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Diese
Erfindung bezieht sich auf eine Probenanalysenkarte; speziell bezieht
sie sich auf den Bereich von Probenanalysenkarten und ähnlichen Einrichtungen,
welche Proben für
eine Analyse durch ein optisches System halten. Derartige Probenkarten werden
typischerweise in chemischen oder biologischen Probenanalysesystemen
verwendet.
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Probenanalysenkarten
haben typischerweise eine Vielzahl von kleinen Probenwachstums-
oder -reaktionswannen, welche in verschiedenen Feldern angeordnet
sind. Die Karten besitzen auch ein Flüssigkeitsdurchlaufnetzwerk,
welches die Wachstumswannen mit einem Flüssigkeitseingangs- bzw. eingabeanschluss
verbindet. Während
des Herstellens der Karte wird eine Seite der Karte mit einem klaren
klebenden Klebeband beklebt, um eine Seite der Wannen zu verschließen. Die
individuellen Wannen werden dann mit einer kleinen Menge chemischer
Stoffe oder Reagenzien befüllt,
wie z. B. verschiedenen Wachstumsmedien für Bakterien, oder verschiedenen
Konzentrationen verschiedener Antibiotika oder anderer Medikamente.
Nachdem die Wachstumswannen mit Chemikalien befüllt sind, wird die andere Seite
der Karte durch ein klares Klebeband abgedichtet, welches die andere
Seite der Wannen abdichtet.
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Wenn
die Karten in Gebrauch genommen werden, werden die Wannen der Karte
mit der Probe, z. B. einer Flüssigkeit,
welche eine biologische Probe eines Patienten enthält, befüllt. Das
Befüllen
der Wannen kann durch Einfügen
eines Endes einer strohhalmähnlichen Übertragungsröhre in den
Flüssigkeitseingangsanschluss
erreicht werden, und durch Platzieren des anderen Endes der Übertragungsröhre in eine
Teströhre,
welche die Probe enthält,
wodurch der Flüssigkeitseingangsanschluss
in der Flüssigkeit
mit der Probe in Verbindung gebracht wird. Die Teströhre und
Karten-/Übertragungsröhrenanordnung
wird dann in einer Vakuumkammer platziert. Das Vakuum wird an die
Kammer angelegt, und dann wird die Kammer zur Atmosphäre hin belüftet. Der
Belüftungsprozess
veranlasst die Flüssigkeit
in der Teströhre,
in den Flüssigkeitseingangsanschluss hineinzugehen
und entlang des Flüssigkeitsdurchlaufnetzwerkes
zu den Wachstumswannen zu laufen.
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Typischerweise
werden die Karten mit einer Blasenfalle versehen, welche mit der
Probenwanne verbunden ist. Der Benutzer richtet die Karte so aus, dass
die Blasenfalle oberhalb der Probenwanne positioniert ist, und gibt
dann der Karte einen leichten Stoß, welcher dazu führt, dass
sich irgendwelche Luftblasen in der Wanne in die Blasenfalle begeben.
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Bei
einer mikrobiologischen Analysenanwendung für die Karte wird die Karte,
nachdem die Karte mit einer Probe befällt ist, für eine Zeitperiode im Brutschrank
gehalten und dann durch ein optisches System gelesen. Das optische
System wendet typischerweise eine Art von Durchlichtquelle, welche die
Wannen der Karte beleuchtet, und eine Detektoranordnung an, welche
den Durchlass des Lichtes durch die Wannen misst. Der Betrag an
Durchlässigkeit
hängt von
der Reaktion zwischen der Probe und den Wachstumsmedien oder -medikamenten
ab, welche in den Wachstumswannen platziert sind. Die Durchlässigkeitsmessungen
für die
Wannen der Karte erlauben eine Identifikation eines unbekannten Wirkstoffes
in der Probe oder die Aufnahmefähigkeit des
Wirkstoffes gegenüber
unterschiedlichen Antibiotika oder anderen Medikamenten oder das
Detektieren eines Analysereaktionsproduktes.
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Die
Probenkarten entsprechend dem Stand der Technik beinhalten eine
30-Wannen-Probenkarte, welche im US-Patent Nr. 4,318,994 von Meyer
et al. beschrieben wird. Andere Patente, welche sich auf den allgemeinen
Gegenstand der Probenanalysenkarten beziehen, beinhalten das US-Patent
Nr. 3,963,355 von Aldridge et al.; das US-Patent Nr. 4,038,151 von
Fadler et al.; das US-Patent
Nr. 5,374,395 von Robinson et al. und die US-Patente mit den Nr.
4,188,280 und 4,116,775 von Charles et al.. Die Patente von Charles
et al. beschreiben auch ein Kartenlesesystem für die 30-Wannenkarten, welche
im Patent von Meyer et al. beschrieben werden.
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Nachdem
die mikrobiologische Wissenschaft während der letzten wenigen Dekaden
fortgeschritten ist, waren Wissenschaftler in der Lage, eine größere Anzahl
von bakteriologischen Wirkstoffen zu isolieren und geeignete Wachstumsmedien
und Antibiotika für
diese Wirkstoffe zu entwerfen. Diese Entwicklung hat entsprechend
dem Stand der Technik zu dem Bedarf nach Probenanalysenkarten geführt, welche
eine große
Anzahl von Wachstumswannen besitzen. Dieser Bedarf ist sowohl auf
Kartentypen bezüglich
der Identifikation als auch bezüglich
der Aufnahmefähigkeit
gerichtet. Idealerweise würde eine
derartige redesignte bzw. neu entworfene Karte die gleichen realen
Abmessungen und externen Merkmale besitzen, wie die vorherige Generation
von Karten, so dass die redesignte Karte durch bestehende optische
Lesemaschinen gelesen werden kann.
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Das
Platzieren einer größeren Anzahl
von Wannen auf einer Karte mit festen Abmessungen ist nicht ein
einfacher Vorgang, mehrere Wannen auf den Karten hinzuzufügen. Vielmehr
besteht durch das Hinzufügen
von mehr Wannen auf der Karte die Möglichkeit, dass die Möglichkeit
der Kontamination zwischen benachbarten Wannen zunimmt, ein Phänomen, welches
als "Cross-Talk" bzw. "Übersprechen" entsprechend dem Stand der Technik
bekannt ist. Die wechselseitige Kontamination von Proben oder Reagenzien
zwischen benachbarten Wannen kann fehlerhafte Testergebnisse ergeben,
wenn die Karten gelesen werden. Z. B. kann das einfache Hinzufügen von
mehr Wannen auf der 30-Wannenkarte, welche im obigen Patent von
Meyer et al. beschrieben wird, zur Kontamination zwischen den Wannen führen. Um
die Schwierigkeit des Erreichens einer größeren Wannenzahl auf einer
Karte mit festen Dimensionen zu verstehen, wird die Schlüsselfrage
der gegenseitigen Kontamination zwischen den Wannen, und wie diese
die Leistungsfähigkeit
der Probenanalysenkarten beeinflusst, nachfolgend im Detail diskutiert.
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Durch
das Platzieren von mehr Wannen auf einem vorgegebenen Raum auf der
Karte müssen die
Wannen näher
zueinander platziert werden. Da alle Wannen indirekt durch die Flüssigkeit
miteinander durch das Flüssigkeitskanalnetzwerk
der Karte in Kommunikation stehen, kann die wechselseitige Kontamination
aufgrund der Probe, der Wachstumsmedien oder Reagenzien, welche
entlang des Flüssigkeitskanalnetzwerkes
von einer Wanne zu einer benachbarten Wanne diffundieren, entstehen,
wenn dieser genug Zeit gelassen wird. Einige Kartentypen können Inkubationszeiten
von bis zu 18 Stunden erfordern, was genug Zeit ist, dass wechselseitige
Kontamination auftritt, wenn die Wannen zu nahe zueinander sind.
Damit stellt das Anwachsen der Anzahl von Wannen auf der Karte eine
Herausforderung dar, diese Art von gegenseitiger Kontamination zu
vermeiden.
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In
der vorliegenden Erfindung haben die Erfinder dieses Problem durch
Entwerfen eines Flüssigkeitskanal-Durchlaufnetzwerkes
gelöst,
womit eine ausreichende Trenndistanz (entlang verbindender Flüssigkeitskanäle gemessen)
zwischen benachbarten Wannen erreicht wird, während auch eine erhöhte Flächendichte
der Wannen in der Karte erreicht wird.
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Die
Erfinder haben auch entdeckt, dass das Problem des Übersprechens
bis zu einem gewissen Ausmaß dadurch
bestimmt wird, wie der geschmolzene Kunststoff in der Kartengussform
während
des Herstellens der Karte fließt.
Die Erfinder haben entdeckt, dass die gegenseitige Kontamination
durch die Probenmedien auftreten kann, welche sich entlang sehr
kleiner Fissuren oder Risse ausbreiten können, welche sich auf der Oberfläche der Karten
bilden können.
Diese Risse, welche als "knit
lines" bzw. "Risslinien" bekannt sind, werden
unausweichlich geschaffen, wenn zwei Fließpfade von geschmolzenem Kunststoffmaterial
während
des Kartengussprozesses aufeinandertreffen. Die Erfinder haben herausgefunden,
dass das Übersprechen
durch Steuern der Bildung der Risslinien derart minimiert werden
kann, dass sie in der Anzahl reduziert werden und dass sie in einer
Richtung ausgerichtet werden, welche am wenigsten zu Risslinien
führt,
welche benachbarte Wannen überbrückt.
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Damit
liefert die vorliegende Erfindung Gestaltungsmerkmale für eine Probenanalysenkarte, welche
die Wahrscheinlichkeit im Wesentlichen reduziert, wenn nicht sogar
eliminiert, dass eine Kontamination zwischen den Wannen auftritt.
Diese Merkmale beinhalten das oben beschriebene spezielle Flüssigkeitskanalnetzwerk.
Die Erfindung liefert außerdem
eine neue Trichterbildungstechnik, um das Fließen des Kartenmaterials während der
Herstellung zu verbessern und das konsequente Steuern oder Eliminieren
von Risslinien, was die Kontamination zwischen den Wannen verursachen
kann. Damit erreicht die Erfindung das unerwartete Ergebnis, dass
eine größere Anzahl
von Wannen pro einer vorgegebenen Fläche erreicht wird als bei Karten
entsprechend dem Stand der Technik, wobei aktuell die Gefahr der
gegenseitigen Kontamination reduziert wird.
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Die
Probenanalysenkarte entsprechend der Erfindung besitzt zusätzliche
Vorteile und Verbesserungen. Wie oben aufgeführt, ist eine große Frage beim
Gestalten von Probenkarten, wie die Karte mit der Situation umgeht,
wenn Luftblasen in den Wachstumswannen vorhanden sind. Das Vorhandensein von
Luftblasen kann aufgrund von weniger perfekten Vakuumsbedingungen
vorliegen, wenn die Karten mit Proben befällt werden, oder kann als ein
Nebenprodukt chemischer Reaktionen und biologischer Vorgänge auftreten,
welche stattfinden, wenn die Karte mit Proben in den Wannen inkubiert
wird. Die Luftblasen neigen dazu, die Transmissionsmessungen zu verfälschen.
Die Erfindung liefert eine verbesserte Blasenfalle und Probenwannenmerkmale,
welche das Entfernen von Luftblasen aus der Probenwanne in die Blasenfalle
erleichtern und verhindern, dass die Luftblase, wenn sie in der
Blasenfalle ist, wieder in die Wachstumswanne zurückkehrt.
Diese Merkmale verbessern wesentlich die Zuverlässigkeit der Transmissionsmessungen.
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In
einer Ausführungsform
liefert die vorliegende Erfindung eine Probenanalysenkarte, welche einen
Grundkörper
aufweist, welcher aus einem geformten bzw. gepressten Material besteht,
wobei dieser Grundkörper
aufweist: einen Flüssigkeitseingangsanschluss
und erste und zweite Endbereiche und erste und zweite Seitenbereiche,
wobei in dem Grundkörper
eine Vielzahl von Wannen definiert sind, welche zwischen den ersten
und zweiten Endbereichen und den ersten und zweiten Seitenbereichen platziert
sind, wobei der Grundkörper
ferner ein Flüssigkeitsdurchlaufnetzwerk
aufweist, welches den Flüssigkeitseingangsanschluss
mit den Wannen verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper hohle
Bereiche besitzt, welche wenigstens in einem der ersten und zweiten
Endbereiche oder den ersten und zweiten Seitenbereichen angeordnet sind,
wobei die hohlen Bereiche den Fluss des geschmolzenen bzw. gepressten
Materials während
der Herstellung der Karte verbessern und das Bilden von "knit lines" bzw. "Risslinien" in dem Material
verhindern, so dass die Wahrscheinlichkeit der Kontamination zwischen
unterschiedlichen Wannen in der Karte reduziert wird.
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Vorzugsweise
werden in einer derartigen Karte die Wannen in einer Reihe von Zeilen
in der Karte mit fünf
Wannen pro Zeile angeordnet, und die Flüssigkeitskanäle zwischen
dem Anschluss und den fünf
Wannen der Zeile sind in den oberen und unteren Oberflächen der
Karte so angeordnet, dass zwei Flüssigkeitskanäle auf einer
der Oberflächen
der Karte angeordnet sind, welche zu zwei Wannen in der Zeile von
Wannen führen,
und drei Flüssigkeitskanäle auf der
anderen der Oberflächen
für die
verbleibenden drei der Wannen in der Zeile von Wannen angeordnet
sind.
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In
einer weiteren Ausführungsform
liefert die vorliegende Erfindung eine Gussform zum Herstellen einer
Probenanalysenkarte aus einem Kartenmaterial, dadurch gekennzeichnet,
dass sie eine Vielzahl von Probenwannen aufweist, wobei die Karte
eine äußere Oberfläche nach
dem Ausstoßen
der Karte aus der Gussform besitzt, wobei die Gussform wenigstens
ein positives Element besitzt, welches wenigstens einen ausgehöhlten Bereich
in der Karte benachbart zu den Wannen erzeugt, wobei das positive Element
das Fließen
des Kartenmaterials in der Gussform so führt, dass das Bilden von Risslinien
in der Oberfläche
der Karte gesteuert wird, um im Wesentlichen zu verhindern, dass
die Risslinien sich in einer vorher festgelegten Richtung bilden.
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Nachdem
der Umfang der vorliegenden Erfindung aufgezeigt wurde, wird nun
dieser mehr allgemeinen beschrieben und erläutert.
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Es
wird eine Probenanalysenkarte geliefert, welche einen Grundkörper besitzt,
welcher aus einem geschmolzenen Material hergestellt wird, wobei der
Grundkörper
einen Flüssigkeitseingangsanschluss
und erste und zweite Endbereiche und erste und zweite Seitenbereiche
aufweist. Eine Vielzahl von Wachstums- oder Reaktionswannen ist auf dem Kartengrundkörper zwischen
den ersten und zweiten Endbereichen und den ersten und zweiten Seitenbereichen
platziert. Ein Flüssigkeitskanalnetzwerk
verbindet den Flüssigkeitseingangsanschluss
mit den Wachstumswannen. Um das Fließen des Materials während des
Gießvorgangs
zu verbessern, sind ausgehöhlte
Bereiche in wenigstens einer der ersten und zweiten Endbereiche
oder den ersten und zweiten Seitenbereichen angeordnet. Die ausgehöhlten Bereiche
verbes sern das Fließen
des geschmolzenen Materials während
der Herstellung der Karte und verhindern oder steuern das Bilden
von Risslinien in der Oberfläche
der Karte in einer Weise, dass die Wahrscheinlichkeit der Kontamination
zwischen unterschiedlichen Wannen in der Karte reduziert wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der ausgehöhlte
Bereich entlang einer Seite der Karte unterhalb der Identifikationsfläche auf
der Karte angeordnet und beinhaltet eine Vielzahl von Dämm- bzw.
Dammmerkmalen, welche auf die Wachstumswannen gerichtet sind. Die
Dämmmerkmale
helfen das Bilden von Risslinien in Richtung der Zeile zu verhindern
(d. h. in der Richtung, welche durch die Wannen in einer einzelnen
Zeile definiert ist), welche die kürzeste Trennungsdistanz zwischen
benachbarten Zeilen besitzt, entlang der Oberfläche der Karte gemessen. Die
ausgehöhlten
Merkmale können auch
an den Enden der Karte und entlang beider Seiten gebildet werden,
was wiederum hilft, das Bilden von Risslinien in der Oberfläche der
Karte zu verhindern, und die Risslinien so steuert, dass sie sich
in einer Weise bilden, welche unwahrscheinlich ist, benachbarte
Wannen zu überbrücken.
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In
einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung besitzt die Karte ein
Flüssigkeitskanalnetzwerk, welches
den Flüssigkeitseingangsanschluss
mit den Wannen verbindet und welches einen ersten Satz von Flüssigkeitskanälen aufweist,
welche in der oberen Oberfläche
der Karte angeordnet sind, und einen zweiten Satz von Flüssigkeitskanälen aufweist,
welche in der unteren Oberfläche
der Karte angeordnet sind. Die ersten und zweiten Flüssigkeitskanäle liefern
Flüssigkeit
für die
vielen Wannen in jeder Zeile von Wannen auf der Karte. Die Flüssigkeitskanäle sind
auf der Karte so angeordnet, dass sie den Trennungsabstand zwischen
benachbarten Wannen erhöhen,
gemessen entlang der Flüssigkeitskanäle, wodurch
die Gefahr der Kontamination zwischen benachbarten Wannen reduziert
wird. In einer bevor zugten Ausführungsform
ist der Trennungsabstand größer als
oder gleich 2,5 cm (1 inch) in einer Karte, welche ungefähr 8,9 cm
mal 5,7 cm (3½ inch
mal 2¼ inch)
misst.
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In
einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung besitzt wenigstens eine
der Wannen eine Blasenfalle in Verbindung mit der Wanne über eine
Blasenfallenpassage. Die Blasenfallenpassage hat ein Wannenende
und ein Blasenfallenende, wobei die Breite des Wannenendes der Blasenfallenpassage größer als
die Breite des Blasenfallenendes der Blasenfallenpassage ist. Diese
trichterförmige
Blasenfallenpassage fördert
das Sammeln von Luftblasen in der Blasenfalle. An dem Kreuzungspunkt
der Wannen, welchen die Blasenfallenpassage und die Blasenfalle
bilden, ist eine Sperre in der Blasenfallenpassage gebildet. Die
Sperre, vorzugsweise in Form einer scharfen Ecke, verhindert, dass
Luftblasen in der Blasenfalle aus der Blasenfalle zurück in die Wachstumswanne
wandern.
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Eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung liefert erhabene Schienenmerkmale entlang der Seiten
der Karte, welche das Stapeln von Karten erleichtert, ohne Verschleißen des
Klebebandes, welches die Karten abdeckt. Das Verschleißen kann
die optischen Messungen stören,
und wenn es heftig genug ist, kann es das Klebeband zerstören und
damit die Möglichkeit
der Kontamination zwischen den Wannen erhöhen.
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Probenanalysenkarte mit einer
reduzierten Wahrscheinlichkeit des Übersprechens von benachbarten Wachstumswannen
zu liefern.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Karte mit Gießmerkmalen
zu liefern, welche Risslinien steuert und sie daran hindert, sich
in einer Weise auszubilden, welche ein Beitrag zum Übersprechen
bilden könnte.
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Die
vorliegende Probenanalysenkarte kann auch eine Blasenfallenpassage
besitzen, welche das Sammeln von Blasen in einer Blasenfalle erleichtert und
welche die Blasen daran hindert, die Blasenfalle zu verlassen und
zurück
in die Wachstumswannen zu wandern.
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Gegenwärtig bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung werden in den Zeichnungen dargestellt, wobei sich
gleiche Referenznummern auf gleiche Bauelemente in den verschiedenen
Ansichten beziehen, und wobei:
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1 ein Grundriss der Unterseite
der Karte ist;
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2 ein Grundriss der Oberseite
der Karte ist;
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3 eine Seitenansicht der
Karte ist;
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4 eine Seitenansicht der
Karte gegenüber
der Seite der 3 ist;
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5 eine Endansicht der Karte
ist;
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6 eine Endansicht ist, welche
das gegenüberliegende
Ende aus 5 zeigt;
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7 ein detaillierter Grundriss
der Wannen der Karte ist, welche flüssige Proben aus den Zuführkanälen durch
die Karte der 2 erhält;
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8 ein detaillierter Grundriss
der Wannen der Karte ist, welche Probenflüssigkeit aus den Zuführkanälen in der
unteren Oberfläche
der Karte erhält;
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9 eine Querschnittsansicht
der Wannen entlang der Linie 9-9 der 7 und 8 ist;
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10 eine Querschnittsansicht
der Blasenfalle entlang der Linie 10-10 der 7 und 8 ist;
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11 eine Querschnittsansicht
entlang der Linie 11-11 des Zuführkanals
durch die Karte der 7 ist;
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12 ein vergrößerter Grundriss
der Blasenfallenpassage ist, welcher das Verhältnis der Abmessungen zwischen
den Eingangs- und Sperrbereichen der Blasenfallenpassage zeigt;
und
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13 ein Grundriss eines Teiles
der Karte ist, groß vergrößert, um
zu zeigen, wie die ausgehöhlten
Abschnitte das Bilden von Risslinien in der Oberfläche der
Karte steuern.
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1 zeigt die untere Oberfläche 12 einer bevorzugten
Probenanalysenkarte 10 entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung. Die Oberfläche 12 wird
als der "Boden" bzw. das "Unterteil" bezeichnet, aufgrund
der Tatsache, dass er zunächst
den klaren Klebestreifen empfängt,
und wird mit der Oberseite nach unten platziert, während die
Wannen mit Wachstumsmedien oder anderen Chemikalien oder Wirkstoffen
befällt
werden. Die Karte 10 hat einen hinteren Rand 13,
einen vorderen Rand 15 und eine obere Oberfläche 14,
welche in einem Grundriss in 2 gezeigt
wird. Vorzugsweise wird die Karte 10 durch Benutzen eines
Spritzgussverfahrens aus Kristallpolystyren, wie z. B. StyronTM 666D Kristallpolystyren von Dow Chemical
Company, oder einem Äquivalent
hergestellt.
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Mit
Bezug auf 1, 2 und 4 ist ein Flüssigkeitseingangsanschluss 16 auf
der Seite der Karte 10 angeordnet, welcher eine Öffnung für die Flüssigkeit liefert,
welche biologische oder Kontroll- oder chemische Proben enthält, damit
sie in das In nere der Karte 10 gelangen. Der Anschluss 16 ist
mit einem Flüssigkeitseinlassdurchlauf 17 verbunden,
welcher zu einer Einlassverzweigung 18 führt.
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Ein
Flüssigkeitskanalnetzwerk 20,
welches ein Muster von flachen (z. B. 0,03 cm (0,012 inch) tiefen)
Wannen mit Vollradius aufweist, ist auf der Bodenoberfläche 12 vorgesehen.
Während
des Befüllprozesses
der Karte wandert Flüssigkeit
von der Eingangsverzweigung 18 entlang des Netzwerkes 20 zu einer
Vielzahl von Wachstumswannen 26, welche in einem Feld in
der Karte 10 angeordnet sind. Das Flüssigkeitsdurchlaufnetzwerk 20 beinhaltet
primäre Flüssigkeitskanäle 22A und 22B,
welche sich horizontal jeweils zur Linken und Rechten der Verzweigung 18 erstrecken;
einen Satz von zweiten Flüssigkeitskanälen 24,
der sich aufwärts
von den Flüssigkeitskanälen 22A und 22B erstreckt;
und einen Satz von ternären
bzw. dreifachen Flüssigkeitskanälen 25, welche
von den sekundären
Kanälen 24 zu
den Wachstumswannen 26 führen.
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Jede
der Wachstumswannen 26 enthält eine Blasenfalle 28,
welche in Verbindung mit den Wachstumswannen 26 über eine
Blasenfallenpassage 70 steht. Die Blasenfallen 28 und
die Blasenfallenpassagen 70 werden in Verbindung mit den 7–12 unten
im Detail diskutiert.
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Wie
in den 1 und 6 gezeigt wird, besitzt die
Karte 10 ein Paar von Greif- bzw. Einrastschlitzen 40 am
vorderen Ende 15 der Karte, durch welche die Karte 10 durch
mechanische Strukturen im Kartenleser (nicht gezeigt) ergriffen
wird. Andere Greifmerkmale können
für andere
Arten von Lesern vorgesehen werden. Ein Paar von Positioniereinkerbungen 42 sind
am vorderen Rand 15 der Karte vorgesehen, welche das Platzieren
der Karte 10 in geeigneter Ausrichtung gegenüber dem
optischen System des Kartenlesers unterstützen. Eine Nut 44 zum
Aufrechterhalten der Bahn ist entlang der Seite der Karte 10,
be nachbart zum Anschluss 16, vorgesehen. Wie in den 2, 3 und 6 gezeigt,
ist eine Justierrille 52 an der unteren Oberfläche der
Karte vorgesehen, um sicherzustellen, dass der Benutzer die Karte
korrekt in die Lesemaschine einfügt.
Natürlich
können
andere Einfüge-
und Orientierungsmerkmale vorgesehen werden.
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Die
obere Oberfläche
der Karte 10 wird in 2 gezeigt
und beinhaltet einen zweiten Satz von Füllkanalrillen 62 in
Verbindung mit der Verzweigung 18. Die Füllkanäle 62 enden
jeweils in einem Zuführkanal 30 durch
die Karte, welcher durch die Karte 10 von der oberen Seite
der Karte, welche in 2 gezeigt
wird, zur unteren Seite der Karte 10, welche in 1 gezeigt wird, läuft. Der
Zuführkanal 30 durch die
Karte führt
Flüssigkeitsproben
zu einem Füllkanal 76,
welcher in den 1 und 7 gezeigt wird. Die Füllkanäle 76 führen Probenflüssigkeit
in die Wachstumswannen 26.
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Mit
Bezug auf 7 werden nun
die Wachstumswannen 26, welche die Flüssigkeitsproben aus den Zuführkanälen 30 durch
die Karte erhalten, mehr im Detail gezeigt. Der Zuführkanal 30 durch
die Karte wird in einer vertikalen Querschnittsansicht in 11 gezeigt. Die Flüssigkeitsprobe
läuft durch
die Karte 10 von der oberen Seite der Karte (2) zur unteren Seite der
Karte (1) über den
Zuführkanal 30 durch
die Karte und tritt in einen Füllkanal 76 ein.
Der Füllkanal 76 führt zum
unteren Teil 75 der Wanne 26.
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Aus 1 und 2 kann ersehen werden, dass die Flüssigkeitskanäle auf beiden
Seiten der Karte 10 vorgesehen sind. Speziell aus 1 und 2 kann ersehen werden, dass die Flüssigkeitskanäle auf beiden
Seiten der Karte 10 einen Trennungsabstand zwischen den
Wannen von wenigstens 2,5 cm (1 inch) in einer Karte mit den Abmessungen
von ungefähr
8,9 cm mal 5,7 cm (3½ inch
mal 2¼ inch)
liefern, wobei der Trennungsabstand zwi schen den Wannen entlang
der Flüssigkeitskanäle gemessen
wird, über welche
die Wannen miteinander verbunden sind. Z. B. liefert mit Bezug auf
die linke Seite der oberen Oberfläche der Karte (2) der Flüssigkeitskanal 62A einen
Pfad für
die Probenflüssigkeiten
zur Wachstumswanne 26A über
den Zuführkanal 30A durch
die Karte. Die Wanne 26A steht mit der Wanne 26B über den
Kanal 30A, die Flüssigkeitspassagen 22A und 22B und
den Kanal 30B in Verbindung. Aufgrund der länglichen
Flüssigkeitskanäle 62A und 62B ist
der Trennungsabstand zwischen den Wannen der Wannen 26A und 26B in
der Größenordnung von
3,8 cm (1½ inch)
in der dargestellten Ausführungsform.
Der Trennungsabstand ist ausreichend groß, so dass die Wahrscheinlichkeit
der Kontamination zwischen den Wannen entlang der Passagen 62A und 62B ausnehmend
eingeschränkt
ist, sogar bei einer langen Inkubationszeit der Karte. Für die meisten
mikrobiologischen Anwendungen, bei welchen die Probe in den Wannen
für einige
Zeit während
der Inkubation und des Lesens verbleibt, ist ein minimaler wünschenswerter
Trennungsabstand, gemessen entlang den Flüssigkeitskanälen, wenigstens
1,9 cm (0,75 inch) bei wenigstens bevorzugt 2,5 cm (1 inch). Je
größer der
Trennungsabstand ist, umso weniger wahrscheinlich ist es, dass die
Diffusion von Flüssigkeiten
oder Reagenzien zwischen den Wannen entlang der Füllkanäle auftritt.
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Bezogen
auf die rechte Seite der 1 existiert
ein möglicher
Pfad der gegenseitigen Kontamination zwischen den Wannen 26C und 26D über die Flüssigkeitskanäle 23, 22B, 24A und 25A.
Jedoch sind die Kanäle 23, 22B, 24A und 25A so
gestaltet, dass der Abstand von der Wanne 26C zur Wanne 26D größer als
2,5 cm (1 inch) ist, wodurch sehr wesentlich die Möglichkeit
der Kontamination zwischen den Wannen reduziert wird. Der Kanal 23 ist
in "S"-Form gestaltet,
um den Abstand vom Kanal 22B gegenüber der Wanne 26C zu
erhöhen.
Man beachte ferner, dass die Wanne 26D einen möglichen
Pfad der gegenseitigen Kontamination mit der Wanne 26E über die
Flüssigkeitskanäle 25A und 24A be sitzt, aber
dieser Abstand ist wiederum wenigstens 2,5 cm (1 inch) in der dargestellten
Ausführungsform,
wodurch ganz wesentlich die Wahrscheinlichkeit der Kontamination
zwischen den Wannen zwischen 26E und 26D eliminiert
wird.
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Wie
man aus den 1 und 2 ersieht, sind die Wannen 26 in
der Karte in einem Feld von vielen Zeilen von Wannen 26 angeordnet,
wobei jede Zeile der Wannen ein gemeinsames Flüssigkeitskanalnetzwerk besitzt,
wie es für
die Zeile 33 benachbart dem Ende 13 der Karte
beschrieben wird.
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Wie
in 2 gezeigt wird, ist
eine Identifikationsfläche 50 auf
der Oberfläche 14 der
Karte 10 vorgesehen. Die Fläche 50 beinhaltet
eine Reihe von "8"-Formen, welche für einen
Techniker eine Fläche liefern,
um Identifikationszahlen, welche die Probenanalysenkarte 10 mit
einem speziellen Patienten oder Test in Verbindung bringen, zu schreiben.
Ein Kartencodierblock 51 ist benachbart zur Fläche 50 angeordnet
und beinhaltet elf Identifikationsblöcke, welche den Typ der Karte
abhängig
davon, wie die Blöcke
markiert sind, identifizieren. Ein Platz 55 für eine externe
Testergebnis-(ETR-)Markierung ist auch an der oberen Oberfläche vorgesehen.
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Mit
Bezug auf 1 beinhaltet
die Karte 10 ferner eine erste Zeile 31 benachbart
zum Ende 15. Ein Satz von oval geformten ausgehöhlten Taschen 32 ist
vorgesehen, welcher eine Hauptachse MA (1) besitzt, welche auf die benachbarte
Zeile 31 der Wannen 26 gerichtet ist. Das geschmolzene Kunststoffkartenmaterial
tritt in die Gießform
an dem Gießform-Eingangsbereich 21 ein.
Die ausgehöhlten Taschen 32 steigern
das Fließen
des Materials während
des Spritzgießens
der Karten 10. Speziell besitzt die Gießform der Karten positive Elemente,
welche die ausgehöhlten
Taschen 32 schaffen, um zu helfen, das Bilden von Risslinien
benachbart zur ersten Reihe 31 der Wannen 26 zu
verhindern und das Bilden von Risslinien in der Richtung entlang
der Hauptachse MA (2)
der Wannen 26 (d. h. der Zeilenrichtung, wo der Trennungsabstand
zwischen den Wannen, gemessen entlang der Oberfläche der Karte, am geringsten
ist) zu verhindern. Mit Bezug auf 2 wird
auch ein Satz von oval ausgehöhlten Taschen 54 vorgesehen,
um die Möglichkeit
zu reduzieren, dass sich Risslinien benachbart zur letzten Zeile 33 der
Wannen 26 in einer Weise parallel zur Hauptachse der Wannen
bilden. Eine bevorzugte Tiefe der ausgehöhlten Taschen 32 und 54 (Höhe der positiven
Elemente) beträgt
0,18 cm (0,07 inch), aber diese Tiefe ist nicht speziell kritisch.
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Während hier
oval geformte ausgehöhlte
Taschen dargestellt sind, können
andere Formen benutzt werden. Es ist vorzuziehen, dass die Formen entweder
länglich
oder gestreckt entlang der Achse der Tasche ausgerichtet auf die
benachbarte Zeile von Wannen sind, wie dies im Beispiel der ovalen
Taschen in 1 und 2 gezeigt wird. Dies fördert das Fliessen
des geschmolzenen Kunststoffs und das Steuern der Risslinien, so
dass sich die Risslinien, wenn überhaupt,
in einer Weise ausbilden, welche nahezu parallel zur Längsachse
der Tasche sind: die Richtung, in welcher der Trennungsabstand zwischen
den Wannen, gemessen entlang der Oberfläche der Karte, am größten ist.
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Die
Seite der Karte 10, benachbart zum ersten Flüssigkeitskanal 22A und 22B,
beinhaltet auch ausgehöhlte
Bereiche 36 und 38. Diese ausgehöhlten Bereiche
steuern das Bilden von Risslinien an der Oberfläche der Karte 10 während des
Spritzgießens der
Karte, speziell in der Nähe
benachbart zur ersten Spalte von Wannen, sofort benachbart zu den
primären
Flüssigkeitskanälen 22A und 22B.
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Ein
anderer ausgehöhlter
Bereich 34 ist auf der gegenüberliegenden Seite, wie in 1 gezeigt, vorgesehen, benachbart
zu den Wannen 26 in der entfernten Spalte von Wannen. Der
ausge höhlte
Bereich 34 beträgt
bevorzugt zwischen 0,051 und 0,127 cm (zwischen 0,020 und 0,050
inch), so dass er nicht das Lesen der Identifikationsmarken auf
der oberen Oberfläche
der Karte stört.
Eine bevorzugte Tiefe des ausgehöhlten
Bereiches 34 ist 0,076 cm (0,030 inch). Der ausgehöhlte Bereich 34 ist
auf der unteren Seite der Karte platziert, wie dies in 1 gezeigt ist, direkt hinter
der Identifikationsfläche 50,
gezeigt in 2. Bei einer
Tiefe von 0,076 cm (0,030 inch) wird das Lesen der Identifikationsinformation
in den Bereichen 50, 51, 55 über ein
optisches System im Kartenleser nicht nachteilig beeinflusst.
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Der
ausgehöhlte
Bereich 34 verbessert das Fließen des geschmolzenen Kunststoffmaterials über die
Karte während
der Herstellung der Karte und steuert das Bilden von Risslinien
in der Oberfläche der
Karte. Wie in 1 gezeigt
wird, beinhaltet der ausgehöhlte
Bereich 34 vorzugsweise einen Satz von V-geformten Dammbereichen 35,
welche das Fließen
des Materials während
des Spritzgießens der
Karte verbessern. Die Dammbereiche 35 (welche Ausweitungen
des ausgehöhlten
Bereiches 24 mit einer Einkerbung von z. B. 0,076 cm (0,03
inch) aufweisen) verhindern, dass sich Risslinien in einer Richtung
parallel zur Hauptachse der Wannen 26 ausbilden, wo der
Trennungsabstand (gemessen entlang der Oberfläche der Karte) am geringsten
ist. Stattdessen bilden sich, wenn überhaupt, die Risslinien im Allgemeinen
parallel zur kleineren Achse der Wannen aus, und damit wird es unwahrscheinlich,
dass sie zwei Wannen überbrücken.
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Entsprechend
dem Obigen werden Fachleute im Kunststoffspritzgießen es schätzen, dass
die Gießform
zum Herstellen der Probenanalysenkarte positive Elemente aufweist,
welche die ausgesparten ausgehöhlten
Bereiche 32, 34, 54, 60 und
das Dammmerkmal 35 bilden. Für die ausgehöhlten Bereiche 32 weisen
die positiven Elemente einen Satz von länglichen ovalen Elementen auf,
welche benachbart zu den Elementen positioniert sind, welche die
Zeilen der Wannen definieren. Die länglichen Elemente haben eine
Haupt- oder Längsachse
MA, welche senkrecht zur Zeilenrichtung orientiert ist. Die positiven
Elemente führen
die Flüssigkeit
des Kartenmaterials während
des Spritzgießens
in einer derartigen Weise in die Gießform, dass das Bilden von
Risslinien in der Oberfläche
der Karte gesteuert wird.
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Mit
Bezug auf 13 wird ein
Teil der Unterseite 12 der Karte 10 vergrößert gezeigt,
um darzustellen, wie die ausgehöhlten
Bereiche das Bilden der Risslinien steuern. Das Kartenmaterial tritt
in die Gießform
an der Öffnung 21 ein.
Die Risslinien 81 sind winzige Fissuren (auch in der Dicke
in 13 vergrößert), welche
sich bilden, wenn Kunststoffmaterial von der Öffnung um die positiven Elemente, welche
die ausgehöhlten
Bereiche 32 bilden, fließt. Das Fließen des
Plastikmaterials in die Gießform
ist derart, dass die Risslinien 81 in der Oberfläche 12 der
Karte dahin tendieren, sich in einer Richtung hauptsächlich senkrecht
zur Wannenhauptachse MWA zu bilden, welches die Richtung ist, in
welcher der Trennungsabstand zwischen den Wannen (gemessen entlang
der Oberfläche
der Karte) am geringsten ist. Der gleiche Effekt wird durch die
anderen ausgehöhlten
Bereiche in der Karte erreicht, eingeschlossen die Dammmerkmale 35 im
ausgehöhlten Bereich 34.
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Mit
Bezug auf 7 und 9 beinhaltet der Kartenbereich 78,
welcher die Wanne 26 umgibt, einen schrägen Wandbereich 72,
welcher zusammen mit der Wand 77 dazu dient, einen im Allgemeinen trichterförmigen Bereich
in der Blasenfallenpassage 70 zu bilden. Die trichterförmige Blasenfallenpassage 70 beinhaltet
eine Verengung 74, welche eine scharfe Ecke an der Kreuzung
der Blasenfallenpassage 70 und der Blasenfalle 28 aufweist.
Beim Gebrauchen, wenn die Probenflüssigkeit in die Karte eintritt
und die Wanne 26 füllt,
hält der
Techniker die Karte 10 so in einer Position, dass die Blasenfallen 28 im Allgemeinen
in einer aufwärtigen
oder vertikal geneigten Position bezüglich zu den Wannen 26 sind.
Der Techniker schüttelt
die Karte leicht mit einem Schlag oder Schwung des Handgelenks,
so dass Luftblasen, welche innerhalb der Wanne 26 vorhanden
sein können,
in die Blasenfalle 28 geschüttelt werden. Indem man die
Oberflächenspannung
und Meniskuseigenschaften der Probenflüssigkeit nutzt, dient der scharfe
Eckeinschnitt 74 dazu, Luftblasen, welche in der Blasenfalle 28 vorhanden
sein können, daran
zu hindern, dass sie in die Wanne 26 wieder eintreten.
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Die
Geometrie der Blasenfallenpassage 70 wird schematisch in 12 gezeigt. An der Kreuzung der
Blasenfallenpassage 70 und der Blasenfalle 28 ist
die Breite zwischen der Einschnürung 74 und
der Wand 77, W1, kleiner als 0,1 cm (0,04 inch), mit 0,08 cm
(0,033 inch) in einer bevorzugten Ausführungsform. Am Eingang der
Blasenfallenpassage beträgt die
Breite zwischen der Ecke 79 und der Wand 77, W2,
mehr als W1 und 0,17 cm (0,066 inch) in der bevorzugten Ausführungsform.
Der relativ breite Abstand W2 gestattet, dass Luftblasen in der
Wanne 26 in die Blasenfallenpassage 70 und die
Blasenfalle 28 geschleudert werden, wenn die Karte durch
den Nutzer angeschlagen wird. Die enge Verengung bei W1, und speziell
die scharfe Verengung an der Ecke 74, hindert die Luftblase
daran, aus der Blasenfalle 28 heraus und zurück in die
Wanne 26 zu wandern.
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Mit
Bezug auf 8 ist die
Konstruktion der Wannen, welche Flüssigkeitsproben über die
Flüssigkeitskanäle 25 erhalten,
die gleiche wie die in 7 und 9 beschriebenen. Mit Bezug
auf 10 wird die Blasenfalle 28 in
einer Querschnittsansicht entlang der Linien 10-10 der 7 und 8 gezeigt.
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Ein
zusätzliches
Merkmal der Karte 28 ist ein Schienenmerkmal, welches benutzt
wird, um die Karten voneinander zu trennen, wenn die Karten gestapelt
werden. Dieses Schienenmerkmal ist besonders nützlich, wenn die Karten aus
der Gießform
ausgestoßen
und übereinander
gestapelt werden. Das Trennen der Karten verhindert jegliches Abnutzen der
Oberfläche
der Karten. Nachdem das Klebeband an den Karten angewandt wurde,
verhindern die Schienen auch ein mögliches Schädigen des Klebebandes, welches
an den Karten angewendet wird. Mit Bezug auf 2, 5 und 6 werden ein Paar von erhobenen
Schienenmerkmalen 60 an gegenüberliegenden Rändern der
Karte auf einer Seite der Karte vorgesehen. Die erhobenen Schienenmerkmale 60 erstrecken
sich im Wesentlichen entlang der gesamten Länge der Karte 10.
Die Höhe
der erhobenen Schienen 60 muss nur ausreichend sein, um
zu verhindern, dass das Klebeband, welches die Wannen bedeckt, sich
berührt,
wenn die Karten gestapelt werden. Eine Höhe von 0,015 cm (0,006 inch)
oder in dieser Gegend für
die Schienenmerkmale 60 reicht für die dargestellte Ausführungsform
aus. Die Rampenmerkmale 61 erleichtern den Arbeitsschritt
des Stapelns, indem den Schienen gestattet wird, übereinander
zu gleiten, wenn die Karten in einen gestapelten Zustand geglitten
sind.
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Bevorzugte
Maschinen zum Probenbeladen und Lesen der Karte sind von bioMérieux
Vitek, Inc., 595 Anglum Drive, Hazelwood, Missouri, erhältlich.
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Aus
dem Vorausgegangenen wird geschätzt werden,
dass eine gewisse Modifikation aus der bevorzugten Ausführungsform
gemacht werden kann, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
Z. B. kann das Platzieren der ausgehöhlten Bereiche in der Karte
modifiziert werden, abhängig
in einer gewissen Weise von dem speziellen Material, welches für die Karte
gewählt
wird, der Platzierung der Wannen und den Abmessungen der Karte.
Außerdem kann
speziell die Gestaltung des Flüssigkeitskanals in
den oberen und unteren Oberflächen
der Karte variiert werden. Z. B. können die Kanäle in einem
alternierenden Muster gebildet werden, so dass jeweils eine andere
Wanne in einer Zeile der Wan nen Flüssigkeitsproben aus Flüssigkeitskanälen in der
oberen und unteren Oberfläche
der Karte erhält,
so dass man damit einen gleichen Trennungsabstand zwischen den Wannen
erhält.