DE60217469T2

DE60217469T2 - Vorrichtung und verfahren zum verarbeiten und testen einer biologischen probe

Info

Publication number: DE60217469T2
Application number: DE60217469T
Authority: DE
Inventors: Doron Lindner; Naphtali Savion
Original assignee: Ramot at Tel Aviv University Ltd
Current assignee: Ramot at Tel Aviv University Ltd
Priority date: 2001-03-06
Filing date: 2002-03-06
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2022-03-07
Also published as: EP1368635A2; JP4051289B2; JP2004522969A; CA2439891A1; IL157721A; WO2002071037A2; IL157721A0; US6989272B1; WO2002071037A3; EP1368635B1; DE60217469D1; AU2002237467A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Analysieren von Proben. Insbesondere sind Vorrichtung und Verfahren nach der Erfindung geeignet für Prüfmethoden, die eine Bildanalyse oder Bewertungsstufe umfassen, z. B. das mit einem optischen Mikroskop ausgeführte Verfahren.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Das Analysieren von biologischen Proben ist ein routinemäßiger Laborvorgang sowohl in einem klinischen Labor als auch im Forschungslabor. Beispiele von Proben, die routinemäßig getestet werden, bestehen aus Urin, Blut und anderem. Ein entscheidender Blutparameter, der in erster Linie in Notaufnahmeräumen und Intensivstationen eines Krankenhauses sowie bei Patienten vor einer Operation bestimmt werden muss, betrifft die Thrombozytenfunktion. Das US-Patent Nr. 5 523 238 beschreibt eine Kegel-und-Platten-Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Thrombozytenfunktion in einer primären Hämostase. Nach diesem Verfahren wird eine Blutprobe oder ein Thrombozyten enthaltender Anteil derselben in einen schachtähnlichen Behälter (Plattenelement) mit einem flachen Boden eingeleitet, auf dem Plasmaproteine unbeweglich gemacht werden. Anschließend wird in dem Behälter eine Kegelvorrichtung rotiert, und als Folge von Scherkräften, die sich auf der Oberfläche entwickeln, haften an der mit Plasmaproteinen beschichteten Oberfläche des Plattenelements Blutplättchen und aggregieren. Auf der Basis des Musters von anhaftenden aggregierten Thrombozyten kann dann die Thrombozytenfunktion bestimmt werden.
Die Druckschrift US 5 783 446 betrifft eine Analysiervorrichtung, die einen Planetengetriebeblock mit einem rotierenden Teil aufweist, der eine Vielzahl von Armen um fasst, die jeweils mit einer Analysenkassette versehen sind. Jede Analysenkassette umfasst eine stationäre Platte, an der eine rotierende Platte drehbar befestigt ist. Durch Drehung des rotierenden Teils dreht sich die rotierende Platte im Verhältnis zu der stationären Platte, wenn Zahnvorsprünge der rotierenden Platte mit einem äußeren Zahn des Planetengetriebeblocks in Eingriff kommen. Durch die relative Drehung von rotierender Platte und stationärer Platte wird die Zubereitung einer zwischen den Platten vorgesehenen Probe erhalten. Auf den Platten mittig angeordnete, optische Fenster lassen die Bilderfassung eines zentralen Bereiches des Analysensystems mittels einer Bildeinfangvorrichtung durch eine Leseöffnung des entsprechenden Arms zu.
Die Druckschrift DE 35 22 098 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Analysieren der Erythrozytenaggregation. Ein plattenähnlicher und konischer Teil bildet einen radial offenen Raum, in den das Blut eingeleitet wird. Die Messung wird entsprechend einem ringförmigen Bereich vorgenommen. Eine Lichtquelle sendet Messlicht aus. Die Lichtintensität wird durch einen zugeordneten Detektor gemessen.
Aus der Druckschrift EP 0 628 822 A2 ist ein Blutanalysesystem bekannt, bei dem eine plattenähnliche Halteeinrichtung verwendet wird.
ALLGEMEINE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer automatischen Vorrichtung und eines Verfahrens zur Behandlung und Untersuchung einer biologischen Probe.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 36 gelöst.
Vorrichtung und Verfahren der Erfindung sind gut verwendbar zur Handhabung der Analyse einer Vielzahl von unterschiedlichen Proben, in erster Linie biologische Proben. Eine bevorzugte Ausführung nach der Erfindung betrifft die Untersuchung von Blut oder eines Thrombozyten enthaltenden Anteils derselben zu dem Zweck, die Thrombo zytenfunktion zu bestimmen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese spezifische Ausführung beschränkt.
Die Erfindung stellt durch eine erste ihrer Ausführungen eine Vorrichtung zum Analysieren einer Flüssigkeitskörper-Probe zur Verfügung, wobei die Vorrichtung umfasst: wenigstens eine Proben-Handhabungsstation zum Aufnehmen einer Proben-Tragvorrichtung, die angepasst ist, um die Probe zu haften; eine Bildverarbeitungsstation, die mit einer optischen Bilderfassungsvorrichtung ausgerüstet ist, um die Probe zu analysieren; einen Schlitten, der mit einem Proben-Tragvorrichtungsaufnahmebehälter versehen ist, um in die Proben-Tragvorrichtung einzugreifen und diese zwischen der Proben-Handhabungsstation, der Bildverarbeitungsstation und einer Entladestation zu verfahren; sowie ein inkrementaler Verschiebungsmechanismus, um zumindest eine Proben-Tragvorrichtung einmal in der Bildverarbeitungsstation oder der Bilderfassungsvorrichtung zu verschieben, um zu ermöglichen, dass die Erfassungsvorrichtung selektiv Bilder von zwei oder mehreren Stellen dieser Probe erhält.
Die Proben-Tragvorrichtung kann eine beliebige Vorrichtung sein, die eine Flüssigkeitsprobe zurückhalten kann, wobei diese Vorrichtung einen Schacht enthält, um die Probe zurück zu halten, und vom Kegel-und-Platten-Typ ist.
Entsprechend der Erfindung erzeugt, kann ein Bausatz zur Verwendung mit einer Flüssigkeitskörper-Probe und einer Analysiervorrichtung bereitgestellt werden, wobei der Bausatz umfasst:

(1) zumindest eine Kegel-und-Platte-Zweiergruppe; und
(2) einen Abfallbehälter.

Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst der Bausatz Flüssigkeiten zur Einleitung in den Schacht mit der Probe, zum Beispiel eine Zubereitung, die ein gerinnungshemmendes Mittel enthält. Der Bausatz kann auch sowohl Ersatzröhrenmaterial für die Vorrichtung als auch Ersatzflüssigkeit und Abfallbehälter umfassen, die mit der Vorrichtung genutzt werden. Der Bausatz wird typischerweise außerdem eine Betriebsanleitung für die Halter umfassen.
Gemäß der Erfindung eingerichtet, kann eine Proben-Tragvorrichtung vorgesehen werden, die einen Schacht zum Festhalten einer Probe und einen Eingriffsabschnitt zum Eingriff mit einem rotierenden Motor einer Probenanalysiervorrichtung zur Drehung der Vorrichtung durch diesen Motor enthält.
Durch eine noch weitere Ausführung nach der Erfindung wird ein Verfahren zum Analysieren von Flüssigkeitskörper-Proben nach Patentanspruch 36 bereitgestellt.
Die Proben-Handhabungsstation ist so ausgeführt, dass sie zumindest eine Proben-Tragvorrichtung aufnimmt, und ist angepasst, um die Probe zu halten. Die Vorrichtung an der Proben-Handhabungsstation wird mit der Proben-Tragvorrichtung, die gelegentlich bereits von vornherein mit einer Probe gefüllt ist, beschickt.
Entsprechend einer Ausführung ist die Entladestation die gleiche wie die Proben-Handhabungsstation, und folglich wird die Proben-Tragvorrichtung am Ende des Vorgangs zu dieser Station zurückgeführt, um die Vorrichtung zu entladen und sie in einem Abfallbehälter aufzustellen, der typischerweise an der Entladestation angeordnet ist.
Der inkrementale Verschiebungsmechanismus kann eine Verschiebung der Proben-Tragvorrichtung in einem von mehreren Koordinatensystemen, zum Beispiel ein X-Y-Koordinatensystem, ein Polarkoordinatensystem oder ein Winkelkoordinatensystem, bewirken. In Abhängigkeit von dem Mechanismus kann ein programmierter oder programmierbarer Regler die Tragvorrichtung nach einem besonderen Protokoll versetzen.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführung des Analysierverfahrens wird das Plattenelement an der Handhabungsstation im Schritt (4) stationär gehalten, und das Kegelelement wird gegen das Plattenelement gedreht, um die Probe zu mischen.
Ferner wird im Schritt (5) das Plattenelement in regelmäßigen Winkelabständen gedreht, damit eine Vielzahl von aufeinander folgenden Bildern der Zubereitung erhalten wird, wobei die Bilder durch die optische Bilderfassungsvorrichtung erlangt werden. Für diesen Zweck wird im Schritt (5) die Proben-Tragvorrichtung in Bezug auf eine Längsachse der Bildverarbeitungsvorrichtung versetzt.
Typisch ist, dass die Vorrichtung außerdem eine mechanische Behandlungsstation zum Mischen, Induzieren einer Scherkraft oder zum Umrühren der Probe umfasst. An dieser Station wird der Kegel der Kegel-und-Platten-Zweiergruppe in den Schacht innerhalb der Platte eingeleitet und schnell um seine Achse gedreht.
Typisch ist, dass die Vorrichtung eine oder mehrere Färbestationen zum Einleiten eines Proben-Färbemittels auf die Probe, eine Spülstation zum Spülen der Proben-Tragvorrichtung und eine Trocknungsstation zum Trocknen der Probe umfasst. Während es nach einer Ausführung möglich ist, unterschiedliche Stationen zur Ausführung dieser Funktionen in unterschiedlichen Bereichen der Vorrichtung zu haben, soll angemerkt werden, dass nach anderen Ausführungen alle Stationen zu einer einzelnen Station in einem Bereich der Vorrichtung kombiniert werden. Mit anderen Worten, nach der letzteren Ausführung werden unterschiedliche Funktionen aufeinander folgend an der gleichen Stelle innerhalb der Vorrichtung durchgeführt.
Die Probe kann von vornherein auf die Vorrichtung geführt werden, oder alternativ dazu kann die gesammelte Probe der Vorrichtung zugeführt werden, nachdem sie an der Proben-Handhabungsstation angeordnet ist.
Nach einer speziellen Ausführung der Erfindung ist die Vorrichtung angepasst, um mehrere aufeinander folgende Bilder der Zubereitung zu erfassen. Zu diesem Zweck wird entweder eine oder beide der optischen Vorrichtung, typischerweise ein Mikroskop, oder der Proben-Tragvorrichtung, nämlich das Plattenelement einer Kegel-und-Platten-Zweiergruppe im Winkel versetzt, sobald die Proben-Tragvorrichtung mit der Zubereitung in die Bildverarbeitungsstation eingeführt ist, um eine Vielzahl von aufeinander folgenden Bilder der Zubereitung zu erhalten. Zu diesem Zweck ist es wünschenswert, dass die Proben-Tragvorrichtung in Bezug auf die Längsachse der optischen Vorrichtung versetzt angeordnet wird.
Zur Überwachung und Steuerung von Rotation und Winkelverschiebung des Plattenelements während des Bildverarbeitungsprozesses ist es mit Anzeigen zur Kommunikation mit entsprechenden Sensoren ausgebildet. Diese Anzeigen können gemäß einer Ausführung eine Vielzahl von Markierungen oder nach einer anderen Ausführung eine Vielzahl von Aussparungen sein, gemäß der die Sensoren Sensoren des optischen Typs sind, die Sequenzen von Lichtinterferenz oder Lichtreflexionen detektieren, wenn das Plattenelement rotiert.
Die Erfindung betrifft des Weiteren die Bereitstellung einer Kegel-und-Platten-Zweiergruppe (Proben-Tragvorrichtung) zur Verwendung in Verbindung mit einer Analysiervorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung. Nach dieser Anmeldung ist das Plattenelement ein schachtähnlich geformtes Element, das mit einer im Wesentlichen flachen und glatten Basisfläche mit einer zylindrischen Wand ausgebildet ist, die sich von dieser nach oben erstreckt. Das Kegelelement ist mit einer konischen Stirn und einem zylindrischen Randabschnitt ausgebildet, die innerhalb des Plattenelements satt aufnehmbar sind. Während eines Mischvorgangs der Probe ist es wichtig, eine feste Geometrie zwischen der Stirn des Kegelelements und der Basis des Plattenelements zu halten. Zu diesem Zweck ergreift während eines Mischprozesses eine Spitze der Stirn des Kegelelements die Basis des Plattenelements. Vorzugsweise ist zumindest die Basisfläche des Plattenelements transparent oder zumindest lichtdurchlässig. Für beste Ergebnisse ist zumindest die Basisfläche aus einem Material mit gleicher Dichte hergestellt, um Lichtbrechung zu reduzieren und hochwertige Bilder zu erhalten.
Vorzugsweise ist sowohl das Plattenelement als auch das Kegelelement mit Markierungen zur Kommunikation mit entsprechenden Sensoren ausgebildet. Typisch ist, dass diese Kennzeichen eine Vielzahl von Aussparungen oder Nuten oder sich seitlich erstreckende Flügelelemente sind, die in regelmäßigen Abständen zur Erfassung durch entsprechende optische Sensoren (lichtaussendende/empfangende Sensoren) gebildet sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Um die Erfindung zu verstehen und zu sehen, wie sie praktisch ausgeführt werden kann, werden jetzt einige spezielle Ausführungen nach der Erfindung nur durch nicht einschränkende Beispiele mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen
1 ist eine Gesamtdarstellung der Analysiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, in der die Vorrichtung, die mit Flüssigkeitsbehältern und einem Abfallbehälter ausgerüstet ist, mit geeignetem Röhrenmaterial versehen sind; wobei die Vorrichtung mit ihrem Schlittenelement an der Bilderverarbeitungsstation dargestellt ist;
2 ist eine Gesamtdarstellung der Vorrichtung aus einer anderen Ansicht, die sie in einem Bereitschaftszustand darstellt, der Ladungsstation und eine Kegel-und-Platten-Zweiergruppe zur Verwendung in Verbindung mit dieser;
3A ist eine isometrische Teilansicht im Schnitt von einem Kegelelement einer Kegel-und-Platten-Zweiergruppe zur Verwendung in Verbindung mit einer Analysiervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung;
3B ist eine isometrische Teilansicht im Schnitt eines Plattenelements einer Kegel-und-Platten-Zweiergruppe zur Verwendung in Verbindung mit einer Analysiervorrichtung nach der Erfindung;
4A ist eine Isolierung des Schlittens und eines Plattenelements zur Verwendung in Verbindung mit der Analysiervorrichtung nach der Erfindung;
4B stellt den Schlitten von 4A mit einem dadurch aufgenommenen Plattenelement dar;
4C ist eine Teilansicht des Schlittens von oben, ohne Plattenelement;
5A ist die isometrische Draufsicht einer Proben-Handhabungsvorrichtung;
5B ist die isometrische Ansicht der Proben-Handhabungsvorrichtung von unten;
6 ist eine isometrische Darstellung der Proben-Handhabungsvorrichtung in auseinander gezogener Anordnung, nämlich eine Mischstation, eine Färbe- und Spülstation und eine Trocknungsstation;
7 ist eine Schnittdarstellung der Kegel-und-Platten-Zweiergruppe, die innerhalb der Mischstation während eines Mischvorgangs aufgenommen ist;
8 ist die Schnittdarstellung eines Plattenelements, das in der Färbe- und Spülstation aufgenommen ist;
9 ist die Schnittdarstellung eines Plattenelements, das in der Trocknungsstation aufgenommen ist;
10A veranschaulicht einen Teil der Analysiervorrichtung in einer ersten Stufe der Beladung einer Kegel-und-Platten-Zweiergruppe;
10B veranschaulicht einen Teil der Analysiervorrichtung in einer Kegeleingriffs-Mischstufe;
10C veranschaulicht einen Teil der Analysiervorrichtung mit dem Schlitten in der Färbe- und Spülstation während einer Färbe- oder Spülstufe;
10D veranschaulicht einen Teil der Analysiervorrichtung mit dem Schlitten an der Trocknungsstation während einer Trocknungsstufe;
10E veranschaulicht einen Teil der Analysiervorrichtung mit dem Schlitten in der Bildverarbeitungsstation;
11A veranschaulicht die Analysiervorrichtung in einer ersten Stufe der Entladung und Anordnung eines Plattenelements;
11B veranschaulicht die Analysiervorrichtung in einer zweiten Stufe der Anordnung des Plattenelements; und
11C veranschaulicht das Entladen und Anordnen eines Kegelelements.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINIGER SPEZIELLER AUSFÜHRUNGEN
Zuerst wird die Aufmerksamkeit auf 1 und 2 der Zeichnungen gelenkt, die die Analysiervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung in zwei entsprechenden Ansichten veranschaulichen, um verschiedene Komponenten in der im Allgemeinen mit 20 bezeichneten Vorrichtung sichtbar zu machen. Die Vorrichtung ist auf einer Tragekonstruktion montiert, die eine Grundplatte 22 und eine hintere Platte 24 aufweist, an der die verschiedenen Komponenten der Vorrichtung befestigt sind. Der Deutlichkeit halber wurde eine Abdeckung der Vorrichtung entfernt. Die Vorrichtung umfasst mehrere Hauptsektionen, nämlich eine Proben-Handhabungsstation, die im Allgemeinen mit 28 bezeichnet ist, eine Bildverarbeitungsstation 30, einen Schlitten 32, der auf einer horizontal führenden Schiene verschiebbar angebracht ist und auf dieser entlang durch einen mit Codierer ausgerüsteten Motor 36 verschiebbar ist.
Ein mit einem Prozessor ausgerüsteter Regler 39, eine Tastatur, ein Display und ein Drucker sind vorgesehen, die entweder mit der Vorrichtung oder einem tragbaren Gerät (drahtgebundene oder drahtlose Kommunikation mit dem Gerät) fixiert sind. Anschließend wird die Funktion des Reglers etwas ausführlicher erörtert. Typisch, jedoch nicht notwendig ist, dass der Regler programmierbar ist, so dass mehrere Ausführungsroutinen und Verfahren programmiert und gespeichert werden können.
Die Vorrichtung umfasst des Weiteren eine Saugpumpe 40, einen Unterdruckbehälter 42, einen Färbemittelbehälter 44, einen Spülflüssigkeitsbehälter 46, eine Färbemittelpumpe 48, eine Spülflüssigkeitspumpe 50 und einen Abfallbehälter 52.
Der Deutlichkeit halber ist ein flexibles Rohr, das sich zwischen den verschiedenen Komponenten erstreckt, in gestrichelten Linien veranschaulicht und nur in 1 dargestellt. Ein erstes Rohr 56 erstreckt sich zwischen der Vakuumpumpe 40 und dem Unterdruckbehälter 42. Ein weiteres Rohr 58 erstreckt sich zwischen dem Unterdruckbehälter 42 und einem Dreiwegeventil 60, von dem sich ein Rohr 64 zu einer Trocknungsbaugruppe 66 erstreckt und ein weiteres als 68 gekennzeichnetes Rohr zu einer Färbe- und Spülstation 70 führt. Das Dreiwegeventil 60 kann durch eine andere Steuerventileinrichtung, die an sich bekannt ist, ersetzt werden. Das Färbemittel wird aus einem Behälter 44 mittels eines sich durch die Schlauchpumpe 48 erstreckenden Rohres 74 gesaugt und erstreckt sich anschließend zu der Färbe- und Spülstation 70. Die Spülflüssigkeit wird zu der Färbe- und Spülstation 70 mittels des Rohres 78 übertragen, das sich durch die Schlauchpumpe 50 erstreckt. Ein Abfallentsorgungsrohr 75 erstreckt sich zwischen dem Unterdruckbehälter 42 und dem Abfallbehälter 52. Dieses Rohr ist entsprechend einer Ausführung nach der Erfindung ein festgelegtes, starres Rohr. Die Rohre 74 und 78 sind flexible, wegwerfbare Rohre, die periodisch ersetzt werden. Andere Rohre werden bei Bedarf periodisch ersetzt.
Es soll deutlich werden, dass die verschiedenen Komponenten der Vorrichtung, z. B. Pumpen, Sensoren, Motoren, Bildverarbeitungs- und Bilderfassungsvorrichtung mit dem Regler 39 verbunden sind, wobei letzterer alle Eingangsdaten empfängt und entsprechende Steuersignale ausgibt. Die Kommunikation zwischen dem Regler 39 kann eine drahtgebundene oder drahtlose Einrichtung sein. Alternativ dazu kann der Regler integral auf dem Gerät mit geeigneter Verdrahtung oder Kommunikationseinrichtung installiert werden.
Bevor weitere ausführliche Erläuterungen vorgenommen werden, die die Analysiervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung betreffen, wird jetzt weiterer Bezug auf die 3A und 3B gerichtet, um den Aufbau einer Kegel-und-Platten-Zweiergruppe (Proben-Tragvorrichtung) darzustellen, die zur Verwendung mit der Vorrichtung 20 entsprechend der vorliegenden Erfindung angepasst ist. 3A veranschaulicht das allgemein mit 90 bezeichnete Kegelelement, das normalerweise eine zylindrische Form mit zylindrischen Seitenwänden 92 und einer Stirn 94 aufweist, die sich in einem Winkel von etwa 2,5° verjüngt. Von der Oberseite der Wand 92, sich seitlich erstreckend, ist ein Randabschnitt 96 vorhanden, der in der vorliegenden Ausführung in drei Sektoren geteilt ist, deren Zweck anschließend deutlich werden wird. Es wird jedoch angemerkt, dass eine Bodenfläche 98 des Randabschnitts im Wesentlichen flach und gleichmäßig ist. Wie in 3A weiter ersichtlich ist, umfasst das Kegelelement einen sich koaxial erstreckenden Schaft 100, der einen sich verjüngenden Querschnitt aufweist, um in ein Spannfutter an der Mischstation 28 einzugreifen, wie es anschließend deutlich wird.
Ein allgemein mit 110 bezeichnetes Plattenelement, das in 3B dargestellt ist, besitzt einen schachtähnlichen Abschnitt 112 mit einer im Wesentlichen glatten und flachen Basisfläche 114, von der sich eine zylindrisch Wand 116 nach oben erstreckt, die eine senkrechte Innenwand 117 aufweist und in einer glatten und flachen Kante 118 endet. Ein sich seitlich erstreckender verzahnter Radkranz 122 wird durch einen seitlichen Rand 124 verdeckt, wobei der Radkranz 122 zum Eingriff mit einem Drehmechanismus angepasst ist, der auf dem Schlitten 32 sitzt, wie es anschließend deutlich werden wird. Nach einer Ausführung der Erfindung ist zumindest die Basisfläche 114 des Plattenelements 110 transparent oder wenigstens lichtdurchlässig. Die Basisfläche 114 ist im Wesentlichen parallel zu dem seitlichen Rand 124, so dass sich die Basisfläche, wenn das Plattenelement in der Bildverarbeitungsstation aufgenommen wird, normal zu einer Längsachse der Bildverarbeitungsvorrichtung erstreckt, d. h. zu deren Sichtlinie, so dass erhaltene Bilder im Brennpunkt liegen, auch nachdem das Plattenelement 110 gedreht wird.
An einem unteren Ende des Plattenelements 110 ist ein kronenähnlicher ausgenommener Abschnitt 128 ausgebildet, der angepasst ist, um mit an dem Schlitten 32 angebrachten optischen Sensor zusammenzuwirken, wie es anschließend deutlich werden wird.
Während sich die in den vorliegenden Ausführungen beschriebene spezielle Vorrichtung und die in der Beschreibung offenbarte Proben-Tragvorrichtung insbesondere auf eine Kegel-und-Platten-Zweiergruppe beziehen, soll deutlich werden, dass andere Typen von Proben-Tragvorrichtungen verwendet werden können mit notwendigen Anordnungen, die an der Analysiervorrichtung mit den nötigen Abänderungen vorgenommen werden.
Mit weiterem Bezug auf die 4A bis 4C ist anzumerken, dass der Schlitten 32 mit einer flachen Motoreinheit 140 (im vorliegenden Beispiel ein flacher Motor) ausgerüstet ist, der ein mit dem Übersetzungsgetriebe 144 in Eingriff befindliches Abtriebsritzel 142 rotiert.
Der Schlitten 32 umfasst einen Proben-Tragvorrichtungsbehälter 150, der in der vorliegenden Erfindung eine im Schlitten 32 ausgebildete U-förmige Öffnung ist, wobei sich die Arme der U-ähnlichen Form zu einem Ende 152 des Schlittens erstrecken. Der Schütten ist außerdem mit einem Paar von federnden Haltearmen 156 ausgerüstet, um einen ringfärmigen Rand 124 des Plattenelements 110 zu ergreifen, wie es in 4B dargestellt ist.
Wie es am besten in 4C ersichtlich ist, erstreckt sich das Übersetzungsgetriebe 144 in den Behälter 150 an dessen kreisförmigem Abschnitt, an einer Stelle, die von der Mittellinie 160 versetzt ist. Die Stelle des Übersetzungsgetriebes 144 und seine Rotation in der Richtung des Pfeils 162 gewährleisten, dass das Plattenelement 110 zu einer innen liegenden Position wie in 4B, zu einer festen Stelle innerhalb des Behälters 150, vorgespannt wird.
Wie es außerdem in 4A ersichtlich wird, ist der Schlitten 32 an einer unteren Fläche desselben mit einem optischen Sensor 170 versehen, der eine Winkelverschiebung des Plattenelements 110 erfassen und überwachen kann, wenn das Plattenelement 110 in dem Behälter 150 wie in 4BA aufgenommen ist. Der Sensor 170 ist vom Typ, der mit einer Lichtquelle und einem lichtempfindlichen Gerät versehen ist und die in dem kronenähnlichen unteren Abschnitt 128 (3B) des Plattenelements 110 ausgebildeten Aussparungen detektiert, wobei durch den mit dem Sensor verbundenen Regler 39 die genaue Winkelverschiebung des Plattenelements 110 über dem Schlitten 32 abgeleitet werden kann.
Mit Bezug jetzt zurück auf 1 und 2 ist der Schlitten 32 um die horizontale Stange 34 durch den Motor 36 und den Codierer 38 versetzbar, um den Schlitten 32 und dessen Stelle an jeder der entsprechenden Stationen genau zu verschieben, womit deutlich wird, dass der Codierer 38 mit dem Regler 39 verbunden ist.
Zum besseren Verständnis der Unterbaugruppen der Proben-Handhabungsvorrichtung 28 wird weitere Aufmerksamkeit auf die 5A, 5B und 6 gelenkt, in denen die drei Zubereitungsstufen zu sehen sind, die eine Mischstation 29, eine Trocknungs- und Spülstation 70 und eine Trocknungsstation 66 umfassen, die alle auf einer durch einen Arm 182 unterstützten Trageplattform 180 montiert sind. Der Arm 182 ist durch Bolzen (nicht gezeigt) mit einer Halterung 183 starr verbunden, die wiederum um eine vertikale Profilschiene 184 verschiebbar ist, die an der hinteren Platte 24 des Gerätes befestigt wird. Die Halterung 183 wird, wie an sich bekannt ist, genau an der Schiene 184 gelenkig verschiebbar und um diese durch eine Motoreinheit 190 vertikal verschieb bar befestigt. Die Motoreinheit 190 ist außerdem mit dem Regler verbunden und mit einem Codierer 191 versehen. Alternativ dazu oder in Kombination mit dem Codierer können ein oder mehrere Begrenzungssensoren (nicht gezeigt) vorgesehen sein.
Wie es am besten in 6 zu sehen ist, umfasst die Mischstation 29 einen Motor 186, der mit einer zentralen Hohlwelle 188 versehen ist, durch die sich ein Anzeigestift 189 erstreckt, der innerhalb der Hohlwelle 188 zwischen einer eingezogenen Position, in der er nicht von der oberen Fläche des Blocks 194 vorsteht, und einer heraus gezogenen Position, in der seine Oberkante von der oberen Fläche des Blocks 194 vorsteht, frei verschiebbar ist und anschließend durch den optischen Sensor 196 erfasst werden kann.
Mit weiterem Bezug ebenfalls auf 7 ist ersichtlich, dass der Motor 186 über einen Stützring 200 gelagert und der gesamte Aufbau durch Zapfen 202 fixiert wird. Innerhalb des Ringes 200 aufgenommen ist eine Verlängerungshülse 203 vorhanden, die mit einer rotierenden Hohlwelle 188 des Motors 186 drehbar in Eingriff gebracht wird. Ein Spannfutter 206 (auch als eine Klemmhülse bezeichnet) ist in der Hülse 203 drehbar fixiert, wobei das Spannfutter am unteren Ende desselben mit einem sich verjüngenden Abschnitt ausgebildet ist, der zum Reibungseingriff mit dem entsprechenden sich verjüngenden Stangenelement 100 des Kegelelements 90 (3A) ausgebildet ist. Das Spannfutter 206 ist in einem Druckring 210 aufgenommen, der axial in Richtung nach unten durch eine Spiralfeder 212 vorgespannt wird, deren oberes Ende an einen Rand 214 der Hülse 203 und dessen unteres Ende an einer an dem Ring 210 ausgebildeten ringförmigen Ausnehmung anliegt. Die Anordnung ist so, dass das Spannfutter 206 mit dem Motor 186 drehbar in Eingriff gebracht wird, das Spannfutter jedoch andererseits etwas axiale Freiheit besitzt.
Diese Anordnung bewirkt eine gewisse Vorspannkraft, die auf das Kegelelement 90 aufgebracht wird, wenn es im Spannfutter 206 in Eingriff gebracht wird, wobei die Kraft zu einem leichten Druck des Kegelelements 90 über dem Plattenelement 110 führt, der für den Vorgang der langsamen Ausbildung einer zweckmäßigen Folie durch die Kegel-und-Platten-Vorrichtung, wie es an sich bekannt ist, benötigt wird.
Unter der Tragplattform 180 angebracht ist ein optischer Sensor 220 vorhanden, der sich an einer Position erstreckt, um die Stelle und Drehung des Kegelelements 90 zu detektieren und zu überwachen. Der optische Sensor 220 ist mit einer eingebauten Lichtquelle und einem Lichtdetektor ausgerüstet und kann Lichtunterbrechungen fühlen, die durch Reflexion des segmentierten Randabschnitts 96 des Kegelelements 90 verursacht werden.
An der hinteren Platte 24 ist ein Auswerferarm 225 gelenkig angebracht, der dazu dient, das Kegelelement 90 in einer Art und Weise auszuwerten, wie es anschließend deutlich werden wird.
Die Färbe- und Spülstation 70 (siehe auch 8) umfasst ein Saugrohr 230, das durch einen flexiblen Schlauch 68 (siehe 1) verbunden werden kann, um den Unterdruckbehälter 42 umzufüllen. Das Rohr 230 ist starr und erstreckt sich in der wirksamen Saugstellung (siehe 8) im Wesentlichen zu der unteren Fläche 114 des Plattenelements 110, wobei davon nur ein Zwischenraum übrig bleibt.
Die Färbe- und Spülbaugruppe 70 umfasst des Weiteren eine Rohrhalteeinrichtung 234, die vorgesehen ist, um ein flexibles Rohr 78, das sich von dem Spülflüssigkeitsbehälter 46 erstreckt, und ein zweites Rohr 74 aufzunehmen, das sich von dem Färbemittelbehälter 44 erstreckt. Die Anordnung ist so, dass ein Ende 238 des Rohres 78 innerhalb des Plattenelements 110 aufgenommen und so geleitet wird, dass es eine im Wesentlichen tangentiale Strömung der Spülflüssigkeit erzeugt. Es soll angemerkt werden, dass die Rohrhalteeinrichtung 234 zusammen mit den elastischen Rohren 74 und 78 alle wegwerfbar sind und es typisch ist, dass sie Komponenten eines Diagnosebausatzes bilden, wie es nachstehend erörtert werden wird.
An einer unteren Fläche der Tragplattform 180 vorgesehen, befindet sich eine Trägerplatte 242 für einen Flüssigkeitsniveau-Sensor, von der sich drei spiralfederähnliche Elektroden 224, 226 und 228 erstrecken, von denen sich die ersten zwei nach unten auf ein Niveau erstrecken, das praktisch der unteren Fläche 114 des Plattenelements 110 entspricht, obwohl davon ein Zwischenraum übrig bleibt, und die dritte Elektrode 228 sich benachbart einer oberen Kante des zylindrischen Wandabschnitts 116 des Plattenelements 110 erstreckt. Die Anordnung ist so, dass die Elektrode 224 als eine neutrale Elektrode dient, während die Elektrode 226 als Sensor eines minimalen Flüssigkeitspegels und die Elektrode 228 als Sensor eines maximalen Flüssigkeitspegels dient, indem dazwischen eine an sich bekannte elektrische Schaltung einbezogen wird.
Die weitere Aufmerksamkeit wird jetzt mit weiterem Bezug, der auch auf 9 vorgenommen wird, auf die Trocknungsstation 66 gelenkt. Die Trocknungsbaugruppe umfasst ein Stopfenelement 250, das mit der Tragplattform 180 durch Durchführungshülsen und Bolzen, die gemeinsam mit 253 bezeichnet sind, starr befestigt ist. Der Stopfen 250 ist durch das Rohr 64 (siehe 1) mit dem Dreiwegeventil 60 verbunden, von dem sich das Rohr 58 in den Unterdruckbehälter 42 erstreckt. Der Stopfen 250 ist mit einer durchgehenden Bohrung 252 ausgebildet, die sich zu dessen Stirn 254, die im Wesentlichen flach ist, erstreckt. In der vorliegenden Ausführung verläuft die Bohrung 252 koaxial mit dem zylindrischen Stopfen 250. An seinem unteren Ende ausgebildet, befindet sich ein Kranz 258, der vorgesehen ist, um innerhalb der Schachtabschnitts 112 des Plattenelements 110 (9) satt aufgenommen zu werden, wobei jedoch ein enger Zwischenraum zwischen dem Kranz 258 und der Innenwandfläche 117 des Plattenelements 110 übrig bleibt.
Der Stopfen 250 ist außerdem mit einem sich seitlich erstreckenden Bundabschnitt 262 ausgebildet, der eine untere Fläche 264 aufweist, so dass diese in der Betriebsstellung wie in 9 zur Anlage über dem oberen Kranz 118 des Plattenelements 110 kommt, womit ein Mindestabstand zwischen Stirn 254 und Fläche 114 des Plattenelements 110 zum Zweck des nachstehenden übrig bleibt.
Ferner ist der seitliche Bund 262 mit zumindest einer Lufteinlassöffnung 268 ausgebildet, die sich in eine ringförmige Umfangsnut 270 erstreckt, so dass, wenn über die Bohrung 252 ein Unterdruck erzeugt wird, Saugkräfte im Wesentlichen über den gesamten Zwischenraum zwischen der Stirn 254 und der Fläche 114 hervorgerufen werden, um das Plattenelement 110 optimal zu trocknen, so dass auch das Saugen mit geringer Durchflussgeschwindigkeit das Verschmieren der Flüssigkeitströpfchen zusammen mit einer Rotationsverschiebung des eingelassenen Behälters während eines Trocknungsvorgangs zur Folge hat, was die Geschwindigkeit und Wirksamkeit der Trocknung erhöht.
Weitere Aufmerksamkeit wird nun auf die 10A bis 10E zum Verständnis gelenkt, wie ein diagnostisches Verfahren nach der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, indem eine Diagnosevorrichtung 20 entsprechend der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einer Kegel-und-Platten-Zweiergruppe 90 bzw. 110 verwendet wird.
In einem ersten Schritt wird das System durch Verwendung des Reglers 39 (1) in eine Anfangsstufe gesetzt. Nach Auslösung eines Diagnoseverfahrens führt das System mehrere Selbsttests aus, um z. B. ausreichendes Färbemittel im Behälter 44, Spülflüssigkeit im Behälter 46, das Vorhandensein eines Abfallbehälters 52 zu bestimmen und zu bestätigen, dass alle anderen Baugruppen der Vorrichtung in Ordnung sind. Das System wird außerdem einen Test durchführen, um zu bestimmen, dass die Zugangsklappe (nicht gezeigt) einer Abdeckung der Vorrichtung (ebenfalls nicht gezeigt) geschlossen ist. Nach Beendigung der Selbsttests verschiebt sich der Schlitten 32 in seine Bereitschaftsposition, und bei Anforderung, z. B. eine Taste des Reglers anschlagen, verschiebt sich der Schlitten durch den Motor 36 in die Beladestation, in der auf einen Behälter 150 durch die Zugangsklappe (nicht dargestellt) zugegriffen werden kann.
Eine Kegel-und-Platten-Zweiergruppe 209 ist in montierter Position innerhalb des Behälters 150 angeordnet, wie es in 10A dargestellt ist, wobei die federnden Rückhaltearme 156 auf dem Kranz 124 des Plattenelements 110 vorgespannt werden. Indem man einen Finger benutzt, wird die Kegel-und-Platten-Baugruppe 290 so weit wie möglich geschoben. Anschließend wird die Zugangsklappe geschlossen, und der Schlitten 32 verschiebt sich in eine Position, in der er sich unter der Mischstation 29 erstreckt. Der Regler erzeugt ein Steuersignal, um das Übersetzungsgetriebe 144 in Richtung des Pfeils 162 zu drehen, womit eine genaue Position der Kegel-und-Platten-Baugruppe 290 bestätigt wird, und der Sensor 170 (4A) testet, um eine Winkelverschiebung des Plattenelements 110, wie oben erläutert, zu erkennen.
Im nächsten Schritt (10B) wird die Tragplattform 180 durch den Elektromotor 190 nach unten verschoben, was eine Verschiebung der Halterung 183 um die Profilschiene 184 in eine Position zur Folge hat, in der das Spannfutter 206 der Misch-Unterbaugruppe 29 mit dem Schaft 100 des Kegelelements 90 wie in der Position von 7 in Eingriff kommt. Der Eingriff des Spannfutters 206 mit dem Kegelelement 90 findet bei axialer Verschiebung gegen die Vorspannwirkung der Spiralfeder 212 statt. Bei diesem Eingriff hebt sich die Plattform 180 in die obere Position wie in 10A. Der optische Sensor 196 erstreckt sich gegenüber liegend einer im Block 194 ausgebildeten Öffnung 195, wobei die Anordnung so ist, dass, wenn das Kegelelement 90 innerhalb der Misch-Unterbaugruppe 29 in Eingriff gebracht wird, der Anzeigestift 189 durch den Schaftabschnitt 100 des Kegelelements 90 von unten in Eingriff gebracht wird, was dazu führt, dass ein oberes Ende des Anzeigestiftes 189 durch die Öffnung 195 vorsteht und anschließend durch den Sensor 196 detektiert wird, der wiederum ein entsprechendes Signal an den Regler 39 erzeugt, das die genaue Position des Kegelelements 90 bestätigt. Wenn das Kegelelement jedoch nicht genau in Eingriff gebracht wird oder im Fall, dass es unabsichtlich aus dem Spannfutter 206 ausrückt, wird ein geeignetes Warnsignale erzeugt.
Bei erfolgreichem Eingriff des Kegelelements 90 kehrt der Schlitten 32 zurück in die Beladestation (wie in 10A), und auf einem Anzeigefeld des Reglers 39 erscheint ein passendes Zeichen (mit oder ohne Signalton), das die Bedienperson aufruft, einen Identifizierungscode der Probe einzugeben und anschließend in den schachtförmigen Abschnitt 112 des Plattenelements 110 eine Probe einzulegen. Diesem schließt sich die Eingabe eines geeigneten Befehls in den Regler an, worauf der Schlitten 32 in seine Position unter der Misch-Unterbaugruppe 29, wie in 10B, zurückkehrt.
Die Tragplattform 180 wird anschließend mittels eines Motors 190 in eine Position abgesenkt, in der das Kegelelement 90 innerhalb des Plattenelements 110 in einer Position aufgenommen wird, in der die Spitze der Stirn des Kegelelements mit der Basis des Plattenelements, wie in 7 dargestellt, in Eingriff kommt. Anschließend wird der Motor 186 ausgelöst, so dass das Kegelelement 90 gedreht wird, was zum Mischen der Probe führt. Während der Rotation des Kegelelements 90 detektiert der Sensor 220 die Drehung des Kegelelements 90 mit einer vorgegebenen Drehzahl und bestätigt diese, so dass zwischen dem Kegelelement und der Spannfutter-Baugruppe des Motors ein genauer Eingriff gewährleistet wird. Das Kegelelement wird mit einer vorher gewählten Drehzahl rotiert, die von der geprüften Probe und der Geometrie der Kegel-und-Platten-Zweiergruppe abhängig ist, um ein laminares Strömungsprofil und beste Scherergebnisse der Flüssigkeitsprobe (z. B. Blut) über den gesamten Querschnitt des Plattenelements 110 zu erhalten, womit eine im Wesentlichen homogene Verschmierung der Flüssigkeit auf der Oberfläche 114 des Plattenelements 110 erreicht wird.
Das Kegelelement wird mit der oben erwähnten Drehzahl einen vorgegebenen Zeitraum lang, der durch die geprüfte Probe festgelegt ist, rotiert, und anschließend wird die Tragplattform 180 angehoben, so dass zwischen dem Kegelelement 90 und dem Plattenelement 110 getrennt wird. Durch den Sensor 196 prüft der Regler, wie oben erläutert, dass das Kegelelement 90 mit der Misch-Unterbaugruppe 29 in Eingriff bleibt und nicht durch Scherkraft an dem Plattenelement 110 anhaftet.
Es wurde herausgefunden, dass für eine Blutplättchen-Analyse die Mischstufe bei einer Drehzahl von 720 U/min etwa 2 Minuten dauern sollte. Für verschiedene Proben wie Blut, andere Körperzellen oder Bakterien kann die Mischstufe etwa 10 bis 60 Minuten dauern, und die Drehzahl kann zwischen etwa 50 U/min langsam und etwa 30000 U/min schnell schwanken.
In diesem Zustand ist die Probe auf der Oberfläche 114 des Plattenelements 110 im Wesentlichen homogen verschmiert. Der Schlitten 32 verschiebt sich anschließend in die in 10E zu sehende Position, in der das Plattenelement 110 die Bildverarbeitungsstation 30 erreicht, die ein Mikroskop 300 und eine Bilderfassungseinrichtung 302, typischerweise eine Digitalkamera, umfasst. In dieser Situation wird die LED-Lichtquelle 301 ausgelöst, und das System scannt die Oberfläche 114 des Plattenelements 110 ab, um Parameter von Licht, das von der transparenten oder lichtdurchlässigen Basisfläche 114 des Plattenelements übertragen wird, durch Messung zu bestimmen. Dieser Schritt bestätigt, dass die Probe tatsächlich in das Plattenelement 90 eingeleitet worden ist. In diesem Fall gibt es eine Probe in dem Plattenelement, wobei die Menge von Licht, das durch dieses übertragen wird, offenbar geringer sein wird und folglich unterschiedliche Lichtparameter erhalten werden, was das Vorhandensein einer Probe anzeigt.
Von der Bildverarbeitungsstation 30 kehrt der Schlitten 32 zurück in die Färbe- und Spülunterbaugruppe 70 (10C). Die Tragplattform 180 senkt sich dann auf eine Arbeitsebene zum Färben und Spülen wie in 8 ab. Anschließend wird die Schlauchpumpe 50 mit einer Spülflüssigkeit in Betrieb gesetzt, die den Schacht 112 des Plattenelements 110 spült, wodurch gleichzeitig die Vakuumpumpe (1) aktiviert wird, was zu einem Unterdruck führt, der innerhalb des Unterdruckbehälters 42 aufgebaut wird. Es wird gezeigt, dass an dieser Stufe das Dreiwegeventil 60 so eingestellt ist, dass es auf in die Trocknungs-Unterbaugruppe 66 gerichtet ist, d. h., an dieser Stufe gibt es kein Ansaugen von der Färbe- und Spülstation 70.
Durch die Elektroden 224, 226 und 228 (5B, 6 und 8) bestimmt der Regler den Pegel von Spülflüssigkeit innerhalb der Schachtes 112 des Plattenelements 110, bis der Schacht 112 auf eine vorgegebene Höhe gefüllt ist. Anschließend wird nach einer kurzen Verzögerung das Dreiwegeventil 60 geöffnet, was zum Ansaugen der Flüssigkeit aus dem Plattenelement 110 durch das Rohr 230 und anschließend über das Rohr 68 in den Unterdruckbehältern 42 führt.
Dieser Spülvorgang findet mehrere Male (z. B. 6–8 mal) statt, und anschließend findet ein ähnlicher Vorgang statt, obwohl diesmal anstatt eine Spülflüssigkeit einzuleiten, ein Färbungsmittel aus dem Behälter 44 über das Rohr 74 in den Schacht 112 des Plattenelements 110 durch die Schlauchpumpe 48 gedrückt wird. Dieser Vorgang findet mehrere Male statt, typischerweise zweimal, und nach dem letzten Trocknungsvorgang verbleibt das Färbungsmittel in dem Plattenelement 110 und die Tragplattform 180 geht nach oben, wodurch sich der Schlitten 32 in die Trocknungsstation 66 wie in 10D verschieben kann.
Wenn der Schlitten 32 die Trocknungsstation 66 erreicht, wird das Dreiwegeventil 60 in einen so genannten Trocknungszustand gestellt, in dem ein Vakuum durch das Rohr 58 und anschließend das Rohr 64 auf den Stopfen 250 aufgebracht wird, während der Motor 140 das Plattenelement 110 rotiert. Die Rotation des Plattenelements 110 wird durch den optischen Sensor 170 bestätigt (4A), wie es oben erörtert wurde. Der Trocknungsvorgang findet statt, indem eine Saugwirkung bei niedriger Durchflussgeschwindigkeit durch den Stopfen 250 angewandt wird, was infolge des festen Zwischenraums zwischen den sich gegenüber liegenden Flächen des Stopfens und den Flächen des schachtförmigen Abschnitts 112 des Plattenelements 110 eine Verschmierung der Flüssigkeitströpfchen und das Trocknen der Oberfläche 114 verursacht.
Nach einem vorgegebenen Zeitraum, wo anzunehmen ist, dass das Plattenelement 110 trocken ist, werden der Motor 140 und die Vakuumpumpe 40 unterbrochen, und anschließend hebt sich die Tragplattform 180, so dass die Trocknungsbaugruppe vom Plattenelement ausrückt. Der Schlitten 32 wird in die Bildverarbeitungsstation 30 wie in 10E verschoben, und anschließend wird das Dreiwegeventil 61 geöffnet, um den freien Durchfluss von Flüssigkeit vom Unterdruckbehälter 42 in den Abfallbehälter 52 zuzulassen.
In der vorliegenden Ausführung ist die Bildverarbeitungsvorrichtung ein Mikroskop 300 mit LED-Beleuchtungsquelle 301 unter dem Schlitten, das an der hinteren Platte 24 durch eine Befestigungsklemme 310 befestigt ist. Die Anordnung ist jedoch so, dass der Schlitten 32 die Bildverarbeitungsstation, wie in 10E dargestellt, erreicht, sich das Objektiv des Mikroskops 300 in Bezug auf eine Achse des Plattenelements 110 versetzt erstreckt. Vorzugsweise, jedoch nicht notwendig, erstreckt sich das Objektiv des Mikroskops in axialer Richtung etwa in der Mitte der Radien der Basisfläche 114 des Plattenelements 110.
Der Regler erzeugt anschließend mehrere aufeinander folgende Signale, die zu einer unterbrochenen Winkelverschiebung des Plattenelements 110 durch den Motor 140 führen. Jedes Mal, wenn der Motor anhält, wird ein entsprechendes Signal an die Bilderfassungsvorrichtung 302 gegeben, um ein Bild über das Mikroskop 300 zu erfassen. Auf diese Weise wird eine statistische Bildabtastung der Zubereitung, so wie es erforderlich sein kann, erhalten.
Einem Fachmann sollte jedoch ersichtlich werden, dass anstelle der Winkelverschiebung das Plattenelement oder die Bildverarbeitungsvorrichtung um ein X-Y Koordinatensystem oder um ein Polarkoordinatensystem verschoben werden kann, wodurch mehrere aufeinander folgende Bilder erreicht werden um statistische Analysen der Zubereitung zu erreichen.
Nach Beendigung des Bildabtastprozesses verschiebt sich der Schlitten 32 in eine Entladestation (11A), wo die Tragplattform 180 in eine Position abgesenkt wird, in der das Kegelelement 90 zumindest teilweise innerhalb des Plattenelements 110 in Eingriff gebracht wird, und sich der Schlitten 32 dann in einer Richtung des Pfeils 304 zu der Trocknungs- und Spülbaugruppe 70 (11B) verschiebt, was zum Ausrücken des Plattenelements aus dem Behälter 150 des Schlittens 32 führt und ermöglicht, dass es in den Abfallbehälter 52 über dessen Öffnung 306 fällt.
Anschließend wird die Tragplattform 180 mittels Motor 190 bis zu einer Position angehoben, in der ein oberes Ende des Anzeigestiftes 189 mit dem Auswerferarm 225 in Eingriff kommt, was zu einer axialen Verschiebung des Kegelelements 90 führt, es aus der Spannfutterbaugruppe ausrückt und es ihm ermöglicht, über die Öffnung 306 in den Abfallbehälter 52 zu fallen.
In diesem Zustand stellt der Regler das System auf eine Bereitschaftsposition ein, die es ermöglicht, Daten durch einen geeigneten Prozessor zu verarbeiten, um Analyseergebnisse anzuzeigen und zu drucken. Der Regler wird gleichzeitig Tests ausführen, um die ausreichende Flüssigkeitshöhe in den Flüssigkeitsbehältern zu bestimmen, indem bestimmt wird, dass der Abfallbehälter 52 nicht voll ist, usw.
Manchmal kann ein Färbemittel trocken sein und die Rohre verstopfen. Folglich ist es vorteilhaft, einige der Komponenten periodisch auszutauschen.
Entsprechend einer weiteren Ausführung wird ein Bausatz zur Verwendung mit einem Diagnosegerät gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt. Ein solcher Bausatz wird typischerweise eine oder mehrere Kegel-und-Platten-Zweiergruppen zusammen mit flexiblen Ersatzrohren, Abfallbehälter 52 und Behälter für frische Flüssigkeit aufweisen (Behälter 44 für Färbungsmittel und Behälter 46 für Spülflüssigkeit). Wenn zum Drucken der Analyseergebnisse ein Drucker vorgesehen ist, kann der Bausatz auch eine Tintenpatrone für den Drucker sowie einen Papiervorrat umfassen.
Der Regler kann mehrere vorprogrammierte oder programmierbare Funktionen aufweisen, als Beispiel gesetzt einen Zeitgeber, der beim Detektieren einer Verzögerung zwischen einer Analyse und einer folgenden Analyse von sagen wir mehr als 15 Minuten die Schlauchpumpen 48 und 50 in einer umgekehrten Richtung betreibt, so dass sie das Färbungsmittel und die Sprühflüssigkeit in ihre entsprechenden Behälter 44 und 46 drücken, um ein Verstopfen der Rohrleitung zu verhindern. In einem solchen Falle müssen bei der Aktivierung des Systems geeignete Maßnahmen ergriffen werden, um genügend Flüssigkeit in das System bei dessen Deaktivierung zu drücken.
Um die Verwendung von nicht originalen wegwerfbaren Komponenten, insbesondere eine Kegel-und-Platten-Zweiergruppe, zu verhindern, kann das Plattenelement 110 mit einer Art von Kodierung versehen werden, die durch das Bildverarbeitungssystem detektiert werden kann. Diese Kodierung kann entweder ein kompliziertes Druckmuster oder eine andere Art von Verschlüsselung sein, wobei nur bei Identifizierung durch das Bildverarbeitungssystem und Zertifizierung durch den Regler die Vorrichtung eine Analyse durchführen wird. Eine solche Verschlüsselung kann zum Beispiel das Übertragen eines Musters auf der Basisfläche 114 auf dem Plattenelement 110 sein, wobei das Muster durch das optische System erkannt werden muss.

Claims

Automatische Vorrichtung (20) zum Analysieren einer Flüssigkeitskörper-Probe, wobei die Vorrichtung umfasst: wenigstens eine Proben-Handhabungsstation (28) zum Aufnehmen einer Proben-Tragvorrichtung, die angepasst ist, um die Probe zu halten, wobei die Proben-Tragvorrichtung von der Art einer Kegel-und-Platten-Vorrichtung ist, eine Vorrichtung (30, 302) zum Analysieren der Probe; einen Schlitten (32), der mit einem Proben-Tragvorrichtungsbehälter (150) versehen ist und der in die Proben-Tragvorrichtung eingreifen kann und diese zwischen der Proben-Handhabungsstation (28), der Vorrichtung (30, 302) zum Analysieren der Probe und einer Entladestation verfahren kann; dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (30, 302) zum Analysieren der Probe eine Bildverarbeitungsstation (30) ist, die mit einer Bilderfassungsvorrichtung (302) ausgerüstet ist, sowie dadurch, dass die Vorrichtung (20) weiterhin umfasst: einen inkrementalen Verschiebungsmechanismus (140, 142, 144, 122), der die wenigstens eine Proben-Tragvorrichtung verschieben kann, wenn sie sich in der Bildverarbeitungsstation (30) oder in der Bilderfassungsvorrichtung (302) befindet, um zu ermöglichen, dass die Bilderfassungsvorrichtung (302) selektiv Abbildungen von zwei oder mehr Stellen der Probe erhält, und das Plattenteil (110) der Proben-Tragvorrichtung, das einen schachtartigen Abschnitt (112) aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Proben-Tragvorrichtung den Schacht (112) zum Halten der Probe umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Proben-Tragvorrichtung den Schacht (112) zum Halten der Probe umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich die Entladestation an der gleichen Stelle befindet wie die Handhabungsstation (28).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die inkrementale Verschiebung um ein X-Y-Koordinatensystem, ein Polarkoordinatensystem oder ein Winkelkoordinatensystem erfolgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend eines oder mehrere von: einer mechanischen Handhabungsstation (28, 29) zum Mischen, zum Einleiten von Scherkräften oder zum Rühren der Probe; einer Färbestation (70) zum Einleiten eines Proben-Farbmittels auf die Probe; einer Spülstation (70) zum Spülen der Proben-Tragvorrichtung; und einer Trocknungsstation (66) zum Trocknen der Probe; wobei sich diese Stationen und die Proben-Handhabungsstation (28, 29) in dem gleichen Bereich oder in unterschiedlichen Bereichen der Vorrichtung befinden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Probe auf die Proben-Tragvorrichtung zugeführt wird, nachdem sich dieselbe in der Proben-Handhabungsstation (28, 29) befindet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die wenigstens eine Proben-Handhabungsstation (28, 29) wenigstens einen Behälter (44) umfasst, der eine Ansetzflüssigkeit und einen Mechanismus (48) zum Zuführen der Ansatzflüssigkeit auf die Proben-Tragvorrichtung, einen Abfallbehälter (52) zum Aufnehmen von Abfallflüssigkeiten und verbrauchten Proben-Tragvorrichtungen enthält und eine Fluid-Pumpanordnung zum Treiben von Fluiden umfasst.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Proben-Tragvorrichtung ein schachtartiges Bauteil (112) des Kegel-und-Platten-Paares (290) ist und wobei das Kegelteil (90) an einer Mischstation (29) mit dem Plattenteil (110) drehbar ist.
Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 4, wobei die Proben-Tragvorrichtung innerhalb des Schlitten-Elements (32) in Winkelinkrementen verschiebbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Mischstation (29) einen Drehmotor (186) umfasst, der in ein Kegelteil (90) des genannten Paares (290) eingreifen kann und der axial verschiebbar ist, um das Kegelteil (90) in das Plattenteil (110) einzuführen beziehungsweise aus diesem zu entfernen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, die eine Luftdruck-/Vakuum-Quelle (40, 42) zum Ansaugen von Abfallflüssigkeiten von der Proben-Tragvorrichtung und zum Trocknen an der Trocknungsstation (66) umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Bilderfassungsvorrichtung (302) ein Mikroskop (300) und eine Kamera zum Verarbeiten von Abbildungen des Präparates umfasst, wobei sich ein Objektiv des Mikroskops (300) versetzt in Bezug auf die Proben-Tragvorrichtung erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Bildverarbeitungsstation (302) mit einer LED-Beleuchtungsquelle (301) zum Beleuchten der Probe ausgerüstet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Proben-Tragvorrichtung (28) einen Schacht (112) umfasst und wobei die Trocknungsstation (66) einen zylindrischen Stopfen (250) umfasst, der unersättlich in dem Schacht (112) ist, wobei eine Stirn (254) des Stopfens (250) im Wesentlichen flach ist und einen Durchmesser aufweist, der festsitzend in dem Schacht (112) aufgenommen werden kann; sowie wenigstens einen Lufteinlassstutzen (252), der an der Stirn (254) ausgebildet wird, und einen geeigneten Belüftungseinlass (268), um Luft zu der Stirn (254) einzulassen; wobei der Stopfen (250) weiterhin eine axiale Beschränkungsanordnung (262) umfasst, um einen feststehenden Abstand zwischen der Stirn (254) und einer Basis (114) des Schachtes (112) zu erhalten.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei der Stopfen (250) mit einem peripheren Luftkanal (270) ausgebildet ist, der sich über der Stirn (254) erstreckt und der in Strömungsverbindung mit dem Belüftungseinlass (268) steht.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, wobei die axiale Beschränkungsanordnung einen Ansatz (262) des Stopfens umfasst, der in einen entsprechenden Sitzabschnitt (118) eingreifen kann, der an einer Umfangswand (116) des Schachtes (112) ausgebildet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Proben-Tragvorrichtung mit Registern für Verbindung mit einer entsprechenden Messfühleranordnung (170) versehen ist, um Drehbewegung derselben zu erfassen und zu überwachen.
Analysevorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schachtteil und das Kegelteil (290) jeweils mit Registern (128) zur Verbindung mit entsprechenden Messfühlern (170) ausgerüstet sind, um Drehbewegung derselben zu erfassen und zu überwachen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Färbe- und Spülstation (70) eine Flüssigkeitseinleitungs- und Flüssigkeitsentnahme-Schlauchleitung (78, 230, 238) und einen Flüssigkeitsstand-Messmechanismus (224, 226, 228, 242) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Flüssigkeitseinleitungs-Schlauchleitung (78, 238) ausgebildet ist, um Flüssigkeitsströmung in eine im Wesentlichen tangentiale Richtung innerhalb des Schachtes (112) zu richten.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei der Flüssigkeits-Messmechanismus drei federartige Elektroden (224, 226, 228) umfasst, von denen sich zwei (224, 226) auf der proximalen Seite der Basis (114) des Schachtes (112) erstrecken und von denen sich eine (228) bei einem maximalen Flüssigkeitsstand erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, die weiterhin ein Regelventil (60) zum selektiven Richten von Fluidströmung zwischen den verschiedenen Stationen umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Fluid-Pumpanordnungen einen Druckerzeuger/Vakuumerzeuger (40, 42) umfassen sowie eine Schlauchpumpe oder mehrere Schlauchpumpen (48, 50) zum Treiben von Flüssigkeiten.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei optische Sensoren (170) bereitgestellt werden, um Drehung des Schachtes in Bezug auf den Schlitten (32) sowie des Kegelteils (90) in Bezug auf das Gehäuse der Mischstation (29) zu detektieren.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Mischstation (29) ein Spannfutter (206) für lösbaren Eingriff mit einer Spindel (100), die sich koaxial von dem Kegelteil (90) erstreckt, umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei die Spindel (100) des Kegelteils (90) einen konischen Querschnitt aufweist, der einem konischen Querschnitt des Spannfutters (206) entspricht.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schacht (112) mit einer im Wesentlichen flachen und glatten Basisfläche (114) mit einer zylindrischen Wand (116), die sich davon nach oben erstreckt, ausgebildet wird, mit einem Eingriffsabschnitt (122) zum Eingreifen in einen Drehmotor (140) des Schlittens (32).
Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei der Bodenabschnitt (114) des Schachtes (112) mit einem Getriebeweg (122) für Eingriff in eine entsprechende Getriebeübertragung (144) eines Drehmotors (140), der an dem Schlitten (32) angebaut ist, ausgebildet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 27 oder 28, wobei der Schacht (112) weiterhin einen Randabschnitt (128) umfasst, der mit einer Aussparung oder mit mehreren Aussparungen für Verbindung mit einem optischen Sensor zum Detektieren und Überwachen von Drehung des Schachtes (112) ausgebildet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei der Getriebeweg (122) durch einen Randabschnitt (124), der sich seitlich hinter dem Getriebeweg (122) erstreckt, verdeckt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei der Randabschnitt (124) im Wesentlichen parallel zu der Basisfläche (114) des Plattenteils (110) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 31, die eine Sicherheitsanordnung zum Identifizieren der Proben-Tragvorrichtung und zum Zertifizieren ihrer Übereinstimmung mit der Analysevorrichtung umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 32, wobei die Proben-Tragvorrichtung mit einem Chiffrierschlüssel versehen ist, der durch die Bildverarbeitungsvorrichtung (30, 302) detektierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 32, wobei der Schlitten (32) mit einem Schacht-Behälter (150) und einem Motor (140) zum Bereitstellen der Schacht-Drehbewegung sowie mit Arretierelementen (156) zum Eingreifen in den Schacht in seiner Betriebsstellung innerhalb des Behälters (150) ausgerüstet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 34, wobei der Behälter (150) des Schlittens (32) eine U-Form aufweist, wobei die Armverlängerungen (156) eine Aufgabeöffnung für den Schacht (112) bilden und wobei der Schacht in einer Betriebsstellung fest an dem kreisförmigen Abschnitt des Behälters (150) anliegt; wobei der Schlitten (32) ein Antriebsrad (144) für Eingriff in einen entsprechenden Getriebeweg (122) des Schachtes (112) umfasst, wobei das Antriebsrad (144) in Bezug auf eine jeweilige Längsachse (160) des Behälters (150) versetzt verläuft.
Automatisches Verfahren zum Analysieren von Flüssigkeitskörper-Proben, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Erstens: Eingreifen in die Proben-Tragvorrichtung mit dem Schlitten (32); Zweitens: Aufnehmen einer Probe von Körperflüssigkeit und Einleiten derselben in die Proben-Tragvorrichtung; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin die Schritte umfasst: Drittens: Verschieben des Schlittens (32) von einer Ladestation zu wenigstens einer Proben-Handhabungsstation (28), um ein Präparat aufzunehmen; Viertens: Verfahren des Schlittens (32) zu einer Bildverarbeitungsstation (30) und Verschieben einer der Proben-Tragvorrichtungen und der Bilderfassungsvorrichtung (302), um aufeinanderfolgende Bilder des Präparates zu erhalten; Fünftens: Verschieben des Schlittens (32) zu einer Entladestation zum Entsorgen der Proben-Tragvorrichtung.
Analyseverfahren nach Anspruch 36, wobei während des dritten Schrittes oder nach dem dritten Schritt Abfallstoffe, die an der wenigstens einen Vorbereitungsstation (70) verwendet werden, in einen Abfallbehälter (52) entsorgt werden.
Analyseverfahren nach Anspruch 36, wobei die Proben-Tragvorrichtung ein Platten-und-Kegel-Paar (290) ist.
Analyseverfahren nach Anspruch 36, wobei an der Handhabungsstation (28) des dritten Schrittes das Plattenteil (110) stationär gehalten wird und das Kegelteil (90) gegen das Plattenteil (110) gedreht wird, um die Probe zu mischen.
Analyseverfahren nach Anspruch 36, wobei die Probe nach dem Mischen gefärbt und danach getrocknet wird.
Analyseverfahren nach Anspruch 36, wobei in dem vierten Schritt die Platte (110) in Inkrementen gedreht wird, um eine Vielzahl von Bildern des Präparates zu erhalten, wobei die Bilder durch die optische Bilderfassungsvorrichtung (302) erfasst werden.
Analyseverfahren nach Anspruch 36, wobei in dem vierten Schritt das Plattenteil (110) inkremental winkelig verschoben wird.