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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Feld der
Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf das Feld analytischer Rotoren und insbesondere
auf analytische Rotoren, die es dem Benutzer erlauben, individuelle Blöcke auszuwählen, die
den analytischen Rotor umfassen.
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2. Darstellung
des Problems
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Ein
analytisches Rotorsystem führt
eine Prüfung
an einer Probe durch. Die Prüfung
könnte
die Detektion eines Analyts sein, wie etwa die Detektion eines aufgelösten Metalls
in einer Süßwasserprobe. Das
analytische Rotorsystem schließt
einen scheibenförmigen
Rotor aus Kunststoff ein. Der scheibenförmige Rotor schließt eine
Probenkammer in dem Mittelpunkt und Kapillaren und Kammern ein,
die sich von der Probenkammer zu dem Rand des Rotors hin erstrecken.
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Um
die Prüfung
durchzuführen,
wird die Probe in die Probenkammer in der Mitte des Rotors eingebracht
und das System versetzt den Rotor in Drehung, um eine Zentrifugalkraft
zu erzeugen. Die Zentrifugalkraft überträgt die Probe von der mittigen
Probenkammer durch eine Kapillare zu einer Kammer, die typischerweise
eine Reagens enthält,
um mit der Probe zu reagieren. Die Umdrehung kann beschleunigt,
abgebremst, gestoppt und umgekehrt werden, um die Strömung der
Probe durch den Rotor zu steuern. Kapillarwirkung saugt die Probe
ebenso durch den Rotor. Daher überträgt eine
Kombination aus Zentrifugalkraft und Kapillarwirkung eine exakte Menge
der Probe zu bestimmten Stellen in dem Rotor für bestimmte Zeitdauern.
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Bei
einer typischen Prüfung
wird die Probe aus der mittigen Probenkammer zu einer Reagenzkammer übertragen,
ein Reagens beinhaltet, das mit der Probe interagiert. Nach der
Interaktion wird die Probe daraufhin von der Reagenzkammer zu einer analytischen
Kammer übertragen.
Ein Systemsender überträgt ein analytisches
Signal durch die Probe in der analytischen Kammer zu einem Empfänger. Durch
die Analyse des empfangenen, analytischen Signals wird die Prüfung abgeschlossen.
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Derzeitige
Rotoren sind für
eine einzige Prüfung
oder einen Satz von Prüfungen
vorkonfiguriert. Diese Bedingung führt zu einer Reihe von Problemen sowohl
für die
Nutzer als auch die Lieferanten.
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Aus
der Perspektive des Nutzers muss der Nutzer einen Rotor bestellen
und aufbauen, der für den
Satz der gewünschten
Prüfungen
vorkonfiguriert ist. In vielen Fällen
kann der Nutzer nicht einen einzigen Rotor aufbauen, der den gesamten
Satz der gewünschten
Prüfungen
durchführen
kann. Der Nutzer muss daraufhin viele Rotoren bestellen. Die Notwendigkeit
viele Rotoren zu bestellen, kann die Kosten der Prüfungen vergrößern, insbesondere
wenn die Vielzahl der Rotoren besondere Funktionalität einschließen, die
bezahlt werden muss, aber nicht genutzt wird.
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Weiterhin
bringt die Verwendung von vielen Rotoren eine ungewünschte Komplexität für den Prüfungsprozess
mit sich. Wenn drei Rotoren notwendig sind, um einen gewünschten
Satz von Prüfungen
abzuschließen,
wird der erste Rotor auf der analytischen Einrichtung aufgebaut,
mit einer Probe beladen, und in Umdrehung versetzt, um einige der
Prüfungen
durchzuführen.
Daraufhin wird der erste Rotor aus der analytischen Einrichtung
entfernt und der zweite Rotor wird in der analytischen Einrichtung
aufgebaut, mit der Probe beladen, und in Umdrehung versetzt, um
einige der Prüfungen
durchzuführen. Der
zweite Rotor wird daraufhin aus der analytischen Einrichtung entfernt
und der dritte Rotor wird in der analytischen Einrichtung aufgebaut,
mit der Probe beladen und in Umdrehung versetzt, um den Rest der Prüfungen durchzuführen.
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Um
drei Rotoren aufeinander folgend zu verwenden, wird mehr Zeit benötigt, als
notwendig wäre, wenn
ein einziger Rotor erhältlich
wäre, um
alle Prüfungen
durchzuführen.
Zusätzlich
zu der vergrößerten Prüfungszeit
wird mehrere Male mit der Probe gearbeitet, um jeden Rotor zu laden.
Das wiederholte Arbeiten mit der Probe vergrößert das Risiko der Probenkontamination
und des Probenabfalls. Das wiederholte Laden der Probe kann mehr
Probenmaterial erfordern, als verfügbar ist.
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Aus
der Perspektive des Lieferanten sollte der Lieferant die nicht erwünschte Notwendigkeit
für mehrere
Rotoren minimieren. Daher muss der Lieferant die von Nutzern gewünschten
Prüfungen
in einem einzigen Rotor vorausplanen. Wenn der Lieferant einen Fehler
macht, werden Zeit und Geld verschwendet, um einen Rotor vorzukonfigurieren,
den niemand braucht. Um eine brauchbare Auswahl von verschiedenen
Rotoren anzubieten, von denen jeder einen unterschiedlichen Satz
von Prüfungen
durchführt,
müsste der
Lieferant ein relativ großes
Lager an Rotoren unterhalten. Grosse Lager sind teuer und für den Lieferanten
unerwünscht.
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Daher
unterstützen
derzeitige analytische Rotorsysteme nicht ohne Weiteres einzigartige
oder nutzerspezifische Kombinationen von Prüfungen, ohne die Auslegung
und Herstellung von einzigartigen und nutzerspezifischen Rotoren.
Diese Situation erzeugt sowohl für
die Lieferanten als auch für
die Nutzer eines derartigen Systems Probleme.
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Derzeitige
analytische Rotorsysteme weisen weitere Probleme auf. Beispielsweise
weisen einige derzeitige analytische Rotorsysteme analytische Kammern
auf, durch die ein analytisches Signal für eine verarbeitete Probe läuft. Das
analytische Signal wird daraufhin verarbeitet, um die Probe zu charakterisieren.
Die Größe und Orientierung
der analytischen Kammer legt eine Strecke fest, durch die das analytische
Signal durch die Probe läuft – bezeichnet als
analytischer Signalweg. Derzeitige analytische Rotorsysteme weisen
keine ausreichend langen analytischen Signalwege auf, um einige
Prüfungen
geeignet durchzuführen,
wie etwa Prüfungen
für geringe
Konzentrationen von Analyten. Daher verhindert die geringe Größe der derzeitigen
analytischen Signalwege oder behindert, dass Rotorsysteme derartige
Prüfungen
durchführen
können.
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Weiterhin
kann die mittige Probenkammer, die anfangs die Probe beinhaltet
und die Probe zu dem Rotor überträgt, ermöglichen,
dass die Probe ausläuft,
während
das System nicht in Umdrehung ist. Weiterhin wurde die Rotortechnologie
nicht wirkungsvoll angewandt, um einige Prüfungen in automatischer Weise
durchzuführen.
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US-6,348,176
B1 offenbart ein "einsatzbasierendes" Instrument, das
ausgelegt ist individuelle selbständige Einsätze zu empfangen und zu verarbeiten,
die manuell mit der Probe und irgendwelchen notwendigen Reagenzien
vorbeladen werden.
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Zusammenfassung
der Lösung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein analytisches Rotorsystem bereitgestellt, das
so aufgebaut ist, dass eine Vielzahl von Prüfungen, die durch einen Nutzer
für mindestens
eine Probe ausgewählt
werden, durchgeführt
werden. Der analytische Rotor umfasst eine Vielzahl von Rotorblöcken und eine
Rotorbasis. Jeder der Rotorblöcke
ist aufgebaut, mindestens eine der Prüfungen an der mindestens einen
Probe in Reaktion auf zentrifugale Kraft durchzuführen. Die
Rotorblöcke
sind körperlich
voneinander getrennte Einheiten. Die Rotorbasis ist eine von den
Rotorblöcken
körperlich
getrennte Einheit und ist aufgebaut, dem Benutzer zu ermöglichen,
die Rotorblöcke
auf der Rotorbasis manuell zu installieren. Die Rotorbasis ist aufgebaut,
die installierten Rotorblöcke
während
der zentrifugalen Kraft an der Stelle zu halten und diese mit einer
analytischen Einrichtung zu verbinden, die die Zentrifugalkraft
bereitstellt. Die Rotorbasis schließt eine Probenkammer ein, die
aufgebaut ist, die Probe aufzunehmen und zu halten und die Probe
in Reaktion auf die Zentrifugalkraft durch einen Probenanschluss
zu einem der Rotorblöcke
zu übertragen.
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In
einigen Beispielen der Erfindung schließt die Rotorbasis Flansche
ein, die aufgebaut sind, die Rotorblöcke auf der Rotorbasis während der
Zentrifugalkraft zu sichern.
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In
einigen Beispielen der Erfindung besteht eine der Prüfungen darin,
eine Konzentration eines Analyts in der mindestens einen Probe zu
bestimmen und die mindestens eine Probe umfasst eine Wasserprobe.
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In
einigen Beispielen der Erfindung ist die Probenkammer angeschrägt, so dass
ein Fluidniveau der Probe den Probenanschluss nicht erreicht, während sich
die Probenkammer in Ruhe befindet, jedoch das Fluidniveau der Probe
den Probenanschluss erreicht, wenn sich die Probenkammer in Umdrehung
befindet.
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In
einigen Beispielen der Erfindung ist einer der Rotorblöcke aufgebaut,
die mindestens eine Probe zu filtern.
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In
einigen Beispielen der Erfindung umfasst eine der Prüfungen einen
Titrationstest.
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In
einigen Beispielen der Erfindung schließt mindestens einer der Rotorblöcke eine
Vielzahl von Titrationskammern ein, die unterschiedliche Proportionen
eines Titrationsreagens und die Probe in Reaktion auf die Zentrifugalkraft
beinhalten und wobei mindestens eine der Titrationskammern ein Ereignis anzeigt,
das einer der Proportionen der Probe und des Titrationsreagens entspricht.
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In
einigen Beispielen der Erfindung umfasst eine der Prüfungen ein
Verfahren einer Standardadditionsprüfung.
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In
einigen Beispielen der Erfindung schließt mindestens einer der Rotorblöcke eine
Kammer nur für
die Probe und eine Standardadditionskammer ein, wobei die Kammer
nur für
die Probe so aufgebaut ist, dass diese einen ersten Anteil der Probe
in Reaktion auf die Zentrifugalkraft hält, aber einen Standard nicht
enthält,
und wobei die Standard additionskammer so aufgebaut ist, dass diese
einen ersten Anteil des Standards enthält, der zu einem zweiten Anteil
der Probe in Reaktion auf die Zentrifugalkraft addiert wird.
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In
einigen Beispielen der Erfindung schließt einer der Rotorblöcke eine
analytische Kammer ein, die so aufgebaut ist, dass diese ermöglicht,
dass ein analytisches Signal einen analytischen Signalweg durch
die analytische Kammer durchläuft,
um eine der Prüfungen
durchzuführen,
wobei der analytische Signalweg parallel zu einer Ebene einer Umdrehung ist,
die die Zentrifugalkraft bereitstellt.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Verfahren zum Betrieb eines analytischen Rotorsystems bereitgestellt,
um eine Vielzahl von Prüfungen
auszuführen,
die durch einen Nutzer für
mindestens eine Probe ausgewählte
werden. Das Verfahren ist gekennzeichnet durch: Halten der mindestens
einen Probe in einer Probenkammer in einer Rotorbasis, manuelles
Installieren einer Vielzahl von Rotorblöcken auf der Rotorbasis, wobei
die Rotorblöcke
körperlich voneinander
getrennte Einheiten sind, und wobei die Rotorbasis eine von den
Rotorblöcken
körperlich
getrennte Einheit ist; Verbinden der Rotorbasis mit einer analytischen
Einrichtung; und Betreiben der analytischen Einrichtung, um die
Rotorbasis in Umdrehung zu versetzen, um eine Zentrifugalkraft bereitzustellen,
die jeden der Rotorblöcke
veranlaßt,
mindestens eine der Prüfungen
an der mindestens einen Probe durchzuführen, wobei die Rotorbasis
aufgebaut ist, die installierten Rotorblöcke während der Zentrifugalkraft
auf der Stelle zu halten, und wobei der Betrieb der analytischen
Einrichtung, um die Rotorbasis in Umdrehung zu versetzen, um die
Zentrifugalkraft bereitzustellen, die Übertragung der Probe durch
einen Probenanschluss zu einem der Rotorblöcke in Reaktion auf die Zentrifugalkraft
umfasst.
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In
einigen Beispielen der Erfindung schließt die Rotorbasis Flansche
ein, die so aufgebaut sind, dass dieselben die Rotorblöcke an der
Rotorbasis während
der Zentrifugalkraft sichern.
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In
einigen Beispielen der Erfindung besteht eine der Prüfungen darin,
eine Konzentration eines Analyten in mindestens einer Probe zu bestimmen und
die mindestens eine Probe eine Wasserprobe umfasst.
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In
einigen Beispielen der Erfindung ist die Probenkammer angeschrägt, so dass
ein Fluidniveau der Probe den Probenanschluss nicht erreicht, während die
Probenkammer sich in Ruhe befindet, das Fluidniveau der Probe jedoch
den Probenanschluss erreicht, wenn sich die Probenkammer in Umdrehung
befindet.
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In
einigen Beispielen der Erfindung filtert einer der Rotorblöcke die
mindestens eine Probe, um eine der Prüfungen durchzuführen.
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In
einigen Beispielen der Erfindung umfasst eine der Prüfungen eine
Titrationsprüfung.
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In
einigen Beispielen der Erfindung schließt mindestens einer der Rotorblöcke eine
Vielzahl von Titrationskammern ein, die unterschiedliche Proportionen
eines Titrationsreagens enthalten und die Probe in Reaktion auf
die Zentrifugalkraft, und wobei mindestens eine der Titrationskammern
ein Ereignis anzeigt, das einem der Anteile der Probe und des Titrationsreagens
entspricht, um die mindestens eine Prüfung durchzuführen.
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In
einigen Beispielen der Erfindung umfasst eine der Prüfungen ein
Verfahren einer Standardadditionsprüfung.
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In
einigen Beispielen der Erfindung schließt mindestens einer der Rotorblöcke eine
Kammer nur für
die Probe und eine Standardadditionskammer ein, wobei die Kammer
nur für
die Probe so aufgebaut ist, dass diese einen ersten Anteil der Probe
in Reaktion auf die Zentrifugalkraft hält, aber einen Standard nicht
enthält,
und wobei die Standardadditionskammer so aufgebaut ist, dass diese
einen ersten Anteil des Standards enthält, der zu einem zweiten Anteil
der Probe in Reaktion auf die Zentrifugalkraft addiert wird.
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In
einigen Beispielen der Erfindung schließt einer der Rotorblöcke eine
analytische Kammer ein, die so aufgebaut ist, dass diese ermöglicht,
dass ein analytisches Signal einen analytischen Signalweg durch
die analytische Kammer durchläuft,
um eine der Prüfungen
durchzuführen,
wobei der analytische Signalweg parallel zu einer Ebene einer Umdrehung ist,
die die Zentrifugalkraft bereitstellt.
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Beschreibung
der Zeichnungen
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1 Veranschaulicht
eine perspektivische Ansicht einer Rotorbasis und eines Rotorblocks
für ein
analytisches Rotorsystem in einem Beispiel der Erfindung.
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2 Veranschaulicht
eine Draufsicht eines analytischen Rotorsystems in einem Bespiel
der Erfindung.
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3 Veranschaulicht
einen Rotorblock für ein
analytisches Rotorsystem, in einem Beispiel der Erfindung.
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4 Veranschaulicht
einen Satz von Rotorblöcken
für ein
analytisches Rotorsystem in einem Beispiel der Erfindung.
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5 Veranschaulicht
einen Rotorblock für ein
analytisches Rotorsystem in einem Beispiel der Erfindung.
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6 Veranschaulicht
eine Probenkammer der Rotorbasis für ein analytisches Rotorsystem
in einem Beispiel der Erfindung.
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7 Veranschaulicht
eine Probenkammer der Rotorbasis für ein analytisches Rotorsystem
in einem Beispiel der Erfindung.
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8 Veranschaulicht
einen Rotorblock zur Durchführung
einer Titration für
ein analytisches Rotorsystem in einem Beispiel der Erfindung.
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9 Veranschaulicht
einen Rotorblock zur Durchführung
eines Verfahrens von Standardadditionen für ein analytisches Rotorsystem
in einem Beispiel der Erfindung.
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Eingehende
Beschreibung der Erfindung
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Die 1 bis 9 und
die nachfolgende Beschreibung und Darstellungen zeigen bestimmte Beispiele
um dem Fachmann zu lehren, wie man den besten Modus der Erfindung
herstellen und nutzen kann. Für
den Zweck der Lehre der erfindungsgemäßen Prinzipien wurden einige
herkömmliche
Aspekte vereinfacht oder weggelassen. Der Fachmann wird Abweichungen
von diesen Beispielen würdigen,
die in den Umfang der Erfindung fallen. Der Fachmann wird würdigen,
dass die nachfolgend beschriebenen Merkmale auf verschiedene Weisen
kombiniert werden können,
um viele Abwandlungen der Erfindung auszubilden. Im Ergebnis ist
die Erfindung nicht auf die bestimmten, nachfolgend beschriebenen
Beispiele begrenzt, sondern ausschließlich durch die Ansprüche und
deren Äquivalente.
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Analytisches
Rotorsystem mit modularen Rotorblöcken
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Die 1 veranschaulicht
eine perspektivische Ansicht der Rotorbasis 100 und des
Rotorblocks 104 in einem Beispiel der Erfindung. Die Rotorbasis 100 schließt eine
Probenkammer 105 und einen Flansch 114 ein. Die
Probenkammer 105 schließt einen Probenanschluss 106 ein,
der aus der Probenkammer 105 vorsteht. Die Rotorbasis 100 und der
Rotorblock 104 können
aus durchsichtigem Kunststoff aufgebaut sein.
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Die
Rotorbasis 100 und der Rotorblock 104 sind körperlich
getrennte Einheiten. Der Nutzer wählt den Rotorblock 104 aus
und installiert denselben manuell auf der Rotorbasis 100.
Der Rotorblock 104 ist so aufgebaut, dass dieser eine Prüfung oder
einen Satz von Prüfungen
durchführt,
wenn eine Probe in die Probenkammer 104 eingebracht wird
und die Rotorbasis 100 in Umdrehung ist. Der Nutzer würde typischerweise
weitere Rotorblöcke
auswählen
und auf der Rotorbasis 100 installieren, um zusätzliche
Prüfungen
zur selben Zeit durchzuführen,
wobei die zusätzlichen
Blöcke
aus Gründen
der Klarheit in der 1 nicht gezeigt sind.
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Wenn
der Rotorblock 104 installiert ist, ist dieser mit einem
Probenanschluss auf der Probenkammer 105 verbunden (Dieser
Probenanschluss wird nicht gezeigt, ist jedoch ähnlich zu dem Anschluss 106).
Der Probenanschluss erstreckt sich aus der Probenkammer 105 durch
eine Öffnung
in dem Rotorblock 104. Der Flansch 114 steht in
Eingriff mit der Rückseite
und den Seiten des Rotorblocks 104 am Rand der Rotorbasis 100.
Der Flansch 114 und der Probenanschluss auf der Probenkammer 105 stellen
zusammen eine körperliche
Schnittstelle dar, die den Rotorblock 104 auf der Rotorbasis 100 sichert,
wenn die Rotorbasis 100 in Umdrehung ist, die aber ebenso
eine einfache manuelle Installation und Deinstallation des Rotorblockes
durch den Nutzer ermöglicht.
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Wenn
die Rotorbasis 100 in Umdrehung ist, ist es wichtig, den
Rotorblock daran zu hindern, von der Basis 100 abzugleiten.
Der Flansch 114 verhindert ein derartiges Abgleiten. Zusätzlich verhindert der
Flansch 114, dass der Rotorblock von einer Seite zur anderen
Seite gleitet, wenn die Umdrehung stoppt, startet, oder sich umkehrt.
Es ist ebenso wichtig, zu verhindern, dass der Rotorblock 104 am
Mittelpunkt des Blockes 100 nach oben kippt und von der Basis 100 wegfliegt.
Der vorstehende Probeanschluss (nicht gezeigt) auf der Probenkammer 105 passt
in eine Öffnung
auf dem Rotorblock 104, um ein derartiges Kippen zu verhindern.
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Verschiedene
alternative körperliche
Schnittstellen könnten
ebenso verwendet werden, um den Rotorblock 104 auf der
in Drehung befindlichen Basis 100 zu sichern, während diese
eine einfache manuelle Installation durch den Benutzer erlauben.
Derartige Alternativen schließen
Zapfen ein, die sich von der Basis 100 erstrecken und entsprechende
Löcher in
dem Boden des Blockes 104, oder Zapfen, die vom Boden des
Blockes 104 vorstehen und entsprechende Löcher in
dem Block 100. Anstelle eines männlichen Anschlusses auf der
Probenkammer 105 und einer Öffnung in dem Block 104 könnte die
Probenkammer 105 eine Öffnung
aufweisen und der Block 104 könnte einen männlichen Anschluss
aufweisen. Andere körperliche
Schnittstellen, die für
ein Sichern des Blockes 104 auf der sich drehenden Basis 100 geeignet
sind, schließen
adhäsive
Flächen,
Velcro, Schnappverbindungen und Bänder ein. Der Fachmann wird
weitere körperliche
Schnittstellen würdigen,
die für
das Sichern des Blockes 104 auf der sich drehenden Basis 100 geeignet
sind, die aber ebenso eine einfache manuelle Installation und Deinstallation des
Blockes 104 durch den Nutzer ermöglichen.
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Die 2 veranschaulicht
eine Draufsicht eines analytischen Rotorsystems 120 in
einem Beispiel der Erfindung. Das analytische Rotorsystem 120 schließt eine
analytische Einrichtung 110, die Rotorbasis 100 und
die Rotorblöcke 101 bis 104 ein.
Jeder der Rotorblöcke 101 bis 104 ist
so aufgebaut, dass derselbe eine Prüfung oder einen Satz von Prüfungen durchführt. Daher
wählt der
Nutzer die Rotorblöcke 101 bis 104 aus,
um die von dem Nutzer gewünschten
Prüfungen
durchzuführen
und installiert die ausgewählten
Blöcke
manuell auf der Basis 100. Die Prüfungen können wiederholte Versionen
derselben Prüfung
sein oder können
unterschiedliche Prüfungen
sein. Die Prüfungen
können
für unterschiedliche
Proben oder für
unterschiedliche Teile derselben Probe durchgeführt werden.
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Die
Rotorbasis 100 schließt
eine Probenkammer 105 und erhabene Flansche 111 bis 114 ein. Die
Rotorbasis kann eine körperliche
Schnittstelle einschließen,
die ähnlich
zu derjenigen ist, die in herkömmlichen
Rotoren für
die Befestigung an einer analytischen Einrichtung 110 verwendet
werden. Daher kann die Rotorbasis 100 manuell auf der analytischen
Einrichtung 110 auf dieselbe Weise installiert werden,
auf die ein herkömmlicher,
scheibenförmiger Rotor
manuell auf einer herkömmlichen
analytischen Einrichtung installiert wird. Beispielsweise kann die Basis 100 einen
Stift aufweisen, der in eine Buchse auf der analytischen Einrichtung 110 passt.
Die Flansche 111 bis 114 und die vorstehenden
Probeanschlüsse
(nicht gezeigt) sichern die Rotoren 101 bis 104 an
die Rotorbasis 100.
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Im
Betrieb wählt
der Nutzer als erstes die durchzuführende Prüfung aus. Daraufhin wählt der Nutzer
die notwendigen Rotorblöcke
(Blöcke 101 bis 104 in
diesem Beispiel), um die ausgewählten
Prüfungen
durchzuführen.
Daraufhin installiert der Nutzer die ausgewählten Rotorblöcke 101 bis 104 auf der
Basis 100 und installiert die Rotorbasis 100 auf der
analytischen Einrichtung 110. Der Nutzer lädt ebenso
die Probe in die Probenkammer 105. Der Nutzer betreibt
die analytische Einrichtung 110, um die Rotorbasis 100 in
Drehung zu versetzen, um eine Zentrifugalkraft zu erzeugen. Die
Zentrifugalkraft treibt die Probe von der Probenkammer 105 in
die Rotorblöcke 101 bis 104.
Die Zentrifugalkraft und die Kapillarwirkung drücken die Probe durch die Rotorblöcke 101 bis 104,
um die verschiedenen Prüfungen durchzuführen.
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Die
analytische Einrichtung 110 kontrolliert in sorgfältiger Weise
die Umdrehung der Basis 100. Diese Steuerung wird durch
ein Umdrehungsprofil implementiert, das festlegt, wann die Basis
rotiert und wann die Basis in Ruhe ist. Für eine gegebene Umdrehung legt
das Profil die Richtung, die Geschwindigkeit, die Beschleunigung,
die Abbremsung und die Dauer der Umdrehung fest. Die Umdrehungssteuerung
bewirkt die Ausbreitung der Probe durch die Rotorblöcke, einschließlich der
genauen Menge der Probe, die übertragen
wird und wie lange eine übertragene
Probe mit einem Reagens interagiert. Der Fachmann ist mit Umdrehungsprofilen
und Umdrehungssteuerungen vertraut.
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Die
analytische Einrichtung 110 kann Spektrofotometrie, Fluoreszenz,
Elektrochemie, Titration, visuelle Detektion, kinetische Proben,
Verfahren der Standardadditionen und/oder einige andere Techniken
verwenden, um die Probe zu prüfen.
Der Fachmann kann herkömmliche
analytische Einrichtung basierend auf dieser Offenbarung anpasssen,
um die analytische Einrichtung 110 zu entwickeln. Abaxis, Inc.
aus Kalifornien liefert derartige analytische Einrichtungen.
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Die 3 veranschaulicht
den Rotorblock 104 in einem Beispiel der Erfindung. Der
Rotorblock 104 schließt
eine Probenaufnahmekammer 301, eine Probenüberlaufkammer 302,
die Reagenskammern 303 und 304, die analytische
Kammer 305 und die Kapillaren 306 bis 308 ein.
Der Rotorblock 104 enthält
ebenso Belüftungen,
die aus Gründen
der Klarheit nicht gezeigt sind.
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Im
Betrieb drückt
die zentrifugale Kraft, die durch eine sich drehende Rotorbasis
(nicht gezeigt) erzeugt wird, die Probe in die Probenaufnahmekammer 301. Überschüssiges Probematerial
fließt
in die Überlaufkammer 302.
Der Überlaufmechanismus lädt die Probenaufnahmekammer 301 mit
einer genauen Menge der Probe. Unter Verwendung einer Kombination
von Kapillarwirkung und zentrifugaler Kraft wird eine genaue Menge
der Probe in der Probenaufnahmekammer 301 durch die Kapillare 306 zu der
Reagenzkammer 303 geliefert. Die Reagenzkammer 303 enthält ein Reagens,
das mit der Probe interagiert. Nach der gewünschten Interaktion überträgt Kapillarwirkung
und Zentrifugalkraft eine genaue Menge der reagierten Probe in der
Reagenzkammer 304 durch die Kapillare 308 zu der
analytischen Kammer 305. Die analytische Einrichtung (nicht
gezeigt) kann einen Sender und Empfänger einschließen, um
ein analytisches Signal durch die analytische Kammer 305 zu
senden und das analytische Signal zu empfangen, nachdem es durch
die reagierte Probe in der analytischen Kammer 305 gelaufen
ist. Die analytische Einrichtung 110 verarbeitet das empfangene
analytische Signal, um die Prüfung zu
vervollständigen.
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Andere
Rotorblockauslegungen können ebenso
verwendet werden. Typischerweise würden Rotorblöcke in mehreren
verschiedenen Auslegungen herausgebracht, um die mehreren verschiedenen
Prüfungen
zu unterstützen.
Einige Rotorblöcke könnten keine
Reagenzkammer enthalten, während andere
Blöcke
mehrfache Reagenzkammern aufweisen können. Einige Rotorblöcke können Kammern für Puffer
oder Lösungsmittel
sein.
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In
der 3 bilden die Kammern 303 bis 305 und
die Kapillaren 306 bis 308 einen Prozessweg von der
Probenaufnahmekammer 301 bis zu dem äußeren Rand des Blockes 104 aus.
Ein Rotorblock kann mehrere parallele Prozesswege von der Probenaufnahmekammer 301 zu
dem äußeren Rand
des Blockes 104 aufweisen. Diese parallelen Wege können Seite
an Seite angeordnet sein oder sie können übereinander gestapelt sein.
Mehrere Wege können
zusammenlaufen oder ein einzelner Weg könnte sich in mehrere Wege teilen.
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Die
Konstruktion und Herstellung von herkömmlichen, scheibenförmigen Rotoren
mit Kammern, Kapillaren und Belüftungen
zur Verarbeitung einer Probe bei vorhandener Zentrifugalkraft ist
im Stand der Technik gut bekannt. Die gleichen allgemeinen Techniken
können
verwendet werden, um Kammern, Kapillaren und Belüftungen innerhalb des Rotorblockes
zu implementieren, um eine Probe unter vorhandener Zentrifugalkraft
zu verarbeiten. Ein Unterschied zwischen den modularen Rotorblöcken und
den herkömmlichen,
scheibenförmigen
Rotoren besteht darin, dass ein herkömmlicher Rotor eine einzige
körperlich
integrierte Einheit darstellt, wogegen ein modularer Satz von Rotorblöcken körperlich
nicht miteinander integriert sind. Vorteilhafterweise kann der Nutzer
die modularen Rotorblöcke
auswählen und
installieren, um auf einfache Weise seinen eigenen nutzerspezifischen,
analytischen Rotor aufzubauen.
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Die 4 veranschaulicht
einen Satz 400 von Rotorblöcken 401 bis 409 für ein analytisches Rotorsystem
in einem Beispiel der Erfindung. Jeder Rotorblock ist körperlich
von den anderen Rotorblöcken
getrennt. Daher ist jeder Rotorblock eine diskrete Einheit, die
unabhängig
von den anderen Rotorblöcken,
die ausgewählt
und verwendet werden können, ausgewählt und
verwendet werden kann. Die Rotorblöcke 401 bis 409 können ähnlich zum
Rotorblock 401 sein oder könnten eine andere Designvariante verwenden.
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Der
Rotorblock 401 ist konfiguriert, um die Prüfung #1
an der Probe #1 durchzuführen.
Der Rotorblock 402 ist konfiguriert, um die Prüfung #2
an der Probe #1 durchzuführen.
Der Rotorblock 403 ist konfiguriert, die Prüfung #N
an der Probe #1 durchzuführen.
Daher führen
die Rotorblöcke 401 bis 403 drei unterschiedliche
Prüfungen
an der Probe #1 durch. In ähnlicher
Weise ist der Rotorblock 404 aufgebaut, um die Prüfung #1
an der Probe #2 durchzuführen. Der
Rotorblock 405 ist konfiguriert, die Prüfung #2 an der Probe #2 durchzuführen. Der
Rotorblock 406 ist konfiguriert, die Prüfung #N an der Probe #2 durchzuführen. Auf
diese Weise stellen die Rotorblöcke 404 bis 406 mehrere
Blöcke
für unterschiedliche
Prüfungen
an der Probe #2 bereit. In ähnlicher
Weise ist der Rotorblock 407 konfiguriert, um die Prüfung #1
an der Probe #N durchzuführen.
Der Rotorblock 408 ist konfiguriert, die Prüfung #2
an der Probe #N durchzuführen.
Der Rotorblock 409 ist konfiguriert, die Prüfung #N
an der Probe #N durchzuführen.
Auf diese Weise stellen die Rotorblöcke 407 bis 409 mehrere Blöcke für unterschiedliche
Prüfungen
an der Probe #N bereit.
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Es
ist zu würdigen,
dass der Satz 400 eine robuste Gruppe von Rotorblöcken für die Auswahl durch
den Nutzer bereitstellt, basierend auf Proben und Prüfungen,
die für
den Nutzer von Interesse sind. Die verschiedenen Prüfungen können so
einfach sein wie etwa Anordnen einer bestimmten Menge der Probe
in einer analytischen Kammer, ohne irgendeine Reagensinteraktion,
wohingegen die Prüfungen, ebenso
relativ komplex sein können,
indem sie mehrere Reagensinteraktionen mit verschiedenen Reagenzien
betreffen.
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Die
Feststellung, dass ein Rotorblock eine Prüfung durchführt, bedeutet nicht, dass der
Rotorblock die gesamte Prüfung
selbst durchführt.
Der Rotorblock benötigt
typischerweise die Basis und die analytische Einrichtung, um die
Zentrifugalkraft zu erzeugen, die Probe bereitzustellen, und möglicherweise
ein analytisches Signal zu übertragen,
zu empfangen und zu verarbeiten. Im Kontext der Erfindung führt ein
Rotorblock eine Prüfung
durch, durch die Durchführung
von mindestens einem Teil der Prüfung.
Weitere Komponenten können
weitere Teile der Prüfung
ebenso durchführen.
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Ein
Beispiel einer Prüfung
besteht darin, die Konzentration eines Analyten in einer Probe zu
bestimmen. Beispiele dieser Analyten schließen Mangan, Eisen, Nitrat/Nitrit
und Kupfer oder irgendeine weitere Substanz ein. Ein Beispiel für eine Probe
ist eine Wasserprobe, wie etwa Trinkwasser, Süßwasser und Meerwasser. Weitere
Prüfungen
schließen Aliquating,
enyzmbasierende Prüfungen,
Verfahren der Standardadditionen, und Filtration ein. Ein Beispiel
einer enzymbasierenden Prüfung
ist eine enzym-gebundene Immuno-Sorbens-Probe (Enzyme-Linkend Immuno-Sorben
Assay: ELISA).
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Man
betrachte eine Situation, in der der Nutzer wünscht, eine Wasserprobe auf
Konzentrationen von Mangan, Eisen, Nitrat/Nitrit und Kupfer zu prüfen. Bei
herkömmlichen
Systemen würde
der Nutzer einen vorkonfigurierten, scheibenförmigen Rotor auffinden müssen, der
alle diese Prüfungen
durchführen kann
oder müsste
mehrere derartiger Rotoren bestellen und wiederholte Prüfungen durchführen. Im
Gegensatz dazu würde
das vorliegende System dem Nutzer ermöglichen, einen ersten Rotorblock
auszuwählen,
der die Prüfung
der Mangandetektion vornimmt, einen zweiten Rotorblock, der die
Prüfung
der Eisendetektion vornimmt, einen dritten Rotorblock, der die Prüfung für eine Nitrat-/Nitritdetektion
durchführt,
und eine vierten Rotorblock, der die Prüfung für die Kupferdetektion vornimmt.
Der Nutzer würde
einfach die ausgewählten
Rotorblöcke
auf der Rotorbasis installieren und alle Prüfungen in einem einzigen Durchlauf
durchführen,
ohne die Probe wieder aufladen zu müssen oder den Rotor wechseln
zu müssen.
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Analytische
Kammern mit längeren
analytischen Signalwegen
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5 veranschaulicht
ein analytisches Rotorsystem 120 in einem Beispiel der
Erfindung. Das analytische Rotorsystem 120 schließt einen
Rotorblock 104 ein, der auf der Rotorbasis 100 angebracht ist,
die auf einer analytischen Einrichtung 110 angebracht ist.
Die Ansicht auf die 5 ist mit Blickrichtung von
dem äußeren Rand
zur Mitte der Basis 100 und in das Ende des Rotorblocks 104.
Der Flansch 114 ist in der 5 der Klarheit
wegen weggelassen. In der 5 schließt der Rotorblock 104 die
analytischen Kammern 305 und 505 ein.
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Im
Betrieb setzt die analytische Einrichtung 110 die Basis 100 in
Drehung, um eine Probe zu verarbeiten und es wird schließlich die
verarbeitete Probe in die analytische Kammer 305 geladen.
Es ist anzumerken, dass die Probenverarbeitung mehrere Reagensinteraktionen
einschließen
kann oder nur einfach die analytische Kammer 305 mit der
geeigneten Menge der Probe aus der Probenaufnahmekammer 301 laden
kann. Um die Probe in der analytischen Kammer 305 zu prüfen, setzt
die analytische Einrichtung 110 die Basis 100 in
Umdrehung, um die analytische Kammer 305 geeignet in einer
Linie mit dem Weg des analytischen Signals 506 anzuordnen. Die
analytische Einrichtung 110 überträgt daraufhin das analytische
Signal 506 durch die analytische Kammer 305, wo
das analytische Signal 506 mit der Probe interagiert. Die
analytische Einrichtung 110 empfängt das analytische Signal 506 nachdem
dieses durch die analytische Kammer 305 durchläuft. Es ist
anzumerken, dass der Flansch 114 (siehe 1 bis 2)
so konfiguriert sein sollte, dass ein Blockieren des analytischen
Signals 506 vermieden wird, wenn dieses in den Block 104 eintritt
und diesen verlässt.
Die analytische Einrichtung 110 verarbeitet das empfangene
Signal 506, um die Prüfung
abzuschließen.
Beispielsweise kann die analytische Einrichtung 110 das
analytische Signal 506 verarbeiten, um die Konzentration
eines Analyten in der Probe festzustellen.
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Die
Strecke, die das analytische Signal 506 in der analytischen
Kammer 305 durchläuft,
wird als analytischer Signalweg bezeichnet. Es ist anzumerken, dass
dieser analytische Signalweg parallel zu der Basis 100 und
zur Umdrehungsebene ist, die in der 5 horizontal
sind. Die Länge
des analytischen Signalweges kann durch Verbreiterung des Blockes 104 und
der analytischen Kammer 305 vergrößert werden. Während der
Designphase kann die Länge
des analytischen Signalweges verlängert werden, um die gewünschte Prüfung für den Rotorblock zu
unterstützen.
Beispielsweise könnten
mögliche analytische
Signalweglängen
bei 1/16 Inch starten, mit zusätzlichen
Signalwegen in Stufen von 1/16 Inch bis zu einer Gesamtlänge von
sechs Inch.
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Bei
bekannten Systemen war die Ausrichtung des analytischen Signalweges
senkrecht zu der Basis 100 und zu Umdrehungsebene. Daher
sind bekannte analytische Signalwege vertikal ausgerichtet, wobei
das analytische Signal eine vertikale Ausbreitung aufweist. Diese
bekannten Signalwege konnten ausschließlich durch Vergrößerung der
Höhe des
Rotors vergrößert werden,
was schwerwiegende praktische Grenzen beinhaltet wegen der Größeneinschränkungen,
wie etwa Versand- und Lagerkosten.
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Da
der bekannte vertikale analytische Signalweg in der Größe eingeschränkt ist,
sind bekannte Rotoren nicht geeignet, geringe Konzentrationen von bestimmten
Analyten in der Probe zu bestimmen, weil das analytische Signal
nicht ausreichend der Probe ausgesetzt wird, um die geringe Konzentration zu
detektieren. Vorteilhafterweise stellt der längere analytische Signalweg
in der 5 ausreichend Probe für das analytische Signal 506 bereit,
um zu ermöglichen,
dass die analytische Einrichtung 110 eine geringe Konzentration
eines Analyten in der Probe detektiert.
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Weiterhin
schließt
der Block 104 unmittelbar unter und parallel zu der analytischen
Kammer 305, die analytische Kammer 505 ein. Um
eine Probe in der analytischen Kammer 505 zu prüfen, überträgt die analytische
Einrichtung 110 das analytische Signal 507 durch
die analytische Kammer 505, wo das analytische Signal 507 mit
der Probe interagiert. Die analytische Einrichtung 110 empfängt das
analytische Signal 507, nach dem dieses durch die analytische
Kammer 505 läuft.
Die analytische Einrichtung 110 verarbeitet das empfangene
analytische Signal 507, um die Prüfung abzuschließen. Es
ist anzumerken, dass der analytische Signalweg für die Kammer 505 ebenso
parallel zur Basis 100 und zu der Umdrehungsebene ist und
dass dieser daher dieselben Vorteile, die vorstehend für die Kammer 305 erörtert wurden,
bereitstellt.
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In
einigen Fällen überträgt die Zentrifugalkraft
und die Kapillarwirkung einen Teil der Probe von der Probenüberlaufkammer 302 (siehe 3)
zu der analytischen Kammer 505. Auf diese Weise kann ein nicht
verarbeiteter Teil der Probe in der Kammer 505 aufgenommen
werden, während
ein verarbeiteter Teil der Probe in der Kammer 305 aufgenommen wird.
Vorteilhafterweise kann die Analyse sowohl der verarbeiteten als
auch der unverarbeiteten Probe wie vorstehend beschrieben zum Zweck
des Vergleiches durchgeführt
werden. Alternativ dazu kann die Kammer 505 mit einer verarbeiteten
Probe ähnlich
wie die Kammer 305 geladen werden, anstatt diese mit einer unverarbeiteten
Probe zu beladen.
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Es
ist anzumerken, dass die 5 den Block 104 mit
zwei Niveaus zeigt – einem
oberen Niveau mit der Kammer 305 und einem unteren Niveau
mit der Kammer 505. Jedes Niveau könnte seine eigenen Kammern
und Kapillaren aufweisen, um zwei unterschiedliche Prüfungen an
der Probe zu unterstützen.
Weiterhin könnte
die Probenaufnahmekammer 301 in dem oberen Niveau angeordnet
werden und die Probenüberlaufkammer 302,
in dem unteren Niveau unterhalb der Probenaufnahmekammer 301 angeordnet
werden. Der analytische Signalweg ist vorstehend in Bezug auf einen
modularen Rotorblock beschrieben; in einigen Beispielen der Erfindung könnte jedoch
der analytische Signalweg ebenso in einem sonst herkömmlich scheibenförmigen Rotor implementiert
werden.
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Probenkammern
der Rotorbasis
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Die 6 veranschaulicht
eine Probenkammer 105 in einem Beispiel der Erfindung.
Die Probenkammer 105 schließt einen Probenanschluss 106 ein,
und die Probenkammer 105 schließt typischerweise weitere ähnliche
Anschlüsse
ein, die aus Gründen
der Klarheit nicht gezeigt sind. Die Probenkammer 105 ist
angeschrägt,
so dass der Boden enger als die Oberseite ist. Es ist anzumerken,
dass der Probenanschluss 106 im Wesentlichen an der Oberseite
der Probenkammer 105 angeordnet ist. Die Probenkammer 105 weist
eine obere Begrenzung mit einem Probeneinlassanschluss auf, wo der
Nutzer die Probe in die Kammer 105 laden kann.
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Während die
analytische Einrichtung 110 nicht in Betrieb ist, ist die
Probenkammer 105 in Ruhe und die geladene Probe ruht bei
Fluidniveau #1. Wenn die analytische Einrichtung 110 in
Betrieb ist, ist die Probenkammer 105 in Umdrehung und
die Zentrifugalkraft treibt die Probe auf den Fluidniveau #2, bei
dem die Probe durch den Probenanschluss 106 zu dem Rotorblock
hindurchtritt. Wenn die Probenkammer in Ruhe ist und sich die Probe
bei dem Niveau #1 befindet, kann die Probe den Probenanschluss 106 nicht
erreichen. Die Probe wird nur dann zu dem Probenanschluss 106 bei
dem Fluidniveau #2 gebracht, wenn das System in Betrieb ist, und
die Probenkammer in Umdrehung ist. Daher verhindert die Probenkammer 105,
dass die Probe durch den Probenanschluss austritt, während die
analytische Einrichtung 110 sich nicht in Betrieb befindet.
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Die 7 veranschaulicht
die Probenkammer 700 in einem Beispiel der Erfindung. Die
Probenkammer 700 kann auf der Basis 100 als eine
Alternative zu der Probenkammer 105 integriert werden.
Die Probenkammer 700 ist in die Probenabschnitte 701 bis 708 unterteilt.
Die Probenabschnitte 701 bis 708 weisen jeweilige
Probenanschlüsse 711 bis 718 auf. Die
Probenanschlüsse
sind mit jeweiligen Rotorblöcken
verbunden, wenn die Rotorblöcke
auf der Basis 100 installiert sind. Die Probenabschnitte 701 bis 708 weisen
jeweilige Probeneinlässe 721 bis 728 auf.
Die Probenabschnitte 701 bis 708 sind jeweils
so konfiguriert, dass sie ihre eigene Probe aufnehmen und abgeben.
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Im
Betrieb wählt
der Nutzer die interessierenden Prüfungen und Proben aus und erhält die entsprechenden
Rotorblöcke
für die
ausgewählten
Prüfungen
und Proben. Der Nutzer lädt
die Proben in die Probenabschnitte 701 bis 708 und
installiert die ausgewählten
Rotorblöcke
an den geeigneten Probeanschlüssen 711 bis 718.
Wenn die Probenkammer 105 in Umdrehung ist, geben die Probenkammer 701 bis 708 die
Proben zu ihren jeweiligen Rotorblöcken durch die Probeanschlüsse 711 bis 718 ab.
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Vorteilhafterweise
ermöglicht
die Probenkammer 700 das gleichzeitige Prüfen von
mehreren Proben mit mehreren Rotorblöcken. Beispielsweise können Wasserproben
von acht verschiedenen Stellen genommen werden und in die Probenabschnitte 701 bis 708 geladen
werden. Acht Rotorblöcke
könnten
auf die Basis 100 geladen werden, wobei jeder Rotorblock
dazu ausgelegt ist, die Konzentration eines Metalls in Wasser zu
bestimmen. Mit einer einzigen Prüfung
kann die Konzentration des Metalls in den Wasserproben von acht
unterschiedlichen Stellen erhalten werden. In der 6 sind
acht Probenabschnitte gezeigt, die Anzahl kann aber, wenn gewünscht, vergrößert oder
verkleinert werden. Weiterhin kann jeder Probenabschnitt einen angeschrägten Aufbau
und die Anschlussstellung der 6 aufweisen,
um Austreten der Probe zu vermeiden, wenn die Probenkammer 700 in
Ruhe ist.
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In
den Beispielen der 6 bis 7 können die
Probenkammern 105 und 700 mit einer Substanz vorgeladen
werden, um mit der Probe vor der Übertragung zu dem Rotorblock
zu interagieren. Die Substanz kann Oxidation, Säureaufschluss, Ph-/Ionenstärkeanpassung,
Ionenanpassung, Ausfällung oder
andere Betriebsschritte an der Probe durchführen. Die Substanzen können einen
Puffer, ein maskierendes Agens, oder irgendeine andere Behandlung
für die
Probe einschließen.
Da diese Substanzen Kunststoff korridieren können, können die Probenkammern 105 und 700 intern
mit Glas, Keramik oder irgendeinem anderen nichtkorrosiven Material ausgebettet
sein. Die Probenkammer wird vorstehend in Bezug auf einen modularen
Rotorblock beschrieben; in einigen Beispielen der Erfindung kann die
Probenkammer ebenso in einem ansonsten herkömmlichen, scheibenförmigen Rotor
implementiert werden.
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Rotorblock
für Titration
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Die 8 veranschaulicht
einen Rotorblock 800 für
Titration in einem Beispiel der Erfindung. Der Rotorblock 800 besteht
typischerweise aus durchsichtigem Kunststoff. Der Rotorblock 800 schließt eine
Probenaufnahmekammer 801, eine Probenüberlaufkammer 802,
Reagenzkammern 803 bis 804, Titrationskammern 811 bis 815 und
Kapillaren 806 bis 808 ein. Der Rotorblock 800 könnte ebenso
Belüftungen
einschließen,
die aus Gründen
der Klarheit nicht gezeigt sind. Der Rotorblock 800 wird
durch den Nutzer ausgewählt
und auf der Basis 100 angebracht, um eine Titrationsprüfung an
einer für
den Nutzer interessierenden Probe auszuführen.
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Im
Betrieb treibt die Zentrifugalkraft die Probe in die Probenaufnahmekammer 801.
Die Kombination von Kapillarwirkung und Zentrifugalkraft überträgt eine
genaue Menge der Probe von der Probenaufnahmekammer 801 zu
der Reagenzkammer 803 durch die Kapillare 806.
Die Reagenzkammer 803 enthält ein Reagens, das mit der
Probe interagiert. Nach der gewünschten
Interaktion überträgt Kapillarwirkung
und die Zentrifugalkraft eine genaue Menge der in der Reagenzkammer
reagierten Probe durch die Kapillare 807 in die Reagenzkammer 804.
Die Reagenzkammer 804 enthält ebenso ein Reagens, das
mit der Probe interagiert. Nach der gewünschten Interaktion überträgt Kapillarwirkung
und die Zentrifugalkraft genaue Mengen der in der Reagenzkammer 804 reagierten
Probe durch die Kapillare 808 zu den Titrationskammern 811 bis 815.
In verschiedenen Alternativen könnte überhaupt
keine Reagenzkammer vorhanden sein (die Kammer 108 würde unmittelbar die
Kammern 811 bis 815 beliefern), eine Reagenzkammer
oder es könnte
mehr als zwei Reagenzkammern vorhanden sein.
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Jede
der Titrationskammern 811 bis 815 enthält ein Titrationsreagens,
so dass jede der Titrationskammern 811 bis 815 einen
unterschiedlichen Anteil der Probe und des Titrationsreagens enthält, wenn
die Probe in die Titrationskammern 811 bis 815 geladen
wird. Bei einer Titration wird ein Ereignis wie etwa eine Farbänderung
angestrebt, um den jeweiligen Anteil der Probe und des Titrationsreagens,
das das Ereignis verursacht, zu identifizieren. Daher identifiziert
die Titrationskammer, die das Ereignis zeigt, diesen Anteil. Beispielsweise
kann die kleinste Kammer, die die Farbe wechselt den interessierenden
Anteil anzeigen.
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Um
die unterschiedlichen Anteile der Probe und des Titrationsreagens
in den Titrationskammern 811 bis 815 zu erhalten,
können
die gleichen Mengen eines Titrationsreagens in die Titrationskammern 811 bis 815 geladen
werden und jede Titrationskammer würde eine unterschiedliche Menge
der verarbeiteten Probe empfangen, möglicherweise auf den unterschiedlichen
Größen der
Titrationskammern 811 bis 815 basierend. Alternativ
dazu können
unterschiedliche Mengen des Titrationsreagens in die Titrationskammern 811 bis 815 eingebracht
sein. Die Titrationsprüfung
wird vorstehend in Bezug auf einen modularen Rotorblock beschrieben;
in einigen Beispielen der Erfindung kann die Titrationsprüfung ebenso in
einem ansonsten herkömmlichen,
scheibenförmigen
Rotor implementiert werden.
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Verfahren
von Standardaddtionen im Rotorblock
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9 veranschaulicht
einen Rotorblock 900 für
ein Verfahren von Standardadddtionen (Method of Standard Additions:
MSA) in einem Beispiel der Erfindung. Aus Gründen der Klarheit versucht
die 9 nicht die körperlichen
Eigenschaften der Kammern und Kapillaren darzustellen, wie sie für die vorstehend
beschriebenen Beispiele dargestellt sind. Der Rotorblock 900 besteht
typischerweise aus durchsichtigem Kunststoff. Der Rotorblock 900 schließt Probenvolumen 901 bis 903,
Probenüberlauf 904, die
Kammern 911 bis 913, 921 bis 923, 931 bis 933 und 941 bis 943 und
Kapillaren 905 bis 907, 915 bis 917, 925 bis 927 und 935 bis 937 ein.
Der Rotorblock 900 kann ebenso Belüftungen einschließen, die
aus Gründen
der Klarheit nicht gezeigt sind. Der Rotorblock 900 wird
durch den Nutzer ausgewählt
und auf der Basis 100 angebracht, um eine MSA-Prüfung an einer
für den
Nutzer interessierenden Probe zu ermöglichen.
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Im
Betrieb treibt die Zentrifugalkraft die Probe von der Probenkammer
auf der Basis 100 (nicht gezeigt) in das Probenvolumen 901.
Wenn das Probenvolumen 901 voll ist, fließt die Probe
in das Probenvolumen 902 über. Wenn das Probenvolumen 902 voll
ist, fließt
die Probe in das Probenvolumen 903 über. Wenn das Probenvolumen 903 voll
ist, fließt
die Probe in den Probenüberlauf 904 über. Auf diese
Weise enthalten die Probenvolumen 901 bis 903 eine
genaue Menge der Probe, wie sie durch den Überlaufmechanismus festgelegt
ist.
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Die
Kombination von Kapillarwirkung und Zentrifugalkraft überträgt eine
genaue Menge der Probe von den Probenvolumen 901 bis 903 zu
jeweiligen Kammern 911 bis 913 durch jeweilige
Kapillaren 905 bis 907. In einigen Beispielen
weisen die Kapillaren 905 bis 907 eine beschränkte Größe auf,
um einen Probenfluss von den Probenvolumen 901 bis 903 zu
verhindern, bis die Umdrehungsgeschwindigkeit eine relativ hohe
Schwelle erreicht. Weitere Kapillarauslegungen können ebenso verwendet werden.
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Die
Kammern 912 bis 913 sind jeweils mit einem Standard
vorgeladen. Der Standard ist typischerweise der interessierende
Analyt. Der Nutzer kann den Standard zu den Kammern 912 bis 913 hinzufügen, alternativ
kann aber der Block 900 so konfiguriert sein, dass die
Kammern 912 bis 913 mit dem Standard für den Nutzer
vorgeladen sind. In diesem Beispiel hat die Kammer 913 zweifach
den Standard der Kammer 912 und die Kammer 911 hat
keinen Standard und empfängt
nur die Probe. Daher enthält die
Kammer 911 nur die Probe mit irgendeiner unbekannten Konzentration
dieses Analyten. Die Kammer 912 enthält ebenso einen Anteil derselben
Probe, aber dieser Anteil der Probe ist durch den Standard geimpft,
um eine höhere
Konzentration des Analyten zu enthalten. Die Kammer 913 schließt ebenso
einen Teil derselben Probe ein und dieser Anteil ist durch den Standard
geimpft, um sogar eine höhere
Konzentration des Analyten einzuschließen. Vorteilhafterweise können die
endgültigen
Ergebnisse im Licht der Standardadditionen bestimmt werden, um Qualität sicherzustellen,
da ein Qualitätsergebnis
die Impfung, die in den Kammern stattfindet, wiedergeben sollte.
Beispielsweise sollten die Qualtitätsprüfungsergebnisse anzeigen, dass
die Kammer 943 die höchste
Konzentration aufweist und die Kammer 941 die niedrigste
Konzentration aufweist.
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Nach
der Standardaddition treibt die Zentrifugalkraft und die Kapillarwirkung
die Probe von den Kammern 911 bis 913 zu jeweiligen
Reagenzkammern 921 bis 923 durch jeweilige Kapillaren 915 bis 917.
Jede der Reagenzkammern 921 bis 923 enthält ein Reagens,
um mit der Probe zu reagieren. Nach der Reaktion treibt die Zentrifugalkraft
und die Kapillarwirkung die Probe von den Kammern 921 bis 923 zu
jeweiligen Reagenzkammern 931 bis 933 durch die
jeweiligen Kapillaren 925 bis 927. Jede der Reagenzkammern 931 bis 933 enthält ein Reagenz,
um mit der Probe zu reagieren. Nach der Reaktion treibt die Zentrifugalkraft
und die Kapillarwirkung die Probe von den Kammern 931 bis 933 durch
jeweilige Kapillaren 935 bis 937 zu analytischen
Kammern 941 bis 943.
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In
einigen Beispielen sind die analytischen Kammern 941 bis 943 vertikal
gestapelt in der Art und Weise der Kammern 305 und 505 der 5,
mit der Ausnahme, dass dort in diesem Beispiel drei Kammern gestapelt
sind, im Gegensatz zu zwei gestapelten Kammern in 5.
Die gestapelten Kammern 941 bis 943 stellen die
günstigen
längeren
analytischen Signalwege bereit, die in Bezug auf die 5 beschrieben
werden. Alternativ dazu können
die analytischen Kammern sich in derselben Ebene befinden und auf
radiale Weise nahe dem Rand des Blockes 900 getrennt sein.
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Die
analytische Einrichtung 110 (nicht gezeigt) überträgt die analytischen
Signale durch jeweilige analytische Kammern 941 bis 943 und
empfängt und
verarbeitet daraufhin die analytischen Signale, um die Konzentration
des Analyten in der Probe zu bestimmen. Das Ergebnis sollte die
Standardadditionen wiedergeben, und wenn es so ist, ist die Prüfung validiert
und die Konzentrationen des Analyten in der Probe innerhalb der
Kammer 941 (keine Standardaddition) kann mit Vertrauen
betrachtet werden.
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Es
ist anzumerken, dass dieses Beispiel variiert werden kann. Es kann
einen oder mehrere Prozesswege geben, die Standardadditionen durchführen. Es
können
mehrere Stufen vorhanden sein, die den Standard hinzufügen. Es
können
auch gar keine Reagenzstufe, eine Reagenzstufe, oder viele Reagenzstufen
vorhanden sein. Die drei Prozesswege können horizontal über den
Block ausgebreitet sein oder vertikal innerhalb des Blockes gestapelt
sein. Die drei Prozesswege können
auf drei verschiedenen Blöcken
getrennt sein. Beispielsweise könnte
ein erster Block keine Standardaddtion aufweisen, ein zweiter Block
könnte
eine Einmal-Standardaddtion aufweisen und ein dritter Block könnte eine
Zweimal-Standardaddtion aufweisen. Alle drei Blöcke können auf derselben Basis angebracht
werden, um die Prüfung
zur selben Zeit mit einer gemeinsamen genutzten zentralen Probenkammer
auf der Basis durchzuführen.
Der Fachmann wird weitere Abwandlungen würdigen.
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Weiterhin
kann die gleiche, allgemeine Blockauslegung verwendet werden, um
eine Spike-Recovery-Prüfung
durchzuführen.
Die MSA-Prüfung
ist vorstehend in Bezug auf ei nen modularen Rotorblock beschrieben;
in einigen Beispielen der Erfindung kann die MSA-Prüfung aber
ebenso in einem ansonsten herkömmlich,
scheibenförmigen
Rotor implementiert werden.
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Rotorblock
für Filtration
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Ein
Rotorblock kann Filtration durchführen. Die Filtration kann dadurch
durchgeführt
werden, dass Zentrifugalkraft ermöglicht, dass eine Substanz in
einer Kammer getrennt wird und durch Bereitstellen einer Öffnung oder
Kapillare an dem Punkt in der Kammer, der den gefilterten Anteil
der Substanz aufweist. Beispielsweise kann eine Wasserprobe in eine Kammer
eingeführt
werden und die Zentrifugalkraft könnte Sediment in dem Wasser
zu dem einen Ende der Kammer entfernt von der Mitte des Blockes
treiben. Das Wasser nahe dem anderen Ende der Kammer zu der Mitte
des Blockes hin, wäre
daraufhin sedimentfrei und eine Kapillare oder Öffnung nahe an diesem Punkt
könnte
das filtrierte Wasser aufnehmen. Alternativ dazu könnte eine
Filtermembrane über
eine Kammer hinweg angeordnet werden, so dass die Zentrifugalkraft
die Substanz durch die Membrane treiben würde, um die Substanz zu filtern. Beispielsweise
kann eine Membrane mit Poren eines gegebenen Durchmesser verwendet
werden, um Partikel aus einer Probe zu filtern, die größer als
die Poren sind. Die Probenfiltration wird vorstehend in Bezug auf
einen modularen Rotorblock beschrieben; in einigen Beispielen der
Erfindung kann die gleiche Filtration ebenso in einem ansonsten
herkömmlichen,
scheibenförmigen
Rotor implementiert werden.