DE69914604T2

DE69914604T2 - Verfahren zur überwachung eines aufnahme- und abgabe-systems

Info

Publication number: DE69914604T2
Application number: DE69914604T
Authority: DE
Inventors: J. David HOWARD; Ramesh Kurukundi MURTHY; Ying Cha
Original assignee: Bayer AG; Bayer Corp
Current assignee: Siemens Healthcare Diagnostics Inc
Priority date: 1998-07-06
Filing date: 1999-07-05
Publication date: 2004-09-23
Anticipated expiration: 2019-07-06
Also published as: WO2000002055A1; ATE259069T1; EP1095281B1; DE69914604D1; JP2002519704A; AU4386199A; EP1095281A1; US6250130B1

Description

Querbezug zu in Zusammenhang stehenden Anmeldungen
Die vorliegende Erfindung ist eine Ausscheidung aus der US-Patentanmeldeschrift mit der Nr. 08/826,330 vom 27.03.1997, welche ihrerseits wiederum eine Ausscheidung aus der US-Patentanmeldeschrift mit der Nr. 08/499,820 vom 10.07.1995 ist, auf die nun verzichtet wurde.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft optische Fließ-Verifizierungssysteme und insbesondere ein optisches Fließverifizierungssystem, wobei Reflektivitätsmessungen zur Bestätigung der Ansaugung oder Abgabe eines Flüssigkeitsvolumens angewandt werden.
Hintergrund der Erfindung
Medizinische Labors verlassen sich in zunehmender Weise auf automatisierte Assay-Ausrüstung, um große Zahlen von Assayverfahren wirkungsvoll bezüglich der Zeit und der Kosten zu handhaben und ferner um die Zuverlässigkeit solcher Assayverfahren durch Verringerung des Umfangs menschlicher Intervention zu steigern, die in solchen Assayverfahren vorkommt und abläuft. Allerdings macht diese Verringerung der Intervention durch den Menschen einen entsprechenden Anstieg bei Ausrüstung und Vorrichtungen erforderlich, die die genaue Leistungserbringung solcher automatisierter Assayverfahren gewährleisten. Insbesondere richten sich Vorschriftsvorgaben, die für eine Aufsicht über derartige Testverfahren verantwortlich sind, dagegen, bestimmte Formen automatisierter Ausrüstung zuzulassen, der es an erhöhter Überwachungs- und Fehlerangabevorrichtungen fehlt.
Derzeit angewandte Assayausrüstung ist gewöhnlich zur Entnahme eines gewünschten Reagens programmiert, das zur Durchführung eines Assay zubereitet wird. Während so programmierte Ansaugungen in typischer Weise genau sind, besteht weiterhin die Möglichkeit, dass eine Reagensquelle durch die Assayausrüstung hindurch trocken gelaufen ist, wobei aber eine Ansaugung aus dem inzwischen leeren Reagensbehälter fortgesetzt wird, was dann einen "kurzen Schuss" des Reagens ergibt. Während ferner eine anfängliche Anzeige, daß Reagens in einem jeweiligen Behälter vor der Ansaugung vorliegt, vorgesehen sein und bereitgestellt werden kann, wird derzeit mit den Ausrüstungen die Evakuierung des Reagens-Nachschubs während einer Ansaugung nicht angezeigt und nachgewiesen. Schließlich wird in der Reagensansaug-Ausrüstung in bestehenden automatisierten Assaygeräten die Befähigung nicht bereitgestellt, eine Okklusion (Verstopfung) oder eine inkorrekte Fließge schwindigkeit in Realzeit oder Fehler aus einem Zusammenbruch der Leitung zu erfassen und nachzuweisen.
Optische Verifizierungssysteme werden derzeit zur Messung der Durchlässigkeit von Licht durch eine Leitung angewandt, gemäß der Beeinflussung durch den Inhalt der Leitung. Derartige Durchlässigkeitsdetektoren schließen eine Lichtquelle ein, die gegenüber einem Licht-Sensor auf jeder Seite der Leitung angeordnet ist, und sie eignen sich vorrangig zum Nachweis und zur Identifizierung des Inhalts einer Leitung zu einem gegebenen Moment, finden aber keine Anwendung zur Bestimmung des Volumens angesaugter Flüssigkeiten.
Ein optisches Verifizierungssystem und das entsprechende Verfahren sind aus EP-A-0 753 721 bekannt.
Zusammenfassung der Erfindung
Durch die vorliegende Erfindung wird ein Verfahren gemäß Anspruch 1 angegeben und zur Verfügung gestellt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Diese und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nun noch vollständiger in der völlig beispielhaften detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen dargelegt, in denen das Folgende dargestellt ist:
1 ist eine schematische Darstellung von Elementen, umfassend eine Volumennachweisvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine schematische Darstellung eines Schwellenwertbestimmungs- und -vergleichsstromkreises, wie er in der Vorrichtung von 1 zur Anwendung gelangt; und
3 bis 5 sind vereinfachte Veranschaulichungen der Nachweisvorrichtung von 1 in verschiedenen Stufen der Ansaugung einer Reagensprobe;
6 ist ein Diagramm, das die relative Amplitude und den Zeitverlauf von in der Nachweisvorrichtung von 1 angewandten Signalen darstellt;
7 ist ein Diagramm, das den Zeitverlauf von in der Nachweisvorrichtung von 1 angewandten Signalen darstellt;
8 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung, welche zur Überwachung der Ansaugungs- und Abgabefunktionen angewandt wird;
9A, 9B und 9C sind Diagramme, in denen der Zeitverlauf von Signalen dargestellt ist, die zur Überwachung der Ansaugfunktionen für die Vorrichtung von 8 angewandt werden;
10A und 10B sind Diagramme, in denen der Zeitbverlauf von Signalen dargestellt ist, die zur Überwachung der Abgabefunktionen für die Vorrichtung von 8 angewandt werden;
11A und 11B sind Fließschemen, in denen der Verfahrensablauf gemäß der vorliegenden Erfindung zur Bewertung der Ansaugung einer fließenden bzw. kriechenden Luftzelle dargestellt ist; und
12A und 12B sind Fließschemen, in denen der Verfahrensablauf gemäß der vorliegenden Erfindung zur Bewertung der Abgabe eines angesaugten Volumens dargestellt ist.
Detaillierte Beschreibung
Verschiedene Komponenten einer Volumennachweisvorrichtung, die für das erfindungsgemäße Verfahren angewandt werden können, aber nicht Teil der vorliegenden Erfindung sind, sind in 1 dargestellt. Insbesondere ist in einer Leitung 10 eine Ansaugung 12 wie die eines Reagens zum Verdünnen einer Probe 15 an einer Station innerhalb eines automatisierten Assaygeräts 14 aus einem Reagensbehälter 20 bereitgestellt. Eine Sonde 18 ist an ein erstes Ende 16 der Leitung 10 zur Entnahme des Reagens 12 aus dem Reagensbehälter 20 in die Leitung 10 angeschlossen. In einer bevorzugten Ausgestaltungsform wird die Sonde 18 automatisch von einem oder mehreren Motoren 19 wie Stufen-Motoren zur Ansaugung aus dem Reagensbehälter 20 und zur Abgabe in den Probenbehälter 15 betätigt. Diese Motoren überführen die Sonde aus einem Behälter in den anderen.
Zur Ausbringung von Reagens in die Leitung ist eine Pumpe 22 an einem zweiten Ende 24 der Leitung 10 angeordnet. Die Pumpe 22 ist in einer Ausgestaltungsform eine positive Verdrängungspumpe, wie eine Verdünner- oder Spritzen-Pumpe.
Zwischen den ersten und zweiten Leitungsenden 16, 24 schließt die dargestellte Ausgestaltungsform eine Heizspule 26 ein. In einigen Fällen ist es bevorzugt, Reagenzien gekühlt zu halten, um ihre Wirksamkeit aufrecht zu halten. Allerdings macht dies die Erwärmung des Reagens vor seinem Einsatz im automatisierten Assaygerät 14 erforderlich. Andernfalls kann die verringerte Temperatur des Reagens die Leistungserbringung eines Assay, worin dieses angewandt wird, gegenläufig beeinflussen.
Auch ist zwischen den ersten und zweiten Enden 16, 24 der Leitung 10 ein optischer Fluid-Detektor 30 mit einem Gehäuse 32 angeordnet. Die Lei tung 10 verläuft durch eine Öffnung 36 im Gehäuse 32 so, dass die Leitung 10 im Allgemeinen normal zu einer Ebene verläuft, die durch das Gehäuse 32 definiert ist. Zur besseren Veranschaulichung ist die Abdeckung des Gehäuses 32 entfernt worden. Ein Stromkreisbrett 34 im Gehäuse 32 stellt eine Montageoberfläche für eine optische Quelle 40 und einen Fotodetektor 42 bereit, die benachbart zur Leitung 10 angeordnet sind.
In einer ersten Ausgestaltung ist die optische Quelle 40 eine Lichtemittierende Diode (LED), die eine Beleuchtung mit IR-Licht erzeugt. In einer weiteren Ausgestaltung ist die optische Quelle 40 direkt auf dem Stromkreisbrett 34 als integrierte Vorrichtung fertiggestellt. Energieversorgungs- und Erdungsleitungen sind des Weiteren auf dem Stromkreisbrett 34 in Verbindungsanschluss mit der optischen Quelle 40 bereitgestellt.
Die optische Quelle 40 ist mit einer Spaltöffnung 44 mit einer engen Breite, parallel zur Leitung 10, versehen. Diese Öffnung 44 ermöglicht es für die IR-Beleuchtung, in die Leitung 10 in einem engen Dispersionsmuster einzutreten. Vorzugsweise sind die Trägerelemente für das Gehäuse 32 und die angeschlossene Leitung 10, welche im Gehäuse 32 integriert sind und benachbart zur optischen Quelle 40 und zum Fotodetektor 42 vorliegen, aus einem Material geformt, das opak gegen sichtbares Licht, aber durchsichtig für die IR-Beleuchtung ist. Dies verhindert gefälschte Ablesungen durch Umgebungsbeleuchtung, die in den Fotodetektor 42 eintritt.
Der Fotodetektor 42 ist in ganz ähnlicher Weise auf der Stromkreiskarte 34 in Nachbarschaft zur Leitung 10 angeordnet, obwohl der Fotodetektor 42 mit 90° um den Umkreis der Leitung 10 herum zur optischen Quelle 40 angeordnet ist. In ähnlicher Weise wie die optische Quelle 40 ist der Fotodetektor 42 mit einer Spaltöffnung mit kleiner Breite versehen. Somit ist der Fotodetektor 42 besonders empfindlich gegen IR-Licht, das von der Innenwand der Leitung 10 wegreflektiert wird, was mit dem Reflexionsindex des Inhalts der Leitung 10 schwankt. Der Fotodetektor 42 ist daher als ein Reflxionssensor im Gegensatz zu einem Trübungssensor bereitgestellt, welcher Licht nachweist, das durch den Inhalt der Leitung 10 gestreut wird.
Alles in Allem beleuchtet das Licht aus der optischen Quelle 40 das Innere der Leitung 10. Ein Teil dieses Lichts wird von der Innenwand der Leitung 10 bis zu einem Grad wegreflektiert, der durch die jeweiligen Reflexionsindizes der Leitung und des Inhalts der Leitung bestimmt ist und vom Fotodetektor 42 erfasst und nachgewiesen wird. Der Fotodetektor 42 erfasst eine kleinere Menge an reflektiertem Licht, wenn Flüssigkeit innerhalb der Leitung 10 in Front der optischen Quelle 40 und des Fotodetektors 42 im Vergleich dazu vorliegt, wenn sich ein Gas wie Umgebungsluft innerhalb der Leitung 10 befindet. Die jeweiligen Öffnungen 44, 46 erhöhen die Empfindlichkeit der Vorrichtung, so dass Luftblasen von einigen μL erfass- und nachweisbar sind.
Der Fotodetektor 42 ist als Grenzfläche zwischen einem Stromkreis 50 geschaltet, der als "Schwellenwertbestimmungs- und -vergleichsstromkreis" bezeichnet wird. Dieser Stromkreis, der im Detail in 2 dargestellt ist, erstellt ein Bezugsspannungsniveau, mit dem Signale aus dem Fotodetektor 42 verglichen werden, um zu erfassen und festzustellen, wenn Flüssigkeit gegen Luft innerhalb der Leitung vorliegt, die am Fotodetektor 42 angrenzt.
Bezüglich 2, schließt der Schwellenwertbestimmungs- und -vergleichsstromkreis 50 eine Verbindungsanschlussgrenzfläche 52 an den optischen Fluid-Detektor ein. Eine Energieversorgungs- und Erdungsreferenzleitung sind am Fluid-Detektor 30 vorgesehen. Ein Signal aus den Fotodetektor 42, das die Menge des zum Fotodetektor 42 reflektierten Lichts darstellt und wiedergibt, wird an einen Proben- und Halte-Stromkreis 60 geliefert. Eingeschlossen in diesen Stromkreis 60 ist ein Analog-Schalter 62, der in einer Ausführungsform ein "MAX 323 CSA" ist, der von Maxim Integrated Products of Sunnyvale, CA, USA, hergestellt wird. Der Schalter 62 wird eingesetzt, indem eine Ausgabe des Fotodetektors 62 an ein Normal-Offen (NO)-Eingabe-Terminal des Schalters 62 angeschlossen wird. Ein Auslösersignal aus einem Grenzflächen-Stromkreis 100 (welcher anschließend beschrieben wird) wird an ein Logik-Eingabe-(IN)-Terminal des Schalters 62 angeschlossen, um den Betriebsablauf des Schalters 62 zu steuern. In 1 Logikzustand wird die Fotodetektor-Ausgabe durch das Normal-Offen-Terminal an ein Allgemein-Terminal (COM) angeschlossen. In einem weiteren Zustand wird das Signal aus dem Fotodetektor 42 von der COM-Ausgabe abgetrennt, während ihr letzter Wert vom Kapazitor 64 gehalten wird. Dies führt dazu, dass der Proben- und Halte-Stromkreis 60 auf ein Spannungsniveau einklinkt, das aus dem Fotodetektor 42 kommt. Der Op-AMP 66 empfängt dieses Signal als eine Puffer-Amp zur Verhinderung einer Leckage der Proben- und Halte-Ausgabe.
Die Ausgabe des Puffers 66 wird an einen Substraktor-Stromkreis 70 weitergegeben, welcher eine Op-Amp 72 einschließt, die konfiguriert ist, um 0,45 V von der Ausgabe des Proben- und Halte-Stromkreises 60 zu substrahieren und das Ergebnis als Referenzspannung (V_ref) zu liefern.
Schließlich schließt der Schwellenwertbestimmungs- und -vergleichsstromkreis 50 einen Komparator 80 ein, der eine Op-Amp 82 einschließt, die konfiguriert ist, um die Ausgabe aus dem Fotodetektor 42 mit der Referenzspannung aus den Subtraktor-Stromkreis-Op-Amp 72 zu vergleichen. Das Ergebnis wird dann als eine Ausgabe aus dem Schwellwert-bestimmungs- und -vergleichsstromkreis 50 und als eine Eingabe zum Grenzflächen-Stromkreis 100 bereitgestellt.
Bezüglich 1 empfängt der Grenzflächen-Stromkreis 100 eine Anwender-Eingabe aus einer Quelle 102, welche das erwartete Volumen an angesaugtem Reagens enthält. Der Grenzflächen-Stromkreis 100 umfasst ferner einen Speicher 104 zur Speicherung von Information, wie über das bekannte Volumen der Sonde 18 mit der Leitung 10 bis zum optischen Fluid-Detektor 30 sowie über den Durchsatz, bei welchem die Pumpe 22 Reagens in die Sonde 18 und die Leitung 10 abzieht. Mit bekanntem Volumen und Durchsatz wird die erwartete Zeit für eine Reagensansaugung zum Detektor 30 berechnet. Die Ausgabe aus dem Schwellenwertbestimmungs- und -vergleichsstromkreis 50 wird überprüft (wie später beschrieben), um zu verifizieren, dass die Ansaugung tatsächlich die erwartete Zeitdauer lang innerhalb einer gewissen Toleranz braucht. Falls nicht, wird eine Fehlfunktion im Ansaugentnahmesystem angezeigt, und das System kann entsprechend reagieren, wie mit der Annulierung weiterer Reagensansaugungen, der Benachrichtigung des Anwenders von der Fehlerbedingung und mit der Einleitung diagnostischer Maßnahmen.
Der Grenzflächen-Stromkreis 100 liefert auch Befehle an einen Pumpensteuerungs-Stromkreis 110 auf Basis der Anwender-Eingabe aus einer Quelle 102. Eine derartige Eingabe schließt in einer Ausgestaltung Pumpe-An- und -Aus-Signale in der Form eines Befehls zum Beginn eines Assay ein. In einer alternativen Ausgestaltung schließt eine solche Eingabe eine Pumpendurchsatzinformation ein. In dieser letzteren Ausgestaltung wird der variable Durchsatz in den abgelaufenen Zeitberechnungen fakturiert, die vom Grenzflächen-Stromkreis 100 durchgeführt werden.
Die Erzeugung verschiedener Signale aus einer Ausgabe des Fotodetektors 42 und aus deren Anwendung in den Schwellenwertbestimmungs- und -vergleichs- und -Grenzflächen-Stromkreisen 100 wird nun unter Bezug auf die 3 bis 5 beschrieben. Hierbei sind nur die Leitung 10, die Sonde 18, der optische Fluid-Detektor 30 (mit angebrachter Abdeckung) und der Reagensbehälter 20 aus der 1 zur Vereinfachung der Darstellung übernommen. Wie vorher angemerkt, sind im Grenzflächen-Stromkreis 100 das bekannte Volumen der Sonde 18 und der Leitung 10 vom entfernten Ende der Sonde 18 bis zum optischen Fluid-Detektor 30 sowie der Durchsatz gespeichert, bei welchem die Pumpe 22 Luft und Flüssigkeit durch die Leitung 10 zieht. Daher kann die abgelaufene Zeit berechnet werden, die benötigt wird, um ein bestimmtes Reagensvolumen durch die Sonde 18 und die Leitung 10 zum Fluid-Detektor 30 zu saugen.
Die vorliegend offenbarte Vorrichtung ist ein Wasser-gestütztes Systsem, was bedeutet, dass die Sonde 18 und die Leitung 10 mit Wasser bis zu z. B. einer Region 28 befällt ist, wenn Reagens und Luft nicht gefördert werden. In einer ersten Ausgestaltung wird Wasser durch automatische Betätigung der Sonde 18 in einen mit Wasser gefüllten Behälter 120 eingeleitet, und es wird die Pumpe 22 betätigt, wodurch Wasser 28 in die Sonde 18 und die Leitung 10 gezogen wird. In einer zweiten Ausgestaltung wird Wasser in die Leitung 10 durch Betätigung einer oder mehrerer Ventile geleitet, die die Leitung 10 mit einem weiteren, mit Wasser gefüllten Behälter (nicht dargestellt) verbinden.
Licht wird weniger leicht und schnell innerhalb der Leitung 10 reflektiert, wenn diese mit Flüssigkeit gefüllt ist. Daher wird ein höheres Spannungsniveau (V_nass) durch den Fotodetektor 42 zurück auf den Proben- und Halte-Stromkreis 60 übertragen, wenn sich in der Leitung Flüssigkeit befindet, als im Fall, wenn sich in der Leitung Luft befindet (V_trocken) wie dargestellt in 6. Mit Wasser in der und durch die Leitung 10 hindurch und insbesondere im optischen Fluid-Detektor 30 sendet der Grenzflächen-Stromkreis ein Auslöser-Signal zum Schwellenwertbestimmungs- und -vergleichsstromkreis 50. Wie früher bezüglich 2 angemerkt, verursacht das Auslöser-Signal, dass der Proben- und Halte-Stromkreis 60 das laufende Spannungsniveau (V_Foto) aus dem Fotodetektor 42 hält. Dieses Niveau wird dann an den Substraktor-Stromkreis 70 angelegt.
Dabei ist es das Ziel, die rückübertragene Spannung aus dem Fotodetektor 42 (V_Foto) mit der Referenzspannung (V_Ref) zu vergleichen, um zu bestimmen, ob sich vor dem Fotodetektor 42 zu diesem Augenblick Luft oder Flüssigkeit befindet. Um den vorliegenden optischen Fluid-Detektor 42 unabhängig von den einzigartigen Charakteristiken eines jeden besonderen optischen Fluid-Detektors 30 (V_nass und V_trocken brauchen nicht die gleichen für jeden Detektor zu sein) zu machen, wird ein Schwellenniveau gewählt, das geringfügig über dem maximalen rückübertragenen Spannungsniveau liegt, wenn sich in der Leitung am Fotodetektor 42 Luft befindet (V_trocken).
Da die Differenz zwischen den nassen (V_nass) und trockenen (V_trocken) Spannungen in keinem optischen Fluid-Detektor 30 unterhalb 0,5 V fällt, und zwar unabhängig von Absolutwerten, wird der Spannungsschwellenwert (V_Schwelle) (oberhalb welchem V_nass immer und unterhalb welchem V_trocken immer liegen) als V_trocken minus einem Wert gewählt, der geringfügig weniger als die Differenz zwischen V_nass und V_trocken ausmacht. In einer Ausgestaltung gilt: V_nass – V_trocken ≈ 0,5 V, so dass V_trocken als V_nass – 0,45 V gewählt wird. Somit substrahiert der Subtraktor-Stromkreis 70 in diesem Fallbeispiel 0,45 V von der V_nass um die V_trocken zu bilden, wobei V_nass durch Auslösen des Proben- und Halte-Stromkreises 60 bestimmt wird, wenn sich innerhalb der Leitung 10 am optischen Fluid-Detektor Wasser befindet, wie unmittelbar vor dem Start der Ansaugung einer Reagensprobe. Da V_nass größer V_trocken ist, ist der Ausgabewert des Komparators (V_Aus) 80 "hoch". Das Schwellenniveau gegenüber den Absolutwerten des Fotodetektors ist in 6 dargestellt. Indem man sich eher auf eine garantierte Minimaldifferenz zwischen V_nass und V_trocken als auf die Absolutwerte dieser Messungen verlässt, wird die Notwendigkeit zur Eichung eliminiert.
Um als Nächstes eine Anzeige zu ergeben, dass ein Reagensvolumen gerade den Detektor 30 innerhalb der Leitung durchläuft, werden die Sonde 18 aus allen Behältern gezogen und die Pumpe eine relativ kurze Zeit lang vor der Entnahme einer Menge des Reagens 12 in die Leitung 10 betätigt. Dies verursacht, dass eine führende Luftzelle 122 in die Sonde 18 gezogen wird (3 und 4). Allerdings erfasst der Fotodetektor 42 weiterhin Flüssigkeit in der Leitung, bis die führende Luftzelle 122 durch die Leitung 10 zum optischen Fluid-Detektor 30 voranschreitet.
Als Nächstes werden, wie in 4 dargestellt, die Sonde 18 in den Reagensbehälter 20 bewegt und die Pumpe 22 durch den Pumpensteuerungs-Stromkreis 110 betätigt. Ein Rückkoppelungsschaltkreis (nicht dargestellt) kann in einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen sein, um die körperliche Bereitstellung der Sonde 18 im Reagensbehälter 20 zu verifizieren. An diesem Punkt verbleibt Wasser im Hauptteil des Fluid-Weges im Anschluss an die führende Luftzelle 122, die so dargestellt ist, dass sie gerade oberhalb der Sonde 18 auftaucht.
In 5 ist eine Menge des Reagnes 12 in die Sonde 18 und die Leitung 10 gezogen worden, und die Sonde 18 ist aus dem Reagensbehälter 20 herausgehoben worden. Die Pumpe 22 zieht dann eine führende Luftzelle 124 in die Sonde 18, worauf das Reagens 12 angesaugt wird. Wie dargestellt, ist der optische Fluid-Detektor 30 in typischer, aber nicht notwendiger Weise noch mit Wasser in der Leitung 10 dargestellt, und so verharrt die Fotodetektor-Spannung bei V_nass und der Ausgabewert des Komparators 80 (V_Aus) bleibt wie in 7 bei "hoch".
Ferner verursacht die Betätigung der Pumpe 22, dass die führende Luftzelle 122 fortschreitet, bis sie an der optischen Quelle 40 und dem Fotodetektor 42 angelangt ist. An diesem Punkt wird die höhere Reflexion der Luft vom Fotodetektor 42 erfasst, was wie in 7 einen "niedrigen" Ausgabewert (V_Aus) des Komparator-Stromkreises 80 ergibt. Firmware im Grenzfllächen-Stromkreis 100 überprüft, um zu sehen, ob V_Aus für eine Minimaldauer "niedrig" bleibt, was einem minimalen Volumen der führenden Luftzelle 122 innerhalb der Leitung 10 entspricht. Falls groß genug, nimmt die Firmware an, dass diese die führende Luftzelle 122 ist, und beginnt mit der Zählung am nächsten "niedrig"-zu-"hoch"-Übergang der V_Aus was dem Nachweis von Flüssigkeit (Reagens) entspricht, die durch die Leitung 10 vor dem Fotodetektor 42 geht.
Dauert die vor dem Fotodetektor nachgewiesene Luft nicht lange genug an (d. h.: V_Aus = "niedrig" für eine zu kurze Zeit), wird angenommen, dass diese Luft eine Luftblase und keine führende Luftzelle 122 war.
Sobald die führende Luftzelle 122 identifiziert worden ist, fährt der Grenzflächen-Stromkreis mit der Zählung fort, bis ein "hoch"-zu-"niedrig"-Übergang aus dem Schwellenwertbestimmungs- und -vergleichsstromkreis 50 zurückgekehrt ist, was dem Durchgang der führenden Luftgrenzfläche 124 vor dem Fotodetektor 42 entspricht. Der Grenzflächen-Stromkreis 100 ist mit dem gewünschten Reagensvolumen über die Anwender-Grenzfläche 102 oder über seinen eigenen Speicher 104 versehen. Zusammen mit der bekannten Durchsatz- und Volumeninformation ist der Grenzflächen-Stromkreis 100 befähigt, die Zeit zu berechnen, in welcher die führende Luftzelle 124 innerhalb eines gegebenen Zielbereichs gesehen werden sollte. Je größer das beseitigte Volumen ist, desto größer ist der Zielbereich. Die Sonde wird dann durch Motoren 19 zu einem Punkt betätigt, wo das Reagens in eine Probe 15 abgegeben werden kann, oder sie wird innerhalb eines Systems von Ventilen oder weiterer Leitungen (nicht dargestellt) befördert.
Wird die führende Luftgrenzfläche 124 innerhalb dieses Bereichs nicht gesehen, sendet der Grenzflächen-Stromkreis 100 eine Anzeige dieses Zustands, um z. B. alle weiteren Assayverfahren mit insbesondere diesem Reagens oder mit allen Reagenzien anzuhalten und/oder einen Anwender über eine Anwender-Grenzfläche zu benachrichtigen. Dieser Fehler könnte aufgrund vieler Ursachen passieren, einschließlich eines leeren Reagensbehälters 20, einer verstopften Leitung 10 oder Sonde 18 und einer versagenden oder unterbrochenen Pumpe 22.
In 3 bis 5 war das angesaugte Reagensvolumen klein genug, so dass sich sowohl die führenden als auch die kriechenden Luftregionen 122, 124 innerhalb der Leitung 10 oder der Sonde 18 befanden, bevor die führende Luftzelle 122 im optischen Fluid-Detektor 30 vorlag. In anderen Fallbeispielen wird die führende Luftzelle 122 in den optischen Fluid-Detektor 30 hineingezogen, während sich die Sonde 18 noch innerhalb des Reagensbehälters 20 befindet und die Pumpe noch Reagens in die Sonde 18 und die Leitung 10 zieht. Dies stört die Fähigkeit des Schwellenwertbestimmungs- und -vergleichsstromkreises 50 oder die Fähigkeit des Grenzflächen-Stromkreises 100 zur Zählung nicht, wenn das Reagens 12 durch die Vorrichtung gezogen wird.
Obwohl ferner eine positive Verdrängungspumpe wie eine Verdünner-Pumpe offenbart ist, können weitere Pumpenvorrichtungen, die sich von Verdünnern unterscheiden, bei der vorliegenden Erfindung angewandt werden. Tatsächlich eignet sich das vorliegende Verifizierungssystem ganz besonders zur Anwendung mit Pumpen, die nicht so zuverlässig bezüglich der Genauigkeit der abgezogenen Flüssigkeit sind.
Die Leitungen sind gemäß der vorliegenden Erfindung aus Teflon (E.I. du Pont de Nemours & Co., Inc., Wilmington, DE, USA), obwohl weitere nicht-reaktive, für Licht durchlässige Materialien verwendet werden können. Die Wahl der Frequenz für die optische Quelle 40 kann ebenfalls variiert werden, abhängig vom Leitungsmaterial und dem zu erfassenden Inhalt.
Eine weitere Ausgestaltungsform, die keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet, ist in 8 dargestellt, worin mit der Ausgestaltungsform von 1 gemeinsame Elemente mit denselben Bezugsziffern bezeichnet sind. 8 schließt eine Quelle von unter Druck gesetztem entionisierten Wasser zum Einfahren des dargestellten Pumpensystems ein. Eine derartige Stützung mit Wasser kann in einer Ausführungsform des Systems von 1 ebenso angewandt werden.
Die positionierbare, robotorisch gesteuerte Sonde 18 ist über einer Waschstation (nicht dargestellt) angeordnet. Dann wird mit dem zwischen der Quelle des unter Druck gesetzten Wassers und der Leitung 10 geöffneten Ventil Wasser durch die Leitung 10 und Sonde 18 in die Waschsstation geleitet. Zusätzlich kann die Pumpe 22 unter Steuerung des Grenzflächen-Stromkreises 100 betätigt werden, um Wasser in die Pumpenkammer zu ziehen. Wiederum ist die Pumpe 22 in einer bevorzugten Ausgestaltung eine Präzisions-Verdünner-Pumpe, die durch den Einsatz eines Stufen-Motors unter der Steuerung der Pumpensteuerung 110 und des Grenzflächen-Stromkreises 100 betätigt wird.
Sobald das System eingefahren ist, wird das Wasserversorgungsventil geschlossen. Die Sonde 18 wird dann aus der Waschstation entfernt, und die Pumpe wird weiter betrieben, um mehr Wasser zur Stützung in die Kammer der Pumpe 22 zu ziehen. Dies führt zur Einleitung einer führenden Luftzelle 122 (einer Druckblase aus Luft) in die Sonde 18 und die Leitung 10.
Ausgestaltungen des vorliegend offenbarten Systems werden angewandt, um verschiedene Reagenzien auszuliefern, einschließlich, ohne darauf eingeschränkt zu sein, von Fest-Phasen-Reagenzien und spezifischen Allergen-Reagenzien sowie von Hilfsreagenzien, einschließlich von Verdünnungsmitteln und Vorbehandlungslösungen. Nach Durchführung der oben beschriebenen Stützung mit Wasser wird die Sonde 18 innerhalb einer solchen Flüssigkeit, die angesaugt wird, z. B. des Reagens 12 im Reagensbehälter 20, in Stellung gebracht, bevor die Pumpe 22 in Betrieb gesetzt wird, um Reagens in die Leitung 10 zu ziehen.
Beim Anfahren des Systems werden ein Prozessor 200 und ein damit zusammenhängender Speicher 202 mit Daten programmiert, die die Ortung der Reagensbehälter und das Flüssigkeitsgesamtfassungsvermögen eines jeden Behälters betreffen. Von diesem Punkt an verfolgt der Prozessor die Zahl der Vorgänge, bei denen Flüssigkeit aus jedem Behälter gezogen wird, was auch als die Zahl von "Schüssen" bezeichnet wird. Kennt man die Ausgangskapazität, die mit jeder Ansaugung abgezogene Menge und die Zahl der Ansaugungen für jeden Behälter, wird der Prozessor dazu befähigt, indirekt zu bestimmen, ob es möglich ist, weiteres Reagens aus dem Behälter, oder, in anderen Worten, die Zahl verbliebener "Schüsse" herauszuziehen. Diese technische Vorgehensweise wird als "Schuss-Zählung" bezeichnet. Dabei befiehlt der Prozessor die Positionierung der Sonde 18 und die Betätigung der Pumpe 110 durch den Grenzflächen-Stromkreis 100. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Sonde 18 in einer Vertiefung am Boden des Reagensbehälters 20 in Stellung gebracht, um die Reagensmenge zu maximieren, die aus dem Behälter gezogen werden kann.
In einer Ausgestaltung ist der Grenzflächen-Stromkreis 100 ein Mikrosteuerungsgerät mit begrenzter Geschwindigkeit und Verarbeitungsenergie. Damit wird die Bestimmung, ob eine weitere Ansaugung aus einem Behälter erfolgt, vom Prozessor 200 zusammen mit dem verbundenen Speicher 202 durchgeführt, wodurch der Grenzflächen-Stromkreis für andere Funktionen frei bleibt. Alternativ dazu, ist der Grenzflächen-Stromkreis 100 mit genügender Verarbietungsenergie ausgestattet, um die Funktionen der Sondenpositionierungssteuerung, der Schwellenwertbestimmung, der Verarbeitung der Ergebnis se des Vergleichsstromkreises 50 und der Pumpensteuerung durchzuführen. In einer weiteren alternativen Ausgestaltung werden die gleichen Funktionen auf einen Zentralprozessor übertragen, wobei die Notwendigkeit des Grenzflächenstromkreis 100 eliminiert ist.
In der Ausgestaltung mit sowohl dem zentralisierten Prozessor 200 als auch dem lokalisierten Grenzfllächen-Stromkreis 100 weist der Prozessor 200 den Grenzflächen-Stromkreis 100 an, die Ansaugfunktion durchzuführen, falls der Prozessor bestimmt, dass genügend Reagens im Reagensbehälter verbleibt, bezogen auf das anfängliche Reagensbehälterfassungsvermögen, das durch jede Sondenansaugung angesaugte Volumen und auf die Zahl solcher Ansaugungen. Abhängig von den Bedingungen des besonderen Assay, kann der Prozessor auch bestimmen, ob genügend Reagens oder weitere Flüssigkeit in einem oder mehreren restlichen Behältern vorliegen, und nacheinander die Sonde in diese Behälter beordern, um weitere Flüssigkeiten in die Sonde und Leitung zu ziehen.
Sobald alle erforderliche Ansaugung vollständig beendet worden ist, befiehlt der Prozessor 200 die Herausnahme der Sonde 18 aus dem letzten Behälter und betätigt die Pumpe erneut, um eine kriechende Luftzelle 124 anzusaugen. Das System ist dann bereit, mit dem Abgabezyklus zu beginnen, sobald die Sonde 18 über einem Ziel-Behältnis, wie einer Küvette, in Stellung gebracht worden ist. Wie vorher angemerkt, müssen bestimmte Fehler überwacht werden, einschließlich eines Reagensbehälters 20 mit weniger Reagens als erwartet oder eines leeren oder fehlenden Behälters, einer unsauberen Positionierung der Sondenspitze in einem Reagensbehälter, eines Bruchs in der Leitung 10, ungenügender Stützung mit Wasser, einer Verstopfung der Sonde, der Leitung oder des Pumpensystems, einer kaputten oder versagenden Pumpe 22, fehlerhafter Pumpen- oder Sondenpositionierungssteuerungen, des Versagens des Sensors 30, einer Bezugnahme auf eine Luftblase vor dem Detektor oder dgl.. Die vorher beschriebene technische Vorgehensweise zur zeitlichen Erfassung des Auftretens der Fluid-Luft-Grenzen funktioniert in Ausgestaltungen mit kurzen Leitungsdurchläufen oder relativ starrer Leitung. Allerdings führt ein langer Lauf einer biegsamen Leitung zwischen der Verdünner-Pumpe 22 und der Sondenspitze 18 Variable in das Gesamtvolumen zwischen diesen Punkten wegen Leitungsausdehnung und der Komprimierbarkeit der Luft ein. So können Verzüge zwischen der Bewegung des Verdünner-Kolbens und der Bewegung der Fluid-Säule am optischen Detektor 30 vorgefunden werden.
Ein alternativer Lösungsansatz zur Bestätigung der sauberen Ansaugung und Abgabe von Fluiden beinhaltet die Schaffung einer Zeit-basierten Aufnahme des Signalniveaus aus dem Schwellenwertbestimmungs- und -vergleichsstomkreis 50, beginnend an dem Punkt, an dem die kriechende Luftzelle 124 gestartet wird, bis zumindest die Fluid-Luft-Grenze der kriechenden Luftzelle 124 am optischen Detektor 30 erwartet wird. Diese Angabe wird dann mit einer Eichangabe verglichen, um zu bestimmen, ob der Fluid-Luft-Übergang innerhalb eines erwarteten Zeitintervalls auftrat. Dieser Lösungsansatz ist bevorzugter für Ausgestaltungen, in denen ca. 254 cm (100 Inches) biegsame Leitung zwischen dem Verdünner 22 und der Sondenspitze 18 angewandt werden. Solch eine Ausgestaltung bringt signifikante Verzüge aus dem Anfahren der Verdünner-Bewegung zur tatsächlichen Bewegung der Fluid-Säule in der Leitung in Erfahrung. Da diese Verzüge inkonsistent sind, wird die Überwachung des Fluids in Real-Zeit unzuverlässig. Obwohl sogar ferner das verdrängte Gesamtvolumen letztlich mit der Kolbenbewegung des Verdünners 22 korreliert, obwohl dies nicht unbedingt bei der gleichen Geschwindigkeit wie die Kolbenbewegung abläuft, sind die Luft und die Leitung komprimierbar, wodurch es erschwert ist, das Volumen einer Zelle (Druckblase) aus Fluid oder Luft in der Leitung genau zu messen, wenn diese durch den Detektor 30 laufen.
Weitere Hindernisse, die durch die Anwendung der vorliegend offenbarten Technik angesprochen werden, schließen das Vorliegen von Luftblasen ein, die dazu tendieren, in mehrere, kleinere Blasen aufzubrechen, die deren Relativposition in der Fluid-Säule verschieben können. Diese Blasen können sich aus dem Aufbrechen einer beabsichtigten "Blase" wie der führenden Luftzelle 122 oder aus Blasen ergeben, die in die Fluid-Säule zwischen aufeinanderfolgenden Ansaugungen von mehr als einem Einzelfluid eingeführt werden.
Die Eichangabe wird durch die Anwendung des Wasser-Stützsystems bestimmt und kann beim Anfahren des Systems oder periodisch über einen Betriebszyklus hinweg durchgeführt werden. Während beispielsweise die Sonde mit entionisiertem Wasser gewaschen wird, das durch die Leitung fließt, wird der Proben- und Halte-Stromkreis 60 innerhalb des Schwellenwert- und Bestimmungsstromkreises 50 mit der Signal-Ausgabe des Detektors versorgt. Die Ausgabe des Proben- und Halte-Stromkreises 60 wird dann als das Referenzniveau für den Komparator 80 verwendet. Die Ausgabe des Komparators 80 wird anschließend vom Prozessor 200 zur Aufnahme von Spuren für jeden Saug- oder Abgabezyklus und zur Bestimmung genutzt, ob ein Saug- oder Abgabezyklus in annehmbare Toleranzwerte fiel.
Jede Spur wird vorzugsweise mit einer Durchlauf-Längen-Kodiertechnik aufgenommen. Beispielsweise kann eine besondere Spur als x Zählungen bei einem fluiden Zustand definiert werden, worauf y Zählungen bei einem Luft-Zustand und dann z Zählungen erneut bei einem fluiden Zustand folgen. Die Zählungen für jede Spur werden vom Stufen-Motor erstellt, der die Fluid-Pumpe betätigt. Daher wird der Probenerfassungsdurchsatz durch die gewünschte Geschwindigkeit der Ansaugung oder Abgabe bestimmt. In einer Ausführungsform korreliert jede Stufe lose mit 1 μL Verdünner-Bewegung. Allerdings gibt es in einer Ausführungsform, in der mehrere Stufen-Motor-Halbstufen zur Beschleunigung oder Verlangsamung angewandt werden, keine ausgesprochene Erfassung und Zählung für solche Spezialfälle, was zu einigen Extra-Ablesungen vom Beginn oder Ende jede Spur führt. Dies wird ausgeglichen, wie unten beschrieben.
Trat der Fluid-Luft-Übergang innerhalb des sauberen Zeitintervalls während der Ansaugung auf, bleibt eine ähnliche Angabe während eines anschließenden Fluid-Abgabezyklus beibehalten. Hier bleibt die Angabe seit dem Auftreten des Luft-Fluid-Übergangs am optischen Detektor beibehalten, bis der Abgabezyklus beendet ist. Beispielsweise kann mit der Abgabeangabe am Start des Abgabezyklus begonnen werden. Danach enthüllt eine anschließende Analyse der Abgabeangabe, ob der optische Detektor 30 einen "Fluid"-Zustand aus dem Auftreten des Luft-Fluid-Übergangs der kriechenden Luftzelle 124 über das Ende des Abgabezyklus hinweg angab, wobei das mögliche Auftreten einer führenden Luftzelle 122 ausgenommen ist.
In der Folge eines jeden Ansaug- oder Abgabezyklus liest der Prozessor 200, der eine im Speicher 202 gespeicherte Wirt-Software ausübt, die Spur zurück vom beendeten Zyklus zum Vergleich mit einer Referenzspur. Zur sauberen Reagenzansaugung sollte ein Fluid-zu-Luft-Übergang in der Spur für die kriechende Luftlückenansaugung an einer Örtlichkeit gesehen werden, die mit dem inneren Leitungsvolumen zwischen der Sondenspitze und dem Detektor korreliert.
Dies erlegt die folgenden Bedingungen auf die Ansaug/Abgabe-Abfolgen gemäß der vorliegenden Offenbarung. Erstens muß jede Abfolge die Ansaugung einer kriechenden Luftzelle 124 einschließen, oder es muß diese Ansaugung vorausgehen. Zweitens muss die kriechende Luftlücke bei einer konsistenten Geschwindigkeit angesaugt werden. Drittens muss die kriechende Luftlücke ein hinreichendes Volumen aufweisen, um das Ende der fluiden Säule hinter den Detektor 30 zu bewegen, so dass ein hinreichendes Luftvolumen, das auf den Fluid-Luft-Übergang der kriechenden Luftzelle 124 folgt, von jedem anderen Luftvolumen leicht unterscheidbar ist, das die führende Luftlücke einschließt.
In 9A und 9B sind Spuren für typische Saugzyklen dargestellt. In 9A ist die Reagensansaugung 300 relativ klein, so dass die Wasser-Stützung 302 anfänglich vor dem Detektor erfolgt. Nach x Stufen-Motor-Zyklen wird die führende Luftzelle 304 nachgewiesen, die bis zum Auftreten von y Stufen-Motor-Zyklen andauert. An diesem Punkt befindet sich das Reagens 300 selbst vor den Detektor. Dann wird bei z Stufen-Motor-Zyklen der Fluid-Luft-Übergang der kriechenden Luftzelle 306 nachgewiesen. Diese Spur ist typischer für eine einzelne Reagensansaugung, verglichen mit einer mehrfachen Reagensansaugung, die ein größeres kumulatives Reagensvolumen aufweist.
In 9B ist die Reagensansaugung 300 groß genug, so dass am Anfang der Ansaugung der kriechenden Luftzelle 306 die führende Luftzelle stromabwärts vom Detektor bereits durchgelaufen ist, so dass die führende Luftzelle in dieser Ansaugspur nicht auftritt.
Jede dieser Spuren wird dann gegenüber einer Eichspur verglichen, die mit dem Wasser-Stütz-Anfahrzyklus ertellt wurde. Der Fluid-Luft-Übergang wird, bezogen auf die Stufen-Motor-Zyklen, gemessen und als die Referenzkantenortung für die tatsächlichen Reagensansaugungen aufgenommen.
Die Ortung der kriechenden Luftzelle 306 wird für diese mit derjenigen der Eichspur verglichen. Befindet sich die Kante am gleichen Ort, innerhalb annehmbarer Fehlergrenzen, wird angenommen, dass das exakte Volumen sauber angesaugt wurde.
In 9C ist eine Spur dargestellt, die mit einer "Kurz-Schuss"-Ansaugung erzeugt wurde. Die führende Luftzelle 304 kann sichtbar sein oder nicht, abhängig vom angesaugten Reagensvolumen. In 9C ist dieses Volumen relativ klein, so dass sich die Wasser-Stützung 302 vor dem Detektor beim Anfang der Spur befindet (am Beginn der Ansaugung der kriechenden Luftzelle 306). Am Ende der führenden Luftzelle 304 wird das Reagens 300, wie erwartet, nachgewiesen. Allerdings wird der Fluid-zu-Luft-Übergang der kriechenden Luftzelle 306, innerhalb eines gegebenen Toleranzbereichs, nach z Stufen-Motor-Zyklen erwartet. wie dargestellt, trat nur 1 Stufen-Motor-Zyklus nach dem Start der Reagensansaugung auf. Diese Fehlerbedingung würde dann vom Prozessor 200 gemeldet.
Sobald der Saugzyklus vom Prozessor angenommen worden ist, kann die Fluid-Luft-Grenze der kriechenden Luftzelle 306 dann dazu herangezogen werden, das abgegebene Gesamtvolumen zu bestätigen, und dies wiederum innerhalb annehmbarer Toleranzwerte. Die Abgabespur liegt im Idealfall nur in einem fluiden Zustand des Reagens 300 am Detektor weg vom Luft-zu-Fluid-Übergang zwischen der kriechenden Luftzelle 306 und dem Reagens 300 hin zum Ende des Abgabe-Zyklus vor, wobei die führende Luftzelle 304, falls überhaupt, ausgenommen ist. Beispielsweise ist in 10A die kriechende Luftzelle 306 vor dem Detektor bis zum Luft-zu-Fluid-Übergang des Reagens 300 evident und erkennbar. Der Fluid-Zustand wird dann vom Detektor bis zum Ende des Abgabe-Zyklus betrachtet und erfasst, mit Ausnahme der führenden Luftzelle 304.
Ein weiterer Weg zur Charakterisierung der mit dem Prozessor 200 durchgeführten Analyse beruht darauf, dass die Zahl der Luft-Nachweise zwischen dem Luft-zu-Fluid-Übergang, der kriechenden Luftzelle 306 und der Grenze des Reagensvolumens 300 und dem Ende des Abgabe-Zyklus gegen einen akzeptablen Schwellenwert verglichen wird. In 10A wären die einzigen Luft-Nachweise diejenigen der führenden Luftzelle 304, die unterhalb der Schwellenzahl von Luft-Nachweisen liegen würden. In 10B ist allerdings eine Zahl weiterer Luft-Nachweise 308 aufgezeichnet, die das Ergebnis von Luftblasen im ursprünglich angesaugten Volumen sein können. Somit enthüllt, obwohl sogar das ursprünglich angesaugte Volumen als korrekt erschien, die Spur des Abgabe-Zyklus, dass das angesaugte Volumen diskontinuierlich war, und es sollte vom Prozessor 200 oder dem Grenzflächen-Stromkreis 100 ein Fehler gemeldet werden.
Die Spur von 10B könnte beispielsweise auftreten, falls diese eine duale Reagensansaugung von 250 μL, gefolgt von 50 μL, darstellen würde, obwohl die Quelle dieser 250 μL lediglich 175 μL enthielt.
Die zur Analyse der Signalspuren angewandte Software schließt eine Zahl von Variablen ein, die eingesetzt werden, um die Empfindlichkeit des Volumenfehler-Nachweises entsprechend anzupassen. Dies ist notwendig, da weder Spur-Zählungen direkt mit den Saugvolumina korrelieren noch führende und kriechende Luftzellen ihre Integrität beibehalten. Beispielsweise kann eine Ansaugung von 10 μL fühender Luftzelle 304, auf die 70 μL Reagens 300 folgen (siehe 9A), eine Abgabe-Spur von 32 Zählungen Luft, 1 Zählung Flüssigkeit, 23 Zählungen Luft, 30 Zählungen Flüssigkeit, 1 Zählung Luft, 36 Zählungen Fluid, 4 Zählungen Luft und 94 Zählungen Flüssigkeit ergeben. Die anfänglichen 32 + 23 Zählungen von Luft stellen die kriechende Luftlüc ke 306 von 10A dar, die durch ein Flüssigkeitströpfchen geteilt sind. Das Reagens 300 wird dann durch die 30 + 36 Zählungen Flüssigkeit dargestellt, die durch 1 Zählung Luftblase geteilt sind. Darauf folgt die führende Luftlücke von 4 Zählungen und danach die Stützung mit Wasser.
Es ist somit notwendig, eine Filtertechnik zu definieren, die ein Fenster einschließt, das entlang der angegebenen Spur gleiten kann. Es kann beispielsweise angenommen werden, dass der Prozessor die Fluid-zu-Luft Grenze einer kriechenden Luftzelle bei der Ansaugung sucht. Es kann ein Fenster mit einem Zählwert von 25 definiert werden, so dass 15 oder 25 Zählungen, die auf eine "flüssig"-Zählung am Detektor folgen, als ein gültiger Fluid-zu-Luft-Übergang definiert werden. Dies ist bevorzugt gegenüber einer Definierung eines gültigen Luft-zu-Fluid-Übergangs als eine "flüssig"-Zählung, auf die 15 Luft-Zählungen folgen, da es wahrscheinlich ist, dass die Luftlücke durch mindestens 1 Flüssigkeitströpfchen gespalten wird.
In gleicher Weise kann der Luft-zu-Fluid-Übergang bei der Abgabe unter Anwendung eines solchen Fensters identifiziert werden. Ist dies erst so identifiziert worden, darf die Zahl der Luft-Zählungen einen vorbestimmten Schwellenwert nicht übersteigen, damit die Spur vom Prozessor als gültig bestätigt wird.
Der Prozessor einer Ausgestaltung reagiert auf eine fehlgeschlagene Ansaug-Spur mit einem Befehl zur Wiedereichung oder dem erneuten Anfahren des Systems. Tatsächlich kann diese Wiedereichung nach einem Fehlschlag mehrmals vor der Fehlermeldung wiederholt werden.
Eine typische Bewertungsabfolge eines Saugzyklus durch den Prozessor 200 ist in 11A und 11B dargestellt. Die erste Stufe für den Prozessor beruht darauf, zu bestimmen, ob mehr als eine Maximalzahl von Fluid-zu-Luft-zu-Fluid-Übergängen auftrat. Eine Ausgestaltung der Hardware des vorliegenden Systems kann Übergänge nicht genau aufzeichnen, falls diese zu rasch oder zu zahlreich auftreten. Dies kann eine sehr blasenhaltige Fluid-Säule anzeigen.
Eine weitere Stufe während der Bewertung einer Ansaug-Spur beinhaltet die Bestimmung, ob die Zahl verfehlter Unterbrechungen eine im Speicher 200 gespeicherte Maximalzahl übersteigt. Das Detektorsignal aus dem Schwellenwertbestimmungs- und -vergleichsstromkreis 50 wird auf den Prozessor 200 als zeitlich begrenzte Unterbrechung übertragen, die im Hintergrund während der Ansaugung und Abgabe einer kriechenden Luftzelle einsetzt. Als solcher wird der Unterbrechung weniger Vorrang als beispielsweise der Motorsteuerung oder dem Zusammenschluss zwischen dem Grenzflächen-Stromkreis gegeben.
Somit ist es möglich, dass solche Unterbrechungen fehlen können. Es ist akzeptabel, einige Ablesungen wegzulassen, da das Probenerfassungssignal nicht allzu genau zu sein braucht. Allerdings stellt ein definierter Schwellenwert sicher, dass eine überschüssige Zahl von Unterbrechungen nicht erreicht wird, was zu großen Ungenauigkeiten in der zu bewertenden Spur führen würde.
Wie oben angemerkt, wird der Verdünner-Motor am Beginn und Ende jeder Bewegung hochgefahren, was zu einer kleinen Zahl überschüssiger Ablesungen am Detektor führt. Die Software oder Firmware für den Prozessor gleichen dies aus, indem eine Anzahl von Fluid-Ablesungen zur erwarteten Anzahl addiert wird, und sie definieren auch eine Toleranzzahl oberhalb und unterhalb der erwarteten Anzahl von Ablesungen. Dies ist in 11A durch die Stufe dargestellt, in der bestimmt wird, ob eine Minimalzahl von Ablesungen während des Ansaug-Zyklus durchgeführt wurde.
Da eine Wahrscheinlichkeit für einen Zeitabstand bei der fluiden Säulenbewegung nach Inbetriebnahme der Verdünnerpumpenbetätigung besteht, wird eine vorgeschriebene Anzahl von Ablesungen vom Beginn der Spur an trunkiert.
Wie bereits vorher angemerkt, können Reagensansaugungen mit kleinem Volumen zum Erscheinen der führenden Luftzelle 122 in der Spur, zusammen mit der gewünschten kriechenden Luftzelle 124, führen. Es ist somit notwendig, zwischen den beiden zu unterscheiden. Die führende Luftzelle 122 ist deutlich kleiner an Volumen als die kriechende Luftzelle. Allerdings kann der Zeitverzug in der fluiden Säulenbewegung die führende Luftzelle größer erscheinen lassen, als sie tatsächlich ist. Engere Toleranzen bezüglich der Definition und Abgrenzung der kriechenden Luftzelle sind somit bevorzugt, um die Fluid-zu-Luft-Kante der kriechenden Luftzelle zu identifizieren.
Zur Angabe einer möglichen Fehlerbedingung, bei der mehr Flüssigkeit als erforderlich angesaugt und demzufolge die Fluid-zu-Luft-Kante an der kriechenden Luftlücke spät ist, wird ein Toleranzwert am oberen Ende für das Auftreten der Fluid-zu-Luft-Grenze der kriechenden Luftzelle während der Ansaugung definiert (11B). Ebenso wird ein Toleranzwert am unteren Ende für angesaugte Volumina definiert, um Kurz-Schuss-Ansaugungen zu definieren (d. h., ob die Fluid-zu-Luft-Kante früh war?).
Eine weitere Eingrenzung, die in der Software zur Bewertung durch den Prozessor in einer bevorzugten Ausgestaltung definiert ist, beruht auf einer Maximalzahl von Fluid-zu-Luft- und Luft-zu-Fluid-Übergängen oder, in anderen Worten, auf einer Maximalzählung der Blasen. Eine überschüssige An zahl von Luftblasen kann ein nur wenig eingefahrenes Fluid-System oder den Fall anzeigen, in welchem der letzte Teil-Schuss aus einem Reagensbehälter angesaugt worden ist.
Eine Grenze bei der Gesamtzahl von "Luft"-Zählungen, die während der Ansaugung des Reagens nachgewiesen werden, ist in einer weiteren Ausführungsform definiert. Diese kann durch die Anwendung eines Vervielfachers für das führende Luftzellenvolumen definiert werden. Beispielsweise kann die Software einen Vervielfältiger um 1,5 definieren. Bei einem gegebenen typischen führenden Luftzellenvolumen von 10 μL wäre die Grenze 15 Zählungen von Luft im angesaugten Reagens.
Sind alle diese Bedingungen erfolgreich erfüllt, wird angenommen, dass das saubere Flüssigkeitsvolumen während der Saug-Zyklen angesaugt wurde.
Ein ähnlicher Satz von Eingrenzungen und Schwellenwerten wird für die Abgabe-Zyklusspuren angewandt, wie dies in 12A und 12B dargestellt ist. Die Gesamtanzahl von Luft-zu-Fluid-zu-Luft-Übergängen wird zusammengefasst und gegen eine Maximalzahl verglichen, um zu bestimmen, ob die Abgabe-Spur gesättigt ist oder, in anderen Worten, ob die Frequenz der Übergänge die Bewertungskapazität des Prozessors überstieg und überforderte.
Die Anzahl verfehlter Unterbrechungen, wie oben beschrieben, wird gegen einen Maximalschwellenwert verglichen, um zu bewerten, ob die aufgezeichnete Abgabe-Spur eine genaue Wiedergabe des Pumpen-Zyklus ist. Der Prozessor 200 addiert die Zählungen, um eine Beschleunigung und Verlangsamung der Pumpe auszugleichen, und vergleicht dann den Gesamtzählwert gegen eine Zielanzahl bei gegebenem spezifischen Toleranzwert.
Als Nächstes werden Zählungen vom Start der Spur gelöscht, um den Verzug der Fluidsäulenreaktion auf die Verdünnerbewegung zu kompensieren, wie oben bezüglich des Saug-Zyklus beschrieben. Desgleichen identifiziert der Prozessor auch die Anzahl von Zählungen zur Trunkierung am Ende einer Spur wegen der Stützung mit Wasser (die uninteressant ist).
Nach diesen Anpassungen wird bestimmt, ob eine Luft-zu-Fluid-Kante identifiziert worden ist. Dies sollte ziemlich voraussagbar sein, da sie mit der Fluid-zu-Luft-Kante der kriechenden Luftzelle bei der Ansaugung eng korrespondiert. Sobald sie identifiziert ist, wird ein Fenster geeigneter Größe zur Bewertung angewandt, ob die Kante (11B) zu früh oder zu spät auftrat.
Als Nächstes wird bestimmt, ob die Maximalanzahl von Blasen in der Abgabe nach dem Fluid-zu-Luft-Übergang am Reagensvolumen überschritten ist. Nachdem die Luft-zu-Fluid-Kante der kriechenden Luftzelle identifiziert und dargestellt worden ist, dass sie am sauberen Punkt in der Spur auftrat., bestimmt der Prozessor schließlich, ob das vorher angesaugte Volumen nicht überschüssige Luft enthält. Dies wird bewerkstelligt, indem die Spur gegen die Maximalanzahl von "Luft"-Zählungen nach Beginn des Reagensvolumen-Nachweises verglichen wird, wobei mögliche kleine Luftvolumina aufgrund der kriechenden Luftzelle im Gedächtnis behalten bleiben.

Claims

Verfahren zur Bestätigung eines Flüssigkeitsvolumens, das in einem Pumpensystem angesaugt und abgegeben wird, umfassend einen Prozessor (200), eine Pumpe (22), einen Fluid-Leitungsweg (10), ein Wasserreservoir in fluider Verbindung mit dem genannten Leitungsweg (10), eine in Stellung bringbare Sonde (18) in fluider Verbindung mit dem genannten Leitungsweg (10) und einen Detektor (30), der an den genannten Leitungsweg (10) angrenzt, wobei das Verfahren Stufen umfasst, in denen man: a) die genannte Pumpe (22) durch den genannten Prozessor (200) betätigt, um eine Wassermenge aus dem genannten Reservoir auszubringen, wobei das genannte Wasser den genannten Leitungsweg (10) füllt, b) die genannte Pumpe (22) durch den genannten Prozessor (200) betätigt, um mittels der genannten in Stellung bringbaren Sonde (18) eine erste Luftmenge (122) im Anschluss an die genannte Ausbringung der genannten Wassermenge anzusaugen, bis der genannte Detektor (30) die führende Kante der genannten ersten Luftmenge (122) nachweist, c) durch den genannten Detektor (30) zu bekannten Zeitpunkten nachweist, ob Wasser oder Luft im genannten Leitungsweg (10) vorhanden ist, d) die Ergebnisse aus der genannten Nachweisstufe (c) aufzeichnet, wobei mit der Ansaugung der genannten ersten Luftmenge als Eichspur durch den genannten Prozessor (200) begonnen wird, e) durch den genannten Prozessor (200) einen erwarteten Zeitpunkt definiert, zu welchem die genannte erste Luftmenge vom genannten Detektor durch Anwendung der genannten Eichspur zuerst nachgewiesen wurde, f) die genannte Pumpe (22) durch den genannten Prozessor (200) betätigt, um eine Probenflüssigkeitsmenge (12) in den genannten Leitungsweg (10) zu saugen, g) die genannte Pumpe (22) durch den genannten Prozessor (200) betätigt, um mittels der genannten in Stellung bringbaren Sonde eine zweite Luftmenge (124) in den genannten Leitungsweg (10) nach der genannten Probenflüssigkeitsmenge (12) zu saugen, h) durch den genannten Detektor (30) bei bekannten Zeitpunkten nachweist, ob Luft oder Probenflüssigkeit (12) im genannten Leitungsweg (10) vorhanden ist, h2) die Ergebnisse aus der genannten Nachweisstufe h) aufzeichnet, wobei mit der Ansaugung der genannten zweiten Luftmenge als Ansaug-Spur durch den genannten Prozessor (200) begonnen wird, i) durch den genannten Prozessor (200) einen Zeitpunkt identifiziert, bei welchem die genannte zweite Luftmenge (124) durch den genannten Detektor (30) nach der genannten Probenflüssigkeitsmenge (12) zuerst nachgewiesen wurde, und man j) durch den genannten Prozessor (200) bestimmt, ob der in Stufe i) identifizierte Zeitpunkt am gleichen Ort in der Ansaug-Spur bezüglich des Beginns der Ansaug-Spur wie der erwartete Zeitpunkt in der Eichspur bezüglich des Beginns der Eich-Spur innerhalb eines gegebenen Toleranzbereichs liegt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, welches ferner die Stufe umfasst, in der man: die genannte Pumpe (22) durch den genannten Prozessor (200) betätigt, um zumindest einen Teil der genannten Probenflüssigkeitsmenge (12) auszubringen, und man durch den genannten Prozessor (200) bestimmt, ob der genannte Detektor (30) die genannte Probenflüssigkeit (12) bei einer akzeptablen Anzahl von Zeitpunkten während der genannten Pumpenausbringbetätigung nachwies.
Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die genannten bekannten Zeitpunkte mit dem Betriebsablauf der genannten Pumpe (22) korreliert werden.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei die genannte Betätigung der genannten Pumpe (22) umfasst, dass ein mit der genannten Pumpe (22) verbundener Stufen-Motor betätigt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 4, worin die genannten bekannten Zeitpunkte durch Stufen-Motor-Zyklen des genannten Stufen-Motors definiert sind.
Verfahren gemäß Anspruch 1, welches ferner die Stufe umfasst, in der man: die genannte Pumpe (22) durch den genannten Prozessor (200) betätigt, um mindestens eine Teilmenge der genannten Probenflüssigkeitsmenge (12) auszubringen, und man durch den genannten Prozessor (200) bestimmt, ob der genannte Detektor (30) Luft aus nicht mehr als einer Maximalanzahl von Zeitpunkten während der genannten Pumpenausbringbetätigung nachwies.