DE69902024T2

DE69902024T2 - Verfahren zur probenentnahme einer biologischen probe

Info

Publication number: DE69902024T2
Application number: DE69902024T
Authority: DE
Inventors: Bruno Colin; Cecile Jaravel; Marie Privat
Original assignee: Biomerieux SA
Current assignee: Biomerieux SA
Priority date: 1998-04-01
Filing date: 1999-03-29
Publication date: 2003-02-06
Anticipated expiration: 2019-03-30
Also published as: DE69902024D1; EP1066532A1; AU2940399A; WO1999050674A1; EP1066532B1; US20040048393A1; CA2324930A1; US7097623B2; FR2777086A1; FR2777086B3; JP2002510056A; US6641545B1; AU763656B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entnahme einer biologischen Probe über eine manuelle oder automatische Saug- und Pumpvorrichtung, wie z. B. eine Pipette, die in einen Automaten integriert ist oder nicht. Sie betrifft ferner ein Verfahren zur Erfassung der freien Oberfläche einer biologischen Probe oder eines festen Stoffs über eine manuelle oder automatische Saug- und Pumpvorrichtung, die in einen Automaten integriert ist oder nicht. Schließlich betrifft sie eine Vorrichtung zur Entnahme einer Probe, wie z. B. eine Pipette, und eine Vorrichtung zur Erfassung der freien Oberfläche einer biologischen Probe oder eines festen Stoffs. Jede betreffende Vorrichtung kann manuell oder automatisch und in einen Automaten integriert oder nicht integriert sein.
Es handelt sich um eine neue Methode der Erfassung des Stands einer biologischen Flüssigkeit in Analyseschalen oder -röhrchen, die insbesondere bei einer automatischen Analysevorrichtung erforderlich sind.
Der Stand der Technik zeigt, daß zahlreiche Methoden häufig an anderen Automaten verwendet werden.
Es kann sich dabei um elektrische Methoden handeln.
Erstens gibt es den Fall der Mehrweg-Metallnadel, die die Funktion einer Elektrode erfüllt, wobei die zweite Elektrode die Flüssigkeit ist, in die die Nadel eingetaucht wird. Wenn diese Nadel mit der biologischen Probe in Kontakt tritt, löst eine Änderung der Impedanz, der Kapazität oder des Widerstands nach Verstärkung den Stillstand des Motors zur Abwärtsbewegung der Nadel aus.
Zweitens kann man einen leitenden Kegel oder Aufsatz verwenden, der aufsteckbar und damit nach jeder Entnahme mit Hilfe der dem Kegel zugeordneten Pipette wegwerfbar ist. Diese sind aus einem mit Kohlenstoff geladenen Kunststoff hergestellt, wobei die elektrische Verbindung durch den Kegelgreifer gewährleistet wird, der seinerseits notwendigerweise aus Metall besteht.
Drittens sind bei anderen Systemen der Nadel oder dem Entnahmekegel zwei zu beiden Seiten der Nadel oder des Kegels nebeneinander angeordnete Elektroden vorgesehen, die die elektrische Leitung gewährleisten, wenn sie mit der biologischen Flüssigkeit in Kontakt treten. Diese Variante besitzt den großen Nachteil, daß die Elektroden jedes Mal, wenn sie mit einer neuen biologischen Flüssigkeit in Kotakt treten, kontaminiert werden, so daß zusätzlich ein System für eine dekontaminierende Waschung erforderlich ist.
Es können auch optische Methoden vorgesehen sein.
Erstens kann man eine Kamera verwenden, die den Flüssigkeitsstand und das Inkontakttreten der Nadel mit der Flüssigkeit darstellt.
Zweitens kann man auch ein optoelektronisches System verwenden, bei dem ein Photodetektor den Flüssigkeitsstand und das Eintreten der Nadel oder der Entnahmespitze in die Flüssigkeit erfaßt.
Bei allen Ausführungsformen der Entnahmemittel, die den elektrischen oder optischen Mitteln zugeordnet sind, taucht die Entnahmenadel oder der Entnahmeaufsatz bei der Entnahme in die zu entnehmende biologische Probe ein. Wenn die Nadel oder Spitze zu tief in die Flüssigkeit der Probe eintritt, besteht einerseits die Gefahr der Kontaminierung über das Äußere der Nadel und andererseits ein Problem der "Überdosierung", d. h. die biologische Flüssigkeitsmenge, die die Außenwand der Nadel oder der Spitze benetzt hat, wird nach Übertragung ganz oder teilweise im Boden der Analyseschale abgelegt, wodurch die Genauigkeit der zugeteilten Dosis verfälscht wird.
Es gibt jedoch Techniken, mit denen die Kontaminierung des benutzten Aufsatzes durch die entnommene Flüssigkeit vermieden werden kann.
Z. B. kann mit Hilfe des Schalls gearbeitet werden. So beschreibt US-A-4 846 003 ein Erfassungssystem, das ein von einem Lautsprecher gesendetes und von einem Mikrophon empfangenes Schallmerkmal benutzt. Der gemessene Wert ist die akustische Impedanz.
Andere Schriften, wie EP-A-0 341 438, US-A-5 723 795 und EP-A-0 571 100, schlagen die Verwendung von Druckfühlern vor. Dabei wird eine Änderung des Drucks erfaßt, sobald das freie Ende des Aufsatzes mit der Oberfläche einer Flüssigkeit in Kontakt kommt.
Die Fühler dieser Geräte sind jedoch Luftbewegungen zugeordnet, die stets gleichförmig sind und in einer einzigen Richtung stattfinden. Sie gestatten nicht die Erfassung der zahlreichen Merkmale gemäß der vorliegenden Erfindung. So ist es Ziel der Erfindung, nicht nur eine flüssige oder feste Oberfläche, die Schadhaftigkeit eines Aufsatzes und Leckprobleme zu erfassen, sondern auch bei der Erfassung das Vorhandensein einer Blase oder von Schaum an der Oberfläche der zu erfassenden oder zu entnehmenden flüssigen Probe oder einer Blase oder einer festen Verunreinigung oder einer Verunreinigung mit einer anderen Dichte in der Probe zu unterscheiden. Die Erfindung kann übrigens auch durchaus als Viskositätsmesser dienen, da eine Beziehung zwischen der Dauer der Entnahme, dem im Inneren der Pipette erzeugten und durch einen Druckfühler gemessenen Unterdruck und der Viskosität der entnommenen Flüssigkeit besteht. Die Anmelderin hat übrigens diesbezüglich am 2. Februar 1998 unter der Nummer FR 98/01376 eine Patentanmeldung eingereicht, die ein "Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Viskosität einer Flüssigkeit und die Verwendung einer Pipette als Viskositätsmesser" betrifft. Der Inhalt dieser Patentanmeldung ist in die Erfindung einbezogen.
Ferner erfordern die gegenwärtigen Techniken, mit denen vermieden wird, daß die Entnahmenadel oder der Entnahmeaufsatz zu tief in die zu entnehmende biologische Probe eintritt, das Vorhandensein von komplexen Mitteln (Kamera, Aufsätze aus Kohlenstoff usw.) zur Erfassung der freien Oberfläche der Probe, die aufwendig sind und ihren Absatz auf dem Markt einschränken.
Zur Lösung aller dieser Probleme schlägt die Erfindung einfach durchzuführende Verfahren und Vorrichtungen vor. Diese gestatten die maximale Ausschaltung aller Probleme verursachenden elektrischen Kontakte, die Verwendung von nicht- leitenden Einwegaufsätzen, die damit weniger kostspielig und weniger schwierig herzustellen sind, und die Wiederverwendung eines bereits verfügbaren Fühlers für die Erfassung der Verstopfung der Nadel.
Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Entnahme einer biologischen Probe über eine manuelle oder automatische Saug- und Pumpvorrichtung, wie z. B. eine Pipette, die in einen Automaten integriert ist oder nicht, das darin besteht,
- daß ein Mittel betätigt wird, das eine Druckänderung und/oder einen Luftstrom im Inneren der Vorrichtung erzeugt,
- daß das freie untere Ende der Saug- und Pumpvorrichtung so positioniert wird, daß es mit der freien Oberfläche der biologischen Probe bündig ist,
- daß die Druckänderung und/oder ein Luftstrom im Inneren der Saug- und Pumpvorrichtung erfaßt werden, die durch das Bündigsein des freien unteren Endes dieser Vorrichtung mit der freien Oberfläche der biologischen Probe erzeugt werden und
- daß eine Menge dieser Probe durch Absaugung mit Hilfe der Vorrichtung in bündiger Stellung entnommen wird, was verhindert, daß die äußeren Seitenwände der Vorrichtung durch die Probe anders verunreinigt werden als durch das, was durch den mehr oder weniger benetzenden Charakter der Probe verursacht wird.
In alle Fällen beträgt die Änderung des angesaugten und gepumpten Volumens zwischen einigen Nanolitern (nl) und einigen Mikrolitern (ul) und/oder beträgt die ständige Druckänderung, mit anderen Worten die Frequenz, zwischen einigen Hertz und einigen Hunderten Hertz (Hz).
In allen Fällen beträgt der Luftstrom zwischen 10 und 50 ul pro Sekunde und vorzugsweise 20 bis 30 ul pro Sekunde.
Ferner gestattet eine Druckänderung, die von der Druckänderung abweicht, die von dem diese Änderung erzeugenden Mittel normalerweise erzeugt wird, vor dem Bündigwerden die Erfassung:
- einer Anomalie des Entnahmeaufsatzes,
- des Vorhandenseins dieses Aufsatzes auf der Pipette und/oder
- des Vorhandenseins mindestens einer Luftblase in oder auf der Oberfläche der Probe.
Ferner gestattet eine Druckänderung bezüglich des Drucks, der gemessen wird, wenn der Luftstrom erzeugt wird, die Erfassung:
- mindestens einer Luftblase, wenn ein Druckplateau nach einer ersten Druckänderung gemessen wird, oder
- einer freien Oberfläche einer Flüssigkeit, wenn eine zweite Druckänderung auf die erste Druckänderung folgt, oder
- einer Oberfläche eines festen Körpers, wenn nur eine Druckerhöhung auftritt.
Eine Druckänderung muß interpretiert werden als eine Druckerhöhung, auf die eine Druckverringerung folgt, oder als eine Druckverringerung, auf die eine Druckerhöhung folgt, was eine Spitze erzeugt.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung, wie z. B. eine Pipette, die in einen Automaten integriert ist oder nicht, zur manuellen oder automatischen Entnahme einer biologischen Probe, umfassend:
- mindestens ein Mittel, das eine Druckänderung oder einen Luftstrom im Inneren der Vorrichtung im Ruhezustand erzeugt, und
- mindestens einen Druckfühler zum Erfassen einerseits der Druckänderung im Ruhezustand oder eines von dieser Druckänderung abweichenden Drucks oder andererseits eines Drucks, der von dem durch den Luftstrom erzeugten Druck im Inneren der Vorrichtung abweicht,
dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel zur Analyse der Meßparameters des oder der Fühler aufweist, um die Entnahme zu gestatten, wenn das freie untere Ende der Saug- und Pumpvorrichtung mit der freien Oberfläche der biologischen Probe bündig ist, ohne daß die äußeren Seitenwände der Vorrichtung durch die Probe anders als durch das verschmutzt werden, was gegebenenfalls durch den mehr oder weniger benetzenden Charakter der Probe verursacht wird.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist die Vorrichtung zur Erfassung der freien Oberfläche einer biologischen Probe oder eines festen Körpers manuell oder automatisch und in einen Automaten integriert oder nicht; sie besitzt:
- mindestens ein Mittel, das eine Druckänderung oder einen Luftstrom im Inneren der Vorrichtung im Ruhezustand erzeugt,
- mindestens einen Druckfühler, um einerseits die Druckänderung im Ruhezustand oder einen von dieser Druckänderung abweichenden Druck oder andererseits einen Druck zu messen, der von dem durch den Luftstrom erzeugten Druck im Inneren der Vorrichtung abweicht und
- Mittel zur Analyse der Messungen des oder der Fühler zum Erfassen des Bündigseins des freien unteren Endes der Saug- und Druckvorrichtung mit der freien Oberfläche der biologischen Probe oder des festen Körpers.
Das eine Druckänderung erzeugende Mittel besteht aus einem Schlauch, der durch jeden Hin- und Herbewegungsmechanismus wie z. B. einen Nocken oder einen Kurbelarm, der einem Motor zugeordnet ist, regelmäßig komprimiert und dekomprimiert werden kann.
Das den Luftstrom erzeugende Mittel besteht aus dem Kolben der Pipette, wenn dieser die Luft aus der Pipette nach außen ausstößt.
Das untere freie Ende der Vorrichtung besteht aus einem Einwegaufsatz.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Erfassung der partiellen oder vollständigen Verstopfung im Bereich einer manuellen oder automatischen Vorrichtung zur Entnahme einer biologischen Probe, das darin besteht,
- daß ein Mittel betätigt wird, das eine Druckänderung und/oder einen Luftstrom im Inneren der Vorrichtung erzeugt, und
- daß eine Druckänderung gemessen wird, die von der normalen Druckänderung im Inneren der Vorrichtung abweicht und die durch eine partielle oder vollständige Verstopfung des freien unteren Endes der Vorrichtung verursacht wird.
Die beiliegende Zeichnung zeigt als Beispiel eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entnahme oder Spiegelerfassung (freie Oberfläche), die die Durchführung des Entnahme- oder Erfassungsverfahrens gestattet und ein eine Druckänderung erzeugendes Mittel benutzt.
Fig. 2 eine Ansicht des in einem Oszilloskop dargestellten elektrischen Signals am Ausgang des Druckfühlers bei der Verwendung einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 im Fall einer nicht- benetzenden Flüssigkeit.
Fig. 3 eine Fig. 2 entsprechende Ansicht im Fall einer benetzenden Flüssigkeit.
Fig. 4 das Detail D von Fig. 3.
Fig. 5 eine Schnittansicht auf Höhe des unteren Endes der Aufsatzes, das mit der Oberfläche einer nicht-benetzenden Flüssigkeit bündig ist.
Fig. 6 eine Fig. 5 entsprechende Ansicht im Fall einer benetzenden Flüssigkeit.
Fig. 7 eine Ansicht eines herkömmlichen elektrischen Signals am Ausgang des Druckfühlers in einem Oszilloskop.
Fig. 8 eine Ansicht eines elektrischen Signals, das mit dem von Fig. 7 identisch ist, jedoch durch das Auftreten von zahlreichen kleinen, schaumbildenden Blasen an der Oberfläche der Probe gestört ist.
Fig. 9 eine Darstellung eines elektrischen Signals, das mit dem von Fig. 7 identisch ist, jedoch durch das Vorhandensein einer Luftblase, die durch die Saug- und Entnahmevorrichtung angesaugt wird, im Inneren der Probe gestört ist.
Fig. 10 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Entnahme- oder Spiegelerfassungsvorrichtung, die die Durchführung des Entnahme- oder Erfassungsverfahrens gestattet und ein einen Luftstrom erzeugendes Mittel benutzt.
Fig. 11 eine Ansicht des elektrischen Signals am Ausgang des Druckfühlers in einem Oszilloskop bei der Verwendung einer Vorrichtung gemäß Fig. 10, wobei der Aufsatz mit der freien Oberfläche einer Flüssigkeit direkt in Kontakt tritt.
Fig. 12 eine Fig. 11 entsprechende Ansicht in dem Fall, in dem der Aufsatz mit der freien Oberfläche einer Flüssigkeit in indirekten Kontakt tritt, da Blasen vorhanden sind, und
Fig. 13 eine den Fig. 11 und 12 entsprechende Ansicht in dem Fall, in dem der Aufsatz mit der freien Oberfläche eines festen Körpers in Kontakt tritt.
Im folgenden Text ist der Begriff "bündig sein" als Äquivalent zu dem Begriff "in Kontakt treten" zu verstehen. Da der Aufsatz im wesentlichen einem hohen Rohr gleichzusetzen ist, ist das Bündigsein also ein Synonym für den Kontakt zwischen dem freien unteren Endes des Aufsatzes und der freien Oberfläche der zu entnehmenden biologischen Probe oder gegebenenfalls der zu erfassenden Oberfläche, ohne daß die äußeren Seitenwände des Aufsatzes durch die Probe verunreinigt werden. Je nach dem, ob die biologische Probe eine benetzende Flüssigkeit oder eine nicht-benetzende Flüssigkeit ist, sind die inneren oder äußeren Seitenwände verunreinigt oder nicht verunreinigt. Die Bündigkeit muß die Entnahme ohne Erzeugung von Luftblasen oder anderen Gasblasen gestatten können, indem die Außenseite des Aufsatzes so wenig wie möglich verunreinigt wird.
Zum rechten Verständnis der Fig. 2 bis 4 und 7 bis 9 ist zunächst zu bemerken, daß die Zeit auf jedem Blatt von rechts nach links abläuft und daß eine Stelle oberhalb der Grundlinie 21 einem Unterdruck entspricht, während eine Stelle unterhalb der Grundlinie 21 einem Überdruck entspricht.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Entnahmevorrichtung dargestellt.
Diese Vorrichtung 1 besteht im wesentlichen aus einer Pipette 3, die die Entnahme einer im Inneren einer Analyseschale 10 enthaltenen biologischen Probe 2 gestattet.
Die Pipette 3 besteht im wesentlichen aus einem äußeren Körper 18, der einen Kolben 19 enthält. Die Beweglichkeit des Kolbens 19 gemäß F1 und F2 im Inneren des Körpers 18 der Pipette 3 gestattet die Ansaugung bzw. die Ausstoßung der zu entnehmenden Flüssigkeit 2. Zwischen dem Kolben 19 und dem Körper 18 der Pipette 3 sind natürlich Dichtungen 20 vorgesehen.
Auf bekannte Weise ist am freien Ende des Körpers der Pipette 18 ein Aufsatz 7, auch Entnahmekegel oder -spitze genannt, angeordnet.
Eines der wesentlichen Probleme bei der Durchführung der Entnahme einer biologischen Flüssigkeit 2 besteht darin, daß die entnommene Menge sich in Abhängigkeit von den Merkmalen der Benetzbarkeit der Flüssigkeit 2 ändert. Diese Veränderlichkeit des entnommenen Volumens kann, selbst wenn sie gering ist, Folgen für die Ergebnisse der durchgeführten Analysen haben. Es besteht also eine tatsächliche Notwendigkeit, die Unterschiede der entnommenen Volumen, wenn die biologische Probe 2 eine benetzende Flüssigkeit oder eine nicht- benetzende Flüssigkeit ist, zu beseitigen.
Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung vor, der oben beschriebenen Pipette 3 Mittel zuzuordnen, die die Erzeugung einer Druckänderung gestatten und die in Fig. 1 insgesamt mit 4 bezeichnet sind. Diesem Mittel zur Erzeugung einer Druckänderung 4 ist ferner ein Druckfühler 5 zugeordnet, der den Druck und die Druckänderungen bei der Verwendung der Pipette 3 mißt. Damit alle diese Bestandteile funktionieren, müssen natürlich Mittel 6 zur Analyse der vom Fühler 5 kommenden Meßparameter verwendet werden, um die Entnahme unter optimalen Bedingungen zu gestatten, die im Nachstehenden beschrieben werden.
Diese optimalen Entnahmebedingungen sind diejenigen, bei denen das freie untere Ende 8 des Aufsatzes 7 sich auf Höhe der freien Oberfläche 9 der zu entnehmenden biologischen Probe 2 befindet, wie dies in Fig. 1, jedoch auch in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist. Bei dieser Anordnung wird deutlich, daß der Kegel 7 im Bereich seiner Außenfläche nicht durch die zu entnehmende Flüssigkeit 2 verunreinigt wird. Dieses Merkmal gestattet die Vermeidung einer ersten Fehlerquelle.
Man stellt andererseits fest, wie die Fig. 5 und 6 zeigen, daß ein großer Unterschied zwischen den zu entnehmenden biologischen Proben in Abhängigkeit davon besteht, ob es benetzende oder nicht-benetzende Flüssigkeiten sind, d. h. die Eigenschaft besitzen, sich auf einer Fläche auszubreiten, die mit solchen Flüssigkeiten in Kontakt kommt.
Im Fall einer nicht-benetzenden Flüssigkeit 2, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, bleibt diese Flüssigkeit 2 außerhalb des Aufsatzes 7, und die freie Oberfläche 26 dieser Probe 2 im Inneren der Pipette 3 tritt nicht in diese Pipette 3 ein.
Im Fall einer benetzenden Flüssigkeit 2, tritt diese je nach der Benetzbarkeit dieser Flüssigkeit 2 mehr oder weniger weit in das Innere des Aufsatzes 7 ein. Die freie Oberfläche 27 der Probe 2 ist dabei im Inneren der Pipette 3 angeordnet.
Natürlich sind die Kurven der Fig. 2 und 3, die den beiden Möglichkeiten der Fig. 5 und 6 entsprechen, entsprechend der benetzenden oder nicht-benetzenden Natur der biologischen Probe 2 modifiziert. So unterscheidet sich das Signal 22a, wenn das Ende 8 mit der freien Oberfläche 9 einer nicht- benetzenden Flüssigkeit vor Ansaugung in Kontakt kommt, von dem Signal 22b, wenn das Ende 8 mit der freien Oberfläche 9 einer benetzenden Flüssigkeit ebenfalls vor Ansaugung in Kontakt kommt.
Der Unterschied liegt darin, daß das Signal 22a oberhalb der Grundlinie 21 liegt, die dem atmosphärischen Druck entspricht, während das Signal 22b unter dieser Linie 21 gelegen ist.
Gegenstand der Erfindung ist also auch die Erfassung der freien Oberfläche 9 einer Probe 2, ob diese benetzend ist oder nicht.
Zu diesem Zweck ist das Innere des Aufsatzes 7 gleichzeitig dem Druckfühler 5 und dem eine Druckänderung erzeugenden Mittel 4 zugeordnet. Gemäß einer in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform besteht das eine Druckänderung 4 erzeugende Mittel aus einem Träger 12, der gegebenenfalls in einen in den Figuren nicht dargestellten Automaten integriert sein kann. Dieser Träger 12 besteht beispielsweise aus dem Gehäuse oder dem Gestell des Automaten.
Dieses Gestell dient als Träger für eine Kurbel 13, mit der es über eine Drehachse verbunden ist. Die Kurbel 13 ist ferner mit einem der Enden einer Pleuelstange 14 verbunden. Das andere Ende dieser Pleuelstange 14 ist seinerseits mit einer Druckrolle 15 verbunden, deren Bewegung eine Hin- und Herbewegung gemäß F4 und F5 ist, um die Komprimierung eines Schlauches 11 zwischen der Druckrolle 15 und einem Amboß 16 zu gestatten.
Der Amboß 16 ist mit dem Träger 12 fest verbunden und kann sich nicht bewegen, was bei der Druckrolle 15 nicht der Fall ist. Der Schlauch 11 besitzt seinerseits zwei Enden: ein erstes Ende ist durch einen Stopfen 17 verschlossen, während das andere Ende mechanisch mit der Pipette 3 verbunden ist. Das Innere des Schlauchs 11 ist, genauer gesagt, in direkter Verbindung mit dem Inneren der Pipette 3 auf Höhe des Raums, der durch den Körper der Pipette 18, den Kolben 19 und den Aufsatz 7 abgegrenzt wird. Wenn der in den Figuren nicht dargestellte Motor also die Kurbel 13 gemäß F3 in Drehung versetzt, geht die Bewegung der Druckrolle 15 gemäß F4 und dann F5 vor sich, um einerseits die Komprimierung des Schlauchs 11 am Amboß 16 und andererseits die Dekomprimierung zu gestatten. Wenn die Bewegung der Rolle 15 gemäß F4 vor sich geht, wird der Schlauch 11 zusammengedrückt und es findet ein Luftstrom statt, der in das Innere der Pipette 3 gelangt. Wenn dagegen die Druckrolle 15 gemäß F5 bewegt wird, wird der auf den Schlauch 11 ausgeübte Druck beseitigt und der Schlauch 11 kann die Luft, die in das Innere des Körpers 18 der Pipette 3 eingeführt worden war, wieder ansaugen. Die Bewegung der Druckrolle 15 beträgt im Durchschnitt einige Hertz bis einige Hunderte Hertz. Der Schlauch 11 ist so gewählt, daß das bewegte, d. h. angesaugte und gepumpte Volumen einige Nanoliter bis einige Mikroliter beträgt.
Es ist also leicht zu verstehen, daß jedes vom Druckfühler 5 übertragene Signal im wesentlichen drei genau definierte Bereiche A, B und C besitzt (Fig. 2 und 3).
Im Bereich A entspricht das elektrische Signal am Ausgang des Fühlers 5 der Stellung, bevor ein Kontakt zwischen dem Ende 8 des Aufsatzes 7 und der Probe 2 stattfindet. Im Fall des Bereichs B entspricht das Signal des Fühlers 5 der Stellung, nachdem Kontakt zwischen dem Ende 8 und der Probe 2 stattfand, jedoch vor Ansaugung durch die Pipette 3. Im Fall des Bereichs C schließlich entspricht das Signal der Stellung nach Kontakt zwischen dem Ende 8 und der Probe 2, jedoch nach Ansaugung.
Das Signal im Bereich A ist in Wirklichkeit komplizierter und zerfällt in zwei Bereiche A1 und A2, wie Fig. 4 zeigt, die eine Einzelheit von Fig. 3 ist. Diese Zerlegung besteht auch im Fall von Fig. 2. Der Bereich A1 entspricht einem Signal der Messung des atmosphärischen Drucks, bevor das eine Druckänderung erzeugende Mittel 4 in Betrieb gesetzt wird. Der Bereich A2 entspricht einem Signal der Messung des atmosphärischen Drucks, nachdem das eine Druckänderung erzeugende Mittel 4 in Betrieb gesetzt wurde. Das Signal A1 ist also vollständig flach, während bei A2 eine leichte Amplitude infolge der Bewegungen der Luft gemäß F4 und F5 besteht.
Diese Methode gestattet auf diese Weise die Erfassung der freien Oberfläche 9 einer biologischen Probe 2 unabhängig davon, ob sie von benetzender oder nicht-benetzender Natur ist.
Die Erfindung betrifft also ein Verfahren zur Entnahme einer biologischen Probe 2 über eine Saug- und Druckvorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung der freien Oberfläche 9 einer biologischen Probe 2, gegebenenfalls über dieselbe Vorrichtung. Schließlich betrifft sie eine Vorrichtung 1 zur Entnahme einer Probe 2, wie z. B. eine Pipette 3, und eine Vorrichtung zur Erfassung der freien Oberfläche einer biologischen Probe.
Diese neuen Verfahren und Vorrichtungen zur Erfassung des Stands einer biologischen Flüssigkeit in einer Analyseschale oder einem Analyseröhrchen sind ganz besonders für automatische Analysegeräte erforderlich.
Wenn ein Entnahmeaufsatz, Entnahmekegel oder eine Entnahmespitze 7 mit einer Flüssigkeit 2, wie z. B. einem biologischen Serum oder Reagens, in Kontakt kommt, wird im Inneren des Aufsatzes 7 ein leichter Überdruck erzeugt. Dies ist mit der Benetzbarkeit der Aufsätze 7 sowie mit den hydrostatischen Spannungen der verschiedenen entnommenen Flüssigkeiten 2 verbunden und von diesen abhängig.
Diese Druckerhöhung von typischerweise einigen hundert Mikrobar kann beispielsweise mit Hilfe eines handelsüblichen Fühlers 5 erfaßt werden, der der Standard-Mikrobearbeitungstechnologie entstammt. Diese Erscheinung der Mikrokapillarität tritt in den meisten biologischen Flüssigkeiten auf, während dieses oben beschriebene Konzept bei manchen wenig benetzenden Flüssigkeiten ungeeignet ist, da diese Flüssigkeit, wie ihr Name angibt, nicht von selbst in die Entnahmespitze 7 eintritt und nicht einen kleinen Überdruck erzeugt, der für den Betrieb des Fühlers 5 erforderlich ist, weshalb nach einem Mittel zum Markieren des Vorhandenseins von Flüssigkeit gesucht werden muß.
Die Erfindung besteht deshalb darin, daß in den im Entnahmeaufsatz 7 eingeschlossenen Luftraum ein Luftstrom eingespritzt wird. Dieser eingespritze Luftstrom, der die Genauigkeit des Entnahmemechanismus stört, wird sofort wieder eingesaugt. Man erhält dabei ein System zur Hin- und Herbewegung einer kleinen Luftmenge von etwa einem Bruchteil eines Mikroliters (vgl. die Kurven der Fig. 2 bis 4 und 7 bis 9).
Diese Menge ist ausreichend klein gegenüber den in Bewegung befindlichen Luftmengen, was eine gute Volumensmessung gewährleistet, die für das Pumpen der Flüssigkeitsdosis erforderlich ist. Dieser Luftstrom wird mit einer so großen Geschwindigkeit eingespritzt und dann wieder angesaugt, daß er keine Einwirkung auf die Bewegung der Flüssigkeit hat, die sich an der Öffnung der Entnahmespitze befindet. Der Ausstoß- und Ansaugungszyklus wird dabei in einer Zeit von einigen Millisekunden durchgeführt. Der Druckfühler 5 seinerseits reagiert auf eine Geschwindigkeit von etwa 100 us. Bei dieser Geschwindigkeit ist die Flüssigkeit nicht in der Lage, in den Aufsatz 7 einzutreten.
Die Verwendung eines solchen Systems ist besonders interessant, wenn die Flüssigkeit, die mit der Öffnung der Entnahmespitze 7 in Kontakt tritt, eine geringe Oberflächenspannung besitzt. Die Erfindung gestattet in vorteilhafterweise außerdem die Überprüfung der Geometrie des Endes des Kegels, denn wenn dieses beispielsweise infolge einer schlechten Formung Unebenheiten aufweist, wird der ein- und austretende Mikroluftstrom gestört, was eine Druckänderung mit sich bringt, die ohne Schwierigkeit mit Hilfe desselben Druckfühlers 5 erfaßt werden kann.
Der Luftstrom und der Luftrückstrom werden über eine Mikropumpe 4 erzeugt, die nach dem Pleuelstangen-Kurbel-Prinzip arbeitet, wobei ein Mikroschlauch 11 beispielsweise, aus Silicon komprimiert wird, dessen innerer Kapillarkanal einen kleinen Durchmesser von etwa einigen Zehntel Millimetern besitzt.
Dabei wird der Schlauch 11 bei jeder Motordrehung abwechselnd verformt und wieder in seine ursprüngliche Form gebracht, wodurch ein Luftstrom bzw. ein Luftrückstrom erzeugt wird. Dieser Luftstrom und der Luftrückstrom werden über den Schlauch auf die innere Kammer des Entnahmeaufsatzes 7 übertragen.
Hierzu ist eines der beiden Enden des Schlauchs 11 mit dieser inneren Kammer des Entnahmeaufsatzes 7 verbunden. Das andere Ende dieses Schlauchs 11 ist mit Hilfe eines Stopfens 17 verschlossen. Der Druckfühler 5 seinerseits ist in direkter Verbindung mit dem Luftkanal des Pumpmechanismus der Pipette. Die Pipette ist von einer Standardausführung und arbeitet nach dem bekannten Prinzip der Bewegung eines Luftpolsters.
Gemäß einem Beispiel, das in Fig. 2 dargestellt ist, handelt es sich bei den verschiedenen Typen von elektronischen Signalen, die vom Mikrodruckfühler 5 kommen, um Standardsignale, die durch jeden beliebigen Mikrorechner verarbeitet werden können, der programmiert ist, um ein Signal von einigen Millivolt zu erfassen, das augenblicklich (einige Millisekunden) einige Hunderte Millivolt werden kann.
Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, das Volumen des Luftstroms und Luftrückstroms beispielsweise um einige Bruchteile von Mikrolitern bis einige Mikroliter variieren zu lassen, sowie die Pulsfrequenz, die das Pulsen dieses Luftvolumens gestattet, um einige zehn Hertz bis einige hundert Hertz variieren zu lassen.
Der Luftstrom kann auch durch andere Systeme erzeugt werden, wie z. B. durch einen dichten Mikrolautsprecher, dessen Schallmembran als eine Pumpenmembran wirkt. Der an den Lautsprecher angelegte dichte Hohlraum schließt ein kleines Luftvolumen ein, das dann in den oberen Teil des Entnahmeaufsatzes 7 eingespritzt wird.
Auf dieselbe Weise ist es möglich, jedes piezoelektrische System zu verwenden, das diese Pumpfunktion in vorteilhafter Weise erfüllen kann.
Die oben beschriebene Erfindung wird als System zur Erfassung des Stands einer zu entnehmenden Flüssigkeit 2 verwendet. Es kann auch eine andere Funktion erfüllen, die mit einer vollständigen Verstopfung des Entnahmeaufsatzes 7 bei Bündigsein dieses Endes des Aufsatzes mit der Flüssigkeit verbunden ist. Dieses System gestattet auch die Erfassung einer partiellen Verstopfung des Entnahmeaufsatzes 7, beispielsweise wenn eine biologische Flüssigkeit 2 an einem der Enden dieses Entnahmeaufsatzes 7 oder in seinem Inneren eingetrocknet oder kristallisiert ist.
Diese Vorrichtung gestattet auch andere Leistungen.
Beispielsweise kann man die Erfassung eines Lecks an der Verbindung zwischen dem Entnahmekegel und dem Entnahmemechanismus vorsehen. Wenn nämlich an dieser Stelle ein Leck besteht, wird an den Anschlüssen des Fühlers 5 (Druck/Unterdruck) ein vollkommen anderes Unterdrucksignal abgenommen, da die Unterdruckspitze niedriger ist und das mit der Höhe der Wassersäule verbundene Plateau im Laufe der Zeit ständig abfällt. Die Neigung dieses Plateaus ist ein direkter Ausdruck für den Umfang des Lecks.
Es ist auch möglich, bei der Absaugung der biologischen Flüssigkeit das Auftreten von Blasen zu erfassen, da der nicht progressive Unterdruck vom Fühler erfaßt wird. In diesem Fall wird die einzige Unterdruckspitze 28 (Fig. 9) unterteilt, und man kann eine Vielzahl von Spitzen beobachten, deren Anzahl der Anzahl von Blasen entspricht, die die Öffnung der Entnahmespitze passieren. Das Gleichgewichtsplateau ist ebenfalls unkonstant.
Es ist auch möglich, einen unvollständig entleerten Aufsatz 7 zu erfassen. Bei dem Zyklus des Ausstoßes der entnommenen Flüssigkeit erzeugt der durch den Ausstoßmechanismus der Pipette 3 erzeugte Überdruck, wenn er zu schnell ist, oder wenn die Flüssigkeit ungünstige Benetzungseigenschaften besitzt, an den inneren Wänden des Entnahmeaufsatzes 7 das Vorhandensein einer gewissen Menge nicht-ausgestoßener Flüssigkeit, so daß eine Unterdosis abgegeben wird. Die Erfindung kann in diesem Fall die Bildung einer Koaleszenz der Flüssigkeit erfassen. Diese Koaleszenz erzeugt mindestens einen Flüssigkeitsring, der sich wie eine brüchige Membran verhält. Der Strom und der Rückstrom des in den Aufsatz 7 ausgestoßenen Luftvolumens werden dadurch gestört, was sich darin äußert, daß von dem Druckfühler 5 eine sehr geringe Druckänderung erfaßt wird. Wenn gleichzeitig der Aufsatz 7 nicht in die zu entnehmende Flüssigkeit 2 eintaucht, kann man daraus ableiten, daß die Entnahmespitze 7 unvollständig entleert ist, und es kann in diesem Fall ein neuer Ausstoßzyklus durchgeführt werden.
Es ist auch möglich, das Vorhandensein eines Aufsatzes zu erfassen, da bei Vorhandensein des leeren Aufsatzes ohne Kontakt mit Flüssigkeit eine durch das kleine eingespritzte Luftvolumen erzeugte Wechselwelle durch den Druckfühler 5 feststellbar ist, während bei Fehlen dieses Aufsatzes dieses Signal nicht besteht. Wenn die Pumpe 4 in kontinuierlichem Betrieb ist, und kein Kegel 7 auf die Pipette 3 aufgesteckt ist, tritt kein Signal auf. Ein solches Signal kann nur auftreten, wenn der Kegel 7 vorhanden ist. Dies stellt also eine neue Funktion der Erfassung des Vorhandenseins des Kegels 7 dar.
Man kann auch eine partielle Verstopfung erfassen. Die Verfahren zur Erfassung von Verstopfungen sind bekannt und sind Gegenstand von zahlreichen Patenten zur Erfassung einer vollständigen Verstopfung einer Entnahmenadel oder -spitze. Die Erfindung schlägt eine Vorrichtung vor, die ausschließlich auf dem Luftpolster über der Flüssigkeitssäule arbeitet, was die Empfindlichkeit des verwendeten Druckfühlers beträchtlich erhöht. Dabei äußert sich eine leichte Verstopfung des Eintritts des Kegels in einer schwachen Druckänderung, die, verglichen mit dem Signal des nicht verstopften Kegels, auf eine partielle Verstopfung hinweist.
Es können auch hydrostatische Kräfte bestimmt werden. Auf vorteilhafte Weise gestattet die erfindungsgemäße Vorrichtung aufgrund ihrer äußersten Empfindlichkeit die Verfolgung der Eigenschaften der Benetzbarkeit von inneren Oberflächen der Entnahmekegel 7 sowie der Oberflächenspannungen der verschiedenen biologischen Flüssigkeiten. Die Unterdruckspitze ist nämlich um so höher, je benetzender die Flüssigkeit ist und je hydrophober die Innenfläche des Kegels 7 ist. Mit Hilfe einer Gruppe von Hauptkurven, die im Steuerrechner gespeichert sind, ist es möglich, die biologischen Flüssigkeiten nach diesen neuen Kriterien zu beurteilen.
Es ist ferner möglich, den Kegel oder Aufsatz zu definieren. Die Qualität der Entnahmeaufsätze 7 hat eine große Bedeutung für ein biologisches Analysegerät, da die gesamte Entnahme während einer sehr kurzen Zeit seine Kapillaröffnung passiert. Die Geschwindigkeiten der biologischen Flüssigkeiten sind also örtlich schnell, woraus sich erklärt, daß eine geringfügige Verformung der Endes des Entnahmekegels die Geschwindigkeit der Flüssigkeit und damit die vom Instrument erwartete volumetrische Genauigkeit ändert. Unsere Erfindung macht eine geringe Änderung der Strömung der biologischen Flüssigkeit feststellbar, da die vom Druckfühler 5 gemessene Druckabweichung mit gespeicherten Hauptkurven verglichen wird.
Es ist möglich, die Entnahmegeschwindigkeit zu kontrollieren. Die äußerste Empfindlichkeit der Erfindung, die mit Unterdruck/Überdruck-Kurven verbunden ist, gestattet die Erfassung von geringen Entnahmegeschwindigkeitsänderungen, was eine große Bedeutung für die Genauigkeit des endgültigen entnommenen Volumens besitzt. Diese Elemente werden natürlich durch den aus dem Stand der Technik bekannten Rechner des Instruments gesteuert.
Schließlich ist es möglich, eventuell bestehende Lecks im Entnahmemechanismus zu kontrollieren. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in dem Pumpenkörper 11 genau positioniert. So ist es möglich, bei Fehlen eines Entnahmekegels 7 die Dichtheit in allen Teilen, die zu dem guten Betrieb beitragen, zu überprüfen. Der Kontrollvorgang kann vor Inbetriebnahme der Analysiervorrichtung durch eine künstliche Verstopfung des Endes des Kegelträgers vorgenommen werden. Durch den Pumpmechanismus 4 wird im Inneren der Pipette 3 ein Überdruck erzeugt, und der Druckfühler 5 überwacht während einer längeren Zeit, beispielsweise während einer Minute, das gute Verhalten dieses erzeugten Drucks.
Die Erfindung betrifft also ein Verfahren zur Erfassung eines Flüssigkeitsstands durch Druckänderung unter Verwendung eines Druckfühlers 5, der einem gepulsten, d. h. durch Einspritzen eines kleinen Volumens und dann wieder Ansaugen dieses Volumens erhaltenen Luftstrom zugeordnet ist.
Der Luftstrom ist von einer Frequenz von einigen Hertz bis zu einigen Hunderten von Hertz.
Das gepulste Luftvolumen ist eine Menge, die von einigen Nanolitern bis zu einigen Mikrolitern variiert.
Was das Vorhandensein von Luftblasen in der Probe 2 anlangt, so gestatten die Kurven 7 bis 9 die Darstellung dieses Problems.
Fig. 7 zeigt ein herkömmliches elektrisches Signal am Austritt des Druckfühlers 5, das durch ein Oszilloskop dargestellt wird. Dieses Signal setzt sich folgendermaßen zusammen:
Zunächst gibt es eine Grundlinie 21, die dem atmosphärischen Druck entspricht, wenn das Ende 8 oberhalb der freien Oberfläche 9 angeordnet ist. Dann entspricht das Signal 22b der Tatsache, daß das Ende 8 mit der freien Oberfläche 9 einer benetzenden Flüssigkeit 2 vor Ansaugung in Kontakt ist. Dann tritt ein Unterdruck 23 auf, was auf die Aufwärtsbewegung des Kolbens 19 gemäß F1 zurückzuführen ist, die das Ansteigen der Probe 2 im Aufsatz 7 bewirkt. Dann tritt infolge der Stabilisierung der Stellung der Probe 2 im Inneren des Aufsatzes 7 eine Verringerung des Unterdrucks 24 auf. Schließlich stellt sich ein Gleichgewichtsunterdruck 25 auf einem Pegel ein, der der Flüssigkeitssäule 2 entspricht.
Fig. 8 zeigt dasselbe elektrische Signal wie Fig. 7, wobei dieses jedoch durch das Vorhandensein von zahlreichen Blasen auf der Oberfläche der Probe gestört ist, die einen Schaum bilden. Deshalb sind die durch das Mittel 4 erzeugten Änderungen im Bereich B viel weniger regelmäßig (22c). Dies ist mit der Tatsache verbunden, daß der Druckfühler 5 abwechselnd das Vorhandensein von Flüssigkeit 2 und von Luft erfaßt. In diesem Fall besteht das Signal aus den oben beschriebenen Teilen 21, 23, 24 und 25, wobei 22b durch 22c ersetzt wird.
Fig. 9 zeigt schließlich dasselbe elektrische Signal wie Fig. 7, wobei dieses jedoch durch das Vorhandensein einer Luftblase im Inneren der Probe gestört wird, die, wobei diese Luftblase von der Saug- und Entnahmevorrichtung im Bereich C angesaugt wird. Diese Kurve besitzt ebenfalls die Teile 21, 22b und 25, wobei die Teile 23 und 24 fehlen, da sie durch einen Unterdruck 28 der durch eine Luftblase gestörten Probe 2 im Aufsatz 7 ersetzt sind.
Die Erfindung gestattet die Erfassung von Lecks zwischen dem Kegel und der Pipette, aber auch das Vorhandensein von Gasblasen in der Probe bei der Entnahme, die Erfassung von unvollkommen geleerten Kegeln, das Vorhandensein eines Kegels, die partielle Verstopfung eines Kegels durch ein biologisches Reagens. Die Erfindung gestattet ferner die Bewertung der hydrostatischen Kräfte (Oberflächenspannung/Benetzbarkeit), die Bewertung des Kegels (Geometrie/Formung des Endes), die Kontrolle der Geschwindigkeit der Entnahmevorrichtung, die Kontrolle des Fehlens eines Lecks im Mechanismus der Vorrichtung.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform kann die Pipette 3 von einfacherer Struktur als die in Fig. 1 dargestellte Pipette sein. Bei dieser Ausführungsform, die in Fig. 10 dargestellt ist, ist kein eine Druckänderung erzeugendes Mittel vorgesehen. Es ist lediglich in einer seitlichen Stellung - wobei diese Stellung nicht unbedingt erforderlich ist - der Druckfühler 5 vorgesehen, der selbst mit Mitteln 6 zu Analyse der Meßparameter verbunden ist.
Der Gegenstand dieser Erfindung besteht in der Verwendung des Kolbens 19 zur Erzeugung eines kontinuierlichen und konstanten Luftstroms im Bereich des Aufsatzes 7. Zu diesem Zweck wird der Kolben 19 vor Verwendung gemäß F1 maximal nach oben bewegt. Sobald die Pipette 3 automatisch oder manuell in Bewegung versetzt wird, um sich einem zu erfassenden Flüssigkeitsstand zu nähern, wie dies in Fig. 10 dargestellt wird, wird der Kolben 19 in eine Bewegung gemäß F2 versetzt, um am Ende der Pipette 3 und des Aufsatzes 7 die in ihnen enthaltene Luft auszustoßen. Diese Luft tritt also auf Höhe des unteren freien Endes 8 dieses Aufsatzes 7 aus.
Solange das freie Ende 8 nicht mit einer flüssigen oder festen Oberfläche in Kontakt kommt, ist der vom Fühler 5 gemessene Druck natürlich konstant. Sobald das Ende 8 sich in Nähe einer Oberfläche 9 befindet, ist diese bestrebt, das Ende 8 mehr oder weniger vollständig zu verschließen und damit den Druck im Inneren der Pipette 3 und des Aufsatzes 7 ansteigen zu lassen. Die Messung dieser Druckänderung ist für die Erfassung des Vorhandenseins einer Oberfläche 9 von Interesse.
Wie die Fig. 11, 12 und 13 zeigen, kann man in Abhängigkeit von den vom Druckfühler 5 übertragenen Signalen die Natur der Flüssigkeit oder des darunter befindlichen festen Körpers bestimmen. Im Fall eines festen Körpers ist es durchaus möglich, eine Messung zur Erfassung der Oberfläche vorzunehmen, die nicht vertikal ist, wie es bei festen Körpern der Fall ist.
In Fig. 11 sieht man, daß das Signal zunächst links in der Figur horizontal ist und dem atmosphärischen Druck oder jedenfalls dem Druck entspricht, der im Inneren der Pipette 3 und des Aufsatzes 7 unter der Einwirkung des vom Kolben 19 erzeugten Luftstroms herrscht. Zu einem bestimmten Zeitpunkt wird die Gerade in eine Kurve umgewandelt, die ansteigt und eine gewisse Anzahl von aufeinanderfolgenden Spitzen bildet. Diese Kurve entspricht der Tatsache, daß das freie Ende 8 des Aufsatzes 7 sich auf Höhe der freien Oberfläche 9 der zu erfassenden Flüssigkeit 2 befindet.
Die Spitzen entsprechen also der Bildung von Luftblasen im Inneren der Flüssigkeit. Wäre die in Kontakt befindliche Oberfläche ein fester Körper gewesen, gäbe es ebenfalls eine Druckerhöhung und daraufhin ein hohes Druckplateau, das anzeigt, daß keine Möglichkeit der Blasenbildung besteht, was in Fig. 13 dargestellt ist.
Im Fall von Fig. 12 dagegen stellt man zwei erste Spitzen fest, die charakteristisch sind, da auf sie ein abfallendes Plateau folgt, das im wesentlichen zu einer Rückkehr zum atmosphärischen Druck führt. Jede dieser Spitzen, auf die ein Plateau folgt, entspricht dem Vorhandensein einer Blase, die anfangs eine Druckerhöhung erfordert, dann eine Druckverringerung, die dem Aufblasen der Blase entspricht, und schließlich eine Rückkehr zum atmosphärischen Druck nach dem Platzen dieser Blase. Im besonderen Fall dieser Fig. 12 ist also leicht zu verstehen, daß der Aufsatz 7 in eine sehr kleine vertikale Abwärtsbewegung versetzt wird, die ihm erlaubt hat, mit einer ersten Blase in Kontakt zu kommen, sie aufzublasen, sie platzen zu lassen und dann mit einer zweiten Blase in Kontakt zu kommen, sie ebenfalls aufzublasen und platzen zu lassen, und schließlich mit der Flüssigkeit in Kontakt zu kommen, was sich im rechten Teil der Kurve von Fig. 12 in einer gewissen Anzahl von aufeinanderfolgenden Spitzen äußerst, die in jeder Hinsicht denen von Fig. 11 ähnlich sind.
Es ist also möglich, in Abhängigkeit von der Beschaffenheit der durch das Oszilloskop über den Druckfühler 5 erhaltenen Kurve zu bestimmen, welches die genaue Natur der angetroffenen Oberfläche ist. Es kann sich also um eine feste oder um eine flüssige Oberfläche handeln. Im zweiten Fall gibt es zwei Optionen, und zwar entweder das Vorhandensein von Blasen an der freien Oberfläche der Flüssigkeit oder keine Blasen an dieser Oberfläche.
Es ist durchaus auch möglich, das Vorhandensein von Blasen auf einer festen Oberfläche zu erfassen. Bei dieser Hypothese verbindet das vom Fühler 5 übertragene Signal den Anfang des Signals von Fig. 12 mit dem Signal von Fig. 13.
Die Erfindung kann also leicht zum Erfassen von Oberflächen verwendet werden, was besonders interessant sein kann, um den Kauf von wesentlich komplexeren Systemen, wie Lasersysteme oder optische Detektoren, die wesentlich teuerer sind, zu vermeiden.

Liste der Bezugszeichen

1 Entnahmevorrichtung
2 Biologische Probe
3 Pipette
4 Mittel zur Erzeugung einer Druckänderung oder Pumpe
5 Druckfühler
6 Mittel zur Analyse der Meßparameter
7 Aufsatz oder Kegel oder Spitze
8 Freies untere Endes des Aufsatzes 7
9 Freie Oberfläche der Probe 2
10 Die Probe 2 enthaltende Analyseschale
11 Schlauch
12 Träger
13 Kurbel
14 Pleuelstange
15 Druckrolle
16 Amboß
17 Stopfen
18 Körper der Pipette 3
19 Kolben der Pipette 3
20 Dichtringe
21 Grundlinie des Signals, die dem atmosphärischem Druck entspricht, wenn das Ende 8 oberhalb der freien Oberfläche 9 angeordnet ist
22a Signal, wenn das Ende 8 mit der freien Oberfläche 9 einer nicht-benetzenden Flüssigkeit in Kontakt ist, vor Ansaugung
22b Signal, wenn das Ende 8 mit der freien Oberfläche 9 einer benetzenden Flüssigkeit in Kontakt ist, vor Ansaugung
22c Signal, wenn das Ende 8 mit der freien Oberfläche 9 einer benetzenden Flüssigkeit in Kontakt ist, vor Ansaugung, wobei die Oberfläche der Probe 2 Schaum aufweist
23 Unterdruck infolge des Anstiegs des Kolbens 19 gemäß F1, was das Ansteigen der Probe im Aufsatz 7 mit sich bringt.
24 Abnahme des Unterdrucks infolge der Stabilisierung der Stellung der Probe 2 im Inneren des Aufsatzes 7
25 Gleichgewichtsunterdruck auf einem Pegel, der der Flüssigkeitssäule 2 entspricht
26 Freie Oberfläche der Probe 2 im Inneren der Pipette 3 im Fall einer nicht-benetzenden Flüssigkeit
27 Freie Oberfläche der Probe 2 im Inneren der Pipette 3 im Falle einer benetzenden Flüssigkeit
28 Durch eine Luftblase gestörter Anstieg der Probe 2 im Aufsatz 7
A Elektrisches Signal am Ausgang des Fühlers 2 vor Kontakt zwischen dem Ende 8 und der Probe 2
B Signal des Fühlers 5 nach Kontakt zwischen dem Ende 8 und der Probe 2 vor Ansaugung
C Signal des Fühlers 2 nach Kontakt zwischen dem Ende 8 und der Probe 2 nach Ansaugung
F1 Bewegung des Kolbens 19 im Körper 18 der Pipette 2 zur Ansaugung
F2 Bewegung des Kolbens 19 im Körper 18 der Pipette 3 zum Ausstoß
F3 Drehbewegung der Kurbel 13
F4 Bewegung der Komprimierung des Schlauchs 11 durch die Druckrolle 15
F5 Bewegung der Beseitigung der Komprimierung des Schlauchs 11 durch die Druckrolle 15

Claims

1. Verfahren zur Entnahme einer biologischen Probe über eine manuelle oder automatische Saug- und Pumpvorrichtung, die in einen Automaten integriert ist oder nicht, das darin besteht,

- dass ein Mittel betätigt wird, das eine Druckänderung und/oder einen Luftstrom im Inneren der Vorrichtung erzeugt,

- dass das freie untere Ende der Saug- und Pumpvorrichtung so positioniert wird, dass es mit der freien Oberfläche der biologischen Probe bündig ist,

- dass die Druckänderung und/oder ein Luftstrom in Inneren der Vorrichtung erfasst wird, wobei diese Erfassung dem Bündigsein des unteren Endes der Vorrichtung mit der freien Oberfläche der biologischen Probe entspricht, und

- dass eine Menge dieser Probe mit Hilfe der Vorrichtung in bündiger Stellung durch Absaugung entnommen wird, was verhindert, dass die äußeren Seitenwände der Vorrichtung durch die Probe anders verunreinigt werden als durch das, was durch den mehr oder weniger benetzenden Charakter der Probe verursacht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung des angesaugten und gepumpten Volumens zwischen einigen Nanolitern (nl) und einigen Mikrolitern (ul) beträgt und/oder die ständige Druckänderung, mit anderen Worten die Frequenz, zwischen einigen Hertz und einigen Hunderten Hertz (Hz) beträgt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom zwischen 10 und 50 ul pro Sekunde und vorzugsweise 20 bis 30 ul pro Sekunde beträgt.

4. Vorrichtung (1), die in einen Automaten integriert ist oder nicht, zur manuellen oder automatischen Entnahme einer biologischen Probe (2), umfassend:

- mindestens ein Mittel, das eine Druckänderung (4) oder einen Luftstrom (19) im Inneren der Vorrichtung (1) im Ruhezustand erzeugt, und

- mindestens einen Druckfühler (5) zum Erfassen einerseits der Druckänderung im Ruhezustand oder eines von dieser Druckänderung abweichenden Drucks oder andererseits eines Drucks, der von dem durch den Luftstrom erzeugten Druck im Inneren der Vorrichtung (1) abweicht,

dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner Mittel (6) zur Analyse der von dem oder den Fühlern (5) gelieferten Signale aufweist, um die Entnahme zu gestatten, wenn das freie untere Ende (8) der Saug- und Pumpvorrichtung mit der freien Oberfläche (9) der biologischen Probe (2) bündig ist, ohne dass die äußeren Seitenwände der Vorrichtung (1) durch die Probe (2) anders als durch das verschmutzt sind, was ggf. durch den mehr oder weniger benetzenden Charakter der Probe verursacht wird.

5. Automatische Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Druckänderung erzeugende Mittel (4) aus einem Schlauch (11) besteht, der durch jeden Hin- und Herbewegungsmechanismus (12-17) regelmäßig komprimiert und dekomprimiert werden kann.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das den Luftstrom erzeugende Mittel (19) aus dem Kolben (19) der Pipette (3) besteht, wenn dieser die Luft aus der Pipette (3) nach außen ausstößt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das freie untere Ende (8) der Vorrichtung (1) aus einem Einwegaufsatz (7) besteht.

8. Verfahren zum Erfassen einer partiellen oder vollständigen Verstopfung im Bereich einer manuellen oder automatischen Vorrichtung (1) zur Entnahme einer biologischen Probe (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, das darin besteht,

- dass ein Mittel betätigt wird, das eine Druckänderung und/oder einen Luftstrom im Inneren der Vorrichtung erzeugt, und

- dass eine Druckänderung gemessen wird, die von der normalen Druckänderung im Inneren der Vorrichtung abweicht und die durch eine partielle oder vollständige Verstopfung des freien unteren Endes der Vorrichtung verursacht wird.