DE4128856A1 - Verfahren und einrichtung zur pruefung von reagenzroehrchen auf herstellungsfehler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Prüfung von Reagenzröhr­ chen gemäß dem Anspruch 1 und einer Einrichtung zur Durchführung des Ver­ fahrens nach Anspruch 5.

In medizinischen Laboratorien werden in Diagnostikautomaten kleine Prüf­ röhrchen verwendet, in denen Reaktionen zwischen medizinischem Material - typisch Blutserum - und Reagenzien ablaufen. Das Ergebnis der Reaktion wird hierbei meistens optisch bestimmt.

Die Röhrchen mit den typischen Maßen von 40 mm Lange und 10 mm Durchmesser werden aus Polystyrol gefertigt und von der pharmazeutischen Industrie für ihre Verwendung dadurch präpariert, daß die jeweilige Innenwand mit spezi­ fischen Reagenzien beschichtet wird. Diese Beschichtung erfolgt durch Automaten. Da bei der Produktion solcher Röhrchen in einem pharmazeuti­ schen Werk bis zu einer Million Stück pro Tag erreicht werden, genügt die bisher nur stichprobenweise durchgeführte Sichtkontrolle durch ein oder mehrere Prüfpersonen nicht mehr, wobei als Fehlerklassen Grate an den Röhrchenenden, Sprünge, Kratzer und Ausbrüche am Röhrchenumfang und Poly­ styrol- oder andere Fremdkörper-Partikel im Röhrchenmantel anzusehen sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung der eingangs genannten Art aufzuzeigen, mit dem ein voll­ automatisches Qualitätssicherungssystem geschaffen ist.

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 aufgezeigten Verfahren und durch die im Anspruch 5 aufgezeigten Maßnahmen zur Durchführung gelöst. In den Unteransprüchen sind Ausgestaltungen und Weiterbildungen angegeben und in der nachfolgenden Beschreibung sind Ausführungsbeispiele erläutert in den Figuren der Zeichnung skizziert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schemabild des Dunkelfeldverfahrens mit dem gerätemäßigen Aufbau,

Fig. 2 ein Schemabild gemäß Fig. 1 bei dem eine Betrachtung aus mehreren Richtungen ermöglicht wird,

Fig. 3 ein Schemabild für das Schlieren/Scan-Verfahren mit dem geräte­ mäßigen Aufbau,

Fig. 4 ein Schemabild des gerätemäßigen Aufbaus für das Durchsicht- und Totalreflexionsverfahren.

Aufgrund der klaren Durchsichtigkeit der Röhrchen 100 empfiehlt es sich zur Fehlererkennung das Durchlicht- und Streulicht- oder Dunkelfeldverfah­ ren anzuwenden. In einem solchen Verfahren wird das Testobjekt - also das Polystyrol-Röhrchen 100 - so in einen optischen Strahlengang gebracht, daß bei Fehlerfreiheit wenig Licht detektiert wird, während Kratzer, Ausbrüche oder Sprünge am bzw. Fremdkörper im Röhrchenkörper durch mehr oder weniger starkes Streulicht auffällig werden. Die Leistungsfähigkeit unter Anwen­ dung des vorgenannten Verfahrens wird durch die Konstruktion des Strahlen­ ganges bestimmt, in den der Prüfling eingebracht wird. Eine solche Kon­ struktion ist in der Fig. 1 skizziert.

Zur Fehlererkennung nach dem Dunkelfeldverfahren wird das Röhrchen 100 in einen Meßkopf 10 eingefahren, der nun auf optischen Wege die erforderli­ chen Messungen vornimmt. Dieser Meßkopf 10 ist nun so aufgebaut, daß er der Fördereinrichtung 20 mit den vorzugsweise stehend angeordneten Röhr­ chen 100 durchfahren wird und nun auf der einen Seite dieser Förderein­ richtung eine Lichtquelle 14 mit Optik 17 - gegebenenfalls mit einem Fil­ ter 19 - und einer Maskenblende 15 angeordnet ist und auf der anderen Seite der Fördereinrichtung 20 sind in dem Strahlengang der Lichtquelle 14 ein oder mehrere Detektoren 11, 12, . . . mit als Fangspiegel 18 ausgebildeten Maskenblenden 16 positioniert, wobei letztere kreisförmig und mit einer Blendenöffnung 16a versehen sind.

Nach dem Einfahren des jeweiligen Röhrchens 100 in den Meßkopf 10 wird ein linienförmiger Lichtstrahl 14a auf die Außenfläche das Röhrchens 100 pro­ jiziert, wobei dieser als Lichtband zu bezeichnender Lichtstrahl 14a in seiner Breite schmäler als die zu erwartenden Fehler am bzw. in dem Röhr­ chen 100 sind. Alle Elemente des Meßkopfes 10 sind in ihrer Orientierung und Anordnung so ausgeführt, daß das in das Röhrchen 100 eingekoppelte Licht nur zu einem geringen Teil den Detektor 11 erreicht und das an den Störstellen 101 gestreute Licht in einen oder mehrere Detektoren 12 gelangt, dessen Signale einer Auswert- und Steuereinheit (nicht gezeich­ net) eingegeben werden.

In der Fig. 2 ist eine Ausführungsform skizziert, bei der zur mehrseiti­ gen Röhrchenkontrolle mehrere der vorbeschriebenen Meßköpfe 10 angeordnet sind, wobei die Transporteinrichtung 20 entsprechend der Meßkopfanordnung umgelenkt bzw. geführt wird.

Eine andere Ausführungsform sieht vor, daß drei um jeweils 120° zueinander versetzt angeordnete Meßköpfe 10 für eine allseitige Kontrolle eines jeden vertikal stehenden Röhrchens 100 verwendet werden.

Eine einfachere Lösung für eine allseitige Prüfung dürfte jedoch darin gesehen werden, wenn das Röhrchen 100 auf einem Drehteller vertikal ge­ stellt ist und so um seine eigene Längsachse gedreht wird.

Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform bei der das ganze Röhrchen 100 gleichzeitig beleuchtet wird und nach Art des sogenannten Schlieren­ verfahrens die Fehler im Dunkelfeld erkannt werden. Gemäß dem Prinzip die­ ses Verfahrens wird ein Strahlengang 14a so aufgebaut, daß das Bild der Lichtquelle 14 durch eine Blende 15 ausgeblendet wird, so daß kein Licht auf den hinter der Maskenblende 16 liegenden Detektor 12 fällt. Wird nun der Strahlengang beispielsweise durch einen Kratzer, Bruch etc. in dem Röhrchen 100 gestört, so wird das Bild der Lichtquelle so verändert, daß ein Teil seines Lichtes an der Maskenblende 16 vorbei über einen rotieren­ den Scan-Spiegel 18a auf den Detektor 12 gelenkt.

Da nun aber auch fehlerfreie Röhrchen den Strahlengang hier beeinflussen, muß die Maskenblende 16 dem Problem entsprechend angepaßt sein, d. h. sie muß eine örtlich variable Dichte aufweisen, wodurch das gemeinsame Bild der Lichtquelle und dem fehlerfreien Röhrchen weitgehend kontrastlos wird. Eine örtliche Abweichung des Kontrastes von der Einförmigkeit weist auf einen Fehler hin und kann quantitativ - beispielsweise - durch eine Schwellwertbildung in der Auswert- und Steuereinheit ermittelt werden.

Alternativ zu der variablen Maskenblende 16 können die Signale aus den CCD-Sensorarrays entsprechend ihrer Lage im Array elektronisch gewichtet werden. Wie bereits erwähnt, können zur vollständigen Prüfung der Röhrchen 100 drei um 120° versetzte Meßköpfe 10 angeordnet sein.

Die Fig. 4 veranschaulicht eine Ausführungsform der optischen Prüfein­ richtung gemäß dem vorbeschriebenen Meßkopf 10, bei der die Totalreflexion an den Röhrchenwänden ausgenützt wird. Hierbei ist die Beleuchtungsoptik 17, 19, 15 so abgestimmt, daß bei fehlerfreiem Röhrchen 100 der schmale Lichtstrahl 14a nur zum Detektor 11 gelangt, wo seine Intensität überwacht wird und das entsprechende Signal der Auswert- und Steuereinheit eingeht. Bei Auftreten eines Fehlers wird ein Teil des Lichtstrahles - wie bekannt und vorbeschrieben - durch Beugung und Reflexion abgelenkt und gelangt über die als Spiegeloptik 18 ausgebildete halbkreisförmige Maskenblende 16 in den Detektor 12. Um das ganze Röhrchen 100 zu überprüfen, wird es um seine vertikale Achse gedreht.

Als Empfangselemente dienen eine oder mehrere CCD-Sensorzeilen oder auch Flächenarrays. In einer - schon mehrfach erwähnten Auswert- und Steuerein­ heit erfolgt die Signalverarbeitung, Steuerung - vorzugsweise der Trans­ porteinrichtung, Auswerfeinrichtung für beschädigte Röhrchen usw., sowie die Klassifikation, die für zwei Klassen - gut oder schlecht - relativ einfach realisierbar ist.

Selbstverständlich läßt sich durch geeignete Modellierung auch der genaue Ort und die Art der Fehlerstelle lokalisieren, was natürlich mit einem höheren Aufwand verbunden ist. Die Berechnung der Sensordaten läuft vor­ zugsweise weitgehend parallel, so daß zeitliche Engpässe bei der Signal­ verarbeitung nicht auftreten.

Claims (10)

1. Verfahren zur Prüfung von Reagenzröhrchen aus Polystyrol auf Her­ stellungsfehler, dadurch gekennzeichnet, daß die zu prüfenden Röhrchen (100) nach ihrer Fertigstellung auf einer Fördereinrichtung (20) stehend oder liegend mit bestimmter Geschwindigkeit in einen optischen Strahlen­ gang eines mit einem oder mehreren Detektoren (11, 12) bestückten Meß­ kopfes (10) gebracht werden, dort beleuchtet und einer Fehlererkennung nach einem der an sich bekannten Durchlicht-, Streulicht-, Dunkelfeld- oder Schlierenverfahren unterworfen und nach Schwellwertoperationen an einzelnen Photodetektorelementen (11, 12) im Fehlerfall ausgeschieden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Dunkelfeldverfahren das Röhrchen (100) im Meßkopf (10) einer linienarti­ gen Beleuchtung über seine gesamte Länge und parallel zu seiner Achse unterworfen wird und das so erzeugte Lichtband (13) dünner als die mög­ liche Dimension der zu detektierenden Fehler (101) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Schlierenverfahren das Bild der Lichtquelle (14) im Normalfall durch eine Blende (16) mit örtlich variabler Dichte ausgeblendet und nur im Fehlerfall durch Strahlablenkung auf den Detektor oder die Detektorzeile (11) gelenkt wird, wobei durch Schwellwertbildung aus der örtlichen Kontrastabweichung die Fehlererkennung quantitativ detektiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Totalreflexionsverfahren die Anordnung der Beleuchtungsoptik (17) und der Detektoren (11, 12) so vorgenommen wird, daß der schmale Lichtstrahl bei fehlerfreiem Röhrchen (100) nur auf den Detektor (11) fällt und bei feh­ lerhaftem Röhrchen aufgrund der Beugung und Reflexion über eine Spiegel­ optik (18) dem Detektor (12) zugeleitet wird und das Röhrchen (100) wäh­ rend des Prüfvorganges um seine Längsachse gedreht wird.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fördereinrichtung (20) zur Prüfung der stehenden oder liegenden Röhrchen (100) ein Meßkopf (10) zugeordnet ist, der sich aus an sich bekannten optischen und elektronischen Elementen aufbaut, wobei einer Lichtquelle (14) eine Spiegeloptik (17) - gegebe­ nenfalls mit einem Filter (19) - und eine Maskenblende (15) zugeordnet ist, die auf der einen Seite des Förderbandes (20) mit den zu prüfenden Röhrchen (100) angeordnet sind, und auf der anderen Seite ein oder meh­ rere Detektoren (11, 12 . . .) mit als Maskenblende (16) ausgebildete Fang­ spiegel (18) oder Skanspiegel (18a) positioniert sind, und den Sensoren in an sich bekannter Weise eine Auswerteeinheit zugeordnet ist, in der die typischen Lichtmuster der verschiedenen Fehlerarten gespeichert sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (14) zusammen mit der Maskenblende (15) so ausgebildet sind, daß der Lichtstrahl ein vertikales Lichtband (14a) bildet, das in seiner Dimension schmaler als der zu detektierende mögliche Fehler ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß drei um jeweils 120° zueinander versetzte Meßköpfe (10) angeordnet sind, die vom Förderband (20) durchlaufen werden.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Maskenblende (16) eine örtlich variable Dichte auf­ weist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß CCD-Sensorarrays in Form von CCD-Sensorzeilen oder CCD-Flächenarrays als Detektoreinheit (12) angeordnet sind.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß den Detektoren (11, 12) eine Auswerteeinheit mit einer Förderbandsteuereinrichtung zugeordnet ist.