DE69434638T2

DE69434638T2 - Betriebsverfahren für ein automatisches Analysesystem mit ständigem und wahlfreiem Zugriff zur gleichzeitigen Durchführung mehrerer Bestimmungen an einer Vielzahl flüssiger Proben

Info

Publication number: DE69434638T2
Application number: DE69434638T
Authority: DE
Inventors: Frederick L. Plano Clark; John M. Wadsworth Clemens; Robert B. Evanston Hance; Kendall B. Southlake Hendrick; Apparao Grayslake Tayi; William J. III Dallas Kanewske; Peter A. Park Ridge Lagocki; Richard R. Irving Martin; Douglas D. Wildwood McDowell; Richard A. Dallas Merriam; Larry W. Plano Moore; Carl M. Fort Worth Oleksak; Charles D. Lake Zurich Pennington; William J. Lake Bluff Raymoure; William D. Carrollton Rumbaugh; Linda S. Mundelein Schmidt; Paul R. Carrollton Schrier; Jane Vernon Hille Smith B.; Adrian M. Lindehurst Spronk; Edna S. Chicago Walker
Original assignee: Abbott Laboratories
Current assignee: Abbott Laboratories
Priority date: 1993-09-24
Filing date: 1994-09-22
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2014-09-23
Also published as: EP1443329A2; CA2643126A1; EP1028320A2; JP2003177138A; ATE319096T1; DE69435315D1; DE69434702T2; CA2650258C; JP2003156499A; CA2172363A1; DE69432687T2; JP3600227B2; ES2261529T3; JP4098790B2; EP1028320A3; EP1205756A3; JP3448061B2; JP2003177139A; CA2650258A1; JP2007033463A

Description

Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines automatischen, kontinuierlichen Analysesystems mit wahlfreiem Zugriff.
Hintergrund der Erfindung
Das automatische Analysesystem
Obwohl verschiedene bekannte klinische Analysatoren für das chemische, immunchemische und biologische Prüfen von Proben zur Verfügung stehen, ändert sich die klinische Technologie schnell infolge der steigenden Nachfrage in klinischen Labors nach der Bereitstellung neuer Dienstniveaus. Diese neuen Dienstniveaus müssen kosteneffektiver sein, um den Betriebskostenaufwand, wie beispielsweise Laborkosten und dergleichen, zu senken, und sie müssen kürzere Wartezeiten für Testergebnisse bereitstellen, um den Aufenthalt des Patienten im Krankenhaus zu verkürzen und um die Wirksamkeit der Behandlung ambulanter Patienten zu verbessern. Die Modernisierung der Analysegeräte und -verfahren verlangt die Konsolidierung von Arbeitsplätzen, um der wachsenden Herausforderung, die an klinische Labors gestellt wird, gerecht zu werden.
Ein Verfahren zum Durchführen der Analyse von mehreren flüssigen Proben, worin jede Probe in Bezug auf mindestens einen Analyten analysiert wird, ist aus EP-A-410 645 bekannt. Im bekannten Verfahren werden Anfangsschritte zum Einführen von Probenschalen, Reagenspackungen und Reaktionsgefäßen in verschiedene Karussells eines Analysators bereitgestellt. Darüber hinaus werden die Assays im Anschluß an die Kennzeichnung der Probenschalen und Reagenspackungen geplant. Danach wird ein aliquoter Teil derselben oder einer anderen Probe zu unterschiedlichen Zeitpunkten mit einem oder mehreren Reagenzien gemischt; die Reaktionen der Mischungen können gleichzeitig und unabhängig voneinander in verschiedenen Reaktionsgefäßen ablaufen, der ungebundene Bestandteil wird vom gebundenen Bestandteil getrennt und entfernt, weitere Reagenzien werden zu der Festphasensuspension in die verschiedenen Reaktionsgefäße gegeben, um ein erfassbares Signal zu erzeugen, und die Reaktion in jedem Reaktionsgefäß wird unabhängig analysiert.
Im allgemeinen beinhaltet die Analyse einer Testprobe die Reaktion von Testproben mit einem oder mehreren Reagenzien im Hinblick auf einen oder mehrere Analyten, worin es häufig erwünscht ist, dass die Analyse auf einer selektiven Grundlage mit Bezug auf jede Testprobe durchgeführt wird. Infolge der hohen Anforderungen, die an klinische Labors gestellt werden, und zwar nicht nur den Mengendurchsatz, sondern auch die Anzahl und Häufigkeit der verschiedenen Analysen betreffend, besteht jedoch der Bedarf an einem automatischen Analysesystem, das in der Lage ist, genaue Analyseergebnisse, eine Mehrfachtestmenü-Vielseitigkeit, einen geringen Reagenzien- und Fluidverlust und -verbrauch und, was von großem Nutzen und wichtig ist, einen kontinuierlichen und hohen Durchsatz miteinander zu vereinigen.
Das vorliegende automatische klinische Analyseverfahren beitet im Vergleich zur Genauigkeit von früheren Verfahren eine stark verbesserte Genauigkeit der Analyseergebnisse. Im vorliegenden Verfahren beinhaltet die Analyse einer Testprobe normalerweise das Bilden eines Reaktionsgemischs, das die Testprobe und ein oder mehrere Reagenzien umfasst, woraufhin das Reaktionsgemisch in Bezug auf ein oder mehrere Merkmale der Testprobe von einem Gerät analysiert wird. Das Vertrauen auf automatische klinische Analysatoren hat die Wirksamkeit der Laborverfahren insofern verbessert, als dass der Techniker weniger Aufgaben durchführen muss. Die automatischen klinischen Analysatoren liefern die Ergebnisse viel schneller und vermeiden häufig Fehler durch den Bediener oder Techniker, wodurch die Genauigkeit und Wiederholbarkeit einer Vielzahl von Tests hervorgehoben wird. Automatische klinische Analysatoren, die zur Zeit für Routine-Labortests zur Verfügung stehen, schließen ein Transport- oder Beförderungssystem ein, das aufgebaut ist, um Behälter von Probenflüssigkeiten zwischen verschiedenen Betriebsstellen zu befördern. Zum Beispiel kann ein Reaktionsröhrchen oder eine Küvette, die eine Testprobe enthält, durch eine Reagensfüllstelle, Mischstelle, Reaktionsbildungsstelle, Erfassungsstellen, Analysestellen usw. geführt werden. Diese heutigen Transportsysteme sind jedoch insofern nicht flexibel, als der Transport in einer Richtung erfolgt und die Reaktionsröhrchen oder -küvetten, sobald sie in das Gerät eingeführt wurden, ohne Zugriff durchlaufen müssen, bevor die Analyse erfolgt. Weiterhin ermöglichen die heutigen Transportsysteme nur einen stoßweisen Betrieb, da, sobald das System anfangs beladen wurde, die Tests an den ursprünglich geladenen Proben nur während eines einzigen Betriebszyklus durchgeführt werden können; andere oder zusätzliche Proben können während des Betriebszyklus nicht geladen werden, um kontinuierlichen Betrieb über ausgedehnte Zeiträume zu ermöglichen.
Was die Mehrfachtestmenü-Vielseitigkeit angeht, verwenden einige der aktuell erhältlichen automatischen klinischen Analysatoren, wie beispielsweise automatische Immunoassay-Analysatoren, wie der Abbott IMx^®-Analysator und der Abbott-TDx^®-Analysator (Abbott Laboratories, Abbott Park, Illinois, USA) Verfahren, die eine Vielzahl an verschiedenen Assayschritten einschließen. Diese heutigen Systeme verlassen sich normalerweise auf die Erfassung und Messung von optischen Änderungen in einem Reaktionsgemisch während des Assay-Verfahrens. Zum Beispiel schließt eine Reihe gut bekannter Techniken, die Ein- oder Mehrfach-Wellenlängen-Fluoreszenz nutzen, Fluoreszenzpolarisationsimmunoassays (FPIA) ein, die homogene Immunoassaytechniken benutzen, Mikropartikel-Enzymimmunoassays (MEIA), die heterogene Immunoassaytechniken benutzen, usw. Die MEIA-Technologie, wie beispielsweise die vom Abbott IMx^®-Analysator verwendete, wird für Analyte hohen und niedrigen Molekulargewichts verwendet, die eine größere Empfindlichkeit erfordern, und die FPIA-Technologie, wie beispielsweise die vom Abbott TDx^®-Analysator verwendete, wird vorrangig für Analyte niedrigeren Molekulargewichts verwendet. Ein Vorderflächen- Fluorimeter wird in diesen Systemen verwendet, um ein in den MEIA-Assays erzeugtes fluoreszentes Produkt zu quantifizieren, während ein optisches Fluoreszenzpolarisationssystem verwendet wird, um den Grad der Indikatorbindung an den Antikörper in den FPIA-Assays zu quantifizieren. Die Testproben werden in bestimmten dieser Systeme, wie beispielsweise im Abbott IMx^®-Analysator und im Abbott TDX^®-Analysator, automatisch von einem Roboterarm mit einer Pipettiersonde und einem Dreh-Karussell, das die Proben für die Verarbeitung positioniert, verarbeitet. Diese Systeme sind typischerweise kompakte Tisch-Analysatoren, die sowohl für Routine- als auch für spezialisierte Immunoassays vollautomatische Immunoassayprüffähigkeiten bieten. Diese nicht-isotopischen Verfahren beseitigen Radioaktivitätsentsorgungsprobleme und erhöhen die Haltbarkeit des Reagensmittels, während sie gleichzeitig die unterschiedlichen Anforderungen einer Vielzahl verschiedener Assays erfüllen. Obwohl diese aktuell verfügbaren automatischen klinischen Analysatoren im Vergleich zu früheren Systemen und Praktiken einen verbesserten Mehrfachtestmenü-Vielseitigkeitsgrad bereitstellen, bleiben sie insofern eingeschränkt, als diese Systeme Systeme für nur eine Richtung oder Stoßweise-Analysatoren sind, die zwar die Analyse von mehreren Proben gestatten und für einen Zugriff auf die Testproben zur Bildung von Folge-Reaktionsgemischen sorgen, aber nur jeweils eine Analyseart zur Zeit ermöglichen. Es wäre daher eine Verbesserung, einen Analysator mit wahlfreiem Zugriff bereitzustellen, der die Analyse mehrerer Testproben auf mehrere Analyten gestattet. Es wäre eine noch weitere Verbesserung, wenn ein solcher Analysator mit wahlfreiem Zugriff einen Dauerbetrieb ermöglichte; d. h. wenn zusätzliche oder alternative Proben während des Analysebetriebs durch das System ohne die Unterbrechung des Analysebetriebs zur Analyse geladen werden könnten.
Bezüglich des Reagens- und Fluidverbrauchs und -verlustes in heutigen automatischen klinischen Analysatoren ist ein gemeinsames Merkmal dieser Analysatoren das Einschließen verschiedener Reagenzien innerhalb des Geräts selbst oder nahe am Gerät für Pipettierzwecke. In diesen Systemen werden flüssige Reagenzien in loser Form für die verschiedenen Testarten ausgewählt, die an der Testprobe durchgeführt werden sollen, und werden im Gerät oder nahe am Gerät gelagert. Reagensverabreichungseinheiten, wie beispielsweise Pumpen usw., zusammen mit Ventilen, Steuer- und Pipettenmechanismen, sind in die heutigen automatischen Analysatoren eingeschlossen, so dass verschiedene Reagenzien gemäß der durchzuführenden Testart gemischt werden können. In manchen dieser heutigen Analysatoren, z. B. dem zuvor erwähnten Abbott IMx^®-Analysator, werden alle für die Analyse der Testproben benötigten Schritte automatisch durchgeführt, und diese Schritte schließen zahlreiche Prüfungen der Untersysteme ein, um zu gewährleisten, dass die Assays mit gültigen Ergebnissen bis zum Ende geführt werden. Vor allem im Abbott IMx^® werden die Quantifizierung der Fluoreszenzintensität im MEIA-Verfahren und die Polarisation im FPIA-Verfahren sowie die endgültige Datenreduktion vollständig am Analysator automatisiert, und die Ergebnisse werden durch den Analysator ausgedruckt, und ein geeignetes Mittel zur automatischen Datenerfassung durch einen Laborcomputer kann darauf zugreifen. Diese verschiedenen Aspekte der heutigen automatischen klinischen Analysatoren, wie des Abbott IMx^®, tragen zur Einschränkung von Reagens- und Fluidverbrauch und -verlust bei und bieten weitere Vorteile. Selbst mit diesen Vorteilen wäre jedoch eine Verbesserung des Reagens- und Fluidverbrauchs und -verlusts in einem Analysesystem wünschenswert. Weiterhin würde diese Verbesserung des Verbrauchs und Verlusts durch diese Geräte, kombiniert mit den Vorteilen des Dauerbetriebs, der Genauigkeit der Ergebnisse und der Testmenüvielseitigkeit, für eine bedeutende Verbesserung im Stand der Technik sorgen.
Bezüglich des kontinuierlichen und hohen Durchsatzes in automatischen Analysesystemen sind die früheren Systeme unfähig gewesen, diese wünschenswerten Merkmale zu liefern. In den früheren automatischen Analysesystemen werden die Systeme zunächst mit einer Vielzahl von Testproben beladen. Die Proben werden dann jeweils während eines vollständigen Testzyklus durch die Systeme geprüft. Obwohl die Anzahl der Proben, die anfangs in diese Systeme geladen werden kann, ziemlich groß ist, ist es unmöglich, zu demselben Zeitpunkt, da die Systeme die erste Ladung testen, zusätzliche Testproben in diese Systeme zu laden. Zusätzliche Proben können nur geladen werden, nachdem das Testen der vorherigen Probenladung abgeschlossen ist. Um den Durchsatz in diesen Systemen zu erhöhen, wäre es demnach von Vorteil, ein automatisches Analysesystem bereitzustellen, das selbst dann das Beladen mit zusätzlichen Proben zu einem beliebigen Zeitpunkt gestattet, wenn das System gerade andere Proben testet. Es wäre noch vorteilhafter, wenn ein solches System genaue Ergebnisse, eine Mehrfachtestmenü-Vielseitigkeit und einen geringen Reagens- und Fluidverlust und -verbrauch bereitstellen könnte, während gleichzeitig der kontinuierliche Zugriff auf und das Testen der Proben ermöglicht würde. Die früheren Systeme waren nicht in der Lage, diese Vorteile zu bieten. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für ein verbessertes Verfahren zu sorgen, das die oben erwähnten Nachteile ausschaltet.
Die obige Aufgabe und weitere Aufgaben, die hiernach ersichtlich werden, werden durch ein Verfahren zum Betreiben eines automatischen, kontinuierlichen Analysesystems mit wahlfreiem Zugriff erfüllt, das, wie im Anspruch 1 definiert, in der Lage ist, gleichzeitig mehrere Assays für mehrere flüssige Proben durchzuführen. Weitere vorteilhafte Aspekte der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Zusätzliche Vorteile und neuartige Merkmale der Erfindung werden teilweise in der folgenden Beschreibung geschildert und werden für den Fachmann bei Betrachtung der folgenden Sachverhalte ersichtlich, oder sie können durch die praktische Anwendung der Erfindung in Erfahrung gebracht werden. Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung können mit Hilfe der exemplarischen Kombinationen erzielt werden, auf die detaillierter in der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen eingegangen wird, einschließlich aller Äquivalente davon.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine dreidimensionale Ansicht des automatischen Analysesystems, das das Systemgehäuse, das ausgesetzte Vorder-Karussell, den Computerbildschirm und die Tastatur darstellt.
2 ist eine dreidimensionale Ansicht des automatischen Analysesystem-Geräterahmens und -gehäuses.
3 ist eine Schnittdraufsicht des unteren Gehäuses aus den 1 und 2, die eine Wasser- und/oder Puffer-Zufuhrstelle ebenso wie Flüssigkeits- und Feststoff-Abfallbehälter des automatischen Analysesystems darstellt.
4A ist eine Schnittdraufsicht des automatischen Analysesystems ohne Deckelbestandteile, um das automatische Analysesystem-Gerät im Detail und in der Relativstellung zu zeigen.
4B ist ein Frontaufriß des allein stehenden automatischen Analysesystems und ein Teilquerschnitt von Elementen des Vorder-Karussells.
5 ist eine isolierte Draufsicht im Teilschnitt der Antriebs- und Führungselemente des fortgenommenen Vorder-Karussells des automatischen Analysesystems.
6 ist eine isolierte Querschnitts-Seitenansicht eines Verarbeitungs-Karussells des automatischen Analysesystems mit zwei plazierten Reaktionsgefäßen, von denen sich eines an der Stelle für eine FPIA-Ablesung befindet.
7 ist eine isolierte dreidimensionale Ansicht der Sonde, des Sondenarms und des Pipettier-Geräts des automatischen Analysesystems.
8 ist eine schematische Seitenansicht der Sondenarmverdrahtung und des Sensormittels des automatischen Analysesystems.
9A ist eine Seitenschnittansicht des Überführungselements des automatischen Analysesystems, das ein Reaktionsgefäß hält, um es vom Hauptkarussell in die Überführungsstelle zu überführen.
9B ist ein perspektivischer Seitenaufriss der Überführungsstelle des automatischen Analysesystems.
10 ist ein Blockdiagramm, das die Abfolge der in einem ersten Assay durchzuführenden Tätigkeiten zeigt.
11 ist ein Blockdiagramm, das die Abfolge der in einem zweiten Assay durchzuführenden Tätigkeiten zeigt.
12 ist ein Blockdiagramm, das eine Inkubationsperiode zwischen zwei Tätigkeiten zeigt, die eine nominale Inkubationsperiode und ein variables Inkubationsfenster umfasst.
13 ist eine Anordnung von sechs Blockdiagrammen, von denen jedes eine andere Kombination von Tätigkeiten und Inkubationszeiten zeigt, die Regeln einer Technologie mit einem flexiblen Protokoll widerspiegelnd.
14 ist ein Blockdiagramm, das das Zeiteinstellungsprotokoll für eine Pipettier-Tätigkeit zeigt.
15 ist eine Schnittdraufsicht des automatischen Analysesystems mit fortgenommenen Komponentendeckeln, um das automatische Analysegerät im Detail und in der Relativstellung zu zeigen, einschließlich eines Chemilumineszenzlesers für eine Magnetpartikeleinfangtechnologie und eines Chemilumineszenzlesers für eine Membranpartikeleinfangtechnologie.
16 ist eine Querschnittsansicht eines Erfassungskopfes der Erfassungsvorrichtung für die Chemilumineszenzerfassung.
17 ist eine Querschnittsansicht des Lichtleiters der Erfassungsvorrichtung, der über einem Chemilumineszenz-Partikeleinfangbehälter mit plazierter Lichtabschirmung positioniert ist.
18 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Flüssigkeitsstand-Abtastvorrichtung, die in Verbindung mit einem automatischen Analysesystem verwendet wird.
19 ist ein detaillierteres Blockdiagramm des Flüssigkeitsstand-Abtastsystems in 18.
20 ist ein vereinfachtes Schaltbild, das den Stromfluß im Fluidstand-Abtastsystem darstellt.
21 ist eine Darstellung der Geometrien zwischen der Sonde, ihrem elektromagnetischen Feld, einem Flüssigkeitsprobenbehälter und der Antenne, wenn sich die Sonde in der Luft befindet.
22 ist eine Darstellung der Geometrien zwischen der Sonde, ihrem elektromagnetischen Feld, einem Flüssigkeitsprobenbehälter und der Antenne, wenn die Sonde eine Flüssigkeit berührt.
23 ist eine Darstellung der Geometrien zwischen der Sonde, ihrem elektromagnetischen Feld, einem Flüssigkeitsprobenbehälter und der Antenne, wenn die Sonde eine Flüssigkeit berührt und der Abstand zwischen der Sonden/Flüssigkeitsverbindung und der Antenne zu groß ist, um eine Erfassung auszulösen.
24 ist eine Darstellung eines Abtastrohrs, das dazu dient, das elektrische Signal von der Sonden/Flüssigkeitsverbindung zur Nähe der Empfangsantenne zu kanalisieren.
25 ist eine graphische Darstellung des Systemrauschen-Pegels im Verhältnis zur Signalfrequenz.
26 ist ein Querschnitt-Seitenaufriss einer automatischen Blasenspülspritze des automatischen Analysesystems.
27 ist eine isolierte Endschnittansicht des Kolbens und der Bohrung der automatischen Blasenspülspritze aus 26.
28 ist eine isolierte Seitenschnittansicht des Spritzenbohrungsendabschnitts der automatischen Blasenspülspritze, wobei der Hubkolben sich nahe dem Hubende in Richtung Bohrungsendabschnitt befindet, und mit einer Durchsichts-Position innerhalb der Bohrung, die den Kolbenrückzug in die Außenverlängerung darstellt.
Die 29 und 30 stellen einen perspektivischen Seitenaufriss und eine Teilendansicht einer Reagenspackung und eines Reagenspackungsdeckelmittels zur Verwendung mit dem automatischen Analysesystem dar.
31 ist eine Draufsicht einer Reagenspackung, bei der die Reagensbehälter bedeckt sind.
32, entlang Schnitt A-A in 31, zeigt eine Seitenschnittansicht entlang der Linie A-A in 31, die ein Deckelmittel in verschiedenen offenen und geschlossenen Stellungen darstellt.
33 ist eine dreidimensionale Ansicht eines offenen Reagensgefäß-Kappenmittels.
34 ist ein perspektivischer Seitenaufriss einer Reagensbehälterdeckelöffnungs- und -schließstelle, wobei die Deckel der Reagensbehälter in der Reagenspackung offen sind.
35 zeigt einen perspektivischen Seitenaufriss, der sich von demjenigen in 34 unterscheidet, worin sich die Reagensbehälter der Reagenspackung unter den Elementen der Öffnungs- und Schließstelle befinden, wobei die Reagenspackungsdeckel geschlossen sind.
36 ist eine perspektivische Ansicht eines Testproben-Behältersegment-Aufbaus.
37 ist eine Unteransicht des Testproben-Behältersegmentaufbaus in 36.
38 ist eine isolierte Querschnittsansicht des Proben-Karussells mit einem darauf montierten Testproben-Behältersegment-Aufbau, ebenfalls im Querschnitt.
39 ist eine Querschnittsansicht eines modifizierten Probenbehälters mit Rändern.
40 ist eine perspektivische Ansicht eines kurzen Testproben-Vacutainer^®-Rohrsegment-Aufbaus.
41 ist eine Querschnitts-Draufsicht des kurzen Testproben-Vacutainer^®-Rohrsegment-Aufbaus entlang der Linie A-A in 40.
42 ist eine Unteransicht des kurzen Testproben-Vacutainer^®-Rohrsegment-Aufbaus in 40.
43 ist eine Querschnittsansicht eines langen Testprobenbehälteradapters mit an Ort und Stelle befindlichem Rohr.
44 ist eine Querschnittansicht eines kurzen Testproben-Behälteradapters mit an Ort und Stelle befindlichem Rohr.
Die 45A und 45B stellen eine Draufsicht eines Reaktionsgefäßes bzw. eine Seitenansicht des Reaktionsgefäßes zur Verwendung mit dem automatischen Analysesystem dar, wobei Reaktionsgefäßfächer gegebenenfalls für die FPIA-Verarbeitung markiert sind.
45C zeigt eine Endansicht des Reaktionsgefäßes in 45B.
46 ist eine dreidimensionale Schnittansicht der Reaktionsgefäß-Ladevorrichtung, die die Vorrichtung, an der die Gefäße befestigt sind, und das Mittel zum Montieren weiterer Gefäße darstellt.
47 ist eine Draufsicht der Reaktionsgefäß-Ladevorrichtung, die in einem Bogen gezeigt wird, der mit dem Radius des Reaktionsgefäß-Karussells übereinstimmt, wobei an der Ladevorrichtung zehn Reaktionsgefäße montiert sind.
48 ist eine dreidimensionale Schnittansicht der Reaktionsgefäß-Ladevorrichtung, die das mit zwei Reaktionsgefäßen montierte Ladegerät und das Mittel zum Montieren weiterer Reaktionsgefäße darstellt.
49 ist eine Draufsicht der Reaktionsgefäß-Ladevorrichtung, wobei die Reaktionsgefäß-Ladevorrichtung gewölbte lineare Abmessungen hat, die mit dem Radius des Reaktionsgefäß-Karussells übereinstimmen, wobei an dem Ladegerät zwei Reaktionsgefäße montiert sind und acht zusätzliche Reaktionsgefäße montiert werden können.
50 ist ein Schaltbild, das die Systemsteuerungsumgebungs-Luftströmung und die Temperatursteuerung des automatischen Analysesystems darstellt.
51 ist ein Querschnittsaufriss des Prozess-Karussells, wie es im gesteuerten Umgebungsbereich angeordnet ist und mehrere Reaktionsgefäße hält.
52 ist eine perspektivische Ansicht eines Heizaufbaus für die Flüssigkeitstemperaturregelung.
53 ist eine Querschnittsansicht durch den Heizaufbau in 52, die das Heizelement innerhalb des Blocks zeigt.
54 ist eine Teilquerschnittsansicht des Heizaufbaus in 52, die die Flüssigkeitsrohrleitung, z. B. eine Rohrspirale, innerhalb des Heizaufbaus zeigt.
55 ist ein Teilschnitt-Seitenaufriss einer MEIA-Patrone zur Verwendung mit dem automatischen Analysesystem.
56 ist ein Seitenschnittaufriss eines MEIA-Patronenzufuhr-Apparats des automatischen Analysesystems.
57 ist eine isolierte Seitenschnittansicht des MEIA-Patronenzufuhr-Apparat-Patronenausrichtungs-Stiftmechanismus des Patronenzufuhr-Apparats in 56.
58 ist eine isolierte Seitenquerschnittsansicht einer in zwei Teile aufgeteilten Patronen-Schachtel in verschiedenen in Durchsicht gezeigten offenen Stellungen, wenn sie in Zusammenwirkung mit einem Patronen-Trichter, der viele Patronen enthält, eingreifen.
59A ist eine dreidimensionale Ansicht der Patronen- Schachtel von der unteren Seite der Patronen-Schachtel aus.
59B ist eine dreidimensionale Teilansicht der Patronen-Schachtel, die die Benutzung der Laschenöffnung darstellt.
60 ist eine dreidimensionale Ansicht der Patronen-Schachtel von der oberen Seite der Patronen-Schachtel aus.
61 ist eine dreidimensionale Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines freistehenden Patronen-Trichters, die den Patronen-Trichter in einer gelösten Betriebsart zeigt, die für das Laden der Patronen aus einer Patronen-Schachtel geeignet ist.
62 ist eine schematische Ansicht des FPIA-Optiksystems des automatischen Analysesystems.
63 ist eine schematische Ansicht des MEIA-Optiksystems des automatischen Analysesystems.
64 ist ein Kastendiagramm des Optik-Steuersystems des automatischen Analysesystems.
65 ist ein Bild-Zeitgraph der FPIA-Lesegerätabfolge des automatischen Analysesystems.
66 ist ein Bild-Zeitgraph der MEIA-Lesegerätabfolge des automatischen Analysesystems.
67 ist eine schematische Reaktionsabfolge eines FPIA für T4, die am automatischen Analysesystem durchgeführt wird.
68 ist eine schematische Reaktionsabfolge eines Ein-Schritt-Sandwich-MEIA, das am automatischen Analysesystem durchgeführt wird.
69 ist eine schematische Reaktionsabfolge eines Zwei-Schritt-Sandwich-MEIA, das am automatischen Analysesystem durchgeführt wird.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die folgende Beschreibung ist in separate Abschnitte mit Überschriften unterteilt, um die Erfindung genauer zu beschreiben, sollte aber nicht als den Schutzumfang der Erfindung einschränkend angesehen werden.
Definitionen
Die folgenden Definitionen sind auf die vorliegende Erfindung anwendbar:
Der Begriff "Testprobe", wie hierin verwendet, bezeichnet ein Material, von dem vermutet wird, dass es den Analyten enthält. Die Testprobe kann, wie von der Quelle erhalten, direkt oder im Anschluß an eine Vorbehandlung verwendet werden, um den Charakter der Probe zu ändern. Die Testprobe kann aus jeder biologischen Quelle, wie beispielsweise einer Körperflüssigkeit, einschließlich Blut, Speichel, Augenlinsenflüssigkeit, Gehirn-Rückenmarksflüssigkeit, Schweiß, Urin, Milch, Aszitesflüssigkeit, Synovialflüssigkeit, Peritonealflüssigkeit, Fruchtwasser oder dergleichen gewonnen werden. Die Testprobe kann vor der Verwendung vorbehandelt werden, z. B. durch Herstellung von Plasma aus Blut, Verdünnen zähflüssiger Flüssigkeiten usw.; Behandlungsverfahren können das Filtrieren, Destillieren, Konzentrieren, Inaktivieren von störenden Bestandteilen und das Hinzugeben von Reagenzien beinhalten. Außer Körperflüssigkeiten können auch andere Flüssigkeitsproben verwendet werden, wie beispielsweise Wasser, Lebensmittel usw., zur Durchführung von Umwelt- oder Nahrungsmittelproduktionsassays. Zusätzlich kann als Testprobe ein Feststoff verwendet werden, von dem angenommen wird, dass er den Analyten enthält. In einigen Fällen kann es vorteilhaft sein, eine feste Testprobe zu modifizieren, um ein flüssiges Medium zu bilden oder den Analyten freizusetzen.
Der Begriff "Analyt" oder "Analyt von Interesse", wie hierin verwendet, bezeichnet die zu erfassende oder zu messende Verbindung oder Zusammensetzung, die mindestens ein Epitop oder eine Bindungsstelle hat. Der Analyt kann jede Substanz sein, für die ein in der Natur vorhandenes Bindungsglied existiert oder für die ein Bindungsglied hergestellt werden kann. Analyte schließen Folgendes ein, sind aber nicht darauf beschränkt: Toxine, organische Verbindungen, Proteine, Peptide, Mikroorganismen, Aminosäuren, Nukleinsäuren, Hormone, Steroide, Vitamine, Drogen (einschließlich jener, die für therapeutische Zwecke, sowie jener, die für illegale Zwecke verabreicht werden), Viruspartikel und Metabolite von irgendeiner der obigen Substanzen oder Antikörper davon. Der Begriff "Analyt" schließt auch Antigen-Substanzen, Haptene, Antikörper, Makromoleküle und Kombinationen davon ein.
Der Begriff "Analyt-Analog", wie hierin verwendet, bezeichnet eine Substanz, die eine Kreuzreaktion mit einem Analyt-spezifischen Bindungsglied eingeht, obwohl sie es in einem größeren oder kleineren Ausmaß tun kann als der Analyt selbst. Das Analyt-Analog kann einen modifizierten Analyten sowie einen fragmentierten oder synthetischen Abschnitt des Analytmoleküls einschließen, sofern das Analyt-Analog mindestens eine Epitopstelle mit dem Analyten von Interesse gemeinsam hat. Ein Beispiel für ein Analyt-Analog ist eine synthetische Peptidsequenz, die mindestens ein Epitop des Gesamtmolekülanalyten dupliziert, so dass das Analyt-Analog an ein Analytspezifisches Bindungsglied binden kann.
Der Begriff "Bindungsglied", wie hierin verwendet, bezeichnet ein Glied eines Bindungspaars, d. h. zweier verschiedener Moleküle, worin eines der Moleküle mittels chemischer oder physikalischer Mittel spezifisch an das zweite Molekül bindet. Zusätzlich zu Antigen- und Antikörper-Bindungspaargliedern schließen andere Bindungspaare als nicht einschränkende Beispiele folgendes ein: Biotin und Avidin, Kohlenhydrate und Lektine, komplementäre Nukleotidsequenzen, komplementäre Peptidsequenzen, Effektor- und Rezeptormoleküle, Enzymkofaktoren und Enzyme, Enzymhemmstoffe und Enzyme, eine Peptidsequenz und einen für die Sequenz oder das ganze Protein spezifischen Antikörper, Polymersäuren und -basen, Farbstoffe und Proteinbindemittel, Peptide und spezifische Proteinbindemittel (z. B. Ribonuklease, S-Peptid und Ribonuklease-S-protein) usw. Darüber hinaus können Bindungspaare Glieder einschließen, die Analoge des ursprünglichen Bindungsglieds sind, z. B. ein Analyt-Analog oder ein Bindungsglied, das durch Rekombinationstechniken oder molekulare Verfahrenstechniken hergestellt wird. Wenn das Bindungsglied ein Immunreaktant ist, kann es beispielsweise ein monoklonaler oder polyklonaler Antikörper, ein rekombinantes Protein oder ein rekombinanter Antikörper, ein chimerischer Antikörper, (ein) Gemisch(e) oder Fragment(e) der obengenannten sowie ein Präparat solcher Antikörper, Peptide und Nukleotide sein, deren Eignung zur Verwendung als Bindungsglieder dem Fachmann gut bekannt ist.
Der Begriff "erfassbarer Anteil", wie hierin verwendet, bezeichnet eine Verbindung oder herkömmliche erfassbare chemische Gruppe, die eine erfassbare physikalische oder chemische Eigenschaft hat und verwendet werden kann, um ein Bindungsglied zu markieren, um ein Konjugat damit zu bilden. Eine solche erfassbare chemische Gruppe kann folgendes sein, soll aber nicht darauf beschränkt sein: enzymatisch aktive Gruppen, wie beispielsweise Enzyme, Enzymsubstrate, prosthetische Gruppen oder Coenzyme; Spinmarkierungen; Fluoreszenzstoffe und Fluorogene; Chromophore und Chromogene; Lumineszenzstoffe, wie beispielsweise Chemilumineszenzstoffe und Biolumineszenzstoffe; spezifisch bindende Liganden, wie beispielsweise Biotin und Avidin; elektroaktive Arten; Radioisotope; Toxine; Drogen; Haptene; DNA; RNA; Polysaccharide; Polypeptide; Liposome; Farbpartikel und Farbmikropartikel usw.
Der Begriff "kontinuierlicher Zugriff", wie hierin verwendet, bezeichnet die Fähigkeit, zusätzliche Testproben oder Reagenzien zum Verfahren der vorliegenden Erfindung hinzuzufügen, ohne die Assays zu unterbrechen, die zum Zeitpunkt des Hinzufügens durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden.
Der Begriff "direkter Zugriff", wie hierin verwendet, bezeichnet die Fähigkeit des Verfahrens der vorliegenden Erfindung, mehr als ein geplantes Assay gleichzeitig in jeder Reihenfolge durchzuführen, in der diese Vielzahl geplanter Assays in das Verfahren der vorliegenden Erfindung eingeführt wird.
Der Begriff "gleichzeitig", wie hierin verwendet, bezeichnet die Fähigkeit des Verfahrens der vorliegenden Erfindung, gleichzeitig und unabhängig zwei oder mehr geplante Assays durchzuführen.
Der Begriff "Zusammenstellung", wie hierin verwendet, bezeichnet die Fähigkeit des Verfahrens der vorliegenden Erfindung, eine frei zur Verfügung stehende Einheitsdosis herzustellen, indem Testproben und Reagenzien getrennt ohne Initiierung einer Assayreaktionsabfolge an ein Reaktionsgefäß überführt werden.
Der Begriff "quat (quartäre Ammoniumverbindung)" bezeichnet eine polykationische Materiallösung für Assays, die diese Materialien verwenden, die kein Antikörper oder Antigen sind, um den Analyten von der Probe auf der Matrix von beispielsweise der MEIA-Patrone einzufangen. Im vorliegenden Verfahren wird die quartäre Ammoniumverbindung während der Testverarbeitung, vor der Überführung des Reaktionsgemischs vom Reaktionsgefäß, auf die Matrix dispensiert.
Erfassungssysteme
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist in der Lage, verschiedene Assays durchzuführen, die verschiedene im Stand der Technik bekannte Erfassungssysteme benutzen und folgendes einschließen, ohne dass beabsichtigt ist, sie darauf einzuschränken: spektrophotometrischer Absorbanzassay, wie beispielsweise Endpunkt-Reaktionsanalyse und Reaktionsratenanalyse, turbidimetrische Assays, nephelometrische Assays, Strahlungsenergie-Abschwächungsassays (wie beispielsweise jene in den U.S.-Patenten Nr. 4,496,293 und 4,743,561 beschriebene), Ioneinfangassays, kalorimetrische Assays, fluorometrische Assays, elektrochemische Erfassungssysteme, Potentiometer-Erfassungssysteme, Amperemessererfassungssysteme und Immunoassays. Immunoassays schließen folgendes ein, ohne dass beabsichtigt ist, sie darauf einzuschränken: heterogene Immunoassays, wie beispielsweise Konkurrenz-Immunoassays, Sandwich-Immunoassays, immunometrische Immunoassays usw., worin die darin benutzte Menge eines erfassbaren Anteils gemessen und mit der Menge des in einer Testprobe vorhandenen Analyten korreliert werden kann.
In einem spektrophotometrischen Assay, wie beispielsweise jenen, die vom klinischen Abbott Spectrum-Analysator und dem klinischen Abbott Spectrum-Analysator der Serie II (Abbott Laboratories, Abbott Park, IL, USA) durchgeführt werden, erzeugt die Wechselwirkung in einer Assaylösung zwischen dem zu bestimmenden Analyten und einem für den Analyten spezifischen Reagenssystem allgemein eine erfassbare Änderung in den Übertragungseigenschaften der Assaylösung. Die Änderung der Übertragungseigenschaften betrifft die von einer Assaylösung innerhalb eines bestimmten Wellenlängenbands absorbierte oder zerstreute Lichtmenge, wenn ein Lichtstrahl mit bekannter Stärke durch die Assaylösung geführt wird. Die Änderung der Übertragungseigenschaften einer Assaylösung wird gemessen, indem ein einfarbiges Licht, das eine bekannte Stärke hat, durch die Assaylösung geführt und das Verhältnis der Stärke des übertragenen oder zerstreuten Lichts zur Stärke des einfallenden Lichts bestimmt wird. Nahezu alle Analyte absorbieren entweder Energie mit einer spezifischen Wellenlänge oder wirken in einer Assaylösung mit einem bestimmten Reagenssystem zusammen, um eine erfassbare Änderung der Übertragungseigenschaften der Assaylösung herbeizuführen; Merkmale, die zur Entwicklung zahlreicher spezifischer spektrophotometrischer Assays geführt haben.
Spektrophotometrische Assays, die auf der Messung der Änderung der Übertragungseigenschaften einer Assaylösung als Maß eines Analyten in der Assaylösung beruhen, schließen z. B. Assays ein, in denen eine Änderung der Farbe des Assays stattfindet, wenn eine Änderung der Trübung der Assaylösung stattfindet, d. h. turbidimetrische oder nephelometrische Assays.
In einem kalorimetrischen Assay wird die Änderung der Übertragungseigenschaften einer Assaylösung allgemein als Absorbanz der Assaylösung bezeichnet und hängt von der Änderung der Farbe der Assaylösung infolge der Wechselwirkung zwischen dem zu bestimmenden Analyten und dem für den Analyten spezifischen Reagenssystem ab. Die Absorbanz der Assaylösung hängt mit der Konzentration des Analyten in der Assaylösung zusammen. Ein kalorimetrisches Assay verwendet ein chromogenes Reagenssystem, das in der Lage ist, in einer Assaylösung mit dem speziellen Analyten von Interesse zu interagieren, um eine erfassbare Änderung der Übertragungseigenschaften, speziell der Farbe, der Assaylösung zu erzeugen. Zahlreiche chromogene Reagenssysteme, die zur Bestimmung spezifischer Analyte nützlich sind, wurden entwickelt und sind im Handel erhältlich.
Das Prinzip der turbidimetrischen Assays ist, die von den suspendierten Partikeln zerstreuten oder blockierten Lichtmenge zu bestimmen, wenn Licht durch eine Assaylösung dringt. In einem turbidimetrischen Assay interagiert der Analyt von Interesse mit einem für den Analyten spezifischen Reagenssystem, um eine Suspension von Partikeln in der Assaylösung zu bilden. Wenn ein Lichtstrahl, der eine bekannte Stärke hat, durch eine Assaylösung geführt wird, blockiert oder streut die durch die Interaktion des Analyt-Reagenssystems gebildete Suspension der Partikel das einfallende Licht, wodurch die Stärke des durch die Assaylösung übertragenen Lichts reduziert wird. Die Änderung der Übertragungseigenschaften in einem turbidimetrischen Assay bezeichnet die Abnahme der Intensität des durch eine Assaylösung übertragenen Lichts, steht mit der Menge einfallenden Lichts in Zusammenhang, das durch die Suspension von Partikeln gestreut oder blockiert wird, und hängt von der Anzahl der vorhandenen Partikel und der Querschnittsfläche dieser Partikel ab.
Ein nephelometrisches Assay ähnelt einem turbidimetrischen Assay darin, dass der Analyt von Interesse mit einem für den Liganden spezifischen Reagenssystem interagiert, um eine Suspension von Partikeln in der Assaylösung zu bilden. In einem nephelometrischen Assay hängt die Änderung der Übertragungseigenschaften der Assaylösung auch mit der von der Suspension der Partikel gestreuten oder blockierten Menge einfallenden Lichts zusammen, aber anders als bei einem turbidimetrischen Assay, in dem die Intensität des durch die Assaylösung übertragenen Lichts gemessen wird, wird hier das gestreute oder blockierte Licht in einem Winkel zu dem Licht gemessen, das in die Assaylösung einfällt. Daher betrifft die Änderung der Übertragungseigenschaften in einem nephelometrischen Assay den Unterschied in der Intensität zwischen dem in die Assaylösung einfallenden Licht und dem in einem Winkel zum einfallenden Licht gestreuten Licht. Turbidimetrische und nephelometrische Assays werden in der Analyse von Blut, Urin, Rückenmarksflüssigkeit usw. verwendet, um Analyte wie beispielsweise Proteine zu bestimmen, worin es infolge des Fehlens eines wirksamen chromogenen Reagenssystems keinen vergleichbaren kalorimetrischen Assay gibt. Yoe und Klimman, Photoelectric Chemical Analysis, Ausgabe II: Nephelometry, Wiley & Sons, Inc., New York, 1929, beschreiben verschiedene nephelometrische Assays. Verschiedene Reagenzien und Reagenssysteme, die benutzt werden können, um spektrophotometrische Assays an den automatischen Analysesystemen durchzuführen, sollen nicht beschränkt sein auf jene für die gleichzeitige Bestimmung von Glukose und Harnstoff, wie z. B. im U.S.-Patent Nr. 5,037,738 beschrieben. Die gleichzeitige Bestimmung von Calcium und Phosphor; die gleichzeitige Bestimmung von Cholesterin und Triglyceriden; das Bestimmen von Isoenzymen; das Bestimmen von Blutammoniakspiegeln u. Ä. können durch die Verfahren der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden.
Normalerweise wird in einem fluorometrischen Assay ein Analyt in einer Assaylösung chemisch oder immunologisch in einen Fluoreszenzkomplex (oder ein Fluoreszenzkonjugat) umgewandelt, wodurch eine erfassbare Änderung in den Fluoreszenz-Eigenschaften der Assaylösung erzeugt wird. Die Änderung der Fluoreszenz-Eigenschaften der Assaylösung wird gemessen, indem die Fluoreszenzkomplex- oder -konjugateigenschaften, die mit einfarbigem Licht von einer Wellenlänge innerhalb des Erregungswellenlängenbandes des Fluoreszenzmittels erzeugt werden, erregt werden und die Intensität des ausgestrahlten Lichts an einer Wellenlänge innerhalb des Emissionswellenlängenbandes des Fluoreszenzmittels gemessen wird. Die Fluoreszenzintensität des ausgestrahlten Lichts hängt mit der Konzentration des Analyten zusammen. Jedoch kann die Intensität der von der Assaylösung ausgestrahlten Fluoreszenz gehemmt werden, wenn der zu bestimmende Ligand mit nicht fluoreszierenden Interferenzen, wie beispielsweise in der Probe vorhandenem Protein oder Phosphaten, einen Komplex bildet oder wenn die den zu bestimmenden Liganden enthaltende Probe genug Farbe hat, um als Filter zu wirken und dadurch die Intensität der ausgestrahlten Fluoreszenz zu reduzieren. Es ist weithin anerkannt, dass, um die Empfindlichkeit und Spezifität eines fluorometrischen Assays zu maximieren, diese Hemmfaktoren (falls vorhanden), entweder durch das Beseitigen der nicht fluoreszierenden Interferenzen oder des farberzeugenden Materials vor der Analyse überwunden werden müssen oder das Vorliegen dieser Faktoren mit Hilfe eines internen Standards kompensiert werden muss, der zu einem zweiten aliquoten Teil der Probe gegeben wird, und indem das gesamte Assay-Verfahren mittels Verwendung des den internen Standard enthaltenden aliquoten Teils durchgeführt wird.
Assayformate
Im allgemeinen sind homogene und heterogene Immunoassays von der Fähigkeit eines ersten Bindungsglieds eines Bindungsgliedpaars abhängig, spezifisch an ein zweites Bindungsglied eines Bindungsgliedpaars zu binden, worin ein Konjugat, das eines dieser Bindungsglieder, markiert mit einem erfassbaren Anteil, umfasst, benutzt wird, um den Grad dieser Bindung zu bestimmen. Wenn z. B. diese Bindungspaarglieder ein Analyt und ein Antikörper für diesen Analyten sind, wird der Grad der Bindung durch die Menge des im Konjugat vorhandenen erfassbaren Anteils bestimmt, der entweder an einer Bindungsreaktion mit dem Analyten teilgenommen hat oder nicht, worin die Menge des erfassten und gemessenen erfassbaren Anteils mit der Menge des in der Testprobe vorhandenen Analyten korreliert werden kann.
Homogene Immunoassays werden normalerweise in einem Konkurrenz-Immunoassayformat durchgeführt, das eine Konkurrenzreaktion zwischen einem Analyten aus einer Testprobe und einem Indikator für eine begrenzte Anzahl von Rezeptor-Bindungsstellen an einem Antikörper für den Analyten beinhaltet. Der Indikator umfasst den mit einem erfassbaren Anteil markierten Analyten oder sein Analog, worin die Konzentration des Analyten in der Testprobe die Menge des Indikators bestimmt, der spezifisch an den Antikörper binden wird. Die Menge des durch diese Bindung erzeugten Indikator-Antikörper-Konjugats kann quantitativ gemessen werden und ist umgekehrt proportional zur Menge des in der Testprobe vorhandenen Analyten. Den Fluoreszenzpolarisations-Techniken zum Durchführen dieser Bestimmung, wie in den hierin beschriebenen Fluoreszenzpolarisationsimmunoassays, liegt z. B. das Prinzip zugrunde, dass eine fluoreszierend markierte Verbindung, wenn sie von einem linear polarisierten Licht erregt wird, eine Fluoreszenz ausstrahlen wird, die einen Polarisationsgrad hat, der umgekehrt proportional zu ihrer Drehrate ist. Wenn ein Molekül, wie beispielsweise ein Indikator-Antikörper-Konjugat, das eine Fluoreszenzmarkierung hat, mit einem linear polarisierten Fluoreszenzmolekül erregt wird, wird es zwischen dem Zeitpunkt der Lichtabsorption und der Lichtausstrahlung vom Rotieren abgehalten. Wenn ein "freies" (d. h. nicht an einen Antikörper gebundenes) Indikatormolekül durch das linear polarisierte Licht erregt wird, ist seine Rotation viel schneller als das entsprechende Indikator-Antikörper-Konjugat, und die Moleküle sind zufälliger ausgerichtet, daher wird das ausgestrahlte Licht polarisiert. Wenn ein linear polarisiertes Licht durch eine die zuvor erwähnten Reagenzien enthaltende Lösung geführt wird, wird entsprechend eine Fluoreszenzpolarisationsreaktion erfasst und mit der Menge des in der Testprobe vorhandenen Analyten korreliert.
Verschiedene Fluoreszenzverbindungen, die benutzt werden können, um Fluoreszenzpolarisationsassays am automatischen Analysesystem durchzuführen, schließen folgendes ein, sollen jedoch nicht darauf beschränkt sein: Aminofluoreszeine, wie beispielsweise die im U.S.-Patent Nr. 4,510,251 und U.S.-Patent Nr. 4,614,823 beschriebenen; Triazinylaminofluoreszeine, wie die im U.S.-Patent Nr. 4,420,568 und U.S.-Patent Nr. 4,593,089 beschriebenen, die hierin durch Bezugnahme eingeschlossen sind; Carboxyfluoreszeine, wie die im U.S.-Patent Nr. 4,668,640 beschriebenen, usw.
Heterogene Immunoassays beinhalten normalerweise ein markiertes Reagens oder einen Indikator, der einen Analyten, ein Analog des Analyten oder einen Antikörper dafür umfasst, markiert mit einem erfassbaren Anteil, um eine freie Spezies und eine gebundene Spezies zu bilden. Um die Menge des Indikators in einer solchen Spezies mit der Menge des in der Testprobe vorliegenden Analyten zu korrelieren, muss die freie Spezies als erstes von der gebundenen Spezies getrennt werden, was gemäß den im Stand der Technik bekannten Verfahren erreicht werden kann, unter Verwendung von Festphasenmaterialien für die direkte Immobilisierung eines der Bindungsteilnehmer in der Bindungsreaktion, wie beispielsweise des Antikörpers, Analyten oder Analogs des Analyten, worin einer der Bindungsteilnehmer gemäß den im Stand der Technik bekannten Verfahren auf einem Festphasenmaterial, wie beispielsweise einem Reagenzglas, Kügelchen, Partikeln, Mikropartikeln oder der Matrix eines faserigen Materials usw. immobilisiert wird.
Heterogene Immunoassays können in einem wie oben beschriebenen Konkurrenz-Immunoassayformat durchgeführt werden, worin z. B. der Antikörper auf einem Festphasenmaterial immobilisiert werden kann, wodurch bei der Trennung die Menge des Indikators, die an dieses Festphasenmaterial gebunden ist, erfasst und mit der Menge des in der Testprobe vorhandenen Analyten korreliert werden kann. Eine andere Form für einen heterogenen Immunoassay, der ein Festphasenmaterial verwendet, wird als Sandwich-Immunoassay bezeichnet, der das In-Kontakt-Bringen einer Testprobe, die z. B. ein Antigen enthält, mit einem Protein, wie beispielsweise einem Antikörper, oder einer anderen Substanz beinhaltet, die zum Binden des Antigens in der Lage ist und auf einem Festphasenmaterial immobilisiert wird. Das Festphasenmaterial wird normalerweise mit einem zweiten Antigen oder Antikörper behandelt, das/der mit einem erfassbaren Anteil markiert wurde. Das zweite Antigen oder der zweite Antikörper wird dann an das entsprechende Antigen oder den Antikörper auf dem Festphasenmaterial gebunden, und im Anschluß an einen oder mehrere Waschschritte zum Entfernen von eventuellem ungebundenen Material erzeugt ein Indikatormaterial, wie beispielsweise eine chromogene Substanz, die mit dem erfassbaren Anteil in Reaktion tritt (wenn z. B. der erfassbare Anteil ein Enzym ist, wird ein Substrat für dieses Enzym hinzugegeben), eine Farbänderung. Die Farbänderung wird dann erfasst und mit der in der Testprobe vorhandenen Menge des Antigens oder Antikörpers korreliert.
Ein heterogenes Immunoassay, das sowohl in einem Konkurrenz- als auch in einem Sandwich-Immunoassayformat vom automatischen Analysesystem durchgeführt werden kann, ist z. B. ein Mikropartikel-Einfangenzym-Immunoassay, wie beispielsweise der im Clinical Chemistry, Ausgabe 34, Nr. 9, S. 1726-1732 (1988) beschriebene, der Mikropartikel als Festphasenmaterial verwendet.
Zusätzlich wurde festgestellt, dass die Verwendung von Saccharose im Mikropartikel-Verdünnungsmittel zu einer neutralen Dichte der Mikropartikel führt. Die Methode beinhaltet die Bestimmung der optimalen Saccharosekonzentration, die das Absetzen von Mikropartikeln beseitigen wird. Die Saccharosekonzentration, die erforderlich ist, um eine neutrale Dichte zu erreichen, ist Assay-spezifisch und Mikropartikelmaterial-spezifisch. Das Prinzip beinhaltet das Auflösen von Saccharose in einer Lösung, um die Dichte des Verdünnungsmittels zu erhöhen. Wenn die Dichte des Verdünnungsmittels und der Mikropartikel äquivalent sind, befinden sich die Mikropartikel in einem suspendierten Zustand. Die Dichteneutralisierung kann auch erreicht werden, indem andere Materialien, wie beispielsweise Metrizamid und/oder Metrizoinsäure, verwendet werden.
Die Trennung der gebundenen und der freien Spezies wird durch das Einfangen der Mikropartikel auf einer Glasfasermatrix einer einfachen Patrone erreicht (hierin die "MEIA-Patrone"), ein Verfahren, das auf der hohen Affinität von Glasfasern für die Mikropartikel beruht, worin die Mikropartikel irreversibel an der Oberfläche der Fasern anhaften und nicht spezifisch gebundenes Material durch das Waschen der Matrix wirkungsvoll entfernt werden kann. Die Matrix stellt während der hierin beschriebenen optischen Quantifizierungsphase des Assay-Protokolls auch einen genau lokalisierten mechanischen Träger für die Mikropartikel bereit.
Wenn ein Sandwich-Immunoassay durchgeführt wird, werden Mikropartikel, die mit einem Antikörper für den Analyten in der Testprobe beschichtet sind, mit der den Analyten von Interesse enthaltenden Testprobe inkubiert, um einen Fangkomplex mit dem Analyten aus der Testprobe zu bilden. Ein Konjugat, das den Antikörper für den Analyten, markiert mit einem erfassbaren Anteil, vorzugsweise einem Enzym, umfasst, wird dann mit dem Fangkomplex inkubiert, um den zweiten Teil eines Sandwichkomplexes zu bilden. Wenn ein Konkurrenz-Immunoassay durchgeführt wird, werden Mikropartikel, die mit Antikörper zum Analyten in der Testprobe beschichtet sind, mit der Testprobe inkubiert, die den Analyten von Interesse enthält, und einem Konjugat, das den mit einem erfassbaren Anteil, vorzugsweise einem Enzym, markierten Analyten oder ein Analog davon umfasst. Das Entfernen des ungebundenen Konjugats wird mit der Glasfasermatrix der MEIA-Patrone erzielt, und wenn der erfassbare Anteil ein Enzym ist, wird ein Substrat für das Enzym, das zur Lieferung eines erfassbaren Signals in der Lage ist, hinzugegeben, und das dadurch gelieferte Signal wird gemessen und mit der Menge des in der Testprobe vorhandenen Analyten korreliert. Vorzugsweise ist das Enzym-Substrat-System, das von Konkurrenz- und Sandwich-MEIA-Formaten benutzt wird, alkalische Phosphatase und 4-Methylumbelliferylphosphat (MUP), obwohl auch andere im Stand der Technik bekannte Enzym-Substrat-Systeme verwendet werden können.
Die MEIA-Patrone, die vom automatischen Analysesystem verwendet wird, umfasst einen Reaktionsbehälter zum Zurückhalten und Immobilisieren von Mikropartikel-Analyt-Komplexen. Der Reaktionsbehälter verfügt über eine Eintrittsöffnung und ein Mittel zum Halten einer Menge von Proben- und Assay-Reaktionsmischungen, positioniert über eine Fasermatrix, die, wie oben beschrieben, Mikropartikel-Analyt-Komplexe zurückhält und immobilisiert. Die Fasermatrix setzt sich aus Fasern zusammen, die eine durchschnittliche räumliche Trennung aufweisen, die größer ist als der mittlere Durchmesser der Mikropartikel. Vorzugsweise ist die durchschnittliche räumliche Fasertrennung größer als 10 Mikron.
Der Reaktionsbehälter umfasst weiterhin ein unter der Fasermatrix befindliches Absorptionsmaterial zum Verbessern der Strömung der Proben- und Assay-Reaktionsgemische durch die Fasermatrix. Vorzugsweise ist das Absorptionsmaterial ein Fasermaterial, dessen Fasern vorwiegend in einer Ebene liegen, die sich senkrecht zur unteren Fläche der Fasermatrix befindet. Das Absorptionsmaterial steht mit der Fasermatrix in Fluidverbindung. Im allgemeinen steht das Absorptionsmaterial mit der unteren Fläche der Fasermatrix in physischem Kontakt. Das Innere des Reaktionsbehälters ist daher allgemein dimensioniert oder enthält ein Positionierungsmittel, um die Fluidverbindung zwischen dem Absorptionsmaterial und der Fasermatrix zu erhalten. Vorzugsweise kann ein an der Unterseite des Reaktionsbehälters befindlicher Stift verwendet werden, um das Absorptionsmaterial mit der unteren Fläche der Fasermatrix in Kontakt zu zwingen. Zusätzlich ist es vorzuziehen, während der Durchführung eines Immunoassays die Gase an die Atmosphäre abzulassen, die im Absorptionsmaterial von den darin absorbierten Flüssigkeiten verdrängt werden.
Gemäß den oben beschriebenen Immunoassayverfahren werden normalerweise Standardlösungen des Analyten mit bekannten Konzentrationen, die den klinischen Konzentrationsumfang abdecken, hergestellt und geprüft wie die zu prüfende Testprobe. Dieses Blind-Assay liefert eine Reihe von Signalmessungen, die den bekannten Konzentrationen entsprechen, anhand derer eine Standardkurve gezeichnet wird. Das optische Signal, das der unbekannten Probe entspricht, wird über die Interpretation der Blind- oder Standardkurve in einem Konzentrationswert korreliert.
Analysesystemverfahren
Automatische Analysemethoden zum Durchführen einer Analyse einer Vielzahl von Testproben gemäß der vorliegenden Erfindung werden durch das Einführen von Reagenzpackungen, einem Testproben-Behälter und Reaktionsgefäßen auf die konzentrischen Karusselle eines Hauptkarussells umgesetzt. Der Testproben-Behälter kann eine Teströhre, Küvette, eine Vacutainer-Röhre und dergleichen zum Halten einer Testprobe sein. Die Reagenzpackungen und Testproben-Behälter werden jeweils gekennzeichnet und mit einem Reaktionsgefäß für die Überführung und das Zusammenstellen des Reaktionsgefäßes durch das Überführen der Testprobe und spezifischer Reagenzien aus der Reagenzpackung zur Vorbereitung eines vordefinierten Tests ausgerichtet. Das Reaktionsgefäß, das die Testprobe und ein oder mehrere Reagenzien enthält, wird an ein Prozess-Karussell überführt, in dem gesteuerte Umgebungsbedingungen für die Inkubation vorherrschen, sobald die Probe korrekt mit den verschiedenen Reagenzien gemischt wurde, um ein Reaktionsgemisch zu bilden.
Wenn alle Assay-Verarbeitungsschritte abgeschlossen wurden, wird das Reaktionsgemisch gekennzeichnet und an z. B. ein Fluoreszenzpolarisations-Immunoassaylesegerät und/oder eine auf einem separaten Patronenrad oder Karussell positionierte Mikropartikel-Enzymimmunoassaypatrone überführt, um vor der Ablesung weiter vorbereitet zu werden. Die verarbeiteten Testproben werden abgelesen und die Ablesungen berechnet, wobei die resultierenden Daten aufgezeichnet und/oder gedruckt werden.
Die Methode des automatischen Immunoassay-Analysesystems wird mittels der Verwendung eines freistehenden, vollautomatischen, kontinuierlichen Geräts mit wahlfreiem Zugriff erreicht, das einen Hauptkarussellaufbau umfasst, der sich aus dem Reagenzpackungskarussell, einem Reaktionsgefäß-Karussell und einem Testproben-Behälter-Karussell zusammensetzt, die konzentrisch sind und unabhängig gedreht werden können. Der Hauptkarussellaufbau ist mit einer Überführungspipette ausgestattet, die von einem Auslegerarm betrieben wird, der die Testprobe und Reagenzien gemäß einer vordefinierten Testaufstellung automatisch in das Reaktionsgefäß überführt. Der Hauptkarussellaufbau ist mit Strichcodelesern für Reagenzpackungen und Testproben-Behälter ausgestattet und hat die Fähigkeit, das Reagenzpackungskarussell und das Testproben-Behälter-Karussell und ein Reaktionsgefäß für Pipettenüberführungen auszurichten. Sobald der durchzuführende Assay geplant wurde, werden das Reaktionsgefäß-Karussell, das Reagenzpackungskarussell und das Testproben-Behälter-Karussell gedreht, bis festgestellt wird, dass sich das Reaktionsgefäß, eine Reagenzpackung und ein Testproben-Behälter jeweils in der Überführungspipetten-Zugriffsstellung befinden. Die Überführungspipette überführt dann die Testprobe aus dem Testproben-Behälter, und abhängig vom durchzuführenden Assay werden die Reagenzien aus der Reagenzpackung an das Reaktionsgefäß überführt. Das Reaktionsgefäß-Karussell wird dann in eine Überführungsstellenposition gedreht, die das Reaktionsgefäß mit einem Überführungsmechanismus in Kontakt bringt und das Reaktionsgefäß in die Überführungsstelle zieht. Das Reaktionsgefäß wird dann durch den Überführungsmechanismus auf das Prozess-Karussell geladen.
Wenn ein Fluoreszenzpolarisations-Immunoassay (FPIA) mit dem automatischen Analysesystem durchgeführt wird (wie unten detailliert beschrieben), werden verschiedene Pipettieraktivitäten durch ein zweites Überführungspipettengerät durchgeführt, das für das Prozess-Karussell benutzt wird, und das Prozess-Karussell wird gedreht, so dass sich das Reaktionsgefäß, wenn richtig mit z. B. den FPIA-Reagenzien pipettiert, an der Lesestelle der FPIA-Verarbeitungsstellen befindet und die FPIA-Lese-Bestimmung am Reaktionsgefäß vorgenommen wird. Das Prozess-Karussell wird dann so gedreht, dass sich das abgelesene Reaktiongefäß an der Überführungsstelle befindet. Das Reaktionsgefäß wird wiederum mit der Überführungsstelle in Kontakt gebracht und überführt. Die Überführungsstelle wird gedreht und schiebt das Reaktionsgefäß in eine Ausgabebehälteröffnung.
Für ein Mikropartikel-Enzymimmunoassay (MEIA), das, wie unten detaillierter beschrieben, mit dem automatischen Analysesystem durchgeführt wird, wird nach den verschiedenen Pipettieraktivitäten für das MEIA, die am Hauptkarussellaufbau abgeschlossen werden können, das Reaktionsgefäß, wie im FPIA-Verfahren beschrieben, an das Prozess-Karussell überführt. Das Pipettieren kann auch im Prozess-Karussell oder zwischen den beiden Karussells gemeinsam durchgeführt werden. Um das MEIA abzuschließen, wird das Reaktionsgemisch vom Reaktionsgefäß mit der zweiten Überführungspipette auf eine Matrix einer MEIA-Patrone an einem Patronen-Karussell überführt. Die Matrix wird mit einem Puffer und einem Substrat, wie beispielsweise MUP (zuvor definiert), oder einem anderen im Stand der Technik bekannten geeigneten Substrat gewaschen. Das Patronen-Karussell wird dann gedreht, so dass die MEIA-Patrone an einem MEIA-Verarbeitungsaufbau positioniert und die MEIA-Bestimmung vorgenommen wird. Das MEIA-Reaktionsgefäß wird, wie für das FPIA-Reaktionsgefäß beschrieben, in den Abfallbehälter ausgestoßen. Die MEIA-Patrone wird unabhängig vom Patronenrad durch ein Ausstoßgerät an einer passenden Ausstoßstelle in einen Abfallbehälter ausgestoßen.
Vorzugsweise sind zwei verschiedene Analysetechnologien wie oben beschrieben, FPIA und MEIA, im automatischen Analysesystem eingeschlossen; jedoch können mehr als zwei verschiedene Analysetechnologien im System eingeschlossen sein. Diese Verfahren sind komplimentär und teilen gemeinsame Geräte- und Verfahrensschritte, wobei das FPIA allgemein das Verfahren der Wahl für Analyte mit niedrigem Molekulargewicht und das MEIA für Moleküle wie beispielsweise Proteinhormone, Antikörper oder Analyte mit niedrigem Molekulargewicht ist, die eine höhere Empfindlichkeit erfordern. Beide Technologien teilen sich Systemkomponenten, einschließlich der Bedienerkonsole, Pipettierauslegeraufbauten, Strömungssysteme, Luft- und Flüssigkeit-Reagenzheizgeräte, Drucker, Strichcodeleser und Schrittmotoren. Diese Verwendungsgemeinsamkeit der Systemkomponenten sorgt trotz der dualen FPIA- und MEIA-Fähigkeit für ein kompaktes Gerät.
Die FPIA-Optiksysteme (wie beispielsweise das im U.S.-Patent Nr. 4,269,511 beschriebene) können einen Polarisationsfilter verwenden, der ein elektrisch geschalteter Flüssigkristall ist, wodurch eine kompakte Größe beibehalten und komplexe und potentiell unzuverlässige bewegliche Teile vermieden werden. Wenn mittels Verwendung des automatischen Analysesystems FPIA-Assays durchgeführt werden, werden die FPIA-Reagenzpackungen normalerweise einen Indikator, der den mit einem erfassbaren Anteil verbundenen Analyten oder ein Analog davon umfasst, einen für diesen Analyten spezifischen Antikörper und ein Proben-Vorbehandlungsreagenz einschließen. In einem bevorzugten FPIA-Format konkurriert der Analyt, der bestimmt wird, mit dem Indikator um eine begrenzte Anzahl von Bindungsstellen auf den für den Teil oder die Teile des Analyten und des Indikators spezifischen Antikörper. Die erfassbare Anteil-Komponente des Indikators ist vorzugsweise ein Fluoreszenzanteil, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Fluoreszeinen, Aminofluoreszeinen, Carboxyfluoreszeinen, Fluoreszeinaminen usw., stärker bevorzugt Carboxymethyl-aminomethylfluoreszein, Carboxyethylaminomethyl-carboxyfluoreszein, 6-Carboxyfluoreszein, 5-Carboxyfluoreszein, Succinylaminomethyl fluoreszein, Schwefelaminofluoreszein, Methoxytrianolylaminofluoreszein, Aminofluoreszein usw.
In einer anderen Ausführungsform verwendet das FPIA-Format eine einmalige, runde Kunststoff-Reaktionsküvette, die für Fluoreszenzpolarisations- und Absorbanzassaytechnologien geeignet ist, die keine andere Ausrichtung als die von oben nach unten erfordern. Diese Kunststoff-Reaktionsküvette hat physikalische Merkmale geringer Doppelbrechung im gesamten optischen Lesebereich sowie strenge Abmessungstoleranzen, die reproduzierbare Extinktionslesungen gestatten. Die Doppelbrechung wird als Grad der Verspätung des außerordentlichen Strahls, wenn er durch ein Material dringt, bestimmt. Je größer der Verspätungsgrad ist, desto größer wird der Doppelbrechungsgrad sein. Die Verspätung des außerordentlichen Strahls hängt von der Größe und Richtung der induzierten Belastung ab. Daher wird das Führen eines Strahls von linear polarisiertem Licht durch ein Material mit induzierter Beanspruchung zur Depolarisation des Strahls führen. Damit eine Küvette für Fluoreszenzpolarisationsmessungen verwendet werden kann, ist es wichtig, dass die Küvette unter Bedingungen hergestellt wird, die eine minimale Beanspruchung ergeben. Die Geometrie der Küvette wurde entwickelt, um die inhärenten Strömungen der automatischen medizinischen Diagnosegerätschaften so zu nutzen, dass die wasserabweisende Wirkung des Kunststoffs gering gehalten wird.
MEIA-Ergebnisse können bestimmt werden, indem die Fluoreszenzrate quantifiziert wird, die sich entwickelt, wenn ein fluorogenes Substrat durch die Wirkung eines Enzymmarkierten Konjugats umgewandelt wird. Wenn z. B. entweder ein Konkurrenz-MEIA oder ein Sandwich-MEIA durchgeführt wird, wird die spezifisch gebundene alkalische Phosphatase auf den Mikropartikeln durch das Hinzugeben des fluorogenen Substrats MUP auf die Matrix nachgewiesen. Die alkalische Phosphatase katalysiert die Hydrolyse von MUP zu einem anorganischen Phosphat und fluoreszierendem 4-Methylumbelliferon (4-MU). Das freigesetzte 4-mu wird durch den Vorderflächen-Fluorometer des MEIA-Optikaufbaus erfasst, der dazu dient, eine Fluoreszenz geringer Konzentrationen vom 4-MU ohne die Interferenz durch die Fluoreszenz vom 4-MUP bei einer Wellenlänge von 367 zu erfassen. Ein System von Linsen und Lichtleitern fokussiert gefiltertes Licht (Wellenlänge = 365) von einer Quecksilber-Bogenlampe auf die Oberfläche der Matrix und fokussiert die vom 4-MU (Wellenlänge = 448) ausgestrahlte Fluoreszenz auf eine Photovervielfacherröhre. Wie der FPIA-Optikaufbau, ist auch das MEIA-Optiksystem kompakt und hat keine beweglichen Teile. Etwa fünf Prozent des Erregungslichts werden von einer Photodiode erfasst, was die Normierung der Fluoreszenzdaten und die Erzeugung eines Steuersignals ermöglicht, das von der Lampenstromversorgung verwendet wird, um die Intensität des Erregungslichts innerhalb von fünf Prozent über der Nutzungsdauer der Lampe zu halten. Der MEIA-Postprozessor verwendet eine lineare Regressionsanalyse, um die Daten aus mehreren aufeinanderfolgenden Bestimmungen der 4-MU-Fluoreszenz in eine Rate umzuwandeln, die proportional zur Konzentration des alkalischen Phosphatasekonjugats ist, das spezifisch an die Mikropartikel gebunden ist.
MEIA-Formate können mit einem Mehrfachstellungs-MEIA-Zusatzkarussell und Prozess-Karussell sowie mit einer MEIA-Reagenzpackung durchgeführt werden, die das Mikropartikel-Reagenz, ein alkalisches Phosphatasekonjugat und in einigen Fällen einen für das durchzuführende Assay spezifischen verdünnten Puffer enthält. Da die Mikropartikel nicht dazu neigen, sich während des Assay-Verlaufs aus der Suspension abzusetzen, können sie ohne weiteres pipettiert werden. Die effektive Oberfläche der Polystyrol-Latex-Mikropartikel ist um ein Vielfaches größer als die eines Polystyrolkügelchens mit großem Durchmesser (z. B. Kügelchen von einem Viertel-Zoll), wie sie allgemein in handelsüblichen Immunoassays verwendet werden. Aufgrund dieser großen Oberfläche und der sehr kleinen Diffusionsdistanz zwischen dem Analyten und den Fangmolekülen auf der Oberfläche der Mikropartikel erreicht die in vielen durchgeführten MEIA-Verfahren verwendete Einfangphase innerhalb einiger Minuten ein Gleichgewicht, was es ermöglicht, in einer sehr kurzen Zeitspanne ein ganzes Karussell von Testproben zu bearbeiten.
Anders als ein FPIA benötigen die heterogenen Immunoassays, wie beispielsweise ein MEIA, wie oben beschrieben, einen Trennschritt. Genauer werden die Mikropartikel nach der Inkubation der Mikropartikel mit einer Testprobe durch die Überführung auf die in der MEIA-Patrone enthaltene Matrix vom Reaktionsgemisch getrennt, wie oben beschrieben. Die Matrix stellt während der anschließenden optischen Lesephase des Assays einen genau lokalisierten mechanischen Träger für die Mikropartikel bereit. Dieser genau lokalisierte mechanische Träger, d. h. die Patrone, wird mittels eines Nockenmittels in einem vordefinierten Abstand zum Lesegerät in das Zusatzkarussell gefügt.
Analysesystem-Gerät
Das automatische Immunoassay-Analysesystem (hiernach das "Analysesystem" oder "System") ist sowohl kontinuierlich als auch mit wahlfreiem Zugriff. Die folgende Beschreibung des Analysesystems schließt eine allgemeine Beschreibung von einem Umfang ein, der für für den Fachmann ausreichend ist, gefolgt von detaillierteren Beschreibungen der für das System einzigartigen spezifischen Komponenten und Untersysteme. Die Zeichnungen zeigen nicht alle mechanischen und elektrischen Elemente zum Antreiben und Steuern der verschiedenen Bestandteile des Systems, da der Aufbau und der Betrieb dieser ausgelassenen Elemente den Fachleuten auf dem Gebiet, die, wenn sie über eine Kenntnis der hierin bereitgestellten Informationen verfügen, den Betrieb des Systems und der verschiedenen Komponenten und damit zusammenhängenden Verfahren, die für die Behandlung der Proben und die Bestimmung der Analyseergebnisse verwendet werden, verstehen, bekannt sind.
Nimmt man auf die Zeichnungen Bezug, zeigen die 1 und 2 dreidimensionale Ansichten des Geräts für das automatische Immunoassay-Analysesystem. Das Gerät des Systems, wie es in 1 erscheint, zeigt das Gerät des Systems, wie es vom Techniker verwendet wird, wobei 2 eine dreidimensionale Ansicht des Rahmens und des Gehäuses darstellt, bei der Komponenten entfernt wurden. Das Gerät des Systems wird in 1 allgemein mit 2 gekennzeichnet. Das Systemgerät 2 hat ein freigelegtes Vor- Karussell 4, das von einem ersten Überführungspipetten-Mechanismus 6 bedient wird, um geplante Tests zusammen mit Proben in einem Reaktionsgefäß zusammenzustellen. Das System stellt einen Computerbildschirm 8 und eine Computertastatur 10, zusammen mit Zugriffstafeln 12 zum Zugreifen auf Lagerungs- und Abfallfächer bereit. Das Systemgerät 2 wird gegebenenfalls mit Rollen 14 zum Bewegen des Systemgeräts in einem Laborkomplex ausgestattet. Die Bewegungsfreiheit des Systemgeräts mittels Rollen 14 wird ermöglicht, da das System, abgesehen von Energieerfordernissen, vollständig unabhängig ist.
Nimmt man auf 2 Bezug, wird der Gehäuserahmen 16 des Systemgeräts 2 dargestellt, wobei im wesentlichen alle Funktionsbestandteile des Systemgeräts entfernt wurden. Ein Bereich 18 mit geregelter Umgebung ist im Gegensatz zum offenen Vor-Karussell 4 eine geschlossene Einheit während des Betriebs mit einer Lichtabschirmung und einer festen Steuerung des Luftstroms sowie der Temperatur. Das Vor-Karussell 4 steht mittels einer Überführungsöffnung 20 mit dem Bereich 18 geregelter Umgebung in Verbindung. Das Vor-Karussell 4 ist an eine Aluminiumgrundplatte montiert, die auf einer Trägerplattform 22 liegt, und der erste Überführungspipetten-Mechanismus ist am Mittel 24 angebracht.
Nimmt man auf 3 Bezug, zeigt die Draufsicht des Systemgeräts 2 einen Abschnitt des Gehäuserahmens 16 und des Vor-Karussells 4 in Teildurchsicht. Dieser Abschnitt des Gehäuses 16 trägt auch eine Energieversorgung 192, eine Zufuhrflasche 196, einen Feststoffabfallbehälter 198 und einen Flüssigkeitsabfallbehälter 200. Die Zufuhrflasche 196 stellt Puffer für die durchgeführten Tests bereit, während die Behälter 198 und 200 für die Lagerung des verarbeiteten Abfallmaterials sorgen.
Nimmt man auf die 4A und 4B Bezug, werden die Komponenten des Systemgeräts mit der relativen Positionierung detaillierter gezeigt, um den Prozeßablauf des Systemgeräts genauer darzustellen. Die Probengefäße 26 werden z. B. an einem Probengefäßkarussell 28 montiert, das zusammen mit dem Reagenzpackungskarussell 32 und dem Reaktionsgefäß-Karussell 36 konzentrisch in das Vor-Karussell 4 eingefügt wird. Das Reagenzpackungskarussell 32 wird konzentrisch zwischen dem Probengefäßkarussell 28 und dem Reaktionsgefäß-Karussell 36 eingefügt. Das Reagenzpackungskarussell trägt die Reagenzpackungen 30, und das Reaktionsgefäß-Karussell 36 trägt die Reaktionsgefäße 34. Das Vor-Karussell 4 einschließlich der drei Vor-Karusselle, des Probengefäßkarussells 28, des Reagenzpackungskarussells 32 und des Reaktionsgefäß-Karussells 36 kann beispielsweise die folgenden Kapazitäten halten. Das Probengefäßkarussell 28 kann 60 Blutentnahmeröhrchen, wie beispielsweise Vacutainer^®-Blutentnahmeröhrchen, oder 90 Probengefäße halten, die in einem Stück spritzgegossen sind und mit freistehenden Sockeln ausgestattet werden können. Freistehende Sockel sind für die Handhabung durch den Techniker und die Pipettierung von Proben in die Probengefäße geeignet. Das Reagenzpackungskarussell 32 hat Platz für 20 unterschiedliche Reagenzpackungen 30. Das Reaktionsgefäß-Karussell 36 stellt 90 Reaktionsgefäße 34 bereit.
Das Vor-Karussell 4 verfügt über einen bedienbaren Strichcodeleser 38 für die automatische Kennzeichnung des Reagenzpackungskarussells 32 und des Proben-Karussells 28. Ein Waschbehälter 40 wird für den ersten Überführungspipetten-Mechanismus 6 zum Waschen, wie es zwischen der Überführung der verschiedenen Proben und Reagenzien erforderlich ist, bereitgestellt. Der erste Überführungspipetten-Mechanismus 6 wird zum Zusammenstellen der verschiedenen flüssigen Reagenzpackungsmaterialien und der Probe in einem Reaktionsgefäß 34 verwendet. Die Reagenzien und die Probe werden auf geeignete Weise mittels des ersten Überführungspipetten-Mechanismus 6 einschließlich des Pumpenmittels zusammengestellt. Die verschiedenen Karussells werden gedreht und für das Zusammenstellen an der Pipettierstelle ausgerichtet. Das zusammengestellte Reaktionsgefäß 34 wird vom Reaktionsgefäß-Karussell 36 in die korrekte Position für die Überführung zur Überführungsstelle 42 gebracht. Das Reaktionsgefäß 34 wird mittels des unten detaillierter beschriebenen (9) Überführungsmittels zur Überführungsstelle 42 überführt, wonach die Überführungsstelle 42 gedreht wird, um das Reaktionsgefäß auf das Prozess-Karussell 46 zu bewegen.
Wie gezeigt, wird das Prozess-Karussell 46 durch den Schrittmotor 48 angetrieben und durch einen zweiten Überführungspipetten-Mechanismus 50 bedient. Das Prozess-Karussell 46 wird von drei Rädern für die Höhenregelung und die Steuerung eventueller radialer Bewegungen gestützt, die durch unregelmäßig geformte Karussellelemente verursacht werden. Sowohl das FPIA- als auch das MEIA-Verfahren verwenden das Systemgerät im allgemeinen einschließlich bis zum Prozess-Karussell 46. Das Prozess-Karussell 46 schließt die FPIA-Verarbeitung 52 und die FPIA-Verarbeitungslampe 54 zum direkten Ablesen der FPIA-Analyse der zusammengestellten, pipettierten und korrekt zur Reaktion gebrachten Reagenzprobe aus dem Reaktionsgefäß 34 ein. Das Prozess-Karussell 46 hält z. B. 36 Reaktionsgefäße 34 und hat einen Karusselldurchmesser von etwa 12,5 Zoll. Das Prozess-Karussell 46 bewegt das Reaktionsgefäß 34 zwischen der Überführungsstelle 42, dem zweiten Überführungspipettier-Mechanismus 50, dem Pipettierpunkt und der FPIA-Lesegerätverarbeitung 52. Der gesteuerte Umgebungsbereich 18, der die Überführungsstelle 42 und das Prozess-Karussell 46 einschließt, sorgt für die FPIA-Verarbeitung, wobei die Luftzirkulation von der Temperatursteuerung durch den Gehäuse-Luftzirkulationsventilator 56 gesteuert wird. Ein Waschbehälter 58 für den zweiten Überführungspipetten-Mechanismus 50 wird bereitgestellt. Die zweite Überführungspipette 50 wird verwendet, um Reagenzien (Pipettierung) unter Inkubations- und Zeitsetzungsbedingungen zu der Probe im FPIA-Testplan-Reaktionsgefäß 34 für die FPIA-Verarbeitung hinzuzugeben.
Die MEIA-Verarbeitung kann auch die zweite Überführungspipette 50 verwenden, um Reagenzien zu der Probe zu geben, bevor das Reaktionsgemisch zu den MEIA-Patronen 68 gegeben wird, die auf dem Zusatzkarussell 64, auch als Patronenrad-Karussell bezeichnet, montiert sind. Die mit dem MEIA-Reagenz gemischte Probe wird mit der zweiten Überführungspipette 50 an die MEIA-Patrone 68 überführt. Die zweite Überführungspipette 50 bewegt die Pipetten-Sonde zwischen den Vertiefungen im Reaktionsgefäß 34 auf dem Prozess-Karussell 46 zur MEIA-Patrone 68 am Zusatzkarussell 64 und zum Waschbehälter 58. Ein Zahnstangenantrieb über Doppelachsen-Schrittmotorantriebe erreicht den Präzisionsantrieb sowohl auf der R- als auch der Z-Achse. Die Wegstrecke auf z. B. der Z-Achse kann etwa 3 Zoll und auf der R-Achse etwa 4,5 bis 5,0 Zoll betragen.
Das Zusatzkarussell 64 hält z. B. 32 MEIA-Patronen 68 und hat einen Durchmesser von etwa 9,5 Zoll. Das Zusatzkarussell 64 bewegt die MEIA-Patronen 68 zwischen verschiedenen Stellen, die den zweiten Überführungspipettier-Mechanismus-Pipettenpunkt, die MUP-Ausgabestelle 72, die MEIA-Waschstelle 70 und das MEIA-Lesegerät 74 und den MEIA-Patronenausstoßpunkt 62 einschließen. Das Zusatzkarussell 64 wird vom Schrittmotor angetrieben und von drei Rädern getragen, wobei sich ein Rad an der Z-Achsen-Höhensteuerung am Patroneneinfügungspunkt, das zweite Rad am Pipettenpunkt und das dritte Rad am MEIA-Lesegerät befindet, um das Zusatzkarussell 64 innerhalb der gewünschten geometrischen Beziehungen in Bezug auf diese verschiedenen Funktionen zu halten.
Die MEIA-Patronen 68 werden in einen Patronen-Trichter 590 geladen, der die MEIA-Patronen 68 in das Zusatzkarussell 64 speist. Die automatische Zuführung der MEIA-Patronen 68 wird mit einer geeigneten Höheneinstellung der Patrone 68 in das Zusatzkarussell 64 ausgestattet, wie es für die MEIA-Ablesung erforderlich ist. Der Patronen-Trichter 590 führt die einzelnen Patronen 68 in das Zusatzkarussell 64 ein und ändert die Ausrichtungsachse der Patrone 68 mittels automatischer Mittel von horizontal zu senkrecht. Das Entfernen der MEIA-Patronen 68 wird durch die Verwendung einer Ausstoßvorrichtung 62 erreicht, die mittels einer Ausstoßstange arbeitet und die MEIA-Patrone 68 aus dem Zusatzkarussell 64 drückt und sie in den Feststoffabfallbehälter 200 fallen lässt (3). Das Zusatzkarussell 64 wird weiter von einem MEIA-Pufferheizer und -verteiler 70, einem MUP-Heizer und einer -verteilersonde 72 und einem MEIA-Lesegerät 74 bedient. Die MEIA-Patronen 68 werden durch eine Patronenausstoßvorrichtung 62 aus dem Zusatzkarussell 64 entfernt, nachdem die MEIA-Ablesung abgeschlossen wurde.
5 stellt eine isolierte Draufsicht und einen Teilschnitt von Elementen der Antriebs- und Führungssysteme des Hauptkarussells 4 dar, wobei die verschiedenen Karussells entfernt wurden. In 5 wird ein Probengefäßkarussell-Schrittmotor 76, montiert mit Befestigungsfeder 78, gezeigt. Der Reagenzpackungskarussellmotor 80 wird auch mit einer Befestigungsfeder 82 gezeigt. Der Reaktionsgefäß-Karussellmotor 84 und die Befestigungsfeder 86 werden außen an den beiden inneren Karussells, d. h. am Probengefäßkarussell 28 und am Reagenzpackungskarussell 32, positioniert. Rollenführungen 88 und eine Spannungsfeder 90 werden für das Probengefäßkarussell 28 bereitgestellt. Das Reagenzpackungskarussell wird mit Rollenführungen 92 und einem Spannungsmittel 94 ausgestattet. Die Reaktionsgefäß-Rollenführungen 96 werden ebenfalls mit Federelementen 98 ausgestattet, wobei die Führung und diese verschiedenen Federelemente dem Zweck der Aufrechterhaltung einer endgültigen Spurführung der konzentrischen Karussells dienen, wenn sie von den einzelnen Schrittmotoren bewegt werden.
Die Bewegungssteuerung für das System 2 wird von 22 Schrittmotoren verschiedener Größen durchgeführt, von denen einige hierin genannt sind. Die Beschreibungen und die Arbeitsweise dieser Schrittmotoren werden allgemein wie folgt beschrieben, wobei diese Beschreibung für den Fachmann ausreicht. Alle Schrittmotoren sind Dauermagnetmotoren mit 200 ganzen Schritten pro Wellenumdrehung, was einer Umdrehung von 1,8 Grad pro Schritt entspricht. Ein Einschrittmotor-Steuersystem umfasst folgendes:

(1) Einen mit einem Mechanismus verbundenen Schrittmotor, um den Mechanismus wie erforderlich zu bewegen.
(2) Einen Antrieb, der Spannungen an den Schrittmotor anlegt und bewirkt, dass er sich als Reaktion auf 3 Steuersignale von der Steuerelektronik bewegt; d. h. ein "Indiziergerät".
(3) Ein Indiziergerät, das die Elektronik zum Steuern des Motors durch den Antrieb umfasst. Es bestimmt Bewegungsprofile, die die Drehrichtung, die Zahl der zu bewegenden Schritte und Beschleunigungs- und Geschwindigkeitsparameter einschließen.
(4) Ein Ausgangsstellung-Sensor wird für jeden Schrittmotor verwendet. Der Ausgangsstellung-Sensor wird vom Indiziergerät als Standortbezugspunkt verwendet und kann auch vom Indiziergerät verwendet werden, um nach Fehlern zu suchen.
(5) Codierer werden von den Drehvorrichtungen, den Karussells und dem Überführungsmechanismus verwendet, um die richtige Bewegung zu prüfen. Am Ende einer Bewegung wird die Codiererzahl geprüft, um zu bestätigen, dass sich der Motor an die richtige Stelle bewegt hat.

Der System-Mikroprozessor (CPU) wird verwendet, um die Entfernung, die Geschwindigkeit und die Beschleunigung einer Schrittmotorbewegung zu bestimmen. Er überträgt die Informationen an das Indiziergerät, das dann die Bewegung steuert. Am Ende der Bewegung signalisiert das Indiziergerät dann dem Systemmikroprozessor (CPU), dass die Bewegung abgeschlossen ist. Der System-Mikroprozessor (CPU) prüft dann die Codierer, um die Bewegung zu validieren, wenn ein Drehmechanismus bewegt wurde, und prüft das Indiziergerät, um zu überprüfen, dass es keine Fehler erfasst hat.
Es gibt in jedem System 2 drei Indiziergerätplatten. Alle Platten sind identisch und können bis zu acht Schrittmotoren steuern. Jede Platte verwendet einen Slave-Mikroprozessor, um die acht Indiziergerätfunktionen auf jeder Platte bereitzustellen. Eine solche Kombination von Funktionen wird als "8-Achsen"-Indiziergerät bezeichnet. Zwei der Indiziergerät-Achsen werden nicht verwendet. Die Indiziergerätplatten kommunizieren mit dem System-Mikroprozessor (CPU) über einen Rückwandplatinen-VME-Bus. Die Indiziergeräte haben Adressen, die vor der Installation in das System durch Brücken modifiziert werden. Dies ist der Mechanismus, der es ermöglicht, dass ansonsten identische Platten im selben System-Rückwandplatinen-VME-Bus liegen. Jede Platte wird über den VME-Rückwandplatinenbus mit einem Kabel pro Platte verbunden, das die Indiziergerätsignale zu den Antrieben transportiert. Das Indiziergerät stellt eine Vielfalt an Bewegungsprofilen bereit. Viele der Schrittmotorbewegungen machen es erforderlich, dass die Geschwindigkeit des Motors auf gesteuerte Weise erhöht wird, bis die endgültige Geschwindigkeit erreicht ist. Zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Bewegung muss dann die Geschwindigkeit auf gesteuerte Weise reduziert werden. Dieser Vorgang wird "Geschwindigkeitsprofil" genannt und kann linear, sinusförmig oder parabolisch sein. Die Art von ausgeführtem Geschwindigkeitsprofil wird vom System-Mikroprozessor (CPU) bestimmt. Die Indiziergeräte sind bei Händlern als "gebrauchsfertige" 8-Achsen-Indiziergeräte erhältlich.
Es gibt drei PC-Karten, die verwendet werden, um die 22 unabhängigen Motorantrieb-Schaltungen bereitzustellen. Zwei der Karten sind identisch und werden als "Schrittmotorantrieb"-Karten bezeichnet. Jede der Schrittmotorantrieb-Karten umfasst acht der Funktion nach identische Schrittmotorantrieb-Schaltungen. Sie unterscheiden sich nur in den an jeden Schrittmotor angelegten Strompegeln. Der Strom wird in jeder Antriebsschaltung von einem unabhängigen Widerstand geregelt. Die dritte Karte wird "Leistungs-E/A"-Karte genannt, da sie sieben Motorantrieb-Schaltungen und acht Solenoidantrieb-Schaltungen enthält. Ein einzelner Antrieb empfängt die folgenden drei Eingaben von einem Indiziergerät, das seine Ausgaben an den Schrittmotor steuert:

(1) Schritteingabe – für jede Schrittimpulseingabe wird der Schrittmotor um einen Schritt bewegt.
(2) Richtungseingabe – Signal mit konstantem Pegel, das die Richtung der Motorrotation steuert.
(3) Power Hi-Eingabe – Logikpegel-Eingabe, die bewirkt, dass der Antrieb während der Bewegung die maximale Leistung an den Schrittmotor anlegt. Wenn Power Hi nicht bestätigt wird, wird ein unterer Leistungspegel an den Schrittmotor angelegt, um die Wärme zu reduzieren und um den Systemleistungsverbrauch zu senken, wenn der Motor nicht bewegt wird.

Jede Antriebsschaltung hat ein Paar von Stromeinstell-Wderständen, um den Motor-Strompegel für Power High einzustellen und um einen anderen Motor-Strompegel einzustellen, wenn Power High nicht angegeben wird. Es gibt zwei Paare von Stromeinstell-Wderständen für jede Antriebsschaltung. Zusätzlich hat jede Karte eine Logik, die verwendet wird, um die Position der Karte im Kartenkäfig anzugeben. Es gibt zwei Stifte in den Leistungsrückwandsteckern, die verwendet werden, um jeden Steckerschlitz für die drei Karten , die die Motoren antreiben, zu codieren. Indem man erdet oder nicht angeschlossen lässt, sind vier Kombinationen von zwei Stiften möglich. Die Kartenlogik decodiert die Steckerposition, und mittels FET-Schaltern verbindet dann jede Antriebsschaltung das richtige Paar von Stromeinstell-Wderständen. Die Kartenausgabe ist nur dann aktiviert, wenn der Schrittmotorantrieb in einen der beiden Stecker gesteckt wird, die den Schrittmotorantriebs-Karten zugeordnet sind. Jede Schrittmotorantrieb-Schaltung ist in der Industrie bekannt und bei den meisten Händlern für Schaltkreise erhältlich. Die Schaltung ist als "bipolarer Chopper-Halb-Schritt-Antrieb" bekannt. Obwohl es 200 "ganze Schritte" pro Wellenumdrehung gibt, kann der Motor auf eine Weise angetrieben werden, die dazu führt, dass die Welle auf halbem Weg zwischen der "Ganz-Schritt"-Stellung anhält. Sie kann natürlich auch bei den "Ganz-Schritt"-Positionen anhalten, was insgesamt 400 Schritte pro Wellenumdrehung bedeutet. Dies erhöht die Auflösung des beweglichen Mechanismus und unterstützt die Reduzierung der durch den Motor induzierten Vibration.
Die Leistungs-E/A-Karte schließt, wie oben erwähnt, die sieben Schrittmotorantrieb-Schaltungen und acht Solenoidantriebe ein. Sechs Schrittmotorantrieb-Schaltungen sind der Funktion nach identisch mit denen der Schrittmotorantriebs-Karten. Die siebte ist der Funktion nach dieselbe, außer dass sie mit weniger Kühlkörper ausgerüstet und daher auf das Antreiben von Motoren mit geringerer Leistung beschränkt ist. Diese Schaltung wird verwendet, um die kleine Ausstoßvorrichtung 62 anzutreiben. Es gibt nur ein Paar von Stromeinstell-Wderständen pro Antriebsschaltung, da es nur eine Leistungs-E/A pro System gibt. Die Positionsdecodierungslogik an der Leistungs-E/A ermöglicht nur dann Ausgaben, wenn sie in den Stecker gesteckt wird, der für die Leistungs-E/A-Karte bestimmt ist.
Die Ausgangsstellung-Sensoren werden in die Indiziergeräte eingeführt, und die Codiererschaltungen werden in eine VME-Allzweck-Karte eingeführt, die Zähler für das Zählen der Codiererpulse bereitstellt und die die Zähler dem System-Mikroprozessor (CPU) zur Verfügung stellt. Zu Beginn einer Bewegung setzt der System-Mikroprozessor (CPU) den korrekten Codiererzähler auf Null. Er befiehlt daraufhin einem Indiziergerät, den entsprechenden Schrittmotor um die benötigte Anzahl von Schritten zu bewegen. Am Ende der Bewegung prüft der System-Mikroprozessor (CPU) den Codiererzähler, um sicherzustellen, dass der Motor sich um die richtige Anzahl von Schritten bewegt hat. Es gibt ein "Fenster" für die Zulässigkeit, so dass der Zähler um ein paar Zahlen abweichen kann. Wenn der Zähler um mehr als die zulässige Anzahl abweicht, wird vom System-Mikroprozessor (CPU) ein Fehler erklärt, und der System-Mikroprozessor (CPU) ergreift entsprechende Maßnahmen.
Die Leistungs-E/A-Karte stellt "Zerhackerantriebe" bereit, um verschiedene Magnetventile im System zu steuern. Der System-Mikroprozessor (CPU) setzt ein Bit von 1 der digitalen E/A-Karten, um ein Ventil zu erregen. Das Bit ist optisch mit der Leistungs-E/A-Solenoidantrieb-Schaltung gekoppelt. Die Solenoidantrieb-Schaltung stellt dann etwa 300 msec lang eine 36V-Einschaltspannung bereit, wonach die Spannung auf etwa 27 Volt gesenkt wird, um die Verlustleistung und den Temperaturanstieg des Magnetventils reduzieren. Die untere Spannung wird erreicht, indem die 36V zerhackt angelegt werden, so dass der Zeit-Mittelwert etwa 27 Volt beträgt, obwohl sich die eigentliche Wellenform nur aus 36V und aus Erdungssignalpegeln zusammensetzt. Dies ist auch als Pulsbreitenmodulation bekannt.
Nimmt man auf 6 Bezug, wird das Prozess-Karussell 46 in einer isolierten Querschnittsseitenansicht gezeigt. Ein Reaktionsgefäß 34 befindet sich in der Ruhe- oder Nicht-Betriebsstellung, und ein zweites Reaktionsgefäß 34 befindet sich in der Position für die FPIA-Ablesung. Das Prozess-Karussell 46 ist fähig zu bidirektionaler Bewegung für den zeitlich passenden Transport der verschiedenen Reaktionsgefäße 34 zu einer Pipettortätigkeit, Ablesung oder Überführung an das und vom Karussell. Bis zu etwa 36 oder mehr Reaktionsgefäßen 34 können abhängig vom Durchmesser und der Größenabmessung der Reaktionsgefäße 34 gleichzeitig am Prozess-Karussell 46 verarbeitet werden.
Nimmt man jetzt auf 7 Bezug, schließt der detaillierter gezeigte erste Überführungspipetten-Mechanismus 6 einen Überführungspipetten-Z-Achsenmotor 102 ein, der den Sondenarm 104, die Sonde 106 und die Sondenspitze 108 in einer senkrechten Richtung bewegt, während der Überführungspipetten-R-Achsenmotor 100 den Sondenarm 104, das Sondeneinstellmittel 106 und die Sondenspitze 108 in einer horizontalen Bewegung antreibt. Der erste Überführungspipetten-Mechanismus 6, der manchmal als "Proben-Sondenarmmechanismus" bezeichnet wird, bewegt die Sonde zwischen dem Probengefäß 26, der Reagenzpackung 30, dem Reaktionsgefäß 34 und dem Waschgefäß 40. Das Waschgefäß 40 wird verwendet, um die Innen- und Außenflächen der ersten Überführungspipettier-Mechanismus(6)-Sonde zu waschen. Der Antrieb des ersten Überführungspipetten-Mechanismus ist ein Zahnstangenantriebsmittel entlang der Z- und R-Achse durch die Zweischritt-Motorantriebe. Eine Bremse wird bereitgestellt, um die Z-Achsenstellung im Falle eines Leistungsverlusts zu halten, wodurch Schaden am Systemgerät vermieden wird. Der erste Überführungspipetten-Mechanismus kann z. B. aufgebaut ein, um eine Z-Achsen-Wegstrecke von etwa 3 Zoll und eine R-Achsen-Wegstrecke von etwa 11-1/2 Zoll zu haben.
Der erste Überführungspipetten-Mechanismus 6 und der zweite Überführungspipetten-Mechanismus 50 sind nahe verwandt, was die allgemeine Systemgerätfunktion den Aufbau betrifft, wobei die Änderungen der Strecke und Größe die einzigen wesentlichen Unterschiede darstellen. Beide Einheiten verfügen, wie in der schematischen Seitenansicht in 8 dargestellt, über eine Sondenarmschaltung 110. Die schematische Ansicht veranschaulicht den R-Achsenmotor 100 und den Z-Achsenmotor 102 im Verhältnis zu einer oberen PCB 112 und einem R-Achsen-Ausgangsstellung-Sensor 114. Eine untere PCB 116 ist im Verhältnis zum Z-Achsen-Ausgangsstellung-Sensor 118 dargestellt, wobei ein Spulenkabel 120 die verschiedenen Elemente verbindet.
Die Überführungsstelle 42 spielt eine Schlüsselrolle in der Gerät- und Verfahrensfunktion. Nimmt man auf die 9A und 9B Bezug, wird gezeigt, wie das Überführungselement an der Überführungsstelle 42 in das Reaktionsgefäß 34 mit Hilfe eines Reaktionsgefäß-Überführungsvorsprungs 172 eingreift. Der Überführungsarm 173 wird zwischen den Reaktionsgefäßelementen des Reaktionsgefäß-Karussells 36 herausgestoßen und greift durch die Drehung der Überführungsstelle 42 in den Reaktionsgefäß-Überführungsvorsprung 172 ein. Mit Hilfe eines Überführungsarm-Antriebsrads 174 bewegt das Zahnrad 176 des Überführungsarms 173 den Überführungsarm 173 heraus und in Beziehung zur Überführungsstelle 42. Die Überführungsstelle 42 hat eine Drehachse 178. Ein in Durchsicht gezeigtes Reaktionsgefäß 34' wird als am Vor-Karussell 4 montiert gezeigt, wobei das Reaktionsgefäß-Karussell 36 mit Hilfe des Reaktionsgefäß-Überführungsvorsprungs 172 vom Überführungsarm 173 eingegriffen wird. Das Reaktionsgefäß 34' hat ein Überführungs-Handhabungsmittel, d. h. den Überführungsvorsprung 172, der es ermöglicht, dass der Überführungsarm 173 des Überführung-Krussells ein Eingriffsmittel oder Einleggerät 184 zum Eingreifen in den Überführungsvorsprung 172 des Reaktionsgefäßes 34' positioniert. Das Reaktionsgefäß 34 wird durch die Reaktionsüberführungsstelle 42, die das Reaktionsgefäß 34 zwischen dem Vor-Karussell 4 und dem Prozess-Karussell 46 bewegt, auf der Überführungsstelle dargestellt. Die Überführungsstelle 42 bewegt das ausrangierte Reaktionsgefäß 34 vom Prozess-Karussell 46 zur Abfallausstoßstelle (nicht gezeigt). Die Überführungsstelle 42 wird von einem Schrittmotorantrieb angetrieben und von linearen Präzisions-Kugellagern und Drehachsen-Kugellagern gestützt.
System-Planer
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Analysesystem 2 durch eine Software gesteuert, die vom Systemmikroprozessor (CPU) ausgeführt wird, der auch eine Applikationssoftware zum Erzeugen und Optimieren der Tests ausführt, die am Analysesystem 2 ablaufen (hiernach der "Planer" = scheduler). Der Planer plant die Tätigkeiten der Assays, die entwickelt wurden, indem eine flexible Protokoll-Technologie verwendet wird, die es dem Planer ermöglicht, die Zeit zu verkürzen, in der die mechanischen Bestandteile des Analysesystems 2, d. h. der Betriebsmittel, unbenutzt bleiben, indem die Tätigkeiten, die das Assay umfassen, sequentiell geordnet werden. Diese Tätigkeiten können z. B. das Pipettieren (P), optische oder andere Arten an Lesungen (R), das Patronen-Waschen (W) und MUP-Ausgeben (D) sein, die alle mittels Verwendung der Systembetriebsmittel erfüllt werden. Die Betriebsmittel nach der bevorzugten Ausführungsform des Analysesystems 2 schließen das primäre Karussell 46, das Hilfskarussell 64 und das Prozess-Pipettiergerät 50 ein. Im allgemeinen verwendet eine Tätigkeit nur ein Betriebsmittel, d. h. eine Lesung (R), Waschung (W) oder das Abgeben (D) an einer Stelle eines Karussells. Jedoch verwendet das Pipettieren (P) mehr als ein Betriebsmittel, d. h. das Pipettier-Gerät 50 und ein oder beide Karusselle 46, 64. Die flexible Protokoll-Technologie besteht aus einer Entwicklungssoftware, die von einem Chemiker verwendet wird, um Assays wie beispielsweise FPIA- und MEIA-Assays für die Durchführung durch die Meßgerätausrüstungssoftware am Analysesystem 2 zu entwerfen. Wenn der Chemiker ein Assay entwickelt, verhindert das flexible Protokoll jede Sequenz an Tätigkeiten für das Assay, die nicht am System 2 ablaufen. Solchermaßen erfährt das System 2 nie ein schlechtes Assay, da die Regeln des flexiblen Protokolls bereits im Assay-Protokoll eingebettet sind.
Die flexible Protokoll-Technologie, die verwendet wird, um ein Assay zu entwickeln, bestimmt (1) welche Tätigkeiten für ein spezielles Assay durchgeführt werden müssen und die Reihenfolge, in der die Tätigkeiten durchgeführt werden müssen, (2) die Inkubationsperioden zwischen den Tätigkeiten, (3) wie die Tätigkeiten durchgeführt werden müssen und ihre Zeitdauer, und (4) die Ausgleichs- und Verdampfungsbedingungen für jedes Assay. Mit Bezug auf die erste Beschreibung des flexiblen Protokolls, dem Tätigkeitsprotokoll, zeigen die 10 und 11 die von einem Assay durchzuführenden Tätigkeiten und die Reihenfolge, in der die Tätigkeiten durchgeführt werden müssen. Nimmt man jetzt spezifisch auf 10 Bezug, wird eine Sequenz von vier Tätigkeiten gezeigt: eine erste Pipettier-Tätigkeit (P1), eine erste Lese-Tätigkeit (R1), eine zweite Pipettier-Tätigkeit (P2) und eine zweite Lese-Tätigkeit (R2). Diese Tätigkeitssequenz kann z. B. die Sequenz für das FPIA-Assay, wie detailliert unten beschrieben, sein. Nimmt man jetzt auf 11 Bezug, wird eine zweite Tätigkeitssequenz gezeigt, die zwei Pipettier-Tätigkeiten (P1) und (P2) , eine Wasch-Tätigkeit (W), eine Abgabe-Tätigkeit (D) und eine Lese-Tätigkeit (R) einschließt. Diese Sequenz stellt z. B. die MEIA-Sequenz der Tätigkeiten dar, die ebenfalls detallierter unten beschrieben werden.
Die zweite Beschreibung des flexiblen Protokolls, d. h. die Inkubation-Planung, betrifft, wie in den 12 und 13 gezeigt, die Inkubationsdauer zwischen den Tätigkeiten. Die Inkubation-Planung bestimmt die Zeitspannen zwischen den Tätigkeiten, d. h. die Zeitabhängigkeiten zwischen den Tätigkeiten. Spezifischer schließt die Inkubationsdauer einen Nenn-Zeitverlauf zwischen zwei Tätigkeiten ein, d. h. die Nenn-Inkubationsdauer (NIP) und die Menge an Zeit, um die sie sich ändern kann, d. h. das Inkubationsfenster. Das Inkubationsfenster schließt die Menge an Zeitn ein, die der Planer zu der Nenn-Inkubationsdauer (NIP) addieren oder davon subtrahieren kann, um den Durchsatz des Systems 2 zu optimieren. Nimmt man jetzt spezifisch auf 12 Bezug, bestimmt die Nenn-Inkubationsdauer (NIP) die Zeit zwischen der Pipettier-Tätigkeit (P) und der Lese-Tätigkeit (R). Die Nenn-Inkubationsdauer kann durch die Menge an Zeit verkürzt werden, die vom negativen Abschnitt des Fensters angezeigt wird, wobei in diesem Fall die Lese-Tätigkeit (R) schneller erfolgen wird, oder durch die Menge an Zeit erhöht werden, die der Plusabschnitt des Fensters anzeigt, wobei in diesem Fall die Lese-Tätigkeit (R) später erfolgen wird. Solchermaßen ist der Planer flexibel genug, um die Inkubationsdauer vom Zeitpunkt T1 bis zum Zeitpunkt T2 zu ändern, damit die am System 2 durchzuführende Aufgabe optimiert wird.
Nimmt man auf 13 Bezug, werden sechs Inkubation-Planung-Regeln mit Bezug auf die Zeit gezeigt. Diese Regeln beschreiben die richtige und falsche Sequenz an Tätigkeiten, die mit der Inkubationsdauer verknüpft sind. Regel (1) bestimmt, dass eine Tätigkeit mehr als eine Inkubationsdauer einleiten kann. Genauer leitet die erste Pipettier-Tätigkeit (P1) eine erste Inkubationsdauer (IP1) ein, die die Lese-Tätigkeit (R) bedingt, und auch eine zweite Inkubationsdauer (IP2) ein, die das Erfolgen einer zweiten Pipettier-Tätigkeit (P2) bedingt. Jedoch ist die Umkehrung nicht erlaubt. Nimmt man auf Regel (2) Bezug, kann nur eine Inkubationsdauer in einer Tätigkeit enden. Mit anderen Worten kann eine Tätigkeit nicht durch mehr als eine Inkubationsdauer bedingt werden. Zum Beispiel kann die zweite Pipettier-Tätigkeit (P2) nicht durch die beiden Inkubationsperioden (IP1) und (IP2) bedingt werden, die jeweils durch die erste Pipettier-Tätigkeit (P1) und die Lese-Tätigkeit (R) eingeleitet werden. Die flexible Protokoll-Technologie würde diese Sequenz ungültig machen. Nimmt man auf Regel (3) Bezug, muss die letzte Tätigkeit eines Assays ein Endpunkt für eine Inkubationsdauer sein. Solchermaßen würde die flexible Protokoll-Technologie die zweite Lese-Tätigkeit (R2) ungültig machen, da sie nicht wie die erste Lese-Tätigkeit (R1), die die von der Pipettier-Tätigkeit (P) eingeleitete Inkubationsdauer (IP) beendet, eine Inkubationsdauer beendet. Diese "Nach-Inkubations"-Tätigkeiten sind nicht erlaubt. Nimmt man auf Regel (4) Bezug, sind Tätigkeiten, die nicht von einer Inkubationsdauer bedingt werden, die vor der ersten Inkubationsdauer erfolgen, erlaubt. Diese "Vor-Inkubations"-Tätigkeiten wie beispielsweise die erste Pipettier-Tätigkeit (P1) und die erste Lese-Tätigkeit (R1) sind in einem Assay erlaubte Tätigkeiten, selbst wenn sie durch keine eingreifende Inkubationsdauer bedingt werden, sofern sie vor der ersten Inkubationsdauer (IP) erfolgen, die die zweite Pipettier-Tätigkeit (P2) und die zweite Lese-Tätigkeit (R2) bedingt. Obwohl Vor-Inkubationstätigkeiten erlaubt sind, bestimmt Regel (5), dass die von einer Inkubationsdauer bedingten Tätigkeiten keinem Paar an nicht in einem Verhältnis zueinander stehenden Tätigkeiten vorausgehen können, die von einer zweiten Inkubationsdauer bedingt werden. Genauer mit Bezug auf das spezifische Beispiel für Regel (5): obwohl die Pipettier-Tätigkeit (P2) und die Lese-Tätigkeit (R2) durch die zweite Inkubationsdauer (IP2) mit Bezug aufeinander bedingt sind, verschieben sich ihre Zeiten, da keine entweder durch die erste Pipettier-Tätigkeit (P1) oder durch die erste Lese-Tätigkeit (R1) bedingt wird. Schließlich legt Regel (6) fest, dass eine Tätigkeit, ohne bedingt zu sein, mit einem Spielraum zwischen zwei anderen Tätigkeiten, die von einer Inkubationsdauer bedingt werden, liegen kann. Genauer werden die erste und zweite Pipettier-Tätigkeit (P1) und (P2) von der Inkubationsdauer (IP) bedingt, die die Lese-Tätigkeit (R) nicht bedingt. Die Lese-Tätigkeit (R) ist eine Tätigkeit mit Spielraum, die nicht zeitbedingt ist, sondern nur durch ihre Reihenfolge in Bezug auf die beiden anderen Tätigkeiten bedingt wird, d. h. sie muss nach der ersten Pipettier-Tätigkeit (P1) und vor der zweiten Pipettier-Tätigkeit (P2) erfolgen.
Die dritte Beschreibung der flexiblen Protokoll-Technologie, die Tätigkeitsbeschreibung, bestimmt, wie die Tätigkeiten durchgeführt werden müssen, und ihre Zeitdauer, d. h. das Zeiteinstellung-Protokoll, wie oben angezeigt. Nimmt man spezifischer auf 14 Bezug, wird das Zeiteinstellung-Protokoll für eine Pipettier-Tätigkeit (P) gezeigt. Diese besondere Pipettier-Tätigkeit (P) ähnelt derjenigen, die für das MEIA-Assay verwendet wird, das drei Betriebsmittel des Analysesystems 2 benötigt, die das primäre Karussell 46, das Hilfskarussell 64 und das Prozess-Pipettier-Gerät 50 einschließen. Die Pipettier-Tätigkeit (P) besteht aus 6 Ereignissen, mit einem Vor-Waschereignis zum Zeitpunkt T1 beginnend, wenn die Applikationssoftware bestimmt, dass das Pipettier-Gerät 50 von Kontaminanten aus einer vorherigen Pipettier-Tätigkeit gesäubert werden muss. Wenn jedoch die Systemsoftware weiß, dass die vorherige Pipettier-Tätigkeit die aktuelle Pipettier-Tätigkeit (P) nicht verschmutzen wird, wird das Vor-Waschereignis nicht erfolgen. Das Vor-Waschereignis wird detallierter unten beschrieben.
Die Dauer des Vor-Waschereignisses ist der Systemsoftware bekannt, die mit der Ausführung der Pipettier-Tätigkeit (P) in Bezug auf das zweite Ereignis beginnt, das das primäre Karussell 46 betrifft. Das zweite Ereignis erfolgt zum Zeitpunkt T2, der der Menge an Zeit entspricht, die verstreicht, bevor das Reaktionsgefäß 34 am primären Karussell 46 für das Pipettier-Gerät 50 verfügbar ist. Das Reaktionsgefäß 34 wird nicht zur Verfügung stehen, bis andere Tätigkeiten abgeschlossen wurden und das primäre Karussell 46, falls erforderlich, neu positioniert wurde. Zum Zeitpunkt T2 beginnt das Pipettier-Gerät 50 mit dem Ansaugen eines Fluids aus dem Reaktionsgefäß 34. Wenn ganz angesaugt, bewegt sich das Pipettier-Gerät 50 in die Stellung mit dem Hilfskarussell 64. Die Pipettierdauer für das primäre Karussell 46, Zeitpunkt T2 bis Zeitpunkt T4, schließt die Zeit ein, die erforderlich ist, damit das Pipettier-Gerät 50 das Fluid aus dem Reaktionsgefäß 34 ansaugt, und schließt die Menge an Zeit ein, die erforderlich ist, damit sich das Pipettier-Gerät 50 frei vom primären Karussell 46 bewegt. Das dritte Ereignis erfolgt zum Zeitpunkt T3, der die Menge an Zeit darstellt, die verstreicht, bevor die Patrone 68 am Hilfskarussell 64 für das Prozess-Pipettier-Gerät 50 verfügbar ist. Zum Zeitpunkt T3 befindet sich das Hilfskarussell 64 an einer Stelle für das Pipettier-Gerät 50, damit es mit der Abgabe des Fluids in die Patrone 68 beginnt. Die Ereignisse 4 und 5 erfolgen jeweils zu den Zeitpunkten T4 und T5, und stellen den Zeitpunkt dar, wonach die Karusselle 46, 64 nicht mehr länger für die aktuelle Pipettier-Tätigkeit (P) benötigt werden und für anschließende Tätigkeiten zur Verfügung stehen. Wenn das Hilfskarussell 64 verfügbar wird, ist die Pipettierdauer vom Zeitpunkt T2 bis zum Zeitpunkt T5 abgeschlossen. Nach der Pipettierdauer schließt die Pipettier-Tätigkeit (P) mit der Beendigung eines Nach-Waschzyklus zum Zeitpunkt T6 ab. Ob der Nach-Waschzyklus nötig ist oder nicht, hängt davon ab, ob die aktuelle Pipettier-Tätigkeit (P) die nächste durchzuführende Tätigkeit beschmutzen würde.
Die vorherige Beschreibung zeigt deutlich, dass die flexible Protokoll-Technologie dem Planer es ermöglicht, Assaytätigkeiten richtig sequentiell anzuordnen, Inkubationsperioden zu komprimieren und weitere Funktionen durchzuführen, so dass das Analysesystem 2 optimiert wird, um kontinuierlich bei hohen Durchsatzraten zu arbeiten. Die flexible Protokoll-Technologie ist von einem "feststehenden" Protokoll wie beispielsweise dem in der europäischen Patentanmeldung 410.645, am 30. Januar, 1991 veröffentlicht, offenbarten zu unterscheiden, die einen Analysator beschreibt, der auf einen feststehenden Zyklus eingeschränkt ist, der nicht optimiert werden kann. Wenn der Planer mit dem Ablauf der Planung eines Tests beginnt, wird der Ablauf in zwei Stadien aufgeteilt: (1) der Planer beurteilt die gerade beschriebenen Assaytätigkeiten und die feststehenden Systemtätigkeiten wie beispielsweise lade- und entladetätigkeiten des Reaktionsgefäßes (34), um sicherzustellen, dass die Ausführung des Tests nicht mit den Tätigkeiten eines anderen laufenden Tests zeitlich zusammenfallen wird, bevor der Test zusammengestellt wird; und (2) ein Versuch, jede Testtätigkeit innerhalb der Parameter des Assay-Protokolls vor ihrer ursprünglich erstellten Ausführungszeit durchzuführen, um die Zeitspanne zu verkürzen, in der die Betriebsmittel unbenutzt sind, und um den Durchsatz der Tests im System zu steigern.
Im ersten Stadium wählt der Betreiber die Reihenfolge, in der die Tests durchgeführt werden, um am System 2 abzulaufen, indem das Aufstellen der Proben 26 am System 2 ausgesucht wird. Die Probe 26, die am nächsten zur Pipetten-Station gesetzt wird, ist die erste Probe, die vorbereitet wird, um am System 2 abzulaufen. Um einer Verdampfung vorzubeugen, wird kein Test vorbereitet, bis der Planer sicherstellt, dass alle von den Testtätigkeiten verwendeten Betriebsmittel zu den erforderlichen Zeitpunkten, die im Assay-Protokoll des Tests geschildert werden, zur Verfügung stehen. Die Vorbereitung des nächsten Tests in der Reihe wird verschoben, wenn die Tätigkeiten der anderen laufenden Tests Betriebsmittel zu dem Zeitpunkt verwenden, der von einer Tätigkeit des nächsten Tests benötigt wird. Der Probenvorbereitungsbereich des Systems 2 bleibt leer, bis der nächste Test ohne Schwierigkeiten erfolgreich geplant ist. Wenn z. B. eine Pipettier-Tätigkeit (P), die zwanzig Sekunden dauert, manchmal während eines zweiminütigen Fensters innerhalb von 3-5 Minuten nach einer Zusammenstellung-Tätigkeit durchgeführt werden muss, wird die Vorbereitung verschoben, bis die Pipettier-Tätigkeit irgendwo in diesem Fenster erfüllt wird. Wenn die richtige Planung des nächsten Tests erreicht werden kann, wird der Test vorbereitet und in den Prozessbereich überführt.
Das zweite Stadium des Planungsverfahrens stellt die Optimierung der Arbeitslast für jedes Systembetriebsmittel dar, um sowohl die Leerzeit des Betriebsmittels als auch die für die Durchführung der Arbeitslast des Betriebsmittels benötigte Zeit zu verkürzen. Wenn die Tests einmal in den Prozessbereich überführt sind, optimiert der Planer die bestehende Planung für jedes Betriebsmittel. In vorbestimmten Intervallen untersucht der Planer das nächste Arbeitsintervall für jedes Betriebsmittel. Wenn es in diesem Intervall irgendeine Leerzeit gibt, versucht der Planer, die Leerzeit zu verkürzen, indem die Arbeitslast des Betriebsmittels neu angeordnet wird, um die Leerzeit zu beseitigen, dafür sorgend, dass die Tätigkeiten innerhalb ihrer gestatteten Inkubationsfenster bleiben. Wenn die Optimierung dieses Intervalls abgeschlossen ist, wird dieser Abschnitt der Arbeitslast zu den bestimmten Zeitpunkten vom Betriebsmittel durchgeführt. Der Planer fährt solange mit der Vorbereitung der Proben fort, wie es Proben 26 am System 2 gibt, die Tests haben, deren Ablauf befohlen wird. Die Optimierung der Arbeitslasten der Betriebsmittel wird fortfahren, bis alle in das System überführten Tests die Verarbeitung beendet haben.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung stellt ein Verfahren zum Unterbrechen der Planervorbereitung der Proben 26 bereit. Gemäß diesem Merkmal kennzeichnet der Operator des Systems 2 eine Probe 26 für eine Prioritätsabwicklung (hiernach "Stat-Probe") sowohl im Vorderendbereich als auch im Verarbeitungsbereich des Analysesystems 2. Der Operator wählt die Reihenfolge, in der die Tests für den Ablauf am System 2 vorbereitet werden, indem das Einsetzen der Proben 26 in das Proben-Karussell 28 ausgewählt wird. Die Probe 26, die am dichtesten zur Pipetten-Station gesetzt wird, ist die erste Probe, die vorbereitet wird, um am System 2 abzulaufen. Dieses Vorbereitung eines Muster einer Probe (26) wird immer dann unterbrochen, wenn der Operator einen Stat-Test am System 2 ansetzt. Wenn ein Stat-Test bestellt wird, wird das System 2 die Vorbereitung des Tests an der aktuellen Probe beenden und sich dann direkt zur Stat-Probe bewegen, um all ihre Tests vorzubereiten. Um einer Verdampfung vorzubeugen, wird für einen Test keine Probenvorbereitung beginnen, bevor nicht die richtige Planung der Testtätigkeiten im Verarbeitungsbereich gewährleistet ist.
Der System-Planung-Algorithmus wird für die Stat-Verarbeitung ebenfalls modifiziert. Der für normale Tests verwendete Planung-Algorithmus versucht, die Zahl der im Gerät verarbeiteten Tests stündlich zu maximieren. Dies erfolgt, indem genügend Zeit zwischen den Testtätigkeiten gestattet wird, um zu erlauben, dass weitere Testtätigkeiten in diesen Zwischenräumen durchgeführt werden. Der für Stat-Tests verwendete Planung-Ansatz versucht, diesen einen Test in der möglichst kürzesten Zeit abzuwickeln. Jede Tätigkeit eines Stat-Tests wird, wie in der Assydefinition des Tests bestimmt, zum frühst möglichen Ausführungszeitpunkt geplant. Wenn alle Tätigkeiten eines Tests garantierte richtige Planungen im System 2 sind, wird mit der Probenvorbereitung des Tests begonnen. Nachdem alle Tests an der Stat-Probe vorbereitet sind, wird das System 2 zur Probe 26 zurückkehren, an der es arbeitete, bevor es die Stat-Probe bediente.
Stat-Tests erfreuen sich einer besonderen Erwägung im Verarbeitungsbereich, wenn es in der Arbeitslast eines Betriebsmittels eine Leerlaufzeit gibt. An vorbestimmten Intervallen untersucht der Planer das nächste Arbeitsintervall, das jedem Betriebsmittel im Verarbeitungsbereich des Systems zugeordnet ist. Wenn es in diesem Intervall irgendeine Leerlaufzeit gibt, versucht der Planer, sie zu verkürzen, indem er, wie oben detaillierter beschrieben, die Arbeitslast des Betriebsmittels neu anordnet. Für dieses Betriebsmittel geplante Testtätigkeiten, die, wie in ihren Assay-Protokollen bestimmt, früher durchgeführt werden können als sie momentan geplant sind, werden nach vorne bewegt, um die Leerlaufzeit zu füllen. Stat-Testtätigkeiten sind die ersten Kandidaten, die in der Arbeitslast nach vorne gezogen werden, womit weiterhin die Zeit verkürzt wird, die erforderlich ist, um den Stat-Test im Gerät zu verarbeiten. Obwohl Stat-Tests eine besondere Planung-Behandlung empfangen, wird dies so gemacht, ohne den Durchsatz des Systems negativ zu beeinflussen.
Intelligente Waschung
Die vorliegende Erfindung stellt zusätzlich ein Verfahren bereit, um analytische Wechselwirkungen zu identifizieren, die zwischen verschiedenen Schritten in einem Direkzugriff-Analysesystem wahrscheinlich auftreten, vor allem in Schritten, die Pipettier-Sequenzen beeinhalten, in denen die wahrscheinlichen Wechselwirkungen von Testproben oder Reagenzien verschleppt oder kreuz-kontaminiert werden. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung bestimmt, wann diese Wechselwirkungen wahrscheinlich sind, und berücksichtigt sogar in diesen Situationen die Direktzugriff-Verarbeitung (d. h. das Verfahren und das Gerät erlauben dem System, in Fällen, in denen diese Wechselwirkungen wahrscheinlich sind, auf andere Weise zu reagieren als in Fällen, in denen sie unwahrscheinlicher sind). Die Erfindung kann dies tun, da die Systemsoftware (speziell die Planer-Software) in der Lage ist, Pipettier-Ereignisse direkt in die Verarbeitungs-Zeitreihenfolge zu fügen oder daraus zu entfernen, um das Verschleppen oder Kreuz-Kontaminieren zu steuern. Durch das Einfügen und Entfernen der Pipettier-Ereignisse ändert das System die Testproben- und Reagenswaschmengen, um den Waschmengen zu entsprechen, die für die verarbeiteten besonderen Testproben oder Reagenzien erforderlich sind, damit die Möglichkeit von Wechselwirkungen ausgeschaltet wird.
Die vorliegende Erfindung ist in der Lage, das Verschleppen oder Kreuz-Kontaminieren zu steuern, indem eine einfache Matrix, wie detailliert unten beschrieben, verwendet wird. Die Matrix wird festgelegt, um die vom System durchgeführten besonderen Pipettier-Schritte mit der Möglichkeit, dass diese Schritte Verschleppen oder Kontaminieren, in ein Verhältnis zu bringen. Auf der Grundlage der Werte, die durch das System aus dieser Matrix bestimmt werden, modifiziert das System die Waschvolumina zwischen den Pipettier-Schritten, um die Waschvolumina so gering wie möglich zu halten, aber genug Waschvolumen zu erlauben, um eine Kontamination oder Verschleppung auszuschließen. Das Gerät und das Verfahren der Erfindung sind besonders nützlich, wenn sie in das speziell hierin beschriebene automatische Analysesystem eingeschlossen werden, wobei das System in der Lage ist, gleichzeitig zwei oder mehr Assays an einer Vielzahl an Testproben auf eine kontinuierliche und direkt-zugreifende Weise durchzuführen.
Um die Verschleppung und Kontamination zu reduzieren, blicken das vorliegende System und Verfahren tatsächlich auf die Quellen, die das Problem bewirken. Dieses Konzept kann man besser verstehen, indem das allgemeine Schema der Planer-Software und die Pipettier- und Waschschritte erwogen werden. Da jeder Pipetten-Schritt zu einer Verschleppung oder Kontamination führen als auch womöglich für eine Verschleppung empfänglich sein kann, stellt die vorliegende Erfindung einfache Kategorien für das Kontaminationspotential eines jeden Pipetten-Schritts bereit und kennzeichnet dann, für welche dieser Kategorien jeder Assayschritt empfänglich ist. Hier kommt die zuvor erwähnte Matrix zum Einsatz. Die Matrix wird auf der Grundlage der von der Planer-Software geplanten vorausgegangenen oder späteren Pipettier-Schritten erstellt, um zu kennzeichnen, wann eine Verschleppung oder Kontamination wahrscheinlich ist. Das Gerät und das Verfahren veranlassen auf der Grundlage der Werte aus der Matrix, die den vorausgegangenen und späteren Pipettier-Schritten entsprechen, dass das Analysesystem mit den passenden Waschmerkmalen reagiert, um die Möglichkeit einer unerwünschten Verschleppung oder Kontamination auszuschalten, wenn sie wahrscheinlich auftreten. Während des Betriebs wird das Analysesystem automatisch bis zu einer Nenn-Stufe gesäubert, die im gewöhnlichen Fall für die Beseitung der Verschleppung bzw. Kontamination geeignet ist. In führeren Systemen war es nötig, das System bei einer äußersten Stufe zu reinigen, um die Verschleppung oder Kontamination für den schlechtesten Fall auszuschalten. Die vorliegende Erfindung stellt jedoch eine Extra-Waschung in jenen Fällen bereit, in denen die Systemsoftware auf der Grundlage der geplanten Sequenz die Situation eines möglicherweise kontaminierenden Schritts kennzeichnet, der vor einem empfänglichen Schritt erfolgt. Im Falle dieser Kombination veranlaßt die Software das System, eine vorbestimmte Super-Waschung zu aktivieren, die angemessen ist, um die Verschleppung in diesen extremen Fällen zu steuern.
Dieser Ansatz in der vorliegenden Erfindung reduziert den vom System durchgeführten Waschaufwand, da die empfänglichen Schritte nicht notwendigerweise immer den Kontaminationsschritten folgen und somit die Super-Waschung nicht immer benutzt wird. Kurz zusammengefasst zählt das Verfahren des Systems sowohl für die Situation, in der die gewöhnliche Waschung benötigt wird, als auch für die Situation, in der eine größere Waschung erforderlich ist, und bestimmt, welche Waschart in irgendeinem Fall nötig ist, selbst wenn es infolge der kontinuierlichen und direkt-zugreifenden Natur des Systems nicht möglich ist, a priori zu wissen, wann das Auftreten einer Verschleppung wahrscheinlich ist und wann nicht. Die vorliegende Erfindung erlaubt auch, dass Pipetten-Schritte in die Verarbeitungs-Zeitanordnung gefügt oder daraus beseitigt werden, wie es für die Direktzugriffnatur des Systems nötig ist, und die hält die Möglichkeit der Ausschaltung einer Kontaminationssituation bei. Darüber hinaus erlaubt die Erfindung, dass die Software die benötigte Waschung einstellt, ohne dass sie andere Pipettier-Schritte in der Verarbeitungs-Zeitanordnung betätigen muss, selbst dann nicht, wenn in einem System ein kontinuierlicher Betrieb erlaubt ist.
Das Verfahren und das Gerät sind aufgebaut, um den Waschfluidverbrauch durch das Gerät so gering wie möglich zu halten, indem die Systemsoftware einiges von der Grundinformation aufspürt, die die Pipettier-Schritte betrifft und die unmittelbar jedem vorgegebenen Schritt in der Zeitanordnung vorausgeht oder diesem folgt. Da sie die Wechselwirkung aller Assays miteinander beinhalten, wird bevorzugt, dass alle Assays denselben Ansatz verwenden, um die Pipette innerhalb ihres Protokolls zu reinigen. Nicht wie die zuvor beschriebenen Waschsysteme und -verfahren, (1) reduziert das Verfahren gemäß der Erfindung das Waschvolumen, um bei der Verwaltung der vorhandenen Flüssigkeit und des Abfalls zu helfen; und (2) verkürzt die Waschzeiten, um bei der Verbesserung des Durchsatzes zu helfen.
Speziell wurde die Probenwaschsteuerung in den zuvor beschriebenen Systemen durch Empfehlungen für eine Nachwaschung im Anschluß an jeden Pipettier-Block wie folgt bereitgestellt: Pipettier-Sequenz 1/Nachwaschen 1 > Pipettier-Sequenz 2/Nachwaschen 2
Gemäß der Erfindung wird die grundlegende Pipetten-Reinigung wie zuvor bereitgestellt, d. h. mit einer Nachwaschung, die ausreichen sollte, um die Verschleppung für die meisten Assayschritte, die dieser folgen könnten, zu steuern. Wenn jedoch das empfohlene Nachwaschen unangemessen ist, um die Kreuz-Kontamination bzw. die Verschleppung zum folgenden Schritt zu steuern, dann wird für diesen zweiten Schritt wie folgt eine Vorwaschung eingeschlossen: Pipettier-Sequenz 1/Nachwaschen 1 > Vorwaschen 1/ Pipettier-Sequenz 2/ Nachwaschen 2
Das Vorwaschen ist veränderlich und hat zwei Schritten: Nenn und Super. Das Nenn-Vorwaschen ist der Anteil, der immer verwendet werden sollte. Wenn eine Verschleppung möglich ist, würde dann die Super-Waschung verwendet werden. Für gewöhnlich wäre die Nenn-Waschmenge 0. Da das Methodensoftwaremerkmal kennzeichnet, wann eine Verschleppung möglich ist, kann der Wert der im System verwendeten Nachwaschmenge in Bezug auf den Wert, der vor dem Verfahren verwendet wurde, reduziert werden, wodurch nicht mehr jedes Assay gut genug gereinigt werden muss, um die Verschleppungssituation des schlechtesten Falls zu steuern. Eine für die Steuerung der Verschleppung benötigte zusätzliche Waschung wird mittels der Super-Waschung hinzugefügt, wenn die Software ein Verschleppungspotential identifiziert.
Parameter, Tabellen und Terminologie für das schnelle Waschen
Das Verfahren verwendet vorzugsweise fünf Parameter, um jeden Pipettier-Schritt zu beschreiben, zwei Indexwerte und drei Waschparameter, worin (i) die beiden Indexwerte sus (Kontaminationsanfällig) und con (Wahrscheinlichkeit zu kontaminieren) sind; und (ii) die drei Waschparameter nom (Nenn-Vorwasch-Nummer), sup (Super-Vorwasch-Nummer) und pw (Nachwasch-Nummer) sind. Die Waschparameter sind keine Mengen. Die Waschparameter sind Nummern, die Waschungen in einer Waschbibliothek, wie unten beschrieben, kennzeichnen.
Aktuelle Waschbibliothek
Die sus- und con-Parameter werden verwendet, um die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten einer Verschleppung bzw. Kreuz-Kontamination zu markieren. Sie stehen mittels der Matrix des vorliegenden Verfahrens zueinander in Bezug.
Die Matrix des vorliegenden Verfahrens enthält nur 0e und 1e, die jeweils einem An und Aus entsprechen; 0 = Wahrscheinlichkeit für Verschleppung; 1 = Wahrscheinlichkeit, das keine Verschleppung besteht.
Verfahrensmatrix
con-Parameter

1 nicht kontaminierend (keine Probe)
2 Ansaugen der Probe bzw. der Probenmischung mit Luftspalt
3 Ansaugen der Probe bzw. der Probenmischung ohne Luftspalt

sus-Parameter

1 für keine Kontamination anfällig
2 empfänglich für Ansaugen der Probe bzw. Probenmischung mit einem Luftspalt
3 empfänglich für das Ansaugen der Probe bzw. Probenmischung mit und ohne Luftspalt

Ein Pipetten-Block ist z. B. anfällig für die ganze Proben-Pipettierung (sus Index = 3). Für einen vorausgegangenen Pipetten-Schritt, der einen con-Index von 1 (Matrixwert = 0) hat, wird keine Super-Waschung durchgeführt. Für einen vorausgegangenen Pipetten-Schritt, der einen con-Index von 2 oder 3 (Matrixwert = 1) hat, wird die Super-Waschung durchgeführt.
Die Matrix des vorliegenden Verfahrens stellt die Information für die Software bereit, dass die Wahrscheinlichkeit einer Verschleppung oder Kreuz-Kontamination besteht, stellt aber keine Information für die Software in Bezug auf die für einen Waschschritt zu verwendende Menge bereit, die stattdessen aus den nom-, sup- und pw-Parametern bereitgestellt wird. Die Matrix des vorliegenden Verfahrens kann ausgedehnt werden, sollten weitere kontaminierenden Arten zusätzlich zur Probe bestimmt werden.
Der con-Parameter und die pw-Nummern beschreiben der Software, in welchem Zustand die Sonde vor dem nächsten Pipettier-Schritt ist. Die zum Kennzeichnen dieser Parameter festgelegten Regeln für die Pipettier-Schritte sind Erfordernisse für alle anschließenden Assays.
Die con- und pw-Parameter werden wie folgt bestimmt.
Von einem Ansaugen von mehr als 150 μl der Probe bzw. Probenmischung mit einem Luftspalt wird aufgrund der Notwendigkeit, ein übermäßiges Waschen zu benutzen, abgeraten.
Zum Ansaugen der Probe/Probenmischung ohne einen Luftspalt 3, verwende man dieselben pw-Werte wie oben.
"*" deutet darauf, dass der Grad der vorliegenden Proben-Verschleppung, wenn das Verfahren der vorliegenden Erfindung nicht verwendet wird (nur Nachwaschen), 10 ppm oder weniger mit den obigen Empfehlungen. In allen Fällen ist der gestattete Mindest-pw-Wert eine Waschung von 2 ml.
Die sus-, nom- und sup-Parameter stehen unter der Steuerung des Assay-Protokolls. Es ist verständlich, dass alle Kriterien, die zum Kennzeichnen dieser Parameter festgelegt werden, Empfehlungen sind, und dass der Assay-Protokollentwickler am besten wissen wird, welche Pipettier-Sequenzen für eine Verschleppung anfänglich sind, welche Sequenzen das Problem erzeugen und welche Waschmenge nötig ist, um die Sonde zu säubern.
Nenn- und Super-Waschungen werden für einen anfälligen Pipetten-Block verwendet, um die Verschleppung zu steuern. Man verwende 0 für die Wascharchivnummern 8 bis 12, worin nur das Waschen in einer Waschschale nötig ist: nom = 0 – keine Nenn-Vorwaschung wird durchgeführt; nom = 8 bis 12 – man verwende Wascharchivnummern 8 bis 12 (1-5 ml Waschung-Waschschale); sup = 0; keine Super-Vorwaschung wird durchgeführt; sup = 8 bis 12 – man verwende Wascharchivnummern 8 bis 12 (1-5 ml Waschung-Waschschale).
Aufgrund der Planung-Bedingungen kann das Super-Waschvolumen nicht größer sein als die Mindest-Nachwaschung (2 ml) plus die Nenn-Waschung; wenn es nicht nötig ist, eine größere Super-Waschmenge zu verwenden, sollte auch die Nenn-Waschung erhöht werden. Wenn z. B. die Nenn-Waschung 0 ml ist, kann die Super-Waschung nur 0, 1 oder 2 ml sein. Wenn die benötigte Super-Waschung 4 ml ist, muss die Nenn-Waschung mindestens 2 ml sein.
Das Mindest-Nachwascherfordernis- und Super-Waschvolumen-Bedingung gewährleistet nicht nur die richtige Planung, sondern schützt das System auch davor, dass ein stark kontaminierender Schritt von einem anfälligen Schritt "verborgen" wird, da zwischen ihnen ein einfacher Schritt in der Zeitanordnung liegt, der nur eine Mindestwaschung braucht. Das Mindest-Nachwaschungserfordernis garantiert, dass die Sonde richtig gereinigt wird, wenn dieser anfängliche Schritt pipettiert werden muss.
Das Zusammenstellungszentrum (kitting center) wird als ein Pipetten-Block behandelt. Verschleppungsexperimente haben gezeigt, dass eine Nachwaschung von etwa mindestens 2 ml ausreicht, um die Sonde bis zu einem Verschleppungsgrad von 1 ppm oder weniger zu reinigen, wenn die Sonde, gefolgt vom Waschen und Pipettieren der Reagenzien, als erstes zusammengesetzt wird. Die der Gesamtwaschung folgenden Probe sollte etwa eine Gesamtwaschung von 4 ml vor der nächsten Zusammenstellung-Tätigkeit sein. Die Kontamination der der Sonde folgenden Reagenzflasche wird von außerhalb der Sonde erfolgen. Dies wird auf unbedeutende Grade durch die Waschung auf die Abfallschale gesenkt, z. B. 200 bis 1000 μl, gefolgt von einer Waschung auf die Waschschale von zwischen etwa 1 ml auf etwa 2 ml.
Chemilumineszenztest
Gemäß einer anderen Ausführungsform werden Verfahren und ein Gerät bereitgestellt, um ein Chemilumineszenzsignal zu messen, das von einem Immunkomplex erzeugt wird, der mit dem Analyt aus einer Testprobe wie beispielsweise homogenen Chemilumineszenzassays und heterogenen Chemilumineszenzassays gebildet wird. Gemäß einer Ausführungsform wird ein Chemilumineszenz-Erfassungssignal durch einen immobilisierten Immunkomplex erzeugt, der mit einem Antikörper beschichtete Magnetpartikeln umfasst, die durch ein Magnetfeld getrennt werden. Gemäß diesem Verfahren wird eine optische Küvette, die den Immunkomplex enthält, der an die in der Lösung fein verteilten Magnetpartikeln gebunden ist, verwendet, worin ein Magnetfeld an der Wand der Küvette beaufschlagt wird, um die Trennung durchzuführen. Die Partikeln, die den Immunkomplex enthalten, werden gewaschen, ein Auslöserreagens hinzugefügt und die aus den markierten Partikeln entstandene Chemilumineszenz mittels Verwendung eines Chemilumineszenz-Erfassungssystems in der Küvette erfasst und gemessen. Gemäß einem weiteren Verfahren wird der Analyt in einer Flüssigphase eingefangen, die z. B. Mikropartikeln, polyione Fangmittel usw. benutzt, die eine Bindeaffinität für den Analyt haben, worin der Fanganalyt anschließend durch ein poröses Element immobilisiert wird und danach ein Chemilumineszenzsignal chemisch erregt und erfasst wird. Entsprechend benutzt dieses Verfahren innerhalb eines kontinuierlichen und direkt-zugreifenden Analysesystems auf vorteilhafte Weise schnelle Verschmelzungsraten in der Lösung, um für einen großen Umfang an Analyten hoch empfindliche Assays bereitzustellen. Diese Verfahren sind vor allem in Zusammenhang mit einem wie hierin beschriebenen automatischen, kontinuierlichen Analysesystem-Gerät mit wahlfreiem Zugriff von Vorteil, und das weiterhin eine Fluoreszenz- und Chemilumineszenzassay-Bearbeitung auf derselben Plattform einschließen kann. Dieses automatische Analysesystem ist in der Lage, kontinuierlich und mit wahlfreiem Zugriff gleichzeitig zwei oder mehr Assays an einer Vielzahl an Testproben durchzuführen. Speziell kann das Immunoassay-Analysesystem-Gerät der Erfindung als ein einem Mikroprozessor zugrundeliegendes System an integrierten Unteraufbauten mit verschiedenen Assaygruppen angesehen werden, die mittels eigener und veränderlicher Softwaremodulen durchgeführt werden. Das dem Mikroprozessor zugrundeliegende System verwendet Roboterarm-Pipettier-Geräte mit zwei Stufen an Freiheit und bidirektionale Dreh-Karusselle, um Proben zu verarbeiten. Kritische Assayschritte wie beispielsweise Inkubationen, Waschungen und Musterprobenverdünnungen werden automatisch, wie geplant, vom Gerät durchgeführt.
Insbesondere ist das automatische, kontinuierliche und direkt-zugreifende Analysesystem-Gerät in der Lage, Chemilumineszenzassays wie jene durchzuführen, die im gemeinsam besessenen U.S.-Patent Nr. 5.089.424 und der U.S.-Patentanmeldung Nr. 206.645, eingereicht am 14 Juni, 1988, beschrieben werden. Wie beschrieben, sind durch das Systemgerät mindestens zwei Chemilumineszenzarten, der Magnetpartikeleinfang und der Mikropartikel-Membraneinfang, möglich. Chemilumineszenzassay-Verfahren arbeiten, indem sie einen Vorteil aus den Lichtstreueigenschaften bestimmter Konjugatmoleküle beziehen. Jene Verfahren können entweder homogen oder heterogen sein. In den homogenen Assayabläufen wird die Lichtabsorption eines die besonderen Antikörper enthaltenden flüssigen Mediums gemessen. Die Antikörper werden mit Antigenen in Reaktion gebracht, um einen Niederschlag zu bilden. Die Antigen-Antikörper-Niederschlaglösung wird dann dem Licht ausgesetzt, das vom Antikörper absorbiert werden kann. Der Unterschied in der Lichtabsorption, der von den zwei Lichtabsorptionsschritten gemessen wird, wird bestimmt, und dieser Unterschied zeigt das Vorliegen oder die Abwesenheit der Zusammenballung des Antikörpers und des Antigens an. Da die Zusammenballungsreaktion die Konzentration des Antikörpers in der Lösung reduziert, wird die Lichtabsorption durch das flüssige Medium im Verhältnis zum Grad des gebildeten Antigen-Antikörperniederschlags gesenkt. Wie es für die Verfahren und das Gerät zum Durchführen homogener Assays normal ist, erfordern diese Verfahren für die weitere Analyse keine Trennung einer Festphase vom Reaktionsgemisch. In heterogenen Assay-Verfahren muss andererseits das Festphasenmaterial getrennt werden. In diesen Verfahren werden kleine Mengen der klinisch bedeutenden Verbindungen in einer flüssigen Testprobe quantifiziert, indem eine Lichtquelle auf die Probe fokussiert wird. Es könnte z. B. eine Fluoreszenz-Lichtquelle verwendet werden. In diesem Fall bewirken die Fluoreszenzpartikeln in der Probe Fluoreszenzbedingungen, deren Intensität die Intensität des Lichtstrahls und die Konzentration der Fluoreszenzpartikeln in der Probe betreffen. Ein Detektor, der in Verbindung mit dem Lichtstrahl benutzt wird, tastet die Photone ab, die die Fluoreszenzausstrahlungen der Partikeln bilden, wenn sie durch den Lichtstrahl erregt werden. Ein Festphasenmaterial in der Probe muss anschließend für die weitere Analyse und bevor die Fluoreszenzemissionen erfasst und gemessen werden können, aus dem Gemisch herausgetrennt werden.
15 ist eine Schnitt-Draufsicht des automatischen Analysesystems mit entfernten Deckelteilen, um das automatische Analysesystem detailliert und im Stellungsverhältnis der beiden Erfassungssystemarten zu zeigen, die die Chemilumineszenzassay-Technologie verwenden, einem Magnetpartikel-Einfangsystem und einem Mikropartikel-Membran-Einfangsystem, die in der vorlie genden Erfindung verwendet werden können. In einem dieser Erfassungssysteme hat das Prozess-Karussell zwei magnetische Trennstellen 67 und einen darauf eingeschlossenen Chemilumineszenz-Leser-Erfassungsmodul 69 für den Magnetpartikeleinfang, damit Chemilumineszenz-Magnetpartikel-Einfang-Assays bereitgestellt werden. Im anderen Erfassungssystem weist das Patronenrad-Karussell einen daran montierten Chemilumineszenz-Leser 71 auf, um Mikropartikel-Membran-Einfang-Assays bereitzustellen.
Eine Zeichnung in einer Querschnittansicht eines Signalerfassungsmoduls 69 für die Verwendung im Magnetpartikel-Einfangsystem 67, 69 wird in 16 gezeigt. Der Erfassungsmodul 69 umfasst einen Lichtführer 602. Der Modul 69 wird horizontal in einem Gehäuse 638 montiert und nahe an den wegwerfbaren Küvetten 140 (im Phantom gezeigt) auf dem Reaktionskarussell 46 (in 16 nicht gezeigt) eingesetzt. In dieser Stellung kann der Signalerfassungsmodul 69 Lesungen zu den Inhalten einer jeden Küvette 140 machen, wenn diese am Modul 69 vorbeikommt.
In 17 wird eine Zeichnung in einer Querschnittansicht eines Signalerfassungsmoduls 71 für die Verwendung im Mikropartikel-Membran-Einfangsystem dargestellt. Der Erfassungsmodul 71 schließt eine Lichtröhre 650 ein. An beiden Seiten der Lichtröhre 650 werden Einspritzleitungen 652 positioniert. Der Modul 71 wird senkrecht über den Leiterpatronen 654 des Reaktionskarussells 46 (in 17 nicht gezeigt) angebracht, um den Modul 71 für die Erfassung der Inhalte einer jeden Patrone 654 einzusetzen, wenn sie am Modul vorbeikommt. Der Modul 71 schließt auch ein Lichtschild 660 ein, das für die Abschirmung davor dient, dass Umgebungslicht die Lesung stört. Die in dieser Art an System benutzte Patrone 654 ist ein Behälter, der eine trichterförmige Öffnung 656 für die Patrone 654 und ein festes, poröses Element 658, vorzugsweise inform einer Fasermatrix, hat.
Es ist ausdrücklich klar, dass die beiden in den 16 und 17 gezeigten Systeme, das Magnetpartikel-Einfangsystem 69 und das Mikropartikel-Membran-Einfangsystem 71, jeweils als beispielhaft für solche Systemarten vorgesehen sind. Weitere Systeme und Anordnungen und Konfigurationen sind möglich. Der Betrieb eines jeden solchen Systems wird jedoch auf etwa dieselbe Weise arbeiten. Durch die Chemilumineszenz freigesetzte Photone aus den Inhalten der Küvette 140 bzw. Patrone 654 (je nach Fall) werden mittels einer Lichtröhre 602, 650 des Erfassungsmoduls 69, 71 an eine Photovervielfacherröhre (nicht gezeigt) übertragen. Der Modul 69, 71 und der Photovervielfacherröhrenaufbau mißt, wie anlegbar, das Chemilumineszenzsignal der Inhalte der Küvette 140 bzw. Patrone 654.
Flüssigkeitsstandabtastung
Es wird auch ein System und Verfahren für die Abtastung der Fluidstände in den verschiedenen Probenbehältern des automatischen Analysesystems bereitgestellt. Das Fluidstand-Abtastsystem erfasst, wann auch immer die automatische Pipetten-Sonde eine Flüssigkeit berührt. Das System erfasst Amplitudenänderungen in einem Signal im Bereich der Hochfrequenz (HF-Signal), das von der Sonde ausgestrahlt und von einer Reihe an Antennen empfangen wird, die sich unter den verschiedenen Probenbehältern befinden. Das System kann man sich als erfasste Kapazitanzänderung zwischen der Sonde und der anlegbaren Antenne denken, wenn die sonde die Flüssigkeit berührt. Das System überwacht kontinuierlich die Kapazitanz der Sonde in der Luft und erfasst eine schnelle Änderung in der Kapazitanz als Reaktion auf die die Flüssigkeit berührende Sonde.
Ein bedeutendes Merkmal des Fluidstand-Abtastsystems liegt darin, dass die Flüssigkeit nur gemeldet wird, wenn sowohl die Signalamplitude als auch die Rate der Signaländerung darauf deuten, dass die Sonde die Flüssigkeit berührt hat. Vorherige Systeme, die die Signalamplituden verwendeten, um Flüssigkeiten zu erfassen, meldeten Flüssigkeitserfassungen nur auf der Grundlage von Signalamplituden, die einen vorab eingestellten Schwellwert überstiegen. Daher wurden diese Systeme nachteilig von den Änderungen in der Signalamplitude beeinflußt, die durch Änderungen in der Temperatur, Feuchtigkeit, im Altern der Teile, in Teiländerungen und am bedeutendsten in der Sondenstellung in Bezug auf das automatische Analysesystem eingeführt werden. Diese Bedingungen veranlaßten die vorherigen Systeme manchmal, fälschlicherweise das Vorhandensein eines Fluids zu erfassen, oder umgekehrt, das Vorhandensein eines Fluids nicht zu erfas sen. Dass die Flüssigkeitserfassung sowohl auf der Signalamplitude als auch der Änderungsrate der Signalamplitude basiert, reduziert stark die Zahl dieser falschen oder misslungenen Erfassungen.
Einige vorherige Flüssigkeitsstand-Erfassungssysteme erfassten eine elektrische Phasenverschiebung eines an der Pipetten-Sonde vorhandenen Sinussignals, sobald die Sonde eine Flüssigkeit berührte. Diese Phasenverschiebungssysteme wurden jedoch auf Analysesysteme eingeschränkt, die nur deionisiertes Wasser in der Fluidleitung an die Sonde verwendeten. Die Verwendung der Signalamplitude für die Flüssigkeitserfassung ermöglicht die Verwendung eines leitenden Verdünnungsmittels wie beispielsweise einer Salzlösung in der Fluidleitung an die Pipetten-Sonde.
18 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm der bevorzugten Ausführungsform des Flüssigkeitsstand-Erfassungssystems 800 in Verbindung mit einem automatischen Analysesystem. Eine Flüssigkeitsstandabtast-Leiterplatte 801 wird verwendet, um die Pipetten-Sonden 806 und 807 zu überwachen, wenn es vom automatischen Analysesystemcomputer (nicht gezeigt) ermöglicht wird, und um die Sondenbewegung zu stoppen, wenn die Sonden die Flüssigkeit berührten. Die Flüssigkeitsstand-Abtast-Leiterplatte 801 sitzt in einem Standard-VME-Kartenkäfig, der nur etwa +5V empfängt und an den Anschlüssen 814 und 818 vom VME-Bus geerdet ist. Gleichstrom/Gleichstromwandler (nicht gezeigt) an der Platte erzeugen lokale Betriebsspannungen, die die Platte vom VME-Bus isolieren. Steuersignale an die und von der Platte werden über die Anschlüsse 816 und 820 an die System-E/A-Platten (nicht gezeigt) geleitet.
Die Platte 801 enthält eine Prozess-Flüssigkeitsstand-Abtastschaltung 803 und eine Zusammenstellungs-Flüssigkeitsstand-Abtastschaltung 805, die jeweils ganz unabhängig voneinander sind. Die Prozess-Flüssigkeitsstand-Abtastschaltung 803 ist für Flüssigkeitserfassungen durch die Sonde 806 im Prozesszentrum bestimmt, und die Zusammenstellungs-Flüssigkeitsstand-Abtastschaltung 805 ist für Flüssigkeitserfassungen durch die Sonde 807 im Zusammenstellungszentrum bestimmt.
Die Flüssigkeitserfassungssysteme im Prozesszentrum und im Zusammenstellungszentrum sind allgemein identisch, und die Flüssigkeitserfassungen erfolgen in jedem System auf dieselbe Weise. Daher ist die folgende Beschreibung, obgleich sie das Flüssigkeitserfassungssystem im Prozesszentrum beschreibt, ebenso an das Zusammenstellungszentrum anlegbar.
Die beiden Schaltungen 803 und 805 werden jeweils durch ein "Kalibriere"-Signal vom Analysesystemcomputer gesteuert, und jede Schaltung stellt zwei Ausgabesignale "FERTIG" und "ERFASSE" bereit. Während des Betriebs wird KALIBRIERE gesetzt, es sei denn, eine Pegel-Abtastung wäre erwünscht. Die Kalibration wird durch eine detaillierter unten beschriebene Eigen-Null-Schaltung 811 durchgeführt. Die Sonde 806 wird über einen Flüssigkeitsprobenbehälter 819 gesetzt, und zwar vorzugsweise unmittelbar über dem Fluid, und der Analysesystemcomputer setzt gewünschte Verstärkungsbits, die die verschiedenen Größen der Probenbehälter 819 ausgleichen. Wenn die Schaltung kalibriert wird, so dass ihr Ausgabesignalpegel 0 ist, wird KALIBRIERE ungültig gemacht und FERTIG erklärt. Die Sonde wird dann in Richtung Probenbehälter 819 bewegt, bis man auf die Flüssigkeit stößt; zu diesem Zeitpunkt wird ERFASSE gesetzt. Der Analysesystemcomputer empfängt das ERFASSE-Signal und signalisiert wiederum dem Motorsteuergerät (nicht gezeigt), die senkrechte Sondenbewegung anzuhalten. ERFASSE bleibt solange eingestellt, bis sich die Sonde 806 in der Flüssigkeit befindet. Wenn die Sonde aus der Flüssigkeit genommen wird, wird ERFASSE ungültig erklärt, wird aber zurück eingestellt, wenn wieder eine Flüssigkeit berührt wird. Wenn die Sonde aus der Flüssigkeit genommen wird und die Fluidabtastung nicht mehr länger nötig ist, wird wieder KALIBRIERE erklärt. Im KALIBRIERE-Modus erfolgt kein ERFASSE, weil es ungeachtet des empfangenen Analogsignals logisch abgesetzt wird.
Ein koaxiales Kabel 802 trägt ein HF-Sendesignal von einer Treibersignalquelle 824 mit niedriger Impedanz auf der Abtastsystem-Leiterplatte 801 an die Sonde 806. Eine empfangende Antenne 813 wird in einer feststehenden Stelle unter jedem Dreh-Karussell und neben dem Bereich, an dem die Flüssig keitsabtastung erwünscht ist, angebracht. Im Zusammenstellungszentrum erfolgen die Flüssigkeitserfassungen an mehreren Stellen; solchermaßen sind die Antenne 810 und die Antennenanordnung 812 unter dem Reaktionsgefäß 34, der Reagenspackung 30 und dem Testprobensegmentbehälter 26 angebracht. Die Antennen werden mittels dreiaxialer Kabel 808 und 809 mit der Abtastsystem-Leiterplatte 801 verbunden.
Das HF-Signal wird durch die Treibersignalquelle 824 mit niedriger Impedanz bei einer Frequenz von etwa 125 kHz erzeugt und mittels des koaxialen Kabels 802 an die Sonde 806 angelegt. Das HF-Signal koppelt sich dann im Luftraum zwischen der Sonde 806 und der Empfangsantenne 813 an, die sich unter dem Flüssigkeitsprobenbehälter 819 befindet. Wenn die Sonde 806 während des Betriebs gesenkt wird und die Flüssigkeit berührt, steigt das Signal etwas gegenüber demjenigen, das empfangen wird, wenn sich die Sonde in der Luft befindet, und zwar von der Sonde zur Antenne. Das Signal steigt, da die Flüssigkeitsfläche tatsächlich Teil der sendenden Sonde wird, womit die Amplitude des übertragenen Signals erhöht und das elektromagnetische Feld der Sonde neu in Richtung empfangende Antenne 813 geleitet wird.
Das Signal wird von der Sonde 806 zur Antenne 813 vorrangig durch ein elektrisches Feld gekoppelt, das mathematisch durch die Kapazitanz modelliert wird. Das Übertragungsmedium kann man sich als kleine Kapazitanz von der Sonde 806 zur empfangenden Antenne 813 vorstellen. Auf diese Pegelabtastart kann daher als Kapazitanz-Pegelabtastung Bezug genommen werden. Da das elektrische Feld eigentlich Teil eines aus der Sonde ausstrahlenden elektromagnetischen Felds ist, kann man auf die Abtastvorrichtung als ein "HF"-(Hochfrequenz)-Abtastsystem Bezug nehmen, obwohl die eigentlich benutzte Frequenz mehrere Oktaven unter den Standard-Funkfrequenzen liegt.
19 ist ein detaillierteres Blockdiagramm der bevorzugten Ausführungsform des Flüssigkeitsstand-Abtastsystems 800 in Verbindung mit einem automatischen Analysesystem. Das Fluidstand-Abtastsystem 800 schließt einen synchronen Überlagerungsempfänger ein, der einen Amplitudendetektor 841 und einen Tiefpassfilter 845 einschließt. Der Empfänger stellt ausnahmslos den Schmalbandempfang der von der Antenne erfassten elektrischen Signale bereit. Im synchronen Empfänger multipliziert der Amplitudendetektor 841 das ankommende Signal 830 mit einem Bezugssignal 843, um das übertragene Signal 826 zu erzeugen; daher haben sowohl die übertragenen als auch empfangenen Signale allgemein dieselbe Frequenz. Das ankommende Signal muss allgemein auch in einer Phase mit dem Bezugssignal sein.
Nachdem das ankommende Signal 830 mit dem Bezugssignal 843 multipliziert wird, wird die Ausgabe des Amplitudendetektors 841 durch den Tiefpassfilter 845 geführt, um die gewünschte Amplitudeninformation zu extrahieren. Der im Empfänger der bevorzugten Ausführungsform benutzte Filter ist ein linearer Bessel-Phasenfilter, der ein geringes oder gar kein Überschwingen und einen geringen oder gar keinen Widerhall zeigt.
Das Flüssigkeitserfassungssystem 800 schließt auch eine Eigen-Null-Schaltung 811 ein, die die Signalerfassung verbessert. Wenn sich die Entfernung der Sonde 806 zur Antenne 813 ändert und sich die Sonde Bestandteilen im automatischen Analysesystem mit nichtleitenden Konstanten, die höher als die Umgebungsluft sind, annähert, ändert sich der die Antenne 813 erreichende Signalpegel langsam. Die Eigen-Null-Schaltung 811 erlaubt dem Fluidabtastsystem 800, Fluid mit einem sehr kleinen Anstieg in der empfangenen Signalstärke (annähernd 0,2 pf) zu erfassen, da der Anstieg, wenn die Sonde eine Flüssigkeit berührt, verglichen mit der Änderung, die erfolgt, wenn die Sonde 806 in der Luft in Richtung Antenne 813 bewegt wird, sehr schnell geschieht. Die Eigen-Null-Schaltung 811 streicht Signale weg, deren Amplitude sich langsam ändert, und meldet nur sich schnell ändernde Signale, die einen vorbestimmten Schwellwert übersteigen.
Der Eigen-Null-Schaltung-Zeitablauf ist so, dass die Ausgabe der Schaltung bei etwa Null gehalten wird, wenn sich die Sonde 806 nicht bewegt oder senkrecht bewegt. Änderungen in der Signalamplitude, die langsam erfolgen, wie beispielsweise jene, die von der die anderen Bestandteile des automatischen Analysesystems annähernden Sonde verursacht werden, werden daher von der Eigen-Null-Schaltung unter den vorbestimmten Schwellwert reduziert und selbst dann nicht als Flüssigkeitserfassungen gemeldet, wenn die Amplitudenänderungen den Schwellwert übersteigen. Ein schneller Signalanstieg kann infolge des Fluidkontakts durch die Sonde in weniger als 200 Mikrosekunden erfolgen. Wenn ein schneller Signalanstieg erfolgt, erlaubt der Eigen-Null-Stromkreis, dass die Ausgabe aus dem Bessel-Tiefpassfilter 844 steigt. Das Signal geht dann durch einen zweiten Tiefpassfilter 845 und wird an einen einfachen feststehenden Schwellwert 846 von 2 Volt angelegt. Wenn das Signal den Schwellwert nicht übersteigt, wird das Flüssigkeitserfassungssystem im FERTIG-Modus bei 847 beibehalten. Wenn der vom Fluidkontakt bewirkte Anstieg genügt, um den Schwellwert 846 zu übersteigen, dann wird ein digitales Bit ausgegeben, das bei 848 ERFASSE erklärt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Eigen-Null-Schaltung 811 untauglich gemacht. Die ERFASSE-Signale werden bei 849 an die Systemmotor-Leiterplatte geleitet, so dass, wenn ein Fluid erfasst wird, die Motorsteuerungsplatte (nicht gezeigt) die Sondenbewegung sofort stoppen kann.
Immer noch auf 19 Bezug nehmend, kann man sehen, dass die Fluidabtastschaltung 803 mit der System-Erdung in unmittelbarer Nähe ihrer dazugehörigen empfangenden Antenne 813 in Zusammenhang steht. Wie zuvor angemerkt, wird die Schaltung 803 durch das triaxiale Kabel 808, das in der bevorzugten Ausführungsform insgesamt etwa zehn Fuß lang ist, mit ihrer Antenne 813 verbunden. Der am weitesten außen befindliche Leiter des triaxialen Kabels 851 verbindet mit einer Erdungsplatte für die Antenne 852 und mit einer Systemgrundplatte 853, die den Erdungsbezug für die Schaltung bereitstellt. Die innere Abschirmung des triaxialen Kabels ist eine "gesteuerte Abschirmung". Die innere Abschirmung 854 wird an einem Ende mit einer gesteuerten Abschirmungsplatte für die Antenne 855 und am anderen Ende mit der Abschirmungsausgangsseite eines Signals und einer gesteuerten Abschirmschaltung 840 verbunden. Das Signal von der Antenne 813 wird vom inneren Leiter 856 an die Eingabe der Signal- und gesteuerten Abschirmschaltung 840 getragen. Die Signal- und gesteuerte Abschirmschaltung 840 wirkt als Puffer, der wiederum die innere Abschirmung 854 steuert. Dies senkt die tatsächliche Kapazitanz des Kabels 808 und der Antenne 813 um einen Faktor von etwa 60. Die gesamte Kapazitanz der Antenne und des Kabels von zehn Fuß liegt für gewöhnlich bei etwa 600 pf. Die Signal- und gesteuerte Abschirmschaltung 840 reduziert auf wirkungsvolle Weise diese Kapazitanz auf etwa 10 pf. Diese Reduzierung vereinfacht stark die Erfassung des Anstiegs von 0,2 pf in der Signalstärke, die auftritt, wenn die Sonde 806 die Flüssigkeit berührt.
Bessel-Filter werden in den Sendeschaltungen für eine Wiederholbarkeit und in der Empfangsschaltung für ein Mindest-Überschwingen infolge von Lärmspitzen verwendet, was zu Mindest-Rauschpegeln im System führt. Scharfbegrenztere Filter haben ein potentiell hohes Überschwingen und führen eigentlich zu einem stärkeren Geräusch- und Wellenpegel.
20 ist ein vereinfachtes schematisches Diagramm, das den Stromfluss durch das Fluidstand-Abtastsystem 800 zeigt. Der Gesamtstrom 826 fließt von der Signalquelle 824 zur Sonde 806, wo er in zwei Wege geteilt wird. In einem Weg verlässt der Strom 836 die Sonde und fließt durch das Verdünnungsmittel zur Erde, zur Signalquelle 824 zurückkehrend. Das Verdünnungsmittel wird durch den Verdünnungsmittelwiderstand 834 und die Verdünnungsmittel-Kopplungskapazitanz 838 dargestellt. Unabhängig davon dringt ein viel kleinerer Strom 830 in die Sonde 806 und koppelt durch den Raum an der Empfangsantenne 813 an. Der Kondensator 828 stellt die Kapazitanz der Sonde 806 in der Luft dar. Wenn die Sonde die Flüssigkeit berührt, fließt zusätzlicher Strom durch die zusätzliche Fluidkapazitanz 832, die von der größeren Oberfläche der Flüssigkeit hinzugefügt wird. Die Wellenlänge des übertragenen Signals ist, verglichen mit der Geometrie innerhalb des automatischen Analysesystems, klein; daher erfolgt beinahe die gesamte Ankopplung von der Sonde 806 zur Antenne 813 über das elektrische Feld. Durch das Anlegen eines Tiefimpedanz-Sendesignals an die Sonde und das Empfangen des Signals mit einer eigenen Antenne, werden Nebenschlußauswirkungen des leitenden Verdünnungsmittels in der senkrechten Sondenanordnung vermieden. Es sollte angemerkt werden, dass die Signal- und gesteuerte Abschirmschaltung 840 (19) nur den Strom von der Antenne 813, und nicht den Strom durch das Verdünnungsmittel, mißt.
21 ist eine Darstellung der Geometrie zwischen der Sonde 806, ihrem elektromagnetischen Feld 815, einem Flüssigkeitsprobenbehälter 819 und der Antenne 813, wenn sich die Sonde in der Luft befindet. Die Antenne 813 wird direkt unter dem Flüssigkeitsprobenbehälter an der Verlängerung der Längsachse der im wesentlichen linearen Sonde 806 eingesetzt. Wie in 21 gezeigt, ist das von der Sonde in der Luft ausgestrahlte elektrische Signal 815 auf einer Ebene X-X am stärksten, die sich senkrecht zur Längsachse und in der Mitte der Sondenlänge befindet. An der Verlängerung der Längsachse gibt es ein Null-Y im elektrischen Signal. Wenn sich die Sonde 806 daher in der Luft befindet, erreicht ein sehr schwaches Signal die Antenne 813.
22 ist eine Darstellung der Geometrie zwischen der Sonde 806, ihrem elektromagnetischen Feld 815, einem Flüssigkeitsprobenbehälter 819 und der Antenne 813, wenn die Sonde eine Flüssigkeit berührt. Ein stärkerer Signalpegel als von der Sonde in der Luft, wird an der Verlängerung der Längsachse ausgestrahlt (s. 21). Daher steigt der von der Antenne 813 empfangene Signalpegel bedeutend, wenn die Sonde 806 eine Flüssigkeit berührt.
23 veranschaulicht, dass sogar das von der Sonde in der Flüssigkeit erzeugte elektromagnetische Feld 815 nicht ausreichen kann, um ein Signal an der Antenne 813 zu erzeugen, das genügt, um eine Erfassung auszulösen, wenn die Entfernung vom Flüssigkeitsprobenbehälter 819 zur Antenne 813 zu groß ist. Diese Bedingung kann entstehen, wenn im Probensegmentbehälter 600 (36) kurze Probenschalen verwendet werden. Daher wird der Probensegmentbehälter 600 mit Fluidstand-Abtastbuchsen 608 ausgestattet, die unmittelbar unter den Stellen angebracht sind, wo die kurzen Probenschalen eingefügt werden. Die Abtastbuchsen 608 können aus Aluminium oder aus irgendeinem anderen elektrisch leitenden Material aufgebaut sein.
Wie in 24 gezeigt, wirkt die Abtastbuchse 608, um das elektrische Signal 815 aus der Sonden/Flüssigkeits-Verbindung in die Nähe zur Empfangsantenne 813 zu kanalisieren. Die Buchsen 608 werden in einer Höhe montiert, auf der die Oberseite der Buchse annähernd mit der Oberseite der Flüssigkeit in der Probenschale zusammenfällt. Wenn die Buchse zu hoch befestigt wird, kann sie falsche Fluiderfassungen infolge der Kanalisierung des Signals von der Sonde in der Luft verursachen. Wenn die Buchse zu tief angebracht wird, werden die Fluiderfassungen misslingen, da die Buchse nicht angemessen funktionieren wird, um das elektrische Signal an die Antenne 813 zu kanalisieren.
Die 43 und 44 sind jeweils Querschnittaufrisse einer langen Testprobenschalen-Adapterbuchse 649 und einer kurzen Testproschalen-Adapterbuchse 655. Diese Adaptorbuchsen können in Zusammenhang mit dem kurzen Testproben-Vacutainer^®-Rohrsegment-Aufbau aus 4G verwendet werden. Jede Adapterbuchse 649 und 655 wird mit einem elektrisch leitenden Kernmaterial 651 aufgebaut, das z. B. Aluminium sein kann. Eine Flüssigkeits-Probenschale 653 wird bei beiden Adapterbuchsenarten oben eingesetzt. Wenn die Sonde die Flüssigkeit in der Probenschale berührt, leitet das Kernmaterial 651 das elektrische Signal von der Sonden/Flüssigkeitsverbindung in die Nähe der darunter angebrachten Empfangsantenne 813.
25 ist eine graphische Darstellung der System-Gerauschpegels-versus-Signalfrequenz. Der Graph veranschaulicht die Bedeutung, eine hohe Mittenfrequenz (125 kHz) zusammen mit einer schmalen Filterbandbreite (250 Hz) zu haben. Der System-Rauschpegel hat seinen Spitzenwert bei tieferen Frequenzen und schwächt sich ab, wenn die Frequenz steigt. Solchermaßen ist es vorteilhaft, bei höheren Frequenzen mit schmaler Bandbreite zu arbeiten, um Lärm zu reduzieren.
Es sollte klar sein, dass das Flüssigkeitsstand-Abtastsystem in jedem automatischen Gerät verwendet werden kann, in dem die Flüssigkeitsstandabtastung erwünscht ist.
Spritzenblasenausspülgerät
Die Spritze kann in jedem automatischen Analysesystem bzw. in anderen Anwendungen verwendet werden, in denen Strömungselemente in Verfahren verwendet werden, die von der Präzision und Genauigkeit abhängen, mit der eine Spritze Fluide ansaugen und abgeben kann. Eine Spritze, die die Fähigkeit hat, die Blasen ganz aus dem Strömungselementsystem herauszuspülen, kann diese Präzision und Genauigkeit erreichen und aufrechterhalten. Die Spritze gemäß der vorliegenden Erfindung ist so aufgebaut, dass sich ein Kolben durch eine Dichtung in eine Feinpassungsbohrung hin- und herbewegt. Die Bohrung hat ein geschlossenes Ende, und die Bohrung und der Kolben bestimmen eine ringförmige Kammer in Verbindung mit dem Fluideinlaß- und -auslaßmittel. Fluid wird nahe an der Dichtung durch das Fluideinlaßmittel und in den Ring um den Kolben herum eingeführt, was einen Querstrom erzeugt, der die Blasen aus dem Ring herausspült. Während der Querstrom geschieht, wird der Kolben in der Bohrung hin- und herbewegt. Das Hin- und Herbewegen bewirkt hohe Fluidgeschwindigkeiten im Ring zwischen dem Kolben und der Bohrung. Die hohe Fluidgeschwindigkeit löst alle Bläschen, die am Kolben oder an der Bohrungswand anhaften können. Wenn der Kolben bis zu seiner vollständigen Erweiterung nach innen ausfährt, gerät er sehr nahe an das Bohrungsende und löst solchermaßen alle am Bohrungsende bzw. Kolbenende festsitzenden Blasen. Blasen, die durch die Kolbenbewegung innerhalb der Ringkammer gelöst werden, werden durch das querströmende Fluid nahe an der Dichtung herausgespült.
Nimmt man jetzt auf die 26, 27 und 28 in Kombination Bezug, wird eine Spritze 122 gezeigt, die Fluide für die verschiedenen Pipettiermechanismen ansaugt und abgibt, und die die Fähigkeit hat, Blasen automatisch aus der Spritze 122 zu spülen. Die Fähigkeit der Diagnose-Gerätschaft, ein Assay genau durchzuführen, hängt kritisch von der Präzision und der Genauigkeit ab, mit der Spritzen, d. h. Pipettieren, Reagenzien und Proben ansaugen und abgeben können. Die Präzision und Genauigkeit einer Spritze wird durch das Vorhandensein von kleinen Luftblasen innerhalb einer Spritze stark verschlechtert. Blasen sind unglücklicherweise alle zu allgegenwärtig, und es ist schwierig, sie zu entfernen oder zu verhindern. Die Spritze 122 vermeidet diese Probleme, indem sie automatisch Blasen ganz aus dem Strömungselementsystem herausspült. Die Spritze 122 ist so aufgebaut, dass sich ein Kolben 124 durch eine Dichtung 126 und in eine Feinpassungsbohrung 128 hin- und herbewegt. Das Ende der Bohrung 130 wird verschlossen. Der Kolben 124 hat ein Kolbenende 132, das sich der Geometrie des geschlossenen Bohrungsendes 130 annähert. Zwischen dem Kolben 124 und der Bohrung 128 existiert ein Ring 138. Eine Fluideintrittsöffnung 134 und eine Fluidaustrittsöffnung 136 werden 180° voneinander entfernt positioniert und befinden sich nahe an der Dichtung 126. Druckbeaufschlagtes Fluid wird an die Fluideintrittsöffnung 134 eingeführt. Das Fluid strömt in den Ring 138, um beide Seiten des Kolbens 124 herum und tritt dann durch die Fluidaustrittsöffnung 136 heraus. Diese Querströmung spült Blasen aus dem Bereich in der Nähe der Dichtung 126.
Nimmt man immer noch auf die 26, 27 und 28 in Kombination Bezug, während der Querstrom durch den Ring 138 nahe an der Dichtung 126 erfolgt, wird der Kolben 124 innerhalb der Bohrung 128 hin- und herbewegt. Diese Hin- und Herbewegung bewirkt hohe Fluidströmungsgeschwindigkeiten im Ring 138 zwischen dem Kolben 124 und der Bohrung 128. Die hohe Strömungsgeschwindigkeit löst Blasen, die am Kolben 124 oder an der Bohrungswand anhaften können. Der Nach-innen-Hub des Kolbens 124 stößt diese gelösten Blasen in den Querströmungsbereich, wo sie durch die Querströmung aus der Spritze 122 herausgespült werden. Das Kolbenende 132 und das Bohrungsende 130 haben ähnliche Kugelformen. Wenn der Kolben 124 in seine vollständige Erweiterung nach innen ausfährt, gerät er sehr nahe an das Bohrungsende 130. Blasen, die am Bohrungsende 130 anhaften können, werden zerbrochen und gelöst. Ähnlich werden die Blasen vom Bohrungsende 130 und vom Kolbenende 132 gelöst und in den Querströmungsbereich gestoßen, wo sie durch die Querströmung aus der Spritze 122 herausgespült werden. Die Abfolge zum Hin- und Herbewegen des Kolbens, während die Querströmung erfolgt, kann automatisch jederzeit durch das Systemgerät ausgeführt werden.
Immer noch auf die 26, 27 und 28 Bezug nehmend, muss das Fluid, wenn es einmal die Fluidaustrittsöffnung 136 der Spritze 122 verlässt, durch eine Röhrenverschraubung, durch eine Röhrenlänge, durch eine weitere Röhrenverschraubung in eine Sonde 196 und aus der Sondenspitze 108 wandern. Es vollzieht sich an der Sondenspitze 108, dass das Ansaugen und Abgeben der Reagenzien tatsächlich passiert. Irgendwelche Blasen, die zwischen der Spritze und der Sondenspitze eingefangen sind, werden die Leistung ebenfalls verschlechtern. Es muss daher kein Platz für die aus der Spritze herausgespülten Blasen geben, um festzusitzen. Es ist daher nötig, Null-Totvolumen-Röhren-Anschlüsse an den Röhren zwischen der Spritze und der Sonde zu verwenden. Während des Betriebs des Blasenausspülaspekts der Spritze 122 ist die anfängliche Wegnahmegeschwindigkeit des Kolbens aus der Ruhe- bzw. Ausgangsstellung 124' langsamer als die Geschwindigkeit des Kolbens, wenn er einer Total-Wegnahmestellung 124'' näherkommt. Diese Betätigungsart der Kolbentätigkeit im Verhältnis zum Ende der Bohrung vermeidet ein Hochvakuum und die Blasenerzeugung innerhalb der Bohrung. Andererseits kann der Kolben bei voller Geschwindigkeit aus der Ausgangsstellung 124' genommen werden, um das Beseitigen der vorab gebildeten Blasen im Ende der Bohrung zu beschleunigen. Nach diesen Blasenausspülverfahren werden die Ventile geschlossen, und das Ansaugen kann durchgeführt werden. Wenn jedoch für den Abgabeaspekt die Spritze verwendet wird, kann das Ventil jedoch für abgemessene Mengen einer Flüssigkeit geöffnet werden, damit sie für Abgabezwecke dadurch geht.
Nimmt man jetzt auf 26 Bezug, kann nun der Betrieb des Ansaugaspekts der Spritze 122 erläutert werden. Im Anschluß an den oben erläuterten Blasenausspülbetrieb, wird der Kolben 124 in eine Ausgangsstellung 124' gesetzt und ein Null-Totvolumen-Zweiwege-Magnetventil 135 geschlossen. Mit dem geschlossenen Magnetventil 135 wird das Fluid im strömungstechnischen System mit Ausnahme der Sondenspitze 108 abgeschlossen. Das Fluid im strömungstechnischen System ist ein Tryss???-Fluid- bzw. Druckluftfluidmedium, das vorzugsweise mit der/m anzusaugenden Probe bzw. Reagens reagiert oder sich damit mischt. Beispiele für Druckluftfluidmedien würden, ohne darauf eingeschränkt zu sein, abhängig von den Eigenschaften des anzusaugenden Fluids deionisiertes Wasser, Salzlösungen, usw. sein.
Nimmt man immer noch auf 26 Bezug, wird die Sondenspitze 108 im anzusaugenden Fluid positioniert, um ein Fluid anzusaugen. Der Kolben 124 wird dann aus der Ausgangsstellung 124' in eine Stellung bewegt, die die Menge des angesaugten Fluids darstellt. Die Wegnahme des Kolbens bewirkt, dass sich das Druckluftfluidmedium aus der Sondenspitze 108 zurückzieht, wodurch das anzusaugende Fluid in die Sondenspitze 108 gezogen wird. Die Sondenspitze 108 wird daraufhin an eine Stelle zum Ausstoßen des anzusaugenden Fluids gesetzt. Das anzusaugende Fluid wird daraufhin ausgestoßen, indem der Kolben 124 zurück in die Ausgangsstellung 124' bewegt wird. Das angesaugte Restfluid kann gelegentlich vom strömungstechnischen System ausgespült werden, indem die Sondenspitze 108 in eine Stelle zum Anordnen der Fluide, zum Öffnen des Magnetventils 135 und zum Zwingen des Druckluftfluidmediums durch das strömungstechnische System gesetzt wird. Wurde das strömungstechnische System einmal ausgespült, wird das Magnetventil 135 geschlossen, und man kann fortfahren, die Spritze 11 für das Ansaugen von Fluiden zu verwenden.
Nimmt man erneut und allgemein auf die 26, 27 und 28 in Kombination Bezug, kann der Spritzen(122)aufbau, ohne dass vorgesehen ist, ihn darauf einzuschränken, etwa 8,3'' lang, 3,5'' breit und etwa 2,7'' tief sein. Ein lineares Stellglied 125 wird am Rahmen 123 montiert. Ein Stellantriebsmotor 121 dreht ein Mutternmittel 127, in das eine passende Leitspindel 137 geschraubt wird. Die Leitspindel 137 wird an den Kuppler 129 geklemmt, der eine Auflagerung 131 hat, die an seiner Unterseite befestigt wird. Da der Kuppler 129 drehbar von der Auflagerung 131 eingezwängt wird, bewegt sich der Kuppler 129 hin und her, wenn der lineare Stellantriebsmotor 121 das Mutternmittel 127 und den Kolben 124, der in den Kuppler 129 geklemmt wird, dreht, womit der Kolben 124 durch die Dichtung 126 hin- und herbewegt wird. Der Kolben 124 bewegt sich hin und her durch die Dichtung 126, die federngespannt. ist und durch einen Polyethylen-Schleißring 133 getragen wird, wobei sich die Dichtung 126 aus einem O-Ring über dem Polyethylen-Schleißring zusammensetzt. Der Zwischenraum zwischen dem Kolben und der Bohrung ist klein und in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform von zwischen etwa 0,002° und etwa 0,008°. Wenn sich der Kolben 124 hin- und herbewegt, werden im Ring 138 zwischen dem Kolben 124 und der Bohrung sehr hohe Fließraten erzeugt. Diese hohen Fließgeschwindigkeiten spülen Blasen in die Bohrung 128, um den Bereich abzudichten, in dem sie durch die Querströmung aus der Spritze 122 herausgespült werden. Null-(0)-Totvolumen-Anschlüsse werden zwischen der Spritze 122 und dem Spitzen-Abgabemittel eingesetzt, um zu gewährleisten, dass die aus der Spritze 122 herausgespülten Blasen keinen Platz zum Anhaften haben, wenn sie die Verbindungsröhre herab- und aus der Spitze gespült werden.
Es sollte verständlich sein, dass die Spritze in jeder Situation verwendet werden kann, in der die genaue Handhabung von Fluiden erwünscht ist, ob die Spritze jetzt manuell oder durch ein automatisches Gerät betrieben wird, und zwar einschließlich, ohne dass vorgesehen ist, sie darauf einzuschränken, das Präzisionsansaugen und -abgeben von Fluiden wie sie in vielen medizinischen Diagnosegeräten und -vorrichtungen, bei der Präzisions-Analyse-Pipettierung und in ähnlichen Situationen vorzufinden sind, in denen die Präzisionsbedienung verschiedener Fluidmengen, vor allem kleiner Fluidmengen, erforderlich sind. Zusätzlich wandelt das Einschließen eines zweiten Ventils stromabwärts von der Spritze die Spritze in eine Präzisions-Verdrängerpumpe um.
Die Spritze ist insbesondere in Zusammenhang mit einem automatischen Analysesystem wie beispielsweise dem detaillierter hierin beschriebenen System von Nutzen, das in der Lage ist, auf kontinuierliche Weise mit wahlfreiem Zugriff gleichzeitig zwei oder mehr Assays an mehreren Testproben durchzuführen. Vor allem kann das automatische Immunoassay-Analysesystem-Gerät der Erfindung als ein einem Mikroprozessor zugrundeliegendes System von integrierten Unteraufbauten mit verschiedenen Assaygruppen angesehen werden, die mittels unabhängiger und veränderlicher Softwaremodulen durchgeführt werden können. Das dem Mikroprozessor zugrundeliegende System verwendet Roboterarm-Pipettier-Geräte mit zwei Freiheitsgraden und bidirektionale Dreh-Karusselle für die Verarbeitung von Proben. Kritische Assayschritte wie beispielsweise Inkubationen, Waschungen und Proben-Verdünnungen werden automatisch durch das Gerät, wie geplant, durchgeführt.
Reagens-Kappen und -packungsstellgied
Diagnosesysteme, die Reagenzien verwenden, um Fluide zu analysieren, hängen stark von der richtigen Konzentration dieser Fluide bzw. Reagenzien ab. Da die Verdampfung die Reagenskonzentration beeinflussen kann, ist es wichtig, die Verdampfung dieser Fluide aus ihren Lagerbehältern so schwach wie möglich zu halten. Es wurden z. B. Reagensbehälter beschrieben, die selbstversiegelnde Septum-Aufbauten verwenden, um bei der Steuerung der Verdampfung zu dienen, nachdem z. B. ein Verschiffungssiegel gebrochen ist, die Reagenzien entfernt wurden, usw. Jedoch tragen diese Aufbauten zur Kreuzkontamination oder Verschleppung von Reagenzien aus einem Behälter zu einem anderen mit einer Pipetten-Sonde bei. Zusätzlich kann der manuelle Betrieb der gegenwärtig bekannten Behälterverschluß-Systeme oder die Verwendung einer Septumkappe zur Kontamination und Verdampfung von teueren Reagenzien führen.
Ein Gerät und Verfahren zum Steuern der Verdampfung von Reagenzien werden bereitgestellt, die den Betrieb mehrerer Behälter aus einem verdampfungsdichten Zustand in eine offene Stellung für den Zugriff von Reagenzien aus Behältern mittels Überführungspipetten-Mechanismen des Systems erleichtern. Wie detaillierter unten beschrieben, ist das Gerät in der Lage, mehrere Behälter zu einem verdampfungsdichten Zustand zu verschließen, indem Öffnungs- und Verschlußmittel benutzt werden. Vor allem werden die Reagensbehälter auf eine Weise durch das Gerät geöffnet und geschlossen, die die Zeit verkürzt, die der Behälter in einem offenen Zustand bleibt, womit die Verdampfung gering gehalten oder ausgeschaltet wird, während gleichzeitig die Zugriffsmöglichkeit mittels einer Pipetten-Sonde bzw. eines Überführungsmechanismus auf das darin enthaltende flüssige Reagens gesteigert wird. Die Methode des Systems zum Öffnen und Schließen des Verschluß- und Kappenmittels bringt Änderungen bezüglich der Behälterverdampfungsunterschiede unter und wird die Behälter passend offnen und schließen, während ein Verdampfungssiegel beibehalten wird, wenn sie nicht verwendet werden.
Wie in den 34 und 35 gezeigt, wird eine Öffnungs- und Schließstelle 464 bereitgestellt, um das Verschluß- und Kappenmittel 454 eines Reagensgefäßes 450 zu öffnen und zu schließen, damit die Kontamination bzw. Verschleppung zwischen verschiedenen Reagensbehältern durch eine gemeinsame Pipetten-Sonde verhindert wird, während gleichzeitig die Verdampfung so gering wie möglich gehalten wird. Obwohl Verschluß-Systeme beschrieben wurden, die Behälterverschlüsse haben, die mit keinem automatischen Verschlußmittel offen bleiben, sind diese Verschluß-Systeme nicht in der Lage, das Verschluß- und Kappenmittel, wie hierin beschrieben, zu öffnen und zu schließen. Zum Beispiel ist die Öffnungs- und Schließstelle 464 zum Öffnen des Verschluß- und Kappenmittels 454 in verschiedene Stellungen in der Lage, und zwar in beispielsweise einen verdampfungsdichten dehnbaren Verschluß für eine tägliche Routineverwendung des Öffnens und Schließens oder einen verdampfungsdichten harten Verschluß für Zeiten der Nicht-Verwendung von Reagenzien oder der Abwicklung der Reagenspackung.
Ein Reagensbehälter bzw. eine Reagenspackung 30 (31 und 32) wird unter die Öffnungs- und Verschlußstelle 464 bewegt, wo die Stelle ein Verschluß- und Kappenmittel 454 öffnet. Das Fluid im Behälter wird durch eine Pipetten-Sonde zurückgezogen, und die Öffnungs- und Verschlußstelle verschließt den Behälter in einem verdampfungsdichten Zustand. In einer Ausführungsform der in den 29 und 30 gezeigten Erfindung hat eine Reagenspackung 30 einen Deckel 31, der sich zwischen einer offenen und geschlossenen Stellung an einem Stift 37 dreht. Der Stift 37 kann ein vorgespanntes Federnmittel einschließen, um die Bewegung des Deckels 31 zwischen den offenen und geschlossenen Stellungen zu erleichtern. Zum Beispiel kann ein solches Federnmittel ein Scharnier sein, dass aus einem Zugmaterial wie beispielsweise einem Zugkunststoff gebildet sein kann, um die gewünschte Vorspannung bereitzustellen.
Das Gerät und Verfahren sind auch in der Lage, die Öffnungsbeschleunigung der Reagensbehälter-Verschluß-Systeme zu steuern, um die Kontamination zwischen den Reagensbehältern zu reduzieren oder zu verhindern, und um den Verlust der Reagenzien beispielsweise mittels zufällig versprühter oder in der Luft schebender flüssiger Reagenzien, für gewöhnlich inform von Tröpfchen, zu verhindern, die anderenfalls aus dem abrupten Öffnen der Behälter entstehen können. Der Deckel 31 erstreckt sich als ein Hebelarm für den Deckel 31 radial aus der anderen Seite des Stifts 37, ein Anhängsel 33 bildend. Gemäß dieser Ausführungsform umfasst das Systemgerät ein lineares Stellglied (nicht gezeigt), das an einer Öffnungs- und Verschlußstelle (nicht gezeigt) am Vor-Karussell 4 positioniert wird. Das lineare Stellglied bewegt einen Plunger 35 hin und her, der ein eingekerbtes unteres Ende 35' hat, um das Anhängsel 33 einzugreifen. Wenn das lineare Stellglied den Plunger 35 nach unten streckt, greift sein eingekerbtes unteres Ende 35' das Anhängsel 33 ein, um den Deckel 31 zu öffnen. Wenn das Stellglied den Plunger 35 zurückzieht, zieht sein eingekerbtes unteres Ende 35' das Anhängsel 33 hoch, um den Deckel 31 zu verschließen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform (31-35) wird in 31 eine Draufsicht einer Reagenspackung 30 gezeigt, die Reagensbehälter 450 enthält, die Reagensbehälteröffnungen 452 mittels des Verschluß- und Kappenmittels 454 geschlossen halten. Die Reagensbehälter 450 werden innerhalb Reagenspackungswände 456 sowie offenen Schüttgutflüssigkeitsbehältern 460 gehalten. Die Reagenspackungswände 456 geben der Reagenspackung 30 einen Aufbau, der für das Einfügen in das Reagenspackungskarussell 32 (3) des Vor-Karussells 4 (3) geeignet ist. Die Reagensbehälter 450 und die offenen Schüttgutflüssigkeitsbehälter 460 werden durch Reagenspackungsbehälter-Montage und -stabilisierungsflächen 458 innerhalb der Reagenspackung 30 gehalten. Die Seitenschnittansicht aus 32 ist ein Schnitt, der am Abschnitt A-A aus 31 gemacht wird und der drei Stellungen des Verschluß- und Kappenmittels 454 zeigt. Zum Beispiel wird das Verschluß- und Kappenmittel 454 in einer offenen Stellung 454' gezeigt, vorzugsweise durch ein Federnmittel in eine Verschlußstellung vorgespannt, um das Verschließen des Verschluß- und Kappenmittels 454 beispielsweise durch die Bewegung des Vor-Karussells 4 zu verhindern, und in einer offenen, aber nicht verschlossenen Stellung 454'' und in einer geschlossenen Stellung 454 gezeigt. Es sollte klar sein, dass die offenen Stellungen 454' und 454'' den angemessenen Zugriff einer Pipetten-Sonde bereitstellen, um Flüssigkeiten durch die Behälteröffnung 452 aus einem Reagensbehälter 450 zu entnehmen. Diesbezüglich sind die Bewegung und die Stellungen des Verschluß- und Kappenmittels 454 nicht vorgesehen, wie gezeigt eingeschränkt zu sein, und es sind weitere Stellungen erwogen, vorausgesetzt, dass das Reagens in einem Reagensbehälter 450 durch eine Pipetten-Sonde zugreifbar ist. Die dreidimensionale Ansicht aus 33 veranschaulicht einen Reagensbehälter 450, ein Verschluß- und Kappenmittel 431, eine Kontaktfläche 433 und eine Reagensbehälteröffnung 452. Das Verschluß- und Kappenmittel 454 wird in einer offenen Stellung gezeigt, die ein Deckelglied 462 freisetzt, das in die Reagensbehälteröffnung 452 passt und zusammen mit einem mit Zwischenraum angeordneten Ringglied 463 einen verdampfungsdichten Reagensbehälter 450 bereitstellt, wenn sich das Verschluß- und Kappenmittel 454, wie oben beschrieben, in einer geschlossenen Stellung befindet. Es ist verständlich, dass diese verdampfungsdichte geschlossene Stellung entweder ein hartes Siegel, wie oben beschrieben, sein kann, wodurch das Deckelglied 462 über lange Zeiträume des Nicht-Gebrauchs oder der Nicht-Bedienung der Reagenspackung 30 sicher an der Öffnung 452 befestigt wird, oder ein dehnbares Siegel sein kann, wodurch das Deckelglied 462 halb offen ist, aber sich dennoch in einer verdampfungsdichten Stellung befindet, und zwar mit keiner oder einer geringen Unterstützung vom Ringglied 463 gegen die Öffnung 452.
Eine Öffnungs- und Verschlußstelle 464 wird in 34 in einem perspektivischen Seitenaufriß gezeigt, und ein anderer perspektivischer Seitenaufriß der Öffnungs- und Verschlußstelle wird in 35 gezeigt. Die Öffnungs- und Verschlußstelle 464 hat ein Gehäuse 466 und einen daran montierten Antriebsmotor 468. Das Gehäuse 466 hat ein Befestigungsmittel 470, um die Öffnungs- und Verschlußstelle 464 über dem Reagens-Karussell 32 (32) anzubringen und zu befestigen. Die Öffnungs- und Verschlußstelle 464 umfasst Öffnungsstifte 472, die in einer Bewegung nach unten einen Anhängselabschnitt 453 des Verschluß- und Kappenmittels 454 berühren, um dadurch das Verschluß- und -Kappenmittel 454, wie in 34 gezeigt, in eine gewünschte offene Stellung zu bringen. Die Drehbewegung des Reagens-Karussells 32 positioniert die gewünschten Reagensbehälter 450 unter die Öffnungs- und Verschlußstelle 464, damit das Verschluß- und Kappenmittel 454 entweder geöffnet wird oder, wie zuvor beschrieben, das Verschluß- und Kappenmittel 454 durch die Öffnungs- und Verschlußstelle 464 geschlossen wird.
Während des Betriebs dreht sich das Reagens-Karussell 32 so, dass sich die Behälter 450 in 34 von den Öffnungsstiften 472 weg- und unter die Reagenspackung-Verschluß-Stellglieder 474 positionieren, die in Reibungskontakt mit dem offenen Verschluß- und Kappenmittel 454 gebracht werden, um dadurch das Verschluß- und Kappenmittel 454 aus der allgemein senkrechten offenen Stellung 454' in die in der 32 gezeigte offene geschlossene Stellung 454'' zu stoßen, in der das Verschluß- und Kappenmittel 454, wie oben beschrieben, durch ein inneres Federnmittel (nicht gezeigt) verschlossen wird. 34 veranschaulicht z. B. das Verschluß- und Kappenmittel 454 in einer offenen Stellung im Anschluß an die Berührung des Anhängsels 453 des Verschluß- und Kappenmittels 454 durch die Öffnungsstifte 472, wodurch sich das Verschluß- und Kappenmittel 454 um ein Drehmittel 476 herumdreht, um das Verschluß- und Kappenmittel 454, wie gezeigt, in eine allgemein senkrechte Stellung zu öffnen. Die Öffnungs- und Verschlußstelle 464 umfasst weiterhin Reagenspackung-Verschluß-Stellglieder 474, die die Form dreier ventilförmiger Köpfe haben und sich in einer passiven Stellung befinden, während die Öffnungsstifte 472 nach unten und gegen die Anhängsel 453 des Verschluß- und Kappenmittels 454 gestoßen werden, um die Reagensbehälter 450 zu öffnen. Alternativ können die Reagenspackung-Verschluß-Stellglieder 474 die Form eines einzelnen ventilförmigen Kopfs haben, der Ausmaße hat, die Ausmaßen des Verschluß- und Kappenmittels 31 (30) bzw. des Verschluß- und Kappenmittels 454 (34) gleichen.
Um die Reagensbehälter 450 zu schließen, wenn sie sich, wie in 34 gezeigt, in der offenen Stellung 454' oder 454'' befinden, wird der Reagensbehälter 450 durch die Drehbewegung des Karussells 32 unter die Reagenspackung-Verschluß-Stellglieder 474 gesetzt, wodurch das Verschluß- und Kappenmittel 454 entweder mit teilweise gesenkten Öffnungsstiften 472 oder mit einem teilweise gesenkten Reagenspackung-Verschluß-Stellglied 474 in Reibungskontakt gerät, das an dem offen verschlossenen Verschluß- und Kappenmittel 454 zerrt, um das Federnmittel zu überwinden und das Verschluß- und Kappenmittel 454 in eine teilweise geschlossene bzw. dehnbare Dichtungsstellung zurückzuführen. Alternativ kann das Verschluß- und Kappenmittel 454 über den Kontakt des Reagenspackung-Verschluß-Stellglieds 474 mit dem Verschluß- und Kappenmittel 454 eine dehnbare Dichtung an den Reagensbehältern 450 bilden, oder die Stellglieder 474 können in einen festeren Kontakt mit dem dehnbar verschlossenen Verschluß- und Kappenmittel 454 gebracht werden, um das Verschluß- und Kappenmittel in eine fest verschlossene Stellung zu bringen; oder beides. Es ist verständlich, dass diese dehnbare Dichtung und die harte Dichtung auf ähnliche Weise vollendet werden können, indem die Öffnungsstifte 472 ohne die Unterstützung durch die Reagenspackung-Stellglieder 474 verwendet werden, wodurch in allen Fällen der Reagensbehälter 450 danach in eine geschlossene, verdampfungsdichte Bedingung zurückgebracht wird.
Es sollte verständlich sein, dass das Verschluß- und Kappenmittel 454, wie in 33 gezeigt, für jeden Reagensbehälter 450 individuell oder, wie in den 34 und 35 gezeigt, allgemeiner sein kann. Zusätzlich kann die Öffnungs- und Verschlußstelle 464 z. B. drei Öffnungsstifte 472 und drei Reagenspackung-Verschluß-Stellglieder 474 haben, die unabhängig funktionieren und arbeiten können, um entweder einzelne Reagensbehälter oder vorzugsweise gleichzeitig alle Reagensbehälter 450 zu öffnen, ob jetzt das Verschluß- und Kappenmittel 454 für jeden Reagensbehälter individuell oder vereinigt ist, wenn es ein erweitertes Verschluß- und Kappenmittel vorlegt, das die mehreren Reagensbehälter 450 abdeckt, wie in den 30 und 34 gezeigt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Beschleunigung des Öffnens des Verschluß- und Kappenmittels 454 durch die Reagenspackung-Verschlußglieder 474 gesteuert, wodurch die Reagenspackung-Verschlußglieder 474 die obere Oberfläche des Verschluß- und Kappenmittels 454 während des Ablaufs zum Öffnen des Verschluß- und Kappenmittels 454, wie oben gezeigt, berühren und sich in einer Richtung nach oben damit hin- und herbewegen. Wenn hin- und herbewegend die obere Oberfläche des Verschluß- und Kappenmittels 454 berührend, stellen die Reagenspackung-Verschlußglieder 474 am Verschluß- und Kappenmittel 454 einen Widerstand nach unten bereit, um seine Nach-oben- und Öffnungsbeschleunigung zu steuern, während gleichzeitig erlaubt wird, dass sich das Verschluß- und Kappenmittel 454 für den Zugriff des flüssigen Reagensmittels im Reagensbehälter 450 durch eine Pipetten-Sonde in die gewünschte offene Stellung öffnet.
Es sollte klar sein, dass weitere Änderungen des Verschluß- und Kappenmittels 454 und der Betrieb der Öffnungs- und Verschlußstelle 464 erwogen sind, ohne sich von den Lehren der vorliegenden Erfindung zu lösen. Das Federnmittel kann z. B. mit dem Drehmittel 476 des Verschluß- und Kappenmittels 454 oder mit dem Scharniermittel 437 des Verschluß- und Kappenmittels 431 (33) verknüpft sein, wodurch das jeweilige Verschließen des Verschluß- und Kappenmittels 454 oder 431 ohne die Unterstützung der Abwärts-Kraft der Öffnungsstifte 472 oder der Reagenspackung-Stellglieder 474 erfüllt werden kann. Das Verschluß- und Kappenmittel 454 oder 431 kann z. B. in die geschlossene Stellung federnvorgespannt werden, wodurch die Öffnungsstifte 472 im Anschluß an den Öffnungsbetrieb, wie oben beschrieben, mit dem Anhängsel 453 des Verschluß- und Kappenmittels 454 bzw. dem Anhängsel 433 des Verschluß- und Kappenmittels 431 in Kontakt bleiben, um das Verschluß- und Kappenmittel 454 oder 431 in einer offenen Stellung zu halten, damit das Entnehmen der Reagenzien aus einem Reagensbehälter 450 mit einer Pipetten-Sonde erlaubt wird. Wenn eine Pipette aus dem Reagensbehälter 450 gezogen wurde, bewegen sich die Öffnungsstifte in eine Richtung nach oben von den Anhängseln 453 oder 433 weg, um dem Verschluß- und Kappenmittel 454 oder 431 zu erlauben, in seine verdampfungsdichte, geschlossene Stellung zurückzukehren. Das Federnmittel kann die Form eines Dehnmaterials wie beispielsweise eines Dehnkunststoffs, einer Spannfeder, usw. haben, wodurch die gewünschte Vorspannung von einem Fachmann auf dem Gebiet, der Kenntnisse von den vorherigen Betrachtungen besitzt, ermittelt werden kann. Wie es für einen Fachmann auf dem Gebiet verständlich wäre, kann diese Ausführungsform in einem Abbott IMx^®-Analysator oder TDx^®-Analysator benutzt werden, worin keine Mittel zur Bewegung einer darin angebrachten Reagenspackung bereitgestellt werden.
Zusätzlich kann sich ein Pipetten-Sonden-Überführungsmechanismus an einer zur Öffnungs- und Verschlußstelle 464 entfernten Stelle oder Station befinden, wodurch die Bewegung einer Reagenspackung an einen solchen Pipetten-Sonden-Überführungsmechanismus für den Zugriff auf Reagenzien in einem Reagensbehälter mittels der Pipetten-Sonde benötigt wird, oder kann mit der Öffnungs- und Verschlußstelle 464 verknüpft sein, wodurch diese Bewegung oder Positionierung einer Reagenspackung nicht nötig ist. Außerdem ist es nicht vorgesehen, die Öffnungs- und Verschlußstelle 464 auf die Verwendung mit der Drehbewegung eines Karussells, wie hierin beschrieben, einzuschränken. Eine Reagenspackung kann z. B. an einem nicht konzentrischen bzw. linearen Beförderersystem montiert oder positioniert sein, wodurch sich dieses nicht konzentrische System mit einer Reagenspackung hin- und herbewegt, um das Öffnen und Schließen eines Verschluß- und Kappenmittels, wie hierin beschrieben, zu erleichtern. Ähnlich kann die Öffnungs- und Verschlußstelle in Verbindung mit Karussellen und nicht konzentrischen Beförderersystemen verwendet werden, die sich nicht notwendigerweise in der horizontalen Ebene befinden.
Das Zusammensetzungszentrum wird als ein Pipetten-Block behandelt. Verschleppungsexperimente haben gezeigt, dass eine Nach-Waschung von mindestens etwa 2 ml ausreicht, um die Sonde auf einen Verschleppungsgrad von 1 ppm oder weniger zu reinigen, wenn die Probe zunächst zusammengestellt wird, gefolgt vom Waschen und Pipettieren der Reagenzien. Die Gesamtwaschung im Anschluß an die Probe sollte vor der nächsten Zusammensetzungstätigkeit eine Gesamtwaschung von etwa 4 ml sein. Die Kontamination der Reagensflasche im Anschluß an die Probe wird von außerhalb der Sonde erfolgen. Dies wird durch die Wasch-zu-Abwasserschale auf unbedeutende Niveaus, z. B. 200 bis 1000 μl, gesenkt, gefolgt von einer Waschung auf die Waschschale von zwischen etwa 1 ml bis etwa 2 ml.
Um die beständige schnelle Resuspension und das anhaltende Mischen der Reagenzien mit einer Mindest-Einschließung des Betreibers zu gewährleisten, werden die Reagenzien jedesmal automatisch gemischt, wenn eine neue Reagenspackung zum Reagens-Karussell hinzugefügt wird, und periodisch während des Gerätebetriebs gemischt. Dieses automatische Mischen kann durch eine Vor- und Zurückbewegung des Reagens-Karussells mit asymmetrischen Pausen erfüllt werden und wird innerhalb von etwa 1-2 Minuten abgeschlossen. Die Karussellbeschleunigung, die Geschwindigkeit, die bewegte Entfernung und die Pausenasymmetrie können optimiert werden, um für den am Gerät verwendeten Bereich zum Füllen der Mengen die schnellste Resuspension des Reagensmittels ohne Schaum- oder Blasenbildung zu liefern.
Die automatische Reagensmischung stellt die folgenden Vorteile bereit. Der Betreiber braucht die Reagenzien, die vor ihrem Einsetzen in das Gerät gelagert wurden, nicht zu mischen (z. B. durch Inversion oder Schütteln). Dies erlaubt, dass die Reagenzien schneller und mit weniger Aufwand durch den Betreiber auf das Gerät geladen werden. Es gibt eine geringere Neigung der Reagenzien, zu schäumen oder Blasen zu bilden, wenn statt manuell beispielsweise durch Invertieren, automatisch gemischt wird. Schaum- und Blasenbildungen sind der Gerätfunktion schädlich und können negativ die Assayleistung beeinflussen. Das automatische Mischen gewährleistet, dass die Reagenzien immer genug gemischt werden, und dass sie beständig gemischt werden. Das gelegentliche automatische Mischen während des Gerätebetriebs hält die Reagenzien in einer beständigen Suspension, und der Betreiber braucht nicht periodisch die Reagenspackungen zu entfernen, um die Reagenzien zu mischen. In einigen Fällen kann das automatische Mischen zu Beginn des Mischens vorhandene Blasen zerstreuen. Eine detaillierte Beschreibung der Zusammensetzungs- und Prozesstätigkeiten gemäß der Erfindung wird später für die FPIA-Verfahren für ein phenobarbitales Assay dargelegt; und für MEIA-Verfahren für ein CEA-Assay.
Testproben-Behältersegment
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Testproben-Behältersegment-Aufbau bereitgestellt, der ausgebildet ist, um mehrere Testproben-Behälter verschiedener Ausmaße für die Verwendung mit einem automatischen Analysegerät aufzunehmen. Der Segmentaufbau wirkt mit einem Testproben-Karussell des automatischen Analysegeräts zusammen, um eine Veränderlichkeit in Testproben-Behältern bereitzustellen, die von diesem automatischen Analysegerät bearbeitet werden können. Entsprechend umgeht der Testproben-Behältersegment-Aufbau das Erfordernis, die Testproben aus einem anderenfalls inkompatiblen Testproben-Behälter an einen Testproben-Behälter zu überführen, der für die Verwendung mit einem Analysegerät benötigt wird.
Insbesondere umfasst das Testproben-Karussell mehrere Stellen zum Empfangen der Testprobensegmente. Das Karussell ist z. B. vorzugsweise ausgebildet, um sechs Testprobensegmente aufzunehmen, wobei jedes Segment Aufnahmestellen für entweder zehn oder fünfzehn Testproben-Behälter enthält. Das Segment kann z. B. ein oder mehrere Probenschalen und Primärröhren unterbringen, worin die Anzahl der primären Röhrengrößen und -ausmaße veränderlich sein wird. Die Primärröhren und die Probenschalen können innerhalb desselben Probensegments gemischt werden. Die verschiedenen Probensegmente werden die Primärröhren und Probenschalen stützen, so dass das Ansaugen der Proben allgemein in derselben Höhe erfüllt werden wird, um das automatische Analysesystem mit einer gemeinsamen Höhe für eine Sonde bereitzustellen, damit die Probenüberführung und -zusammensetzung von Reagenzien in ein Reaktionsgefäß auf einem Reaktionsgefäß-Karussell bereitgestellt wird. Da die Sondenpipettiermittel im Verhältnis zur Zeit und Verwendung eine Nachfrage haben, erlaubt der Testprobensegmentaufbau z. B. eine kürzere Wegstrecke und eine kürzere Abtastzeit des Niveaus, wenn diese Primärröhren und Probenschalen verwendet werden, um dadurch den Durchsatz des Systems zu steigern. Vorzugsweise schließt jedes Probensegment eine Kennzeichnungsnummer und einen Code ein, der von einem Gerät abgelesen wird und mit den Probensegmenten für das Zusammensetzen und Verarbeiten innerhalb des automatischen Analysesystem-Geräts mit wahlfreiem Zugriff verknüpft ist. Entsprechend stellt das Testproben-Karussell in Verbindung mit den Testprobensegmentaufbauten einen maximalen Zugreifbarkeitsbereich für das Laden und Entladen der Probenbehälter wie beispielsweise der Primärröhren, Probenschalen und dergleichen hierin beschriebenen Behältern bereit.
Der Testproben-Behältersegment-Aufbau 600 wird in einer perspektivischen Ansicht in 36 gezeigt. Es sollte klar sein, dass die erwogenen Testproben-Behälter, ohne dass vorgesehen ist, sie darauf einzuschränken, Vacutainer^®-Röhren, Teströhren, Küvetten, Glasfläschchen, Probenschalen, usw. einschließen, die allesamt unterschiedlicher Größe und Abmessung sein können. Der Aufbau hat einen Rahmen 601 und ein Bedienungsmittel 603. Der Aufbau 600 hat einen Testproben-Behälter-Montagegestell 604, in das die Testproben-Behälter über Behältereinfügungsöffnungen 606 gefügt werden können. Einmal in die Behältereinfügungsöffnung 606 gefügt, werden die Behälter von Flüssigkeitsstand-Abtastüberschiebmuffen aufgenommen und umgeben. Jedoch können die Einfügungsöffnungen 606 des Aufbaus die Testproben-Behälter ohne Verwendung der Muffen 608 stützen und befestigen. Der Testproben-Behältersegment-Aufbau 600 hat zwei gekrümmte Abmessungen, die in einem parallelen Verhältnis zueinander stehen und gleich dem Krümmungsradius des Testproben-Behälter-Karussells sind. Der gekrümmte Außenabschnitt 610 des Testproben-Behälteraufbaus 600 und der gekrümmte Innenabschnitt 612, beide senkrecht und in einem Verhältnis zum Behälter-Montagegestell 604 stehend, zeigen einen Aufbau, der mit dem Testproben-Behälter-Karussell zusammenpassend sein kann. Das Testproben-Behälter-Karussell 28 hat Positionierungs- und Befestigungsstifte, die in Stiftaufnehmern 614 und 616 des Testproben-Behältersegment-Aufbaus 600 aufgenommen werden können. Diese Stift-aufnehmenden Elemente erlauben einem Betreiber, den Testproben-Behältersegment-Aufbau 600 richtig im Testproben-Behälter-Karussell 28 zu montieren und einzusetzen. Das Testproben-Behälter-Karussell 28 hat, wie in 38 gezeigt, Montagestifte 618, die vom Testproben-Behälter des die Segmente 614 und 616 aufnehmenden Aufbaus 600 aufgenommen werden. Diese aufnehmenden Segmente 614 und 616 werden in 37 gezeigt, die eine Ansicht von unten des Testproben-Behältersegment-Aufbaus aus 36 darstellt.
Eine getrennte Querschnittansicht des Testproben-Behälter-Karussells mit einem darin angebrachten montierten Testproben-Behältersegment-Aufbau 600 wird in 38 gezeigt. Die Ansicht aus 38 veranschaulicht deutlich die Anpassung des Testproben-Behältersegment-Aufbaus 600 am Testproben-Behälter-Karussells 28, die einem Betreiber ein Bedienungsmittel 603 und Ausrichtungsstifte 618 bereitstellt, die in aufnehmende gekrümmte Abschnitte 610 und 612 des Testproben-Behältersegment-Aufbaus 600 eingefügt werden.
Eine Querschnittansicht einer modifizierten Testprobenschale 620 wird in 39 jeweils mit oberen und unteren Randabschnitten 624 und 622 gezeigt. Diese modifizierte Testprobenschale 620 kann innerhalb des Testproben-Behältersegment-Aufbaus verwendet werden, um die einheitliche Außenabmessung des Aufbaus zu zeigen, die üblicherweise in den Testproben-Behältersegment-Aufbau 600 passt, selbst wenn das Innere der Testprobenschale 620 für verschiedene Zwecke verborgen ist.
Ein kurzer Testproben-Vacutainer^®-Röhrensegmentaufbau 626 hat einen Rahmen 628 und ein Bedienungsmittel 630. Der Aufbau hat ein Vacutainer^®-Röhren-Montagegestell 632, in dem die Vacutainer^®-Röhrenöffnung 634 bereitgestellt wird, um die kurzen Testproben-Vacutainer^®-Röhren in den kurzen Testproben-Vacutainer^®-Röhrensegmentaufbau 626 zu leiten und daran zu montieren.
Eine obere Querschnittansicht des kurzen Testproben- Vacutainer^®-Röhrensegmentaufbaus wird in 41 gezeigt; die Ansicht wird an der Linie A-A der 40 genommen. Vacutainer^®-Röhren-Befestigungsfedermittel 636 stellen ein Haltemittel für die einfügbaren Vacutainer^®-Röhrenelemente bereit, die rohrförmig sind bzw. einen Teströhrenaufbau haben. Zusätzlich zu den Vacutainer^®-Röhren-Befestigungsmitteln 636 werden Vacutainer^®- Röhren-Haltearme 637 gezeigt, die weiterhin die Vacutainer^®-Röhren in einer im Verhältnis zum kurzen Vacutainer^®-Röhrensegmentaufbau 626 festgelegten Stellung stabilisieren und halten, so dass, wenn der Aufbau in das Testproben-Karussell 28 gesteckt wird, die Testproben-Vacutainer^®-Röhren nicht nur in einer einheitlichen Höhe, sondern auch in einer bestimmten Stellung innerhalb des Karussells und montierten kurzen Testproben-Vacutainer^®-Röhrensegmentaufbaus 626 eingesetzt werden.
Eine Ansicht von unten des kurzen Testproben-Vacutainer^®-Röhrensegmentaufbaus aus 40 wird in 42 gezeigt. Testproben-Karussell(28)-Montagestift-Aufnahmeelemente 642 und 644 stellen Aufbaumontage-Einsetzführungen im Testproben-Karussell 28 bereit. In 43 und 44 werden Testprobenschalen Testprobenschalen-Adapter-Muffen verschliedener Länge gezeigt. In 43 wird eine Querschnittansicht einer langen Testprobenschalen-Adapter-Muffe 649 gezeigt. In 44 wird eine Querschnittansicht einer kurzen Testprobenschale gezeigt. 43 und 44 erlauben, dass die Probenschalen der 39 in Vacutainer^®-Röhrensegmenten verwendet werden.
Das im vorliegenden Gerät verwendete Probenaufnahme-Karussell hat vorzugsweise sechs Stellungen oder Abschnitte, damit die Testproben-Behältersegment-Aufbauten, wie in den 36 und 40 dargestellt, montiert werden. Die Testprobensegmentaufbauten sind nach Wunsch des Betreibers austauschbar, und zwar mit Positionierstiften entweder auf den Segmenten oder auf dem Karussell, mit einem passenden Aufnahmemittel, das die richtige Positionierung der Segmente am Karussell gewährleistet. Entsprechend erlauben diese austauschbaren Segmente die Aneignung einer Vielfalt der Testproben-Behälter, die zu jedem gegebenen Zeitpunkt am Karussell liegen können. Es sollte natürlich klar sein, dass die Zahl der Probenaufnahme-Karussellstellen bzw. -abschnitte variieren kann, und diese Zahl wird von der Größe eines jeden Abschnitts bzw. Teils und den Abmessungen des Karussells abhängen.
Verschiedene Arten an Segmentaufbauten können in das Testproben-Karussell gesetzt werden, z. B. (1) Testprobenschalensegmente, die in Verbindung mit der Gerätprobenschale 620 verwendet werden können, worin das Segment bis zu 15 dieser Testprobenschalen halten kann; (2) große Vacutainer^®-Röhrensegmente, die in Zusammenhang mit Vacutainer^®-Röhren von etwa 0,400 bis 0,650 Zoll im Durchmesser und etwa 3,0 bis 4,0 Zoll in der Länge verwendet werden können. Diese Vacutainer^®-Röhren können in Segmente gesetzt werden, um bis zu zehn Vacutainer^®-Röhren unterzubringen; und (3) kleine Vacutainer^®-Röhren, die in Zusammenhang mit dem kurzen Test-Vacutainer^®-Proben-Röhrensegmentaufbau aus 40 verwendet werden können, können Vacutainer^®-Röhren von etwa 0,400 bis 0,650 Zoll im Durchmesser und etwa 2,0 bis 3,0 Zoll in der Länge unterbringen, und zwar mit etwa zehn Stellen, um bis zu zehn Vacutainer^®-Röhren unterzubringen.
Es stehen ebenfalls Probenbehälter-Adapter zur Verfügung, die erlauben, dass Probenschalenbehälter vor allem für die Probenschalen 20 in einem Vacutainer^®-Röhrensegment eingesetzt werden. Diese Adaptoren erlauben, dass Behälter verwendet werden, wenn eine Mindestzahl an Probenbehältern benötigt wird und kein Platz für einen Probenbehälter zur Verfügung steht.
Die Fluidstandabtastung in jedem Testproben-Behälter in den Probensegmenten kann, wie detailliert oben beschrieben, erfüllt werden. Zusätzlich wird an den Segmentaufbauten und Adapter-Muffen eine Strichcodekennzeichnung bereitgestellt. Diese Strichcodekennzeichnungen werden verwendet, um die Segmentart und beispielsweise den Austausch einer Adapter-Muffe sowie die Testprobe selbst zu kennzeichnen.
In einer Ausführungsform kann ein Betreiber leere Testprobenschalen 620 in ein Testprobensegment und Pipettentestproben in die Probenschalen 620 laden. Der Betreiber kann auswählen, ob er die Testproben gemäß der vorbestimmten Ladeliste anordnet, die mithilfe eines Dateneingabeablaufs erzeugt wird. Anstelle einer Probenschale 620 im passenden Segment können natürlich Vacutainer^®-Röhrenadaptermuffen und andere Röhren verwendet werden. Der Betreiber wird dann das Testprobensegment auf das Testproben-Karussell setzen und dem unabhängigen Planungs- und Computersystem anzeigen, dass weitere Testproben verarbeitet werden müssen. Das Testproben-Karussell wird alle Segmente zum passenden Zeitpunkt abtasten, um alle aufgenommenen Testproben aufzuspüren. Das Gerät wird damit fortfahren, der Reihe nach Testproben zu bearbeiten, bis nicht ein "Stat"-Test befohlen wird. Wenn ein "Stat"-Test befohlen wird, wird das Gerät alle Segmente abtasten, bis es dasjenige findet, das die "Stat"-Testprobe enthält. Wenn der Stat-Zusammensetzungszyklus abgeschlossen wurde, wird das Vor-Karussell zu einer vorherigen Sequenz zurückkehren. Der Betreiber muss auswählen, das Gerät während des Ladens und Abladens der Testprobensegmentaufbau in einer Haltephase festzuklammern. Der Zusammensetzungsprozeß wird nach dem nächsten Zusammensetzungszyklus eingestellt. Ist das Laden und Abladen einmal abgeschlossen, wird ein zweiter Befehl bewikren, dass der Zusammensetzungsprozeß wiederaufgenommen wird. Der Zustand der aufgenommenen Testproben wird mittels eines Dateneingabe-Bildschirms des Geräts ein Prüfgegenstand sein. Mit dieser Prüfung wird der Betreiber wissen, welche Segmentaufbauten abgeschlossen sind und entfernt werden können. Einzelne Testproben können in einen Segmentaufbau gesetzt werden, der am Testproben-Karussell liegt.
Reaktionsgefäß und Ladegerät
Wegwerfbare Einheitsdosen-Reaktionsgefäße spielen eine wichtige Rolle in automatischen, kontinuierlichen Analysesystemen mit wahlfreiem Zugriff, die in der Lage sind, gleichzeitig auf kontinuierliche Weise mit wahlfreiem Zugriff mindestens zwei unterschiedliche Formen an Assays an mehreren Testproben durchzuführen, und zwar mit allgemein einem Reaktionsgefäß, das für jedes Assay gebraucht wird, worin mehrere Reaktionsgefäße von diesen Systemen verwendet werden. Ein Mittel, um diese Reaktionsgefäße in mehreren Einheiten zu bedienen und in das Reaktionsgefäß-Karussell zu laden, ist vor allem für den einheitlichen und kontinuierlichen Betrieb des Systems durch den Betreiber nützlich.
Nimmt man jetzt auf die 45a-c in Kombination Bezug, wird ein Reaktionsgefäß 34 dargestellt. Das Reaktionsgefäß 34 hat eine obere Fläche 141 mit Seitenkanten 143 und 145. Die Seitenkanten 143 und 145 des Reaktionsgefäßes 34 verjüngen sich an einem Ende zu einem abgerundeten Profil 147. Am gegenüberliegenden Ende der Oberseite 141 erstreckt sich ein senkrechtes Anhängsel 151 über die obere Fläche 141. Am Ende der Oberseite 141 nahe am abgerundeten Profil 147 befindet sich ein Haltemittel 149, das sich unter der Oberseite 141 erstreckt, um die Küvette 140 am Reaktionsgefäß 34 zu sichern. Das Haltemittel 149 ist für gewöhnlich eine Preßsitzöffnung, die die Küvette 140 unter der Oberseite 141 sichert. Unter der Oberseite 141 und sich dadurch erstreckend befinden sich Wasserbehälter 142, 144, 146, 148, 150, 152 und 154. Die Wasserbehälter 142, 144, 146, 148, 150, 152 und 154 können in Bezug auf eine besondere Größe, Stelle und Form ausgewählt werden, die erforderlich ist, um die Reagenzien, Proben, Puffer und/oder Verdünnungsflüssigkeiten zu enthalten, die für den Betrieb des Geräts nötig sind. Am Boden des Wasserbehälters 154 befindet sich eine Reaktionsgefäß-Lasche 153 für die Verwendung bei der Bewegung des Reaktionsgefäßes 34 durch die Überführungsstelle, wie sie oben erläutert wird.
Nimmt man jetzt auf 46 Bezug, wird eine dreidimensionale Schnittansicht des Reaktionsgefäß-Ladestreifens 175 gezeigt, der zwei darauf montierte Reaktionsgefäße 34 hat, die die durchgehenden oberen Streifenabschnitt-Bedienungsleistensegmente 177 darstellen, die durch Leistenausschnitte 179 getrennt werden. Jedes Leistensegment 177 fällt mit Reaktionsgefäß-Befestigungsmitteln 182 zusammen, wobei sich die Mittel 182 auf einem unteren Abschnitt der durchgehenden Streifenwand 181 befinden. Das Reaktionsgefäß-Befestigungsmittel 182 schließt flexible Schenkel-Abschnitte 183 ein, die auf jedem Schenkel-Abschnitt doppelte Rippen-Anordnungen 187 für die Anbringung eines jeden Reaktionsgefäßes 34 haben. Die doppelten Rippen-Anordnungen 187 ragen senkrecht aus der Ebene der durchgehenden Streifenwand 181 und den Schenkel-Abschnitten 183 hervor. Die Schenkel-Abschnitte 183 sind flexibel und erlauben in Verbindung mit den doppelten Rippen-Anordnungen 187 das feste Halten der Reaktionsgefäße 34, wenn sie auf dem Reaktionsgefäß-Ladevorrichtungsstreifen 175 montiert werden, und lassen die Reaktionsgefäße 34 dennoch frei, wenn sie in das Reaktionsgefäß-Karussell gefügt werden.
Nimmt man jetzt auf 47 Bezug, wird eine obere Ansicht des Reaktionsgefäß-Ladevorrichtungsstreifens 175 gezeigt, der zehn darauf montierte Reaktionsgefäße 34 hat. Die Reaktionsgefäße 34 werden mittels der Unterstützung des Reaktionsgefäß-Befestigungsmittels 182 im Wasserbehälter 152 am Reaktionsgefäß-Haltevorrichtungsstreifen 175 befestigt. Der Reaktionsgefäß-Haltevorrichtungsstreifen wird verwendet, um gleichzeitig mehrere Reaktionsgefäße in das Reaktionsgefäß-Karussell zu laden, indem die durchgehende Streifenwand 181 gebogen wird, damit sie dem Krümmungsradius des Reaktionsgefäß-Karussells entspricht. In der dargestellten Ausführungsform werden zehn Reaktionsgefäße 34 gezeigt, die an einer durchgehenden Streifenwand 181 befestigt sind; jedoch kann der Reaktionsgefäß-Ladevorrichtungsstreifen 175 verlängert werden, um mehr als zehn Reaktionsgefäße unterzubringen; oder weniger als zehn Reaktionsgefäße können am Streifen derselben Länge oder an kürzeren Streifen angebracht werden.
Nimmt man jetzt auf die 46 und 47 in Kombination Bezug, setzt sich die Reaktionsgefäß-Ladevorrichtung 175 aus einem halbstarren Kunststoffstreifen zusammen, der mehrere Reaktionsgefäße 34 gleichzeitig hält, damit die Reaktionsgefäße 34 auf das Reaktionsgefäß-Karussell geladen werden. Ein Betreiber würde die Ladevorrichtung 175 zu einem Bogen biegen, der mit dem Radius des Karussells zusammenpasst. Danach werden mehrere an der Ladevorrichtung 175 montierte Reaktionsgefäße 34 in ihre jeweiligen Rillen auf dem Karussell gesteckt. Die mehreren Reaktionsgefäße 34 werden auf dem Karussell an Ort und Stelle eingeschnappt, und danach wird die Reagensgefäß-Ladevorrichtung 175 für den Wiedergebrauch bzw. das Ausrangieren entfernt.
Nimmt man jetzt auf 48 Bezug, wird eine dreidimensionale Schnittansicht einer anderen Reaktionsgefäß-Ladevorrichtung 451 gezeigt, die zwei daran montierte Reaktionsgefäße 34 hat. Unter der eingeschnittenen ebenen Fläche 453 erstreckt sich eine Mehrzahl an eingeschnittenen ebenen Flächen 455, die eine Form haben, die allgemein mit der oberen Formfläche 141 der Reaktionsgefäße 34 übereinstimmt. Unter den eingeschnittenen ebenen Flächen 455 erstrecken sich Küvettenstecker 459, die größenbemessen und plaziert sind, um in die Küvette 140 des Reaktionsgefäßes 140 eingefügt zu werden. Unter den eingeschnittenen ebenen Flächen 455 erstrecken sich auch Wasserbehälterstecker 457, die größenbemessen und plaziert sind, um in einen der Wasserbehälter 142, 144, 146, 148, 150, 152 oder 154 der Reaktionsgefäße gesteckt zu werden. Der Wasserbehälterstecker 457 und der Küvettenstecker 459 werden kleiner bzw. verjüngen sich, wenn die Stecker von den eingeschnittenen ebenen Flächen 455 hinab verlaufen, wodurch eine leichtere Einfügung oder Wegnahme des Wasserbehälters bzw. der Küvette 140 des Reaktionsgefäßes 34 bereitgestellt wird. Nach oben um den Außenumfang der ebenen Fläche 453 herum erstreckt sich eine durchgehende erhöhte Leiste 461. An der oberen Kante der erhöhten Leiste 461 befindet sich eine obere Fläche 462, die allgemein flach ist und parallel zur ebenen Fläche 453 verläuft. An beiden Enden der Ladevorrichtung 451 befinden sich Bedienungsrippen 465, die parallel zu der erhöhten Leiste 461 verlaufen und sich darüber erstrecken.
Nimmt man jetzt auf 49 Bezug, wird eine Draufsicht der anderen Reaktionsgefäß-Ladevorrichtung 451 aus 48 gezeigt, die zehn (10) eingeschnittene ebene Flächen 455 hat, um zehn (10) Reaktionsgefäße 34 zu halten. Obwohl die dargestellte Ausführungsform zehn (10) Reaktionsgefäße hält, kann die Ladevorrichtung 451 so aufgebaut sein, dass sie irgendeine Zahl an eingeschnittenen ebenen Flächen 455 hat, um irgendeine Zahl an Reaktionsgefäßen 34 zu halten. Der Wasserbehälterstecker 457 und der Küvettenstecker 459 der Ladevorrichtung 451 fügen sich jeweils in den Wasserbehälter 152 und die Küvette 140 und greifen diese jeweils ein, wodurch das Reaktionsgefäß 34 an der Ladevorrichtung 451 gesichert wird. Obwohl die Ladevorrichtung 451 die Reaktionsgefäße 34 durch das Eingreifen des Wasserbehälters 152 und der Küvette 140 sichert, könnte die Ladevorrichtung das Reaktionsgefäß 34 sicher befestigen, indem einzeln oder kombiniert irgendeine Zahl an Wasserbehältern 142, 144, 146, 148, 150, 152 und 154 und die Küvette eingegriffen wird.
Nimmt man jetzt auf die 48 und 49 in Kombination Bezug, wird die Ladevorrichtung 451 vorzugsweise aus einem halbstarren Kunststoff hergestellt und wird allgemein in einer Form ausgebildet, die dem Krümmungsradius des Reaktionsgefäß-Karussells entspricht. Die eingeschnittenen ebenen Flächen 455 sind beabstandet, um den Stellen für die Anbringung der Reaktionsgefäße 34 am Reaktionsgefäß-Karussell zu entsprechen. Die Reaktionsgefäße 34 werden durch das Einfügen des Wasserbehältersteckers 457 und des Küvettensteckers 459 in den/die entsprechende Wasserbehälter 152 und Küvette 140 des Reaktionsgefäßes 34 auf die Ladevorrichtung 451 geladen. Auf diese Weise stellen die eingeschnittenen ebenen Flächen 455 eine Abdeckung für die Reaktionsgefäße bereit. Auch stellen der Wasserbehälterstecker 457 und der Küvettenstecker 459 eine feste Dichtung für den Wasserbehälter 152 und die Küvette 140 bereit.
Nimmt man weiterhin auf die 48 und 49 in Kombination Bezug, wird die Ladevorrichtung 451 mit den Reaktionsgefäßen 34 darauf auf das Reaktionsgefäß-Karussell gesetzt, wobei der Standort der Reaktionsgefäße 34 auf der Ladevorrichtung den Standorten auf dem Reaktionsgefäß-Karussell für die Reaktionsgefäße 34 entspricht. Es bedarf keines Betreibers, um besonders darauf zu achten, die Ladevorrichtung 451 auszuformen, da die Ladevorrichtung 451 vorgeformt ist, um in die Abmessungen des Reaktionsgefäß-Karussells zu passen. In dieser Hinsicht ist die Reaktionsgefäß-Ladevorrichtung eine Ladevorrichtung der "Ein-Fall"-Art für die Reaktionsgefäße 34. Sind die Reaktionsgefäße 34 auf der Ladevorrichtung 451 einmal ausgerichtet, werden die Reaktionsgefäße 34 mittels der Bedienungsrippen 465 und der erhöhten Leiste 461 der Ladevorrichtung 451 an Ort und Stelle am Reaktionsgefäß-Karussell eingeschnappt. Auf diese Weise können mehrere Reaktionsgefäße 34 gleichzeitig auf das Reaktionsgefäß-Karussell geladen werden, dem Betreiber gegenüber einem Verfahren zum einzelnen Laden der Reaktionsgefäße 34 in das Reaktionsgefäß-Karussell Zeit ersparend.
Nimmt man weiterhin auf die 48 und 49 in Kombination Bezug, kann die Ladevorrichtung, wenn die Reaktionsgefäße 34 einmal in das Reaktionsgefäß-Karussell geladen sind, an Ort und Stelle gelassen werden, um eine Abdeckung und ein Siegel für die Reaktionsgefäße 34 bereitzustellen, bis sie, wie hierin beschrieben, verwendet werden. Das Wegnehmen der Ladevorrichtung 451 aus den Reaktionsgefäßen 34 wird dann durch das Hochziehen der Ladevorrichtung erfüllt, indem z. B. die Bedienungsrippen 465 oder die erhöhte Leiste 461 verwendet werden. Das Wegnehmen der Ladevorrichtung 451 löst die Reaktionsgefäße 34 nicht aus dem Reaktionsgefäß-Karussell, da die Haltekraft des Wasserbehältersteckers 457 und des Küvettensteckers 459 an den Reaktionsgefäßen 34 geringer ist als die Reaktionsgefäß-Karussell-Haltekraft an den Reaktionsgefäßen 34. Diese verminderte Kraft erfolgt teilweise aus dem verjüngten Profil des Wasserbehältersteckers 457 und des Küvettensteckers 456, das ebenso das Einfügen der Reaktionsgefäße 34 auf die Ladevorrichtung 451 erleichtert.
Umgebungs- und Temperturregelung
Ein gesteuerter Umgebungsbereich ist für die Inkubation und die chemischen Reaktionen innerhalb der automatischen kontinuierlichen Analysesysteme mit wahlfreiem Zugriff erforderlich. Die Temperaturregelung wird im gesteuerten Umgebungsbereich für die Zwecke der Temperaturregelung von Einwegeartikeln, Chemikalien, Verrohrungen, Mechanismen, usw. innerhalb des Inkubations- und Reaktionsbereichs aufrechterhalten, die für die richtigen chemischen Reaktionen optimal sind. Die Temperaturregelung wird erreicht, indem der Luftstrom und die Lufttemperatur als dynamisches Wärmearbeitsfluid verwendet werden. Obwohl Luft oder Gase Wärme nicht so schnell wie ein Flüssigkeitsbad überführen, hat Luft nicht die damit verknüpften Probleme des Auslaufens, Verdampfens oder der Kontamination.
Der gesteuerte Umgebungsbereich enthält Karusselle, die die Chemie von verschiedenen Reagenzien und Mengen trägt, womit ein unüblicher Temperaturregelungs-Möglichkeit erforderlich wird, um die erwärmte Luft zu zwingen, einen Weg mit einem allgemeinen Druckverlust unmittelbar stromaufwärts vom Prozess-Karussell zu überwinden. Der Druckverlust des Wegs ist höher als der Druckverlust, die die Luft erfährt, wenn sie unter das Karussell geht, ganz gleich ob das Karussell ganz beladen ist oder nicht. Solchermaßen verteilt sich die erwärmte Luft gleichmäßig um das Karussell herum und bildet sich nicht vorzugsweise trichtermäßig in einen Spalt, der an der Leerstelle des Karussells mündet. Die Luftstromregelung innerhalb der gesteuerten Umgebung stellt einen Mindest-Luftstrom oberhalb von den oberen Flächen der Karusselle bereit. Sich langsam bewegende Luft über den Flüssigkeitsflächen, die durch die offenen Behälter an den oberen Abschnitten freiliegen, bewirken weniger Verdampfung als Luft, die sich schnell bewegt. Jedoch ist der Gesamt-Luftstrom innerhalb des gesteuerten Umgebungsbereichs ziemlich hoch, und der Luftstrom an den Unterseiten des Karussells kann eine Kombination aus einer Wirbel- und einer Laminarströmung sein. Eine vernünftig hohe Umsatzrate und Luftströmung ist nötig, um Temperaturänderungen unwahrscheinlich zu machen.
Nimmt man jetzt auf 50 Bezug, wird eine schematische Ansicht gezeigt, die das Umgebungsluftstrom- und Temperatursteuersystem darstellt. Die Temperaturregelung für Reaktions- und Inkubationsbereiche eines kontinuierlichen Analysesystems wird erreicht, indem ein erwärmter Luftstrom verwendet wird, um ein Karussell 19 des gesteuerten Umgebungsbereichs 18 zu steuern, das von grundsätzlicher Bedeutung ein Prozess-Karussell 46 einschließt. Der Luftstrom 202 wird durch ein Ventilator-Element 210 bewegt und dringt durch einen Lufteinlaß 205, das ein passendes Luftfiltersystem einschließt. Der Luftstrom 202 wird an einem Luftheizelement 208 und durch ein Leitungsmittel gedrückt, das in der Grundplatte des Geräts verwirklicht ist. Wenn die Luft aus der Rohrleitung herauskommt, wird die Luft in Richtung Unterseite des Karussells 46 geleitet, die den Karussellumgebungsbereich 19 darstellt und die zu analysierenden Proben, die nötigen Reagenzien und die in den Verfahren verwendeten Einwegeartikel enthält. Wenn die erwärmte Luft durch den Karussellumgebungsbereich 19 dringt, wird ihre Temperatur durch einen Sensor 212 abgetastet. Die Ausgabe des Sensors 212 wird von einem Controller überwacht, und wenn der Controller bestimmt, dass das System zusätzliche Wärmemengen benötigt, erregt der Controller eine Festspule, die elektrische Leistung an das Heizelement 208 anlegt.
Nimmt man weiterhin auf 50 Bezug, kann man sehen, dass der Luft, nachdem sie den Karussellumgebungsbereich 19 verlässt, erlaubt, innerhalb des gesteuerten Umgebungsbereichs 18 zu zirkulieren. Eine Luftablaßleitung 206 erlaubt der Luft, auf gesteuerte Weise durch mehrere Öffnungen aus dem gesteuerten Umgebungsbereich 18 auszutreten. Während das Ventilator-Element 210 die erwärmte Luft überall in das System zwingt, wird Umgebungsluft durch den Lufteinlaß 207 stromabwärts von den kritischsten Bereichen der Temperaturregelung innerhalb des gesteuerten Umgebungsbereichs 18 eingeführt, um das Kühlen für die Strömungselemente des Systems mittels der Bereitstellung eines Kühlfluids an den Heizgerätaufbau 501 bereitzustellen, der in den Strömungselementsystemen verwendet wird. Diese Einführung der Umgebungsluft durch den Lufteinlaß 207 erfolgt nahe an der Luftablaßleitung 206 und den verschiedenen Auslässen, die sich mit dem gesteuerten Umgebungsbereich und der Luftablaßleitung 206 in Verbindung befinden.
Nimmt man weiterhin auf 50 Bezug, wird der geregelte Umgebungsbereich 18 bei einer gewünschten Temperatur gehalten, indem Luft auf die richtige Temperatur erwärmt wird und die Luft in großen Mengen an die kritischsten Bereiche wie beispielsweise den Karussellumgebungsbereich 19 angelegt. Die Wärme wird durch Konvektion an die kritischen Bereiche überführt, indem Luft verwendet wird, die allgemein eine Wirbelströmung erfährt. Auf diese Weise können die kritischen Bereiche so schnell wie möglich auf eine Temperatur gebracht werden. Die unkritischeren Bereiche befinden sich stromabwärts und werden unter weniger zwanghaften Bedingungen, d. h. über einen sich langsam bewegenden Luftstrom, erwärmt. Zusätzlich zu der Wirbelströmung in den kritischen Bereichen, ist der Gesamt-Luftstrom innerhalb des gesteuerten Umgebungsbereichs 18 ziemlich hoch, wobei die Luft vollständig ausgestoßen wird. Mögliche Probleme, die im Umgang mit voll beladenen Karussellen versus teilweise beladenen Karussellen entstehen könnten, werden gelöst, indem die erwärmte Luft gezwungen wird, einen Weg mit einem großen Druckverlust unmittelbar stromabwärts vom Karussell zu überwinden. Der Druckverlust des Wegs ist höher als der Druckverlust, die die Luft erfährt, wenn sie unter das Karussell geht, ganz gleich ob das Karussell ganz beladen ist oder nicht. Solchermaßen verteilt sich die erwärmte Luft gleichmäßig um das Karussell herum und bildet sich nicht vorzugsweise trichtermäßig in einen Spalt, der an den Leerstellen des Karussells mündet. Beide Verfahren, FPIA und MEIA, verwenden das weithin beschriebene Systemgerät, das das Prozess-Karussell 46 einschließt.
Nimmt man jetzt auf 51 Bezug, wird eine Querschnittansicht des Prozess-Karussells 46 gezeigt. Das Karussell 46 hält mehrere Reaktionsgefäße 34. Der untere Abschnitt der Reaktionsgefäße 34 wird innerhalb des Karussellumgebungsbereichs 19 des gesteuerten Umgebungsbereichs 18 angeordnet. Das Karussell 46 schließt obere Reaktionsgefäßbereiche 47 ein, die zum gesteuerten Umgebungsbereich 18 offen sind. Am Boden der oberen Reaktionsgefäßbereiche 47 versiegeln das Karussell 46 und die Reaktionsgefäße 34 allgemein die oberen Bereiche 47 davor, mit dem Karussellumgebungsbereich 19 in Verbindung zu stehen.
Weiterhin auf 51 Bezug nehmend, kann man sehen, dass die Wände der oberen Reaktionsgefäßbereiche 47 die Luft über den Reaktionsgefäßen 34 von der Bewegung des Luftstroms 202 im gesteuerten Umgebungsbereich 18 isolieren wird. Da die Luft in den oberen Reaktionsgefäßbereichen 47 nicht direkt dem Luftstrom 202 unterworfen wird, wird es unmittelbar über den offenen Behältern der Reaktionsgefäße 34 eine geringere Luftbewegung geben, wodurch die Verdampfungsmenge aus den Reaktionsgefäßen 34 reduziert wird. Das Abdichten der oberen Bereiche 47 vom Karussellumgebungsbereich 19 erlaubt dem Luftstrom 202, über die Unterseite der Reaktionsgefäße 34 zu dringen, ohne die Luft unmittelbar über den Reaktionsgefäßen 34 zu stören, wodurch Wärme an die und von den Reaktionsgefäße(n) überführt wird, ohne die Verdampfung der Fluide in den Reaktionsgefäßen 34 zu erhöhen.
Nimmt man jetzt auf die 52-54 in Kombination Bezug, wird der Heizgerätaufbau 501 aus 50 gezeigt. Der Heizgerätaufbau umfasst allgemein einen Heizgerätblock oder -körper 502, der darin ein Paar an Heizelementen 505a-b aufweist, und eine gewickelte Flüssigkeitsverrohrung 521 zwischen den Heizelementen 505a-b. Der Heizkörper 502 ist beispielsweise aus Metall wie Aluminium, Silber, Kupfer, usw. oder aus irgendeinem anderen geeigneten im Stand der Technik bekannten wärmeleitenden Material, mit den verschiedenen elektrischen Anschlüssen für ein elektrisch widerstandsfähiges Heizgerätsystem sowie Abtast- und Steuerelementen zum Steuern der Präzisionstemperatur des Heizaufbau für die Zwecke eines Präzisionstemperatur-Steuer-Wärmeausstausches mit Flüssigkeiten aufgebaut, die durch den Heizgerätaufbau fließen und bei bestimmten Temperaturen gehalten werden. Befestigungsmittel 516 und 518 sowie ein im Metallblock 502 eingebetteter Erdungsstift 519 werden gezeigt.
Weiterhin auf die 52-54 in Kombination Bezug nehmend, dringt Flüssigkeit durch einen Flüssigkeitseinlaß 513 in die gewickelte Flüssigkeitsverrohrung 521. Nachdem die Flüssigkeit durch die gewickelte Flüssigkeitsverrohrung 521 dringt, verlässt die Flüssigkeit den Heizgerätaufbau durch einen Flüssigkeitsauslaß 515 für die Ablagerung in der MEIA-Patrone 68 (nicht gezeigt). Eine Teflon-Buchse 517 wird sicher außen am Flüssigkeitseinlaß 515 befestigt, um die Anhäufung der Flüssigkeit zu verhindern, die sich bis zum Flüssigkeitsauslaß 515 festsetzen könnte. Die Heizelemente 505a-b wird an entgegengesetzten Seiten der gewickelten Flüssigkeitsverrohrung 521 in den Heizkörper 502 gesetzt. Elektrische Heizgerätsäulen 504 und 506 stellen den Widerstand-Heizelementen 505a-b geregelte Energiemengen zur Verfügung. Ein Heißleiter 508 wird in den Heizkörper 502 gesetzt, so dass er in Bezug auf die Heizelemente 505a-b und die gewickelte Flüssigkeitsverrohrung 521 zentral eingesetzt wird. Der Heißleiter 508 stellt einen elektrischen Widerstand bereit, dessen Widerstand stark oder auf genaue Weise einhergehend mit der Temperatur schwankt. Der Heißleiter 508 wirkt mit einem thermostatischen Anschluß 509 und einem thermostatischen Sicherungsanschluß 511 zusammen, um die Heizelemente 505a-b mit Energie zu versorgen und die Temperatur des Heizgerätaufbaus 501 sowie irgendwelche darin enthaltene bzw. dadurchlaufende Flüssigkeiten genau zu regeln.
Weiterhin auf die 52-54 in Kombination Bezug nehmend, kann der Heizgerätaufbau 501 größenbemessen sein, um größere oder kleinere Flüssigkeitsmengen sowie ein Heizmittel für größere oder kleinere Flüssigkeitsmengen unterzubringen. Das Positionieren des Heizgerätaufbaus 501 unmittelbar über dem Verwendungspunkt verhindert eine bedeutende Temperaturänderung während der Überführung vom Heizgerätaufbau 501 zu den empfangenden Materialien. Die Temperaturregelungen der Flüssigkeiten innerhalb des Heizgerätaufbaus werden von etwa zwischen ±1,0°C und etwa ±0°C der erforderlichen Flüssigkeitstemperatur gesteuert. Indem der Heizgerätaufbau 501 in ein Verhältnis zum empfangenden Mittel, z. B. einer MEIA-Patrone, gesetzt wird, wird eine Luftspaltüberführung von der Spitze des Flüssigkeitsauslasses 515 zum Ablagerungspunkt einer Flüssigkeit auf die Patrone von etwa 3/8 Zoll oder weniger erlaubt, wodurch die Flüssigkeit mit einer geringen oder gar keinen Temperaturänderung davon abgelagert wird.
MEIA-Patrone, Beschickungsgerät und Karton
Nimmt man jetzt auf 55' Bezug, wird eine MEIA-Patrone 68 gezeigt. Die MEIA-Patrone ist im allgemeinen zylindrisch und enthält ein Stützmatrix-Material 222 darin. In der Oberseite der MEIA-Patrone 68 befindet sich eine Trichter-Öffnung 216, die sich nach unten in eine Patronen-Öffnung 218 verjüngt. Die Patronen-Öffnung 218 erlaubt den Zugriff auf das darin enthaltene Matrixmaterial. Die Unterseite der MEIA-Patrone 68 ist flach und hat keine Trichterveengung oder -öffnung.
Nimmt man jetzt auf 56 Bezug, wird ein Patronen-Beschickungsgerät 500 gezeigt, das MEIA-Patronen 68 einzeln, senkrecht und auf Anfrage von einem Trichter 590 in eine Falltür 700 führen wird. Der Patronen-Trichter 590 enthält mehrere MEIA-Patronen 68, die horizontal und seitlich im Patronen-Trichter 590 liegen, wobei die Patronen-Öffnung 218 beiden Richtungen gegenüberliegt. Der Patronen-Trichter 590 wird wegnehmbar an einer Brücke 510 befestigt, die einen unbeweglichen Abschnitt des Patronen-Beschickungsgeräts 500 darstellt. Die Brücke 510 hat eine Brücken-Öffnung 514, die die MEIA-Patronen 68 vom Trichter aufnimmt, und erlaubt diesen Patronen, durch das Patronen-Beschickungsgerät 500 zu gehen. Die Brücke 510 hat auch Führungsstangen 512a-b, auf denen verschiebbar eine Pendelvorrichtung 520 angebracht ist.
Weiterhin auf 56 Bezug nehmend, bewegt ein linearer Motor 530 die Pendelvorrichtung 520 auf den Führungsstangen 512a-b der Brücke 510 vor und zurück. Die Pendelvorrichtung 520 hat eine Pendel-Öffnung 522 zum Aufnehmen der MEIA-Patronen 68 aus der Brücken-Öffnung 514, wenn sich die Pendelvorrichtung 520 in einer Ausgangsstellung befindet. Der lineare Motor 530 verschiebt dann die Pendelvorrichtung 520 an eine Fall-Stelle. Wenn der lineare Motor 530 die Pendelvorrichtung 520 aus der Ausgangsstellung verschiebt, fassen die Schalenstifte 550a-b die MEIA-Patrone 68. Wenn die Pendelvorrichtung 520 die Fall-Stelle erreicht, lassen die Schalenstifte 550a-b die MEIA-Patrone 68 senkrecht in eine Rutsche 560.
Weiterhin auf 56 Bezug nehmend, hat die Rutsche 560 ein verjüngtes inneres Profil, das bei der Ausrichtung der MEIA-Patrone 68 in eine senkrechte Stelle hilft, wenn die MEIA-Patrone 68 in die Falltür 700 fällt. Die Rutsche 560 wird drehbar am Patronen-Beschickungsgerät 500 befestigt. Eine Feder 562 hilft dabei, die Rutsche 560 für den Betrieb des Patronen-Beschickungsgeräts 500 an Ort und Stelle zu halten. Eine Kippstrosse 564 verbindet mit der Rutsche 560 und dreht, wenn gedrückt, die Rutsche 560 gegen die Kraft der Feder 562. Auf diese Weise kann jede MEIA-Patrone 68, die in der Rutsche 560 angebracht ist, durch das Drücken der Kippstrosse 564 weggeschafft werden, die die Rutsche 560 dreht und die MEIA-Patrone 68 abwirft. Nachdem die MEIA-Patrone 68 abgeworfen wurde, wird die Kippstrosse 564 losgelassen, und die Feder 562 kehrt die Rutsche 560 in ihre normale Betriebsstellung zurück.
Weiterhin auf 56 Bezug nehmend, kann man sehen, dass Vordrücker 540a-b an der Pendelvorrichtung 520 montiert sind. Die Vordrücker 540a-b dringen durch eine Öffnung im Patronen-Trichter 590 und berühren die MEIA-Patronen 68, um zu verhindern, dass die MEIA-Patronen 68 den Durchgang in der Brücken-Öffnung 514 des Patronen-Beschickungsgeräts 500 blockieren. In der Ausgangsstellung der Pendelvorrichtung 520 dringt der Vordrücker 540a durch eine Öffnung im Trichter 590 und richtet die MEIA-Patronen 68 über der Brücken-Öffnung 514 aus.
In der Fall-Stellung der Pendelvorrichtung 520 dringt der Vordrücker 540b durch eine gegenüberliegende Öffnung im Patronen-Trichter 590 und richtet ebenfalls die MEIA-Patronen 68 aus, damit sie durch die Brücken-Öffnung 514 gehen.
Nimmt man jetzt auf 57 Bezug, werden die Schalenstifte 550a-b aus 56 gezeigt. Die Schalenstifte 550a-b haben ein Mittelprofil 552a-b, das sich nach außen erstreckt und einen Umriß hat, der mit der Trichter-Öffnung 216 der MEIA-Patronen 68 übereinstimmt. Das Mittelprofil 552a-b ist nicht hoch genug, um sich an der Trichter-Öffnung 216 vorbei zu erstrecken und die Patronen-Öffnung 218 oder das Stützmatrix-Material 222 der Patrone 68 zu berühren. Die Schalenstifte 550a-b haben auch einen äußeren Ausguß 554a-b, der sich im Umfang um das Mittelprofil 552a-b herum erstreckt. Der äußere Ausguß 554a-b hat einen Innendurchmesser, der ausreicht, um der MEIA-Patrone 68 zu erlauben, in den äußeren Ausguß 554a-b zu passen. Der äußere Ausguß 554a-b erstreckt sich nicht über den mittleren Abschnitt 552a-b hinaus.
Nimmt man jetzt auf die 56 und 57 in Kombination Bezug, kann man sehen, wie das Patronen-Beschickungsgerät 500 Patronen einzeln in einer senkrechten Stellung an eine Falltür 700 führen können. Wie zuvor erwähnt, dringen die MEIA-Patronen 68 von der Brücken-Öffnung 514 an die Pendel-Öffnung 522, wenn sich die Pendelvorrichtung 520 in der Ausgangsstellung befindet. Wenn die Pendelvorrichtung von der Ausgangsstellung fortschreitet, schließen die Schalenstifte 550a-b an der MEIA-Patrone 68 ein. Wenn die Schalenstifte 550a-b an der Patrone 68 einschließen, wird das Mittelprofil 552a-b des Schalenstifts 550a-b, der der Patronen-Öffnung 218 gegenüberliegt, die Trichter-Öffnung 216 der Patrone 68 eingreifen und damit zusammenpassen. In dieser Stellung wird das Mittelprofil 552a-b des Schalenstifts 550a-b, der der Patronen-Öffnung 218 gegenüberliegt, die Trichter-Öffnung 216 eingreifen und auch die Außenseite der MEIA-Patrone 68 mit dem äußeren Ausguß 554a-b umgeben. Die Unterseite der MEIA-Patrone 68 hat keinen Einschnitt für das Mittelprofil 552a-b des Schalenstifts 550a-b, um darein zu passen. Als Ergebnis wird der äußere Ausguß 554a-b des Schalen stifts 550, der die Unterseite der Patrone 68 eingreift, die Unterseite der Patrone 68 nicht umgeben.
Weiterhin auf die 56 und 57 in Kombination Bezug nehmend, fangen die Schalenstifte 550a-b, wenn sich die Pendelvorrichtung 520 der Fallstelle nähert, damit an, sich zu trennen, um die Patrone 68 in die Rutsche 560 fallen zu lassen. Wenn sich die Schalenstifte 550a-b voneinander zu lösen beginnen, wird Schwerkraft die Patrone 68 nach unten ziehen. Da sich die Schalenstifte 550a-b, die den Boden der Patrone 68 eingreifen, weder in eine Trichter-Öffnung erstrecken, noch die Patrone 68 mit einem äußeren Ausguß umgeben, wird die Unterseite der Patrone 68 der erste Abschnitt der Patrone 68 sein, der damit anfängt, in Richtung Rutsche 560 zu fallen. Wenn die Schalenstifte 550a-b fortfahren, sich zu trennen, werden das Mittelprofil 552a-b und der äußere Ausguß 554a-b der Schalenstifte 550a-b, die die Oberseite der Patrone 68 eingreifen, fortfahren, den oberen Abschnitt der Patrone 68 einzugreifen, während der untere Abschnitt der Patrone 68 infolge der Schwerkraft fällt. Haben sich die Schalenstifte 550a-b einmal weit genug voneinander gelöst, wird sich die Trichter-Öffnung 216 der Patrone 68 vom Mittelprofil 552a-b lösen und wird sich der äußere Ausguß 554a-b der Schalenstifte 550a-b, der den oberen Abschnitt der Patrone 68 eingreift, lösen, womit erlaubt wird, dass die Patrone 68 auf senkrechte Weise durch die Rutsche 560 fällt. Man kann in 18 sehen, dass der Aufbau der Schalenstifte 550a-b die Patrone 68 ungeachtet davon, ob sich die Patrone 68 invertiert oder nicht in den Schalenstiften 550a-b befindet, in senkrechter Stellung fallen lassen wird. Auf diese Weise werden die MEIA-Patronen 68 auf Anfrage einzeln und in einer senkrechten Stellung aus dem Trichter 590 durch das Patronen-Beschickungsgerät 500 in eine Falltür 700 ausgegeben.
Auf 56 zurück Bezug nehmend, hat die Falltür 700 einen Falltürkörper 710 mit einem Patronendurchgang 712 und eine halbkreisförmige Tür 720 mit einem Patronenhöhenstellglied 722. Die vom Patronen-Beschickungsgerät 500 fallengelassene MEIA-Patrone 68 fällt in den Patronendurchgang. Anfangs sperrt die halbkreisförmige Tür 720 den Patronendurchgang 712. Wenn das Karussell unter der Falltür 700 positioniert wirdd, um die Patrone 68 aufzunehmen, dreht sich die halbkreisförmige Tür 720 in eine Stellung, die den Patronendurchgang 712 nicht versperrt und das Durchgehen der Patrone an das Karussell erlaubt. Nachdem die Patrone 68 durch den Patronendurchgang 712 gegangen ist, fährt die halbkreisförmige Tür 720 damit fort, sich zu drehen, bis das Patronenhöhenstellglied 722 die Patrone auf eine Höhe in das Karussell drückt, die für das genaue Prüfen zu einem späteren Zeitpunkt ausreicht.
Nimmt man jetzt auf 58 Bezug, wird eine seitliche Querschnittansicht eines Patronen-Trichters 590 mit einem Patronen-Karton 480 gezeigt, der positioniert ist, um die Patronen 68 in den Patronen-Trichter 590 zu entladen. Der untere Abschnitt des Patronen-Trichters 590 ist bis zu einer Trichterabgabe-Öffnung 486 hin verjüngt. Der obere Abschnitt des Patronen-Trichters 590 ist groß genug, um als Behälter für die Patronen 68 zu wirken, und hat zwei entladende Rollenstifte 484. Der Patronen-Karton 480 wird auf den entladenden Rollenstiften 484 liegend gezeigt. Der Patronen-Karton 480 wird ebenfalls im Phantom an einer maximal offenen Entladestellung 481 gezeigt, und zwar erneut darauf liegend und von den Rollenstiften 484 geführt.
Nimmt man jetzt auf die 59a, 59b und 60 in Kombination Bezug, wird der Patronen-Karton 480 aus 58 gezeigt. Der Patronen-Karton 480 hat eine Aufreiß- oder Laschen-Öffnung 482, um das Öffnen und Entladen in Verbindung mit den Rollenstiften 484 zu erleichtern. Die Löcher 821 in den Patronen-Kartons 480 erstrecken sich von der Laschen-Öffnung 482, an den Seiten 839a-b der Patronen-Kartons 480 hoch und zu einer Oberseite 860 des Patronen-Kartons 480. Die Oberseite 860 des Patronen-Kartons hat ein Scharniermittel 880, das die zwei Perforierungen 821 verbindet. Der Patronen-Karton 480 kann aufgebaut sein, um irgendeine Patronenzahl un enthalten; jedoch ist eine Kartonkapazität von eta 100 für den Betrieb innerhalb der Umgebungen des Patronen-Trichters 590 und der Stellen der Rollenstifte 484 geeignet. Die Patronen 68 werden in einer seitlichen Ausrichtung in den Patronen-Karton 480 geladen, wobei sich die Patronen-Öffnung 218 beiden Richtungen gegenüber befindet.
Nimmt man jetzt auf die 58, 59a, 59b und 60 in Kombination Bezug, kann man sehen, wie die Patronen 68 im Patronen-Karton 480 in den Patronen-Trichter 590 geladen werden. Um den Patronen-Trichter 590 zu laden, wird die Laschen-Öffnung 482 vom Patronen-Karton 480 entfernt. Der Patronen-Karton 480 wird dann auf die Rollenstifte 484 gesetzt, wobei das Scharniermittel 880 nach oben zeigt. Eine leichte Kraft nach unten am Scharniermittel 880 des Patronen-Kartons 480 wird die Perforierungen 821 trennen und den Patronen-Karton 480, wie im Phantom gezeigt, auf die maximal offene Stellung 481 öffnen. Die Patronen 68 werden kann in der richtigen seitlichen, horizontalen Stellung im Patronen-Trichter 680 gelagert. Einige der Patronen 658 werden in einer invertierten Ausrichtung gelagert; jedoch wird der Patronen-Beschickungsaufbau 500 dennoch in der Lage sein, diese invertierten Patronen aufgrund des Aufbaus der Schalenstifte 550a-b in einer senkrechten Stellung in das Beschickungsmittel fallenzulassen.
Nimmt man jetzt auf 61 Bezug, wird eine dreidimensionale Ansicht einer anderen Ausführungsform eines freistehenden Trichters 488 gezeigt, den man vom übrigen Teil des Zuführungsmittels abnehmen kann, wobei der freistehende Trichter 488 für Ladezwecke auf einfache Weise gelöst wird. Der Trichter legt für die Inspektion durch einen Betreiber eine Patronenverfügbarkeitsanzeige 494 durch einen durchsichtigen Wandabschnitt vor. Der freistehende Tricher hat eine befestigte alleinstehende Basis oder Plattform 492, um, wie in den 59a, 59b und 60 gezeigt, den Trichter während des Ladens der mehreren Patronen aus einem Karton 480 zu tragen, indem die Rollenstifte 484 verwendet werden.
Optiksteuersystem
Es wird auch ein allgemein bei 248 in 64 gezeigtes Optiksteuersystem bereitgestellt, das gleichzeitig und kontinuierlich in Echtzeit ein bei 284 in 62 gezeigtes optisches System für das FPIA (das "FPIA-Optiksystem") und ein allgemein bei 361 in 63 gezeigtes System für das MEIA (das "MEIA-Optiksystem") verwaltet, die beide eine Optik enthalten, die von IMx^®- und TDx^®-Analysatoren von Abbott verwendet werden, die im Stand der Technik gut bekannt sind. Das Herz des Optik-Steuersystems 248 ist ein optischer Signalprozessor 254 ("OSP"), der für die Optiksysteme 284, 361 bestimmt ist und über einen bidirektionalen Bus 257 mit dem Zentralprozessor 255 verbunden ist. Der am Zentralprozessor 255 durchführende Planer 256 sendet Makro-Befehle an den OSP 254, der sie interpretiert und Mikrobefehle erzeugt, um das FPIA-Optiksystem 284 und das MEIA-Optiksystem 361 zu steuern. Obwohl der Planer 256 aufgrund seiner Kenntnis der Reagenzien eine Vorab-Kenntnis davon hat, was beide Optiksysteme 284, 361 lesen werden, sammelt der OSP 254 Daten von beiden und sendet sie zurück an den Zentralprozessor 255, der mit dem Betrieb des Analysegeräts mit wahlfreiem Zugriff in Echtzeit fortfährt. Der OSP 254 hat keine solche Vorab-Kenntnis, ist aber essentiell für das Steuern, Sammeln und Übertragen der großen Datenmenge in Echtzeit.
Um besser zu verstehen, wie das Optiksteuersystem 248 die FPIA- und MEIA-Optiksysteme 284 und 361 verwaltet, werden beide genauer wie folgt definiert. Auf 62 Bezug nehmend, ist die Lichtquelle für das FPIA-Optiksystem 284 eine Quarhalogenlampe 286, die eine Lichtenergiequelle zum Beleuchten des FPIA-Reaktionsgemischs in der Küvette 140 an einem Einfallsweg 1 bereitstellt. Die Lampe 286 fokussiert das Licht durch eine Öffnung 290, einen Wärmereflektor 288 und ein Wärmeabsorbiergerät 292 auf eine Plan-Konvexlinse 293, die das Licht durch einen Erregerfilter 294 bei einer Frequenz von 485 nm parallel-richtet, die durch die feinen kurzen Linien fi dargestellt wird, d. h. die Einfallsfrequenz. Der parallelgerichtete Lichtstrahl wird durch einen Strahlzerleger 296 geteilt, der reflektierte Abschnitt durch eine Plan-Konvexlinse 310 auf einen Bezugsdetektor 312, eine Photodiode, fokussiert, und der übertragene Abschnitt, der sich durch einen Sende-Flüssigkristall ausbreitet, wird durch eine andere Plan-Konvexlinse 301 durch das FPIA-Reaktionsgemisch in der Küvette 140 fokussiert, das bei einer höheren Frequenz von 535 nm fluoresziert, die durch die dunkleren kurzen Linien fe dargestellt wird, d. h. die emittierte Frequenz. Eine Plan-Konvexlinse 306 parallel-richtet das Licht, das vom fluoreszierenden Gemisch ausgestrahlt wird, an einem ausgestrahlten Weg E durch einen Emissionsfilter 302 und einen Polarisator 304 auf eine weitere Plan-Konvexlinse 306, die das ausgestrahlte Licht auf eine Photvervielfacherröhre ("PMT") 308 fokussiert. Energie wird über die Eingänge 287 und 308(a) jeweils an die Lampe 286 und die PMT 308 zugeführt, und Steuersignale werden über einen Ausgabe 299, die den Zustand des Flüssigkristalls 298 so steuert, dass sie entweder senkrecht oder horizontal polarisiert wird, an das Flüssigkristall 298 übertragen. Der Bezugsdetektor 312 stellt dem optischen Steuersystem 248 eine Ausgabe 313 bereit, die die Eingabe 287 an die Lampe 286 steuert. Die PMT 308 stellt auch eine Ausgabe 308(b) an das optische Steuersystem 248 bereit, das Daten von der PMT 308 an den Zentralprozessor 255 überträgt.
Nimmt man auf 63 Bezug, ist die Lichtquelle für das MEIA-Optiksystem 361 eine Quecksilberdampflampe 364, die eine Lichtenergiequelle bereitstellt, um die Inhalte der MEIA-Patrone 68 an einem durch die doppelt-liniierten Pfeile gezeigten Einfallsweg zu beleuchten. Das Licht aus der Lampe 364 beleuchtet einen Erregerfilter 362, der das Licht an einer Frequenz von 365 nm sendet. Das meiste Licht wird durch einen chromatischen Strahlzerleger 360 reflektiert und durch eine Plan-Konvexlinse 358 übertragen, die das Licht in das offene Ende der MEIA-Patrone 68 fokussiert. Das übrige Erregerlicht wird durch den chromatischen Strahlzerleger 360 übertragen und beleuchtet einen optischen Bandpassfilter 368, der 365 nm an einen Bezugsdetektor 366, eine Photodiode, sendet, die eine Ausgabe 367 für das optische Steuersystem 248 bereitstellt.
Als Ergebnis der Erregerlichtenergie-Aussetzung, fluoreszieren die Inhalte der MEIA-Patrone 68 bei Emissionswellenlängen, die 450 nm einschließen, die von S-förmigen Pfeilen dargestellt werden. Das Emissionslicht wird von einer Linse 358 gesammelt und wird aufgrund dessen, dass die Wellenlänge länger ist als die Erregung, durch den chromatischen Strahlzerleger 360 gesendet. Die Emission fährt durch die Emissionsfilter 370 und 372 fort, die Licht bei 450 nm übertragen, und beleuchtet schließlich eine PMT 374. Enerige wird über Eingänge 365 und 374(a) jeweils der Lampe 364 und der PMT 374 zugeführt, und die PMT 374 stellt entsprechend eine Ausgabe 374(b) für das Optiksteuersystem 248 bereit, das die Daten von der PMT 374 an den Zentralprozessor 255 sendet.
Es wird auch ein Heizgerätblock 363 bereitgestellt, der die Temperatur der Lampe 364 zu Zeiten des Nicht-Gebrauchs bei einer Mindesttemperatur von etwa 70°C hält. Diese Temperatur muss hoch genug sein, um zu gewährleisten, dass das Quecksilber in der Lampe 364 in einem Dampfzustand bleibt, damit ganze Helligkeit innerhalb von etwa einer Sekunde ermöglicht wird, ohne die Lebensdauer der Lampe 364 nachteilig zu beeinflussen. Die normale Zeitspanne zum Wechseln von einer kalten zu einer vollen Helligkeit beträgt zwanzig Sekunden. Diese einsekündige Zykluszeit für die Lampe 364 ist für einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb in einem Analysesystem mit wahlfreiem Zugriff erforderlich, das detaillierter unten beschrieben wird.
Das FPIA- und MEIA-Optiksystem 284, 261 und das Optiksteuersystem 248 werden in 64 durch eine gestrichelte Linie getrennt gezeigt. Die Ausgabe 308(b) von der PMT 308 und die Ausgabe 313 vom Bezugsdetektor 312 sind Analogeingaben an einen Digitalsignalprozessor-Analog/Digitalchip 250 ("DSP"), der z. B. der Art sein kann, die von Crystal Semiconductor geliefert wird. Der DSP 250 konvertiert die Analogsignale in Digitalsignale und sendet sie über einen Eingabebus 252 an den OSP 254. Der OSP 254 ist ein 8-Bit-Mikrocontroller, der beispielsweise ein HC11 sein kann, der von Motorola verkauft wird. Eine Digitalausgabe vom OSP 254 wird über einem seriellen Ausgabebus 268 einem Digital/Analog-Umsetzer ("DAC") 269 bereitgestellt. Eigene Umsetzermodule am DAC 269 werden verbunden, um die Energieversorgungen 266 und 270 zu trennen, die jeweils über die Ausgaben 267 und 271 jeweils die PMT 308 und die Lampe 286 antreiben. Der OSP 254 durchläuft zyklisch die Lampe 286 gemäß den vom Planer empfangenen Makro-Befehlen, und erhöht, wenn er die Lampe 286 anschaltet, ihre Stärke, um auf der Grundlage der im Planer 256 gespeicherten Daten und der Rückkopplung vom Bezugsdetektor 312 den Inhalten der Küvette 140 eine hinreichende Beleuchtung bereitzustellen. Für gewöhnlich wird die Beleuchtung bei etwa 200 Mikrowatt an einer Frequenz von 485 nm eingestellt, wie in 20 gezeigt. Die Daten im Planer 256 sind Teil einer Tabelle, die die erforderliche Probenbeleuchtung auf der Grundlage der Reagenzien vorschreibt, von denen bekannt ist, dass sie in diesem speziellen FPIA-Reaktionsgemisch verwendet werden. Der OSP 254 reguliert gleichzeitig die Ausgabeverstärkung der PMT 308 als Reaktion auf Befehle vom Planer 256 auf der Grundlage des vorgenommenen Assays. Der OSP 284 steuert auch das Flüssigkristall 298 mithilfe der Ausgabe 299, indem ein E-Feld erzeugt und entfernt wird, damit auf der Grundlage von Befehlen vom Planer 256 zwischen einer senkrechten und horizontalen Polarisation geschaltet wird. Wie oben und in diesem Abschnitt gezeigt, ruht das gesamte die Assays und Reagenzien betreffende Wissen im Planer 256, der sich auf den OSP 254 für die Echtzeit-Durchführung als Reaktion auf Makro-Befehle verlässt.
Dasselbe gilt bei der Anlegung an das MEIA-Optiksystem 361. Die Ausgabe 374(b) von der PMT 374 und die Ausgabe 367 vom Bezugsdetektor 366 sind Analogeingaben an einen weiteren DSP 260, der die Analogsignale zu Digitalsignalen umsetzt, um sie über einen anderen Eingabebus 262 an den OSP 254 zu übertragen. Der OSP 254 stellt eine Digitalausgabe bereit, um die Umsetzermodule am DAC 269 über den seriellen Ausgabebus 268 zu trennen. Diese Umsetzermodule am DRC 269 werden verbunden, um die Energieversorgungen 276 und 280 zu unterbrechen, die jeweils die PMT 374 und die Lampe jeweils über die Ausgaben 374(a) und 365 antreiben. Der OSP 254 durchläuft zyklisch die Lampe 364 gemäß den vom Planer 256 empfangenen Mikrobefehlen und erhöht, wenn die Lampe eingeschaltet wird, ihre Stärke, um für die Inhalte für die MEIA-Patrone 68 auf der Grundlage der im Planer gespeicherten Daten und der Rückkopplung von der Lichtdiode 366 für genügend Beleuchtung zu sorgen. Wieder sind die Daten im Planer 256 Teil einer Tabelle, die die erforderliche Probenbeleuchtung auf der Grundlage von Reagenzien vorschreibt, von denen bekannt ist, dass sie in diesem besonderen MEIA-Reaktionsgemisch verwendet werden. Der OSP stellt gleichzeitig die Ausgabeverstärkung der PMT 374 als Reaktion auf Befehle vom Planer 256 auf der Grundlage vom durchgeführten Assay ein.
Der Betrieb des Optiksteuersystems 248 in Verbindung mit den FPIA- und MEIA-Optiksystemen 284 kann am besten jeweils durch die bildlichen Zeitgraphen in den 65 und 66 gezeigt werden, die die gleichzeitig Abfolge der Ereignisse darstellen. Nimmt man auf 65 Bezug, wird die Zeit in die folgenden Betriebsperioden unterteilt: die Vor-Lese-Tätigkeitsperiode 316, die Lesesequenz-Periode 314 und die Standardisierungsperiode 352. Jede Betriebsperiode wird, wie durch die Nachrichtensignale 334, 336, 338 an der Zeitlinie 332 dargestellt, durch Mitteilungen zwischen dem Planer 256 und dem OSP 254 eingeleitet. Während der Periode eines jeden Nachrichtensignals 334, 336, 338 bestimmt der Planer 256 die Menge an Zeit, die nötig ist, um gleichzeitig alle Ereignisse zu erfüllen, die für die entsprechende Betriebsperiode erforderlich sind, die von der hintere Flanke des Nachrichtensignals eingeleitet wird. Wenn spezifischer der Planer 256 die Dauer der Vor-Lese-Tätigkeitsperiode 316 bestimmt, leitet die hintere Flanke des Nachrichtensignals 334 die Vor-Lese-Tätigkeitsperiode 316 ein, während die folgenden Ereignisse erfolgen: (1) die Küvette 140 wird vom Karussell positioniert, das symbolisch bei 319 dargestellt wird, um von der PMT 308 gelesen zu werden; (2) der Polarisationszustand des Flüssigkristalls 298 wird passend eingestellt; (3) die Verstärkung der PMT 308 wird eingestellt; und (4) die Intensität der Lampe 286 wird auf einen Pegel erhöht, der ausreicht, um das FPIA-Gemisch in der Küvette 140 zu beleuchten.
Während des ersten Ereignisses teilt der Planer 256 dem Karusssell 319 genug Zeit 318 zu, um die Küvette 140 in die zu lesende richtige Stellung zu drehen. Wenn das Karussell 319 anhält, teilt der Planer 256 daraufhin dem Karussell 319 eine vorbestimmte Menge an Zeit 320 zu, um, wie von der Aktivitäts-Sinuskurve 321 angezeigt, die Bewegung oder die Schwingung anzuhalten. Während des zweiten Ereignisses teilt der Planer 256 dem OSP 254 genug Zeit zu, um den Flüssigkristall 298 aus einem senkrechten Polarisationszustand, der durch die senkrecht kaschierte Ikone dargestellt wird, in eine horizontale Polarisation, der durch die horizontal kaschierte Ikone dargestellt wird, zu führen, wobei die schräg kaschierte Ikone dazwischen die Übergangsperiode darstellt. Während des dritten Ereignisses teilt der Planer 256 dem OSP 254 genug Zeit zu, die Verstärkung der PMT 308 einzustellen. Während des vierten Ereignisses teilt der Planer 256 dem OSP 254 schließlich genug Zeit zu, die Intensität der Quecksilberlampe 286 von einer Ersatz-Intensität 328, Siedezustand, auf eine höhere volle Intensität 330, Brennzustand, zu erhöhen, die für das Beleuchten des FPIA-Gemischs in der Küvette 140 ausreicht. Das zyklische Durchlaufen der Lampe von abgestellt auf volle Intensität 330 nimmt für ein kontinuierlich arbeitendes Analysesystem zu viel Zeit in Anspruch und verkürzt die Haltbarkeit der Lampe 286. Die Ersatz-Intensität 328 ist niedrig genug, um die Haltbarkeit der Lampe 286 zu verlängern, aber dicht genug an ihrem Wärmebetriebspunkt, um einen schnellen Anstieg auf die volle Intensität 330 zu erleichtern, die für das Beleuchten des FPIA-Gemischs innerhalb der zugeteilten Zeitspanne 326 erforderlich ist. Dieses Merkmal ist in einem kontinuierlich arbeitenden Analysesystem nicht nur kritisch, weil so die Haltbarkeit der Lampe 286 erhöht wird, sondern auch, weil so die volle Intensität 330 durch das Beibehalten einer erhöhten Temperatur beständiger wird. Obwohl während der Vor-Lese-Tätigkeitsperiode 316 weitere Ereignisse erfolgen, sind diese unmittelbar beschriebenen für die gegenwärtige Erfindung am wichtigsten.
Der Planer 256 bestimmt auch die richtige Richtung der Lesesequenz-Periode 314 während der Mitteilungsdauer 336, deren hintere Flanke die Lesesequenz-Periode 314 einleitet, während die Verstärkung der PMT 308 und die Beleuchtung der Quecksilberlampe 286 nach der Vor-Lese-Tätigkeitsperiode 316 konstant gehalten werden. Während der Lesesequenz-Periode 314 teilt der Planer 256 der PMT 308 genug Zeit zu, um den Energiepegel des Lichts abzutasten, das während der durch die beiden horizontal kaschierten Ikonen dargestellten horizontalen Polarisation vom fluoreszierenden Gemisch in der Küvette 140 ausgestrahlt wird, und sendet die entsprechenden Analogsignale an den DSP 250. Der Planer 256 teilt dem OSP 254 genug Zeit 346 zu, um den Flüssigkristall 298 von der horizontalen zur senkrechten Polarisation zu überführen, wie sie durch die schräg kaschierte Ikone dargestellt wird. Am Ende der Lesesequenz-Periode 314 teilt der Planer 256 der PMT 308 genug Zeit 348 zu, um den Energiepegel des Lichts abzutasten, das während der durch die senkrecht kaschierten Ikonen gezeigten senkrechten Polarisation vom fluoreszierenden Gemisch in der Küvette 140 ausgestrahlt wird, und sendet die entsprechenden Analogsignale an den DSP 250. Nach der Lesesequenz-Periode 314 und während der Standardisierungsperiode 352 kehrt der OSP 254 den Flüssigkristall 298 automatisch zurück in seinen normalen Zustand, wie durch die Ikonen angezeigt, reduziert die Verstärkung der PMT 308 und reduziert die Intensität der Quecksilberlampe 286 zurück auf die Ersatz-Intensität 328. Dem Planer 256 steht es frei, zu irgendeinem Zeitpunkt während der nicht festgelegten Periodenlänge 354 eine weitere Periodensequenz einzuleiten. Der OSP 254 überträgt alle während der Lesesequenz-Periode 314 gesammelten Daten während der Planer-Nachrichtenperiode 338 an die CPU 255.
Der Betrieb des Optiksteuersystems 248 in Verbindung mit dem MEIA-Optiksystem 361 wird in 66 gezeigt, in der die Zeit in die folgenden ähnlichen Betriebsperioden aufgeteilt wird: die Vor-Lese-Tätigkeitsperiode 378, die Lesesequenz-Periode 376 und die Standardisierungsperiode 417. Jede Betriebsperiode wird, wie durch die Nachrichtensignale 394, 396, 398 an der Zeitlinie 392 dargestellt, durch Mitteilungen zwischen dem Planer 256 und dem OSP 254 eingeleitet. Während der Dauer eines jeden Nachrichtensignals 394, 396, 398 bestimmt der Planer 256 die Menge an Zeit, die nötig ist, um gleichzeitig alle Ereignisse zu erfüllen, die für die entsprechende Betriebsperiode erforderlich sind, die von der hinteren Flanke des Nachrichtensignals eingeleitet wird. Wenn spezifischer der Planer 256 die Dauer der Vor-Lese-Tätigkeitsperiode 378 bestimmt, leitet die hintere Flanke des Nachrichtensignals 394 die Vor-Lese-Tätigkeitsperiode 378 ein, während die folgenden Ereignisse erfolgen: (1) die MEIA-Patrone 68 wird vom Karussell positioniert, das symbolisch bei 381 dargestellt wird, um von der PMT 374 gelesen zu werden; (2) die Verstärkung der PMT 374 wird eingestellt; und (3) die Intensität der Quecksilberdampflampe 364 wird auf einen Pegel erhöht, der ausreicht, um das MEIA-Gemisch in der MEIA-Patrone zu beleuchten.
Während des ersten Ereignisses teilt der Planer 256 dem Karusssell 381 genug Zeit 380 zu, um die Patrone 68 in die zu lesende richtige Stellung zu drehen. Wenn das Karussell 381 anhält, teilt der Planer 256 daraufhin dem Karussell 381 eine vorbestimmte Zeit 382 zu, um, wie von der Aktivitäts-Sinuskurve 383 angezeigt, die Bewegung oder die Schwingung anzuhalten. Während des zweiten Ereignisses teilt der Planer 256 dem OSP 254 genug Zeit 384 zu, um die Verstärkung der PMT 374 einzustellen. Während des dritten Ereignisses teilt der Planer 256 dem OSP 254 genug Zeit zu, die Intensität der Quecksilberlampe 364 von einer Ersatz-Intensität 388, Siedezustand, auf eine höhere volle Intensität 390, Brennzustand, zu erhöhen, die für das Beleuchten des MEIA-Gemischs in der Patrone 68 ausreicht. Das zyklische Durchlaufen der Lampe 364 von abgestellt auf volle Intensität 390 nimmt für ein kontinuierlich arbeitendes Analysesystem zu viel Zeit in Anspruch und verkürzt die Haltbarkeit der Lampe 364. Um die Haltbarkeit der Lampe 364 zu verlängern, muss für Zeiträume, in denen die Lampe 364 nicht für die Beleuchtung gebraucht wird, ein Mittel zum Aufrechterhalten des Wärmebetriebspunkts der Lampe 364 benutzt werden. Eines von zwei Verfahren wird verwendet. Ein Verfahren liegt darin, die Lampe 364 mit einem Strom zu betreiben, der niedrig genug ist, um die Haltbarkeit der Lampe 364 zu verlängern, jedoch dicht genug an ihrem Wärmebetriebspunkt ist, um einen schnellen Anstieg auf die volle Intensität 390 zu erleichtern, der erforderlich ist, um das MEIA-Gemisch innehralb der zugeteilten Zeitspanne 386 zu beleuchten. Das andere Verfahren, damit die Lampe 364 nahe an ihrem Wärmebetriebspunkt gehalten wird, liegt darin, die Lampe 364 in einem Heizgerätgehäuse 363 einzuschließen, das so gesteuert wird, dass die Lampe 364 jederzeit bei einer erhöhten Temperatur von etwa 70°C gehalten wird. Dieses Merkmal ist in einem kontinuierlich arbeitenden Analysesystem nicht nur kritisch, weil so die Haltbarkeit der Lampe 364 erhöht wird, sondern auch, weil so die volle Intensität 390 durch das Beibehalten einer erhöhten Temperatur beständiger wird. Obwohl während der Vor-Lese-Tätigkeitsperiode 378 weitere Ereignisse erfolgen, sind diese unmittelbar beschriebenen für die gegenwärtige Erfindung am wichtigsten.
Der Planer 256 bestimmt auch die richtige Richtung der Lesesequenz-Periode 376 während der Mitteilungsdauer 396, deren hintere Flanke die Lesesequenz-Periode 376 einleitet, während die Verstärkung der PMT 364 und die Beleuchtung der Quecksilbersmpflampe 364 nach der Vor-Lese-Tätigkeitsperiode 378 konstant gehalten werden. Während der Lesesequenz-Periode 376 teilt der Planer 256 der PMT 374 genug Zeit 400 zu, um den Energiepegel des Lichts abzutasten, das während einer Hilfs-Lesedauer 402 vom fluoreszierenden Gemisch in der Patrone 68 ausgestrahlt wird, und sendet die entsprechenden Analogsignale während einer Verweildauer 404 an den DSP 260. Die Lesesequenz-Periode 376 fährt mit ähnlichen Zyklen wie dem Zyklus 406 fort, einschließlich der Hilfs-Lesedauer 408 und der Verweildauer 410, wie durch die unterbrochene Zeitlinie 412 dargestellt. Nach etwa acht (8) dieser Hilfs-Lesungen, die von dem durchzuführenden Assay abhängen, schließt die Lesesequenz-Periode 376 mit einer letzten Hilfs-Lesung 416 ab. Nach der Lesesequenz-Periode 376 und während der Standardisierungsperiode 417 reduziert der OSP 254 automatisch die Verstärkung der PMT 374 und die Intensität der Quecksilberdampflampe 364 zurück auf die Ersatz-Intensität 388. Dem Planer 256 steht es frei, zu irgendeinem Zeitpunkt während der nicht festgelegten Periodenlänge 418 eine weitere Vorleseabfolge einzuleiten. Der OSP 254 überträgt alle während der Lesesequenz-Periode 376 gesammelten Daten während der Planer-Nachrichtenperiode 398 an die CPU 255.
Zusammensetzungs- und Prozeßtätigkeiten
Es wird gewürdigt sein, dass die folgende Beschreibung eine Skizzierung der verschiedenen in den bevorzugten Verfahren des automatischen Analysesystems der Erfindung beinhalteten Funktionen und Schritte für exemplarische Zusammensetzungs- und Prozeßtätigkeiten umfasst, deren Funktionen und Verfahren, wie ebenso vom Fachmann auf dem Gebiet gewürdigt sein wird, unter einer Computersteuerung durchgeführt werden, die, abhängig vom am Gerät durchgeführten speziellen Menü an Assays verschiedene Arten an mathematischen Algorithmen und einer dazugehörigen Software verwendet.
Beschreibung der Tätigkeiten für einen FPIA-Assay-Zusammenstellungsbereich
A. Annahmen

1. Der Analysator befindet sich in einem Stand-By/Bereit, wenn die Proben geladen werden. Das System wurde zuvor gestartet (alle Motoren befinden sich in der Ausgangsstellung, die Spritze und Pumpen sind freigegeben, die gesamte Elektronik und alle Sensoren sind geprüft.)
2. Der Abfall wurde geleert, das Verdünnungsmittel, der MEIA-Puffer, das MUP und die Quat(quartäre Ammoniumverbindung)-Massenflüssigkeitsreserven wurden bezüglich einer ausreichenden Menge geprüft.
3. Alle verbrauchbaren erfinderischen Dateien wurden aktualisiert.

B. Vorbereitungsschritte

1. Der Benutzer lädt ein leeres Reaktionsgefäß (RV) in RV-Karussell.
2. Um eine Reagenspackung(en) zu laden, muss der Benutzer zunächst die Vor-Karusselle anhalten. Das System wird das Zusammensetzen des aktuellen Tests und die Überführung des Tests an den Prozeßbereich abschließen.
3. Der Benutzer öffnet den Reagens-Karussel-Deckel, lädt die Reagenspackung(en) in das Reagens-Karussel, verschließt den Reagens-Karussel-Deckel und nimmt das vordere Ende wieder auf.
4. Das Gerät tastet automatisch alle aufgenommenen Reagenspackungen ab, um den Reagenszustand zu prüfen. (a) Jede Reagenspackung wird durch die Drehung des Reagens-Karussells vorne am Reagenspackung-Strichcodelesegerät positioniert. (b) Das Reagenspackung-Strichcodelesegerät liest den Strichcode, um die Assayart und die Karussellstellung zu kennzeichnen. (c) Wenn der Strichcode unleserlich ist, wird das System eine Strichcode-Überschreibung verlangen. (d) Wenn der Strichcode gut ist oder das Überschreiben abgeschlossen ist, wird das System das Systeminventar prüfen. Dem Benutzer wird mitgeteilt, ob befunden wurde, dass die Packung leer, ungültig oder abgelaufen ist. Wenn die Packung einmal für gut befunden wird, ist sie gebrauchsbereit.

C. Verlangen eines Tests

1. Der Benutzer hat zwei Optionen, um einen Test oder eine Gruppe von Tests an einer oder mehreren Patientenproben anzufordern. (a) Der Benutzer kann die Testanforderungs-Ladeliste von einem Hostrechner herunterladen, um eine Bestellliste zu erzeugen. (b) Der Benutzer gibt eine Testanforderung ein oder erzeugt direkt am System eine Bestellliste.
2. Wenn die Probenschalen (kein Strichcode) verwendet werden, entsteht das folgende Szenarium: (a) Der Benutzer bezieht sich auf die Bestellliste für die Segment-ID und die Standortnummer, um die Probe aufzustellen. (b) Der Benutzer lädt eine Probenschale in einen im Segment verwiesenen Standort. (c) Der Benutzer überführt die Patientenprobe von der Blutsammelröhre in die Probenschale. (d) Das Segment wird in das Proben-Karussell gesetzt. (e) Die Anzeige wird gemacht, um anzuzeigen, dass die Proben geladen wurden. (f) Das Gerät prüft die verbrauchbaren Inventare, den Abfallzustand, Kalibrierungszustand, usw. (g) Das Proben-Karussell dreht das Segment-nach-Segment-Kennzeichnungslesegerät. (h) Das Gerät liest die Segmentkennzeichnung.
(3) Wenn primäre Röhren (mit Strichcode) verwendet werden, entsteht das anschließende Szenarium (zwei Trägertypen werden für primäre Röhren verwendet: einer für Röhren, deren Höhe 75 mm ist, und ein zweiter für Röhren mit Höhen von 100 mm.); (a) Der Benutzer lädt die primären Röhren in die als nächste verfügbare Segmentstelle am Proben-Karussell. (b) Die Anzeige wird gemacht, um anzuzeigen, dass die Proben für ihren Durchlauf verfügbar sind. (c) Das Gerät prüft die verbrauchbaren Inventare, den Abfallzustand, Kalibrierungszustand, usw.

D. Das Planen eines Tests

1. Wenn die Probe dem Pipettier-Er vorgelegt wird, versucht das System, die für diese Probe bestellten Tests zur Verarbeitung zu planen. Jeder für die Probe bestellte Test wird eigens geplant. (b) Das System prüft das angemessene Inventar (Reagenspackungen, Patronen, Puffer, MUP), die Systembetriebsmittel, die Probenzeit, um den Test abzuschließen. (c) Das System prüft die gültige Kalibrierung oder Bestellungen danach auf der Bestellliste. (d) Wenn alle Testerfordernisse erfüllt sind, wird der Test für die Verarbeitung geplant. (e) Wenn nicht alle Testerfordernisse erfüllt sind, wird die Testanfrage zur Ausnahmeliste bewegt. Wenn die Testerfordernisse einmal erfüllt wurden, wird die Testanfrage vom Benutzer zurück zur Bestellliste bewegt.
2. Wenn ein Test einmal geplant wurde, bewegt das System ihn zur Verarbeitungsliste und versucht, weitere für diese Probe bestellte Tests zu planen.
3. Wenn alle Tests für die aktuelle Probe zusammengestellt wurden, rückt das System auf die nächste Probe am Proben-Karussell vor.

E. Zusammensetzen eines Tests

1. Ist ein Test einmal geplant, wird er sofort zusammengesetzt. (Keine Tests werden zusammengesetzt, bis der Planer gewährleistet, dass der Test sofort auf dem Prozess-Karussell überführt und innerhalb der Zeitabstimmungserfordernisse des Assays verarbeitet werden kann.)
2. Das RV-Karussell wird im Uhrzeigersinn gedreht, bis ein RV in der Pipettenachsenstellung erfasst wird.
3. Das Reagenspackungskarussell wird gedreht, bis sich die Reagenspackung für den bestellten Test an der Stellgliedstellung befindet. Das Stellglied öffnet die Reagenspatronenkappen, und das Reagenspackungskarussell wird anschließend gedreht, bis sich eine Reagenspackung für den bestellten Test in der Pipettenachsenstellung befindet. Nachdem alle Pipettier-Schritte abgeschlossen wurden, wird das Reagenspackungskarussell zurück zur Stellgliedstelle bewegt, wo die Reagenspatronenkappen geschlossen werden.
4. Das Proben-Karussell wird gedreht, bis sich die Probenschale (bzw. primäre Röhre) in der Pipettenachsenstellung befindet.
5. Die Pipette befindet sich immer an der "Ausgangs"-Stellung (die Pipetten-R-Achse wird über der Waschstelle abgestellt, und die Pipetten-Z-Achse befindet sich an der Z-Wegschaffstelle), wenn sie nicht verwendet wird.
6. Proben-Zusammensetzung. (a) Probenabsaugen. (i) Die Spritze saugt "X" μl Luft bei einer Rate von "X" μl/sek an. (ii) Die Pipetten-R-Achse wird über die Probenschale bewegt. (iii) Die Pipetten-Z-Achse wird zur Stelle über Z hinab bewegt. (iv) Die LLS wird freigegeben, um zu gewährleisten, dass momentan keine Flüssigkeit erfasst wird. (v) Die Pipetten-Z-Achse wird bei konstanter Geschwindigkeit nach unten bewegt, bis das Fluid erfasst wird oder bis die Z-Ansauggrenze erreicht wurde (Es wird angenommen, dass Fluid erfasst wird). (vi) Auf der Grundlage der Z-Höhenstellung, an der das Fluid erfasst wird, und der Z-Höhen/Mengentabelle berechnet das System die Fluidmenge im Wasserbehälter und vergleicht sie mit der in der Pipettierbeschreibung festgelegten Menge. Wenn im Wasserbehälter genug Flüssigkeit vorliegt, wird die Ansaugsequenz gestartet (Wenn die Menge nicht ausreicht, wird der Test abgeschafft und die Testanfrage an die Ausnahmeliste bewegt. Die Ausnahmeliste stellt dem Betreiber die Mitteilung darüber bereit, dass die Tests nicht abgeschlossen werden können). (vii) Folgendes geschieht gleichzeitig, bis die erforderliche Gesamtmenge der Probe angesaugt ist: (1) Der Pipetten-Z-Achsenmotor wird bei einer Rate von "X" Schritten/sek bewegt. (2) Der Spritzenmotor saugt "X" μl bei einer Rate von "X" μl/sek an. (3) Die Flüssigkeitsstandabtastung (LLS) wird geprüft, um sicherzustellen, dass die Sonde immer noch in der Flüssigkeit ist. Die LLS wird abgestellt. Die Pipetten-Z-Achse wird hoch an die Z-Wegschaffstelle bewegt. (4) Die Pipetten-R-Achse wird über den RV-Probenbehälter bewegt. (5) Die Pipetten-Z-Achse wird an die Abgabestelle innerhalb des RV-Probenbehälters herunter bewegt. (6) Die Spritze gibt "X" μl der Probe bei einer Rate von "X" μl/sek ab. (7) Die Pipetten-Z-Achse wird an die Z-Wegschaffstelle nach oben bewegt. (b) Das Sonden-Nachwaschen Die Sonde wird gewaschen, um sicherzustellen, dass sie nicht verschmutzt ist. Es sollte klar sein, dass allen Pipetten-Tätigkeiten (sowohl im Zusammensetzungs- als auch Prozeßbereich) eine Sonden-Nachwaschung folgt, um die Verschleppung von einem Fluidaspirat zum anderen so gering wie möglich zu halten. In einigen Fällen kann den Pipetten-Tätigkeiten ein Sonden-Vorwaschen vorausgehen, falls es erforderlich ist, die Gültigkeit des nächsten Fluidaspirats zu garantieren. Für diese Assaybeschreibung wird vorausgesetzt, dass nur eine Nach-Waschung verwendet wird. (i) Das Innere der Sonde wird als erstes gereinigt. (1) Die Pipetten-R-Achse wird über den Abfallbereich bewegt. (2) Die Pipetten-Z-Achse wird an die richtige Stelle im Abfallbereich herunter bewegt. (3) Das Waschventil wird für die Zeitspanne geöffnet, die im Assay-Protokoll festgelegt wird. (4) Das Waschventil wird geschlossen. (5) Die Pipetten-Z-Achse wird in die Z-Wegschaffstelle nach oben bewegt. (ii) Das Äußere der Sonde wird als erstes gereinigt. (1) Die Pipetten-R-Achse wird über die Waschschale bewegt. (2) Die Pipetten-Z-Achse wird an die Waschstelle in der Waschschale herunter bewegt. (3) Das Waschventil wird für die Zeitspanne geöffnet, die im Assay-Protokoll festgelegt wird. (4) Das Waschventil wird geschlossen. (iii) Die Pipette wird in die "Ausgangs"-Stellung zurückgeführt.
7. Popper-Zusammensetzen ("Popper" wird als eine Substanz definiert, die störende Substanzen in Assays wie beispielsweise jene im U.S.-Patent 4.492.762, am 8. Januar 1985 erteilt und hierdurch unter Bezugnahme hierin eingeschlossen, erörterten und beanspruchten beseitigt.) (a) Popperaspirat. (i) Die Spritze saugt "X" μl Luft bei einer Rate von "X" μl/sek an. (ii) Die Pipetten-R-Achse wird über die Popper-Reagensflasche in der Reagenspackung bewegt. (iii) Die Pipetten-Z-Achse wird in die Z-Stelle darüber hinunter bewegt. (iv) Die LLS wird freigegeben, um zu gewährleisten, dass gegenwärtig keine Flüssigkeit erfasst wird. (v) Die Pipetten-Z-Achse wird bei konstanter Geschwindigkeit herunter bewegt, bis Fluid erfasst wird oder bis die untere Z-Ansauggrenze (Z-Asp) erreicht ist (es wird angenommen, dass Fluid erfasst wird). (vi) Auf der Grundlage der Z-Höhenstellung, in der das Fluid erfasst wird, und der Z-Höhen/Mengentabelle berechnet das System die Fluidmenge im Wasserbehälter und vergleicht sie mit der in der Pipettierbeschreibung bestimmten Menge. Wenn die Menge im Wasserbehälter ausreicht, wird die Ansaugsequenz eingeleitet (wenn die Menge nicht ausreicht, wird der Test abgeschafft und die Testanfrage an die Ausnahmeliste bewegt). (vii) Das folgende erfolgt gleichzeitig, bis die Gesamtmenge des benötigten Poppers angesaugt ist: (1) Der Pipetten-Z-Achsenmotor wird bei einer Rate von "X" Schritten/sek herunter bewegt. (2) Die Spritze saugt "X" μl bei einer Rate von "X" μl/sek an. (3) Die LLS wird geprüft, um sicherzustellen, dass die Sonde immer noch in der Flüssigkeit ist. (4) Die LLS wird deaktiviert. (5) Die Pipetten-Z-Achse wird in die Z-Wegschaffstellung nach oben bewegt. (6) Die Pipetten-R-Achse wird über den Behälter von RV-Reagens (1) bewegt. (7) Die Pipetten-Z-Achse wird herunter an die Ausgabestelle im Behälter von RV-Reagens (1) bewegt. (8) Die Spritze gibt "X" μl des Poppers bei einer Rate von "X" μl/sek aus. (9) Die Pipetten-Z-Achse wird an die Z-Wegschaffstelle nach oben bewegt. (b) Sonden-Nachwaschung. Die Sonde wird wieder gewaschen, um sicherzustellen, dass sie, wie im Abschnitt 6 (Proben-Zusammensetzung) beschrieben, kontamintationsfrei ist.
8. Antiserum-Zusammensetzen (a) Antiserumaspirat. (i) Die Spritze saugt "X" μl Luft bei einer Rate von "X" μl/sek an. (ii) Die Pipetten-R-Achse wird über die Antiserum-Reagensflasche in der Reagenspackung bewegt. (iii) Die Pipetten-Z-Achse wird in die Z-Stelle darüber hinunter bewegt. (iv) Die LLS wird freigegeben, um zu gewährleisten, dass gegenwärtig keine Flüssigkeit erfasst wird. (v) Die Pipetten-Z-Achse wird bei konstanter Geschwindigkeit herunter bewegt, bis Fluid erfasst wird oder bis die Z-Ansauggrenze (Z-Asp) erreicht ist (es wird angenommen, dass Fluid erfasst wird). (vi) Auf der Grundlage der Z-Höhenstellung, in der das Fluid erfasst wird, und der Z-Höhen/Mengentabelle berechnet das System die Fluidmenge im Wasserbehälter und vergleicht sie mit der in der Pipettierbeschreibung bestimmten Menge. Wenn die Menge im Wasserbehälter ausreicht, wird die Ansaugsequenz eingeleitet (wenn die Menge nicht ausreicht, wird der Test abgeschafft und die Testanfrage an die Ausnahmeliste bewegt). (vii) Das folgende erfolgt gleichzeitig, bis die Gesamtmenge des benötigten Antiserums angesaugt ist: (1) Der Pipetten-Z-Achsenmotor wird bei einer Rate von "X" Schritten/sek herunter bewegt. (2) Die Spritze saugt "X" Mikroliter (μl) bei einer Rate von "X" μl/sek an. Die LLS wird geprüft, um sicherzustellen, dass die Sonde immer noch in der Flüssigkeit ist. (3) Die LLS wird deaktiviert. (4) Die Pipetten-Z-Achse wird in die Z-Wegschaffstellung nach oben bewegt. (5) Die Pipetten-R-Achse wird über den Beheäter von RV-Reagens (2) bewegt. (6) Die Pipetten-Z-Achse wird herunter an die Ausgabestelle im RV-Reagens(2)behälter bewegt. (7) Die Spritze gibt "X" μl des Antiserums bei einer Rate von "X" μl/sek aus. (8) Die Pipetten-Z-Achse wird an die Z-Wegschaffstelle nach oben bewegt. (b) Sonden-Nachwaschung. Die Sonde wird wieder gewaschen, um zu gewährleisten, dass sie, wie im Abschnitt 6 (Proben-Zusammensetzung) beschrieben, kontaminationsfrei ist.
9. Indikator-Zusammensetzen (Tracer Kitting) (a) Indikator-Aspirat. (i) Die Spritze saugt "X" μl Luft bei einer Rate von "X" μl/sek an. (ii) Die Pipetten-R-Achse wird über die Indikator-Reagensflasche in der Reagenspackung bewegt. (iii) Die Pipetten-Z-Achse wird in die Z-Stelle darüber hinunter bewegt. (iv) Die LLS wird freigegeben, um zu gewährleisten, dass gegenwärtig keine Flüssigkeit erfasst wird. (v) Die Pipetten-Z-Achse wird bei konstanter Geschwindigkeit herunter bewegt, bis Fluid erfasst wird oder bis die Z-Ansauggrenze (Z-Asp) erreicht ist (es wird angenommen, dass Fluid erfasst wird). (vi) Auf der Grundlage der Z-Höhenstellung, in der das Fluid erfasst wird, und der Z-Höhen/Mengentabelle berechnet das System die Fluidmenge im Wasserbehälter und vergleicht sie mit der in der Pipettierbeschreibung bestimmten Menge. Wenn die Menge im Wasserbehälter ausreicht, wird die Ansaugsequenz eingeleitet (wenn die Menge nicht ausreicht, wird der Test abgeschafft und die Testanfrage an die Ausnahmeliste bewegt). (vii) Das folgende erfolgt gleichzeitig, bis die Gesamtmenge des benötigten Indikators angesaugt ist: (1) Der Pipetten-Z-Achsenmotor wird bei einer Rate von "X" Schritten/sek herunter bewegt. (2) Die Spritze saugt "X" Mikroliter (μl) bei einer Rate von "X" μl/sek an. (3) Die LLS wird geprüft, um sicherzustellen, dass die Sonde immer noch in der Flüssigkeit ist. (4) Die LLS wird deaktiviert. (5) Die Pipetten-Z-Achse wird in die Z-Wegschaffstellung nach oben bewegt. (6) Die Pipetten-R-Achse wird über den Behälter von RV-Reagens (3) bewegt. (7) Die Pipetten-Z-Achse wird herunter an die Ausgabestelle im Behälter von RV-Reagens (3) bewegt. (8) Die Spritze gibt "X" μl des Antiserums bei einer Rate von "X" μl/sek aus. (9) Die Pipetten-Z-Achse wird an die Z-Wegschaffstelle nach oben bewegt. (b) Sonden-Nachwaschung. Die Sonde wird wieder gewaschen, um zu gewährleisten, dass sie, wie im Abschnitt 6 (Proben-Zusammensetzung) beschrieben, kontaminationsfrei ist.

F. Überführung des Reaktionsgefäßes (RV) in den Prozeßbereich

1. Das RV-Karussell wird an die Überführungsstelle gedreht.
2. Das Prozess-Karussell wird so gedreht, dass die Leer-Stelle mit der Überführungsstelle ausgerichtet ist.
3. Die Überführungsmechanismus-O-Achse wird an den Probeneingabebereich gedreht.
4. Die Überführungsmechanismus-R-Achse fasst das RV und zieht es in den Überführungsmechanismus.
5. Die Überführungsmechanismus-O-Achse wird so gedreht, dass das RV mit der Leer-Stelle am Prozess-Karussell ausgerichtet wird.
6. Das RV wird auf das Prozess-Karussell geladen.

Prozeßbereich

A. Warten darauf, dass die Temperaturausgleichszeit und das Verdampfungsfenster verstreichen.
B. Erste Pipetten-Tätigkeit (Vorbereitung der Leerprobe, die die verdünnte Probe und den Popper umfasst). 1. Der Inkubationstimer wird gemäß der Assaydatei-Spezifikationen eingestellt. 2. Präzisions-Verdünnungsmittelaspirat. Die folgenden Tätigkeiten werden gleichzeitig durchgeführt. (a) Die Spritze saugt "X" μl bei einer Rate von "X" μl/sek an. (b) Das Waschventil wird geöffnet. (c) Warten "n" Sekunden. (d) Das Waschventil wird geschlossen. 3. Proben-Aspirat. (a) Die Pipetten-R-Achse wird über den RV-Probenbehälter bewegt. (b) Die LLS wird freigegeben, um sicherzustellen, dass momentan keine Flüssigkeit erfasst wird. (c) Die Pipetten-Z-Achse wird bei einer konstanten Geschwindigkeit herunter bewegt, bis Fluid erfasst oder bis die Z-Asp-Grenze erreicht ist (Es wird angenommen, dass Fluid erfasst wird). (d) Auf der Grundlage der Z-Höhenstellung, in der das Fluid erfasst wird, und der Z-Höhen/Mengentabelle berechnet das System die Fluidmenge im Wasserbehälter und vergleicht sie mit der in der Pipettierbeschreibung bestimmten Menge. Wenn die Menge im Wasserbehälter ausreicht, wird die Ansaugsequenz eingeleitet (wenn die Menge nicht ausreicht, wird der Test abgeschafft und die Testanfrage an die Ausnahmeliste bewegt). (e) Das folgende erfolgt gleichzeitig, bis die Gesamtmenge des benötigten Indikators angesaugt ist: (i) Der Pipetten-Z-Achsenmotor wird bei einer Rate von "X" Schritten/sek herunter bewegt. (ii) Die Spritze saugt "X" (μl) der Probe bei einer Rate von "X" μl/sek an. (iii) Die LLS wird geprüft, um sicherzustellen, dass die Sonde immer noch in der Flüssigkeit ist. (iv) Die LLS wird deaktiviert. (v) Die Pipetten-Z-Achse wird bis zur Z-Stellung bewegt. 4. An den RV-Vorverdünnungsbehälter ausgegebene Verdünnungsmittel/Probe. (a) Die Pipetten-R-Achse wird über den RV-Vorverdünnungsbehälter bewegt. (b) Die Pipetten-Z-Achse wird herunter an die Ausgabestelle im RV-Vorverdünnungsbehälter bewegt. (c) Die Spritze gibt "X" μl der Verdünnungsmittel/Probe bei einer Rate von "X" μl/sek aus. (d) Die Pipetten-Z-Achse wird an die Z-Wegschaffstelle nach oben bewegt. 5. Sonden-Nachwaschung Die Sonde wird wieder gewaschen, um zu gewährleisten, dass sie, wie im Abschnitt 6 (Proben-Zusammensetzung) beschrieben, kontaminationsfrei ist. 6. Präzisions-Verdünnungsmittelaspirat. Die folgenden Tätigkeiten werden gleichzeitig durchgeführt: (a) Die Spritze saugt "X" μl bei einer Rate von "X" μl/sek an. (b) Das Waschventil wird geöffnet. (c) Warten "n" Sekunden. (d) Das Waschventil wird geschlossen. 7. Popperaspirat. (a) Die Pipetten-R-Achse wird über den RV-Reagens-(Popper)-Behälter bewegt. (b) Die LLS wird freigegeben, um sicherzustellen, dass momentan keine Flüssigkeit erfasst wird. (c) Die Pipetten-Z-Achse wird bei einer konstanten Geschwindigkeit herunter bewegt, bis Fluid erfasst oder bis die Z-Asp-Grenze erreicht ist (Es wird angenommen, dass Fluid erfasst wird). (d) Auf der Grundlage der Z-Höhenstellung, in der das Fluid erfasst wird, und der Z-Höhen/Mengentabelle berechnet das System die Fluidmenge im Wasserbehälter und vergleicht sie mit der in der Pipettierbeschreibung bestimmten Menge. Wenn die Menge im Wasserbehälter ausreicht, wird die Ansaugsequenz eingeleitet (wenn die Menge nicht ausreicht, wird der Test abgeschafft und die Testanfrage an die Ausnahmeliste bewegt). (e) Das folgende erfolgt gleichzeitig, bis die Gesamtmenge des benötigten Poppers angesaugt ist: (i) Der Pipetten-Z-Achsenmotor wird bei einer Rate von "X" Schritten/sek herunter bewegt. (ii) Die Spritze saugt "X" (μl) der Probe bei einer Rate von "X" μl/sek an. (iii) Die LLS wird geprüft, um sicherzustellen, dass die Sonde immer noch in der Flüssigkeit ist. (iv) Die LLS wird deaktiviert. (v) Die Pipetten-Z-Achse wird bis zur Z-Stellung bewegt. 8. Verdünntes Proben-Aspirat (a) Die Pipetten-R-Achse wird über den RV-Vorverdünnungsbehälter bewegt. (b) Die LLS wird freigegeben, um sicherzustellen, dass momentan keine Flüssigkeit erfasst wird. (c) Die Pipetten-Z-Achse wird bei einer konstanten Geschwindigkeit herunter bewegt, bis Fluid erfasst oder bis die Z-Asp-Grenze erreicht ist (Es wird angenommen, dass Fluid erfasst wird). (d) Auf der Grundlage der Z-Höhenstellung, in der das Fluid erfasst wird, und der Z-Höhen/Mengentabelle berechnet das System die Fluidmenge im Wasserbehälter und vergleicht sie mit der in der Pipettierbeschreibung bestimmten Menge. Wenn die Menge im Wasserbehälter ausreicht, wird die Ansaugsequenz eingeleitet (wenn die Menge nicht ausreicht, wird der Test abgeschafft und die Testanfrage an die Ausnahmeliste bewegt). (e) Das folgende erfolgt gleichzeitig, bis die Gesamtmenge des benötigten Poppers angesaugt ist: (i) Der Pipetten-Z-Achsenmotor wird bei einer Rate von "X" Schritten/sek herunter bewegt. (ii) Die Spritze saugt "X" (μl) der Probe bei einer Rate von "X" μl/sek an. (iii) Die LLS wird geprüft, um sicherzustellen, dass die Sonde immer noch in der Flüssigkeit ist. (iv) Die LLS wird deaktiviert. (v) Die Pipetten-Z-Achse wird bis zur Z-Stellung bewegt. 11. An die RV-Küvette ausgegebenes Verdünntes Probe/Popperverdünnungsmittel. (a) Die Pipetten-R-Achse wird über die RV-Küvettenstelle bewegt. (b) Die Pipetten-Z-Achse wird an die Ausgabestelle in der RV-Küvette herunter bewegt. (c) Die Spritze gibt "X" μl des verdünnten Proben/Popper/Verdünnungsmittel bei einer Rate von "X" μl/sek aus. (d) Die Pipetten-Z-Achse wird bis zur Z-Stelle bewegt. 12. Sonden-Nachwaschung Die Sonde wird wieder gewaschen, um sicherzustellen, dass sie, wie im Abschnitt 6 (Proben-Zusammensetzung) beschrieben, kontaminationsfrei ist, um die erste Pipetten-Tätigkeit abzuschließen.
C. Blind-Vorbehandlung-Tätigkeitsperiode (zugeteilte Zeit 378) Wenn der Inkubationstimer abläuft, führt das FPIA-Optiksystem 284 als Reaktion auf den Planer 256 und das Optiksteuersystem 248, wie oben detaillierter beschrieben, gleichzeitig folgende Tätigkeiten durch: 1. Das Karussell 46 positioniert die Küvette 140 für eine Lesung. 2. Der Polarisationszustand des Flüssigkristalls 298 wird eingestellt. 3. Die Verstärkung der PMT 308 wird eingestellt. 4. Die Intensität der Lampe 286 wird vom Siedezustand auf den Brennzustand erhöht.
D. Blind-Lesesequenz-Periode (zugeteilte Zeit 314). Das FPIA-Optiksystem 284 führt dann als Reaktion auf den Planer 256 und das Optiksteuersystem 248, wie oben beschrieben, folgendes durch: 1. Die Intensität in Zusammenhang mit der horizontalen Polarisation wird während der zugeteilten Zeitspanne 342 gelesen. 2. Der Zustand des Flüssigkristalls 298 geht während der zugeteilten Zeit 246 über an die senkrechte Polarisation, genug Zeit für die Abscheidung gestattend. 3. Die Intensität in Zusammenhang mit der senkrechten Polarisation wird während der zugeteilten Zeitspanne 348 gelesen. 4. Der OSP 254 konvertiert die digitalisierten Analogsignale von der PMT 308 in standardisierte Lesungen, indem die Intensität am Detektor 312 mit der Intensität der Lampe 286 verglichen wird ("Hintergrundlesungen").
E. Blind-Standardisierungsperiode 1. Der OSP 254 überträgt die zu speichernden Hintergrundlesungen an die CPU 255. 2. Die Intensität der Lampe 286 wird zurück auf den Siedezustand abgeschwächt.
F. Zweite Pipetten-Tätigkeit (für die Reaktion zwischen der(m) verdünnten Probe, Popper, Indikator und Antiserum). 1. Der Inkubationstimer wird gemäß der Assaydatei-Beschreibungen eingestellt. 2. Präzisions-Verdünnungsmittelaspirat. (a) Die folgenden Tätigkeiten werden gleichzeitig durchgeführt. (i) Die Spritze saugt "X" μl bei einer Rate von "X" μl/sek an. (ii) Das Waschventil wird geöffnet. (iii) Warten "n" Sekunden (iv) Das Waschventil wird geschlossen. 3. Antiserumaspirat. (i) Die Pipetten-R-Achse wird über den RV-Reagens(2)-Antiserumbehälter bewegt. (ii) Die LLS wird freigegeben, um sicherzustellen, dass momentan keine Flüssigkeit erfasst wird. (iii) Die Pipetten-Z-Achse wird bei einer konstanten Geschwindigkeit herunter bewegt, bis Fluid erfasst oder bis die Z-Asp-Grenze erreicht ist (Es wird angenommen, dass Fluid erfasst wird). (iv) Auf der Grundlage der Z-Höhenstellung, in der das Fluid erfasst wird, und der Z-Höhen/Mengentabelle berechnet das System die Fluidmenge im Wasserbehälter und vergleicht sie mit der in der Pipettierbeschreibung bestimmten Menge. Wenn die Menge im Wasserbehälter ausreicht, wird die Ansaugsequenz eingeleitet (wenn die Menge nicht ausreicht, wird der Test abgeschafft und die Testanfrage an die Ausnahmeliste bewegt). (v) Das folgende erfolgt gleichzeitig, bis die Gesamtmenge des benötigten Antiserums angesaugt ist: (1) Der Pipetten-Z-Achsenmotor wird bei einer Rate von "X" Schritten/sek herunter bewegt. (2) Die Spritze saugt "X" (μl) bei einer Rate von "X" μl/sek an. (3) Die LLS wird geprüft, um sicherzustellen, dass die Sonde immer noch in der Flüssigkeit ist. (4) Die LLS wird deaktiviert. (5) Die Pipetten-Z-Achse wird bis zur Z-Stellung bewegt. 4. Indikator-Aspirat. (Tracer Aspirat) (a) Die Spritze saugt "X" μl Luft bei einer Rate von "X" μl/sek an. (b) Die Pipetten-R-Achse wird über den RV-Reagens(3)-Indikatorbehälter bewegt. (c) Die LLS wird freigegeben, um sicherzustellen, dass momentan keine Flüssigkeit erfasst wird. (d) Die Pipetten-Z-Achse wird bei einer konstanten Geschwindigkeit herunter bewegt, bis Fluid erfasst oder bis die Z-Asp-Grenze erreicht ist (Es wird angenommen, dass Fluid erfasst wird). (e) Auf der Grundlage der Z-Höhenstellung, in der das Fluid erfasst wird, und der Z-Höhen/Mengentabelle berechnet das System die Fluidmenge im Wasserbehälter und vergleicht sie mit der in der Pipettierbeschreibung bestimmten Menge. Wenn die Menge im Wasserbehälter ausreicht, wird die Ansaugsequenz eingeleitet (wenn die Menge nicht ausreicht, wird der Test abgeschafft und die Testanfrage an die Ausnahmeliste bewegt). (f) Das folgende erfolgt gleichzeitig, bis die Gesamtmenge des benötigten Indikators angesaugt ist: (i) Der Pipetten-Z-Achsenmotor wird bei einer Rate von "X" Schritten/sek herunter bewegt. (ii) Die Spritze saugt "X" (μl) bei einer Rate von "X" μl/sek an. (iii) Die LLS wird geprüft, um sicherzustellen, dass die Sonde immer noch in der Flüssigkeit ist. (v) Die LLS wird deaktiviert. (vi) Die Pipetten-Z-Achse wird bis zur Z-Stellung bewegt. 5. Verdünntes Proben-Aspirat. (a) Die Pipetten-R-Achse wird über den RV-Vorverdünnungsbehälter bewegt. (b) Die LLS wird freigegeben, um sicherzustellen, dass momentan keine Flüssigkeit erfasst wird. (c) Die Pipetten-Z-Achse wird bei einer konstanten Geschwindigkeit herunter bewegt, bis Fluid erfasst oder bis die Z-Asp-Grenze erreicht ist (Es wird angenommen, dass Fluid erfasst wird). (d) Auf der Grundlage der Z-Höhenstellung, in der das Fluid erfasst wird, und der Z-Höhen/Mengentabelle berechnet das System die Fluidmenge im Wasserbehälter und vergleicht sie mit der in der Pipettierbeschreibung bestimmten Menge. Wenn die Menge im Wasserbehälter ausreicht, wird die Ansaugsequenz eingeleitet (wenn die Menge nicht ausreicht, wird der Test abgeschafft und die Testanfrage an die Ausnahmeliste bewegt). (e) Das folgende erfolgt gleichzeitig, bis die Gesamtmenge der benötigten verdünnten Probe angesaugt ist: (1) Der Pipetten-Z-Achsenmotor wird bei einer Rate von "X" Schritten/sek herunter bewegt. (2) Die Spritze saugt "X" (μl) bei einer Rate von "X" μl/sek an. (3) Die LLS wird geprüft, um sicherzustellen, dass die Sonde immer noch in der Flüssigkeit ist. (4) Die LLS wird deaktiviert. (5) Die Pipetten-Z-Achse wird bis zur Z-Stellung bewegt. 6. An die RV-Küvette ausgegebenes verdünntes Proben/Indikator/Aspirat/Antiserum/Verdünnungsmittel. (a) Die Pipetten-R-Achse wird über die RV-Küvettenstelle bewegt. (b) Die Pipetten-z-Achse wird an Ausgabestelle in der RV-Küvette herunter bewegt. (c) Die Spritze gibt "X" μl des verdünnten Proben/Indikator/Luft/Antiserum/Verdünnungsmittel bei einer Rate von "X" μl/sek aus. 7. Sonden-Nachwaschung Die Sonde wird wieder gewaschen, um zu gewährleisten, dass sie, wie im Abschnitt 6 (Proben-Zusammensetzung) beschrieben, kontaminationsfrei ist, um die zweite Pipetten-Tätigkeit abzuschließen. 8. Die nächste Tätigkeit setzt ein, wenn der Inkubationstimer abläuft.
G. Abschließende Vorlesetätigkeitsperiode (zugeteilte Zeit 378). Wenn der Inkubationstimer abläuft, führt das FPIA-Optiksystem 284 als Reaktion auf den Planer 256 und das Optiksteuersystem 248, wie oben detaillierter beschrieben, gleichzeitig folgende Tätigkeiten durch: 1. Das Karussell 46 positioniert die Küvette 140 für eine Lesung. 2. Der Polarisierungszustand des Flüssigkristalls 298 wird eingestellt. 3. Die Verstärkung der PMT 308 wird eingestellt. 4. Die Intensität der Lampe 286 wird vom Siedezustand auf den Brennzustand erhöht.
H. Abschließende Lesesequenz-Periode (zugeteilte Zeit 314) Das FPIA-Optiksystem 284 führt dann als Reaktion auf den Planer 256 und das Optiksteuersystem 248, wie oben beschrieben, folgendes durch: 1. Die Intensität in Zusammenhang mit der horizontalen Polarisation wird während der zugeteilten Zeitspanne 342 gelesen. 2. Der Zustand des Flüssigkristalls 298 geht während der zugeteilten Zeit 246 über an die senkrechte Polarisation, genug Zeit für die Abscheidung gestattend. 3. Die Intensität in Zusammenhang mit der senkrechten Polarisation wird während der zugeteilten Zeitspanne 348 gelesen. 4. Der OSP 254 konvertiert die digitalisierten Analogsignale von der PMT 308 in standardisierte Lesungen, indem die Intensität am Detektor 312 mit der Intensität der Lampe 286 verglichen wird ("Abschließende Lesungen").
I. Abschließende Standardisierungsperiode 1. Der OSP 254 überträgt die zu speichernden abschließenden Lesungen an die CPU 255. 2. Die CPU 255 wird verwendet, um die NET-Intensität (I) und die Millipolarisation (mP) zu berechnen, die gegen eine Standardkurve kalibriert wird, um ein Konzentrationsergebnis zu bestimmen. 3. Die Intensität der Lampe 286 wird zurück auf den Siedezustand abgeschwächt.
J. RV-Abladen (diese Tätigkeit erfolgt, wenn sich die Betriebsmittel nicht in Betrieb befinden). Folgendes wird gleichzeitig durchgeführt: 1. Das Prozess-Karussell wird gedreht, so dass sich die Leerstelle an der Überführungsstelle befindet. Die Überführungsmechanismus-O-Achse wird zum Prozess-Karussell bewegt. 2. Das RV wird von der Überführungsmechanismus-R-Achse gegriffen und in den Überführungsmechanismus gezogen. 3. Die Überführungsmechanismus-O-Achse wird gedreht, so dass das RV mit dem Abfallbehälter ausgerichtet wird. 4. Das RV wird in den Abfallbehälter gestoßen.

Beschreibung der Tätigkeiten für den MEIA-Assay-Zusammensetzungsbereich
A. Annahmen

1. Der Analysator befindet sich in einem Stand-By/Fertig modus, wenn die Proben geladen werden. Das System wurde zuvor gestartet (alle Motoren befinden sich in der Ausgangsstellung, die Spritze und Pumpen sind freigegeben, die gesamte Elektronik und alle Sensoren sind geprüft.)
2. Der Abfall wurde geleert, das Verdünnungsmittel, der MEIA-Puffer, das MUP und die Quat(quartäre Ammoniumverbindung)-Massenflüssigkeitsreserven wurden hinsichtlich einer ausreichenden Menge geprüft.
3. Die Patronen wurden in den Trichter gesetzt und stehen, falls erforderlich, für das Laden auf das Hilfskarussell zur Verfügung (nur für MEIA-Assays).
4. Alle verbrauchbaren erfinderischen Dateien wurden aktualisiert.

B. Vorbereitungsschritte

1. Der Benutzer lädt leere Reaktionsgefäße in RV-Karussell.
2. Um eine Reagenspackung(en) zu laden, muss der Benutzer zunächst die Vor-Karusselle anhalten. Das System wird das Zusammensetzen des aktuellen Tests und die Überführung des Tests an den Prozeßbereich abschließen.
3. Der Benutzer öffnet das Reagens-Karussel, lädt die Reagenspackung(en) in das Reagens-Karussel, verschließt den Reagens-Karussel-Deckel und nimmt das vordere Ende wieder auf.
4. Das Gerät tastet automatisch alle an Bord befindlichen Reagenspackungen ab, um den Reagenszustand zu prüfen.
5. Jede Reagenspackung wird durch die Drehung des Reagens-Karussells vorne am Reagenspackung-Strichcodelesegerät positioniert.
6. Das Reagenspackung-Strichcodelesegerät liest den Strichcode, um die Assayart und die Karussellstellung zu kennzeichnen. Wenn der Strichcode unleserlich ist, wird das System eine Strichcode-Überschreibung verlangen.
7. Wenn der Strichcode gut ist oder das Überschreiben abgeschlossen ist, wird das System das Systeminventar prüfen. Dem Benutzer wird mitgeteilt, ob befunden wurde, dass die Packung leer, ungültig oder abgelaufen ist. Wenn die Packung einmal für gut befunden wird, ist sie gebrauchsbereit.

C. Verlangen eines Tests

1. Der Benutzer hat zwei Optionen, um einen Test oder eine Gruppe von Tests an einer oder mehreren Patientenproben anzufordern. (a) Der Benutzer kann die Testanforderungs-Ladeliste von einem Hostrechner herunterladen, um eine Bestellliste zu erzeugen. (b) Der Benutzer gibt eine Testanforderung ein oder erzeugt direkt am System eine Bestellliste.
2. Wenn die Probenschalen (kein Strichcode) verwendet werden, entsteht das folgende Szenarium: (a) Der Benutzer bezieht sich auf die Bestellliste für die Segment-ID und die Standortnummer, um die Probe aufzustellen. (b) Der Benutzer lädt eine Probenschale in einen im Segment verwiesenen Standort. (c) Der Benutzer überführt die Patientenprobe von der Blutsammelröhre in die Probenschale. (d) Das Segment wird in das Proben-Karussell gesetzt. (e) Die Anzeige wird gemacht, um anzuzeigen, dass die Proben geladen wurden. (f) Das Gerät prüft die verbrauchbaren Inventare, den Abfallzustand, die Assaykalibration, usw. (g) Das Proben-Karussell dreht das Segment-nach-Segment-Kennzeichnungslesegerät. (h) Das Gerät liest die Segmentkennzeichnung.
(3) Wenn primäre Röhren (mit Strichcode) verwendet werden, entsteht das anschließende Szenarium: (a) Der Benutzer lädt die primären Röhren in die als nächste verfügbare Segmentstelle am Proben-Karussell (zwei Trägertypen werden für primäre Röhren verwendet: einer für Röhren, deren Höhe 75 mm ist, und ein zweiter für Röhren mit Höhen von 100 mm). (b) Die Anzeige wird gemacht, um anzuzeigen, dass die Proben für ihren Durchlauf verfügbar sind. (c) Das Proben-Karussell dreht das Segment-nach-Segment-Kennzeichnungs-Lesegerät.

D. Das Planen eines Tests

1. Wenn die Probe dem Pipettierer vorgelegt wird, versucht das System, die für diese Probe bestellten Tests zur Verarbeitung zu planen. Jeder für die Probe bestellte Test wird eigens geplant. (a) Das System prüft das angemessene Inventar (Reagenspackungen, Patronen, Puffer, MUP), die Systembetriebsmittel, die Probenzeit, um den Test abzuschließen. (b) Das System prüft die gültige Kalibrierung oder Bestellungen dafür auf der Bestellliste. (c) Wenn alle Testerfordernisse erfüllt sind, wird der Test für die Verarbeitung geplant. (d) Wenn nicht alle Testerfordernisse erfüllt sind, wird die Testanfrage zur Ausnahmeliste bewegt. Wenn die Testerfordernisse einmal erfüllt wurden, wird die Testanfrage vom Benutzer zurück zur Bestellliste bewegt.
2. Wenn ein Test einmal geplant wurde, bewegt das System ihn zur Verarbeitungsliste und versucht, weitere für diese Probe bestellte Tests zu planen.
3. Wenn alle Tests für die aktuelle Probe zusammengestellt wurden, rückt das System auf die nächste Probe am Proben-Karussell vor.

E. Zusammensetzen eines Tests

1. Ist ein Test einmal geplant, wird er sofort zusammengesetzt. (Keine Tests werden zusammengesetzt, bis der Planer gewährleistet, dass der Test sofort auf dem Prozess-Karussell überführt und innerhalb der Zeitabstimmungserfordernisse des Assays verarbeitet werden kann.)
2. Das RV-Karussell wird im Uhrzeigersinn gedreht, bis ein RV in der Pipettenachsenstellung erfasst wird.
3. Das Reagenspackungskarussell wird gedreht, bis sich die Reagenspackung für den bestellten Test an der Stellgliedstellung befindet. Das Stellglied öffnet die Reagenspatronenkappen, und das Reagenspackungskarussell wird anschließend gedreht, bis sich eine Reagenspackung für den bestellten Test in der Pipettenachsenstellung befindet. Nachdem alle Pipettier-Schritte abgeschlossen wurden, wird das Reagenspackungskarussell zurück zur Stellgliedstelle bewegt, wo die Reagenspatronenkappen geschlossen werden.
4. Das Proben-Karussell wird gedreht, bis sich die Probenschale (bzw. primäre Röhre) in der Pipettenachsenstellung befindet.
5. Die Pipette befindet sich immer an der AUSGANGSstellung (die Pipetten-R-Achse wird über der Waschstelle abgestellt, und die Pipetten-Z-Achse befindet sich an der Z-Wegschaffstelle), wenn sie nicht verwendet wird.
6. Proben-Zusammensetzung. (a) Proben-Aspirat. (i) Die Spritze saugt "X" μl Luft bei einer Rate von "X" μl/sek an. (ii) Die Pipetten-R-Achse wird über die Probenschale bewegt. (iii) Die Pipetten-Z-Achse wird zur Z-Stelle darüber herunter bewegt. (iv) Die Pipetten-Z-Achse wird an die Z-LLS-Stelle herunter bewegt. (v) Die LLS wird freigegeben, um zu gewährleisten, dass momentan keine Flüssigkeit erfasst wird. (vi) Die Pipetten-Z-Achse wird bei konstanter Geschwindigkeit nach unten bewegt, bis das Fluid erfasst wird oder bis die Z-Ansauggrenze erreicht wurde (Es wird angenommen, dass Fluid erfasst wird). (vii) Auf der Grundlage der Z-Höhenstellung, an der das Fluid erfasst wird, und der Z-Höhen/Mengentabelle berechnet das System die Fluidmenge im Wasserbehälter und vergleicht sie mit der in der Pipettierbeschreibung festgelegten Menge. Wenn im Wasserbehälter genug Flüssigkeit vorliegt, wird die Ansaugsequenz gestartet (Wenn die Menge nicht ausreicht, wird der Test abgeschafft und die Testanfrage an die Ausnahmeliste bewegt). (viii) Folgendes geschieht gleichzeitig, bis die erforderliche Gesamtmenge der Probe angesaugt ist: (1) Der Pipetten-Z-Achsenmotor wird bei einer Rate von "X" Schritten/sek bewegt. (2) Der Spritzenmotor saugt "X" μl bei einer Rate von "X" μl/sek an. (3) Die LLS wird geprüft, um sicherzustellen, dass sich die Sonde immer noch in der Flüssigkeit befindet. (4) Die LLS wird deaktiviert. (5) Die Pipetten-Z-Achse wird zur Z-Wegschaffstelle nach oben bewegt. (6) Die Pipetten-R-Achse wird über den RV-Probenbehälter bewegt. (7) Die Pipetten-Z-Achse wird an die Abgabestelle innerhalb des RV-Probenbehälters herunter bewegt. (8) Die Spritze gibt "X" μl der Probe bei einer Rate von "X" μl/sek ab. (9) Die Pipetten-Z-Achse wird an die Z-Wegschaffstelle nach oben bewegt. (b) Das Sonden-Nachwaschen Die Sonde wird gewaschen, um sicherzustellen, dass sie nicht verschmutzt ist. Es sollte klar sein, dass allen Pipetten-Tätigkeiten sowohl im Zusammensetzungs- als auch im Prozeßbereich allgemein eine Sonden-Nachwaschung folgt, um die Verschleppung von einem Fluidaspirat zum anderen so gering wie möglich zu halten. In einigen Fällen kann den Pipetten-Tätigkeiten, falls nötig, ein Sonden-Vorwaschen vorausgehen, um die Gültigkeit des nächsten Fluidaspirats zu garantieren. Für diese Assaybeschreibung wird vorausgesetzt, dass nur eine Nach-Waschung verwendet wird. (i) Das Innere der Sonde wird als erstes gereinigt. (1) Die Pipetten-R-Achse wird über den Abfallbereich bewegt. (2) Die Pipetten-Z-Achse wird an die richtige Stelle im Abfallbereich herunter bewegt. (3) Das Waschventil wird für die Zeitspanne geöffnet, die im Assay-Protokoll festgelegt wird. (4) Das Waschventil wird geschlossen. (ii) Die Pipetten-Z-Achse wird in die Z-Wegschaffstelle nach oben bewegt. (iii) Das Äußere der Sonde wird als erstes gereinigt. (1) Die Pipetten-R-Achse wird über die Waschschale bewegt. (2) Die Pipetten-Z-Achse wird an die Waschstelle in der Waschschale herunter bewegt. (3) Das Waschventil wird für die Zeitspanne geöffnet, die im Assay-Protokoll festgelegt wird. (4) Das Waschventil wird geschlossen. (5) Die Pipette wird in die "AUSGANGS"-Stellung zurückgeführt.
7. Mikropartikel-Zusammensetzen (a) Das Mikropartikelaspirat (Mikropartikeln werden direkt in den RV-Inkubationsbehälter pipettiert, damit keine Menge verlorengeht, da dies das teuerste MEIA-Reagens bildet) (i) Die Spritze saugt "X" μl Luft bei einer Rate von "X" μl/sek an. (ii) Die Pipetten-R-Achse wird über die Mikropartikel-Reagensflasche in der Reagenspackung bewegt. (iii) Die Pipetten-Z-Achse wird in die Z-Stelle darüber hinunter bewegt. (iv) Die Pipetten-Z-Achse wird an die Z-LLS-Stelle nach unten bewegt. (v) Die LLS wird freigegeben, um zu gewährleisten, dass gegenwärtig keine Flüssigkeit erfasst wird. (vi) Die Pipetten-Z-Achse wird bei konstanter Geschwindigkeit herunter bewegt, bis Fluid erfasst wird oder bis die untere Z-Ansauggrenze (Z-Asp) erreicht ist (es wird angenommen, dass Fluid erfasst wird). (vii) Auf der Grundlage der Z-Höhenstellung, in der das Fluid erfasst wird, und der Z-Höhen/Mengentabelle berechnet das System die Fluidmenge im Wasserbehälter und vergleicht sie mit der in der Pipettierbeschreibung bestimmten Menge. Wenn die Menge im Wasserbehälter ausreicht, wird die Ansaugsequenz eingeleitet (wenn die Menge nicht ausreicht, wird der Test abgeschafft und die Testanfrage an die Ausnahmeliste bewegt). (viii) Das folgende erfolgt gleichzeitig, bis die Gesamtmenge der benötigten Mikropartikeln angesaugt ist: (1) Der Pipetten-Z-Achsenmotor wird bei einer Rate von "X" Schritten/sek herunter bewegt. (2) Die Spritze saugt "X" μl bei einer Rate von "X" μl/sek an. (3) Die LLS wird geprüft, um sicherzustellen, dass die Sonde immer noch in der Flüssigkeit ist. (ix) Die LLS wird deaktiviert. (x) Die Pipetten-Z-Achse wird in die Z-Wegschaffstellung nach oben bewegt. (xi) Die Pipetten-R-Achse wird über den RV-Inkubationsbehälter bewegt. (xii) Die Pipetten-Z-Achse wird herunter an die Ausgabestelle im RV-Inkubationsbehälter bewegt. (xiii) Die Spritze gibt "X" μl an Mikropartikeln bei einer Rate von "X" μl/sek aus. Die Pipetten-Z-Achse wird an die Z-Wegschaffstelle nach oben bewegt. (b) Sonden-Nachwaschung. Die Sonde wird wieder gewaschen, um sicherzustellen, dass sie, wie im Abschnitt 6 (Proben-Zusammensetzung) beschrieben, kontamintationsfrei ist.
8. Konjugat-Zusammensetzen (a) Konjugat-Aspirat (Konjugat, ein besonderes Waschfluid und/oder ein Vergleichsprobenverdünnungsmittel werden abhängig von den Mengenerfordernissen entweder in RV-Reagensbehälter oder RV-Vorverdünnungsbehälter pipettiert.) (i) Die Spritze saugt "X" μl Luft bei einer Rate von "X" μl/sek an. (ii) Die Pipetten-R-Achse wird über die Konjugat-Reagensflasche in der Reagenspackung bewegt. (iii) Die Pipetten-Z-Achse wird in die Z-Stelle darüber hinunter bewegt. (iv) Die Pipetten-Z-Achse wird an die Z-LLS-Stelle nach unten bewegt. (v) Die LLS wird freigegeben, um zu gewährleisten, dass gegenwärtig keine Flüssigkeit erfasst wird. (vi) Die Pipetten-Z-Achse wird bei konstanter Geschwindigkeit herunter bewegt, bis Fluid erfasst wird oder bis die Z-Ansauggrenze (Z-Asp) erreicht ist (es wird angenommen, dass Fluid erfasst wird). (vii) Auf der Grundlage der Z-Höhenstellung, in der das Fluid erfasst wird, und der Z-Höhen/Mengentabelle berechnet das System die Fluidmenge im Wasserbehälter und vergleicht sie mit der in der Pipettierbeschreibung bestimmten Menge. Wenn die Menge im Wasserbehälter ausreicht, wird die Ansaugsequenz eingeleitet (wenn die Menge nicht ausreicht, wird der Test abgeschafft und die Testanfrage an die Ausnahmeliste bewegt). (viii) Das folgende erfolgt gleichzeitig, bis die Gesamtmenge des benötigten Konjugats angesaugt ist: (1) Der Pipetten-Z-Achsenmotor wird bei einer Rate von "X" Schritten/sek herunter bewegt. (2) Die Spritze saugt "X" Mikroliter (μl) bei einer Rate von "X" μl/sek an. (3) Die LLS wird geprüft, um sicherzustellen, dass die Sonde immer noch in der Flüssigkeit ist. (ix) Die LLS wird deaktiviert. (x) Die Pipetten-Z-Achse wird in die Z-Wegschaffstellung nach oben bewegt. (xi) Die Pipetten-R-Achse wird über den RV-Reagensbehälter bewegt. (xii) Die Pipetten-Z-Achse wird herunter an die Ausgabestelle im RV-Reagensbehälter bewegt. (xiii) Die Spritze gibt "X" μl des Konjugats bei einer Rate von "X" μl/sek aus. (xiv) Die Pipetten-Z-Achse wird an die Z-Wegschaffstelle nach oben bewegt. (b) Sonden-Nachwaschung. Die Sonde wird wieder gewaschen, um zu gewährleisten, dass sie, wie im Abschnitt 6 (Proben-Zusammensetzung) beschrieben, kontaminationsfrei ist.
9. MEIA-Pufferzusammensetzen (a) Das RV-Karussell wird gedreht, bis der RV-Pufferbehälter unter dem MEIA-Puffer-Ausgabegerät an der Puffer-Zusammensetzungsstelle liegt. (b) "X" μl des MEIA-Puffers wird bei einer Rate von "X" μl/sek in den Pufferbehälter ausgegeben.

F. Überführen des RV in den Prozeßbereich

Prozeßbereich

A. Das System wartet darauf, dass die Temperaturausgleichszeit und das Verdampfungsfenster verstreichen.
B. Erste Pipetten-Tätigkeit (Mikropartikel/Probenreaktion) 1. Der Inkubationstimer wird gemäß der Assaydatei-Beschreibungen eingestellt. 2. MEIA-Pufferaspirat. (a) Das Prozess-Karussell wird so bewegt, dass sich das RV an der Pipettierstelle befindet. (b) Die Spritze saugt "X" μl Luft bei einer Rate von "X" μl/sek an. (c) Die Pipetten-R-Achse wird über den RV-Pufferbehälter bewegt. (d) Die Pipetten-Z-Achse wird an die Z-Stelle darüber über dem RV-Pufferbehälter herunter bewegt. (e) Die Pipetten-Z-Achse wird an die Z-LLS-Stelle nach unten bewegt. (f) Die LLS wird freigegeben, um zu gewährleisten, dass gegenwärtig keine Flüssigkeit erfasst wird. (g) Die Pipetten-Z-Achse wird bei konstanter Geschwindigkeit herunter bewegt, bis Fluid erfasst wird oder bis die Z-Aspirationsgrenze (Z-Asp) erreicht ist (es wird angenommen, dass Fluid erfasst wird). (h) Auf der Grundlage der Z-Höhenstellung, in der das Fluid erfasst wird, und der Z-Höhen/Mengentabelle berechnet das System die Fluidmenge im Wasserbehälter und vergleicht sie mit der in der Pipettierbeschreibung bestimmten Menge. Wenn die Menge im Wasserbehälter ausreicht, wird die Ansaugsequenz eingeleitet (wenn die Menge nicht ausreicht, wird der Test abgeschafft und die Testanfrage an die Ausnahmeliste bewegt). (i) Das folgende erfolgt gleichzeitig, bis die Gesamtmenge des benötigten MEIA-Puffers angesaugt ist: (1) Der Pipetten-Z-Achsenmotor wird bei einer Rate von "X" Schritten/sek herunter bewegt. (2) Die Spritze saugt "X" μl bei einer Rate von "X" μl/sek an. (j) Die LLS wird geprüft, um sicherzustellen, dass die Sonde immer noch in der Flüssigkeit ist. (k) Die LLS wird deaktiviert. (l) Die Pipetten-Z-Achse wird bis zur Z-Stelle bewegt. 3. Proben-Aspirat (a) Die Pipetten-R-Achse wird über den RV-Probenbehälter bewegt. (b) Die Pipetten-Z-Achse wird an die Z-LLS-Stelle nach unten bewegt. (c) Die LLS wird freigegeben, um zu gewährleisten, dass gegenwärtig keine Flüssigkeit erfasst wird. (d) Die Pipetten-Z-Achse wird bei konstanter Geschwindigkeit herunter bewegt, bis Fluid erfasst wird oder bis die Z-Aspirationsgrenze (Z-Asp) erreicht ist (es wird angenommen, dass Fluid erfasst wird). (e) Auf der Grundlage der Z-Höhenstellung, in der das Fluid erfasst wird, und der Z-Höhen/Mengentabelle berechnet das System die Fluidmenge im Wasserbehälter und vergleicht sie mit der in der Pipettierbeschreibung bestimmten Menge. Wenn die Menge im Wasserbehälter ausreicht, wird die Ansaugsequenz eingeleitet (wenn die Menge nicht ausreicht, wird der Test abgeschafft und die Testanfrage an die Ausnahmeliste bewegt). (f) Das folgende erfolgt gleichzeitig, bis die Gesamtmenge der benötigten Probe angesaugt ist: (1) Der Pipetten-Z-Achsenmotor wird bei einer Rate von "X" Schritten/sek herunter bewegt. (2) Die Spritze saugt "X" μl bei einer Rate von "X" μl/sek an. (g) Die LLS wird geprüft, um sicherzustellen, dass die Sonde immer noch in der Flüssigkeit ist. (h) Die LLS wird deaktiviert. (i) Die Pipetten-Z-Achse wird bis zur Z-Stelle bewegt. 4. Der MEIA-Puffer und die Probe werden zu den Mikropartikeln im Inkubationsbehälter gegeben. (a) Die Pipetten-Z-Achse wird an die Ausgabestelle im RV-Inkubationsbehälter herunter bewegt. (b) Die Spritze gibt "X" μl des MEIA-Puffers und der Probe bei einer Rate von "X" μl/sek aus. (c) Die Pipetten-Z-Achse wird an die Z-Wegschaffstelle nach oben bewegt. 5. Sonden-Nachwaschen Die Sonde wird wieder gewaschen, um sicherzustellen, dass sie, wie im Abschnitt 6 (Proben-Zusammensetzung) beschrieben, kontaminationsfrei ist.
C. Patronenladen (Diese Tätigkeit erfolgt, wenn die Betriebsmittel nicht in Gebrauch sind) 1. Das Bewegen des Hilfskarussell, so dass sich die reservierte Stelle unter dem Zubringer befindet. 2. Das zyklische Durchlaufen des Falltürmechanismus, um ein Blitzlicht in das Karussell zu laden. 3. Das zyklische Durchlaufen des Weichenmechanismus, um eine weitere MEIA-Patrone auf die Falltür zu setzen (für die nächste Anhängsel-Ladung) 4. Prüfen des Inkubationstimers. Wenn er abläuft, beginnen mit dem nächsten Pipettieren.
D. Zweite Pipetten-Tätigkeit (Überführung des Reaktionsgemischs an Matrix) 1. Der Inkubationstimer wird gemäß der Assaydatei-Spezifikationen eingestellt. 2. Pufferaspirat. (a) Das Prozess-Karussell wird so bewegt, dass sich das RV an der Pipettierstelle befindet. (b) Die Spritze saugt "X" μl Luft bei einer Rate von "X" μl/sek an. (c) Die Pipetten-R-Achse wird über den RV-Pufferbehälter bewegt. (d) Die Pipetten-Z-Achse wird an die Z-Stelle darüber herunter bewegt. (e) Die Pipetten-Z-Achse wird an die Z-LLS-Stelle herunter bewegt. (f) Die LLS wird freigegeben, um zu gewährleisten, dass gegenwärtig keine Flüssigkeit erfasst wird. (g) Die Pipetten-Z-Achse wird bei konstanter Geschwindigkeit herunter bewegt, bis Fluid erfasst wird oder bis die Z-Aspirationsgrenze (Z-Asp) erreicht ist (es wird angenommen, dass Fluid erfasst wird). (h) Auf der Grundlage der Z-Höhenstellung, in der das Fluid erfasst wird, und der Z-Höhen/Mengentabelle berechnet das System die Fluidmenge im Wasserbehälter und vergleicht sie mit der in der Pipettierbeschreibung bestimmten Menge. Wenn die Menge im Wasserbehälter ausreicht, wird die Ansaugsequenz eingeleitet (wenn die Menge nicht ausreicht, wird der Test abgeschafft und die Testanfrage an die Ausnahmeliste bewegt). (i) Das folgende erfolgt gleichzeitig, bis die Gesamtmenge der benötigten Probe angesaugt ist: (1) Der Pipetten-Z-Achsenmotor wird bei einer Rate von "X" Schritten/sek herunter bewegt. (2) Die Spritze saugt "X" μl bei einer Rate von "X" μl/sek an. (j) Die LLS wird geprüft, um sicherzustellen, dass die Sonde immer noch in der Flüssigkeit ist. (k) Die LLS wird deaktiviert. (l) Die Pipetten-Z-Achse wird bis zur Z-Stelle bewegt. 3. Reaktionsgemischaspirat. (a) Die Pipetten-R-Achse wird über den RV-Inkubationsbehälter bewegt. (b) Die Pipetten-Z-Achse wird an die Z-LLS-Stelle nach unten bewegt. (c) Die LLS wird freigegeben, um zu gewährleisten, dass gegenwärtig keine Flüssigkeit erfasst wird. (d) Die Pipetten-Z-Achse wird bei konstanter Geschwindigkeit herunter bewegt, bis Fluid erfasst wird oder bis die Z-Aspirationsgrenze erreicht ist (es wird angenommen, dass Fluid erfasst wird). (e) Auf der Grundlage der Z-Höhenstellung, in der das Fluid erfasst wird, und der Z-Höhen/Mengentabelle berechnet das System die Fluidmenge im Wasserbehälter und vergleicht sie mit der in der Pipettierbeschreibung bestimmten Menge. Wenn die Menge im Wasserbehälter ausreicht, wird die Ansaugsequenz eingeleitet (wenn die Menge nicht ausreicht, wird der Test abgeschafft und die Testanfrage an die Ausnahmeliste bewegt). (f) Das folgende erfolgt gleichzeitig, bis die Gesamtmenge des benötigten Reaktionsgemischs angesaugt ist: (1) Der Pipetten-Z-Achsenmotor wird bei einer Rate von "X" Schritten/sek herunter bewegt. (2) Die Spritze saugt "X" μl bei einer Rate von "X" μl/sek an. (g) Die LLS wird geprüft, um sicherzustellen, dass die Sonde immer noch in der Flüssigkeit ist. (h) Die LLS wird deaktiviert. (i) Die Pipetten-Z-Achse wird an die Z-Wegschaffstelle nach oben bewegt. 4. Reaktionsgemischausgabe auf Matrix (a) Das folgende wird gleichzeitig mit dem Reaktionsgemischaspirat (oben) durchgeführt: (i) Das Hilfskarussell wird so bewegt, dass sich die Patrone an der Pipettierstelle befindet. (ii) Die Pipetten-R-Achse wird über die MEIA-Patronen-(Matrix)-Oberfläche bewegt. (iii) Die Pipetten-Z-Achse wird an die Matrixausgabestelle herunter bewegt. (iv) Die Spritze gibt "X" μl des Reaktionsgemischs bei einer Rate von "X" μl/sek aus. (v) Das System verzögert "X" Sekunden, bis das Reaktionsgemisch von der Matrix absorbiert wurde. 5. Pufferwaschen der Matrix. (a) Die Spritze gibt "X" μl an Puffer bei einer Rate von "X" μl/sek aus. (b) Die Pipetten-Z-Achse wird an die Z-Wegschaffstelle nach oben bewegt. 6. Sonden-Nachwaschung Die Sonde wird wieder gewaschen, um zu gewährleisten, dass sie, wie im Abschnitt 6 (Proben-Zusammensetzung) beschrieben, kontaminationsfrei ist. 7. Wenn der Inkubationstimer abläuft, beginnt die nächste Pipetten-Tätigkeit.
E. Dritte Pipetten-Tätigkeit (Konjugathinzugabe) 1. Der Inkubationstimer wird gemäß der Assaydatei-Spezifikationen eingestellt. 2. Konjugat-Aspirat (a) Das Prozess-Karussell wird so bewegt, dass sich das RV an der Pipettierstelle befindet. (b) Die Spritze saugt "X" μl Luft bei einer Rate von "X" μl/sek an. (c) Die Pipetten-R-Achse wird über den Konjugatbehälter von RV-Reagens (1) bewegt. (d) Die Pipetten-Z-Achse wird an die Z-Stelle darüber herunter bewegt. (e) Die LLS wird freigegeben, um zu gewährleisten, dass gegenwärtig keine Flüssigkeit erfasst wird. (f) Die Pipetten-Z-Achse wird bei konstanter Geschwindigkeit herunter bewegt, bis Fluid erfasst wird oder bis die Z-Aspirationsgrenze (Z-Asp) erreicht ist (es wird angenommen, dass Fluid erfasst wird). (g) Auf der Grundlage der Z-Höhenstellung, in der das Fluid erfasst wird, und der Z-Höhen/Mengentabelle berechnet das System die Fluidmenge im Wasserbehälter und vergleicht sie mit der in der Pipettierbeschreibung bestimmten Menge. Wenn die Menge im Wasserbehälter ausreicht, wird die Ansaugsequenz eingeleitet (wenn die Menge nicht ausreicht, wird der Test abgeschafft und die Testanfrage an die Ausnahmeliste bewegt). (h) Das folgende erfolgt gleichzeitig, bis die Gesamtmenge des benötigten Konjugats angesaugt ist: (i) Der Pipetten-Z-Achsenmotor wird bei einer Rate von "X" Schritten/sek herunter bewegt. (ii) Die Spritze saugt "X" μl bei einer Rate von "X" μl/sek an. (i) Die LLS wird geprüft, um sicherzustellen, dass die Sonde immer noch in der Flüssigkeit ist. (j) Die LLS wird deaktiviert. (k) Die Pipetten-Z-Achse wird bis zur Z-Wegschaffstelle bewegt. 3. Konjugatausgabe (gleichzeitig durchgeführt) (a) Das Hilfskarussell wird so bewegt, dass sich die Patrone an der Pipettierstelle befindet. (b) Die Pipetten-R-Achse wird über die Patronen-(Matrix)-Oberfläche bewegt. (c) Die Pipetten-Z-Achse wird an die Matrixausgabestelle herunter bewegt. (d) Die Spritze gibt "X" μl des Konjugats bei einer Rate von "X" μl/sek aus. (e) die Pipetten-Z-Achse wird hoch an die Z-Wegschaffstelle bewegt. (f) Man warte "X" Sekunden, bis das Reaktionsgemisch von der Matrix absorbiert wurde. 4. Sonden-Nachwaschung Die Sonde wird wieder gewaschen, um zu gewährleisten, dass sie, wie im Abschnitt 6 (Proben-Zusammensetzung) beschrieben, kontaminationsfrei ist.
F. RV-Abladen (Diese Tätigkeit erfolgt, wenn die Betriebsmittel nicht in Gebrauch sind) 1. Folgendes wird gleichzeitig durchgeführt: (a) Das Prozess-Karussell wird gedreht, so dass sich die Leerstelle an der Überführungsstelle befindet. (b) Die Überführungsmechanismus-O-Achse wird zum Prozess-Karussell bewegt. 2. Das RV wird mit der Überführungsmechanismus-R-Achse gegriffen und in den Überführungsmechanismus gezogen. 3. Die Überführungsmechanismus-O-Achse wird gedreht, so dass das RV mit dem Abfallbehälter ausgerichtet wird. 4. Das RV wird in den Abfallbehälter gestoßen. 5. Überprüfen des Inkubationstimers. Wenn er abläuft, starten der nächsten Tätigkeit.
G. Vorlesetätigkeitsperiode (zugeteilte Zeit 378). Das MEIA-Optiksystem 361 führt als Reaktion auf den Planer 256 und das Optiksteuersystem 248, wie oben detaillierter beschrieben, gleichzeitig folgende Tätigkeiten durch: 1. Das Karussell 64 positioniert die Patrone 68 für eine Lesung. 2. Die Verstärkung der PMT 374 wird eingestellt. 3. Die Intensität der Lampe 364 wird vom Siedezustand auf den Brennzustand erhöht.
H. Matrixwaschen 1. Das Hilfskarussell wird so gedreht, dass sich die Patrone an der Matrixwaschstelle befindet. 2. Die folgenden Schritte werden wiederholt, bis der gesamte in der Assaydatei für die Patronen-Waschung festgelegte Puffer ausgegeben wurde. (a) "X" μl des erwärmten MEIA-Puffers werden in 50 μl Zyklen bei einer Rate von "X" μl/sek auf die Matrix ausgegeben. (b) Warten "n" Sekunden.
I. NUP-Ausgabe 1. Das Hilfskarussell wird so gedreht, dass sich die Patrone an der MUP-Stelle befindet. 2. 50 μl des erwärmten MUP werden bei einer Rate von "X" μl/sek auf die Matrix ausgegeben. 3. Warten "n" Sekunden.
J. Lesesequenz-Periode (zugeteilte Zeit 376). Das MEIA-Optiksystem 361 führt dann als Reaktion auf den Planer 256 und das Optiksteuersystem 248, wie oben detaillierter beschrieben, gleichzeitig Folgendes durch: 1. Eine vorbestimmte Zahl an in den Assaydatei-Spezifikationen festgelegten Hilfs-Lesungen (für gewöhnlich 8) werden von der PMT 374 abgetastet. 2. Nach jeder Hilfs-Lesung mit Ausnahme der letzten, hält das Optiksystem 361 während der Verweilzeit an. 3. Der OSP 254 konvertiert die digitalisierten Analogsignale von der PMT 374 in Standard-Lesungen, indem die Intensität am Detektor 366 mit der Intensität der Lampe 364 ("standardisierte Lesungen") verglichen wird. 4. Die Rohlesungen werden vom Optik-Mikroprozessor in standardisierte Lesungen (Lichtintensität-Annahmedetektor/Lampenintensität). 5. Eine Rate wird aus der normierten Lesung vs. Zeit vom system berechnet. 6. Für quantitative Assays wird die Rate an eine Kalibrierungskurve eingesetzt, um ein Konzentrationsergebnis zu ergeben. 7. Für qualitative Assays wird die Probenrate mit einem Index oder Abschaltrate verglichen, um zu bestimmen, ob die Probe positiv oder negativ ist (bzw. reaktiv oder nicht reaktiv).
E. Patronen-Abladen (Diese Tätigkeit erfolgt, wenn die Betriebsmittel nicht in Gebrauch sind) 1. Das Hilfskarussell wird so gedreht, dass sich die Patrone an einer Ausstoßstelle befindet. 2. Das Ausstoßgerät wird zyklisch durchlaufen, um Patronen in den Abfallbehälter zu setzen.

Schematische Reaktionssequenzen werden in den 26, 27 und 28 gezeigt, die für Assays typisch sind, die vom automatischen Immunoassay-Analysesystem der Erfindung abgewickelt werden können. In 26 wird eine T4-Assay-FPIA-Sequenz 1420 gezeigt, worin im Schritt 1, das vom Thyroxin-Bindeprotein (TBP) 1424 gebundene T4 mit einem T4-Verdrängermittel 1426 in Reaktion gebracht wird, um TBP 1428 plus ungebundenes T4 (1430) zu ergeben. Im Schritt 2 wird T4 (1430) zum T4-Antikörper 1432 gegeben, das ein Reaktionsprodukt 1434 (T4-Antikörper-T4-Komplex) ergibt. Im Schritt 3 wird der T4-Antikörper-T4-Komplex 1434 mit dem T4-Indikator (Fluoreszenz) 1436 behandelt, der ein Reaktionsprodukt 1438 liefert, das die Fluoreszenzpolarisation messen kann.
In 27 wird eine schematische Reaktionssequenz 1440 für eine 1-Stufen-Sandwich-MEIA-Bestimmung (Ferritin) gezeigt. In den Schritten 1 und 2 wird ein Anti-Ferritin-Alkaliphosphatasekonjugat mit einer Ferritin-Probe 1444 und Anti-Ferritinmikropartikeln 1446 gemischt, um einen Ferritin-Antikörper-Antigen-Antikörperkomplex 1448 zu liefern. Im Schritt 3 wird der Antikörper-Antigen-Antikörperkomplex 1448 mit 4-methylumbelliferyl-phosphat (MUP) 1450 in Reaktion gebracht, was Methylum belliferyl (MU) ergibt, das fluoreszierend ist. Die Rate der MU-Produktion wird gemessen.
In 28 wird die schematische Reaktionsfolge 1456 für ein 2-Stufen-Standwich-MEIA für ein HTSH-Assay bereitgestellt. Anti-HTSH-spezifische Mikropartikeln 1458 werden zur HTSH-Probe 1460 gegeben, die einen Reaktionsprodukt-HTSH-Antikörper-Antigen-Antikörperkomplex 1462 bereitstellt. In den Stufen 2 bis 4 wird der Komplex 1462 mit einer Anti-HTSH-Alkaliphosphatase 1464 vereinigt, was einen HTSH-Antikörper-Antigen-Antikörperkomplex 1466 ergibt. Im Schritt 5 wird der Komplex 1466 mit MUP 1450 in Reaktion gebracht, um MU zu liefern, das fluoreszierend ist. Die Rate der MU-Produktion wird gemessen.
In Übereinstimmung mit den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellt das vorliegende Verfahren das Gerät, die Software, Hardware und Prozeßtechnologie bereit, um eine Vielzahl an Assays kontinuierlich und mit direktem Zugriff durchzuführen, die dem Betreiber zur Verfügung stehen. Die Verwendung der Karussell-Pipettierertechnologie für Zusammensetzungs- und Pipettierbetriebe, abhängig vom geplanten Test entweder am Hauptkarussell oder am Prozess-Karussell, sorgt für eine Planungsflexibilität, die bis dato nicht erreichbar war. Das erfinderische System erlaubt die Gemeinsamkeit von Zusammensetzung und Pipettieren sowohl für eine Immun-Abscheidungsals auch kompetitive Immunoassaytechnologie mittels der Verwendung eines gemeinsamen Hauptkarussell, einer Überführungsstelle, einer ersten Zusammensetzungs- und Pipettiersonde und eines Prozess-Karussells sowie einer zweiten Pipettiersonde, bevor in jeweilige Gerät- und Prozeßerfordernisse getrennt wird. Ebenfalls geteilt ist die Gemeinsamkeit der Gehäuseentsorgungs- und -versorgungsmaterialien sowie ein gemeinsames Computernetz zum Planen, Testen, Zusammensetzen und Pipettieren.
Es ist ersichtlich, dass mehrere Assays mit einer äußerst geringen Eingriffnahme bzw. Bedienung des Systems durch einen Betreiber durchgeführt werden können, und dass das System für weitere Verfahren und Assays verwendet werden kann, die nicht unmittelbar erörtert wurden, aber einem Fachmann auf dem Gebiet angesichts der obigen Erfindungsoffenbarung und der Ansprüche ohne weiteres ersichtlich sein werden. Man wird würdigen, dass, obwohl besondere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart wurden, verschiedene Änderungen und Anpassungen an den Geräten und Verfahren vorgenommen werden können, ohne sich vom Schutzumfang der Erfindung, wie in den folgenden Ansprüchen geschildert, zu lösen.
An Stellen, an denen in einem beliebigen Anspruch erwähnte technische Merkmale von Bezugsziffern gefolgt werden, sind diese Bezugsziffern nur für den alleinigen Zweck der Steigerung der Verständlichkeit der Ansprüche eingefügt worden, und dementsprechend besitzen derartige Bezugsziffern keine beschränkende Auswirkung auf den Schutzumfang eines jeden Elements, das durch derartige Bezugsziffern beispielhaft identifiziert wird.

Claims

Ein Verfahren zum Betreiben eines automatischen Analysesystems mit kontinuierlichem und wahlfreiem Zugriff, das in der Lage ist, gleichzeitig mehrere Assays in einer Vielzahl an flüssigen Proben durchzuführen und das folgendes umfasst: das Einführen von Probenschalen (26), Reagenspackungen (30) und Reaktionsgefäßen (34; 450), um die Assays auf konzentrischen Karussells (28, 32, 36) eines Vor-Karussells (4) durchzuführen, wobei die Reaktionsgefäße (34; 450) an ein Außen-Karussell (36) eingeführt werden; das Identifizieren der Reagenspackungen (30) und Probenschalen (26); das Planen der Assays; das Ausrichten der Probenschalen (26) und Reagenspackungen (30) mit einem Reaktionsgefäß (34; 450) an einer Zusammenstellungsstelle (6) durch das Drehen der jeweiligen Karussells (28, 32, 36); das Zusammenstellen einer wegwerfbaren Einheitdosis in ein Reaktionsgefäß (34; 450), das in Übereinstimmung mit dem geplanten Assay mehrere unabhängige offene Kammern hat, und zwar mittels der Überführung der Probe von der Probenschale (26) an eine Reaktionsgefäß-Kammer und der Überführung von spezifischen Reagenzien an getrennte Reaktionsgefäß-Kammern von der Reagenspackung (30), so dass die Reaktion zwischen der Probe und den spezifischen Reagenzien nicht stattfindet; das Überführen des zusammengestellten Reaktionsgefäßes (34; 450) an ein Prozess-Karussell (46), das unter gesteuerten Umgebungsbedingungen gehalten wird; das Pipettieren der Probe und der spezifischen Reagenzien vom zusammengestellten Reaktionsgefäß (34; 450) in einen Reaktionsbehälter (142-154) des Reaktionsgefäßes (34; 450), wobei die Mengen an Reagens und die Reihenfolge der Überführung und der zeitlichen Abstand dazwischen durch die Assay-Planung bestimmt werden; das Inkubieren der pipettierten Probe und des Reagensgemischs; das Identifizieren und Überführen des inkubierten Gemischs in den Reaktionsbehälter (142-154) an eine von mindestens zwei Assay-Analysestellen; das Durchführen einer Analyse durch Lesen des vorbereiteten Reaktionsgemischs und Kalibrieren des Lesewerts; und das Aufzeichnen der entstandenen Assaylesewertanalyse.
Das Verfahren nach Anspruch 1, worin das Vor-Karussell (4) und die konzentrischen Karussells (28, 32, 36) des Vor-Karussells (4) sowie das Prozess-Karussell (46) für die bidirektionale Drehbewegung drehbar um eine senkrechte Achse herum angeordnet werden.
Das Verfahren nach Anspruch 2, worin das Vor-Karussell (4), das zu einer bidirektionalen Bewegung in der Lage ist, eine bidirektionale Schüttelbewegung zum Umrühren oder Schütteln der Reagenspackungsreagenzien nach einer Periode von Inaktivität des Vor-Karussells (4) bereitstellt.
Das Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, worin sowohl das Zusammenstellen als auch die Teilinitiierung einer Assayreaktionssequenz gleichzeitig erreicht werden, wobei eine Einheitdosis erzeugt wird, die innerhalb des Reaktionsgefäßes (34; 450) wegwerfbar ist.
Das Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, worin der Assay, das am Reaktionsgemisch im Reaktionsgefäß (34; 450) durchgeführt wird, ein heterogener oder ein homogener Assay ist.
Das Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, worin mindestens zwei Assays Immunoassays sind.
Das Verfahren nach Anspruch 6, worin sich die Immunoassays aus einem Fluoreszenspolarisation-Immunoassay und einem Mikropartikel-Immunoassay zusammensetzen.
Das Verfahren nach Anspruch 7, worin das Ablagern der Mikropartikeln im Wesentlichen ausgeschaltet wird, indem ein ausreichendes Saccharosekonzentration-zu-Mikropartikel-Verdünnungsmittelverhältnis bereitgestellt wird, um eine neutrale Dichte zu erlangen.
Das Verfahren nach Anspruch 7, worin eine FPIA-Lesesequenz Lampensiede- und -vollbrennmodi einschließt.
Das Verfahren nach Anspruch 7, worin die zusammengestellten Probe und Reagenzien direkt vom Reaktionsgefäß (34; 450) auf dem Prozess-Karussell (46) an eine Mikropartikel-Immunoassay-Matrix pipettiert werden, um die Reaktionsgemische optisch zu überwachen.
Das Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-10, worin die Reagenspackungen (30) mit Verschlusselementen (454) bereitgestellt werden, um eine Verdampfung von Reagens zu vermeiden, und worin vorzugsweise eine Abdeckung für die Reagenspackungen (30) bereitgestellt wird, wenn sie nicht benutzt werden, um die Verdampfung der Reagenzien zu vermeiden.
Das Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-11, worin die Pipettierfunktionen am Vor-Karussell (4) und die Pipettierfunktionen am Prozess-Karussell (46) durch ein von einer luftlosen Spritzenpumpe angetriebenes Ansaugen-Dispergieren erreicht werden.
Das Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-12, worin die Reaktionsgefäße (34) am Vor-Karussell (4) positioniert werden, wobei jedes Reaktionsgefäß einen sich daraus erstreckenden Überführungsvorsprung (172) hat, und das weiterhin den Schritt zum selektiven Eingreifen des Überführungsvorsprungs (172) eines Reaktionsgefäßes (34) umfasst, um das Reaktionsgefäß (34) an das Vor-Karussell (4) zu bewegen.