DE102021115864A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Ablesen eines Probenelements - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ablesen eines Probenelements (4) mit- einer Transporteinrichtung zum Transportieren des Probenelements (4) und- einer Positioniereinrichtung zum Positionieren des Probenelements (4) auf der Transporteinrichtung an einer vorgegebenen Startposition (75), umfassend- eine Ableseeinrichtung zum automatischen Ablesen des Probenelements (4) an einer vorgegebenen Ableseposition (101) und- eine Steuereinrichtung zum Ansteuern der Transporteinrichtung derart, dass das Probenelement (4) in einer vorgegebenen Zeitspanne (104) von der vorgegebenen Startposition (75) zu der vorgegebenen Ableseposition (101) transportiert wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ablesen eines Probenelements mit einer Transporteinrichtung zum Transportieren des Probenelements und einer Positioniereinrichtung zum Positionieren des Probenelements auf der Transporteinrichtung an einer vorgegebenen Startposition. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Ablesen eines Probenelements durch Positionieren des Probenelements auf einer Transporteinrichtung an einer vorgegebenen Startposition und Transportieren des Probenelements mit der Transporteinrichtung.
  • Derartige Vorrichtungen und Verfahren eignen sich zum Ablesen von Probenelementen, die eine physikalische oder chemische Reaktion durchlaufen. Beispielsweise kann die Probe eines Probenelements in einer bestimmten Zeitspanne aushärten beziehungsweise trocknen. Ebenso ist es möglich, dass die Probe eines Probenelements innerhalb einer bestimmten Zeitspanne beispielsweise mit Licht reagiert, was von diversen Photoprozessen bekannt ist. Des Weiteren kann eine Probe eines Probenelements auch in einer vorgegebenen Zeitspanne eine chemische Reaktion z.B. in Form eines Farbumschlags zeigen. Derartige chemische Reaktionen werden vielfach bei medizinischen Analysen genutzt.
  • Um eine Pandemie erfolgreich zu bekämpfen, werden u.a. Lateral-Flow-Tests durchgeführt, damit möglichst schnell ein positives oder negatives Ergebnis des Getesteten vorliegt. Diese Lateral-Flow-Tests haben den Vorteil, dass man, wenn der positiv Getestete, der mit einem Virus infiziert ist, schnellstmöglich reagieren kann und man den Getesteten zumindestens in einer Quaratäne isolieren kann, um einer weiteren Verbreitung des Virus entgegen zu wirken.
  • Probenanalysen und insbesondere solche Lateral-Flow-Tests werden häufig mittels Testkassetten oder anderer Probenelemente hauptsächlich nach folgender Reihenfolge durchgeführt. Der zu testenden Person wird mittels eines Abstriches, einer Blutprobe oder mittels sonstiger Probenentnahme eine Probe entnommen, welche anschließend mit einer Pufferlösung angereichtert wird, um z.B. die Proteine, Proteinbestandteile oder sonstige relevante Bestandteile aus der entnommenen Probe herauszulösen. Im Falle einer Virusprobe stellen die herausgelösten Virusproteine die sogenannten „Antigene“ dar. Als Antigen wird ein Stoff bezeichnet, der im Körper eine Reaktion des Immunsystems hervorruft. Bei diesem auch Immunantwort genannten Vorgang werden ebenfalls Eiweißstoffe gebildet, die ganz speziell gegen das Antigen gerichtet sind. Diese werden als „Antikörper“ bezeichnet.
  • Im Anschluss an die Anreicherung der Probe mit der Pufferlösung wird die Testkassette mit den herausgelösten Proteinen bzw. Probenbestandteilen beträufelt. In der Testkassette befindet sich eine Substanz, welche mit den Probeninhalten reagiert, sich chemisch oder biologisch verbindet und auf diese Weise die Anwesenheit einer bestimmten Substanz visuell anzeigt. Ähnlich wie bei einem Schwangerschaftstest wird eine farbige Linie sichtbar. Fast immer findet man die Buchstaben „C“ und „T“ aufgedruckt. „C“ steht für „Control“ und soll anzeigen, dass der Test funktioniert hat beziehungsweise gültig ist. Dieser Streifen sollte immer sichtbar sein. Fehlt er, ist der Test ungültig. „T“ steht für Test. Wenn dieser Streifen erscheint, ist der Test als positiv zu werten. Er kann dabei auch heller als der Kontrollstreifen erscheinen.
  • In der Regel ist das Ergebnis nach einer vorgegebenen Zeitspanne, z.B. 15 Minuten, ablesbar. Die Einhaltung der Ablesezeit ist wichtig, da die chemische Bindung nur begrenzt hält und der Strich nach einiger Zeit verblassen kann.
  • Hauptsächlich wird die benötigte Zeitspanne (z.B. 15 Minuten) zur Auswertung des Tests von medizinischem- und/oder von Hilfspersonal manuell überwacht, um die benötigte Zeitspanne möglichst genau einzuhalten. Anschließend wird dem Getesteten das Ergebnis mitgeteilt. Bei geringer Anzahl von zu testenden Personen ist diese Vorgehensweise in Bezug auf Zuverlässigkeit und Personalauslastung noch einigermaßen tragbar. Bei Bedarf einer hohen Anzahl von durchzuführenden Tests ist diese Vorgehensweise sehr kritisch in Bezug auf Zuverlässigkeit und das benötigte Personal kommt sehr schnell an seine Leistungsgrenzen.
  • Aus der Druckschrift DE 10 2016 004 335 B4 ist eine Transporteinrichtung und ein Verfahren zum Transport von Objekten von Arbeitsstation zu Arbeitsstation einer Produktionsanlage bekannt. Auf einem Objektträger können sich mehrere Objekt-Trägerelemente befinden, welche die zu transportierenden Objekte enthalten. Objekt-Trägerelemente inklusive der Objekte können an einer einzelnen Arbeitsstation verbleiben, während sich die anderen Objekt-Trägerelemente weiterbewegen.
  • Des Weiteren beschreibt das Dokument US 7,641,855 B2 ein System zum automatischen Speichern und Neuverarbeiten von Patientenproben in einem automatischen Klinikanalysegerät. Eine Probe wird unter kontrollierten Bedingungen in dem automatisierten Analysegerät aufbewahrt, ohne dass ein Bediener eingreifen muss.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein zuverlässiges Ablesen von Probenelementen mit einfachen Mitteln zu gewährleisten.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung und ein Verfahren entsprechend den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird demnach eine Vorrichtung zum Ablesen eines Probenelements mit einer Transporteinrichtung zum Transportieren des Probenelements und einer Positioniereinrichtung zum Positionieren des Probenelements auf der Transporteinrichtung an einer vorgegebenen Startposition bereitgestellt. Das Ablesen des Probenelements kann beispielsweise optisch im sichtbaren Bereich des Lichts erfolgen. Zum Ablesen kann aber auch jede andere geeignete Strahlung verwendet werden. Unter Umständen ist auch ein Ablesen mittels Ultraschall oder mittels elektrischer Ströme möglich. Das Probenelement kann einen Behälter und eine darin oder darauf befindliche Probe enthalten. Die Probe selbst kann beispielsweise fest oder flüssig sein. Das Probenelement kann aber auch beispielweise ein plättchenförmiger Träger sein, auf dem die Probe aufgetragen ist. Die Probe auf dem Träger des Probenelements wird durch ein geeignetes Ableseverfahren (siehe oben) beispielsweise in Bezug auf eine bei einer chemischen Reaktion entstandenen Veränderung abgelesen.
  • Die Positioniereinrichtung dient zum Positionieren des Probenelements auf der Transporteinrichtung. Dieses Positionieren kann automatisch oder manuell erfolgen. Wichtig ist, dass das Positionieren an der vorgegebenen Startposition auf der Transporteinrichtung erfolgt. Im Falle des manuellen Positionierens kann die Positioniereinrichtung z.B. eine Positionierhilfe in Form einer Öffnung, eines Schachts oder dergleichen besitzen. Durch die Öffnung beziehungsweise den Schacht kann ein Bediener das Probenelement an der spezifischen Startposition auf der Transporteinrichtung positionieren. Die Transporteinrichtung dient zum Transportieren des Probenelements von der Startposition zu einer vorgegebenen Ableseposition. An der vorgegebenen Ableseposition findet ein automatisches Ablesen des Probenelements mithilfe einer Ableseeinrichtung statt. Die Ableseeinrichtung beinhaltet beispielsweise eine Kamera und eine entsprechende Bildverarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten aufgenommener Bilder.
  • Darüber hinaus besitzt die Vorrichtung zum Ablesen des Probenelements eine Steuereinrichtung zum Ansteuern der Transporteinrichtung derart, dass das Probenelement in einer vorgegebenen Zeitspanne von der vorgegebenen Startposition zu der vorgegebenen Ableseposition transportiert wird. Ausschlaggebend ist also, dass das Probenelement während des Transports von der vorgegebenen Startposition zu der vorgegebenen Ableseposition eine fest vorgegebene Zeit benötigt. Das Probenelement wird also zwischen dem Start und dem Ablesen auf der Transporteinrichtung aufbewahrt. Dies bedeutet, dass das Probenelement durch die Transporteinrichtung zeitlich zwischengepuffert wird. Dieses Zwischenpuffern kann beispielsweise bei einem Virus-Schnelltest 15 Minuten betragen. Nach 15 Minuten ist beispielsweise bei einem Teststreifen der optimale Ablesezeitpunkt erreicht. Vor den 15 Minuten ist das optimale Reaktionsergebnis noch nicht erzielt und nach den 15 Minuten beginnt wieder ein Zersetzungsprozess. Wird also ein Probenelement (z.B. eine Testkassette) nach dem Gewinnen der Probe an die vorgegebene Startposition auf der Transporteinrichtung aufgebracht, so steht sie nach der vorgegebenen Zeitspanne an der Ableseposition zum Ablesen bereit. Ein Bediener muss also nicht mehr eine exakte Zeitspanne zwischen der Probennahme beziehungsweise Probenauftragung und dem Ablesen des Probenelements manuell überwachen. Somit kann ein sichereres Ablesen der Probenelemente beziehungsweise sichereres Auswerten der Proben gewährleistet werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Transporteinrichtung als Träger für das Probenelement eine kreisrunde Scheibe auf, die für das Transportieren des Probenelements um ihre Rotationsachse drehbar ist. Die Scheibe muss nicht kreisrund sein, sondern kann auch beispielsweise vieleckig oder sternförmig gestaltet sein. Sie wird beispielsweise durch einen Motor angetrieben, sodass sie sich um ihr Zentrum beziehungsweise die Rotationsachse dreht. Durch langsames Drehen der Scheibe mit einer vorgebbaren Geschwindigkeit kann gewährleistet werden, dass das Probenelement ausgehend von der Startposition die Ableseposition genau in der vorgegebenen Zeitspanne erreicht. Dabei erweist sich die Scheibe als sehr kompakter Träger der Transporteinrichtung.
  • Alternativ kann die Transporteinrichtung als Träger für das Probenelement ein Förderband aufweisen, mit dem das Probenelement linear von der vorgegebenen Startposition zu der vorgegebenen Ableseposition bewegbar ist. In diesem Fall führt das Probenelement auf dem Förderband eine gerade, lineare Bewegung von der Startposition zu der Ableseposition durch. Ähnlich wie die Scheibe kann auch das Förderband unendlich weiterlaufen. Wichtig ist auch hier nur, dass von der Startposition, an der das Probenelement auf das Förderband aufgesetzt wird, bis zur Ableseposition, an der das Probenelement abgelesen wird, exakt die vorgegebene Zeitspanne verstreicht. Dies wird durch eine passende Geschwindigkeit des Förderbands erreicht. Während bei dem Ausführungsbeispiel mit der Scheibe die Startposition und die Ableseposition sehr nahe beieinander liegen können, liegen die beiden Positionen bei dem Förderband deutlich auseinander.
  • In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Transporteinrichtung eine Mehrzahl voneinander gleich beabstandeter Aufnahmeelemente aufweist, die jeweils mit einem Probenelement bestückbar sind.
  • Dabei wird von dem Fall ausgegangen, dass auf der Transporteinrichtung gleichzeitig mehrere Probenelemente transportierbar sind. Dies ist hier der bevorzugte Regelfall, der auch für die oben beschriebenen erfindungsgemäßen Varianten gilt. Nur aus Klarheitsgründen wurde bislang stets von einem Probenelement gesprochen. Neben diesem Probenelement befinden sich in der Regel aber weitere zahlreiche Probenelemente beziehungsweise Aufnahmeelemente hierfür auf der Transporteinrichtung. Es werden durch die Transporteinrichtung also gleichzeitig meist mehrere Probenelemente von der Startposition zu der Ableseposition transportiert. Da sich die Probenelemente üblicherweise ortsfest auf dem Träger (Scheibe oder Förderband) befinden, ist ihre Geschwindigkeit beziehungsweise Winkelgeschwindigkeit relativ zur Startposition und Ableseposition gleich, sodass ihre Verweildauer zwischen diesen Positionen beziehungsweise auf der Transporteinrichtung für alle Probenelemente auch gleich ist. Die Aufnahmeelemente können einfache Löcher sein, wenn eine Lochscheibe als Träger für die Probenelemente vorliegt. Alternativ oder zusätzlich können die Aufnahmeelemente auch mechanische Komponenten enthalten, um beispielsweise die Probenelemente auf dem Träger (Scheibe oder Förderband) zu fixieren. Beispielsweise kann ein Aufnahmeelement eine Klammer oder einen Magneten aufweisen. Ein Aufnahmeelement kann aber auch durch eine bloße Vertiefung in dem Träger realisiert sein.
  • Entsprechend einer Weiterentwicklung der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Transporteinrichtung in Abhängigkeit von der Mehrzahl der Aufnahmeelemente und von der vorgegebenen Zeitspanne getaktet ist. Die Scheibe würde sich also beispielsweise in einem vorgebbaren Takt um einen vorgegebenen Winkel weiterdrehen. Dies hätte den Vorteil, dass die Scheibe einen gewissen Zeitraum an der Starposition verweilt, sodass sie dort z.B. manuell mit einem Probenelement bestückt werden kann. Im nächsten Takt dreht sich die Scheibe wieder um den bestimmten Winkelbetrag weiter, sodass das nächste Probenelement an der Startposition auf den Träger aufgebracht werden kann. Ähnliches gilt für ein Förderband als Träger, wenn es im Taktbetrieb die Probenelemente befördert. In jedem Einzeltakt bewegt sich das Förderband in diesem Fall um eine vorgebbare Distanz weiter. Diese Distanz der Weiterbewegung hängt natürlich von der Gesamtdistanz zwischen Startposition und Ableseposition beziehungsweise von dem Gesamtdrehwinkel zwischen Startposition und Ableseposition ab. Ebenso hängt die Taktung von der Gesamtzahl der Aufnahmeelemente beziehungsweise Probenelemente und der fest vorgegebenen Zeitspanne ab. Wenn beispielsweise ausgehend von der Startposition nach 300° die Ableseposition erreicht ist, der Transport zwischen beiden Positionen 15 Minuten dauern soll und auf der Scheibe 30 Probenpositionen vorgesehen sind, muss sich die Scheibe alle 30 Sekunden um eine Aufnahmeposition, hier eine Winkeldifferenz von 10° weiterdrehen. Entsprechendes gilt für ein Förderband. Während sich der Träger bei getaktetem Betrieb schrittweise bewegt, kann er sich bei einer alternativen Ausführungsform auch nicht getaktet, d.h. kontinuierlich mit gleichbleibender Geschwindigkeit, bewegen.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung weist die Vorrichtung eine Abdeckung für die Transporteinrichtung auf, wobei sich die Transporteinrichtung beim Transportieren relativ zu der Abdeckung bewegt. Die Positioniereinrichtung ist hier Teil der Abdeckung und weist eine Positionieröffnung auf, durch die das Probenelement hindurch auf die Transporteinrichtung an der Startposition positionierbar ist. Im Falle des scheibenbeziehungsweise tellerförmigen Trägers der Transporteinrichtung kann die Abdeckung ebenfalls scheibenförmig sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Positioniereinrichtung z.B. als Trichter mit der Positionieröffnung in die Abdeckung eingearbeitet sein. Die Positionieröffnung in der Abdeckung dient in diesem Fall dazu, dass die Startposition beispielsweise durch den Bediener leicht gefunden bzw. nicht verfehlt werden kann. Konkret muss der Bediener das Probenelement lediglich durch die Positionieröffnung auf die Transporteinrichtung aufsetzen.
  • Als Weiterbildung kann hier vorgesehen sein, dass die Abdeckung eine Ableseöffnung aufweist, durch die hindurch das Probenelement an der Ableseposition durch die Ableseeinrichtung ablesbar ist. Hierbei geht man davon aus, dass die Abdeckung die Transporteinrichtung nach oben hin abdeckt. In diesem Fall könnte die Abdeckung die gesamte Scheibe, d.h. den gesamten Träger der Transporteinrichtung abdecken und vorzugsweise nur an der Ableseposition und an der Startposition werden entsprechende Öffnungen vorgesehen, um die Transporteinrichtung zu bestücken beziehungsweise die Proben auszulesen. Alternativ könnte das Ablesen der Probenelemente von der untenliegenden beziehungsweise gegenüberliegenden Scheibenseite erfolgen. In diesem Fall muss die Abdeckung keine zusätzliche Ableseöffnung aufweisen.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung eine Entnahmeeinrichtung in Transportrichtung nach der Ableseposition auf, wobei mit der Entnahmeeinrichtung das Probenelement automatisch von der Transporteinrichtung entnehmbar ist. Nach dem Ablesen bewegt sich der Träger der Transporteinrichtung in Transportrichtung, d.h. in der Richtung, in der die Probenelemente transportiert werden, weiter. Damit die Transporteinrichtung aber wieder für neue Probenelemente frei wird, sind die abgelesenen Probenelemente aus der Transporteinrichtung zu entnehmen. Beispielsweise werden die Probenelemente nach dem Ablesen entsorgt. Hierzu kann die Vorrichtung spezielle Entsorgungsmittel aufweisen. Das Entnehmen der Probenelemente von der Transporteinrichtung kann durch eine sich bewegende Mechanik (z.B. Greifer) erfolgen. Gegebenenfalls genügt es aber, wenn beispielsweise nur ein feststehender Arm auf die sich drehende Trägerscheibe ragt und die jeweiligen Probenelemente von der Scheibe abzieht. Im Falle des Förderbands kann die Entnahmeeinrichtung durch eine Umlenkrolle des Förderbands realisiert werden, wobei ein Probenelement am Ende des Förderbands von diesem kippt und gegebenenfalls durch einen Abfallbehälter aufgefangen wird.
  • Vorzugsweise besitzt die Ableseeinrichtung zum Ablesen des Probenelements einen optischen Sensor. Dieser optische Sensor kann eine Kamera insbesondere mit einem zweidimensionalen Bildsensor oder mit einem Zeilensensor sein. Für das Auslesen kann ein Durchlichtverfahren oder ein Auflichtverfahren verwendet werden. Der Wellenlängenbereich des Sensors oder der mehreren Sensoren kann den Bedürfnissen entsprechend angepasst werden.
  • Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch ein Verfahren zum Ablesen eines Probenelements durch
    • - Positionieren des Probenelements auf einer Transporteinrichtung an einer vorgegebenen Startposition und
    • - Transportieren des Probenelements mit der Transporteinrichtung, sowie
    • - Ansteuern der Transporteinrichtung derart, dass das Probenelement in einer vorgegebenen Zeitspanne von der vorgegebenen Startposition zu einer vorgegebenen Ableseposition transportiert wird und
    • - automatisches Ablesen des Probenelements an der vorgegebenen Ableseposition.
  • Die oben im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung geschilderten Variationsmöglichkeiten und Vorteile gelten sinngemäß auch für das erfindungsgemäße Verfahren. Insbesondere können die jeweiligen funktionellen Merkmale auch als Verfahrensmerkmale interpretiert werden.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrensablaufs gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 2 eine schematische Darstellung einer Lochscheibe einer Transporteinrichtung; und
    • 3 eine isometrische Darstellung einer beispielhaften Vorrichtung zum Ablesen von Probenelementen.
  • Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Zunächst werden im Folgenden jedoch einige Funktionen und Merkmale erläutert, die sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung beziehungsweise dem erfindungsgemäßen Verfahren ergeben können. Anschließend werden konkrete Ausführungsbeispiele erläutert.
  • Um eine hohe Anzahl an Probenablesungen zuverlässig, sicher und personaloptimiert durchführen zu können, wird als ein Ausführungsbeispiel folgendes Puffer- und Ableseverfahren bzw. eine entsprechende Ablesevorrichtung mit getakteter Transportscheibe (nachfolgend auch als „Rundtakter“ bezeichnet) vorgeschlagen.
  • Nach dem Beträufeln z.B. der Testkassette (auch Teststreifen genannt), d.h. des Probengehäuses ggf. mit entsprechenden Reagenzien, wird diese (Testkassette mit Probe, im vorliegenden Dokument auch als Probenelement bezeichnet) in den erfindungsgemäßen Rundtakter eingelegt. Vorzugsweise ist der Rundtakter mit einer sich drehenden Lochscheibe ausgestattet, welche es ermöglicht, eine Vielzahl von Testkassetten aufzunehmen. Im weiteren Verlauf wird durch die Drehbewegung der Lochscheibe im Gehäuse des Rundtakters der Teststreifen von der Einlegeposition, d.h. Startposition, im Rundtakter bis zur Position zum Ablesen, d.h. Ableseposition, des Testergebnisses schrittweise transportiert. An der Ableseposition wird vorzugsweise durch eine angebrachte Kamera oder mittels eines Scanners das Testergebnis abgelesen. Mittels eines Microcomputers könnte das abgelesene Ergebnis vorzugsweise über eine vorhandene Netzwerkverbindung direkt in z.B. ein cloud-basierendes IT-System übermittelt werden, welches dann in Folge das Ergebnis der getesteten Person vorzugweise über eine iOS oder Android Application auf einem Smartphone digital übermittelt.
  • Um die benötigte Wartezeit von z.B. 15 Minuten für die chemische Reaktionszeit der eingelegten Testkassetten sicher zu gewährleisten, wird gegebenenfalls mittels der Baugröße (Durchmesser) der Lochscheibe, der darin enthaltenen Anzahl von Aussparungen (zum Einlegen und Transportieren von Testkassetten) sowie der Taktzeit bestimmt, wie viele Testkassetten zwischengepuffert werden können und welcher Durchsatz bei vorgegebener Reaktionszeit z.B. je Stunde möglich ist. Der Durchsatz kann beispielweise dadurch vervielfacht werden, dass es ermöglicht wird, auf der Scheibe oder auf dem Förderband mehrere Testkassetten parallel in entsprechende Aufnahmepositionen aufzulegen.
  • Die Ermittlung der Taktzeit wird an folgendem Beispiel dargestellt: Vorzugsweise ist die Lochscheibe mit einer größtmöglichen Anzahl von Einlegetaschen ausgestattet, welche immer im gleichen radialen Abstandswinkel um den Mittelpunkt der Lochscheibe angeordnet sind. Im Ausführungsbeispiel ist die Lochscheibe mit insgesamt 30 Einlegetaschen ausgestattet, welche radial im gleichen Winkel von jeweils 12 Grad um den Mittelpunkt der Lochscheibe angeordnet sind. Abzüglich zweier Einlegetaschen, welche für den Auswurf der Teststreifen vorgesehen sind und einer weiteren, welche im Beispiel bauartbedingt notwendig ist, verbleiben 27 Einlegetaschen, welche für die Berechnung der zu erwartenden Pufferzeit und der dafür notwendigen Taktzeitberechnung eines einzelnen Vorschubs zu Grunde liegen. Wenn beispielsweise die Auswertungszeit vorzugweise 15 Minuten bzw. 900 Sekunden beträgt, wird diese durch die Anzahl der verbleibenden 27 Einlegetaschen geteilt. Dies ergibt im Ausführungsbeispiel eine Taktzeit von ca. 33,3 Sekunden.
  • Um zu garantieren, dass die ermittelte Taktzeit funktional sicher umgesetzt wird, weist der Rundtakter vorzugsweise mindestens einen Sensor auf, welcher durch die in der Lochscheibe vorhanden Positionierungslöcher eine genaue Taktfrequenz bzw. einen genauen Taktweg ermitteln und diese an den Motorcontroller übermitteln kann. Die von dem Motorcontroller empfangenen Informationen seitens des Sensors werden vom Motorcontroller verarbeitet, um damit anschließend den im Rundtakter verbauten Elektromotor in eine Drehbewegung zu versetzen. Vorzugsweise erfolgt die Drehrichtung des Motors und der damit über den Antriebsflansch des Motors verbundenen Lochscheibe im Uhrzeigersinn. Zur Optimierung des Durchsatzes pro Stunde ist der Durchmesser und die Anzahl der Einlegetasche größtmöglich auszuwählen, der radiale Abstandswinkel im Umkehrschluss kleinstmöglich.
  • Nach dem z.B. 15-minütigen Durchlauf der Testkassette im Rundtakter wird das Testergebnis auf den Teststreifen digital per Scanner und/oder Kamera abgelesen. Der Scanner und/oder die Kamera befindet sich vorzugsweise in einem Elektronik-Gehäuse, welches auf dem Korpus des Rundtakters aufgesetzt ist. Um eine gleichbleibende Qualität der Scan- und/oder Kameradaten zu erhalten, befindet sich der Scanner und/oder die Kamera beispielsweise auf einem dafür vorgesehenen Halter, welcher wiederum auf dem Scanner-/Kameragehäuse sitzt. Um eine gleichbleibende Ausleuchtung des Scanner-/Kamerabereichs zu erhalten, kann vorzugsweise am Halter des Scanners bzw. der Kamera ein geeignetes Leuchtmittel, insbesondere LED Leuchtmittel, angebracht sein.
  • Der Scanner und/oder die Kamera sind vorzugsweise über ein Signalkabel mit dem sich im Elektronikgehäuse befindlichen Microcomputer verbunden. Der Microcomputer kann off-line arbeiten oder ist dauerhaft oder zeitweise mit dem Internet verbunden, sodass er die erhaltenen Daten von dem Scanner und/oder der Kamera an ein entsprechendes, vorzugsweise cloud-basiertes IT-System weiterleiten kann.
  • Auf dem Microcomputer kann eine eigens für dieses System entwickelte Software betrieben werden. Die Steuerung des Antriebs vom Rundtakter erfolgt über diese Software. Über ein angeschlossenes Display am Microcomputer kann dem Benutzer ermöglicht werden, das Verfahren zu starten, das Verfahren zu unterbrechen sowie eventuell auftretende Fehlfunktionen auszulesen. Zusätzlich kann der Rundtakter noch mit einem Notaus-Schalter ausschaltbar sein, um einen Betrieb bei Auftreten einer Fehlfunktion schnell zu unterbrechen.
  • Vorzugsweise wird die Testkassette nach dem Ablesen des Testergebnisses in einem weiteren Takt direkt über einen im Gehäuse des Rundtakters befindlichen Auswurf ohne weitere Berührung entsorgt. Hierfür befinden sich z.B. in der Mittenplatte im Gehäuse sowie in der Gehäuse-Bodenplatte des Rundtakters entsprechende Öffnungen. An der Gehäuse-Bodenplatte ist vorzugsweise ein Entsorgungsbeutel und/oder ein Entsorgungsbehälter angebracht.
  • Zusätzlich zum Sensor, zum Motor, zum Motorcontroller und zum Microcomputer ist im erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel vorzugsweise eine weitere Platine verbaut, welche die vorgenannten Komponenten miteinander verbindet.
  • Die Erfindung betrifft u.a. ein Verfahren 1 zum sicheren Ablesen von Test-Kassetten bzw. Probenelementen aller Art in großer Stückzahl und deren Pufferung bis zum Ablauf der chemischen Auswerte- oder Reaktionszeit.
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm eines konkreten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens 1 zum sicheren Ablesen von Testergebnissen auf Testkassetten. Um das Verfahren 1 zu starten, wird z.B. über das Display mit Touchfunktion im Rundtakter 2 der Startknopf gedrückt. Nach Betätigung des Startknopfs ist das System bereit und der Rotationsträger 31 (z.B. Lochscheibe) beginnt, sich in der vorab programmierten Drehrichtung 40 in einer Taktfolge 75-103 in der in der beispielhaften Darstellung in 2 dargestellten Einzeltaktzeit 105 zu drehen. Um den personenbezogenen Test zu starten, wird dazu der Testperson 3 ein Abstrich 5 entnommen. Dieser Abstrich 5 kann z.B. bei Covid-19 Tests über den Mund-Nasenraum erfolgen, modernere Tests ermöglichen auch eine Spucklösung. Bei Antikörper-Tests kann dies z.B. auch das Punktieren der Fingerbeere sein zur Gewinnung eines Blutstropfens. Anschließend wird mit dem Abstrich oder Probenentnahme 5 eine Pufferlösung angereichert 7. Um ein Vertauschen der Tests zu umgehen und um der Testperson 3 den Test zuweisen zu können, wird gegebenenfalls ein testpersonenbezogener Barcode auf den Teststreifen 4 bzw. das Probenelement vorzugsweise geklebt 8. Anschließend erfolgt das Einlegen 9 der Testkassette 4 in den erfindungsgemäßen Rundtakter 2 über den vorzugsweise verbauten Teststreifen-Einlage-Trichter 36. Dieser Trichter 36 weist eine Positionieröffnung auf und ist Teil einer Positioniereinrichtung, mit der es ermöglicht wird, ein jeweiliges Probenelement 4 an einer Startposition zu platzieren.
  • Im Ausführungsbeispiel wird beispielhaft eine Dauer für die chemische Reaktionszeit des Tests 104 von 900 Sekunden zu Grunde gelegt. Der Verfahrensschritt zur Auswertung des Teststreifens 4 ist mit der Position 9 in 1 gekennzeichnet, wobei die zu Grunde gelegte Auswertungszeit 104 von 900 Sekunden zur Testauswertung eine Variable im Verfahren 1 darstellt, da sie davon abhängig ist, welche zeitlichen Vorgaben zur Reaktionszeit der jeweilige Hersteller der Schnelltests vorgibt. Die Gesamttaktzeit 104 kann demnach auch über oder unter den im Ausführungsbeispiel genannten 900 Sekunden liegen.
  • Nach dem getakteten Durchlauf wird das Ergebnis des Schnelltests und der damit verbundene Barcode 15 vorzugsweise mittels eines optischen Sensors (Scanner und/oder Kamera) vom Teststreifen 4 ausgelesen 11. Vorzugsweise sendet der Scanner und/oder die Kamera direkt die Scan- und/oder Bilddaten an den Microcomputer 60. Die erfindungsgemäße Betriebssoftware 71 verarbeitet die erhaltenen Scan- und/oder Bilddaten und sendet sie vorzugsweise über eine Netzwerkverbindung drahtlos oder über ein Netzwerkkabel an ein Internetportal 12. Im hier letzten Verfahrensschritt sendet das Internetportal 12 die Testergebnisse vorzugsweise digital als Testergebnis per-E-Mail 11 a und/ oder per Spezialanwendung „Testergebnis-an-iOS-oder-Android-Endgerät“ 11b an die betreffende Testperson oder berechtigte Empfänger 3. Eine erfindungsübergreifende Applikation für Android- und iOS-basierende Endgeräte kann die Testergebnisse darstellen und für die Testperson 3 zur weiteren Verarbeitung und Verwendung speichern und bei Aufruf der Applikation darstellen.
  • 2 zeigt des Weiteren eine beispielhafte Aufteilung des Rotationsträgers 31 als Träger der Probenelemente und als Teil der Transporteinrichtung. Die Baugröße des Rotationsträgers 31 sowie die Baugröße des Rundtakters 2 ist variabel, sodass es möglich ist, mehr oder weniger Probenelemente in einem Rundtakter 2 gleichzeitig zu transportieren. Die beispielhaft dargestellte Lochscheibe in 2 zeigt eine Aufteilung mit insgesamt 30 Takten 75-103. 27 Takte 75-101 entsprechen der Auswertungszeit 104, wobei der Takt 75 der Startpostion, in der das Probenelement eingelegt wird, und der Takt 101 der Ausleseposition, in der das Probenelement ausgelesen wird, entspricht. Rechnerisch bedeutet dies: Die Auswertungszeit 104 geteilt durch 27 Takte 75-101 ergibt eine Einzeltaktzeit 105. Die Einzeltaktzeit 105 wird z.B. in die Betriebssoftware programmiert und dient zur Steuerung des Motorcontrollers 57. Die dargestellten Takte 102 dienen zum Auswurf bzw. zur Entnahme der abgelesenen Testkassette 4. Der Takt 103 ist im Ausführungsbeispiel bauartbedingt nicht belegt. Beispielsweise über die in dem Rotationsträgers 31 vorhandenen Positionierungslöcher 39 erfasst der Sensor 28 über die Lage der Lochscheibe die Einzeltakte 75-103 und sendet diese Informationen über die Platine 61 an den Microcomputer 60. Die installierte Betriebssoftware 71 auf dem Microcomputer 60 verarbeitet die empfangenen Informationen und gibt über die Platine 61 bei Bedarf einer Positionsänderung ein Signal an den Elektromotor 32 weiter. Dieses Signal kann z.B. bedeuten, dass sich der Elektromotor 32 in Drehrichtung 40 zu drehen hat, bis der Sensor 28 das nächste Positionsloch 39 erreicht. Die Anzahl der Positionslöcher 39 entspricht in jeder Ausführung der Anzahl der Takte auf dem Rotationsträger 31.
  • 3 zeigt eine isometrische Gesamtansicht einer beispielhaften Bauart des Rundtakters 2. Das Gehäuse 16 des Rundtakters 2 ist in dieser Ausführung mit einem Standfuß 70 dargestellt, damit der Rundtakter 2 frei aufgestellt werden kann. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Rundtakter 2 auch als Tischgerät ohne Standfuß 70 ausgeführt sein. Vorzugsweise befindet sich oberhalb des Rundtakter-Gehäuses 16 ein Elektronik-Gehäuse 50.
  • Unterschiedliche Bauarten sowie unterschiedliche Designs des Rundtakters 2 können in weiteren Ausführungsbeispielen realisiert werden. Die Position des Elektronik-Gehäuses 50 kann variieren und auch gänzlich wegfallen, wenn die entsprechenden Komponenten im Elektronik-Gehäuse 50 in weiteren Ausführungsbeispielen teilweise oder auch gänzlich im Rundtakter-Gehäuse 16 oder ähnlichem verbaut werden. Unter dem Elektronik-Gehäuse 50 kann sich eine in 3 nicht dargestellte Ableseöffnung befinden, durch die z.B. die Kamera 55 die Probenelemente 4 abliest.
  • Das Einlegen 9 des Teststreifens bzw. Probenelements 4 im Verfahren 1 in den Rundtakter 2 kann wie im Ausführungsbeispiel in 3 gezeigt senkrecht zum Rundtakter 2 erfolgen in den Trichter 36 in einer Gehäuse-Deckplatte, d.h. einer Abdeckplatte 17. Weitere Ausführungsbeispiele können weitere Einlegevarianten beinhalten.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Verfahren
    2
    Rundtakter
    3
    Testperson
    4
    Probenelement
    5
    Abstrich
    6
    Anreicherung Pufferlösung
    7
    Beträufeln Testkassette
    8
    Barcode
    9
    Einlegen Testkassette
    10
    Taktdurchlauf
    11
    Scann und/oder Bildaufnahme
    11 a
    Testergebnis-per-E-Mail
    11b
    Testergebnis-an-iOS-oder-Android-Endgerät
    12
    Internetportal
    13
    Aufkleben Barcode
    14
    Start System
    16
    Rundtakter-Gehäuse
    17
    Gehäuse-Deckplatte
    28
    Sensor
    31
    Rotationsträger
    32
    Elektromotor
    36
    Trichter für Teststreifen-Einlage
    39
    Positionierungsloch
    40
    Drehrichtung
    55
    Kamera/Scanner
    57
    Motorcontroller
    60
    Microcomputer
    61
    Platine
    70
    Standfuß
    71
    Betriebssoftware
    75
    Takt 1
    76
    Takt 2
    77
    Takt 3
    78
    Takt 4
    79
    Takt 5
    80
    Takt 6
    81
    Takt 7
    82
    Takt 8
    83
    Takt 9
    84
    Takt 10
    85
    Takt 11
    86
    Takt 12
    87
    Takt 13
    88
    Takt 14
    89
    Takt 15
    90
    Takt 16
    91
    Takt 17
    92
    Takt 18
    93
    Takt 19
    94
    Takt 20
    95
    Takt 21
    96
    Takt 22
    97
    Takt 23
    98
    Takt 24
    99
    Takt 25
    100
    Takt 26
    101
    Takt 27
    102
    Auswurf-Takt
    103
    Leer-Takt
    104
    Gesamttaktzeit
    105
    Einzeltaktzeit
    106
    Bereich Auswurf
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102016004335 B4 [0008]
    • US 7641855 B2 [0009]

Claims (10)

  1. Vorrichtung zum Ablesen eines Probenelements (4) mit - einer Transporteinrichtung (31) zum Transportieren des Probenelements (4) und - einer Positioniereinrichtung (36) zum Positionieren des Probenelements (4) auf der Transporteinrichtung an einer vorgegebenen Startposition (75), gekennzeichnet durch, - eine Ableseeinrichtung zum automatischen Ablesen des Probenelements (4) an einer vorgegebenen Ableseposition und - eine Steuereinrichtung zum Ansteuern der Transporteinrichtung derart, dass das Probenelement (4) in einer vorgegebenen Zeitspanne (104) von der vorgegebenen Startposition (75) zu der vorgegebenen Ableseposition (101) transportiert wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Transporteinrichtung als Träger für das Probenelement (4) ein Rotationsträger (31) aufweist, die für das Transportieren des Probenelements (4) um ihre Rotationsachse drehbar ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Transporteinrichtung als Träger für das Probenelement (4) ein Förderband aufweist, mit dem das Probenelement (4) linear von der vorgegebenen Startposition zu der vorgegebenen Ableseposition bewegbar ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Transporteinrichtung eine Mehrzahl voneinander gleich beabstandeter Aufnahmeelemente aufweist, die jeweils mit einem Probenelement (4) bestückbar sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Transporteinrichtung in Abhängigkeit von der Mehrzahl der Aufnahmeelemente und von der vorgegebenen Zeitspanne getaktet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine Abdeckung (17) für die Transporteinrichtung aufweist, wobei sich die Transporteinrichtung beim Transportieren relativ zu der Abdeckung bewegt, die Positioniereinrichtung (36) Teil der Abdeckung ist und eine Positionieröffnung aufweist, durch die das Probenelement (4) hindurch auf die Transporteinrichtung an der Startposition (75) positionierbar ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Abdeckung eine Ableseöffnung aufweist, durch die hindurch das Probenelement (4) an der Ableseposition (101) durch die Ableseeinrichtung ablesbar ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine Entnahmeeinrichtung in Transportrichtung (40) nach der Ableseposition (101) aufweist, wobei mit der Entnahmeeinrichtung das Probenelement (4) automatisch von der Transporteinrichtung entnehmbar ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ableseeinrichtung einen optischen Sensor (55) zum Ablesen des Probenelements (4) aufweist.
  10. Verfahren zum Ablesen eines Probenelements (4) durch - Positionieren des Probenelements (4) auf einer Transporteinrichtung an einer vorgegebenen Startposition (75) und - Transportieren des Probenelements (4) mit der Transporteinrichtung, gekennzeichnet durch, - Ansteuern der Transporteinrichtung derart, dass das Probenelement (4) in einer vorgegebenen Zeitspanne (104) von der vorgegebenen Startposition (75) zu einer vorgegebenen Ableseposition (101) transportiert wird und - automatisches Ablesen des Probenelements (4) an der vorgegebenen Ableseposition (101).
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