DE3839896A1 - Automatische analysiervorrichtung und steuerverfahren dafuer - Google Patents
Automatische analysiervorrichtung und steuerverfahren dafuerInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine automatische Analy
siervorrichtung, die für die biochemische Untersuchung, den
Bluttest oder dergleichen verwendet wird, und betrifft
insbesondere eine automatische Analysiervorrichtung, die
mit einer Probenentnahmeeinrichtung versehen ist, welche in
der Lage ist, die Probenentnahme von kleinen Mengen mit
hoher Genauigkeit und Präzision durchzuführen.
In den vergangenen Jahren hat ein Bedarf danach bestanden,
die Verarbeitungsfähigkeit der automatischen Analysiervor
richtung zu verbessern und daher sind verschiedene Arten
automatischer Analysiervorrichtungen vorgeschlagen worden.
Beispielsweise ist eine automatische Analysiervorrichtung
bereits geschaffen worden, die in der Lage ist, 600 Analysen
pro Stunde auf einer einzelnen Reihe durchzuführen. Eine
Probenentnahmeeinrichtung, die in diesen automatischen Analy
siervorrichtungen eingesetzt wird, besteht aus einer Vielzahl
von Probenbehältern, die jeweils eine Probe, eine Probendüse,
einen Flüssigkeitspegel-Sensor, eine mit der Probendüse
verbundene Mikrospritze, einen Antriebsmechanismus zum
Bewegen der Probendüse, einen Reinigungstank, der zum
Reinigen der Probendüse geeignet ist, und andere Komponenten
aufweisen, wie sie in der ungeprüften japanischen Patentan
meldung 62-1 37 565 offenbart sind, und der Probenentnah
mebetrieb dieser Vorrichtung wird in der folgenden Art und
Weise ausgeführt. Die Probendüse wird in eine in einem der
Probenbehälter aufgenommene Probe mittels des Antriebsmecha
nismus eingetaucht, und die Probe wird mit einer vorbestim
mten Menge unter der Wirkung der Mikrospritze in die Proben
düse eingesaugt. Nachdem eine für den Saugvorgang der Probe
vorgesehene Zeit verstrichen ist, wird die Probendüse mittels
des Antriebsmechanismus in eine Position oberhalb eines
Reaktionsbehälters geführt, und die Probe in der Probendüse
wird dank der Entladeoperation der Mikrospritze in den
Reaktionsbehälter gespritzt. Dann wird die Probendüse zu dem
Reinigungstank bewegt, wo die inneren und äußeren Wände der
Probendüse gereinigt bzw. gespült werden, damit sie als
Reserve für den nächsten Saugvorgang zur Verfügung stehen
können.
Eine Serie von Abläufen in dem Probenentnahmebetrieb, der
oben beschrieben ist, wird so gesteuert, daß sie innerhalb
eines Maschinenzyklus abgeschlossen werden, der auf der
Basis der Verarbeitungsfähigkeit der automatischen Analysier
vorrichtung bestimmt ist, beispielsweise innerhalb von 6
Sekunden in der oben beschriebenen automatischen Analysier
vorrichtung, die eine Verarbeitungsfähigkeit für 600 Analysen
pro Stunde auf einer einzelnen Reihe hat. Um eine hohe
Verarbeitungsfähigkeit zu erhalten, ist es in der automati
schen Analysiervorrichtung nicht möglich, den Maschinenzyklus
zu wechseln, und einen Schritt zum Reinigen der Probe
vorzusehen, die an dem äußeren Rand der Wand der Probendüse
nach Ansaugen der Probe anhängt. Wenn die in die Probendüse
eingesaugte Probe in den Reaktionsbehälter entladen wird,
wird auch die an der äußeren peripheren Wand der Probendüse
anhängende Probe in den Reaktionsbehälter gespritzt. Wenn
die Menge der einzusaugenden Proben groß ist, ist die Menge
der anhängenden Probe vernachlässigbar, wenn dagegen die
Menge der anzusaugenden Probe sehr klein ist, beispielsweise
3 µl und darunter, ist die Genauigkeit und Präzision der
Probenentnahme rapide verschlechtert (siehe Fig. 6).
Um den Schritt der Reinigung der an der äußeren peripheren
Wand der Probendüse anhaftenden Probe zur Verfügung zu
stellen, hat man sich überlegt, die Bewegungsgeschwindigkeit
der Probendüse zu erhöhen. In diesem Fall wird jedoch die
in die Probendüse eingesaugte Probe aufgrund der Zentrifu
galkraft und der Trägheit der Probe verstreut, die in einer
zwischen der Mikrospritze und der Probendüse verbindenden
Leitung vorhanden ist, und zwar mit dem Ergebnis, daß keine
genaue und präzise Probenentnahme durchgeführt werden kann.
Demzufolge ist es unmöglich, die Bewegungsgeschwindigkeit
der Probendüse zu erhöhen und damit den Reinigungsschritt
zur Verfügung zu stellen.
Es wird aus der vorangegangenen Beschreibung ersichtlich,
daß die herkömmliche Analysiervorrichtung mit einer hohen
Verarbeitungsfähigkeit in bezug auf die Probenentnahme-
Mengen beschränkt ist, so daß es unmöglich ist, die Proben
entnahme von sehr kleinen Mengen mit hoher Genauigkeit und
Präzision durchzuführen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine auto
matische Analysiervorrichtung zur Verfügung zu stellen,
die mit einer Probenentnahmeeinrichtung ausgestattet ist,
die in der Lage ist, die Probenentnahme von regelmäßigen
Mengen durchzuführen und die Probenentnahme von sehr kleinen
Mengen automatisch mit hoher Genauigkeit und hoher Präzision
durchzuführen, ohne den Maschinenzyklus verändern zu müssen.
Eine automatische Analysiervorrichtung gemäß der Erfindung
weist eine Probenentnahmeinrichtung auf, die Probenbehäl
ter und eine Probendüse enthalten, eine Vielzahl von Reak
tionsbehältern, die von einer Reaktionsscheibe getragen
werden, und eine Steuereinheit, wobei die Steuereinheit
eine Einrichtung aufweist zum automatischen Wechseln des
Betriebsablaufs der Probenentnahmeeinrichtung, ohne eine
Zykluszeit der Reaktionsscheibe zu verändern, auf einen der
Betriebsabläufe I, II und III gemäß den Analysevorgängen.
Der Betriebsablauf I hat einen Schritt zum Bewegen der
Probendüse von einem der Probenbehälter direkt zu einem
damit verbundenen Reaktionsbehälter und dieselbe Zykluszeit
wie die Reaktionsscheibe.
Der Betriebsblauf II weist einen Schritt zum Reinigen der
äußeren peripheren Wand der Probendüse im Laufe der Bewegung
der Probendüse von einem der Probenbehälter zu einem damit
verbundenen Probenbehälter auf, und hat eine Zykluszeit,
die mit der des Betriebsablaufes I identisch ist.
Der Betriebsablauf III enthält einen Schritt zum Reinigen
der äußeren peripheren Wand der Probendüse im Laufe der
Bewegung der Probendüse von einem der Reaktionsbehälter zu
einem ihm zugeordneten Reaktionsbehälter, und hat eine
Zykluszeit, die ein ganzzahliges Vielfaches der Zykluszeit
des Arbeitsablaufes I ist.
In einem anderen Aspekt weist eine automatische Analysiervor
richtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Probenentnah
meeinrichtung auf, die Probenbehälter und eine Probendüse
enthält, eine Vielzahl von Reaktionsbehältern, die von
einer Reaktionsscheibe getragen werden, und eine Steuerein
heit, und die Steuereinheit weist eine Einrichtung zum
automatischen Ändern des Arbeitsablaufs der Probenentnah
meeinrichtung, ohne Ändern einer Zykluszeit der Reaktions
scheibe, auf einen Arbeitsablauf I auf, wenn die Probenent
nahmemenge eine erste vorbestimmte Menge ist und darüber, auf
einen Arbeitsablauf II, wenn die Probenentnahmemenge zwischen
weniger als der ersten vorbestimmten Menge und einer zweiten
vorbestimmten Menge liegt und darüber, und zu einem Arbeits
ablauf III, wenn die Probenentnahmemenge weniger als die
zweite vorbestimmte Menge beträgt.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die erste
vorbestimmte Menge 3 µl und die zweite vorbestimmte Menge 1
µl.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat eine Probenentnah
meeinrichtung eine Vielzahl von Probenbehältern, die jeweils
eine Probenflüssigkeit aufnehmen, eine Probendüse zum
Einsaugen der Probenflüssigkeit mit einer vorbestimmten
Menge, einen Flüssigkeitspegel-Sensor, der an einem spitzen
Ende der Probendüse befestigt ist und dazu eingerichtet
ist, den Pegel der Flüssigkeits-Oberfläche der Probenflüssig
keit in jedem der Probenbehälter zu erfassen, eine Mi
krospritze, die mit der Probendüse verbunden ist und dazu
eingerichtet ist, der Probendüse das Ansaugen und Entladen
der Probenflüssigkeit zu ermöglichen, ebenso wie das Spritzen
von Reinigungswasser in die Probendüse hinein, einen Reini
gungstank, der zum Reinigen der Probendüse verwendet wird,
eine an dem Reinigungstank angebrachte Reinigungseinrich
tung, die zum Spritzen von Reinigungswasser gegen die äußere
periphere Wand der Probendüse eingerichtet ist, und eine
Antriebseinrichtung zum Antreiben der Probendüse in einer
vertikalen Bewegung und zwischen einem der Probenbehälter,
einem der Reaktionsbehälter und dem Reinigungstank.
Ein Verfahren zum Steuern einer automatischen Analysiervor
richtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die folgenden
Schritte auf:
Steuern einer Reaktionscheibe mit einer konstanten Zyklus zeit;
Steuern einer Probenentnahmeeinrichtung einer automatischen Analysiervorrichtung in übereinstimmung mit einem Arbeit sablauf I, bei dem eine Probendüse von einem der Probenbehäl ter direkt zu einem zugeordneten Reaktionsbehälter bewegt wird, wenn die für einen Analysenvorgang erforderliche Probenmenge eine erste vorbestimmte Menge ist und mehr, und welcher dieselbe Zykluszeit hat wie die Reaktionsscheibe;
Steuern der Probenentnahmeeinrichtung gemäß eines Arbeits ablaufes II, der einen Schritt zum Reinigen der äußeren peripheren Wand der Probendüse im Laufe der Bewegung der Probendüse von einem der Probenbehälter zu einem zugeord neten Reaktionsbehälter aufweist, und der dieselbe Zykluszeit und Probenansaug-Rate wie die in dem Arbeitsablauf I hat, wenn die Menge der für den Analysenvorgang erforderlichen Probe zwischen einer zweiten vorbestimmten Menge und darüber und weniger als die erste vorbestimmte Menge liegt; und
Steuern der Probenentnahmeeinrichtung gemäß einem Arbeits ablauf III, der aufweist einen Schritt zum Reinigen der äußeren peripheren Wand der Probendüse im Laufe der Bewegung der Probendüse von einem der Probenbehälter zu einem zugeordneten Reaktionsbehälter, und der eine Zykluszeit hat, welche ein ganzzahliges Vielfaches der Zykluszeit des Arbeitsablaufes I ist und eine Probenansaug-Rate, die geringer ist als diejenige in den Arbeitsabläufen I und II, wenn die Menge der für den Analysenvorgang erforderlichen Probe geringer als die zweite vorbestimmte Menge ist.
Steuern einer Reaktionscheibe mit einer konstanten Zyklus zeit;
Steuern einer Probenentnahmeeinrichtung einer automatischen Analysiervorrichtung in übereinstimmung mit einem Arbeit sablauf I, bei dem eine Probendüse von einem der Probenbehäl ter direkt zu einem zugeordneten Reaktionsbehälter bewegt wird, wenn die für einen Analysenvorgang erforderliche Probenmenge eine erste vorbestimmte Menge ist und mehr, und welcher dieselbe Zykluszeit hat wie die Reaktionsscheibe;
Steuern der Probenentnahmeeinrichtung gemäß eines Arbeits ablaufes II, der einen Schritt zum Reinigen der äußeren peripheren Wand der Probendüse im Laufe der Bewegung der Probendüse von einem der Probenbehälter zu einem zugeord neten Reaktionsbehälter aufweist, und der dieselbe Zykluszeit und Probenansaug-Rate wie die in dem Arbeitsablauf I hat, wenn die Menge der für den Analysenvorgang erforderlichen Probe zwischen einer zweiten vorbestimmten Menge und darüber und weniger als die erste vorbestimmte Menge liegt; und
Steuern der Probenentnahmeeinrichtung gemäß einem Arbeits ablauf III, der aufweist einen Schritt zum Reinigen der äußeren peripheren Wand der Probendüse im Laufe der Bewegung der Probendüse von einem der Probenbehälter zu einem zugeordneten Reaktionsbehälter, und der eine Zykluszeit hat, welche ein ganzzahliges Vielfaches der Zykluszeit des Arbeitsablaufes I ist und eine Probenansaug-Rate, die geringer ist als diejenige in den Arbeitsabläufen I und II, wenn die Menge der für den Analysenvorgang erforderlichen Probe geringer als die zweite vorbestimmte Menge ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der
vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit
der Zeichnung.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer Probenent
nahmeeinrichtung, die in einer automatischen
Analysenvorrichtung erfindungsgemäß eingesetzt
wird.
Fig. 2 bis 4 sind Zeitdiagramme, in denen die Zykluszeit
der Reaktionsscheibe als Referenz hinzugefügt
ist, die den Arbeitsablauf der Probenentnah
meeinrichtung zeigen, in welcher Fig. 2 einen
Arbeitsablauf I zeigt;
Fig. 3 zeigt einen Arbeitsablauf II, und
Fig. 4 zeigt einen Arbeitsablauf III;
Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, das den Fortgang des
Betriebs der Probenentnahmeeinrichtung zeigt;
und
Fig. 6 ist eine Grafik, die die Probenentnahmemerkmale
einer herkömmlichen Probenentnahmeeinrichtung
zeigt.
Eine bevorzugte Ausführungsform einer Probenentnahmeeinrich
tung einer erfindungsgemäßen automatischen Analysiervorrich
tung wird nachfolgend mit Bezug auf die begleitenden Figuren
erläutert.
In Fig. 1 ist eine Probendüse 1 gezeigt, die aus einem Rohr,
bestehend aus rostfreiem Stahl, gebildet ist, deren spitzes
Ende angeschrägt ist. Ein Flüssigkeitspegel-Sensor 2 ist an
einem Ende der Probendüse 1 mittels eines Ummantelungsrohrs
3 befestigt. Das andere Ende der Probendüse 1 ist an einem
Probenentnahmearm 4 angebracht. Der Probenentnahmearm 4
kann sich frei drehen und sich in vertikaler Richtung bewegen
mittels eines Antriebsmechanismus, der nicht gezeigt ist,
wie durch die Zweipunkt-Kettenlinien angedeutet. Zusätzlich
ist eine flexible Leitung 21 mit dem anderen Ende der
Probendüse 1 verbunden, und die Leitung 21 ist wiederum mit
einem Zylinder einer Mikrospritze 24 verbunden. Die Mik
rospritze 24 hat einen Stößel 20, der gleitfähig in dem
Zylinder 5 aufgenommen ist. Der Stößel 20 ist gegen den
Zylinder 5 mittels eines Dichtelementes 19 abgedichtet. Der
Zylinder 5, die Leitung 21 und die Probendüse 1 sind mit
Wasser 22 aufgefüllt. Der Zylinder 5 ist weiterhin mit
einem Wassertank 8 verbunden, der das Wasser 22 aufnimmt,
und zwar über ein erstes Elektromagnetventil 6 und eine
Beschickungspumpe 7. Das erste Elektromagnetventil 6 ist
ein Verschlußventil, das normalerweise geschlossen ist und
geöffnet wird, während es ein Signal empfängt.
Eine Probenscheibe 9, die eine Vielzahl von Probenbehältern
10 trägt, ist unterhalb einer vorbestimmten, im Winkelsinn
drehbaren Position der Probendüse 1 angeordnet. Die Proben
scheibe 9 ist drehbar gelagert, um jeden der Probenbehälter
10 zu befähigen, zu einer Position gerade unterhalb einer
vorbestimmten, im Winkelsinn drehbaren Position der Proben
düse 1 befördert zu werden und dort angeordnet zu sein.
Eine Reaktionsscheibe 11, die eine Vielzahl von Reaktions
behältern 23 trägt, ist unterhalb einer weiteren vorbestim
mten, im Winkelsinn drehbaren Position der Probendüse 1
angeordnet. Die Reaktionsscheibe 11, ähnlich wie die Proben
scheibe 9, ist drehbar gelagert, um jeden der Reaktionsbehäl
ter 23 zu befähigen, zu einer Position gerade unterhalb
einer weiteren vorbestimmten, im Winkelsinn drehbaren
Position der Probendüse 1 befördert zu werden und dort
angeordnet zu sein. Die Reaktionsscheibe 11 ist in einer
konstanten Zykluszeit gesteuert. Eine Vielzahl von Reak
tionsbehältern 23 sind einstückig gebildet, um eine einzelne
Reaktionsbehälter-Einheit 12 zu bilden, und eine Vielzahl
von Reaktionsbehälter-Einheiten 12 sind auf der Reaktions
scheibe 11 mit Schrauben 13 angebracht.
Ein Reinigungstank 14 für die Probendüse 1 ist zwischen der
Probenscheibe 9 und der Reaktionsscheibe 11 vorgesehen, und
V-förmige oder U-förmige Kerben sind in Teilen davon ent
sprechend eines Umdrehungskreises vorgesehen. Eine Vielzahl
von Reinigungsdüsen 15, die zum Spritzen des Wassers gegen
die äußere periphere Wand der Probendüse 1 eingerichtet
sind, sind an dem Reinigungstank 14 befestigt. Die Reini
gungsdüsen 15 sind über ein zweites Elektromagnetventil 16
mit der Beschickungspumpe 7 verbunden. Das zweite Elektromag
netventil 16 ist ein Verschlußventil, gleich dem ersten
Elektromagnetventil 6, d.h. normalerweise geschlossen und
nur geöffnet, während es ein Signal empfängt.
Der Flüssigkeitspegel-Sensor 2 ist mit einer Flüssigkeits
pegel-Erfassungsschaltung 17 verbunden, die dazu eingerichtet
ist, einen Pegel der Flüssigkeitsoberfläche der in dem
Probenbehälter 10 aufgenommenen Probe unter Verwendung des
Flüssigkeitspegel-Sensors 2 und der Probendüse 1 als eine
Anode bzw. eine Kathode von ihm zu detektieren.
Ein Mikrocomputer 18 ist gezeigt zum Steuern der Komponenten
der Probenentnahmeeinrichtung, wie oben erwähnt.
In dem Mikrocomputer 18 sind Arbeitsabläufe I, II und III,
gemäß derer der Ablauf der Probenentnahmeeinrichtung ge
steuert wird, vorausgehend gespeichert worden. Der Mikrocom
puter 18 weist Einrichtungen zum automatischen Wechseln des
Arbeitsablaufes der Probenentnahmeeinrichtung in einem der
Arbeitsabläufe I, II und III in Übereinstimmung mit den
Analysevorgängen auf, ohne die Zykluszeit der Reaktions
scheibe 11 zu ändern.
Der Arbeitsablauf I ist ein Arbeitsablauf, der zu verwenden
ist, wenn die Probenentnahmemenge in einen Bereich von
einer ersten vorbestimmten Menge bis zu einer Maximalmenge
liegt, beispielsweise von 3 µl und über 20 µl und darunter.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird zu einer Zeit T 0 die
Probendüse 1, die an dem Probenentnahmearm 4 befestigt
ist, an einer Position oberhalb eines Probenbehälters 10
angeordnet. Der Probenentnahmearm 4 beginnt sich von dort
abwärts zu bewegen und hält an, nachdem der Flüssigkeitspe
gel-Sensor 2 den Pegel der Flüssigkeitsoberfläche der Probe
erfaßt hat, und zwar an einer Position, wo das spitze Ende
der Probendüse 1 in die Probenflüssigkeit um eine vorbe
stimmte Strecke (zur Zeit T 1) getaucht ist. Aufgrund des
Ansaugbetriebs der Mikrospritze 24 wird die Probe mit einer
Menge, die die vorbestimmte Menge erreicht und ein bischen
darüber in die Probendüse 1 mit einer konstanten Ansaugrate
(z.Zt. T 2) eingesaugt. Die Zeitdauer (T 2-T 1) zum Ansaugen
der Probe ist auf eine Zeitdauer eingestellt, in der die
maximale Probenentnahmemenge eingesaugt werden kann, und
die Proben der verschiedenen, für die Analysenvorgänge
erforderlichen Mengen werden in dieser Zeitdauer angesaugt.
Wenn mit anderen Worten die Probenmenge geringer als die
maximale Menge ist, stellt die Mikrospritze 24 ihren Saug
betrieb ein, nachdem die Probenentnahmemenge angesaugt
wurde, bis die oben genannte Zeitdauer verstrichen ist.
Danach wird das Spiel bzw. das Nachschwingen bzw. der Totgang
des Beschickungsmechanismus des Stößels 20 korrigiert und
der Probenentnahmearm kann mit der Bewegung aufwärts, zur
Zeit T 3, beginnen. Nach dem Ende der Aufwärtsbewegung (zur
Zeit T 4) wird der Probenentnahmearm 4 zum Drehen gebracht,
so daß er zu einer Position sich bewegt, die oberhalb eines
Reaktionsbehälters 23 angeordnet ist. Nach dem Abschluß der
Bewegung (zur Zeit T 5) wird der Probenentnahmearm zur
Bewegung nach unten gebracht, so daß die Probendüse 1 sich
in den Behälter 23 bewegen kann. Während der Abwärtsbewegung
wird die Mikrospritze 24 betätigt, und zwar von der Zeit T 6
ab, um die Probe mit der vorbestimmten Menge in den Reak
tionsbehälter 23 zu entladen. Die Zeitdauer zum Entladen der
Probe ist ferner eingestellt in Übereinstimmung mit der
maximalen Probenentnahmemenge der Einrichtung, ähnlich wie
die oben beschriebene Ansaugzeit der Probe. Nachdem das
Entladen der Probe beendet ist, wird die Probendüse 1
veranlaßt, sich aufwärts von der Zeit T 7 zu bewegen und zur
Zeit T 8 die Bewegung von der oberhalb des Reaktionsbehälters
23 gelegenen Position in den Reinigungstank 14 zu beginnen.
Wenn die Probendüse 1 in den Reinigungstank 14 verbracht
wird, wird ein wenig überschüssige Probe, die an der Proben
düse 1 verbleibt, entladen, und das erste Elektromagnetventil
6 und das zweite Elektromagnetventil 16 werden zur Zeit T 9
geöffnet, wodurch die innere und äußere periphere Wand der
Probendüse 1 gereinigt wird. Die Reinigung der äußeren
peripheren Wand der Probendüse 1 wird durch Spritzen des
Wassers durch die Reinigungsdüsen 15 durchgeführt, die an
dem Reinigungstank 14 gegen die äußere periphere Wand der
Probendüse durch die Wirkung der Beschickungspumpe 7 ge
sichert sind. Die innere periphere Wand der Probendüse 1
wird so gereinigt, daß durch die Wirkung der Beschickungs
pumpe 7 das Wasser 22 in die Probendüse 1 durch die Mi
krospritze 24 gespritzt wird, und das so gespritze Wasser in
den Reinigungstank 14 entladen wird. Zur Zeit T 10, wenn die
Reinigung beendet ist, wird die Probendüse 1 veranlaßt,
sich zu der Position oberhalb des Probenbehälters 10 zu
bewegen. Während der Bewegung wird eine kleine Menge Luft
in die Probendüse 1 mittels der Mikrospritze 24 eingesaugt,
um die Verdünnung der Probe aufgrund eines Kontakts zwischen
der Probe und des in die Probendüse 1 gefüllten Wassers 22
zu verhindern. Zur Zeit T 11 wird die Probendüse 1 wiederum
an einer Position oberhalb des Probenbehälters 10 angeordnet,
und wird veranlaßt, den Probenentnahmevorgang für die nächste
Analyse zu beginnen. Der Arbeitsablauf I hat dieselbe
Zykluszeit wie der Arbeitsablauf der Reaktionsscheibe 11.
Der Arbeitsablauf II ist ein Arbeitsablauf, der zu verwenden
ist, wenn die Probenentnahmemenge in einem Bereich zwischen
weniger als der ersten vorbestimmten Menge und einer zweiten
vorbestimmten Menge und darüber liegt, beispielsweise
zwischen weniger als 3 µl und mehr als 1 µl und darüber.
Der Unterschied zum Arbeitsablauf I wird mit Bezugnahme
auf die Fig. 3 erläutert. In dem Arbeitsablauf II werden
die Zykluszeit und die Probenansaug-Rate der Probenentnah
meoperation gleich denen im Arbeitsablauf I eingestellt,
und die Zeitdauer (T 2′-T 1), welche dem Ansaugen der Probe
zugeordnet ist, wird auf eine Zeitdauer eingestellt, inner
halb derer die erste vorbestimmte Menge, beispielsweise 3
µl eingesaugt werden kann. Die Ansaugzeit wird weniger
verkürzt als die Ansaugzeit in dem Arbeitsablauf I. Gemäß
dieser verkürzten Zeitdauer ist ein Schritt (T 5′′-T 5′)
zum Reinigen der äußeren peripheren Wand der Probendüse 1
in der Mitte der Bewegung der Probendüse 1 von der Proben
scheibe 9 zu der Reaktionsscheibe 11 vorgesehen. Mit anderen
Worten wird während der Zeitdauer T 5′′-T 5′ das zweite
Elektromagnetventil 16 geöffnet, damit das Wasser 22 durch
die Reinigungsdüsen 15 gegen die äußere periphere Wand der
Probendüse 1 gespritzt werden kann. Demzufolge ist es möglich
zu verhindern, daß die an der äußeren peripheren Wand der
Probendüse 1 angehängende Probe in den Reaktionsbehälter 23
zusammen mit der in die Probendüse 1 eingesaugten Probe
gespritzt wird.
Der Arbeitsablauf III ist ein Arbeitsablauf, der zu verwenden
ist, wenn die Probenentnahmemenge geringer als die vorbestim
mte Menge ist, beispielsweise weniger als 1 µl. Der Un
terschied von dem Arbeitsablauf I wird mit Bezugnahme auf
die Fig. 4 beschrieben. In dem Arbeitsablauf III wird nur
die Zykluszeit der Probenentnahmeoperation auf das Doppelte
der Länge des Arbeitsablaufes I eingestellt, und die Zeit
dauer (T 2- T 1), welche dem Ansaugen der Probe zugeordnet
ist, wird identisch mit der Zeitdauer in dem Arbeitsablauf
I eingestellt. Die Ansaugrate der Probe wird auf weniger als
die in dem Arbeitsablauf I oder II eingestellt, beispiels
weise auf eine Ansaugrate, bei der die zweite vorbestimmte
Menge von 1 µl innerhalb der Zeitdauer T 2- T 1 angesaugt
werden kann. In dem Arbeitsablauf III ist ebenso ein Schritt
(T 14- T 13) zum Reinigen der äußeren peripheren Wand der
Probendüse 1 in der Mitte der Bewegung der Probendüse 1 von
der Probenscheibe 9 zu der Reaktionsscheibe 11 vorgesehen,
wie in dem Arbeitsablauf II. Es ist daher möglich, zu
verhindern, daß die an der äußeren peripheren Wand der
Probendüse 1 verbleibende Probe in den Reaktionsbehälter 23
zusammen mit der in die Probendüse 1 eingesaugten Probe
gespritzt wird. Zusätzlich ist es möglich, da die Probenrate
gesenkt ist, die Probenentnahme von kleinsten Mengen mit
hoher Genauigkeit und hoher Präzision durchzuführen.
Als nächstes wird der Betrieb der Probenentnahmeeinrichtung
beschrieben.
Wenn eine Vielzahl von Analysenvorgängen in der automati
schen Analysenvorrichtung durch einen Benutzer eingesetzt
werden, liest der Mikrocomputer 18 einen Analysenvorgang,
der zuerst ausgeführt werden muß, und zwar in einem Schritt
1. Dann wird in einem Schritt 2 entschieden, ob oder nicht
die für den so gelesenen Analysenvorgang erforderliche
Probenentnahmemenge die erste vorbestimmte Menge und darüber
ist, nämlich 3 µl. Wenn man zu dem Ergebnis kommt, daß die
Probenentnahmemenge 3 µl und darüber ist, setzt sich das
Verfahren mit einem Schritt 3 fort, bei dem die Probenentnah
meeinrichtung gemäß dem Arbeitsablauf I gesteuert wird.
Nach Vollendung des Probenentnahmebetriebs wird der nächste
Analysenvorgang gelesen.
Wenn in dem Schritt 2 entschieden wird, daß die Probenentnah
memenge weniger als 3 µl beträgt, setzt sich das Verfahren
mit einem Schritt 4 fort, bei dem entschieden wird, ob oder
nicht die Probenentnahmemenge, die zum Lesen des Analysenvor
gangs 1 erforderlich ist, die zweite vorbestimmte Menge und
darüber ist, nämlich 1 µl. Wenn es entschieden wird, daß
die Probenentnahmemenge 1 µl und darüber beträgt, wird die
Probenentnahmeeinrichtung gemäß Arbeitsablauf II gesteuert.
Nach Beendigung der Probenentnahmeoperation wird der nächste
Analysenvorgang gelesen.
Wenn in dem Schritt 4 entschieden wird, daß die Probenentnah
memenge weniger als 1 µl beträgt, setzt sich das Verfahren
mit einem Schritt 6 fort, bei dem die Probenentnahmeein
richtung in Übereinstimmung mit dem Arbeitsablauf III
gesteuert wird. Nach Beendigung der Probenentnahmeoperation
wird der nächste Analysenvorgang gelesen.
In der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Zykluszeit
des Arbeitsablaufs III auf das Doppelte der Zykluszeit des
Arbeitsablaufes I oder II eingestellt, und wenn es erwünscht
ist, eine Probenentnahme mit höherer Präzision und höherer
Genauigkeit durchzuführen, kann jedoch die Zykluszeit des
Arbeitsablaufes III auf ein ganzzahliges Vielfaches, z.B.
drei oder vier, der Zykluszeit der Arbeitsabläufe I oder II
eingestellt und die Probenansaug-Rate weiter herabgesetzt
werden.
Wie im vorhergehenden beschrieben wurde, ist der Schritt
zum Reinigen der äußeren peripheren Wand der Probendüse im
Laufe der Bewegung der Probendüse von dem Probenbehälter zu
dem Reaktionsbehälter in Übereinstimmung mit den Analysenvor
gängen vorgesehen, oder mit anderen Worten, den Probenentnah
memengen, so daß die an der äußeren peripheren Wand der
Probendüse anhängende Probe daran gehindert wird, in den
Reaktionsbehälter zu gelangen. Es ist daher möglich, die
Probenentnahme von sehr kleinen Mengen mit hoher Präzision
und hoher Genauigkeit durchzuführen, und zwar ferner ohne
Bedürfnis nach einer Veränderung der Vorrichtung. Zusätzlich
zu dem Falle der Probenentnahme von kleinsten Mengen ist der
vorausgehend beschriebene Schritt vorgesehen, und zwar
neben dem Absenken der Ansaugrate, so daß es möglich ist,
die Probenentnahme von kleinsten Mengen mit hoher Genauigkeit
und hoher Präzision durchzuführen. Da die Zykluszeit der
Probenentnahme von kleinsten Mengen auf ein ganzzahliges
Vielfaches der Zykluszeit der Probenentnahme von regelmäßigen
Mengen eingestellt ist, ist es nicht notwendig, die Zyklus
zeiten anderer Mechanismen der automatischen Analysenvor
richtung zu verändern, z.B. die Reaktionsscheibe und die
Probenscheibe. Demzufolge wird die Steuerung der automati
schen Analysenvorrichtung nicht kompliziert.
Claims (9)
1. Automatische Analysenvorrichtung mit einer Probenentnah
mevorrichtung, die Probenbehälter und eine Probendüse
aufweist, einer Vielzahl von Reaktionsbehältern, die
von einer Reaktionsscheibe getragen werden, und einer
Steuereinheit,
wobei die Steuereinheit Einrichtungen zum automatischen Wechseln des Arbeitsablaufes der Probenentnahmeeinrich tung auf einen der Arbeitsabläufe I, II und III in Übereinstimmung mit den Analysenvorgängen aufweist, ohne eine Zykluszeit der Reaktionsscheibe zu ändern,
wobei der Arbeitsablauf I einen Schritt zum Bewegen der Probendüse von einem der Probenbehälter direkt zu einem zugeordneten Reaktionsbehälter aufweist und dieselbe Zykluszeit wie die Reaktionsscheibe hat,
wobei der Arbeitsablauf II einen Schritt zum Reinigen der äußeren peripheren Wand der Probendüse im Laufe der Bewegung der Probendüse von einem der Probenbehälter zu einem zugeordneten Reaktionsbehälter aufweist und eine Zykluszeit und eine Probenansaug-Rate hat, die mit denen des Arbeitsablaufes I identisch sind, und
wobei der Arbeitsablauf III einen Schritt zum Reinigen der äußeren peripheren Wand der Probendüse im Laufe der Bewegung der Probendüse von einem der Probenbehälter zu einem zugeordneten Reaktionsbehälter aufweist und eine Zykluszeit, die ein ganzzahliges Vielfaches der Zyklus zeit des Arbeitsablaufes I ist, und eine Probenansaug- Rate, die geringer ist als die in dem Arbeitsablauf I oder II.
wobei die Steuereinheit Einrichtungen zum automatischen Wechseln des Arbeitsablaufes der Probenentnahmeeinrich tung auf einen der Arbeitsabläufe I, II und III in Übereinstimmung mit den Analysenvorgängen aufweist, ohne eine Zykluszeit der Reaktionsscheibe zu ändern,
wobei der Arbeitsablauf I einen Schritt zum Bewegen der Probendüse von einem der Probenbehälter direkt zu einem zugeordneten Reaktionsbehälter aufweist und dieselbe Zykluszeit wie die Reaktionsscheibe hat,
wobei der Arbeitsablauf II einen Schritt zum Reinigen der äußeren peripheren Wand der Probendüse im Laufe der Bewegung der Probendüse von einem der Probenbehälter zu einem zugeordneten Reaktionsbehälter aufweist und eine Zykluszeit und eine Probenansaug-Rate hat, die mit denen des Arbeitsablaufes I identisch sind, und
wobei der Arbeitsablauf III einen Schritt zum Reinigen der äußeren peripheren Wand der Probendüse im Laufe der Bewegung der Probendüse von einem der Probenbehälter zu einem zugeordneten Reaktionsbehälter aufweist und eine Zykluszeit, die ein ganzzahliges Vielfaches der Zyklus zeit des Arbeitsablaufes I ist, und eine Probenansaug- Rate, die geringer ist als die in dem Arbeitsablauf I oder II.
2. Automatische Analysenvorrichtung mit einer Probenentnah
meeinrichtung, die Probenbehälter und eine Probendüse
aufweist, einer Vielzahl von Reaktionsbehältern, die
von einer Reaktionsscheibe getragen werden, und einer
Steuereinheit,
wobei die Steuereinheit Einrichtungen aufweist zum automatischen Wechseln des Arbeitsablaufes der Proben entnahmeeinrichtung, ohne Ändern einer Zykluszeit der Reaktionsscheibe, in einen Arbeitsablauf I, wenn eine Probenentnahmemenge eine erste vorbestimmte Menge und darüber ist, in einen Arbeitsablauf II, wenn die Proben menge in einem Bereich zwischen weniger als der ersten vorbestimmten Menge und einer zweiten vorbestimmten Menge und darüber liegt, und in einen Arbeitsablauf III, wenn die Probenentnahmemenge geringer ist als die zweite vorbestimmte Menge,
wobei der Arbeitsablauf I einen Schritt zum Bewegen der Probendüse von einem der Probenbehälter direkt zu einem zugeordneten Reaktionsbehälter aufweist und dieselbe Zykluszeit wie die Reaktionsscheibe hat,
wobei der Arbeitsablauf II einen Schritt zum Reinigen der äußeren peripheren Wand der Probendüse im Laufe der Bewegung der Probendüse von einem der Probenbehälter zu einem zugeordneten Reaktionsbehälter aufweist und eine Zykluszeit und eine Probenansaug-Rate, die mit denen des Arbeitsablaufes I identisch sind, und
wobei der Arbeitsablauf III einen Schritt zum Reinigen der äußeren peripheren Wand der Probendüse im Laufe der Bewegung der Probendüse von einem der Probenbehälter zu einem zugeordneten Reaktionsbehälter aufweist und eine Zykluszeit, die ein ganzzahliges Vielfaches der Zyklus zeit des Arbeitsablaufes I ist, und eine Probenansaug- Rate, die geringer ist als die in dem Arbeitsablauf I oder II.
wobei die Steuereinheit Einrichtungen aufweist zum automatischen Wechseln des Arbeitsablaufes der Proben entnahmeeinrichtung, ohne Ändern einer Zykluszeit der Reaktionsscheibe, in einen Arbeitsablauf I, wenn eine Probenentnahmemenge eine erste vorbestimmte Menge und darüber ist, in einen Arbeitsablauf II, wenn die Proben menge in einem Bereich zwischen weniger als der ersten vorbestimmten Menge und einer zweiten vorbestimmten Menge und darüber liegt, und in einen Arbeitsablauf III, wenn die Probenentnahmemenge geringer ist als die zweite vorbestimmte Menge,
wobei der Arbeitsablauf I einen Schritt zum Bewegen der Probendüse von einem der Probenbehälter direkt zu einem zugeordneten Reaktionsbehälter aufweist und dieselbe Zykluszeit wie die Reaktionsscheibe hat,
wobei der Arbeitsablauf II einen Schritt zum Reinigen der äußeren peripheren Wand der Probendüse im Laufe der Bewegung der Probendüse von einem der Probenbehälter zu einem zugeordneten Reaktionsbehälter aufweist und eine Zykluszeit und eine Probenansaug-Rate, die mit denen des Arbeitsablaufes I identisch sind, und
wobei der Arbeitsablauf III einen Schritt zum Reinigen der äußeren peripheren Wand der Probendüse im Laufe der Bewegung der Probendüse von einem der Probenbehälter zu einem zugeordneten Reaktionsbehälter aufweist und eine Zykluszeit, die ein ganzzahliges Vielfaches der Zyklus zeit des Arbeitsablaufes I ist, und eine Probenansaug- Rate, die geringer ist als die in dem Arbeitsablauf I oder II.
3. Automatische Analysenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei
die erste vorbestimmte Menge 3 µl und die zweite vorbe
stimmte Menge 1 µl ist.
4. Automatische Analysenvorrichtung mit einer Probenentnah
meeinrichtung, einer Vielzahl von Reaktionsbehältern,
die von einer Reaktionsscheibe getragen werden, und
einer Steuereinheit, wobei die Probenentnahmeeinrichtung
gekennzeichnet ist durch:
- - eine Vielzahl von Reaktionsbehältern, die jeweils eine Probenflüssigkeit aufnehmen,
- - eine Probendüse zum Ansaugen der Probenflüssigkeit mit einer vorbestimmten Menge,
- - einen Flüssigkeitspegel-Sensor, der an einem spitzen Ende der Probendüse befestigt ist und zum Erfassen des Pegels der Flüssigkeitsoberfläche der Probenflüssig keit in jedem der Probenbehälter eingerichtet ist,
- - eine Mikrospritze, die mit der Probendüse verbunden ist und das Ansaugen und Entladen der Probenflüssig keit in der Probendüse, ebenso wie das Spritzen von Wasser in die Probendüse ermöglicht,
- - einen Reinigungstank, der zum Reinigen der Probendüse verwendet wird,
- - eine Reinigungseinrichtung, die an dem Reinigungstank vorgesehen ist, um das Wasser gegen eine äußere periphere Wand der Probendüse zu spritzen, und
- - eine Antriebseinrichtung zum Antreiben der Probendüse in einer vertikalen Bewegung und zwischen einem der Probenbehälter, einem zugeordneten Reaktionsbehälter, und dem Reinigungstank,
wobei die Steuereinheit Einrichtungen aufweist zum
automatischen Wechseln des Arbeitsablaufes der Proben
entnahmeeinrichtung, ohne Wechseln einer Zykluszeit der
Reaktionsscheibe, in einen der Arbeitsabläufe I, II und
III gemäß den Analysevorgängen,
wobei der Arbeitsablauf I einen Schritt zum Bewegen der Probendüse von einem der Probenbehälter direkt zu einem zugeordneten Reaktionsbehälter aufweist und dieselbe Zykluszeit hat wie die Reaktionsscheibe,
wobei der Arbeitsablauf II einen Schritt zum Reinigen der äußeren peripheren Wand der Probendüse im Laufe der Bewegung der Probendüse von einem der Probenbehälter zu einem zugeordneten Reaktionsbehälter aufweist und eine Zykluszeit und Probenansaug-Rate hat, die identisch mit denen des Arbeitsablaufes I sind, und
wobei der Arbeitsablauf III einen Schritt zum Reinigen der äußeren peripheren Wand der Probendüse im Laufe der Bewegung der Probendüse von einem Probenbehälter zu einem zugeordneten Reaktionsbehälter aufweist und eine Zykluszeit hat, die ein ganzzahliges Vielfaches der Zykluszeit des Arbeitsablaufes I ist und eine Probenan saug-Rate, die geringer ist als die in dem Arbeitsablauf I oder II.
wobei der Arbeitsablauf I einen Schritt zum Bewegen der Probendüse von einem der Probenbehälter direkt zu einem zugeordneten Reaktionsbehälter aufweist und dieselbe Zykluszeit hat wie die Reaktionsscheibe,
wobei der Arbeitsablauf II einen Schritt zum Reinigen der äußeren peripheren Wand der Probendüse im Laufe der Bewegung der Probendüse von einem der Probenbehälter zu einem zugeordneten Reaktionsbehälter aufweist und eine Zykluszeit und Probenansaug-Rate hat, die identisch mit denen des Arbeitsablaufes I sind, und
wobei der Arbeitsablauf III einen Schritt zum Reinigen der äußeren peripheren Wand der Probendüse im Laufe der Bewegung der Probendüse von einem Probenbehälter zu einem zugeordneten Reaktionsbehälter aufweist und eine Zykluszeit hat, die ein ganzzahliges Vielfaches der Zykluszeit des Arbeitsablaufes I ist und eine Probenan saug-Rate, die geringer ist als die in dem Arbeitsablauf I oder II.
5. Automatische Analysenvorrichtung mit einer Probenentnah
meeinrichtung, einer Vielzahl von Reaktionsbehältern,
die von einer Reaktionsscheibe getragen werden, wobei
die Probenentnahmeeinrichtung gekennzeichnet ist durch:
- - eine Vielzahl von Probenbehältern, die jeweils eine Probenflüssigkeit aufnehmen,
- - eine Probendüse zum Ansaugen der Probenflüssigkeit mit einer vorbestimmten Menge,
- - einen Flüssigkeitspegel-Sensor, der an einem spitzen Ende der Probendüse befestigt ist, und zum Erfassen des Pegels der Flüssigkeitsoberfläche der Probenflüs sigkeit in jedem der Probenbehälter eingerichtet ist,
- - eine Mikrospritze, die mit der Probendüse verbunden ist, und dazu eingerichtet ist, der Probendüse das Ansaugen und Entladen der Probenflüssigkeit, ebenso wie das Spritzen des Wassers in die Probendüse zu ermöglichen,
- - einen Reinigungstank, der zum Reinigen der Probendüse verwendet wird,
- - eine Reinigungseinrichtung, die an dem Reinigungstank vorgesehen ist, um das Wasser gegen eine äußere periphere Wand der Probendüse zu spritzen, und
- - eine Antriebseinrichtung zum Antreiben der Probendüse in vertikaler Bewegung und zwischen einem der Proben behälter, einem der Reaktionsbehälter und dem Reini gungstank,
- - eine Steuereinheit, die Einrichtungen aufweist zum automatischen Wechseln des Arbeitsablaufes der Proben entnahmeeinrichtung, ohne Ändern einer Zykluszeit der Reaktionsscheibe, in einen Arbeitsablauf I, wenn die Probenentnahmemenge eine erste vorbestimmte Menge ist und darüber, in einen Arbeitsablauf II, wenn die Probenmenge in einem Bereich zwischen weniger als der ersten vorbestimmten Menge und einer zweiten vorbestimmten Menge und darüber liegt, und in einen Arbeitsablauf III, wenn die Probenentnahmemenge geringer als die zweite vorbestimmte Menge ist,
wobei der Arbeitsablauf I einen Schritt zum Bewegen der
Probendüse von einem der Probenbehälter direkt zu einem
zugeordneten Reaktionsbehälter aufweist und dieselbe
Zykluszeit wie die Reaktionsscheibe hat,
wobei der Arbeitsablauf II einen Schritt zum Reinigen der äußeren peripheren Wand der Probendüse im Laufe der Bewegung der Probendüse von einem der Probenbehälter zu einem zugeordneten Reaktionsbehälter aufweist und eine Zykluszeit und Probenansaug-Rate hat, die identisch mit denen des Arbeitsablaufs I ist, und
wobei der Arbeitsablauf III einen Schritt zum Reinigen der äußeren peripheren Wand der Probendüse im Laufe der Bewegung der Probendüse von einem der Probenbehälter zu einem zugeordneten Reaktionsbehälter aufweist, und eine Zykluszeit, die ein ganzzahliges Vielfaches der Zykluszeit des Arbeitsablaufes I ist, und eine Probenan saug-Rate, die geringer ist als die in dem Arbeitsablauf I oder II.
wobei der Arbeitsablauf II einen Schritt zum Reinigen der äußeren peripheren Wand der Probendüse im Laufe der Bewegung der Probendüse von einem der Probenbehälter zu einem zugeordneten Reaktionsbehälter aufweist und eine Zykluszeit und Probenansaug-Rate hat, die identisch mit denen des Arbeitsablaufs I ist, und
wobei der Arbeitsablauf III einen Schritt zum Reinigen der äußeren peripheren Wand der Probendüse im Laufe der Bewegung der Probendüse von einem der Probenbehälter zu einem zugeordneten Reaktionsbehälter aufweist, und eine Zykluszeit, die ein ganzzahliges Vielfaches der Zykluszeit des Arbeitsablaufes I ist, und eine Probenan saug-Rate, die geringer ist als die in dem Arbeitsablauf I oder II.
6. Automatische Analysenvorrichtung nach Anspruch 5, wobei
die erste vorbestimmte Menge 3 µl und die zweite vorbe
stimmte Menge 1 µl beträgt.
7. Verfahren zum Steuern einer automatischen Analysenvor
richtung, die eine Probenentnahmeeinrichtung, eine
Vielzahl von Reaktionsbehältern, die von einer Reak
tionsscheibe getragen werden, und eine Steuereinheit
aufweist, mit den folgenden Schritten:
- - Steuern der Reaktionsscheibe mit einer konstanten Zykluszeit,
- - Steuern der Probenentnahmeeinrichtung gemäß eines Arbeitsablaufs I, in dem die Probendüse von einem der Probenbehälter direkt zu einem zugeordneten Reak tionsbehälter bewegt wird, wenn die Menge der für einen Analysenvorgang erforderlichen Probe eine erste vorbestimmte Menge und darüber ist, und der dieselbe Zykluszeit wie die Reaktionsscheibe hat,
- - Steuern der Probenentnahmeeinrichtung gemäß eines Arbeitsablaufes II, der einen Schritt zum Reinigen der äußeren peripheren Wand der Probendüse im Laufe der Bewegung der Probendüse von einem der Probenbehälter zu einem zugeordneten Reaktionsbehälter aufweist, und der dieselbe Zykluszeit und dieselbe Probenansaug- Rate wie diejenigen in dem Arbeitsablauf I hat, wenn die Menge in einem Bereich zwischen einer zweiten vorbestimmten Menge und darüber und weniger als der ersten vorbestimmten Menge liegt, und
- - Steuern der Probenentnahmeeinrichtung gemäß eines Arbeitsablaufes III, der einen Schritt zum Reinigen der äußeren peripheren Wand der Probendüse im Laufe der Bewegung der Probendüse von einem der Probenbehäl ter zu einem zugeordneten Reaktionsbehälter aufweist, und der eine Zykluszeit hat, die ein ganzzahliges Vielfaches der Zykluszeit des Arbeitsablaufes I ist und eine Probenansaug-Rate, die geringer ist als die in dem Arbeitsablauf I oder II, wenn die Menge geringer ist als die zweite vorbestimmte Menge.
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