DE69900793T2

DE69900793T2 - Automatische analysevorrichtung, zur feststellung der blutkoagulationszeit anwendbar

Info

Publication number: DE69900793T2
Application number: DE69900793T
Authority: DE
Inventors: Alain Rousseau
Original assignee: Junior Instruments
Current assignee: Junior Instruments
Priority date: 1998-06-10
Filing date: 1999-05-06
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2019-05-07
Also published as: CA2334759A1; PT1086363E; US6767511B1; CN1305585A; DE69900793D1; WO1999064839A1; JP4266517B2; AU3529099A; ES2170578T3; EP1086363A1; ATE211819T1; HK1032264A1; FR2779827B1; DK1086363T3; FR2779827A1; JP2002517749A; CN1145024C; EP1086363B1; AU760171B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein automatisches Analysegerät, das sich insbesondere für die Bestimmung des Zeitraums eignet, der für die Veränderung des physikalischen Zustands eines flüssigen Milieus erforderlich ist.
Die Erfindung eignet sich insbesondere, aber nicht ausschließlich, für die Bestimmung der Koagulationsdauer von Blut anhand eines Verfahrens, bei dem eine Blutprobe am Boden eines Gefäßes abgelegt wird, das eine ferromagnetische Kugel enthält, die unter Einwirkung eines externen Magnetfeldes periodisch in Bewegung versetzt wird. Die Veränderungen der Bewegungen der ferromagnetischen Kugel (z. B. Veränderungen der Amplitude und/oder Frequenz), die Veränderungen des physikalischen Zustands des Blutes anzeigen, werden sodann mithilfe geeigneter (optoelektronisch – induktiver, kapazitiver, densitometrischer) Mittel gemessen.
Das Prinzip einer solchen Feststellung wird im europäischen Patent EP 88403279.8 dargelegt, das auf den Namen der Gesellschaft SERBIO S. A. angemeldet worden ist.
Bei einem Analysegerät mit hohem Arbeitstakt (in der Größenordnung von 360 Tests/Stunde) besitzt jedes Gefäß, das für einen einmaligen Einsatz bestimmt ist, eine parallelepipedische Form mit geringen Abmessungen, deren gebogener Boden die Lauffläche für die Kugel darstellt, während die dem Boden gegenüberliegende Seite eine Öffnung aufweist. Diese Becher sind nebeneinander angeordnet und ablösbar an einem flexiblen Transportband befestigt, das ihre Öffnungen vorübergehend verschließt. Das mit den Bechern ausgestattete Band kann auf einer Trommel aufgewickelt werden, die sich auf eine Nabe aufstecken lässt, die wiederum in einem Lager- und Ausgabebehälter eines Automaten vorgesehen ist.
Bei dieser Art von automatischen Maschinen, deren Ausfallrate einschließlich aller Ursachen in der Größenordnung von 3 Reparaturmaßnahmen pro Jahr liegt, werden die Becher von dem Band entnommen, um sodann in geeigneten Fächern im Inneren des Automaten angeordnet zu werden. Diese Maschinen besitzen somit Einrichtungen für das Ergreifen und den automatischen Transfer, die relativ komplex sind, eine Fehlerquelle darstellen und kostspielig sind. Sie eignen sich für Labors, in denen eine hohe Zahl von Tests ausgeführt werden muss, die mit dem voranstehend angesprochenen Arbeitstakt kompatibel ist und die eine entsprechende Kompetenz und Kultur im Bereich der automatischen Laborgeräte besitzen.
Parallel dazu gibt es für kleine Labors, die über keine besonderen Kompetenzen im Bereich der Automatiken verfügen, manuelle oder halbautomatische Maschinen, die eine große Zuverlässigkeit besitzen (Reparaturrate infolge von Ausfällen, einschließlich aller Ursachen, in der Größenordnung von 1 Reparatur alle 10 Jahre).
Es hat sich erwiesen, dass es zwischen den beiden voranstehend erwähnten Gerätetypen einen Markt gibt, der nicht abgedeckt wird und automatischen Maschinen kleiner und mittlerer Größe entspricht, die mit Arbeitstakten in der Größenordnung von 60 bis 120 Tests pro Stunde arbeiten können und wegen der Struktur und der Kompetenz der Labors, für die diese Maschinen bestimmt sind, eine erhebliche Zuverlässigkeit aufweisen müssen.
Anhand des Patents EP 0 525 273 A1 wurde außerdem eine Vorrichtung für die Bestimmung der Koagulationszeit von Blut vorgeschlagen, bei der eine Platte zum Einsatz kommt, in der eine Vielzahl von Vertiefungen vorhanden sind, in denen Kugeln zusammen mit den Proben angeordnet werden. Diese Platte wird unter Einwirkung eines Motors einer kreisförmigen Bewegung unterzogen.
Gemäß diesem Dokument stellt eine elektronische Kamera ein Bild der Platte mit ihren sämtlichen Vertiefungen her, um Veränderungen bei der Bewegung der Kugeln festzustellen.
Es hat sich gezeigt, dass die Komplexität der Lösungen, die für die Automatisierung verwendet werden, und die entsprechenden Kosten eine Bremse für die Verbreitung bei kleinen und mittelgroßen Labors darstellen. Im ersteren Falle ist diese Komplexität in der Hauptsache auf die Handhabungen der Behälter zurückzuführen, die im Analysezyklus notwendig sind, um sie zu ergreifen, die Folie abzuziehen, sie in die Messvertiefungen zu stellen und sie am Ende der Messung herauszunehmen und in einen Abfallbehälter zu werfen, wobei diese Handhabungen wegen der Art der Hilfsmittel, die für die Bestimmung der Koagulationszeit von Blut verwendet werden, notwendig sind.
Ziel der Erfindung ist daher insbesondere die Herstellung eines Gerätes mit einfacher und kostengünstiger Konzeption, das dennoch ausreichende Arbeitstakte zulässt, um den Bereich der Geräte mit kleiner und mittelgroßer Auslegung zu besetzen. Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung ein automatisches Analysegerät des Typs vor, bei dem eine zu analysierende flüssige Probe in einem Behälter angeordnet wird, der eine ferromagnetische Kugel enthält, die unter Einfluss eines Magnetfeldes in eine regelmäßige Bewegung versetzt wird, wobei das Gerät eine elektronische Kamera beinhaltet, die auf den Behälter gerichtet ist, und einen Prozessor, der in der Lage ist, anhand des Bildes des Behälters Veränderungen der Kugelbewegungen festzustellen.
Gemäß der Erfindung ist dieses Gerät dadurch gekennzeichnet, dass es eine Vielzahl von Behältern verwendet, die an einem Trägerband befestigt sind und die nacheinander an einer Sensorstation vorbeilaufen, und dass die Sensorstation mindestens eine elektronische Kamera beinhaltet, die über den Behältern angeordnet ist, sowie elektromagnetische Mittel, die im Verhältnis zum Band seitlich und gegenüber den Seitenflächen der Behälter angeordnet sind, so dass in der Bewegungsachse der Kugel, die in dem Behälter enthalten ist, der sich in der Sensorstation befindet, ein Magnetfeld erzeugt wird, wobei die Vorbeilaufbewegung des Bandes vom schrittweisen oder vom ununterbrochenen Typ sein kann.
Vorteilhafterweise wird die elektronische Kamera unter dem Behälter angeordnet sein, wobei die elektromagnetischen Mittel, die das Magnetfeld erzeugen, in diesem Falle seitlich in der Bewegungsachse der Kugel angeordnet sind.
Es hat sich gezeigt, dass sich die Verbindung aus Kamera und elektromagnetischen Vorrichtungen besonders gut für die reihenweise Feststellung der Bewegungen der Kugeln eignet, die in den Behältern enthalten sind.
In diesem Fall werden die Behälter, die fest an dem flexiblen Transportband befestigt bleiben, anhand einer schrittweisen Bewegung vorwärtsbewegt, oder auch anhand einer ununterbrochenen Bewegung, und dies entlang eines Weges, der nacheinander eine Pipettenstation passiert, in der die Injektion eines Reaktionsmittels erfolgt, eine Sensorstation mit seitlich angebrachten elektromagnetischen Vorrichtungen an einer Seite oder beiderseits des Bandes und mindestens eine elektronische Kamera, die unter dem Weg, den die Behälter innerhalb der Magnetfeldzone passieren, angeordnet ist, sowie eine Station für die Lagerung der gebrauchten Behälter.
Die Pipettenstation kann vorteilhafterweise eine Pipette beinhalten, die gleichermaßen senkrecht und auf einer horizontalen Kreisbahn beweglich ist, so dass sie eine Injektionsposition einnehmen kann, die sich über dem Arbeitsweg der Behälter befindet, um das Einspritzen von Reaktionsmitteln in diese Behälter vornehmen zu können; eine Spülposition, die sich über einem Spülbehälter befindet, und mindestens eine Position für die Entnahme von Reaktionsmitteln über dem Entnahmebereich eines Reaktionsmittelspenders.
Dieser Reaktionsmittelspender kann aus einem Karussell bestehen, das eine Vielzahl von Reaktionsmittelbehältern enthält, die kreisförmig angeordnet sind, so dass sie nacheinander in die Entnahmezone verbracht werden können.
Eine Art der Ausführung der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die folgendes darstellen:
1 ist eine schematische Darstellung eines automatischen Analysegerätes mittlerer Größe;
2 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines an seinem Band montierten Behälters;
3 ist eine schematische Ansicht der Oberseite des Bandes mit Behältern anlässlich des Passierens der Einschnitt-, Pipetten- und Sensorstationen;
4 ist ein schematischer senkrechter Schnitt entlang der Linie A/A von 3;
5 ist eine schematische Ansicht der Bewegungen der Kugel, die in einem Behälter enthalten ist, innerhalb des Blickfeldes einer Kamera;
6 ist eine Graphik, die die Amplitude der Kugelbewegungen im Verhältnis zur Zeit zeigt.
Bei diesem Beispiel verwendet das automatische Analysegerät 1 eine Beschickung mit Behältern, zu der eine Rolle 2 gehört, auf der ein Band B aufgerollt ist, das eine Vielzahl von Behältern C trägt.
Wie auf 2 dargestellt ist, besitzen die Behälter C, die durch Formung eines transparenten Kunststoffes hergestellt worden sind, jeweils ein Gehäuse mit einer flachen, parallelepipedischen Form, deren gebogener Boden FI eine Lauffläche für eine Kugel BE aus einem ferromagnetischen Werkstoff darstellt. Gegenüber diesem Boden FI besitzt der Behälter C eine Öffnung, in deren Höhe sich die beiden gegenüberliegenden Ränder BO₁ und BO₂ rechtwinklig anhand von zwei Rändern R₁, R₂ verlängern, die jeweils mit einem zylindrischen Ansatz PC ausgerüstet sind, der sich in Gegenrichtung zum Behältergehäuse erstreckt. Diese beiden Ansätze sind dazu bestimmt, um unter Kraftaufwand in zwei jeweilige Löcher TR eingeführt zu werden, die jeweils an den beiden Seitenrändern von Band B vorgesehen sind.
Die Rolle 2 ist drehbar im Inneren eines Behälters angebracht, so dass das Abrollen des Bandes B entlang einer geraden Linie möglich ist, die nacheinander an einer Einschnittstation 3 von Band B (wenn das Band nicht bereits voreingeschnitten ist), einer Pipettenstation 4, einer Sensorstation 5 und sodann einer Auffangstation 6 für das Band B mit den gebrauchten Behältern vorbeiläuft.
Die Funktionsweise dieser verschiedenen Stationen wird von einem Prozessor P gesteuert, der eine Zentraleinheit und Peripheriegeräte beinhaltet, wie z. B. eine Anlage aus Bildschirm 8 und Tastatur 9.
Der Antrieb des Bandes B entlang seines Weges wird anhand eines Schrittantriebsmechanismus gewährleistet, bei dem zwei Endlosbänder B₁, B₂ zum Einsatz kommen, die mithilfe von Rollen geführt werden und an den Seitenflächen der Behälter C anliegen, die von dem Band B getragen werden.
Die Pipettenstation 4 wird von einer senkrechten automatischen Pipette 10 bedient, die in der Höhe beweglich ist, so dass sie eine untere Pipettierposition und eine obere Position einnehmen kann, die ihre Bewegungen in horizontaler Ebene ermöglicht.
Diese Pipette 10 ist an einem Enden eines drehbar montierten Arms 11 befestigt, dessen anderes Ende an einer senkrechten Achse 12 befestigt ist. Der Rotationsantrieb des Arms 11 wird anhand eines Servomotors gewährleistet, der von dem Prozessor P gesteuert wird.
Dank dieses ausgesprochen einfachen Mechanismus kann die Pipette 10 nacheinander in den Pipettierbereich der Pipettenstation 4, in einen diametral gegenüberliegenden Spülbereich 13, der mit einem oder mehreren Spülbehältern ausgerüstet ist, und in zwei Entnahmebereiche 14, 15 verbracht werden, die im Verhältnis zu der Achse, die durch die Pipettenstation 4 und die Spülstation 13 verläuft, symmetrisch angeordnet sind.
Die Entnahmebereiche 14, 15 sind auf dem Arbeitsweg der Behälter R₁, R₂ angeordnet, die von zwei Karussells CR₁, CR₂ getragen werden, die um zwei senkrechte Achsen 17, 18 rotieren und von zwei Servomotoren betätigt werden, die von Prozessor P gesteuert werden.
Eines der Karussells CR₁ ist für die Aufnahme der Behälter R₁ mit den zu analysierenden Blutproben bestimmt, während das andere Karussell CR₂ Behälter R₂ enthält, die für die verschiedenen Reaktionsmittel verwendet werden, die im Rahmen der durchzuführenden Analysen verwendet werden können.
Natürlich ist der Prozessor P so programmiert, dass Pipettiersequenzen gesteuert werden, die der Art der durchzuführenden Analysen entsprechen und die nacheinander folgende Schritte enthalten können:

– einen vorausgehenden Spülvorgang der Pipette 10,
– die Entnahme einer Probendosis, die in einem der Behälter R₁ von Karussell CR₁ enthalten sind,
– die Injektion dieser Dosis in einen Behälter C, der sich in der Pipettenstation 4 befindet,
– das Spülen der Pipette 10,
– die Entnahme einer Dosis eines Reaktionsmittels, das in einem der Behälter R₂ von Karussell CR₂ enthalten ist,
– Injektion dieser Dosis eines Reaktionsmittels in den Behälter C. Die Identifizierung der zu analysierenden Blutproben sowie der Reaktionsmittel erfolgt automatisch anhand eines Strichcodelesers 19, der in der Lage ist, das Ablesen der Strichcodes vorzunehmen, die sich auf den Behältern R₁, R₂ befinden, die in den Karussells CR₁, CR₂ stehen.

Bei diesem Beispiel verwendet man für diese Lesevorgänge einen einzigen Strichcodeleser 19, der am Ende eines Arms 20 montiert ist, der sich so um eine senkrechte Achse 21 dreht, dass er drei Positionen einnehmen kann, nämlich:

– eine Position P₁ für das Lesen der Strichcodes auf den Behältern R₁ von Karussell CR₁,
– eine Position P₂ für das Lesen der Strichcodes auf den Behältern R₂ von Karussell CR₂,
– eine Position P₃ für das Lesen der Behälter, die vom Bediener in eine Lesestation gestellt werden, z. B. um Informationen zu erfassen, die vom Prozessor im Rahmen des Gerätebetriebs verwendet werden.

Die Messstation 4 beinhaltet hier drei aufeinanderfolgende Messeinheiten, die jeweils folgendes beinhalten (3 und 4):

– ein Paar koaxial angeordnete Elektromagneten E₁, E'₁–E₂, E'₂–E₃, E'₃, die beiderseits des Bandes B und gegenüber den Seitenflächen der Behälter C angeordnet sind, und
– eine elektronische Kamera CM₁, CM₃, deren Objektiv unter den Behältern C angeordnet ist, die von dem Band B getragen werden.

Die Elektromagneten E₁, E'₁–E₂, E'₂–E₃, E'₃, werden anhand eines Leistungsschaltkreises PR erregt, der von dem Prozessor P so gesteuert wird, dass ein impulsförmiges Magnetfeld erzeugt wird, das die Kugel BE am Boden des Behälters C in eine Hin- und Herbewegung versetzt.
Die Kamera CM₁–CM₃ ist mit dem Prozessor P gekoppelt, der in Echtzeit das Bild dank einer geeigneten Software analysiert, um die Amplitude der Oszillationsbewegungen der Kugel BE zu messen und den kritischen Zeitpunkt zu bestimmen, an dem diese Amplitude unter einen vorgegebenen Schwellenwert fällt (z. B. 50% der anfänglichen Amplitude) (5 und 6).
Natürlich führt der Prozessor P eine Messung der Zeit durch, zwischen dem Zeitpunkt der Injektion des Reaktionsmittels in den Behälter C und diesem kritischen Zeitpunkt, um daraus die Koagulationszeit abzuleiten.
Die Verwendung von mehreren gestaffelten Messeinrichtungen am Arbeitsweg des Bandes B besitzt den Vorteil einer größeren Betriebsflexibilität und vor allem einer erheblichen Erweiterung des Zeitbereichs für die Koagulation der zu analysierenden Blutproben.
Natürlich sind die schrittweisen Bewegungen des Bandes mit den Betriebszeiten jeder der Stationen des Gerätes und insbesondere mit den Impulsen des von den Spulen erzeugten Magnetfeldes synchronisiert.
Gegebenenfalls kann die Pipettenstation an der gleichen Stelle angeordnet sein, wie die Messstation.
Natürlich ist die Erfindung nicht auf die voranstehend beschriebene Ausführungsart begrenzt.
So kann zum Beispiel jede Kamera ein Feld aufweisen, das mehrere Behälter enthält, die von einem getrennten Paar von Elektromagneten erregt werden, so dass der Behälter mit einem Prozessor P, der so programmiert ist, dass er gleichzeitig die Bewegungen der Kugeln in verschiedenen Behältern misst, über mehrere Schritte hinweg verfolgt werden kann.

Claims

Gerät für die automatische Analyse, von dem Typ, bei dem eine zu analysierende flüssige Probe in einen Behälter (C) gebracht wird, der eine ferromagnetische Kugel (BE) enthält, die unter Einwirkung eines Magnetfeldes in eine regelmäßige Bewegung versetzt wird, wobei das Gerät eine elektronische Kamera (CM₁, CM₃) beinhaltet, die auf den Behälter (C) gerichtet ist, und einen Prozessor (P), der in der Lage ist, anhand des Bildes des Behälters (C) Veränderungen der Bewegungen der Kugel (BE) festzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät eine Vielzahl von Behältern verwendet, die an einem Transportband (B) befestigt sind und nacheinander an einer Sensorstation (5) vorbeilaufen, und dadurch, dass die Sensorstation mindestens eine elektronische Kamera (CM₁, CM₃) beinhaltet, die unter den Behältern angeordnet ist, und elektromagnetische Vorrichtungen, die im Verhältnis zum Band (B) seitlich und gegenüber den Seitenflächen der Behälter angeordnet sind, so dass in der Bewegungsachse der Kugel, die sich in dem Behälter befindet, der sich gerade in der Sensorstation befindet, ein Magnetfeld erzeugt wird, wobei die Bewegungsart des Bandes (B) eine schrittweise oder auch eine gleichmäßige Bewegung sein kann.
Gerät gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (B) einem geradlinigen Weg folgt, der nacheinander an einer eventuellen Station für das Einschneiden des Bandes (B), einer Pipettenstation (4), einer Sensorstation (5) und einer Auffangstation (6) für das Band mit den gebrauchten Behältern vorbeiführt.
Gerät gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pipettenstation (4) von einer senkrecht angeordneten Pipette (10) bedient wird, deren Höhe verstellbar ist und die an einem Ende eines Arms (11) befestigt ist, der um eine senkrechte Achse drehbar montiert ist, so dass er durch Rotation nacheinander in den Pipettierbereich, in einen Spülbereich und in zwei Entnahmebereiche (14, 15) geführt werden kann.
Gerät gemäß Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Entnahmebereiche (14, 15) auf dem Arbeitsweg der Behälter (R₁, R₂) angeordnet sind, die von zwei Karussells (CR₁, CR₂) getragen werden, die sich um zwei senkrechte Achsen (17, 18) drehen, die von zwei Servomotoren betätigt werden, wobei eines der Karussells (CR₁) für die Aufnahme der Behälter (R₁) mit den Blutproben bestimmt ist, während das andere (CR₂) Behälter (R₂) für die Reaktionsmittel enthält, die im Rahmen der durchzuführenden Analysen verwendet werden können.
Gerät gemäß Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Prozessor (P) beinhaltet, der so programmiert ist, dass er Pipettiersequenzen steuert, die nacheinander folgende Schritte beinhalten: – einen vorausgehenden Spülvorgang der Pipette (10), – die Entnahme einer Probendosis, die in einem der Behälter (R₁) von Karussell (CR₁) enthalten sind, – die Injektion dieser Dosis in einen Behälter (C), der sich in der Pipettenstation (4) befindet, – das Spülen der Pipette (10), – die Entnahme einer Dosis eines Reaktionsmittels, das in einem der Behälter (R₂) von Karussell (CR₂) enthalten ist, – Injektion dieser Dosis eines Reaktionsmittels in den Behälter (C).
Gerät gemäß Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Identifizierung der zu analysierenden Blutproben sowie der Reaktionsmittel automatisch mithilfe eines Strichcodelesers (19) erfolgt, der in der Lage ist, die Strichcodes zu lesen, die auf den Behältern (R₁, R₂) angebracht sind sind, die in den Karussells (CR₁, CR₂) stehen.
Gerät gemäß Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es einen einzigen Strichcodeleser (19) beinhaltet, der am Ende eines Arms (20) montiert ist, der sich so um eine senkrechte Achse (21) dreht, dass er drei Positionen einnehmen kann, nämlich – eine Position (P₁) für das Lesen der Strichcodes auf den Behältern (R₁) von Karussell (CR₁), – eine Position (P₂) für das Lesen der Strichcodes auf den Behältern (R₂) von Karussell (CR₂), – eine Position (P₃) für das Lesen der Behälter, die vom Bediener in eine Lesestation gestellt werden, z. B. um Informationen zu erfassen, die vom Prozessor im Rahmen des Gerätebetriebs verwendet werden.
Gerät gemäß irgendeinem der voranstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blickfeld der Kamera (CM₁–CM₃) mehrere Behälter C) einschließt, die jeweils von verschiedenen elektromagnetischen Vorrichtungen erregt werden.
Gerät gemäß Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (P) so programmiert ist, dass er simultan die Bewegungen der Kugeln (BE) in den genannten Behältern (C) feststellt.