DE69623259T2

DE69623259T2 - Volumenüberprüfungsverfahren und gerät

Info

Publication number: DE69623259T2
Application number: DE69623259T
Authority: DE
Inventors: Paul Fowler; John Kotlarik; Gerard Schapira; T. Sleszynski; Charles Smith; E. Viegut; Mieczyslaw Wroblewski
Original assignee: Abbott Laboratories
Current assignee: Abbott Laboratories
Priority date: 1995-02-02
Filing date: 1996-01-17
Publication date: 2003-05-28
Anticipated expiration: 2016-01-18
Also published as: WO1996024030A1; CA2211355A1; EP0807244A1; DE69623259D1; JP3635494B2; EP0807244B1; CA2211355C; ATE223034T1; ES2184854T3; JPH11500217A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen allgemein ein Gerät und ein Verfahren zum Prüfen und Untersuchen eines Fluidvolumens. Spezieller betreffen die Ausführungsformen ein Gerät und ein Verfahren zum Überprüfen des Fluidvolumens für die Verwendung in einem automatisierten Gerät.
Automatisierte Geräte sind verfügbar, um eine Reihe an Aufgaben durchzuführen. Ein solches automatisiertes Gerät ist ein Analysegerät. Ein Analysegerät kann Tests wie beispielsweise medizinische Diagnosetests an einer Probe durchführen. Solche Tests können z. B. den AIDS-Virus in einer Blutprobe oder ein anderes interessierendes Element in einer biologischen Probe identifizieren.
Um solche Tests durchzuführen, kann ein Analysegerät die biologische Probe mit einer Substanz wie beispielsweise einem Reagens und dergleichen mischen. In einigen Ausführungsformen können diese Reagenzien Fluide sein. Die Fluide können durch ein Fluidsystem der biologischen Probe innerhalb des medizinischen Geräts zugeführt werden. Das Fluidsystem kann eine Fluidquelle, eine Pumpe, eine Ausgabedüse und eine Leitung einschließen, die diese Elemente fluidisch verbindet. Die Fluidquelle kann ein Behälter und dergleichen sein. Die Pumpe bewegt Fluid aus dem Behälter durch die Leitung in Richtung der Ausgabedüse. Die Probe, die in einem geeigneten Behälter gehalten werden kann, wird an der Ausgabedüse angrenzend positioniert. Wenn die Pumpe betrieben wird, verlässt Fluid aus dem Behälter die Düse und dringt in den Probenbehälter. Die Bewegung des Fluids in den Behälter kann, falls erwünscht, bewirken, dass sich das Fluid und die Probe vermischen.
Weiterhin beispielhaft dargestellt, kann ein gegebenes Gerät eine Blutanalyse durchführen. Das Gerät fügt ein vorbestimmtes Fluidvolumen zu einem vorbestimmten Blutprobenvolumen hinzu. Das Fluid reagiert mit der Blutprobe. Aufgrund der Reaktion zwischen der Probe und dem Fluid, wird ein elektromagnetisches oder chemioptisches Signal oder Licht aus dem Gemisch der Probe und des Fluids übertragen. Ein Detektor im Gerät sieht oder liest das vom Gemisch ausgestrahlte Licht. Geeignete Elemente des Geräts wie beispielsweise ein Computer oder dergleichen interpretieren die vom Detektor erhaltene Information und stellen einem Bediener die Information über die Blutprobe zur Verfügung.
Damit dieses Gerät wie beabsichtigt arbeitet und genaue Ergebnisse gibt, ist es wünschenswert, dass ein spezifischer(s) oder vorbestimmter(s) Anteil oder Volumen des Fluids mit der Probe vermischt wird. Wenn zu viel oder zu wenig Fluid zur Probe hinzugegeben wurde, kann sich das vom Gemisch übertragene Licht vom richtigen Licht unterscheiden, das aus dem Gemisch gestrahlt wird, wenn das vorbestimmte Fluidvolumen hinzugegeben wird. Das aus dem Gemisch gestrahlte andere Licht wird vom Computer auf dieselbe Art und Weise wie das richtige Licht interpretiert. Daher kann der Computer dem Bediener des Geräts eine falsche Information geben.
Die Möglichkeit einer von einem Gerät abgegebenen ungenauen Information ist ein Problem. Z. B. kann der durchgeführte Test dazu da sein, zu sehen, ob eine Bluteinheit mit dem AIDS-Virus infiziert wurde. Angenommen, dass das Blut mit dem AIDS-Virus infiziert ist, dann kann das Hinzufügen von zu wenig oder zu viel Fluid zur Blutprobe dazu, führen, dass das Gerät dem Bediener mitteilt, dass die Bluteinheit nicht mit dem AIDS-Virus infiziert ist. Entsprechend kann es anerkannt werden, dass es wünschenswert ist, über ein Gerät zu verfügen, das mit dem Gerät verbunden werden kann, um die Elemente eines Fluidsystems zu untersuchen und zu prüfen, dass das richtig vorbestimmte Fluidmenge während des Betriebs des Analysegeräts die Ausgabedüse verlassen hat und in das Gefäß gedrungen ist.
Ein Gerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der EP-A-338 400 bekannt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die hierin offenbarten Ausführungsformen stellen ein Gerät und ein Verfahren bereit, um ein Fluidvolumen zu überprüfen. Gemäß der Erfindung umfasst ein Gerät ein Gefäß, das Fluid enthält, einen ersten Leiter, der mit dem Gefäß operativ verbunden ist, und einen zweiten Leiter, der versetzt vom ersten Leiter mit dem Gefäß operativ verbunden ist. Eine Quelle eines ersten elektrischen Signals wird elektrisch mit dem ersten Leiter verbunden. Ein Monitor ist elektrisch mit dem zweiten Leiter verbunden, um ein im zweiten Leiter erzeugtes zweites elektrisches Signal zu erfassen. Eine Zwischenschicht ist wegnehmbar mit dem Gefäß verbindbar.
Ein Verfahren zum Betreiben des obigen Geräts schließt angrenzend an einer Fluidausgabedüse das Aufstellen des Gefäßes ein, und zwar derart, dass das aus der Düse ausgegebene Fluid in das Gefäß dringt. Das erste elektrische Signal wird am ersten Leiter angelegt, der mit dem Gefäß operativ verbunden wird. Das zweite elektrische Signal, das als Reaktion auf das erste elektrische Signal im zweiten Leiter erzeugt wird, der mit dem Gefäß operativ verbunden ist, wird überwacht.
Ein weiteres Verfahren zum Betreiben des vorherigen Geräts umfasst die Bereitstellung eines Fluidvolumens in das Gefäß. Der erste Leiter wird angrenzend am Gefäß positioniert, und zwar derart, dass der erste Leiter das Fluidvolumen nicht berührt. Der zweite Leiter wird derart angrenzend am Gefäß positioniert, dass der zweite Leiter das Fluidvolumen oder den ersten Leiter nicht berührt. Das erste elektrische Signal wird am ersten Leiter angelegt. Das zweite elektrische Signal, das als Reaktion auf das erste elektrische Signal im zweiten Leiter erzeugt wird, wird überwacht, um das Fluidvolumen im Gefäß zu überprüfen.
In einer zusätzlichen Ausführungsform wird der erste Leiter derart mit dem Gefäß operativ verbunden, dass der erste Leiter das Fluidvolumen nicht berührt. Der zweite Leiter wird vom ersten Leiter derart versetzt mit dem Gefäß operativ verbunden, dass der erste Leiter nicht mit dem Fluidvolumen in Kontakt kommt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Blockdiagrammansicht eines hierin offenbarten Volumenüberprüfungsgeräts;
Fig. 2 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Abschnitts des Geräts aus der Fig. 1;
Fig. 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 der Fig. 2;
Fig. 4 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts des in den Fig. 2 und 3 gezeigten Geräts;
Fig. 5 ist eine Draufsicht eines Elements des in der Fig. 4 gezeigten Geräts;
Fig. 6 ist ein Seitenaufriß eines Abschnitts des in der Fig. 5 gezeigten Elements;
Fig. 7 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Abschnitts des Geräts aus der Fig. 1;
Fig. 8 ist ein allgemeines Blockdiagramm eines Abschnitts des Geräts aus der Fig. 1;
die Fig. 9A und 9B sind schematische Diagramme der Elemente des in der Fig. 7 dargestellten Abschnitts;
Fig. 10 ist ein schematisches Diagramm der Elemente des in der Fig. 7 dargestellten Abschnitts;
Fig. 11 ist ein schematisches Diagramm der Elemente des in der Fig. 7 dargestellten Abschnitts; und
Fig. 12 ist ein schematisches Diagramm der Elemente des in der Fig. 7 dargestellten Abschnitts.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die hierin offenbarten Ausführungsformen betreffen ein Gerät und ein Verfahren zum Überprüfen eines Fluidvolumens. Die Ausführungsformen können mittels geeigneter Modifikationen mit jedem gewünschten Fluid verwendet werden, um mit dem gewünschten Fluid eine Kompatibilität, z. B. eine Nicht-Reaktivität, bereitzustellen. Die Ausführungsformen können in jeder geeigneten Anwendung verwendet werden. Um der Klarheit willen, werden die Ausführungsformen mit Bezug auf ihre Anwendung mit einem Analysegerät erörtert. Das analytische Gerät kann im wesentlichen den in den US-Patenten Nr. 5.006.309, 5.015.157, 5.089.424, 5.120.199, Des. 332,834, 5.185.264, 5.198.368, 5.232.669, 5.244.630, 5.246.354, 5.283.178, 5.299.446 und 5.151.518 offenbarten ähneln. Diese Patente sind auf die Inhaberin der vorliegenden Erfindung übertragen worden und ihre Offenbarungen werden unter Bezugnahme hierin eingeschlossen. Es sollte bemerkt werden, dass die hierin offenbarten Ausführungsformen in jeder gewünschten Art abgeändert werden können, um wiederum andere Ausführungsformen herzustellen. Zum Beispiel können Schritte eines Verfahrens in irgendeiner gewünschten Reihenfolge mit Schritten aus einem anderen Verfahren kombiniert werden, um wiederum zu einem anderen Verfahren zu kommen.
Fig. 1 veranschaulicht ein Volumenüberprüfungsgerät 10, das ein Fluidvolumen wie beispielsweise ein Reagensmittel, eine Probe und dergleichen untersucht. Es sollte angemerkt werden, dass das Gerät 10 ein Fluidvolumen untersucht, ohne eine Elektrode oder einen Leiter zu benötigen, die mit dem zu untersuchenden Fluidvolumen in Kontakt kommen. Diese Eigenschaft des Geräts 10 ist vorteilhaft, d. h. damit eine Fluidverschleppung und dergleichen vermindert wird.
Das Gerät 10 umfasst allgemein eine Sensoreinheit 12, einen Rückkopplungsmechanismus 14 und eine Quelle 16 elektrischer Energie. Die Sensoreinheit 12 wird mit einem Analysegerät operativ verbunden, um ein mit dem Analysegerät 18 verbundenes Fluidvolumen zu prüfen. Die Sensoreinheit 12 wird durch den Leiter 20 mit dem Rückkopplungsmechanismus 14 verbunden. Der Leiter 22 verbindet den Rückkopplungsmechanismus 14 elektrisch derart mit der elektrischen Energiequelle 16, dass der Rückkopplungsmechanismus 14 und die Sensoreinheit 12 mit elektrischer Energie versorgt werden. In einigen Ausführungsformen wird ein Leiter 24 bereitgestellt, der elektrisch den Rückkopplungsmechanismus 14 an einem Computer 26 anschließt. In anderen Ausführungsformen wird ein Leiter 28 bereitgestellt, der den Computer 26 elektrisch parallel zum Analysegerät 18 schaltet. In noch anderen Ausführungsformen kann der Leiter 28 den Rückkopplungsmechanismus 14 direkt elektrisch mit dem Analysegerät 18 verbinden, das den Computer 26 integrieren kann.
Die Sensoreinheit 12 schließt mindestens ein Gefäß 30 ein, um ein zu untersuchendes Fluidvolumen zu enthalten. Die Sensoreinheit 12 kann eine Anordnung haben, die einer komplementären Anordnung am Analysegerät 18 entspricht, um eine Kompatibilität bereitzustellen. Der Rückkopplungsmechanismus 14 schließt Strukturen wie beispielsweise eine Anzeige 32 und dergleichen ein, um einem Bediener eine Rückkopplung darüber bereitzustellen, die das zu prüfende Fluidvolumen anzeigt. Der Rückkopplungsmechanismus kann auch mit einem Schalter 34 bereitgestellt werden, um die elektrische Verbindung zwischen der Sensoreinheit 12 und der elektrischen Energiequelle 16 auszuwählen. Der Computer 26 schließt einen Speicher ein, der passende Routinen enthält und abspielt, um den Betrieb des Geräts 10 zu steuern und die vom Rückkopplungsmechanismus 14 bereitgestellte Rückkopplung zu verwenden.
Fig. 2 veranschaulicht die Sensoreinheit 12 detaillierter. Die Sensoreinheit 12 enthält mindestens ein Gefäß 30, das ein zu überprüfendes Fluidvolumen enthält, und eine Leiterplatte 35. Das Gefäß 30 wird durch eine Öffnung 31 an der Sensoreinheit 12 bestimmt. Die Anzahl der Gefäße 30 sowie ihre Anordnung hängt vom Aufbau der wichtigen Teile des Analysegeräts 18 ab. Die Leiterplatte 35 wird durch geeignete Aufbauten in einem Gehäuse 36 gestützt. Auf die Leiterplatte 35 kann mittels einer Platte 38, die vom Gehäuse 36 wegnehmbar ist, von einer Außenseite des Gehäuses 36 zugegriffen werden. Das Gehäuse 36 umfasst auch eine Öffnung 40 zum Aufnehmen des Leiters, wodurch die elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte 35 und dem Rückkopplungsmechanismus 14 erlaubt wird. In einer Ausführungsform ist das Gehäuse 36 im wesentlichen rechteckig, wobei es etwa 165,1 mm (6,5 Zoll) lang, etwa 76,2 mm (3 Zoll) breit und etwa 22,86 mm (0,9 Zoll) hoch ist. In der dargestellten Ausführungsform werden sechs Gefäße 30 im Gehäuse 36 ausgebildet, aber es sind auch andere Zahlen möglich.
Ein beispielhaftes Gefäß 30, das in der Fig. 4 dargestellt wird, umfasst einen ersten Leiter 44 und einen zweiten Leiter 46, die mit der Öffnung operativ verbunden werden. In einer beispielhaften Ausführungsform kann der erste Leiter 44 ein Sender sein, während der zweite Leiter 46 ein Empfänger sein kann. Der erste Leiter 44 und der zweite Leiter 46 schließen jeweils Kontakte 54 und 56 ein, die elektrische Verbindungen mit dem ersten Leiter 44 und dem zweiten Leiter 46 erlauben.
Die Kontakte 54 und 56 gestatten, dass ein elektromagnetisches Signal jeweils von den Leitern 44 und 46 oder dahin übertragen werden. Der erste Leiter 44 und der zweite Leiter 46 werden elektromagnetisch derart gekoppelt, dass die elektromagnetische Signalübertragung zwischen dem ersten Leiter 44 und dem zweiten Leiter 46 von einer Substanz wie beispielsweise einem Fluidvolumen und dergleichen abhängt, das zwischen dem ersten Leiter 44 und dem zweiten Leiter 46 operativ angeordnet wird. Durch die richtige Beratung der elektromagnetischen Signalübertragung zwischen den Leitern 44 und 46 kann ein Bediener ein im Gefäß 30 enthaltenes Fluidvolumen, d. h. das vom Analysegerät 18 ausgegebenes Fluidvolumen, bestimmen oder untersuchen.
Ein exemplarischer Aufbau der Leiter 44 und 46 wird in den Fig. 5 und 6 veranschaulicht. Die Leiter 44 und 46 werden aus Teilen oder Schichten eines geeigneten Metalls wie beispielsweise Kupfer und dergleichen gebildet. Die Leiter 44 und 46 werden in einer allgemein halbzylindrischen Form ausgebildet oder gekrümmt. In einer Ausführungsform bestimmen die Leiter 44 und 46 einen Durchmesser von etwa 12,7 mm (0,5 Zoll) und sind etwa 12,7 mm (0,5 Zoll) hoch und etwa 0,254 mm (0,01 Zoll) dick. Die Kontakte 54 und 56 hängen von den im wesentlichen halbzylindrischen Körpern der Leiter 44 und 46 ab. Die Kontakte 54 und 56 sind etwa 2,032 mm (0,08 Zoll) breit und etwa 3,175 mm (0,125 Zoll) lang. Wie in der Fig. 5 gezeigt, wird der erste Leiter 44 um eine Lücke 60, die etwa 1,27 mm (0,05 Zoll) misst, vom zweiten Leiter 46 versetzt.
Einige Ausführungsformen schließen einen dritten Leiter 48 und einen vierten Leiter 50 ein, die jeweils mit dem ersten Leiter 44 und dem zweiten Leiter 46 operativ verbunden sind, um eine vom ersten Leiter 44 und vom zweiten Leiter 46 empfangene elektromagnetische Störung zu reduzieren. In diesen Ausführungsformen kann ein Isolator 52 elektrisch zwischen dem ersten Leiter 44 und dem dritten Leiter 48 und elektrisch zwischen dem zweiten Leiter 46 und dem vierten Leiter 50 angeordnet werden. In einigen Ausführungsformen können der erste Leiter 48 und der vierte Leiter 50 als ein einzelner Leiter integriert werden.
Die mit einem besonderen Gefäß 30 verbundene Öffnung 31 stellt eine Stütze für die Leiter 44 bis 50 und den Isolator 52 bereit. In einigen Ausführungsformen können die Leiter 44 bis 50 und der Isolator 52 zum Reinigen, Austausch, usw. von der dazugehörigen Öffnung 31 entfernt werden.
Gemäß der Erfindung wird innerhalb der Öffnung an einer Seite davon, die ihrer an den Leitern 44 und 46 angrenzenden Seite gegenüberliegt, eine Zwischenschicht 58 angeordnet. Die Zwischenschicht 58 kann aus einem Material hergestellt sein, das mit dem Fluid, dessen Volumen vom Gerät 10 überprüft werden soll, kompatibel, z. B. nichtreaktionsfähig, ist. Die Zwischenschicht 58 ist für das Ersetzen, Reinigen, usw. wegnehmbar. In wiederum anderen Ausführungsformen kann die Zwischenschicht 58 auf einer Innenfläche eines entfernbaren Einsatzes bereitgestellt werden, der wegnehmbar mit der Öffnung 31 verbunden werden kann. Der Einsatz kann aus einem geeigneten, elektrisch nichtleitenden Polymer wie beispielsweise Monsanto Lustran 248 hergestellt sein.
In einer Ausführungsform umfasst die Zwischenschicht 58 eine Substanz geringer Reibung wie beispielsweise ein Silikon und dergleichen, um eine Meniskuskrümmung zu reduzieren, die von einem Fluid gebildet wird, das innerhalb der Zwischenschicht 58 und dadurch im Gefäß 30 angeordnet ist. In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Zwischenschicht einen Polymerüberzug wie beispielsweise dimethyl-hydroxyl-alkylen-oxide-methyl-siloxan (United Chemical Technologies #PS835, Bristol, PA). Wenn ein wegnehmbarer Einsatz verwendet wurde, dann wird in einer Ausführungsform mindestens ein Einsatz in einem Gemisch von Silikon bzw. etwa 2,0 Gramm an dimethyl-hydroxyl-alkylen-oxide-methyl- siloxan und etwa 98 Gramm an trichlorotrifluoroethan (Baxter Scientific Products MS-80902, Sunnyvale, CA) eingesetzt. Der Einsatz wird aus dem Gemisch genommen und entwässert. Der Einsatz wird etwa 2 Stunden lang bei etwa 80º Celsius getrocknet. Der Einsatz wird ausgespült. Danach wird der Einsatz etwa 5 Minuten lang in ein distilliertes Wasserbad gesetzt und der Einsatz wird entwässert. Der Einsatz wird wieder etwa 2 Stunden lang bei etwa 80º Celsius getrocknet. Die Zwischenschicht 58 und/oder der Einsatz ist im wesentlichen zylindrisch, verfügt über ein offenes Ende und ein geschlossenes Ende, mit einem Innendurchmesser von etwa 12,94 mm (0,51 Zoll), einem Außendurchmesser von etwa 14,98 mm (0,59 Zoll) und einer Höhe von 14,22 mm (0,56 Zoll).
Eine beispielhafte Ausführungsform der mit der Sensoreinheit 12 verbundenen elektronischen Struktur oder Schaltung 61 wird allgemein in der Fig. 7 dargestellt, wobei detaillierte elektronische, schematische Diagramme in den Fig. 8 bis 12 gezeigt werden. Ein Oszillator 62 erzeugt im wesentlichen im HF- Bereich ein periodisch elektrisches Signal. In einer beispielhaften Ausführungsform erzeugt der Oszillator 62 allgemein eine Rechteckwelle von etwa 1,58 Volt Spitze-Spitze, mit einem annähernd 3,6 Volt (Gleichstrom) Offset bei einer Frequenz von etwa 100 kHz. Eine beispielhafte Ausführungsform des Oszillators 62 wird in den Fig. 9A und 9B gezeigt.
Der Oszillator 62 wird elektrisch mit einem Filter 64 (Bandpass) verbunden, wobei ein Durchlassbereich von etwa 60 kHz bei etwa 100 kHz zentriert wird. Der Filter 64 wandelt das periodische Signal aus dem Oszillator 62 in ein elektrisches Signal einer im wesentlichen ähnlichen Frequenz um, das aber annähernd Sinus-förmig ist. Der Aufbau des Filters 64 wird in den Fig. 9A und 9B gezeigt. Der Filter 64 wird elektrisch mit einem ebenfalls in den Fig. 9A und 9B detailliert gezeigten Verstärker 66 verbunden, der eine Amplitude des elektrischen Signals um einen Faktor von etwa 7,5 erhöht, was annähernd ein 11,0 Volt Spitze-Spitze-(Wechselstrom)-Signal von etwa 100 kHz liefert.
Die elektrische Ausgabe des Verstärkers 66 wird elektrisch mit einem Schalter 68 (Fig. 10) wie beispielsweise einem Multiplexer und dergleichen verbunden, der das Signal zum mit mindestens einem Gefäß 30 verbundenen Leiter 44 (Fig. 4) oder zu einer der zwei Bezugswiderstandschaltungen 70 leitet. Die elektromagnetische Kopplung zwischen dem Leiter 44 und dem Leiter 46, die zumindest zum Teil die Folge der elektrischen Übertragungseigenschaften des Fluids ist, bewirkt, dass ein elektrisches Signal vom Leiter 46 empfangen wird. Die Amplitude des vom Leiter 46 empfangenen elektrischen Signals ist eine Funktion des Fluidvolumens innerhalb des Gefäßes 30. Die Bezugswiderstandschaltungen 70 können Spannungsteiler wie beispielsweise ein in Serie geschalteter etwa 10 kΩ Widerstand und etwa 700 Ω Widerstand sein, um eine Ausgabespannung zu liefern, die ein bekannter und im wesentlichen konstanter Bruchteil einer Eingangsspannung ist.
Das vom Leiter 46 empfangene elektrische Signal wird über einen Puffer 72 (Fig. 12) elektrisch mit dem Schalter 68 verbunden. Der Schalter 68 verbindet elektronisch den Leiter 46 aus dem ausgesuchten Gefäß 30 mit dem Rest der Schaltung 61. Der Schalter 68 kann ein Dual-Multiplexer mit einer Adresseingabe 74 (Fig. 10) aus dem Rückkopplungsmechanismus 14 oder zwei Multiplexer sein, die so gesteuert werden, dass beide mit einem gegebenen Gefäß 30 verbundenen Leiter 44 und Leiter 46 gleichzeitig mit der Schaltung 61 verbunden werden.
Das elektrische Signal aus dem Schalter 68 wird über einen Verstärker 76 elektrisch mit einem Filter 78 (Bandpass) verbunden. Der Verstärker 76 hat eine Verstärkung von etwa 20. Der Filter 78 hat einen Durchlassbereich von etwa 60 kHz, der bei etwa 100 kHz zentriert wird. Der Filter 78 wird elektrisch mit einem Puffer 80 verbunden. Die Ausgabe des Puffers 80 führt in einen Gleichrichter 82 (Vollwelle) und einen Integrator 84 (aktiv). Details des Verstärkers 76, Filters 78 und Puffers 80 werden in den Fig. 9A und 9B dargestellt. Details des Gleichrichters 82 und des Integrators 84 werden in der Fig. 11 gezeigt.
Die Ausgabe des Integrators 84 ist eine im wesentlichen stabile Gleichstromspannung, die etwa linear zu einer Amplitude des vom Leiter 46 empfangenen elektrischen Signals in Bezug steht. Diese Ausgabe zeigt ein Volumen des Fluids an, das im ausgewählten Gefäß 30 angeordnet ist. Diese Gleichstromspannung wird mit einem Verstärkungsfaktor von etwa 5 angelegt, der ein einstellbares Offset in der Größenordnung von etwa 8,8 Volt (Gleichstrom) auferlegt. Das von der einstellbaren Bezugsspannungsschaltung 88 (Fig. 11) gesteuerte Offset wird vor der Verwendung des Geräts 10 eingestellt, indem im wesentlichen alle dazugehörigen Gefäße 30 mit etwa 350 ul eines Fluids wie beispielsweise eines entgasten, deionisierten Wassers und dergleichen gefüllt werden und das Offset so eingestellt wird, dass alle Gefäße 30 eine Ausgabespannung von etwa 0,0 Volt (Gleichstrom) liefern. Die Ausgabe des Verstärkers 86 ist ein elektrisches Signal, das zwischen etwa 0 Volt (Gleichstrom) und etwa +5 Volt (Gleichstrom) schwankt. Die Ausgabe des Verstärkers 86 wird am Leiter 90 entlang zum Rückkopplungsmechanismus 14 übertragen.
Der in der Fig. 8 gezeigte Rückkopplungsmechanismus 14 enthält allgemein einen Analog-Digital-Wandler 92, der in dieser Ausführungsform ein 17 Bit-Wandler mit Vorzeichen ist. Der Wandler 92 wandelt die Ausgabespannung aus der Sensoreinheit 12 in einen numerischen Wert um. Der Rückkopplungsmechanismus 14 schließt auch die Anzeige 32 ein, um den Zahlenwert aus dem Wandler 92 oder einen anderen Zahlenwert anzuzeigen. Der Rückkopplungsmechanismus 14 schließt auch eine Energiezufuhreinheit 94 ein, um aus der Quelle 16 elektrischer Energie eine elektrische Energie zu empfangen, damit die elektrische Energie den Komponenten des Rückkopplungsmechanismus 14 und der Sensoreinheit 12 zugeführt wird. Der Rückkopplungsmechanismus 14 kann auch einen Datenverarbeitungsstromkreis 96 (wie beispielsweise ein Mikrocontroller und dergleichen), der den Betrieb des Geräts 10 steuert, eine Eingabe/Ausgabeschaltung 98, die als eine Schnittstelle zwischen dem Rückkopplungsmechanismus 14 und der Sensoreinheit 12 wirkt, und einen Übertragungsstromkreis 100 (wie beispielsweise eine Überführungsvorrichtung der RS-232- Reihe und dergleichen) enthalten, um für die weitere Verarbeitung, Auswertung oder Speicherung Daten an den Computer 26 oder irgendeine andere Vorrichtung zu übertragen.
In dieser Ausführungsform sendet der Mikrocontroller 96 ein Drei-Bit-Adress-Signal über die Eingabe/Ausgabeschaltung 98 an die Sensoreinheit 12, die dem gewünschten Gefäß 30 oder der Bezugswiderstandschaltung 70 entspricht. Das Drei-Bit-Binäradress-Signal wird an den Adressleitungen 74 des Schalters 68 angelegt. Das elektrische Signal, das das im ausgesuchten Gefäß 30 angeordnete Fluidvolumen anzeigt, wird am Analog-Digital- Wandler 92 angelegt. Der Analog-Digital-Wandler 92 erzeugt ein digitales numerisches Signal, das über die Übertragungsvorrichtung 100 an den Computer 26 übertragen wird und auch auf der Anzeige 32 angezeigt werden kann.
In Zusammenhang mit dem detailliert offenbarten Aufbau einer Ausführungsform eines Geräts zum Überprüfen eines Fluidvolumens wird jetzt eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Überprüfen eines Fluidvolumens oder eines Betriebs des Geräts 10 offenbart. Zur Klärung werden die Verfahren in Bezug auf das Gerät 10 erörtert. Jedoch können die Verfahren mit jedem geeigneten Mechanismus benutzt werden. Eine Vielzahl an Verfahren wird im Detail beschrieben.
Im allgemeinen umfasst ein Verfahren zum Prüfen oder zum Untersuchen eines Fluidvolumens die folgenden Schritte. Das Gerät 10 wird mit Bezug auf das Analysegerät 18 derart positioniert, dass ein Gefäß 30 mit einer Fluidausgabedüse am Gerät 18 operativ verbunden wird. Die operative Verbindung zwischen dem Gefäß 30 und der Ausgabedüse ist derart, dass das die Ausgabedüse verlassende Fluid in das Gefäß 30 tritt.
Fluid tritt aus der Ausgabedüse und dringt in das Gefäß 30. Ein elektrisches Signal wird am Leiter 44 angelegt. Ein elektrisches Signal wird als Reaktion auf das am Leiter 44 angelegte elektrische Signal im Leiter 46 angelegt. Das im Leiter 46 erzeugte elektrische Signal wird überwacht. Da eine im Leiter 46 erzeugte Amplitude eines elektrischen Signals oder eine dazugehörige Spannung das im Gefäß 30 vorhandene Fluidvolumen betrifft, stellt die richtige Überwachung des im Leiter 46 erzeugten elektrischen Signals eine Anzeige des Fluidvolumens innerhalb des Gefäßes 30 bereit. Das Gerät sorgt für eine Rückkopplung für einen Bediener oder einen Computer, die dem Fluidvolumen im Gefäß 30 entspricht.
Spezieller können zusammen mit dem Gerät oder mit einer äquivalenten Vorrichtung die folgenden Verfahren verwendet werden, um ein Fluidvolumen zu prüfen.

Systemkalibrierung

Das Gerät 10 kann kalibriert werden, indem die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt werden.
1. Bestimme ein Fluidvolumen, das von einer Präzisionstestpumpe ausgegeben wurde, mittels Verwendung einer Massenausgleichswaage. In einer Ausführungsform misst das Fluidvolumen etwa 50 ul. Die Testpumpe kann eine Ventillose Messpumpe wie jene im US-Patent Nr. 5.246.354 beschriebene sein. Dieses Patent ist auf die Inhaberin der vorliegenden Anmeldung übertragen. Die Offenbarung dieses Patents wird unter Bezugnahme hierin eingeschlossen. Die Pumpe sollte vor der Verwendung angelassen werden.
2. Installiere Zwischenschichten 58 in die Öffnungen 31 in der Sensoreinheit 12 und spüle die Zwischenschichten 58 aus.
3. Fülle alle Gefäße 30 mit etwa 350 ul entgastem, deionisiertem Wasser.
4. Stelle die Bezugsschaltung 88 so ein, dass die digitale Ausgabe des Analog-Digital-Wandlers 92 für alle Kanäle größer als etwa -45.000 ist.
5. Nimm aus der Präzisions-Testpumpe etwa 6 Zugaben von entgastem, deionisierten Wasser, die jeweils etwa 50 ul betragen, für jedes Gefäß 30 vor. Während diese Zugaben gemacht werden, überwache die Ausgabe des Analog-Digital-Wandlers 92.
6. Berechne die mittlere Änderung in der Ausgabe des Analog-Digital-Wandlers 92 für jede Zugabe an entgastem, deionisiertem Wasser an jedes der Gefäße 30. Die Steigung ist ungefähr gleich der Differenz der Zählwerte zwischen einer Periode im Anschluss an die anfängliche Ausgabe von etwa 350 ul Wasser und einer Periode, nachdem die etwa 6 zusätzlichen Ausgaben von Wasser mit 50 multipliziert und durch das eigentliche ausgegebene Volumen geteilt werden (6 mal das Präzisions- Testpumpenausgabevolumen). Diese Steigung kann für eine Volumenüberprüfung verwendet und in einem passenden Speicher wie beispielsweise RAM, ROM, EPROM, SRAM und dergleichen gespeichert werden, der sich im Rückkopplungsmechanismus 14 befinden kann.

Volumenüberprüfung

Um ein Fluidvolumen zu untersuchen, das von einer Pumpe in einem Analysegerät 18 mit dem Gerät 10 ausgegeben wird, wird das Gerät 10 wie oben erörtert kalibriert. Nach der Kalibrierung werden die folgenden Schritte durchgeführt.
1. Installiere neue Zwischenschichten 58 in der Sensoreinheit 12.
2. Fülle die Ausgabepumpe vor, indem mindestens etwa 10 mal Fluid aus der Ausgabepumpe ausgegeben wird.
3. Mache die Steigungsdaten für die Sensoreinheit verfügbar, die während der Kalibrierung bestimmt werden.
4. Füge etwa 350 ul an entgastem, deionisiertem Wasser an jedes der Gefäße 30 hinzu.
5. Mache 6 Zugaben von etwa jeweils 50 ul an entgastem, deionisiertem Wasser aus der Präzisions-Testpumpe an jeden Behälter 30. Beim Vornehmen dieser Zugaben, überwache die Ausgabe des Analog-Digital-Wandlers 92.
6. Berechne für jede Ausgabe das Volumen des ausgegebenen Wassers, indem die Differenz der Zählwerte vom Analog-Digital- Wandler 92 vor und nach der Ausgabe mit 50 ul multipliziert wird und indem durch die im Kalibrierungsprozess bestimmte Steigung geteilt wird.
7. Berechne den Durchschnitt und den Koeffizienten der Änderung des ausgegebenen Volumens.
In einem Beispiel des obigen Verfahrensschritts wurde eine Testpumpe eingestellt, um etwa 47,5 ul an entgastem, deionisiertem Wasser abzugeben, wie von einer Massenausgleichswaage gemessen wird. In 12 Überprüfungsabläufen war der vom Gerät 10 erfasste durchschnittliche Fehler etwa 0,21 ul oder etwa 0,42 Prozent (in einem Bereich von etwa 0,0 ul bis 0,63 ul oder im wesentlichen im Bereich von 0,0% bis 1,26%). Der Koeffizient der ausgegebenen Volumenlesungen innerhalb der zwölf Durchläufe der Änderung hatte eine Mittelwert von etwa 0,88 Prozent (in einem Bereich von etwa 0,18% bis 1,95%).

Automatisierte Lesung

Ein Beispiel für eine Software, die verwendet werden kann, um eine Information aus dem Gerät 10 zu bearbeiten oder verarbeiten, wird am Ende dieser Erörterung und vor den Ansprüchen gezeigt. Diese Software, die in strukturiertem BASIC geschrieben ist, kann vom Computer 26 ausgeführt werden, der mit dem Gerät 18 integriert sein kann oder nicht. Die Routine führt die folgenden Schritte durch. Wichtige Abschnitte der Routine werden durch SCHRITT und die Nummer des Schritts markiert, die den Nummern unten entspricht.
1. Baue über die Übertragungsschaltung 100 eine Kommunikation zwischen dem Computer 26, der die Softwareroutine ausführt, und dem Rückkopplungsmechanismus 14 auf.
2. Wähle ein Gefäß 30. Ein Datenpaket, das auf dieses Gefäß 30 verweist, wird an den Rückkopplungsmechanismus 14 übertragen. Der Rückkopplungsmechanismus 14 wandelt dieses Datenpaket in ein digitales Drei-Bit-Adress-Signal um, das über die Adressleitungen 74 an die Sensoreinheit 12 übertragen wird.
3. Die digitale Ausgabe aus dem Analog-Digital-Wandler 92 des Rückkopplungsmechanismus 14 wird über die Übertragungsschaltung 100 vom Computer 26 empfangen. Dieser Schritt wird im Unterprogramm unter dem Titel "EMPFANG" (RCV) ausgeführt, die zwei Schritte enthält.
3a. Jede Datenpaketreihe (in einer Ausführungsform stellt ein Byte ein ASCII-Zeichen dar) aus der Übertragungsschaltung 100 des Rückkopplungsmechanismus 14 wird als ein Zeichenwert empfangen.
3b. Die von der Übertragungsschaltung 100 empfangenen Daten werden an vorherigen Datenpaketen angehängt, um eine Zeichenfolge zu bilden. Das Signal besteht für gewöhnlich aus einer Reihe von ASCII-Zeichen, deren ersten acht den Dezimalwert der Ausgabe des Analog-Digital-Wandlers 92 darstellen und deren Neunter der Dezimalwert einer Kanalnummer ist, die einer Stellung am Analysegerät 18 entspricht. Die sieben signifikanteste Stellen der Ausgabe des Analog-Digital-Wandlers 92 werden in Volumenberechnungen verwendet.
4. Die Zeichenfolge wird in zwei numerische Werte umgewandelt, die die Ausgabe des Analog-Digital-Wandlers 92 und die Kanalnummer darstellen.
5. Das Volumen des ausgegebenen Fluids wird angezeigt und/- oder ausgedruckt.

Automatisiserte Überprüfung der Fluidvolumenausgabe

Eine Software-Routine, die mit einer Ausführungsform eines Geräts verwendet werden kann, um ein Fluidvolumen zu untersuchen, wird vor den Ansprüchen gezeigt. Diese Software-Routine, die in strukturiertem BASIC geschrieben ist, kann an einem Computer 26 ausgeführt werden. Diese Routine beinhaltet die oben beschriebenen Routinen zum Bestimmen der Ausgabe des Analog- Digital-Wandlers 92, wobei zusätzliche Routinen eingeschlossen sind, um die folgenden Schritte auszuführen.
1. Über eine serielle Datenverbindung wird zwischen dem Computer 18, der die Software-Routine ausführt, und dem Rückkopplungsmechanismus 14 eine Kommunikation aufgebaut.
2. Der Wert der Kalibrierungssteigung für die verschiedenen Gefäße 30 wird aus einer vorab bestehenden Datendatei gelesen. Diese Datendatei wurde erzeugt, indem ein Verfahren verwendet wurde, das dem mit Bezug auf die Systemkalibrierung beschriebenen ähnlich ist.
3. Die Kommunikation wird zwischen dem Computer 26, der die Software-Routine ausführt, und dem Analysegerät 18 aufgebaut.
4. Ein Gefäß 30 wird ausgesucht, um eine Überprüfung eines ausgegebenen Fluidvolumens durchzuführen. Diese Auswahl kann direkt vom Bediener oder durch eine mit dem Analysegerät 18 verbundene Routine vorgenommen werden.
5. Die Ausgabe des Analog-Digital-Wandlers 92 wird während einer anfänglichen Ausgabe von etwa 450 ul Fluid in das Gefäß 30 überwacht. Die Ausgabewerte werden mittels Verwendung der oben beschriebenen Routinen gelesen.
6. Der Ausgabe des Analog-Digital-Wandlers 92 wird erlaubt, sich zu stabilisieren.
7. Lesungen von den Bezugswiderstandschaltungen 70 werden vorgenommen.
8. Die Ausgabe des Analog-Digital-Wandlers 92 wird während der Ausgabe der etwa 50 ul Fluid in das Gefäß 30 durch die Routine überwacht. Es kann eine Vielzahl solcher Ausgaben geben. Die Ausgabewerte, die sich in den Unterprogrammen "DBLREAD" und "EMPFANG" (RCV) befinden, werden mittels Verwendung der oben beschriebenen Routinen gelesen.
9. Der Ausgabe des Analog-Digital-Wandlers 92 wird erlaubt, sich zu stabilisieren.
10. Der numerische Wert der Ausgabe des Analog-Digital- Wandlers 92 wird im geeigneten Speicher wie beispielsweise einem RAM, ROM, EPROM, einem SRAM und dergleichen gespeichert.
11. Die Schritte 8-10 werden für die gewünschte Anzahl wie beispielsweise 6 Fluidausgaben in das ausgewählte Gefäß 30 wiederholt.
12. Die Lesungen aus den Bezugswiderstandschaltungen 70 werden vorgenommen.
13. Die Differenz in der Ausgabe des Analog-Digital- Wandlers 92, die dem zu jeder Ausgabe gehörigen Fluidvolumen entspricht, wird berechnet.
14. Das mittlere Ausgabevolumen und die Normabweichung der Ausgabevolumen wird zusammen mit der Abweichung vom Durchschnitt für jede einzelne Ausgabe berechnet. Dieser Schritt wird im Unterprogramm "BERECHNE" durchgeführt.
15. Für alle durchgeführten und untersuchten Ausgaben wird das Volumen der Fluidausgabe berechnet, gedruckt und/oder angezeigt und in einer Aufzeichnungsdatei gespeichert.
16. Der Durchschnitt und die Normabweichung des ausgegebenen Volumens für alle Ausgaben werden ausgedruckt.
17. Der Durchschnitt und der Änderungskoeffizient werden mit einem vorbestimmten "Passier"-Kriterium verglichen.
Die hierin erörterten Verfahren können gesteuert oder manuell ausgeführt werden oder von einem Controller wie beispielsweise dem Computer 26 und dergleichen oder können von einer Software gesteuert werden, die innerhalb des Speichers, der das Analysegerät 18 umfasst, ausgeführt wird und darin residiert. Durch das Überprüfen eines ausgegebenen Fluidvolumens wird ein impliziter Test des Fluidverabreichungssystems vorgenommen, das eine Fluidquelle, eine Pumpe, eine Fluidförderleitung, eine Ausgabedüse, usw. umfasst. Solchermaßen können das hierin beschriebene Gerät und Verfahren einem Bediener den Zustand der Elemente eines zum Analysegerät 18 gehörenden Fluidsystems anzeigen.
Eine Auflistung der oben erörterten Software-Routinen folgt gleich. Die SCHRITT-Nummern stehen mit den in der obigen Erörterung verwendeten Nummern in Wechselbeziehung. SCHRITT 1 SCHRITT 2 SCHRITT 3 SCHRITT 4 SCHRITT 5 SCHRITT 3a SCHRITT 3b SCHRITT 1 SCHRITT 2 SCHRITT 3 SCHRITT 4 SCHRITT 5 SCHRITT 6 SCHRITT 7 SCHRITT 8 SCHRITT 9 SCHRITT 10 SCHRITT 11 SCHRITT 12 SCHRITT 13 SCHRITT 14 SCHRITT 15 SCHRITT 16 SCHRITT 17

Claims

1. Ein Gerät zum Überprüfen eines Fluidvolumens, das folgendes umfasst:

ein Gefäß (30), um das Fluid zu enthalten;

einen ersten Leiter (44), der mit dem Gefäß (30) operativ verbunden ist;

einen zweiten Leiter (46), der versetzt vom ersten Leiter (44) mit dem Gefäß (30) operativ verbunden ist;

eine Quelle (62) eines ersten elektrischen Signals, die elektrisch mit dem ersten Leiter (44) verbunden ist; und

einen Monitor (86, 88), der mit dem zweiten Leiter (46) elektrisch verbunden ist, um ein zweites elektrisches Signal zu erfassen, das im zweiten Leiter (46) erzeugt wird,

dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät weiterhin eine Zwischenschicht (58) umfasst, die wegnehmbar mit dem Gefäß (30) verbindbar ist.

2. Das Gerät nach Anspruch 1, das weiterhin folgendes umfasst: einen Rückkopplungsmechanismus (14), der derart operativ mit dem Monitor (86, 88) verbunden ist, dass der Rückkopplungsmechanismus (14) eine Rückkopplung bereitstellt, die das zweite elektrische Signal anzeigt.

3. Das Gerät nach den Ansprüchen 1 oder 2, das weiterhin folgendes umfasst: einen dritten Leiter (48, 50), der elektrisch zumindest entweder mit dem ersten Leiter (44) oder dem zweiten Leiter (46) verbunden ist, um zumindest entweder den ersten Leiter (44) oder den zweiten Leiter (46) elektromagnetisch abzuschirmen.

4. Das Gerät nach Anspruch 3, das weiterhin folgendes umfasst: einen elektrischen Isolator (52), der elektrisch zwischen dem dritten Leiter (48, 50) und mindestens entweder dem ersten Leiter (44) oder dem zweiten Leiter (46) angeordnet ist.

5. Das Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, das weiterhin folgendes umfasst: einen Computer (96), der elektrisch mit zumindest entweder dem ersten Leiter (44) oder dem zweiten Leiter (46) verbunden ist.

6. Das Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, worin der erste Leiter (44) derart operativ mit dem Gefäß (30) verbunden ist, dass der erste Leiter (44) das Volumen des Fluids nicht berührt, und worin der zweite Leiter (46) operativ mit dem Gefäß (30) verbunden ist und vom ersten Leiter (44) derart versetzt liegt, dass der zweite Leiter (46) das Volumen des Fluids nicht berührt.

7. Ein Verfahren zum Betreiben des Geräts nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

(a) das Positionieren des Gefäßes (30) angrenzend an einer Düse, so dass das von der Düse ausgegebene Fluid in das Gefäß (30) dringt;

(b) das Anlegen des ersten elektrischen Signals am ersten Leiter (44); und

(c) das Überwachen des zweiten elektrischen Signals, das im zweiten Leiter (46) erzeugt wird, und zwar als Reaktion auf das erste elektrische Signal.

8. Das Verfahren nach Anspruch 7, das weiterhin folgende Schritte umfasst:

(d) das Vorbestimmen einer Bedingung, die ein gewünschtes Fluidvolumen anzeigt, und

(e) das Vergleichen des zweiten elektrischen Signals mit der Bedingung, um zu bestimmen, ob das gewünschte Fluidvolumen im Gefäß (30) war.

9. Das Verfahren nach Anspruch 7, worin der Überwachungsschritt (c) folgendes umfasst: das Überwachen von zumindest entweder einer Amplitude des zweiten elektrischen Signals oder einer damit verbundenen Spannung.

10. Ein Verfahren, das das Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5 betreibt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

(a) das Eingeben des Fluidvolumens in das Gefäß (30),

(b) das Positionieren des ersten Leiters (44) angrenzend an das Gefäß (30), und zwar derart, dass der erste Leiter (44) das Volumen des Fluids nicht berührt;

(c) das Positionieren des zweiten Leiters (46) angrenzend an das Gefäß (30), und zwar derart, dass der zweite Leiter (46) das Volumen des Fluids nicht berührt;

(d) das Anlegen des ersten elektrischen Signals am ersten Leiter (44); und

(e) das Überwachen des im zweiten Leiter (46) erzeugten zweiten elektrischen Signals als Reaktion auf das erste elektrische Signal, um das Fluidvolumen im Gefäß (30) zu überprüfen.