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Technischer Bereich
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung oder ein Gerät zum Messen
biologischer Fluide, insbesondere zum Messen der Abscheidung oder Sedimentation
von Partikeln in biologischen Fluiden und speziell zum Messen der
Erythrozytensedimentationsrate. Die Erfindung betrifft ferner ein
Verfahren zum Ausführen
derartiger Messungen.
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Stand der Technik
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Die
Erythrozytensedimentationsrate wird als Teil der für Blutproben
ausgeführten
Routineanalysen gemessen. Diese Analyse kann normalerweise unter
Verwendung von Teströhrchen
oder -küvetten mit
einer spezifischen Form ausgeführt
werden, die dazu geeignet sind, durch einen Sender-Empfänger optisch
gelesen zu werden, der entlang des Teströhrchens axial gleitend bewegt
wird. Ein Beispiel eines für
diese Anwendung geeigneten Teströhrchens
ist in den Patentdokumenten
EP-B-898700 und
EP-A-0391861 beschrieben.
Geräte,
die spezifische Teströhrchen
zum Messen der Erythrozytensedimentationsrate verwenden, sind in
den Patentdokumenten
WO-A-9743621 und
US-A-5133208 beschrieben.
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Außerdem sind
Geräte
entwickelt worden, die es ermöglichen,
die Erythrozytensedimentationsrate nicht unter Verwendung spezieller
Teströhrchen, sondern
unter Verwendung von Standard-Teströhrchen oder -küvetten zu
messen, die für
vollständige Blutbilder
(CBC) oder ähnliche
Analysen von Blutproben vorgesehen sind. Durch derartige Geräte wird ein
Teil der in der Küvette
oder im Teströhrchen
für ein
voll ständiges
Blutbild (CBC) enthaltenen Blutprobe in ein Kapillarröhrchen eingesaugt.
Dann wird die Erythrozytensedimentation im Inneren des Kapillarröhrchens
gemessen. Diese Geräte
bieten den Vorteil, dass ein einziger Typ von Teströhrchen für verschiedene
Routineanalysen, einschließlich
der Erythrozytensedimentationsrate (ESR), verwendbar ist. Sie haben
jedoch erhebliche Nachteile, die sich aus der Tatsache ergeben,
dass die Blutprobe vom Teströhrchen
durch eine Pipette oder ein Kapillarröhrchen angesaugt werden muss,
die/das anschließend gewaschen
oder zwischen aufeinanderfolgenden Tests ersetzt werden muss. Dies
beinhaltet die Erzeugung von flüssigem
oder festem Abfall, der entsorgt werden muss, wodurch die Komplexität des Geräts und die
entsprechenden Kosten seines Managements sowie die Produktionskosten
ansteigen. Außerdem
besteht eine inhärente
Gefahr einer Kontaminierung zwischen aufeinanderfolgend analysierten Proben.
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Aufgaben und kurze Beschreibung der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Messen der Erythrozytensedimentationsrate
(ESR) bereitzustellen, durch das ein oder mehrere Nachteile der
bekannten Verfahren eliminiert oder vermindert werden.
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Es
ist eine andere Aufgabe der Erfindung, eine neuartige Vorrichtung
zum Messen der Erythrozytensedimentationsrate (ESR) bereitzustellen.
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Es
ist insbesondere eine Aufgabe der Erfindung, eine Maschine oder
eine Vorrichtung bereitzustellen, die dazu geeignet ist, eine Analyse
unter Verwendung entweder von für
ESR spezifischen Teströhrchen
oder von Standard-Teströhrchen
des für
ein vollständiges
Blutbild (CBC) allgemein verwendeten Typs bereitzustellen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist in Patentanspruch 1 definiert.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind
in den abhängigen
Patentansprüchen
dargestellt.
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Erfindungsgemäß wird eine
Vorrichtung zum Messen der Sedimentationsrate in biologischen Flüssigkeiten
und insbesondere der Erythrozytensedimentation in Blutproben bereitgestellt,
mit: Haltern für Teströhrchen,
die Proben biologischer Fluide enthalten; Agitationseinrichtungen
zum Agitieren der Teströhrchen;
und mindestens einem Detektor zum Erfassen oder Ablesen der Pegel
der Probe und/oder des Sediments im Inneren der Teströhrchen;
wobei die Halter in einem kontinuierlichen flexiblen Element angeordnet
sind, das einen geschlossenen Pfad definiert, entlang dem die Agitationseinrichtungen
und der mindestens eine Detektor angeordnet sind.
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Wie
anhand der folgenden Beschreibung deutlich wird, kann eine derartige
Vorrichtung zum Einsetzen einzelner Teströhrchen (auch der für vollständige Blutbilder
verwendeten allgemeinen Teströhrchen)
in jeweilige Halter des flexiblen Elements verwendet werden, das
die Teströhrchen
entlang eines Pfades bewegt, auf dem sie agitiert und in Position
gehalten werden, so dass sie sedimentieren und einem oder mehreren
Ablese- oder Messvorgängen unterzogen
werden können.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform sind
entlang des durch das flexible Element definierten geschlossenen
Pfades die folgenden Bereiche angeordnet: mindestens ein Agitationsbereich,
in dem die Agitationseinrichtungen angeordnet sind; mindestens ein
Sedimentationsbereich; und mindestens ein Ablesebereich, in dem
der Detektor angeordnet ist. In praktischer Hinsicht werden mindestens zwei
Detekto ren bereitgestellt, um einen ersten Ablesevorgang zum Bestimmen
des Pegels der Probe nach dem Agitationsvorgang und einen zweiten
Ablesevorgang zum Bestimmen des Sedimentpegels in der Probe nach
der Sedimentation auszuführen.
Es können
auch mehrere nachfolgende Ablesevorgänge in vorgegebenen räumlichen
Abständen
und daher – weil
die Vorschubgeschwindigkeit des flexiblen Elements bekannt ist – in vorgegebenen
Zeitintervallen bereitgestellt werden. Der Probenpegel im Teströhrchen kann
auch außerhalb
des Geräts
bestimmt werden, oder der gleiche Detektor kann zwei Ablesevorgänge ausführen, wobei
in diesem Fall ein Detektor zum Ausführen der Messungen ausreichend
ist. Auch zum Zweck der Automatisierung des analytischen Prozesses
ist es vorteilhaft und bevorzugt, mindestens einen Detektor stromabwärtsseitig
vom Agitationsbereich und mindestens einen zweiten Detektor stromabwärtsseitig
vom Sedimentationsbereich bereitzustellen.
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Das
flexible Element definiert vorzugsweise einen Pfad, der auf einer
im Wesentlichen horizontalen Ebene liegt, so dass die Teströhrchen oder
-küvetten
während
der Sedimentations- und der Ablesephase in einer im Wesentlichen
vertikalen Position angeordnet sind. Sie können jedoch auch bezüglich der
Vertikalen leicht geneigt sein.
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In
einer praktischen und vorteilhaften Ausführungsform bestehen die durch
das kontinuierliche flexible Element gebildeten Halter aus Elementen, die
z. B. durch kugelförmige
Gelenkverbindungen miteinander verbunden sind, die eine ausreichende Bewegung
der Elemente relativ zueinander ermöglichen, wodurch ein flexibles
kettenförmiges
Element gebildet wird, so dass ein einzelnes Teströhrchen von der
Ebene entfernt werden kann, auf der das kontinuierliche flexible
Element angeordnet ist, um eine effektive Agitation der Probe zu
gewährleisten.
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Die
das flexible Element bildenden verschiedenen Elemente können jeweils
einen oder mehrere Sitze für
ein oder mehrere Teströhrchen
aufweisen. Vorzugsweise sollte jedes Element aus Gründen einer
einfachen Konstruktion und Automatisierung des Geräts für jedes
Teströhrchen
einen einzelnen Sitz aufweisen.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung sind die Agitationseinrichtungen derart konstruiert,
dass sie eine Schwingungsbewegung der das flexible Element bildenden
und zum Halten der einzelnen Teströhrchen geeigneten Halter verursachen.
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Die
Agitationseinrichtungen sind vorteilhaft derart konstruiert und
angeordnet, dass sie die Schwingungsbewegung der Halter (die das
kontinuierliche flexible kettenförmige
Element bilden) außerhalb
der Ebene verursachen, auf der sich das flexible Element erstreckt,
um zu veranlassen, dass die Achse der einzelnen Teströhrchen bezüglich einer
sich senkrecht zu dieser Ebene erstreckenden Richtung in Schwingung
versetzt wird.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung weisen die Agitationseinrichtungen Führungen
auf, mit denen die das kontinuierliche flexible Element bildenden
Halter in Eingriff stehen, wobei die Führungen die Schwingungsbewegung
der Halter erzeugen. Die das kontinuierliche flexible Element bildenden
Halter weisen Elemente auf, z. B. in der Form von Gleitschuhen,
die dazu geeignet sind, die Halter mit den Führungen in Eingriff zu bringen.
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Gemäß einer
möglichen
Ausführungsform weisen
die Agitationseinrichtungen feste Führungen auf, die sich entlang
mindestens eines Abschnitts des durch das flexible Element definierten
Pfades erstrecken, wobei die Führungen
derart konstruiert und angeordnet sind, dass die sich entlang den
Führungen bewegenden
Halter gezwungen werden, eine Schwin gungsbewegung außerhalb
der Ebene auszuführen,
auf der das kontinuierliche flexible Element sich erstreckt, während es
sich vorwärts
bewegt. In praktischer Hinsicht können diese Führungen
spiralförmig
ausgebildet sein und, während
das flexible Element sich vorwärts
bewegt, eine Drehbewegung über
360° für jeden
Halter im flexiblen Element um eine Achse verursachen, die sich
parallel zu der Richtung erstreckt, in die das flexible Element
sich im Agitationsbereich vorwärts
bewegt, d. h. parallel zur Achse der durch die Führungen gebildeten Spirale.
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Um
eine wirksamere Agitation zu erzielen, ist es jedoch bevorzugt,
wenn die Führungen,
die mit den das flexible Element bildenden Haltern in Eingriff stehen
und Teil der Agitationseinrichtungen sind, mobile Führungen
sind, die sich entlang eines Teils des durch das flexible Element
definierten Pfades erstrecken. In diesem Fall sind die Führungen
derart konstruiert und angeordnet, dass ihre Bewegung die Schwingungsbewegung
der damit verbundenen Halter außerhalb
der Ebene verursacht, auf der sich das kontinuierliche flexible
Element erstreckt. Die durch die Führungen (die beispielsweise
einen eigenen Aktor aufweisen) verursachte Schwingungsbewegung wird
daher von der Vorwärtsbewegung
des die Teströhrchen
tragenden flexiblen Elements unabhängig und durch die Vorwärtsbewegung
des die Teströhrchen
tragenden flexiblen Elements nicht eingeschränkt.
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Beispielsweise
können
die Agitationseinrichtungen einen mit einem Streckenabschnitt des
durch das flexible Element abgedeckten Pfades koaxial ausgerichteten
Rotor aufweisen, der Elemente in der Form von Führungen oder ähnliche
Elemente aufweist, die dazu geeignet sind, mit den Haltern in Eingriff
zu kommen, die mit dem Streckenabschnitt entlang des Pfades des
flexiblen Elements in einer Linie ausgerichtet werden. Der Rotor
führt eine
Rotations- und/oder Schwin gungsbewegung um seine eigene Achse aus,
durch die die Schwingungsbewegung aller Elemente und schließlich der
jeweiligen Sitze oder Halter und der mit dem Rotor in Eingriff stehenden Teströhrchen bezüglich des übrigen Abschnitts
des flexiblen Elements verursacht wird, der nicht damit in Eingriff
steht. Daher kann jedes Teströhrchen,
während
es in seinem Halter verbleibt und den durch das kontinuierliche
flexible Element definierten gesamten geschlossenen Pfad abschließt, agitiert
werden und dann in einer vertikalen Position ruhen (oder möglicherweise
sogar mit einer Neigung bezüglich
der Vertikalen unter einem festen Winkel), um die Sedimentationsphase
und das Ablesen der Pegel im Teströhrchen abzuschließen.
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Außerhalb
des Agitationsbereichs können feste
Führungen
zum Vermeiden jeglicher Vibrationen oder zufälliger Schwingungen der Teströhrchen angeordnet
sein.
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Um
eine zuverlässige
Steuerung der Vorrichtung zu erhalten, weist das kontinuierliche
flexible Element gemäß einer
verbesserten Ausführungsform der
Erfindung einen jedem Teströhrchenhalter
zugeordneten Transponder auf. Der Transponder enthält Daten,
die eine Erkennung jedes Halters ermöglichen, dem ein bestimmtes
Teströhrchen
zugeordnet ist, das mit Information markiert ist, die z. B. durch
ein Etikett mit einem Strichcode oder vorzugsweise einen maschinenlesbaren
Code befestigt wird, der z. B. unter Verwendung eines OCR-Lesesystems lesbar ist.
Eine Steuereinheit ordnet die Daten in jedem Transponder den Daten
des in den entsprechenden Halter eingesetzten Teströhrchens
zu. Mit einem System zum Scannen der Transponder an einer oder mehreren
geeigneten Stellen entlang des Pfades des flexiblen Elements ist
es schließlich
möglich,
die Position jedes Teströhrchens
zu identifizieren. Die Vorrichtung wird dadurch auch im Fall eines
vorübergehenden
Spannungsausfalls, der veranlassen könn te, dass das schrittweise
Steuerungssystem bei der Positionsverfolgung der verschiedenen Teströhrchen entlang
des durch das flexible Element abgedeckten Pfades die Position verliert, äußerst zuverlässig und fehlerfrei.
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Die
Teströhrchen
können
von Hand in die durch das flexible Element gebildeten Halter eingesetzt
und davon entnommen werden. Entlang des durch das flexible Element
definierten geschlossenen Pfades wird jedoch vorzugsweise mindestens eine
Extraktions- oder Entnahmeeinrichtung zum Entnehmen der Teströhrchen von
den Haltern angeordnet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung werden zu einem nachstehend näher beschriebenen Zweck zwei
Extraktionseinrichtungen vorgesehen sein.
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In
einer einfachen, nicht vollständig
automatisierten Ausführungsform
der Vorrichtung kann ein Operateur oder eine Bedienungsperson vorgesehen sein,
die individuelle Teströhrchen
in verschiedenen Sitzen in den Haltern platziert, nachdem veranlasst wurde,
dass die Steuereinheit die an jedem Teströhrchen befestigte Information
erfasst hat.
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Das
Gerät kann
jedoch weiterentwickelt und verbessert werden, indem automatische
Manipulatoren bereitgestellt werden, die die Teströhrchen automatisch
in die Halter einsetzen, nachdem die an den Teströhrchen befestigte
Information automatisch gelesen wurde. Diese Manipulatoren können beispielsweise
derart angeordnet und konstruiert sein, dass sie einzelne Teströhrchen von
einem Regal oder Gestell für
Teströhrchen
sammeln und in jeweilige Halter einsetzen. Diese Manipulatoren können in
einer Anordnungseinheit zum Vorbereiten der Teströhrchen angeordnet
sein, die vorteilhaft und vorzugsweise über dem kontinuierlichen flexiblen
Element und der Einrichtung zum Agitieren und Lesen der Sedimentationsrate
angeordnet ist.
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Gemäß einer
möglichen
Ausführungsform der
Erfindung weist die Anordnungseinheit eine Scannerstation auf, die
dazu geeignet ist, auf den Teströhrchen
aufgebrachte Etiketten automatisch zu lesen und für jedes
Teströhrchen
sicherzustellen, ob die Sedimentationsrate für die Probe, die es enthält, gemessen
werden soll. Außerdem
können
Mechanismen zum Extrahieren einzelner Teströhrchen von den jeweiligen Gestellen
und Übertragen
der Teströhrchen
zu und Einsetzen der Teströhrchen
in die darunterliegenden Halter im kontinuierlichen flexiblen Element
bereitgestellt werden.
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Gemäß einem
anderen Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Messen der
Sedimentationsrate in biologischen Fluiden und insbesondere der
Erythrozytensedimentationsrate in Blutproben nach Anspruch 16, wobei
das Verfahren aufweist: einen Agitationsschritt zum Agitieren der
Teströhrchen, die
Proben biologischer Fluide enthalten; einen Probensedimentationsschritt,
in dem veranlaast wird, dass die Proben sedimentieren; und einen
Schritt zum Lesen des Sedimentpegels im Inneren der Teströhrchen;
gekennzeichnet durch Einsetzen der Teströhrchen in jeweilige Halter,
die ein kontinuierliches flexibles Element bilden; Vorwärtsbewegen
des kontinuierlichen flexiblen Elements entlang eines geschlossenen
Pfades; und veranlassen, dass die einzelnen Teströhrchen,
während
sie sich entlang des geschlossenen Pfades bewegen, dem Agitations-, dem
Sedimentations- und dem Leseschritt in Bereichen unterzogen werden,
die entlang des geschlossenen Pfades nacheinander angeordnet sind.
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Weitere
Merkmale und Ausführungsformen der
Erfindung werden nachstehend und in den beigefügten Patentansprüchen dargestellt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand der folgenden Beschreibung und
der beigefügten
Zeichnungen verdeutlicht, die eine nicht einschränkende, praktische Ausführungsform
der Erfindung zeigen; es zeigen:
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1 eine
Draufsicht des flexiblen Elements entlang der Linie I-I in 12 mit
seinem Pfad und den entlang des Pfades angeordneten Komponenten und
Einrichtungen;
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2 bis 7 Details
eines der Halter, die Teil des flexiblen Elements sind, und die
Weise, auf die die Teströhrchen
in die Halter eingesetzt und darin gehalten werden;
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8 einen
Querschnitt der Agitationseinrichtungen entlang der Linie VIII-VIII
in 1;
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9 einen
Querschnitt entlang der Linie IX-IX in 8;
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10 eine
Draufsicht entlang der Linie X-X in 8;
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11 einen ähnlichen
Querschnitt wie in 8, jedoch in einer anderen Winkelposition
der mit den Agitationseinrichtungen in Eingriff stehenden Teströhrchen;
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12 einen
Querschnitt durch eine vertikale Ebene der über dem kontinuierlihen flexiblen
Element installierten vollständigen
Anordnungseinheit;
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13 eine
Draufsicht der vollständigen
Anordnungseinheit;
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14 eine
Rückansicht
entlang der Linie XIV-XIV in den 12 und 13;
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15 eine
Seitenansicht der Extraktionseinrichtung zum Entnehmen der Teströhrchen von
den Gestellen;
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16 eine
Ansicht entlang der Linie XVI-XVI in 15; und
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17 und 18 Details
der Einrichtung zum Übertragen
der Teströhrchen
von der Anordnungseinheit zum darunter liegenden flexiblen Element,
wobei 18 eine Ansicht entlang der
Linie XVIII-XVIII in 17 zeigt.
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Ausführliche Beschreibung einer
Ausführungsform der
Erfindung
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung weist die Vorrichtung zwei Abschnitte oder Einheiten
auf: den Agitations-, Sedimentations- und Leseabschnitt bzw. die
Agitations-, Sedimentations- und Leseeinheit, die das flexible Element
mit den Haltern für
die Teströhrchen
aufweist, und einen Abschnitt oder eine Einheit, die darüber angeordnet
ist und nachstehend als Anordnungseinheit bezeichnet wird. Diese
letztgenannte Einheit könnte
im Fall einer wirtschaftlicheren, weniger automatisierten Vorrichtung
weggelassen werden. In den folgenden Abschnitten wird zunächst die
untere Einheit mit den Agitations-, Sedimentations- und Leseelementen
beschrieben, woraufhin die optionale Anordnungseinheit mit den jeweiligen
Einrichtungen zum Übertragen
der Teströhrchen
beschrieben wird.
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Gemäß den 1 bis 11 weist
die allgemein durch das Bezugszeichen 2 bezeichnete untere Einheit
der Vorrichtung ein flexibles Element 1 auf, das aus einer
durch eine Folge einzelner Elemente 3 gebildeten Kette
besteht, wie nachstehend unter Bezug auf die 2 bis 7 ausführlich beschrieben wird.
Jedes Element 3 weist einen Sitz oder einen Halter für ein entsprechendes
Teströhrchen
P auf, so dass veranlasst werden kann, dass mehrere Tströhrchen sich
entlang eines durch das flexible Element 1 abgedeckten
geschlossenen Pfades bewegen.
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Der
Pfad ist durch sieben Antriebsräder 5, 6, 7, 8, 9, 10 und 11 definiert,
von denen die Räder 5 bis 9 sich
frei drehen, während
die Räder 10 und 11 durch
einen durch eine Zentraleinheit elektronisch gesteuerten Getriebemotor 13 und einen
unter der Ebene, auf dem sich das flexible Element 1 erstreckt, angeordneten
Zahnriemen 15 angetrieben werden. Der Getriebemotor 13 veranlasst
eine schrittweise Vorwärtsbewegung
des flexiblen Elements 1, wobei jeder Schritt einem Element 3 entspricht.
Aufeinanderfolgende Schritte werden zu einem nachstehend näher beschriebenen
Zweck in einem einstellbaren Zeitintervall ausgeführt.
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In 1 sind
für die
nachstehend beschriebenen Funktionen und Zwecke sechs Positionen
entlang des Pfades des flexiblen Elements 1 durch die Buchstaben
A, B, C, D, E und F gekennzeichnet.
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An
der Position A werden die einzelnen Teströhrchen P in die Halter in den
Elementen 3 eingesetzt, während die Halter die Position
durchlaufen.
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An
der Position B befindet sich ein allgemein durch das Bezugszeichen 17 bezeichneter
erster Detektor, der ein kapazitiver Sensor, eine Videokamera, ein
optisches System mit einem Sender und einem Empfänger oder ein beliebiger anderer
geeigneter Detektor zum Bestimmen des Pegels der in jedem Teströhrchen P
enthaltenen Probe sein kann, das die Position B durchläuft.
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An
den Positionen C und D befinden sich ein zweiter und ein dritter
Detektor, die durch die Bezugszeichen 19 und 21 bezeichnet
sind und vom gleichen Typ wie der Detektor 17 oder ein
anderer Detektortyp sein können.
Sie dienen zum Bestimmen des Sedimentpegels in den Proben, nachdem
die Teströhrchen
für eine
vorgegebene Zeitdauer unter für
die Sedimentation geeigneten Bedingungen gehalten worden sind. Die
beiden Detektoren 19 und 21 sind an verschiedenen
Positionen entlang des Pfades des flexiblen Elements 1 angeordnet,
so dass sie ähnliche
Ableseoperationen in zwei verschiedenen Zeitintervallen ausführen. Der
Detektor 21 kann auch weggelassen werden.
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An
den Positionen E und F sind zwei (nicht dargestellte) Extraktions-
oder Entnahmeeinrichtungen angeordnet, die die Teströhrchen aus
den Haltern 3 entnehmen und sie in zwei verschiedenen Behältern ablegen.
Eine elektronische Steuerung programmiert die Vorrichtung derart,
dass alle Teströhrchen,
die durch die Detektoren 17 und 19 und den optionalen
Detektor 21 korrekt gemessen worden sind, durch eine der
beiden Extraktionseinrichtungen in einen ersten Behälter abgelegt
werden. Die Teströhrchen,
die einen Fehler verursacht haben (weil sie beispielsweise als leer
oder unleserlich erfasst wurden oder aus einem anderen Grunde verhindern, dass
die Analyse abgeschlossen werden kann) werden durch die andere Extraktionseinrichtung
im zweiten Behälter
abgelegt. Dadurch kann ein Operateur oder eine Bedienungsperson
die Proben und damit diejenigen Patienten leicht identifizieren,
für die
Analysen wiederholt werden müssen.
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Die
Form der das flexible Element 1 bildenden Elemente 3 ist
in den 2 bis 7 detailliert dargestellt. In
praktischer Hinsicht ist jedes Element 3 ein Glied einer
Kette und weist männliche/weibliche kugelförmige Gelenkverbindungen
auf, die an vorangehenden und nachfolgenden Elementen befestigt werden
können.
Das männliche
kugelförmige
Element der Gelenkverbindung ist durch das Bezugszeichen 3A bezeichnet,
und das weibliche kugelförmige Element
ist durch das Bezugszeichen 3B bezeichnet.
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Der
Körper
des Elements 3 weist einen unten offenen Sitz 3C (vergl. 5, 6)
auf, in den die Teströhrchen
P eingesetzt werden. Im unten offenen Sitz 3C sind zwei
durch das Bezugszeichen 3D bezeichnete flexible Haltervorsprünge ausgebildet.
Am weiblichen Abschnitt 3B der kugelförmigen Gelenkverbindung ist
ein Sitz 3E stabil befestigt, in den ein Transponder eingesetzt
ist, so dass jedem Teströhrchen
für nachstehend
erläuterte
Zwecke ein Transponder zugeordnet ist. Außerdem weist der Körper jedes
Elements 3 zwei Gleitschuhe 3F auf, die dazu geeignet
sind, mit Führungen
in Eingriff zu kommen und entlang den Führungen zu gleiten, die entlang des
Pfades des flexiblen Elements angeordnet sind. Die Führungen
können
sich entlang des gesamten Pfades erstrecken, um unerwünschte Schwingungsbewegungen
eines einzelnen Halters 3, insbesondere in dem Bereich
zu verhindern, der für
die Sedimentation der Proben vorgesehen ist. Ein Teil der Führungen
kann allerdings beweglich sein, um die Schwingungsbewegung der Halter
und damit eine Agitation der Blutproben oder Proben anderer biologischer Fluide
zu veranlassen, die in den Teströhrchen
enthalten sind. Jeder Halter 3 kann aus einem einfachen synthetischen
Harzformstück
hergestellt sein.
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4 zeigt
außerdem
schematisch einen durch das Bezugszeichen 17 bezeichneten
Detektor des kapazitiven Typs, der an verschiedenen Stellen entlang
des Pfades des flexiblen Elements verwendet werden kann. Der Detektor
ist dazu geeignet, sich entlang der Länge des Teströhrchens
vom Boden bis zum Bereich unter dem Halter 3 zu bewegen,
um den Pegel der Probe und/oder des Sediments zu lesen. Nach Abschluss
des Lesevorgangs bewegt sich der Detektor wieder nach unten aus
dem Pfad des Teströhrchens
heraus, um zu ermöglichen,
dass es durch das flexible Element 1 vorwärts transportiert
wird. Wie vorstehend erwähnt
wurde, ist dies nur ein, jedoch nicht der einzige Detektortyp, der
in einer derartigen Vorrichtung verwendbar ist. D. h., in der Vorrichtung
kann ein oder können
mehrere, auch verschiedene Detektortypen vorgesehen sein, vorausgesetzt, dass
sie zum Bereitstellen der Information im Lesevorgang geeignet sind,
für den
die Vorrichtung konstruiert ist.
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Im
geradlinigen Streckenabschnitt des flexiblen Elements 1 zwischen
dem freilaufenden Rad 8 und dem durch einen Motor angetriebenen
Rad 10 sind allgemein durch das Bezugszeichen 25 bezeichnete
und in den 8 bis 11 ausführlicher
dargestellte Agitationseinrichtungen angeordnet.
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Die
Agitationseinrichtungen weisen einen Rotor auf, der aus einem Paar
Scheiben 27A, 27B besteht, die durch Verbindungsstangen 29 (die
zur Verdeutlichung in 10 weggelassen sind) miteinander
verbunden sind. Die Scheiben 27A und 27B werden
um eine Achse drehbar gehalten, die mit der Achse X-X der kugelförmigen Gelenkverbindungen ausgerichtet
ist, die die Elemente 3 in dem Abschnitt des flexiblen
Elements 1 verbinden, der die Scheiben 27A, 27B durchläuft.
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Jeder
scheibenförmige
Halter besteht aus einem Satz aus drei mit Nuten versehenen Rädern 31A, 31B,
die auf jeweiligen Lagerplatten 33A, 33B frei
drehend gehalten werden, die an der Basis 34 der Vorrichtung
befestigt sind und sich senkrecht zur Ebene erstrecken, auf der
sich das flexible Element 1 erstreckt. Jede Platte 33A, 33B weist
einen Schlitz 35A, 35B für den Durchgang der Teströhrchen und des
flexiblen Elements 1 auf, und ein ähnlicher Durchlass 37A, 37B ist
in den zwei Scheiben 27A, 27B ausgebildet. An
den beiden Scheiben 27A, 27B sind Führungen 39 stabil
befestigt, die sich parallel zur Schwingungsachse X-X des durch
die beiden Scheiben gebildeten Rotors und auf jeder Seite der Achse
erstrecken. Jede Führung
weist ein Paar parallele separate Blattfederelemente auf, die an
den beiden Scheiben 27A, 27B stabil befestigt
sind. Die Gleitschuhe 3F der das flexible Element 1 bildenden einzelnen
Halter 3 werden zwischen den beiden Blattfederelementen
des Paars Blattfedern eingefügt und
gleiten dazwischen (7). Ein Zahnkronensektor 41,
der mit einem durch einen Elektromotor 45 angetriebenen
Ritzel 43 in Eingriff steht, ist an der Scheibe 27A stabil
befestigt.
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Die
vorstehend beschriebenen Agitationseinrichtungen 25 arbeiten
folgendermaßen:
das kontinuierliche flexible Element 1 bewegt sich entlang
seines Pfades schrittweise vorwärts.
Es stehen jeweils eine vorgegebene Anzahl von Haltern 3 (im
in den 9 und 10 dargestellten Beispiel sechs) mit
den Führungen 39 des
durch die Scheiben 27A, 27B gebildeten Rotors
in Eingriff. Die durch den Motor 45 über das Ritzel 43 und
den Zahnkronensektor 41 auf den Rotor ausgeübte Schwingungsbewegung induziert
eine Schwingungsbewegung der mit den Führungen 39 in Eingriff
stehenden Halter 3 und damit der in die Halter eingesetzten
Teströhrchen
P. Die 8 und 11 zeigen die beiden Extrempositionen,
die die Teströhrchen
P während
der Schwingungsbewegung einnehmen. Durch die kugelförmigen Gelenkverbindungen
zwischen den Elementen 3 wird ermöglicht, dass jeder Halter sich
bezüglich
des vorangehenden und des nachfolgenden Halters dreht und aus der
Ebene, auf der das flexible Element 1 sich erstreckt, herausgelenkt
wird. Dadurch können
die Teströhrchen,
die in die sechs Halter 3 eingesetzt sind, die durch die
Führungen 39 mit
dem Rotor in Eingriff gebracht werden, zwischen einem Vorwärtsbewegungsschritt
des flexiblen Elements 1 und dem nächsten frei um die X-X-Achse
schwingen, ohne dass sie durch die Schwingungsbewegung der Halter 3 unmittelbar
stromaufwärts
und stromabwärts der
Scheiben 27A, 27B (bezogen auf die Vorwärtsbewegungsrichtung
F1 des flexiblen Elements 1) behindert werden.
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Die
durch den Motor 45 verursachte Schwingungsbewegung ist
von der schrittweisen Vorwärtsbewegung
des flexiblen Elements 1 getrennt und kann eine beliebige
Frequenz haben, die dazu geeignet ist, die erforderliche Agitation
der Teströhrchen
P zu gewährleisten.
Auf diese Weise wird jedes Teströhrchen
P, das sich, getragen durch das flexible Element 1, vorwärts bewegt,
für eine
Zeitdauer agitiert, die mit der Zeitdauer übereinstimmt, für die es
zwischen den beiden Scheiben 27A, 27B verbleibt,
d. h. für
ein Vielfaches der Zeitdauer, die jedem Vorwärtsbewegungsschritt entspricht,
wobei das Vielfache der Anzahl der Halter 3 entspricht,
die gleichzeitig zwischen den Scheiben 27A, 27B angeordnet
sind, d. h. im dargestellten Beispiel sechs. Vorzugsweise wird die
Schwingungsbewegung während
der Vorwärtsbewegung
des aus den Haltern 3 gebildeten flexiblen Elements kurzzeitig
unterbrochen, aber die Unterbrechung der Schwingungsbewegung ist
sehr kurz, weil die Unterbrechung zwischen einem Schritt und dem nächsten wesentlich
länger
dauert als die Zeit, die für den
Abschluss jedes Vorwärtsbewegungsschritts
erforderlich ist.
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Der
unmittelbar stromabwärts
vom durch die Agitationseinrichtungen 25 definierten Agitationsbereich
angeordnete Detektor 17 liest die Pegel der in jedem Teströhrchen enthaltenen
Probe vor der Sedimentationsphase.
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Der
durch das flexible Element zwischen dem Austritt von den Agitationseinrichtungen 25 und dem
zweiten Detektor 19 an der Position C abgedeckte Pfad bildet
den Sedimentationsbereich. Entlang dieses Pfades verbleibt jedes
Teströhrchen über die
gesamte Zeitdauer, die es benötigt,
um von der Position B zur Position C zu gelangen, in der vertikalen
Position. Die Sedimentationszeit ist durch die relevanten Standardempfehlungen
für die
auszuführende
Analyse definiert. Der Abstand zwischen den Positionen B und C,
und die Zeitdauer, die für
den Abschluss jedes Schritts zuzüglich
der Unterbrechung zwischen einem Schritt und dem nächsten erforderlich
ist, wird derart festgelegt, dass gewährleistet ist, dass für jedes
Teströhrchen
im Wesentlichen die erforderliche Sedimentationszeit bereitgestellt wird,
in der es von der Position B zur Position C gelangt, wobei natürlich die
Zeit berücksichtigt
wird, die das Teströhrchen
benötigt, um
alle erforderlichen Verarbeitungen bezüglich jedes Teströhrchens
an den verschiedenen Stellen entlang des Pfades des flexiblen Elements 1 abzuschließen, z.
B. den Vorgang zum Einsetzen des Teströhrchens an der Position A,
die Ablesevorgänge
an den Positionen B und C und möglicherweise
auch an der Position D und die Entnahme und Ablage der Teströhrchen an
den Positionen E oder F.
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Das
Ablesen der Höhe
des Sediments in der in jedem Teströhrchen enthaltenen Probe erfolgt
an der Position C durch den Detektor 19. Die durch die beiden
Detektoren erfassten Daten ermöglichen
die Berechnung der Erythrozytensedimentationsrate (ESR).
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Der
(gegebenenfalls vorhandene) dritte Detektor 21 an der Position
D ist in einem Abstand vom Detektor 19 angeordnet, der
ausreichend ist, um zu ermöglichen,
dass sich in jedem Teströhrchen
P das Sediment für
eine vorgegebene Zeitdauer absetzt, während es sich von der Position
C zur Position D bewegt. Dieser dritte Detektor führt daher
nach einem zweiten Zeitintervall einen zweiten Ablesevorgang für den Sedimentpegel
aus.
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Die
Teströhrchen
werden dann von der Position D zur Position E oder F vorwärtsbewegt,
um sie auf eine nachstehend kurz beschriebene Weise durch eine Ausstoßeinrichtung
zu entladen und abzulegen.
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Entlang
des Vorwärtsbewegungspfades
des Elements 1 (mit Ausnahme des durch die Agitationseinrichtungen 25 belegten
Bereichs) können
feste Führungen
vorgesehen sein, durch die die Teströhrchen vorzugsweise in einer
vertikalen Position fest ausgerichtet gehalten werden. Diese Führungen können im
Wesentlichen auf die gleiche Weise konstruiert sein wie die Führungen 39 des
Rotors, der Teil der Agitationseinrichtungen 25 ist.
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Die
Motoren 13 und 45 und die Detektoren 17, 19 und 21 und
auch die Ausstoßeinrichtungen (nicht
dargestellt) an den Positionen E und F sind alle mit einer schematisch
durch das Bezugszeichen 47 bezeichneten programmierbaren
Steuereinheit verbunden. Die Einheit steuert und koordiniert die
Bewegung der verschiedenen Teile der Vorrichtung, erfasst die Daten
von den durch die Detektoren ausgeführten Ablesevorgängen und
erfasst darüber
hinaus beispielsweise durch ein Strichcode-Lesegerät die auf
jedem Teströhrchen
angebrachte Information. Das Strichcode-Lesegerät (oder eine andere geeignete
Schnittstelle) kann in einer einfacheren Ausführungsform als Handgerät ausgebildet
sein, das eine Bedienungsperson verwendet, die jedes Teströhrchen in
den verschiedenen Haltern anordnet, die die Position A durchlaufen,
so dass das programmierbare System Details über den Patienten erfassen
kann, dem das Ergebnis der durch die Vorrichtung ausgeführten Analysen
anschließend
zugeordnet werden muss.
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Wie
später
beschrieben wird, können
diese Verarbeitun gen unter Verwendung einer über dem kontinuierlichen flexiblen
Element 1 installierten Anordnungseinheit automatisiert
werden.
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Entlang
des Pfades des flexiblen Elements 1 befindet (befinden)
sich ein oder mehrere Transponderscanner eines bekannten Typs (nicht
dargestellt). Beispielsweise kann einer dieser Scanner an der Position
A angeordnet sein, und einer oder mehrere der Scanner können an
anderen geeigneten Positionen angeordnet sein, die sogar mit den
Positionen B, C, D, E, F übereinstimmen
oder dazwischen angeordnet sein können. Daher erfasst die Zentraleinheit 47,
jedesmal wenn ein Halter 3 die Position A durchläuft, nicht
nur die Information, die auf dem in den Halter eingesetzten Teströhrchen aufgebracht
ist, sondern sie ordnet darüber
hinaus dem vorgegebenen Teströhrchen
einen spezifischen Transponder zu. Dies ermöglicht dem System auch im Fall
eines vorübergehenden
Spannungsausfalls die permanente Kenntnis der Position jedes Teströhrchens,
ohne dass das System ausschließlich
von einem Zähler zum
Zählen
der durch den Motor 13 ausgeführten Vorwärtsbewegungsschritte abhängig ist,
um diese Information bereitzustellen.
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Die
Anordnungseinheit, die der vorstehend beschriebenen Vorrichtung
zugeordnet sein kann, ist in 12 und
in den folgenden Figuren dargestellt und allgemein durch das Bezugszeichen 51 bezeichnet.
Sie weist eine erste Umlauftransporteinrichtung 53 auf,
die um Räder 55, 57 herum
angetrieben wird und eine Folge von Sitzen 59, die gegebenenfalls austauschbar
sein können,
zum Aufnehmen von Gestellen R aufweist, die die Teströhrchen P
enthalten. Die Gestelle R können
verschiedene Formen haben und von verschiedenen Typen sein, so dass
es erforderlich sein kann, die Sitze 59 in Abhängigkeit
von den von einem bestimmten Labor verwendeten Gestellen auszutauschen.
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Durch
die Bewegung der Transporteinrichtung 53 (Pfeil f53) wird
jeder Sitz 59 mit seinem entsprechenden Gestell R von einem
Ladebereich zu einem Sammelbereich transportiert, wie in den 12 und 13 am
linken Ende des durch die Transporteinrichtung 53 abgedeckten
Pfades dargestellt ist. Hierbei drückt eine erste Transfereinrichtung 61 jedes
Gestell in Richtung des Pfeils f61, um zu veranlassen, dass es vor
ein Strichcode-Lesegerät 63 oder eine
andere Einrichtung zum Lesen der an jedem im Gestell enthaltenen
Teströhrchen
befestigten Information (durch ein bedrucktes Etikett oder ein anderes Mittel)
bewegt wird. Die Transfereinrichtung wird durch einen durch die
Einheit 47 gesteuerten Motor über ein Band 62 oder
ein anderes mechanisches Antriebselement angetrieben.
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Das
Strichcode-Lesegerät 63 bestimmt
für jedes
Teströhrchen,
das vor dem Lesegerät 63 vorbeibewegt
wird, ob es einer Erythrozytensedimentationsratenmessung unterzogen
werden muss. Tatsächlich
wird nicht für
alle Proben, die in den verschiedenen Teströhrchen in den Gestellen R enthalten
sind, der Test erforderlich sein. Es können auch einige Proben vorhanden
sein, für
die nur andere Analysen, z. B. ein vollständiges Blutbild, erforderlich sind.
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Die
Vorwärtsbewegung
des Gestells in Richtung des Pfeils f61 erfolgt schrittweise, um
einerseits die Ablesung der einzelnen Etiketten und andererseits
eine Sammlung und eine Übertragung
der einzelnen Teströhrchen
vom Gestell R zum darunter angeordneten flexiblen Element 1 für die ESR-Messung zu ermöglichen.
Die Teströhrchen,
die keiner ESR-Messung
unterzogen werden müssen,
verbleiben im Gestell R und werden zusammen mit dem Gestell durch
die gleiche Transfereinrichtung 61 in einen entsprechenden
Sitz 65 auf einer zweiten Transporteinrichtung 67 gedrückt, die
der Transporteinrichtung 53 im Wesentlichen spiegelbildlich
gleicht.
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Die
zweite Transporteinrichtung 67 dient als Schnittstelle
zur Bedienungsperson, der zu verarbeitende Gestelle in die Sitze 65 in
der Transporteinrichtung einsetzt und bereits verarbeitete Gestelle
von den Sitzen entnimmt. Die Übertragung
der durch die Bedienungsperson in die Sitze 65 eingesetzten
Gestelle von diesen Sitzen zu den Sitzen 59 in der ersten
Transporteinrichtung 53 wird durch eine zweite Transfereinrichtung 69 implementiert,
die der Transfereinrichtung 61 im Wesentlichen spiegelbildlich gleicht
und durch ein Band 71 und einen Motor 73 (13)
angetrieben wird. Der Transporteinrichtung 67, auf die
durch Öffnen
eines Deckels (nicht dargestellt) zugegriffen werden kann, kann
eine Einrichtung zugeordnet werden, die der Bedienungsperson anzeigt,
welche Gestelle verarbeitet worden sind, und welche nicht verarbeitet
worden sind. Beispielsweise können
den verschiedenen Positionen, an denen die Sitze 65 der
Transporteinrichtung 67 angeordnet sind, LEDs mit zwei
verschiedenen Farben (z. B. rot und grün) zugeordnet sein. Die Aktivierung
der einzelnen LEDs wird durch die Zentraleinheit 47 als Funktion
der ausgeführten
Verarbeitungen gesteuert. Beispielsweise werden alle noch zu verarbeitenden Gestelle
durch Aktivieren der roten LED angezeigt, während alle bereits verarbeiteten
Gestelle durch Einschalten der grünen LED identifiziert wreden. Dies
ermöglicht
es der Bedienungsperson, die Gestelle rasch zu erkennen, die entnommen
und durch neue zu verarbeitende Gestelle ersetzt werden können, ohne
dass geprüft
werden muss, ob die Teströhrchen
(oder einige der Teströhrchen)
von den Gestellen entnommen worden sind. Dadurch wird außerdem verhindert,
dass Gestelle, die nur Teströhrchen
mit Proben enthalten, die nicht für eine ESR-Messung bestimmt
sind, versehentlich in der Vorrichtung verbleiben.
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Außerdem können Maßnahmen
getroffen werden, die dazu geeignet sind, verarbeitete Gestelle automatisch
zu entladen, indem die Hubbewegung der Transfereinrichtung 61 derart
erweitert wird, dass die verarbeiteten Gestelle durch einen in der
Abdeckung der Vorrichtung ausgebildeten Schlitz ausgestoßen werden.
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Die Übertragung
der einzelnen Teströhrchen P,
die durch die unter der Anordnungseinheit 51 angeordneten
Einrichtungen analysiert werden sollen, erfolgt durch die in den 12 und 15–18 detailliert
dargestellten Elemente. Diese Elemente sind in den 13 und 14 zur
Verdeutlichung weggelassen.
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Unter
der Ebene der Basis der einzelnen Gestelle, stromabwärts vom
Strichcode-Lesegerät 63 an
der in 13 durch das Bezugszeichen 81 dargestellten
Position befindet sich eine allgemein durch das Bezugszeichen 83 bezeichnete
Extraktionseinrichtung, die in den 15 und 16 detailliert
dargestellt ist. Sie weist einen Schieber 85 auf, der an
einem Gleitschuh 87 stabil befestigt ist, der entlang vertikalen
Führungen 89 gleitet.
Am oberen Ende des Schiebers 85 ist ein Hohlraum zum Aufnehmen
des Bodenabschnitts der Teströhrchen
P ausgebildet. Der Schieber weist ein Zahnrad 85A auf,
das mit einem Ritzel 91 in Eingriff steht, das durch einen
mit der Steuereinheit 47 verbundenen Motor 93 gedreht wird.
Wenn ein Teströhrchen
P, das mit dem Schieber 85 in einer Linie ausgerichtet
ist, zum Abschnitt unter der Vorrichtung übertragen werden soll, wird
der Schieber auf die in 15 dargestellte
Position angehoben, um das Teströhrchen
P teilweise aus dem Gestell R zu schieben und zu veranlassen, dass
sein oberer Abschnitt für
eine durch das Bezugszeichen 93 bezeichnete und in den 17, 18 und 12 dargestellte
Aufnahme- und Transferklemme zugänglich
ist. Die Öffnungs-
und Schließbewegung der
Klemme 93 wird durch einen durch einen Träger oder
Ausleger 97 gehaltenen Motor 95 gesteuert. Auf der
Welle des Motors 95 ist eine Kurvenscheibe 99 angepasst,
durch die die Klemme geöffnet
wird, und die Klemme wird durch eine Druckfeder 101 geschlossen.
Der Träger
oder Ausleger 97 wird durch ein bewegliches Element 103 gehalten,
das an einer Gewindebuchse stabil befestigt ist, die mit einer Gewindestange 105 in
Eingriff steht, deren Drehbewegung durch einen Motor 107 gesteuert
wird. Der Motor 107 steuert über die Gewindestange 105 die
Auf- und Abwärtsbewegung
der Klemme 93 in Richtung des Doppelpfeils f93.
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Der
Motor 107 und die Gewindestange 105 werden durch
ein Lager 109 gehalten, das dazu geeignet ist, angetrieben
durch einen Motor 111 mittels einer Schraube 13 und
eines Sektors eines am Lager 109 stabil befestigten Zahnrades 115, eine
Schwingungsbewegung um eine vertikale Achse Y-Y auszuführen.
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Mit
dieser Anordnung wird jedes Teströhrchen P, das durch die Extraktionseinrichtung 83 teilweise
von seinem Gestell R entnommen wird, durch die Klemme 93 ergriffen,
die sie unter dem Verschluss ergreifen kann, wodurch die Gefahr
vermieden wird, dass Teströhrchen
versehentlich geöffnet werden.
Dann wird das Teströhrchen
P mit einer Aufwärtsbewegung,
einer Schwingungsbewegung um die Y-Y-Achse und einer anschließenden Abwärtsbewegung
durch die Klemme 93 in den Sitz 3C im Halter 3 eingesetzt,
der sich aktuell an der Position A befindet. Um zu gewährleisten,
dass das Teströhrchen P
geeignet in den Sitz 3C eingesetzt wird, wird die Klemme
geöffnet,
angehoben, geschlossen und dann wieder abgesenkt, um so lange auf
den Verschluss des Teströhrchens
zu drücken,
bis es vollständig
in den Halter eingesetzt worden ist, was durch Erfassen des durch
den Motor 107 ausgeübten Drehmoments
bestimmt wird.
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Das
in den Sitz 3C eingesetzte Teströhrchen wird über die
gesamte Zeit, die benötigt
wird, die vorstehend beschriebenen Agitations-, Sedimentations-, Lese-
und Ausstoßprozesse
abzuschließen,
durch die Ansätze 3D im
Sitz gehalten. Die (nicht dargestellten) Ausstoßeinrichtungen, die entlang
des Pfades des flexiblen Elements 1 an den Positionen E und
F angeordnet sind, können
auf ähnliche
Weise konfiguriert sein wie die in den 15 und 16 dargestellte
Extraktionseinrichtung, mit Ausnahme einer größeren Länge des Schiebers 85,
der dazu geeignet sein muss, die Teströhrchen vollständig vom Sitz 3C auszustoßen.
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Gemäß der vorstehenden
Beschreibung wurde deutlich, dass die Nachteile der herkömmlichen
Verfahren und Vorrichtungen durch die Erfindung eliminiert werden
können,
indem ermöglicht wird,
dass ein ESR-Lesevorgang bezüglich
jedes Teströhrchentyps
ausgeführt
werden kann, auch für den
für vollständige Blutbilder
(CBC) verwendeten Teströhrchentyp,
ohne dass die Probe vom betreffenden Teströhrchen angesaugt werden muss,
und ohne dass die Pobe vom Gestell entnommen werden muss, dass das
Teströhrchen
enthält.
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Die
Zeichnungen zeigen lediglich ein Beispiel, das als praktische Darstellung
der Erfindung dient, innerhalb des durch die Patentansprüche definierten
Schutzumfangs der Erfindung sind jedoch Änderungen in der Form und in
der Konstruktion möglich.