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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Nachweisen
einer unvorschriftsmäßigen Menge
Flüssigkeit
in einer Abgabespitze und/oder einer Flüssigkeit an unvorschriftsmäßigen Orten
in der Spitze.
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Stand der
Technik
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Es
ist üblich,
einer Blutbank gespendetes Blut zu untersuchen, indem es aus einer
Pipettenspitze in Töpfe
einer „Microtiter"-Platte für eine Reaktion abgegeben
wird, um das Vorliegen einer infektiösen Krankheit festzustellen.
Bei diesen Untersuchungen ist es kritisch, daß die richtige Menge Blut abgegeben wird,
nicht mehr und nicht weniger. Diese wird wiederum teilweise dadurch
festgelegt, daß das
korrekte Volumen Blut in die Spitze vor dem Abgeben angesaugt worden
ist. Solch eine Pipettenspitze ist mit einem leitfähigen Stempel
versehen, der das Niveau von Flüssigkeit
in dem primären
Behälter
abtastet. Nach dem Ansaugen kann er, obwohl er die Flüssigkeit
in der Spitze vor dem Zurückziehen
aus dem primären
Behälter
nachweisen kann, den Zustand der Flüssigkeit nicht bestimmen, d.
h., ob sie Blasen aufweist. Der Grund ist, daß die Luftblasen von Flüssigkeit
umgeben sind und immer noch leitfähig sind.
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Solche
herkömmlichen
Vorrichtungen haben in den meisten Fällen gut funktioniert. Es gibt
jedoch isolierte Beispiele, bei denen das System die unvorschriftsmäßige Abgabe
nicht angemessen nachweist:
- a) falls Blutprobe
von der Spitze als ein herabhängender
Tropfe anschließend
an das Ansaugen oder Abgeben herabhängt, oder
- b) falls die Luftblasen oder etwas ähnliches in die Spitze angesaugt
worden sind, so daß die
angesaugte Probe aufgrund der Luftblase(n) kleiner als erwartet
ist oder
- c) die Flüssigkeit über den
Stempel gedrückt
worden ist.
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Der
Zustand (a) ist ein Folgeproblem des Ansaugens, weil das nominale
Volumen in der Spitze vorliegt und ein zusätzliches Volumen anwesend ist, das
von der Spitze herabhängt.
Das zusätzliche
Volumen wird zu dem nominalen Volumen bei dem nächsten Abgeben hinzugefügt, so daß das zu
untersuchende Volumen signifikant verändert wird. Es wird angemerkt, daß das Problem
des herabhängenden
Tropfens ebenso nach dem Abgeben auftreten kann – falls das gesamte abgegebene
Volumen oder ein Teil des abgegebenen Volumens die äußere Seite der
Spitze während
des Abgebens aufwärts
benetzt und dort als herabhängender
Tropfen nach dem Abgeben verbleibt, wird das zur Abgabe in einen
Topf für
eine Untersuchung vorgesehene Volumen um die Menge des/der benetzenden
Tropfens) zu klein sein. Der Zustand (a) kann ferner ein Hinweis
auf ein aus Fibrin jetzt in oder auf der Spitze gebildetes Gerinnsel sein,
das ebenfalls Luftblasen in der Spitze verursachen kann. Ähnlich wird
der Zustand (c) durch Gerinnselbildung verursacht, so daß der Abgabedruck Flüssigkeit über den
Stempel drückt.
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Der
Zustand (b) stellt ein Problem dar, weil im Gegensatz zu dem mit
Hilfe des leitfähigen
Stempels nachgewiesenen Ergebnis tatsächlich ein unzureichendes Volumen
zum Abgeben vorliegt, wie es durch das Volumen der Luftblase(n)
repräsentiert wird.
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Andere
Lösungen
sind in Erwägung
gezogen worden, sind jedoch unbefriedigend. Die Verwendung eines
Druckwandlers zum Verfolgen von Anzeigerdruckschwankungen während des
Abmessens ist aufgrund der Gegenwart des leitfähigen Stempels innerhalb der
Spitze nicht möglich.
Die Verwendung einer Digitalkamera zum Aufzeichnen von Abbildungen der
Spitze für
einen Vergleich der Rohdaten mit einem „visuellen Standard" ist teuer und unpräzise. Eine
visuelle Untersuchung wird durch die optische Komplexität der Spitze
undeutlich gemacht. Lipämische,
hämolytische
oder ikterische Proben können Blasen
visuell verdecken.
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Entsprechend
gab es vor dieser Erfindung einen erheblichen Bedarf, den Nachweis
eines vorschriftsmäßigen Ansaugens/einer
vorschriftsmäßigen Abgabe
von Blutproben für
solche Dinge wie Blutbankuntersuchungen zu verbessern.
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Kurzbeschreibung
der Erfindung
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Wir
haben ein Verfahren und eine Vorrichtung erdacht, die den Nachweis
des falschen Ansaugens/Abgebens verbessert.
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Insbesondere
wird gemäß einem
Aspekt der Erfindung, der in dem Verfahrensanspruch 11 beschrieben
ist, ein Verfahren zum Nachweisen des Status einer wäßrigen Flüssigkeit
in einer Abgabespitze mit einer Achse und einer Fähigkeit
geschaffen, Licht einer Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen
etwa 630 nm und etwa 2000 nm hierdurch zu übertragen, mit den Schritten:
- a) Ansaugen der Flüssigkeit in eine der Spitzen, um
die Spitze bis zu einem nominalen Niveau zu füllen;
- b) Abtasten der Flüssigkeit
in der Spitze mit Hilfe eines Abtasters, der eine Lichtquelle und
einen Lichtdetektor umfaßt,
wobei die Quelle und der Detektor entlang einer im wesentlichen
zu der Achse der Spitze senkrechten Richtung ausgerichtet sind;
- c) Liefern einer relativen Bewegung zwischen der Spitze und
dem Abtaster, während
der Schritt b) ausgeführt
wird, so daß der
Abtaster von einer ersten Stellung unterhalb der Spitze, wo ein
herabhängender
Tropfen der wäßrigen Flüssigkeit angeordnet
sein würde,
falls er anwesend wäre, zu
einer vorbestimmten zweiten Stellung oberhalb der ersten Stellung
abtastet, die das nominale Niveau repräsentiert;
- d) während
des Durchführens
der Schritte b) und c) getrenntes Nachweisen an jedem von mehreren
Abschnitten der Spitze zwischen und einschließlich der ersten Stellung und
der zweiten Stellung der Menge des an den Detektor übertragenen
Lichts, so daß alle
flüssigkeitsenthaltende Niveaus
innerhalb der Spitze nachgewiesen werden;
- e) Vergleichen des im Schritt d) nachgewiesenen Lichts mit Licht,
welches bekanntermaßen übertragen
wird, falls eine Flüssigkeit
nur an allen den Niveaus frei von Luftblasen anwesend ist; und
- f) Markieren des Ergebnisses als fehlerhaft, falls Wasser in
der ersten Stellung frei von Luftblasen nachgewiesen wird; oder
falls es an irgendeinem der Niveaus innerhalb der Spitze bis hinauf
zu und einschließlich
der zweiten Stellung nicht nachgewiesen wird; oder falls es oberhalb
der zweiten Position nachgewiesen wird. Weitere Nachweisverfahren
sind in den Ansprüchen
1 und 2 beschrieben.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung, wie er in Anspruch 7 beschrieben ist,
wird eine Vorrichtung zum Nachweisen eines unvorschriftsmäßigen Flüssigkeitsgehalts
einer Meßspitze
eines Analysators geschaffen, wobei die Spitze eine Achse (14)
aufweist, mit:
- a) einem Abtaster mit einer
Lichtquelle, einem Lichtdetektor und Mitteln zum Übertragen
von Licht von der Quelle zu dem Detektor bei einer Wellenlänge, die
zwischen etwa 630 nm und etwa 2000 nm beträgt;
- b) Bewegungsmitteln zum Liefern einer relativen Bewegung einer
der Spitzen an dem Abtaster vorbei, so daß der Abtaster die Spitze und
deren Inhalt abtastet;
- c) einer Steuereinheit der Bewegungsmittel und des Detektors,
die den Detektor richtet, um durch die Spitze hindurch zu dem Detektor
an sowohl mindestens mehreren aneinander angrenzenden Abschnitten
der Spitze als auch gerade unterhalb der Spitze, wo irgendein herabhängender
Tropfen angeordnet sein würde, übertragenes
Licht nachzuweisen; und
- d) einem Vergleicher, der das an den mehreren Niveaus übertragene
Licht mit dem Licht vergleicht, das bekannt ist, die Spitze, die
blasenfreie Flüssigkeit
enthält,
bei jedem der Niveaus zu repräsentieren.
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Entsprechend
ist es ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung, das unvorschriftsmäßiges Abgeben
aus Spitzen aufgrund von Fehlern beim Ansaugen oder Abgeben nachgewiesen
werden kann, sogar bei der Gegenwart eines undurchsichtigen Stempels,
der die Flüssigkeit
für Leitfähigkeitsuntersuchungen
berührt.
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Zeichnungen
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Andere
vorteilhafte Merkmale werden mit Bezug auf die folgende ausführliche
Beschreibung deutlich werden, wenn sie im Zusammenhang mit den angehängten Zeichnungen
gelesen wird. Hierbei zeigen:
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1 eine fragmentarische isometrische Ansicht
einer bevorzugten erfindungsgemäßen Vorrichtung,
die ebenso das Verfahren der Erfindung veranschaulicht;
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2 ein Diagramm eines Fluidvolumens
innerhalb der Spitze aufgetragen gegen die nachgewiesene übertragene
Lichtstrahlung, wenn die Spitze vorschriftsmäßig gefüllt ist, nachdem das durch
die keine Flüssigkeit
enthaltende Spitze übertragene Licht
hiervon abgezogen worden ist;
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3A und 3B Diagramme von Übertragungsspannungen aufgetragen
gegen die abgetastete Stellung gemessen bezüglich des Öffnungsendes der Spitze, wo bei
bei 3A die Trockenspitze-Blankowerte
abgezogen worden sind und sie bei 3B nicht
abgezogen worden sind;
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4 eine computererzeugte
Abbildung eines Lichtübertragungsgrads
in Volt durch die vorschriftsmäßig mit
Flüssigkeit
gefüllte
Spitze aufgetragen über
der x- und der y-Achse, die sich entlang eines durch deren Achse
aufgenommen Spitzenquerschnitts erstrecken;
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5 und 6 Abbildungen ähnlich zu der nach 3, die jedoch eine nachweisbare
Abbildung darstellen, die auftritt, wenn verschiedene Versagensmodi
aufgetreten sind;
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7 ein Diagramm der Subtraktionsspannungen,
die man erhält,
wenn ein Diagramm ähnlich zu
dem der 4 für eine perfekt
gefüllte
Spitze unter dem Stempel von dem tatsächlichen Referenzdiagramm nach 4 abgezogen wird;
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8 und 9 Diagramme ähnlich zu dem nach 7, die jedoch die Ergebnisse
des Subtrahierens der Diagramme der 5 bzw. 6 von dem Diagramm nach 4 zeigen;
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10 eine Abbildung ähnlich zu
der nach 4, die jedoch
nur die Region oberhalb des Stempels bei der Abwesenheit von Flüssigkeit
zeigt;
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11 eine Abbildung ähnlich zu
der nach 10, die jedoch
die nachweisbare Abbildung darstellt, die auftritt, wenn die Flüssigkeit
unbeabsichtigt oberhalb des Stempels vorliegt; und
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12 ein Subtraktionsdiagramm ähnlich zu dem
nach 8, bei dem die
Abbildung nach 11 mit
der nach 10 verglichen
wird.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Die
Erfindung wird hiernach mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben, wobei ein leitfähiger,
undurchsichtiger Stempel innerhalb der Spitze umfaßt ist und
die angesaugte Flüssigkeit
Vollblut zum Untersuchen in Blutbanken ist. Zusätzlich ist die Erfindung unabhängig von
der An der zum Ansaugen und zum Abgeben verwendeten Spitze, egal
ob ein Stempel vorliegt oder nicht, und unabhängig von der involvierten Flüssigkeit
und seiner Untersuchung verwendbar, vorausgesetzt daß die An
der Spitze und die Flüssigkeiten
dazu neigen, eine nur visuell, d. h. mit Hilfe eines Auges oder
mit Hilfe einer Digitalkamera durchgeführte Untersuchung zu beeinflussen.
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Kurz
gesagt umfaßt
das erfindungsgemäße Verfahren
ein getrenntes Nachweisen der Menge durch verschiedene Abschnitte
der Spitze übertragenen
Lichts, wenn die Flüssigkeit
während
der Verwendung anwesend ist, d. h., indem schrittweise abgetastet
wird, und ein Vergleichen mit dem Licht, das bekannterweise übertragenen
wird, falls die Flüssigkeit
nur dort vorliegt, wo sie sein sollte. In der Praxis wird dies vorzugsweise
auf zwei alternativen Wegen gemacht – einer, der mit Hilfe von 2 repräsentiert wird, sieht vor, daß von der „unbekannten" Abbildung ein „Blanko" abgezogen wird,
das die Werte des übertragenen
Lichts durch dieselbe Spitze angibt, in der keine Flüssigkeit
vorliegt, und daß jeder
der mehreren Abschnitte integriert wird, um einen über das Gesamte
summierten absoluten Wert zu liefern, und anschließend dieser
Wert mit einer kalibrierten Tabelle oder Kurve von Wegen verglichen
wird, die mit mehr oder weniger vorliegenden Luftblasen erzeugt wurden.
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Wie
hierin verwendet bezieht sich „integrieren" oder „Integration" auf ein allgemeines
Summieren der Übertragungswerte über alle
Pixel, die die Spitzenabbildung repräsentieren, egal ob tatsächlich eine
Integralfunktion verwendet wird.
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Das
andere alternative Verfahren sieht das Abbilden der Werte der Lichtdurchlässigkeit
der „unbekannten" Spitze über eine
zweidimensionale Darstellung und ein Vergleichen dieser Werte mit
solchen abgebildeten Wegen für
eine Spitze vor, die nur dort Flüssigkeit
aufweist, wo sie sein sollte, so daß irgendeine signifikante Abweichung,
die im folgenden als „abweichender
Wert" bezeichnet
wird, markiert werden kann.
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Bei
beiden Verfahren wird, da verschiedene Abschnitte der Spitze abgetastet
werden und individuelle Algorithmen für jeden Abschnitt verwendet werden,
das Vorliegen von Luftblasen, falls es irgendwelche gibt, leichter
bei den einzelnen Abschnitten nachgewiesen, als es der Fall wäre, wenn
der Abtaster eine einzelne, jedoch vollständige Abtastung der gesamten
Spitze aufnähme
und ein einzelner Algorithmus verwendet würde.
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Wie
gut bekannt ist, werden die Werte der Lichtübertragung als Spannungen ausgedrückt, die von
dem Detektor erzeugt werden. Darüber
hinaus wird bei dem Gebrauch von Absorptionswerten anstelle der
Lichtübertragung
immer noch die Messung der Übertragung
verwendet, da die Absorption als das Inverse des übertragenen
Lichts durch eine Spitze mit vorliegender Flüssigkeit bestimmt wird.
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Es
ist der oben angegebene Schritt des Subtrahierens der Lichtübertragung
des „Blankos", d. h. einer leeren
Spitze, die es der CCD-Anordnung, die hiernach beschrieben wird,
gestattet, in der Ausführungsform
nach 2 die oben im „Stand
der Technik" angemerkten
Probleme mit Digitalkameras zu vermeiden. In ähnlicher Weise ist es der Vergleich der
abgebildeten Werte der unbekannten Spitze, d. h. der Spitze, die
Flüssigkeit
in einem unbekannten Zustand enthält, mit den abgebildeten Werte
einer perfekt mit Flüssigkeit
gefüllten
Spitze, die einer CCD-Anordnung erneut gestattet, für die Abbildung verwendet
zu werden, während
die Probleme der Digitalkamera, die oben in dem „Stand der Technik" erwähnt wurden,
vermieden werden.
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Es
wird als nächstes
Bezug auf 1 genommen;
die erfindungsgemäße Nachweisvorrichtung 10 zum
Nachweisen einer vorschriftsmäßigen Flüssigkeit
in einer Meßspitze 12 mit
einer Achse 14, die in einem ansonsten herkömmlichen
klinischen Analysator verwendet wird, umfaßt einen Abtaster 16,
der wiederum eine Lichtquelle 18, zum Beispiel eine LED 20,
umfaßt,
die einen Lichtwellenleiter 22 beleuchtet, um einen linearen
Strahl 24 über
eine Spanne auf einen Detektor 26 zu richten, der vorzugsweise
aus einer herkömmlichen
linearen CCD-Anordnung
besteht, wobei die LED und die Anordnung konstruiert sind, um Licht
einer oder mehrerer Wellenlängen
zwischen etwa 630 nm und 2000 nm auszusenden bzw. nachzuweisen.
Unterhalb von 630 nm gibt es zu viel Störung aufgrund der Absorption,
die von Bilirubin und Hämoglobin
verursacht wird. Eine sehr bevorzugte Wellenlänge ist 880 nm. Der Detektor 26 überträgt wiederum über eine
Leitung 28 ein Signal in Volt, das Licht repräsentiert,
das umgekehrt proportional zu der Menge von Flüssigkeit übertragen wird, die den Strahl 24 auffängt.
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Zusätzlich,
um eine relative Bewegung einer befestigten Pipettenspitze 12 zu
liefern, befestigt ein Spitzenhalter 30 die Spitze 14 und
ist mit einem Hebewerk, zum Beispiel einem Rahmen 32 und
einem Ausgleichskegelrad 34, verbunden, das mit Hilfe eines
herkömmlichen
Motors angetrieben ist, der nicht gezeigt ist, um die Spitze 12 an
dem Strahl 24 vorbei zu bewegen, Pfeil 36, um
dem Abtaster 16 zu gestatten, die Spitze an jedem vertikalen
Abschnitt entlang der Achse 14 unter einem Winkel α abzutasten,
wobei α im
allgemeinen 90° beträgt, d. h.
allgemein senkrecht zu der Spitzenachse 14 ist. Wie es
hierin verwendet wird, bedeutet „allgemein", wenn es in diesem Kontext verwendet
wird, plus oder minus 10°.
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Somit
werden Abtastungen für
Spitzenabschnitte erhalten, die vertikal voneinander entlang der
Spitzenachse beabstandet sind. Ein Beispiel für eine Beabstandung der Abschnitte
ist ein Abstand von zwischen etwa 0,001 mm und etwa 1 mm.
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Irgendeine
Spitze 12 kann verwendet werden, jedoch umfaßt sie vorzugsweise
einen hohlen Körper 35 und
einen inneren, elektrisch leitfähigen Stempel 37,
der entlang der Achse 14 mit Hilfe eines herkömmlichen
Motors angetrieben wird, der nicht gezeigt ist. Der Stempel 37 ist
herkömmlich
und umfaßt
einen Konus 38, der gegen die innere Oberfläche 39 der
Spitze 12 an einer Wischlinie 41 wischt, um ein
teilweises Vakuum oder einen teilweisen Druck zu erzeugen, um Flüssigkeit
(als Flecken in 1 gezeigt)
anzusaugen oder auszustoßen.
Der Stempel 32 ist elektrisch leitfähig, um, wenn der Konus 38 sich
am Boden der Spitze 12 befindet, Flüssigkeitsniveaus des Behälters, von
dem Flüssigkeit angesaugt
wird, nachweisen zu können.
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Darüber hinaus
ist eine herkömmliche
Steuereinheit 40 mit dem Motorantriebsgetriebe 34 verbunden,
um sicherzustellen, daß die
mit Hilfe eines herkömmlichen
Vergleichers 42 gesammelten Signale für mehrere aneinander angrenzende
Abschnitte der Spitze gesammelt werden, die alle Niveaus innerhalb
der Spitze repräsentieren,
an denen Flüssigkeit vorliegen
sollte, einschließlich
gerade unterhalb einer Öffnung 43 der
Spitze, wo ein Tropfen Flüssigkeit
herabhängen
könnte,
und gerade oberhalb von dort, wo Flüssigkeit sein sollte. Der Vergleicher 42 wiederum vergleicht
das durch eine Spitze „unbekannten" Zustands übertragene
Licht mit der Lichtübertragung, die
für die
selbe Spitze bekannt ist, die blasenfreie Flüssigkeit in jedem der aneinander
angrenzenden Abschnitte der Spitze enthält, d. h. Flüssigkeit
in Berührung
mit und unterhalb des Konus 38 aufweist. Sie umfaßt ferner
in einem Speicher eine Karte oder ein Diagramm der bekannten Übertragungswerte,
die die gleiche Spitze repräsentieren,
wenn entweder a) keine Flüssigkeit
vorliegt und der Konus 38 in seiner angehobenen Stellung
ist, die andernfalls eine mit Flüssigkeit
volle Spitze repräsentiert,
oder b) die Spitze 12 entweder Flüssigkeit herabhängend von
der Spitze 12 oder oberhalb des Konus 38 aufweist.
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Wie
leicht ersichtlich ist, sind die Steuereinheit 40 und der
Vergleicher 44 vorzugsweise und bequemerweise beide Teil
einer elektronischen Vorrichtung, wie sie Fachleuten gut bekannt
ist.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
erzeugt eine oben angegebene Alternative das Ergebnis nach 2. Das heißt, daß als erstes
unter Verwendung von vorzugsweise der Vorrichtung nach 1 Flüssigkeit in die Spitze 12 angesaugt
wird, um sie nominal zu füllen,
wie in 1 gezeigt ist.
Die Spitze 12 wird dann abgesenkt, Pfeil 36, um
die Spitze mit dem Strahl 24 abzutasten. (Alternativ kann, was
jedoch mühsamer
ist, die Spitze 12 stationär gehalten werden und der Abtaster 16 relativ
zu ihr bewegt werden.) Während
die Spitze 12 durch den Strahl 24 passiert, empfängt der
Vergleicher 42 Übertragungssignale
für jeden
der mehreren Abschnitte innerhalb der Spitze 12, an denen
nominal Flüssigkeit
existiert, d. h. von der niedrigsten Stellung in der Spitze 12 hoch
bis zu dem Punkt, an dem der Konus 38 in einem Wischkontakt
mit der Seitenoberfläche 39 ist.
Ein Übertragungssignal
wird ebenfalls für
eine Stellung unterhalb der Spitze, um irgendeinen herabhängenden
Tropfen nachzuweisen, als auch oberhalb der Konuswischstellung empfangen,
um nachzuweisen, ob Flüssigkeit
unsachgemäß oberhalb
des Konus herausgedrückt
worden ist.
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Für jedes
Spitzenabschnittssignal „subtrahiert" der Vergleicher 42 das Übertragungssignal
heraus, das von einer trockenen Spitze, jedoch mit dem Stempel 37 in
der gleichen angehobenen Stellung erzeugt wurde, und erzeugt einen
absoluten Wert des Differenzsignals.
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Der
absolute Wert des Differenzsignals wird, wie oben angemerkt ist, über alle
Abtaststellungen integriert oder summiert, um einen Gesamtwert der Lichtdurchlässigkeit
einzig aufgrund der Flüssigkeit zu
erhalten (die Trockenspitze-„Blanko"-werte sind subtrahiert
worden).
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An
dieser Stelle ist das Diagramm nach 2 nützlich. 2 ist ein kalibriertes Diagramm der
integrierten absoluten Werte der Übertragung für die fragliche
Spitze und wurde erhalten, indem die Werte der Übertragung, verringert um die
von jedem abgetasteten Abschnitt abgezogen Trockenspitze-Blankowerte,
integriert über
die gesamte Spitze von der Öffnung 43 bis
zur Wischlinie 41 für
entweder a) 4 Mikroliter Flüssigkeit
und 6 Mikroliter Luftblasen, b) 7 Mikroliter Flüssigkeit und 3 Mikroliter Luft,
c) 9 Mikroliter Flüssigkeit
und 1 Mikroliter Luft, d) 10 Mikroliter Flüssigkeit und keine Luftblasen
oder e) 13 Mikroliter Flüssigkeit
und keine Luftblasen aufgetragen wurden. Nur die so integrierten
Absolutwerte sind aufgetragen. Tatsächlich sind die x-Achsen-Werte
negativ, da die Trockenspitze-Blankoübertragungswerte
größer als
die Übertragungswerte
mit vorliegender Flüssigkeit
sind. Für
eine bestimmte Spitze, ähnlich
zu der in 1 gezeigten,
erzeugt dieses eine am besten angepaßte gerade Linie mit einer
Gleichung y = 0,1127x + 1,5257. Es ist offensichtlich, daß dieses
Diagramm vorab erstellt wird und in dem Vergleicher 42 gespeichert
ist.
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Der
Vergleicher 42 nimmt dann die Ablesung für die Spitze
unbekannten Zustands und lokalisiert den summierten absoluten Wert
des Signals auf der x-Achse. Bei diesem bestimmten Diagramm ist,
falls der Schnittpunkt nicht an dem Punkt liegt, der von einem summierten
Signal von 75,2 Volt ± 7
Volt erzeugt wird, welches der Wert auf der gestrichelten Linie
für 10
Mikroliter Flüssigkeit
ist, das Signal dann repräsentativ
für einen
Fehler, dahingehend daß das
nominale Flüssigkeitsvolumen
von 10 μl
und null Luftblasen nicht vorliegt.
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Dieser
Graph repräsentiert
natürlich
eine Nachschlagetabelle in dem Analysator, und der Mikroprozessor
muß daher
nur die Spannung der Übertragungswerte
nehmen und bestimmen, ob sie innerhalb von ±7 Volt um 75,2 Volt liegt.
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Es
ist leicht ersichtlich, daß die
tolerierte Abweichung von ±7
Volt den Wert 67, der 9 Mikroliter Flüssigkeit und 1 Mikroliter Luft
repräsentiert,
und den Wert 83 ausschließt,
der 11 Mikroliter Flüssigkeit repräsentiert.
Diese beiden Werte stellen Fehler dar und sind als solche zu markieren.
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Es
wird geschätzt
werden, daß die
nicht annehmbaren Abweichungen der Fälle a), b) und c), die oben
genannt wurden, die geringere als die erwarteten absoluten Werte
der Spannung erzeugen, zu erwarten sind. Das bedeutet, die Zahlen
sind tatsächlich
negative Spannungen aufgrund der Blankosubtraktion. Falls keine
Flüssigkeit
vorliegt, geht der absolute Wert auf null und je mehr Flüssigkeit
vorliegt, desto negativer wird der Wert und desto größer der absolute
Wert.
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Das
Diagramm nach 2 kann
jedoch weder irgendeine Flüssigkeit,
die von der Spitze unterhalb der Öffnung 43 herabhängt, noch
Flüssigkeit
erklären,
die an dem Stempel 38 oberhalb der Wischlinie 41 vorbei
gedrückt
worden ist. Um diese Fehler nachzuweisen, werden zusätzlich zu
dem Vergleichen der tatsächlichen
Ablesungen mit den vorausgesagten Ablesungen nach 2 Abtastungen unterhalb der Öffnung 43 und
oberhalb der Wischlinie 41 untersucht, entweder vor oder
nach dem Abziehen des Trockenspitze-Blankowertes. Falls sie nicht innerhalb
eines vorbestimmten Bereichs von Werten für ein nicht Vorliegen der Flüssigkeit
liegen, weisen die Ablesungen darauf hin, daß eine Abnormalität vorliegt,
und die Spitzenablesung wird dahingehend als fehlerhaft markiert,
daß sie
nicht innerhalb des vorbestimmten Bereichs von bekannten Gesamtwerten
für nominale
Flüssigkeitsvolumina
liegt. Erneut ist das „nominale
Volumen" eines,
bei dem keine Flüssigkeit
unterhalb der Öffnung 43 als
ein herabhängender
Tropfen oder oberhalb der Wischlinie 41 erscheint.
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3A und 3B stellen die Gültigkeit des Zusatzschrittes
zum Auswerten der Abtastung unterhalb der Öffnung 43 dar. In
dem Fall von 3A, sind die
Trockenspitze-Blankoübertragungswerte
abgezogen worden. (Die Zahlen entlang der x-Achse sind beliebige
Abstandswerte.) Eine Spitze ohne herabhängenden Tropfen erzeugte eine
Kurve 50, die bei der Abtastung an oder unterhalb der Öffnung 43 eine Ablesung
von weniger als –0,5
Volt ergab. Mit einem herabhängenden
Tropfen von 3 μl
zeigt eine Kurve 52 jedoch einen Spannungswert von größer als –0,5 an
oder unterhalb der Öffnung 43.
Das heißt
an der Öffnung 43 ist
die Spannungsablesung –1,0.
Eine Kurve 54 repräsentiert
einen herabhängenden
Tropfen von 5 μl.
Es wird ferner geschätzt,
daß ein
herabhängender
1 μl-Tropfen
beim Abtasten an oder unterhalb der Öffnung 43 einen Spannungswert
von –0,5 Volt
erzeugt. Irgendein herabhängender
Tropfen mit einem Volumen kleiner als 1 μl kann vernachlässigt werden.
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Somit
ergibt der vorbestimmte, für
die Abtastung unterhalb der Spitzenöffnung gestattete Bereich für den Fall,
bei dem das Trockenspitze-Blanko abgezogen wird, einen Absolutwert
von weniger als 0,5 Volt. Ähnlich
repräsentiert
eine Kurve 60 in 3B, bei
der keine Subtraktion der Werte des Trockenspitze-Blankos vorgenommen
wurde, keinen herabhängenden
Tropfen, wodurch ein Spannungswert von 4,8–4,9 Volt an oder unterhalb
der Öffnung 43 erzeugt
wird. Ein herabhängender
Tropfen von 3 μl
erzeugt jedoch, Kurve 62, einen Spannungswert von 3,4 Volt
an der Öffnung 43,
und ein Tropfen von 5 μl, Kurve 64,
erzeugt einen Wert von etwa 1,0 Volt. Es wird erwartet, daß ein Tropfen
von 1 μl
einen Wert von 4,5 Volt erzeugen wird. Somit umfaßt der vorbestimmte
Bereich akzeptabler Werte 4,6 Volt bis 4,9 Volt. Alle außerhalb
von diesem Bereich werden, wenn ein Trockenspitze-Blanko nicht abgezogen
ist, als fehlerhaft markiert.
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4 bis 12 sind beschreibend für eine alternatives
Verfahren zum Vergleichen der Spitze in einem unbekannten Zustand
mit den Übertragungswerten
für eine
Spitze mit einem perfekten Zustand, d. h. mit Flüssigkeit, die nur an den Niveaus
zwischen der Öffnung 43 und
der Wischlinie 41 frei von Luftblasen vorliegt. Bei dieser
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden die tatsächlichen Übertragungswerte
in Volt, die für
jeden Abschnitt mit Hilfe des Abtastens, wie oben beschrieben wurde, nachgewiesen
wurden, über
eine zweidimensionale Repräsentation
der Spitze in einem Querschnitt abgebildet und die Abbildung mit
der Abbildung verglichen, die für
eine Spitze mit unter perfekten Bedingungen vorliegender Flüssigkeit
erzeugt wurde.
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In
jedem Fall ist die Abbildung repräsentativ für einen Querschnitt, der im
allgemeinen vertikal durch die Achse 14 der Spitze ausgenommen
wurde. Die Abtastungen wurden alle bei 880 nm aufgenommen. Die x-Achsen-Werte
sind ± horizontale
Abstände
gemessen von der Achse 14, wohingegen die vertikalen Achsen-Werte
Abstände
vertikal von einem willkürlichen
Nullpunkt sind, welcher sogar in den 10–11 beibehalten ist, die einen
höheren
Abschnitt der Spitze abbilden.
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Ebenfalls
werden in jedem Fall die Roh-Übertragungswerte
für die
fragliche Spitze ohne die Subtraktion eines Trockenspitze-Blankos
dargestellt. Jedoch könnte
solch eine Subtraktion vor dem Abbilden bei einer weiteren alternativen
Ausführungsform
verwendet werden.
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In 4 ist eine abgebildete Abbildung
einer vorschriftsmäßig mit
einer Flüssigkeit
zwischen der Öffnung 43 und
der Wischlinie 41 gefüllten
Spitze gezeigt, wobei keine Luftblasen vorliegen. Die Kurve, die
gezeigt ist, gibt die Grenze für Übertragungs-Nullspannungen
von weniger als 0,2 Volt an, die nur die Flüssigkeit repräsentieren.
Dieses muß mit
den abgebildeten Ansichten von 5 und 6 verglichen werden. In 5 wurde die Spitze erst
mit 5 μl
H2O und dann 5 μl Luft gefüllt. Das Ergebnis ist eine
große Luftblase
in dem unteren Abschnitt der Spitze gerade oberhalb der Öffnung 43.
Die Konturlinien der Übertragungsspannungswerte
zeigen einen markanten Verlust von Nullspannungen in dem Bodenabschnitt, markiert
mit „> 0,2 Volt".
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Andererseits
wurden in 6 erst 5 μl Luft gefolgt
von 5 μl
H2O angesaugt, wodurch eine Luftblase in
dem oberen Abschnitt gerade unterhalb der Wischlinie 41 erzeugt
wurde. In diesem Fall sind die abgebildeten Null-Übertragungsspannungswerte
(< 0,2 Volt) in
dem oberen Abschnitt eingeschnürt
verglichen mit der „perfekten" Abbildung nach 4.
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Im
Betrieb vergleicht der Vergleicher 42 elektronisch die
zweidimensionalen Abbildungen der unbekannten Spitzen-Zustände mit
den perfekten Spitzen-Zuständen
auf Abweichungen bei den Konturlinien der ersteren Abbildung in
den zwei Dimensionen, die 0,1 Volt übertreffen. Das heißt, die
Spannungswerte von Pixeln der Untersuchungsabbildung werden mit
Hilfe des Analysators von den Spannungswerten der gleichen Pixel
aus der Referenzabbildung oder „perfekten" Abbildung abgezogen, um zu bestimmen,
ob irgendwo irgendwelche Differenzwerte existieren, die größer als
0,1 Volt sind.
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7 stellt die Vergleichsergebnisse
in Absolutwerten dar, wobei die Spitze vorschriftsmäßig ohne
Luftblasen gefüllt
war. Das Untersuchungsdiagramm ist nicht gezeigt, war jedoch im
wesentlichen identisch zu dem nach 4.
Somit ist 7 ein Diagramm
das keine Datenpunkte aufweist und ein erfolgreiches Füllen der
Spitze repräsentiert.
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Andererseits
zeigt das Vergleichsdiagramm nach 8,
ebenfalls in absoluten Werten, ein großes Gebiet mit > 0,1 Volt-Differenz
genau in dem abgeschnittenen Gebiet, daß in 5 „fehlt". Ähnlich zeigt 9 in einem Vergleichsdiagramm
Delta- oder Differenzspannungen > 0,1
Volt genau in den Gebieten des eingeschnürten Abschnitts, 6. Es ist das Vorliegen
von irgendwelchen Datenpunkten in 8 oder 9 (die als Nachschlagetabelle
in dem Mikroprozessor gespeichert sind), das den Analysator veranlaßt, eine
Fehlermeldung auszugeben.
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Ebenfalls
sind solche zweidimensionalen Abbildungen und Vergleiche nützlich,
um unerwünschte
und unakzeptable Flüssigkeit
oberhalb der Wischlinie 41 nachzuweisen, 10 und 11. 10 ist eine Abbildung ähnlich zu
der nach 4, jedoch des
Stempelabschnitts der Spitze oberhalb der Wischlinie 41.
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Wichtigerweise
ist der Stempelabschnitt der Spitze, der von der Abbildung nach 10 repräsentiert wird, frei von irgendwelcher
Flüssigkeit
oberhalb der Wischlinie 41. Im Gegensatz hierzu weist der
in 11 abgebildete Spitzenabschnitt,
welcher ebenfalls der Stempelabschnitt oberhalb der Wischlinie 41 ist,
12 μl H2O oberhalb der Wischlinie auf. (Die Spitzen
für beide 10 und 11 wiesen ebenso 10 μl unterhalb der Wischlinie auf.)
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Die
Abbildung der Konturlinien der 11 ist in
der Erscheinung leicht unterschiedlich von der der 10. Zum Beispiel wird eine Einschnürung beim Z-Abstand
5,4 beobachtet, der repräsentativ
für Flüssigkeit
oberhalb der Wischlinie 41 ist. Das Vergleichsdiagramm
von 12 zeigt Fehlerdaten
in vier verschiedenen Blöcken
stellvertretend für
die visuellen Unterschiede zwischen der 11 und der 10.
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Bei
diesem Abbildungsverfahren nach 4 bis 12 wurden die Übertragungswerte
nicht für
die Abtastung unterhalb der Öffnung 43 nachgewiesen. Statt
dessen wurde, wie gezeigt, das Verfahren von 3A und 3B verwendet.
Jedoch könnte
das Abbilden für
herabhängende
Tropfen unterhalb der Öffnung
ebenso verwendet werden.
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Die
hierin offenbarte Erfindung kann ohne irgendein Element ausgeführt werden,
das hierin nicht ausdrücklich
offenbart worden ist.