). O processador de controle 70 pode também ser provido com um mouse.

Em operação, o processador de controle 70 realiza as seguintes funções por meio da execução das instruções armazenadas em um meio para leitura de computador. O pro- cessador de controle 70 detecta o ímã de sinalização doméstico no anel de acionamento 52 via o sensor de efeito de Hall 55. Isto é feito a fim de indexar de forma apropriada os painéis ID/AST 30 que são montados na montagem 51 enquanto são girados. São enviados co- mandos de alto nível aos microcontroladores de detetor 106 a fim de inicializar ou parar o teste dos painéis ID/AST 30. A intensidade da montagem de fonte de luz UV 81 é controlada com base no sinal a partir do fotodiodo de monitor de fonte UV 86. O processador de contro- le 70 ilumina os LEDs indicadores de condição 54 nos transportadores de painel 53. Os LEDs indicadores 54, conforme acima apresentado, identificam quais painéis ID/AST 30 foram testados e podem ser retirados da montagem 51. A temperatura de incubação é tam- bém controlada pelo processador de controle 70 via as linhas de sinal/controle operacional- mente conectadas ao aquecedor de incubação.

O processador de controle 70 também recebe os dados gerados a partir dos varre- dores de código de barra, da leitora de código de barra e da caneta ótica de código de barra 72. Conforme acima discutido, os dados a partir dos varredores de código de barra são utili- zados para correlacionar os dados de teste reunidos em um painel ID/AST 30 particular. A cada ciclo de acumulação de dados (isto é, uma rotação da montagem 51), o processador de controle 70 espera receber os dados relacionados aos rótulos de código de barra de ca- da um dos painéis ID/AST 30 na montagem 51 e aos dados de teste para cada painel ID/AST 30. Se ambos são recebidos, o processador de controle 70 determina se um painel ID/AST 30 está logicamente presente naquela localização de painel. No entanto, se ambos os tipos de dados não são recebidos, o processador de controle 70 descarta os dados para aquele ciclo de acumulação.

Após o término de um ciclo de acumulação de dados, o processador de controle 70 recebe os dados serialmente a partir dos microcontroladores de detetor 106. Estes dados ficam armazenados na memória. O processador de controle 70 em seguida interpreta os dados dos tubos ID 31 (isto é, dos tubos associados com a porção ID dos painéis ID/AST 30 conforme apresentados abaixo) a fim de produzir uma identificação de organismo. O pro- cessador de controle 70 também interpreta os dados dos tubos AST 31 a fim de produzir ou os resultados MIC ou, via as orientações do National Committee for Laboratory Standard (NCCLS), produz um resultado Suscetível, Intermediário, ou Resistente (SIR) que se refere ao ponto de interrupção para as categorias AST. Os resultados finais para os painéis ID/AST 30 ficam armazenados na memória e podem ser baixados para um disco flexível, por exem- plo, de modo a conservar o espaço de armazenagem dentro da memória.

Outras funções realizadas pelo processador de controle 70 incluem a comunicação com os dispositivos de rede conectados externamente (por exemplo, uma rede de área local (LAN) ou similar), a provisão de uma porta de impressora, a realização de testes de partida e de auto-diagnóstico a fim de garantir que o instrumento 20 está operando apropriadamen- te, e a geração de sinais de alarme apropriados. O processador de controle 70 também pro- vê o operador com uma interface de usuário gráfica (não mostrada) via o painel frontal de instrumento 71, e aceita os comandos de usuário e de entrada via o teclado 72.

Retornando às Figuras 3A a 3C, os painéis ID/AST 30 são supridos em um formato de combinação. Cada painel ID/AST 30 possui posições de tubo de reagente capazes de executar os testes ID e AST no mesmo painel. Conforme acima apresentado, os painéis ID/AST 30 incluem os tubos 31 e os rótulos de código de barra. Os tubos 31 são segregados em uma seção ID 33 e em uma seção AST 34. A seção ID 33 do painel ID/AST 30 consiste de cinqüenta e um tubos 31. A seção AST 34 do painel ID/AST 30 consiste de oitenta e cin- co tubos 31. Por exemplo, os tubos 31 da seção AST 34 podem conter antibióticos secos nos mesmos.

Os painéis ID/AST 30 também incluem uma base 35, um chassi 36, uma tampa 37, e um disco de acetato de celulose 38. Cada painel ID/AST 30 também inclui um rótulo de painel (não mostrado) que inclui as informações para identificar a história de fabricação completa do painel ID/AST particular 30.

O rótulo de código de barra provê as informações relacionadas ao tipo de painel ID/AST e também possui um número de seqüência único para fins de identificação. O rótulo de código de barra pode ser provido em Código 128, em formato numérico ou qualquer ou- tro formato de código de barra adequado.

Cada painel ID/AST 30 é inoculado com um organismo suspenso em calda antes de ser colocado dentro do instrumento 20. Na prática, o microorganismo é uma diluição pro- cessada e resuspensa de crescimento microbiológico a partir de uma cultura primária tanto em um fluido de inóculo ID como em um fluido de inóculo AST que é em seguida despejado no painel de teste. Os painéis ID/AST 30 são inclinados com as portas de inoculação 39 no topo para enchimento. Os inóculos separados são adicionados manualmente às portas ID e AST 39. Cada tubo 31 na seção ID 33 é inoculado com o fluido de inóculo ID conforme o inóculo desce o painel em direção ao chumaço 38. Cada tubo 31 na seção AST 34 é inocu- lado com o fluido de inóculo AST. Os inóculos descem pelo painel ID/AST 30 em uma forma de serpentina, enchendo os tubos 31 conforme a frente líquida progride em direção ao chu- maço 38. Cada tubo 31 é ventilado, permitindo que o líquido encha o tubo 31. Cada tubo 31 possui uma borda aguda, circular para separar uma quantidade consistente de líquido do excesso e para isolar cada tubo 31 do líquido nos tubos adjacentes 31. O chumaço 38 ab- sorve o líquido em excesso.

Os painéis ID/AST 30 são inoculados com os fluidos de inóculo em uma estação de inoculação de painel (não mostrada). Cada estação retém dois tubos de fluido de inóculo (isto é, o fluido de inóculo ID e o fluido de inóculo AST) e sustenta um painel ID/AST 30. A gravidade encaminha os fluidos de inóculo através dos painéis ID/AST 30.

O fluido de inóculo IDeo fluido de inóculo AST compreendem o subsistema de re- agente que inclui todos os reagentes necessários para processar as colônias bacterianas isoladas dentro dos inóculos preparados para adição na seção ID 33 e na seção AST 34 dos painéis ID/AST 30. O fluido de inóculo ID é usado para a identificação do organismo. Uma variedade de fluidos de inóculo ID pode ser utilizada, embora uma solução salina seja preferida. Um detergente pode ser adicionado a fim de aumentar o enchimento do painel ID/AST 30 na estação de inoculação de painel. De preferência, a densidade de inóculo para a inoculação do painel ID é de pelo menos 1 χ 105 cfu/ml. Uma variedade de reagentes de identificação pode ser utilizada que incluem Fenol Vermelho e Iodo-Nitro-Tetrazolio (INT). Uma variedade de substratos pode também ser usada que incluem derivados de 4-Metil Umbeliferrone (4- MU), derivados de Metil-Amino-Cumarina (4-AMC), derivados de para-Nitrofenol, e Esculina.

Os fluidos de inóculo AST utilizados para determinação de AST é uma formulação modificada de calda Mueller-Hinton. De preferência, a densidade de inóculo para a inocula- ção do painel AST é de pelo menos 1 χ 105 cfu/ml. Densidades de inóculo diferentes podem ser usadas para outras modalidades da presente invenção, tais como os resultados de teste AST "rápidos". Estes são resultados de teste AST obtidos dentro de dezesseis horas de ino- culação do painel ID/AST 30.

Uma variedade de indicadores AST pode ser usada. O indicador preferido para as determinações de AST na presente invenção é o alamarBIue™, um indicador de redução de oxidação tamponado com redox. O indicador é adicionado ao fluido de inóculo AST e mistu- rado exatamente antes da adição da amostra de microorganismo a ser testada pelo instru- mento 20.

Conforme mencionado acima, o processador de controle 70 interpreta os dados dos tubos 31 para os fins de teste de detecção, identificação e suscetibilidade. O processador de controle utiliza três níveis limites variáveis para interpretar estes dados: um limite absoluto, um limite dinâmico e um limite relativo. Ao se usar o limite absoluto, uma atribuição de posi- tividade feita pela determinação se a leitura do tubo normalizado 31 está acima (positiva) ou abaixo (negativa) de um dado valor predeterminado. Ao se usar o limite dinâmico, uma de- terminação de reação de reagente é calculada usando-se as primeira e segunda diferenças ou outras manipulações matemáticas de dados de detecção relacionados à velocidade de mudança de um aumento de sinal como uma função de tempo ao se determinar quando certos parâmetros das primeira e/ou segunda diferenças calculadas foram ultrapassados. Ao se usar o limite relativo, uma determinação de reação de reagente é feita por meio do ajuste de um limite em um percentual predeterminado acima do nível de sinal de partida no tubo 31 em questão.

Em operação, os painéis ID/AST 30 são montados e incubados no carrossel 50 do instrumento 20. Conforme a montagem de fonte dé luz visível 80 e a montagem de fonte de luz UV 81 são energizadas em seqüência, uma leitura é tomada correspondente aos com- primentos de onda de luz vermelha, verde, azul e fluorescente. Com base na velocidade de rotação do carrossel 50, as leituras de intensidade de luz são tomadas em intervalos prede- terminados pelo sistema de medicao ótico 100.

Por exemplo, quando o carrossel 50 é acionado pelo sistema de acionamento 56 em uma velocidade angular de 2,0 revoluções por minutos (RPM), uma rotação do carrossel 50 requer 30 segundos. Dessa forma, a fim de acumular os dados para os comprimentos de onda vermelha, verde, azul e UV, dois minutos são necessários. Por conseguinte, neste e- xemplo, um conjunto completo de dados pode ser tomado pela presente invenção a cada dois minutos. Uma vez que é possível variar a velocidade angular, uma velocidade angular diferente pode ser usada para testes diferentes. Por exemplo, pode ser desejável acumular dados UV a 1,0 RPM (enquanto outros dados de teste são acumulados a 2,0 RPM). Neste caso, um conjunto de dados completo precisaria de dois minutos e meio para se completar.

Na presente invenção, os resultados de extremidade AST com base nas leituras do tubo 31 podem ser obtidos após 18 a 24 horas de incubação. Em uma modalidade alternati- va, os resultados AST podem ser obtidos dentro de 16 horas de inoculação de painel.

Com relação à precisão da identificação, o processador de controle 70 inclui um banco de dados de coleta para ID que inclui mais do que 126 espécies para organismos gram negativos, e 103 espécies para organismos gram positivos. O processador de controle 70 também inclui um banco de dados de coleta para AST equivalente ao banco de dados de coleta para ID tanto para os gram positivos como para os gram negativos. Para fins de teste de AST, a presente invenção inclui também um banco de dados com todos aos antimicróbi- cos humanos e veterinários correntemente conhecidos.

Ao mesmo tempo em que a presente invenção foi descrita acima em termos das modalidades específicas, deve-se entender que a presente invenção não se pretende ficar confinada ou limitada às modalidades aqui apresentadas. Ao contrário, a presente invenção pretende cobrir vários métodos, estruturas e modificações da mesma, inclusos no espírito e âmbito das reivindicações em anexo.

Claims (5)

1. Método de operação de um aparelho de teste microbiológico diagnóstico, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: continuamente girar um carrossel do aparelho de teste para posicionar um painel de teste entre uma fonte de luz e uma unidade de detecção de luz do aparelho de teste, o pai- nel de teste incluindo uma pluralidade de tubos para o recebimento de um fluido de inóculo compreendendo um reagente e uma amostra de teste microbiológico para produzir uma rea- ção de teste e sendo montada no carrossel; direcionar luz da fonte de luz ao pelo menos um painel de teste; detectar com a unidade de detecção de luz a luz emitida a partir de, ou absorvida por, cada um dos tubos do pelo menos um painel de teste devido à reação de teste; gerar com a unidade de detecção de luz um sinal correspondente à luz detectada a partir de cada um dos tubos; e determinar um resultado de teste para cada um dos tubos com base no sinal gerado.

2.

Método de execução de teste microbiológico diagnóstico, CARACTERIZADO pe- lo fato de que compreende as etapas de:

inocular uma pluralidade de painéis de teste incluindo uma pluralidade de tubos pa- ra o recebimento de um fluido de inóculo compreendendo um reagente e uma amostra de teste microbiológico para produzir uma reação de teste;

montar os painéis de teste em um carrossel de um aparelho de teste microbiológico diagnóstico; e operar o aparelho de teste para fazer com que (1) o carrossel gire continuamente para posicionar pelo menos um painel de teste entre uma fonte de luz e uma unidade de detecção de luz do aparelho de teste, (2) uma luz a partir da fonte de luz seja direcionada ao pelo menos um painel de teste, (3) a luz emitida a partir de, ou absorvida por, cada um dos tubos do pelo menos um painel de teste devido à reação de teste seja detectada pela unida- de de detecção de luz, (4) um sinal correspondente à luz detectada a partir de cada um dos tubos seja gerado pela unidade de detecção de luz, e (5) um resultado de teste seja deter- minado para cada um dos tubos com base no sinal gerado.