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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft das Gebiet klinischer Analysatoren, insbesondere
ein neuartiges Verfahren zum Justieren und automatischen Ausrichten
eines Dosiersystems für
einen klinischen Analysator.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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In
einem sogenannten kombinierten klinischen Analysator sind zum Beispiel
ein trockenes chemisches System und ein nasses chemisches System
in einem geschlossenen Gehäuse
bereitstellbar.
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Jedes
der obenerwähnten
chemischen Systeme ist hinsichtlich seiner Bedienung in gewissem Sinne
einzigartig. So enthalten zum Beispiel bekannte „trockene" chemische Systeme typischerweise einen
Probenvorrat, der eine Anzahl von Probenbehältern, einen Dosier-/Transportmechanismus
und einen Inkubator mit einer Mehrzahl von Ablesestationen enthält. Unter
Verwendung eines Rüssels
oder einer Sonde, der bzw. die durch einen beweglichen Dosierwagen
entlang einer Transportschiene befördert wird, wird eine Probenmenge
in eine Dosierspitze angesaugt. Eine Probenmenge aus der Spitze wird
dann auf ein trockenes Objektträgerelement
dosiert (ausgegeben), das in den Inkubator eingebracht wird. Das
Objektträgerelement
wird bebrütet,
und es werden optische oder andere Ablesungen zum Zwecke des Analytennachweises
vorgenommen.
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Ein „nasses" chemisches System
dagegen verwendet ein Reaktionsgefäß, zum Beispiel eine Küvette, in
das eine Kombination aus Patientenprobenmengen, mindestens einer
Reagenzflüssigkeit und/oder
anderen Flüssigkeiten
eingebracht wird, um eine Probe vorzunehmen. Die Probe wird ebenfalls bebrütet, und
es werden Tests zum Zwecke des Analytennachweises durchgeführt. Das „nasse" chemische System
enthält
auch einen Dosiermechanismus, um Patientenprobenflüssigkeit
aus dem Probenvorrat zu dem Reaktionsgefäß zu transportieren.
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Eine
Anzahl von bekannten klinischen Analysatoren vereint sowohl nasse
als auch trockene chemische Systeme in einer einzigen Vorrichtung.
Bisher ist jedoch noch kein Versuch unternommen worden, den Wirkungsgrad/Durchsatz
solcher Vorrichtungen durch eine wirksame Verknüpfung der chemischen Systeme
eines kombinierten klinischen Analysators zu verbessern.
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Außerdem ist
es während
der Herstellung oder der praktischen Anwendung eines klinischen Analysators üblich, Module
des Systems (zum Beispiel eine Probenhandhabungsvorrichtung, einen
Inkubator, einen Küvettenhalter
usw.) auszurichten, so daß der
Probendosierpunkt auf dem Modul auf die Probendosierspitze des Dosiersystems
ausgerichtet ist. Diese Ausrichtung ist erforderlich, um zu gewährleisten,
daß das
Probendosiersystem die Probe korrekt ansaugt und Probenmaterial
genau an der vorgesehenen Stelle ausgibt. Diese Ausrichtung ist möglicherweise
an zehn bis zwanzig Punkten innerhalb des Analysators notwendig,
jedoch ist das Ausrichtverfahren typischerweise ein manuelles und
visuelles Verfahren, das die Wechselwirkung mit einem Menschen in
Gestalt eines Technikers erfordert. Daher sind die bekannten Ausrichtverfahren
ziemlich mühsam
und mit einem hohen Maß an
Subjektivität behaftet.
Außerdem
sind die Durchführung
und die Verifizierung dieser Ausrichtverfahren sehr zeitaufwendig.
Die
US 5138868 offenbart
ein solches Verfahren zum Ausrichten eines Flüssigkeitsdispensors.
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Folglich
gibt es bisher keine bekannten Verfahren, die eine solche Wirkung
haben, daß die
automatische Ausrichtung eines Dosiersystems für einen klinischen Analysator
bereitgestellt wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zum automatischen Ausrichten
eines Dispensors eines klinischen Analysators gemäß Anspruch
1 gerichtet.
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Die
vorliegende Erfindung ist ein automatisierter Prozeß für einen
klinischen Analysator, der subjektive Einstellungen an Abschnitten
des klinischen Analysators, zum Beispiel an einer Probenschale oder
einem Dosiersystem einschließlich
eines Dispensors, überflüssig macht.
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Die
vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zum automatischen Ausrichten
eines Dispensors eines klinischen Analysators gerichtet, wobei das Verfahren
die folgenden Schritte umfaßt:
- a) Einbringen eines Justierelements mit einem höchsten und
einem niedrigsten Punkt an einem Abschnitt des klinischen Analysators;
- b) Bewegen eines Dispensors des klinischen Analysators in einer
vorgegebenen Y-Richtung orthogonal zu einer Z-Richtung in eine Position über dem
Justierelement;
- c) Messen der Höhe
(Z) von dem Dispensor aus bis zu dem Justierelement und Bestimmen
einer Positionskoordinate (Yi, Zi);
- d) Speichern der Positionskoordinate (Yi,
Zi);
- e) Bestimmen einer maximalen Höhe (Zmax)
des über
dem Justierelement positionierten Dispensors, definiert als Positionskoordinate
(Yopt, Zmax); und
- f) Speichern der Positionskoordinate einschließlich der
maximalen Höhe
(Zmax) des über dem Justierelement positionierten
Dispensors.
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Das
Verfahren enthält
außerdem
das Wiederholen der Schritte b) bis d) zum Bestimmen und Speichern
der Positionskoordinate (Yopt, Zmax) vorzugsweise für eine Mehrzahl von vorgegebenen Schritten
in der Y-Richtung.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann außerdem
das Bewegen des Abschnitts des klinischen Analysators in der X-Richtung
und das Messen der Höhe
(Zi) von dem Dispensor aus bis zu dem Justierelement
und das Bestimmen einer Positionskoordinate (Xi,
Yopt, Zi) enthalten.
Das Verfahren enthält
das Bewegen oder stufenweise Bewegen des Abschnitts des Analysators
in der X-Richtung, bis eine maximale Höhe (Zmax)
erreicht ist.
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Nach
dem Bestimmen der maximalen Höhe (Zmax) des über
dem Justierelement positionierten Dispensors wird die Positionskoordinate
als (Xopt, Yopt,
Zmax) bestimmt, wobei die Positionskoordinate (Xopt, Yopt, Zmax) als ein Ausrichtpunkt des Dispensors verwendet
wird.
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Nach
dem Justieren des klinischen Analysators gemäß dem oben skizzierten Verfahren
wird der Dispensor während
des Betriebs zum Ansaugen und Ausgeben von Flüssigkeit, zum Beispiel Probenmaterial,
Reagenzien usw., am festgelegten Ausrichtpunkt (Xopt,
Yopt, Zmax) betätigt.
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Außerdem wird
das oben bestimmte erfindungsgemäße Verfahren
für alle
gewünschten
Abschnitte des klinischen Analysators, die für das automatische Ausrichten
des Dispensors erforderlich sind, wiederholt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockfunktionsplan eines erfindungsgemäßen kombinierten klinischen
Naß/Trocken-Analysators
einschließlich
einer Mehrzahl von Stationen, die mit einem Dosiersystem in Wechselwirkung
stehen;
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2 ist
eine perspektivische Draufsicht der Probenaliquothandhabungsvorrichtung
von 1;
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3 ist
eine perspektivische Draufsicht in teilweise aufgelösten Einzelteilen
der Probenaliquothandhabungsvorrichtung von 1 und 2;
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4 ist
eine Unteransicht der Probenaliquothandhabungsvorrichtung von 1 bis 3;
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5 ist
eine Draufsicht der Probenaliquothandhabungsvorrichtung von 1 bis 4;
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6 ist
eine perspektivische Draufsicht in aufgelösten Einzelteilen eines Spitzenverschließers, der
in Verbindung mit der Probenaliquothandhabungsvorrichtung von 1 bis 5 verwendet wird;
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7 ist
eine perspektivische Teildraufsicht der Abdeckung der Probenaliquothandhabungsvorrichtung
von 1 bis 6, die eine Darstellung eines
Spitzenabstreifers in aufgelösten
Einzelteilen zeigt;
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8 ist
eine vergrößerte perspektivische Teildraufsicht
der Probenaliquothandhabungsvorrichtung von 1 bis 7,
die das Entfernen einer verschlossenen Dosierspitze von der Handhabungsvorrichtung
und deren Beförderung
zu einer Deponiestation zeigt;
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9 und 10 sind
Teilseitenrisse, die eine Probenintegritätsablesestation gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung für
die Probenaliquothandhabungsvorrichtung von 1 bis 8 darstellen;
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11 ist
eine perspektivische Ansicht eines Dosiersystems des Analysators
von 1, die einen Dispensor und einen Schlitten zeigt;
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12 ist
eine perspektivische Ansicht einer Pumpe des Dispensors und eines
Antriebsmechanismus des Schlittens, die zur Durchführung eines
Verfahrens zum Justieren und automatischen Ausrichten gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einem Steuersystem in Wirkverbindung stehen;
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13 ist
eine schematische Draufsicht einer Probenschale mit Probenbehältern zur
Kennzeichnung eines Ausrichtpunkts des Dispensors von 11;
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14A ist eine schematische Draufsicht eines Justierelements
des erfindungsgemäßen Analysators
von 1;
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14B ist eine schematische Seitenansicht des Justierelements
von 14A im Querschnitt; und
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15 ist
ein Blockdiagramm, das einen Justieralgorithmus und ein Justierverfahren
des erfindungsgemäßen Dispensors
von 11 veranschaulicht.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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Die
folgende Beschreibung betrifft eine Probenaliquothandhabungsvorrichtung,
die zusammen mit einem spezifischen kombinierten (d.h. naß/trocken)
klinischen Analysator verwendet wird, der zum Testen biologischer
Proben, zum Beispiel Vollblutserum oder Plasma und – besonders
bevorzugt – humane
Patientenproben, verwendet wird.
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Mit „kombiniert" soll hier ausgedrückt werden,
daß der
Analysator mindestens zwei chemische Systeme enthält, die
jede beliebige Kombination aus „trockenen" und/oder „nassen" chemischen Systemen einschließen können. In
einem typischen „trockenen" chemischen Sy stem
wird/werden, kurz gesagt, eine Patientenprobe und/oder andere Flüssigkeiten
aus einem Flüssigkeitsvorrat
angesaugt und auf ein trockenes Objektträgerelement aufgebracht, das
zum Beispiel eines der Elemente ist, die in dem US-Patent Nr. 3.992.158
an Przyblyowicz u.a. beschrieben sind. Das trockene Objektträgerelement wird
bebrütet
und die Menge bzw. das Vorhandensein mindestens eines Analyten in
der auf das Element dosierten Probe bestimmt, zum Beispiel unter
Verwendung eines Elektrometers, Reflektometers oder einer anderen
geeigneten Testvorrichtung.
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Ein „nasses" chemisches System
enthält
im Sinne der folgenden Beschreibung ein Reaktionsgefäß, das vorgegebene
volumetrische Mengen an Probenmaterial, Reagenz und anderen Flüssigkeiten aufnimmt,
die auf geeignete Art und Weise in das Reaktionsgefäß dosiert
werden, um eine bzw. mehrere Proben vorzunehmen. Die Probe wird
bebrütet,
während
die Flüssigkeiten
der Probe bzw. den Proben beigegeben werden, und es wird eine spezifische Analyse
durchgeführt,
zum Beispiel anhand der Lumineszenz, des Lichttransmissionsgrads,
durch Photonennachweis und dergleichen, wobei eine geeignete Testvorrichtung
verwendet wird.
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Im
Laufe der Erörterung
werden verschiedene andere Begriffe verwendet, darunter die Begriffe „Dosierspitzen" und „Mikrospitzen". Im Sinne dieser Beschreibung
ist eine Dosierspitze ein Element zum Ansaugen/Ausgeben von Flüssigkeit,
das an einem in einem Dosiermechanismus verwendeten Rüssel anbringbar
ist. Die Spitze enthält
ein offenes oberes Ende und ein unteres Ausgabeende und ist in der
Lage, eine volumetrische Flüssigkeitsmenge
zu halten. Dosierspitzen an sich sind auf diesem Fachgebiet in hohem
Maße wohl
bekannt. Eine „Mikrospitze" ist im Sinne dieser
Erörterung
eine Dosierspitze, die den oben dargelegten Definitionsbedingungen
entspricht. Außerdem
ist diese Spitze so bemessen, daß sie ein geringeres Volumen
(Mikrovolumen) an Flüssigkeit halten
kann. Außerdem
ist die Mikrospitze innerhalb der Grenzen der Dosierspitze anbringbar,
um Vorteile zu erzielen, die weiter unten deutlich werden.
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Der
hierin beschriebene Analysator ist ein kombinierter Analysator mit
einem einzigen „trockenen" chemischen System
und einem einzigen „nassen" chemischen System.
Aus der folgenden Erörterung
wird jedoch ohne weiteres deutlich werden, daß verschiedene Variationen
und Modifizierungen möglich
sind, die Ausführungsformen
der Grundkonzepte der vorliegenden Erfindung darstellen. So kann
der Analysator zum Beispiel ein Paar trockener chemischer Systeme
enthalten.
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1 zeigt
einen automatisierten kombinierten klinischen Analysator 10 mit
einer Anzahl von Bauteilsystemen, die kurz erörtert werden, um die Ausgangssituation
der Erfindung hinreichend darzustellen. Der Analysator 10 enthält eine
primäre
Probenhandhabungsvorrichtung 14, die eine Mehrzahl von
primären
Probenbehältern 18 hält, einen
primären
Dosiermechanismus 22, der eine Dosiertransportschiene 26 enthält, und
einen Dosierwagen 30, der entlang der Transportschiene
zwischen einer Anzahl von Stationen beweglich ist. Unter den Stationen,
die entlang der Laufbahn des Dosiermechanismus 22 angeordnet
sind, befindet sich eine Dosierstation 68 für eine erste
Inkubatorbaugruppe 34. An der Dosierstation 68 ist
eine Probenmenge auf ein trockenes Objektträgerelement aufbringbar, das dann
in die Inkubatorbaugruppe 34 befördert wird. Die Inkubatorbaugruppe 34 enthält mindestens
eine Ablesestation einschließlich
einer Testvorrichtung zum korrelierten Analytennachweis, zum Beispiel
ein Reflektometer (nicht gezeigt) oder ein Elektrometer (nicht gezeigt).
Die vorgenannten Bauteile umfassen jeweils ein trockenes chemisches
System für
den hierin beschriebenen automatisierten kombinierten Analysator 10.
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Wie 1 weiterhin
zeigt, enthält
der Analysator 10 außerdem
einen sekundären
Dosiermechanismus 42, der einen Dosierwagen 44 enthält, der ebenfalls
entlang der Dosiertransportschiene 26 beweglich ist, ein
Reagenzrad 52, das eine Mehrzahl von Behältern mit
mindestens einer Reagenzflüssigkeit
enthält,
eine zweite Inkubatorbaugruppe 56, einen Mikrospitzenvorrat 58 und
ein Reaktionsgefäßbeförderungsmittel 60,
das eine Mehrzahl von Reaktionsgefäßen 64 trägt. Diese
Bauteile sind in diesem Abschnitt der Erörterung lediglich aufgezählt worden. Einzelheiten
zu ihren Merkmalen werden in einem späteren Abschnitt der Erörterung
nachgeliefert. Im Sinne dieser Beschreibung bestimmt jedoch jedes der
obengenannten Bauteile ein nasses chemisches System des hierin beschriebenen
kombinierten Analysators 10.
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Wie
weiter oben bereits angeschnitten, bewegen sich der primäre Dosiermechanismus 22 und der
sekundäre
Dosiermechanismus 42 zwischen einer Anzahl von Stationen
des Analysators 10. Jede dieser Stationen ist als ein Dosierhaltepunkt
des Dosierwagens 30 bzw. des Dosierwagens 44 bestimmt. Beispielhaft
und in keiner Weise in einer bestimmten Reihenfolge hinsichtlich
ihrer Wichtigkeit oder Priorität
aufgezählt
enthalten diese Dosierhaltepunkte zum Beispiel: einen primären Dosierpunkt
(P1) für
das Erstansaugen einer Probe durch den primären Dosiermechanismus 22;
einen Reflexdosierpunkt (P2), wo bei Bedarf zusätzliches Probenmaterial ansaugbar ist,
d.h. für
Verdünnungszwecke
usw.; einen Prioritätenhandhabungs- oder STAT-Dosierpunkt
(P3) zur Einführung
von Prioritäts-/STAT-Proben;
einen Dünnfilmdosierpunkt
(P4), wo das Objektträgerelement 36 mit
Probenflüssigkeit
bespritzt wird; einen Spitzenverschlußpunkt (P5) zum Verschließen eines
unteren Endes 105 einer Dosierspitze 102 am Spitzenverschließer 142 zur
Bildung einer Küvette
(„Küvettenspitze"); einen ersten Spitzenaufnahmepunkt
(P6), wo der primäre
Dosiermechanismus 22 eine neue Dosierspitze 102 erhält; einen
ersten Spitzenauswurfpunkt (P7), wo der primäre Dosiermechanismus 22 eine
gebrauchte Dosierspitze 102 oder verschlossene Spitze 102 nach
dem Abschluß des
Tests abwirft; einen zweiten Küvettendosierpunkt
(P8), wo der sekundäre
Dosiermechanismus 42 Proben von einer Küvettenspitze dosiert; einen
zweiten Spitzenaufnahmepunkt (P9), wo der primäre Dosiermechanismus 22 eine
weitere neue Dosierspitze 102 erhält; einen Küvettendosierpunkt (P10), wo
das sekundäre
Dosiersystem in eine nasse Küvette
(herkömmlicher Typ)
dosiert; einen Mikrospitzenaufnahmepunkt (P11), wo der sekundäre Dosiermechanismus 42 neue
Mikrospitzen (nicht gezeigt) aufnimmt; einen zweiten Spitzenauswurfpunkt
(P12), wo der sekundäre
Dosiermechanismus 42 gebrauchte Mikrospitzen ablegt; und
einen Naßreagenzdosierpunkt
(P13), wo der sekundäre
Dosiermechanismus 42 ein Naßreagenz am Reagenzrad 52 ansaugt.
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Wie
in einem späteren
Abschnitt der Offenbarung noch ausführlicher beschrieben werden
wird, veranschaulichen diese Stationen oder Punkte (P1 bis P13)
die verschiedenen Punkte, die in Wechselwirkung mit den Dosiermechanismen 22 bzw. 42 stehen;
folglich ist die vorliegende Erfindung auf ein neuartiges Verfahren
zum Systemjustieren und automatischen Ausrichten der Dosiermechanismen 22 und 42 unter
Verwendung dieser vorgegebenen Stationen oder Punkte (P1 bis P13)
des Analysators 10 gerichtet.
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Wie 1 weiterhin
zeigt, ist eine Probenaliquothandhabungsvorrichtung 40 zwischen
der ersten Inkubatorbaugruppe 34 des trockenen chemischen Systems
und der zweiten Inkubatorbaugruppe 56 des nassen chemischen
Systems des oben beschriebenen Analysators 10 mit Zwischenraum
angeordnet. Die folgende Erörterung
betrifft eine spezifische Beschreibung der Probenaliquothandhabungsvorrichtung 40,
gefolgt von den Einzelheiten zum Betrieb der Probenhandhabungsvorrichtung
in Verbindung mit dem nassen chemischen System und dem trockenen
chemischen System des hierin beschriebenen kombinierten Analysators 10.
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Zunächst einmal
enthält
die Probenaliquothandhabungsvorrichtung 40, wie in 1 bis 3 und
in 5 zu sehen ist, ein kreisförmiges zylindrisches Gehäuse 80 mit
einer Abdeckung 84. Das Gehäuse wird durch einen inneren
Bereich bestimmt, der so bemessen ist, daß er eine Anzahl von gehaltenen
Bauteilen aufnimmt, darunter eine innere Rotorbaugruppe 88 (in 2 nicht
gezeigt), ein Paar Positionssensoren 126, 128 und
eine Spitzenbeseitigungsbaugruppe 122. Jedes der obengenannten Bauteile
ist an einer inneren Außenfläche einer
unteren Montageplatte 138 des Gehäuses 80 angebracht.
Außerdem
ist eine äußere Rotorbaugruppe 92 am
oberen Teil des Gehäuses 80 abgestützt, wobei
die äußere Rotorbaugruppe
außerhalb
der Peripherie der Abdeckung 84 angeordnet ist.
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Ein
Paar Stützen 90,
die sich ebenfalls von der inneren Außenfläche der Montageplatte 138 aus erstrecken,
tragen zur Abstützung
der Abdeckung 84 bei, die die innere Rotorbaugruppe 88 abdeckt.
Die Abdeckung 84 enthält
außerdem
einen zentralen Handgriff 86 sowie ein Paar einander gegenüberliegender
drehbarer Befestigungselemente 87, die in entsprechende Öffnungen
eingreifen, die in den Stützen 90 bereitgestellt
sind. Die Abdeckung 84 enthält auch eine Spitzenabstreifbaugruppe 154,
die weiter unten ausführlicher
beschrieben ist. Das Folgende ist eine ausführlichere Erörterung
der inneren Rotorbaugruppe 88 und der äußeren Rotorbaugruppe 92.
Wie in 3, 5 und 8 zu sehen
ist, enthält
die innere Rotorbaugruppe 88 ein drehbares kreisförmiges Ringelement 96,
das durch einen Zahnradantriebsmechanismus um eine mittlere Drehachse
gedreht wird. Der Antriebsmechanismus enthält einen Motor mit einem drehbaren
Eingriffsabschnitt 130, der sich oberhalb der inneren Außenfläche der
Montageplatte 138 erstreckt. Ein Satz linearer Getriebezähne 134, die
in den Eingriffsabschnitt 130 eingreifen, ist an einer
Innenkante des Ringelements 96 bereitgestellt. Das Ringelement 96 der
inneren Rotorbaugruppe 88 enthält außerdem eine Mehrzahl von Probenbehältervorratsstationen 100,
wobei jede der Stationen entlang des Umfangs der Peripherie des
Ringelements angeordnet ist. Jede der Probenbehältervorratsstationen 100 wird
durch eine geschlitzte äußere Öffnung 104 bestimmt,
die mit einer radial benachbarten und anstoßenden inneren Öffnung 108 verbunden
ist. Die innere Öffnung 108 ist
aus Gründen, die
weiter unten deutlich werden, viel größer als die geschlitzte äußere Öffnung 104.
Gemäß dieser
spezifischen Ausführungsform
sind (30) dreißig
Probenbehältervorratsstationen 100 auf
dem inneren Ringelement 96 bereitgestellt, auch wenn ohne
weiteres einleuchten sollte, daß dieser
Parameter ohne Probleme variierbar ist.
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Wie
in 2, 3, 5 und 8 zu
sehen und weiter oben erwähnt
ist, erstreckt sich die äußere Rotorbaugruppe 92 der
Probenaliquothandhabungsvorrichtung 40 außerhalb
der Peripherie der Abdeckung 84. Diese Baugruppe umfaßt einen
kreisförmigen
Haltering 114 mit einer Mehrzahl von kreisförmigen,
entlang des Umfangs angeordneten Spitzenvorratsstationen 118,
die in regelmäßigen Abständen entlang
der Peripherie des Rings angeordnet sind. So wie bei der inneren
Rotorbaugruppe 88 wird ein Zahnradantriebsmechanismus zum
Drehen des Rings verwendet. Der Eingriffsabschnitt (nicht gezeigt)
eines Motors (nicht gezeigt) greift in einen Satz linearer Getriebezähne 146,
die an einer Außenkante
des Halterings 114 bereitgestellt sind, ein, um eine Drehung
des Halterings 114 zu bewirken. Es sei angemerkt, daß die oben
beschriebenen Zahnradantriebsmechanismen Beispiele sind. Das heißt, daß auch andere
Antriebsmechanismen verwendbar sind, um eine Drehbewegung entweder
des Halterings 114 oder des Ringelements 96 zu
bewirken.
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Der
Haltering 114 und das Ringelement 96 der äußeren Rotorbaugruppe 92 bzw.
der inneren Rotorbaugruppe 88 sind konzentrisch, wobei
die rotierenden Bauteile jeder Baugruppe durch ihre jeweiligen Zahnradantriebsmechanismen
unabhängig
angetrieben werden und sich dabei um eine gemeinsame Drehachse bewegen.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
enthält
der Haltering 114 der äußeren Rotorbaugruppe 92 außerdem eine
Reihe von entlang des Umfangs mit Zwischenraum angeordneten Schlitzen 120 (siehe 8),
die an einer äußeren Peripherie
des Rings angeordnet sind, um die anfängliche Winkelpositionierung
des Rings während
der Montage zu unterstützen.
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Wie
in 2, 3, 5 und 8 außerdem zu
sehen ist, sind alle Spitzenvorratsstationen 118 des Halterings 114 der äußeren Rotorbaugruppe 92 kreisförmige Öffnungen,
die so bemessen sind, daß sie
eine Dosierspitze 102 (siehe 9 und 10)
aus einem Spitzenvorrat (nicht gezeigt) an einer Spitzenlagerstation 150 aufnehmen
können, die
als eine Öffnung
in einer benachbarten Abdeckung 166 bereitgestellt ist,
die den Antriebsmotor (nicht gezeigt) des drehbaren Halterings 114 der äußeren Rotorbaugruppe 92 abdeckt.
Gemäß dieser Ausführungsform
sind insgesamt sechzig (60) in regelmäßigen Abständen angeordnete Spitzenvorratsstationen 118 bereitgestellt,
auch wenn, wie bereits erwähnt,
einleuchten sollte, daß dieser
Parameter auf geeignete Art und Weise variierbar ist.
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Gemäß dieser
spezifischen Ausführungsform
ist jede der Probenbehältervorratsstationen 100 und
der Spitzenvorratsstationen 118 der inneren Rotorbaugruppe 88 bzw.
der äußeren Rotorbaugruppe 92 so
bemessen, daß sie
ein Flüssigkeits-Ansaug/Ausgabe-Element
aufnehmen kann. Gemäß dieser
Ausführungsform
ist das Flüssigkeits-Ansaug/Ausgabe-Element
eine Dosierspitze 102 (siehe 9 und 10),
die ein offenes oberes Ende 103 und ein unteres Ausgabeende 105,
durch das Flüssigkeit
ausgebbar ist, enthält.
Die hierin beschriebene Dosierspitze ist insbesondere ein Einwegkunststoffelement,
das durch die Firma Johnson & Johnson
Company unter der Handelsbezeichnung VitrosTM hergestellt
wird, auch wenn einleuchten wird, daß andere Flüssigkeits-Ausgabe/Ansaug-Elemente als
Ersatz dienen können.
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Wie
in 2 bis 6 zu sehen ist, enthält die Probenaliquothandhabungsvorrichtung 40 einen Spitzenverschließer 142,
der mit herkömmlichen
Mitteln, zum Beispiel mit Gewindebefestigungselementen, außen am Gehäuse 80 befestigt
ist.
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Wie
insbesondere in 6 zu sehen ist, enthält der Spitzenverschließer 142 ein
Gehäuse 170, das
außen
an dem Handhabungsvorrichtungsgehäuse 80 befestigt ist
(siehe 3), wobei das Gehäuse einen definierten inneren
Bereich 174 und eine Abdeckung 178, die das obere
Gehäuseende
abdeckt, hat. Eine Anzahl von Bauteilen befindet sich innerhalb
des Verschließergehäuses 170,
darunter ein zylindrischer Träger 194 und
eine Heizelementbaugruppe 190, die sich in einer Aussparung
des Trägers in
einem unteren Abschnitt eines Ambosses 186 befindet. Die
Heizelementbaugruppe 190 enthält einen Heizwiderstand und
einen Steuerthermistor. Die Abdeckung 178 enthält eine
zentrale Öffnung 182,
die so bemessen ist, daß eine
Dosierspitze 102 durch sie hindurchführbar ist (siehe 9),
so daß die Öffnung des
Ausgabeendes 105 der Spitze durch Eingriff in den erhitzten
Amboß 186 verschließbar ist.
Wenn eine vorgegebene Temperatur erreicht wird, schaltet ein an
der Unterseite des Gehäuses 170 angebrachter
Sicherheitsthermostat 198 den Spitzenverschließer 142 automatisch
ab, um eine Überhitzung
zu verhindern. Weitere Einzelheiten zum Verschließen von Dosierspitzen
auf diese Art und Weise sind in der gemeinsamen US-Patentanmeldung
Nr. 09/658.356 an Jacobs u.a. mit der Bezeichnung ANALYZER WITH SAMPLE
QUALITY MEASUREMENT, AND METHOD beschrieben, die hierin durch Bezugnahme vollumfänglich eingeschlossen
ist.
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Wie
in 7 zu sehen ist, enthält die Probenaliquothandhabungsvorrichtung 40 außerdem eine Spitzenabstreifbaugruppe 154,
die in einem ausgesparten Abschnitt 210 der Unterseite
der Abdeckung 84 bereitgestellt ist. Ein Paar V-förmiger Blöcke 214 wird
unter mechanischer Vorbelastung durch ein Paar Druckfedern 218 in
einer ersten Stellung oder Ausgangsstellung in jeweiligen geschlitzten
Bereichen 215 gehalten. Die V-förmigen Blöcke 214 sind mechanisch
vorbelastet, um eine vorgegebene Lücke zwischen zwei konisch zulaufenden
Oberflä chen 220 zu
schaffen. Die Abdeckung 84 enthält eine Öffnung 162 in einem
erhöhten
Abschnitt 206, die auf die Lücke der V-förmigen Blöcke 214 ausgerichtet
ist, damit eine Dosierspitze 102 (siehe 9)
durch sie hindurchführbar
ist. Eine Halteplatte 222, die zum Abstützen der Bauteile der Spitzenabstreifbaugruppe 154 verwendet
wird, ist unter Verwendung von Befestigungselementen 226 (von
denen in 7 nur eines gezeigt ist), die
sich durch entsprechende Löcher 232 in
der Halteplatte erstrecken, an der Unterseite der Abdeckung 84 befestigt.
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Wie
in 9 und 10 zu
sehen ist, enthält
eine Probenintegritätsablesestation 234 ein
Stationsgehäuse 240 und
eine optische Lesevorrichtung, zum Beispiel ein Spektrophotometer,
die optische Empfangs- und Sendeelemente 236, 238 enthält, die
an einander gegenüberliegenden
Seiten eines Testschlitzes oder- -hohlraums 239 angeordnet sind.
Ein Schubbetätigungselement 244 ist
an der Unterseite des Stationsgehäuses 240 angeordnet, wobei
das Betätigungselement
ein an ihm angebrachtes Eingriffselement 248 hat, das gemäß dieser Ausführungsform
vertikal beweglich ist und einen Spitzenaufnahmehohlraum 250 und
einen sich vertikal erstreckenden Stab 252 enthält. Das
Betätigungselement 244 und
das Eingriffselement 248 bilden zusammen einen Hebemechanismus,
der den Flüssigkeitsinhalt
einer gehaltenen Dosierspitze 102 auf die optischen Empfangs-
und Sendeelemente 236, 238 des Spektrophotometers
ausrichtet. Das Gehäuse 240 der
Probenintegritätsablesestation 234 ist
unterhalb einer vorgegebenen Winkelposition des kreisförmigen Rings 96 ortsfest
in Bezug auf die Montageplatte 138 positioniert, und der
Hohlraum 239 ist auf die Probenbehältervorratsstationen 100 (siehe 5)
ausgerichtet. Wie weiter unten beschrieben, ist die Probenintegritätsempfangsstation 234 zur spektrophotometrischen
Analyse des Probeninhalts einer verschlossenen Dosierspitze 102 zum
Nachweis des Vorhandenseins bestimmter Serumkomponenten, zum Beispiel
Hämoglobin,
Albumin, Lipoproteine usw., bereitgestellt.
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Wie
im folgenden deutlicher beschrieben werden wird, wird die oben beschriebene
Probenaliquothandhabungsvorrichtung 40 dazu verwendet, das
trockene chemische System und das nasse chemische System des kombinierten
klinischen Analysators 10 asynchron miteinander zu verbinden.
Nach der nunmehr beendeten Beschreibung der einzelnen Merkmale und
Montagegruppen der Probenaliquothandhabungsvorrichtung 40 werden
nun Einzelheiten zum Betrieb der Probenhandhabungsvorrichtung hinsichtlich
des Analysators 10 dargelegt.
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Zuerst
wird eine Mehrzahl von unverschlossenen Dosierspitzen 102 einzeln,
so wie sie aus einem Spitzenvorrat (nicht gezeigt) durch die Öffnung, die
die Spitzenlagerstation 150 bestimmt, zugeführt werden,
eingelegt und in leere Spitzenvorratsstationen 118, die
auf dem Haltering 114 der äußeren Rotorbaugruppe 92 bereitgestellt
sind, eingeworfen. Der Haltering 114 wird durch den Zahnradantriebsmechanismus
(nicht gezeigt) stufenweise gedreht, um leere Spitzenvorratsstationen 118 richtig
auf die Spitzenlagerstation 150 auszurichten.
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Wie
bereits erwähnt,
enthält
die primäre
Probenhandhabungsvorrichtung 14 eine Mehrzahl von Patientenprobenbehältern 18,
die beweglich auf einem Karussell angeordnet sind. Einzelheiten
zu der primären
Probenhandhabungsvorrichtung 14 und zur Bewegung der Probenbehälter 18 sind
dem Fachmann allgemein bekannt und bilden keinen wesentlichen Bestandteil
der Erfindung. Wie bereits erwähnt, ist
die Dosiertransportschiene 26 auf die primäre Probenhandhabungsvorrichtung 14 und
die zusätzliche Probenhandhabungsvorrichtung 40 ausgerichtet,
so daß eine
Dosierspitze 102 (siehe 9) an einem Rüssel (nicht
gezeigt) des beweglichen Dosierwagens 30 des primären Dosiermechanismus 22 von
einer vorgegebenen Spitzenvorratsstation 118 aus anbringbar
ist.
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Der
Dosierwagen 30 wird dann entlang der Transportschiene 26 zu
der primären
Probenhandhabungsvorrichtung 14 bewegt, und ein Probenvolumen
wird unter Vakuum gesetzt und aus einem der Patientenprobenbehälter 18 in
die Dosierspitze 102 (siehe 9 und 10)
angesaugt. Spezifische Einzelheiten zu der Befestigung einer Dosierspitze an
einem Rüssel
sowie Einzelheiten zu dem Ansaugen und Dosieren von Probenmaterial
und anderen Flüssigkeiten
sind dem Fachmann allgemein bekannt. Ein Beispiel ist in dem US-Patent
Nr. 4.340.390 an Collins u.a. bereitgestellt, das hierin durch Bezugnahme
vollumfänglich
eingeschlossen ist.
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Wie
in 11 zu sehen ist, umfaßt der Dosierwagen 30, 44 einen
Dispensor 340 und ein Mittel zur Positionierung des Dispensors 340,
das einen Schlitten 342 zum seitlichen Bewegen des Dispensors 340 über eine
Mehrzahl von Stationen (siehe P1 bis P13 in 1) in dem
Analysator 10 und einen Vertikalantrieb 344 zum
Anheben und Absenken des Dispensors 340 an jeder Station
P1 bis P13 enthält. Der
Dispensor 340 umfaßt
einen Dispensorkopf 346, der so ausgelegt ist, daß er die
Einwegdosierspitze 102 aufnimmt, und mittels einer Leitung 350 an
eine Verdrängerpumpe 352 (siehe 12)
angeschlossen ist. Die Pumpe 352 umfaßt ein Kolben (nicht gezeigt),
der durch einen Zweirichtungsschrittmotor 354 angetrieben
wird. Der Schrittmotor 354 steht mit einem Steuersystem 410 in
Wirkverbindung und wird durch dieses gesteuert.
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Wenn
der Motor 354 durch das Steuersystem 410 in einer
Richtung betätigt
wird, wird durch die Pumpe 352 ein Unterdruck in der Leitung 350 erzeugt und
Flüssigkeit
in die Spitze 102 gezogen, bis die Spitze teilweise gefüllt ist.
Der Motor 354 wird in einer entgegengesetzten Richtung
betätigt,
um Flüssigkeit aus
der Spitze 102 zu dosieren. Während des Dosiervorgangs treibt
der Motor 354 die Pumpe 352 über eine vorgewählte Zeitspanne
an, während
der der Druck in der Leitung 350 und der Spitze 102 in
einem solchen Maße
erhöht
wird, daß er
dazu ausreicht, ca. 10 μl
Flüssigkeit
auf einen Analyseobjektträger
zu drücken.
Unter bestimmten Betriebsbedingungen kann es in Abhängigkeit
von der in die Spitze 102 angesaugten Flüssigkeitsmenge
wünschenswert
sein, die Leitung 350 zu entlüften, bevor Flüssigkeit
auf einen Analyseobjektträger
ausgegeben wird. Ein Drucksensor 356 steht in Wirkverbindung
mit dem Steuersystem 410 und wird durch dieses gesteuert und
nimmt zu Zwecken, die weiter unten ausführlicher erläutert werden,
eine strenge Überwachung des
Drucks in der Leitung 350 vor.
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Der
Schlitten 342 ist zum Zwecke der horizontalen Bewegung
auf der Dosiertransportschiene 26 montiert. Die Schiene 26 ruht
auf einem Pylon 343, der an dem Analysatorrahmen (nicht
gezeigt) angebracht ist. Ein Antriebsmittel des Schlittens 342 enthält einen
Zweirichtungsschrittmotor 372 (siehe 12),
der an einen Windenantrieb 374 angeschlossen ist. Der Antrieb 374 umfaßt eine
Trommel 376. Ein von der Trommel 376 getragenes
Kabel 378 ist auf Führungsrollen 380 abgestützt und
an den Schlitten 342 angeschlossen. Der Schrittmotor 372 steht
mit dem Steuersystem 410 in Wirkverbindung und wird durch
dieses gesteuert. Aus 11 und 12 wird
deutlich, daß sich
der Schlitten 342 nach rechts bewegt (siehe 11),
wenn der Motor 372 zum Beispiel entgegen dem Uhrzeigersinn
angetrieben wird (siehe 12). Der
Schlitten 342 muß entlang
einer Linie an mehreren Punkten oder Stationen, die zum Beispiel
Stationen in den Positionen P1 bis P13 enthalten, positioniert werden.
Photoelektrische Horizontalpositionssensoren 386 wirken
mit einem Schlittenstab 387 an dem Schlitten 342 zusammen, um
den Schlitten 342 genau an jeder von diesen Stationen P1
bis P13 zu positionieren.
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Der
Vertikalantrieb 344 umfaßt eine Zahnstange 390,
die an dem Dispensorkopf 346 angebracht ist. Die Zahnstange 390 wird
mittels eines Ritzels 392, das durch einen auf einem Schlitten 342 montierten
Schrittmotor 394 angetrieben wird, angehoben und abgesenkt.
Vertikalpositionssensoren 396 wirken mit einem Zahnstangenstab 398 auf
der Zahnstange 390 zusammen, um die vertikale Position
des Dispensorkopfs 346 genau zu bestimmen. Durch ein Flachkabel 400 wird
den Sensoren 396 und dem Motor 394 Strom aus einem
Stromversorgungsgerät (nicht
gezeigt) zugeführt.
Durch das Flachkabel 400 stehen die Sensoren 396 und
der Motor 394 mit dem Steuersystem 410 in Wirkverbindung
und werden durch dieses gesteuert.
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Während des
Betriebs des offenbarten Dosiermechanismus 22 und 42 mit
dem durch einen hohen Durchsatz gekennzeichneten klinischen Analysator 10 (siehe 1)
findet ca. alle neun (9) Sekunden ein Dosiervorgang statt. Somit
ist offensichtlich, daß jeder
Schritt des Dosierzyklus sorgfältig
durch das Steuersystem 410 gesteuert und überwacht
und die Funktion der Dosiervorrichtung 30 und 44 zeitlich auf
andere Elemente des Analysators 10 abgestimmt werden muß. Der Drucksensor 356 wird
zur Überwachung
der Leistung der Vorrichtung 30 und 44 verwendet.
Der Druck wird in der Leitung 350 erfaßt und der Drucksensor 356 erfaßt solche
Zustände
wie eine verstopfte Spitze 102, das Fehlen von Flüssigkeit
in dem Probenbehälter 18 oder
eine Trennung des Flüssigkeitsstroms
zwischen der Spitze 102 und dem Objektträgerelement 36 oder
die Nähe
der Spitze 102 zu einer Oberfläche. Das Steuersystem 410 der
Dosiervorrichtung 30 und 44 enthält einen
oder mehrere Computer eines beliebigen Typs nach dem Stand der Technik,
der programmierbare Mikrocomputer enthält. Die Anweisungen und das
Verfahren zum Programmieren solcher Computer sind dem Fachmann im
allgemeinen wohl bekannt, so daß weitere
Erläuterungen
nicht als notwendig erachtet werden. Jedoch enthält das Steuersystem 410,
wie weiter unten in dieser Offenbarung noch im Detail beschrieben werden
wird, einen neuartigen Algorithmus, der für das neuartige Justierverfahren
und das neuartige automatische Ausrichtverfahren des Analysators 10 verwendet
wird.
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Der
Dosierwagen 30, der die unverschlossene Dosierspitze 102 mit
der angesaugten Probe trägt, wird
entlang der Transportschiene 26 von der primären Probenhandhabungsvorrichtung 14 zu
der Dosierstation 68 bewegt. An der Dosierstation 68 wird ein
volumetrischer Anteil der in der Dosierspitze 102 enthaltenen
Patientenprobe auf ein in 1 bildlich dargestelltes
trockenes Objektträgerelement
(Bezugszeichen 36) ausgegeben, das so angeordnet ist, daß es mit
herkömmlichen
Mitteln, zum Beispiel mit einem hin- und hergehenden Schubblatt 39,
das ebenfalls in 1 bildlich dargestellt ist,
in die erste Inkubatorbaugruppe 34 eingebracht wird. Die
dosierte Probe wird dann zusammen mit dem trockenen chemischen System
des hierin beschriebenen kombinierten Analysators 10 verwendet.
Die Probe wird zum Beispiel auf ein kolorimetrisches oder potentiometrisches
Objektträgerelement
dosiert, das bebrütet
wird, wobei die Probe an einer Ablesestation zum Zwecke des korrelierten
Analytennachweises analysiert wird. Einzelheiten zur Bebrütung und
zum Testen von trockenen Objektträgerelementen sind dem Fachmann
bekannt und zum Beispiel in dem US-Patent Nr. 4.296.069 mit der
Bezeichnung „Apparatus for
Processing an Analysis Slide" beschrieben,
so daß sie
keiner weiteren Erläuterung
bedürfen.
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Nach
dem oben beschriebenen Dosierschritt wird die Dosierspitze 102 durch
den Dosierwagen 30 in Richtung der Probenaliquothandhabungsvorrichtung 40,
genauer zu dem Spitzenverschließer 142, weiterbewegt.
An dem Spitzenverschließer 142 wird die
Dosierspitze 102 in der Öffnung 182 des Verschließergehäuses 174 plaziert
und soweit abgesenkt, daß die
Spitze relativ zu dem Amboß 186 positioniert
ist. Dem Ausgabeende 105 der Spitze 102 wird durch
den Amboß 186 Wärme aus
dem Heizelement 190 zugeführt, während die Spitze noch an dem Rüssel (nicht
gezeigt) des Dosierwagens 30 angebracht ist. Die Flüssigkeit
in der Spitze 102 wird weiter von dem Ausgabeende 105 weggesaugt,
und es wird eine Blase gebildet, die Temperaturauswirkungen auf
die Flüssigkeit
und außerdem
das Entfernen der Flüssigkeit
aus dem zu verschließenden
Bereich verhindert. Wie bereits erwähnt, sind weitere Einzelheiten
zu dem oben erwähnten
Verschließvorgang
in der bereits eingeschlossenen US-Patentanmeldung Nr. 09/658.356
mit der Bezeichnung ANALYZER WITH SAMPLE QUALITY MEASUREMENT, AND METHOD
bereitgestellt.
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In
dem oben beschriebenen Verschließvorgang wird das Ausgabeende 105 der
Dosierspitze 102 (siehe 9 und 10)
verschlossen und daher ein Probenvorratsbehälter zur Verwendung durch das
nasse chemische System des erfindungsgemäßen kombinierten Analysators 10 geschaffen,
wie weiter unten beschrieben werden wird.
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Nach
den oben beschriebenen Schritten zum Verschließen wird der Rüssel (nicht
gezeigt) auf herkömmliche
Art und Weise angehoben, wobei die Dosierspitze 102 von
dem Spitzenverschließer 142 entfernt
wird. Die Dosierspitze 102 wird dann durch den Dosierwagen 30 entlang
der Transportschiene 26 zu der Spitzenabstreifbaugruppe 154 bewegt,
die auf der Abdeckung 84 der Probenaliquothandhabungsvorrichtung 40 bereitgestellt
ist. Die Öffnung 162 der
Spitzenabstreifbaugruppe 154 ist auf die Transportschiene 26,
genauer auf die Laufbahn des Dosierwagens 30, ausgerichtet.
Der Rüssel
(nicht gezeigt) wird zusammen mit der ange brachten Dosierspitze 102 (siehe 9)
in die Öffnung 162 des erhöhten Abschnitts 206 der
Abdeckung 84 abgesenkt. Zunächst greift das Ausgabeende 105 der
verschlossenen Dosierspitze 102 (siehe 9 und 10)
in die geneigten Oberflächen 220 der
V-förmigen
Blöcke 214 ein.
Im Zuge des weiteren Absenkens des Rüssels verursacht die nach unten
wirkende Kraft, die durch die Spitze 102 auf die geneigten Oberflächen 220 ausgeübt wird,
eine Erweiterung der Lücke
zwischen den V-förmigen
Blöcken
und gestattet das Hindurchführen
der gesamten Dosierspitze 102 durch die erweiterte Lücke. Wenn
der obere Teil des oberen Endes 103 der Dosierspitze 102 durch
die V-förmigen
Blöcke 214 hindurchgelangt
ist, führt
die durch jede der Druckfedern 218 ausgeübte mechanisch
vorbelastende Kraft dazu, daß sich
die V-förmigen
Blöcke
nach innen in Richtung des Rüsselkörpers oberhalb
des oberen Teils der Dosierspitze 102 schließen. Die
Aufwärtsbewegung
des Rüssels
führt daher
zu einem Eingreifen in die Schulter des offenen oberen Endes 103 der
Dosierspitze 102, wodurch die Spitze von dem Rüssel abgestreift
und in eine leere Probenbehältervorratsposition 100 des kreisförmigen Rings 96 der
inneren Rotorbaugruppe 88 geworfen wird.
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Ein
Sensor zur Feststellung des Vorhandenseins einer Spitze, der sich
an einer Deponieposition der Probenaliquothandhabungsvorrichtung 40 befindet,
zeigt an, ob eine Probenbehältervorratsstation 100 vor
dem Einbringen der verschlossenen Dosierspitze 102 leer
ist oder nicht, wobei der Sensor außerdem das Vorhandensein einer
neuen Spitze, die eingebracht worden ist, bestätigt.
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Die
obenerwähnten
Schritte werden wiederholt, um eine Mehrzahl von verschlossenen
Dosierspitzen 102 einzeln in die Probenaliquothandhabungsvorrichtung 40,
genauer in Probenbehältervorratsstationen 100 der
inneren Rotorbaugruppe 88, einzubringen. Durch Mittel zum
Eingeifen des Eingriffsabschnitts 130 des Antriebsmotors
und die Getriebezähne 134,
die auf dem Ring 96 bereitgestellt sind, wird der drehbare
Ring 96 der inneren Rotorbaugruppe 88 entweder
stufenweise oder auf die jeweils erforderliche Art und Weise um
seine Drehachse gedreht. Die gehaltenen Probenbehälter (verschlossene
Dosierspitzen 102) werden relativ zu einer Ansaugstation 158 und
einer Probenintegritätsablesestation 234 bewegt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform
ist die Probenintegritätsablesestation
in einem Winkel zwischen der Spitzenabstreifbaugruppe 154 und
der Ansaugstation 158 befindlich angeordnet. Die Positionen
jeder der obenerwähnten Stationen 158, 234 sind
natürlich
auf geeignete Art und Weise variierbar. Es sei angemerkt, daß die Anordnung
der Probenintegritätsstation 234 in
dem Gehäuse
der Probenaliquothandhabungsvorrichtung 40 Ablesungen zu
einem Zeitpunkt gestattet, der den Durchsatz des Analysators 10 nicht
beeinträchtigt.
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Wie
in 9 und 10 deutlicher
zu sehen ist, wird eine verschlossene Dosierspitze 102 durch die
innere Rotorbaugruppe 88 (siehe 3) zu der Probenintegritätsstation 234 vorgeschoben.
Wie bereits erwähnt,
wird die Probenintegritätsablesestation 234 an
einer vorgegebenen Umfangsposition relativ zu den Probenbehältervorratspositionen 100 des drehbaren
Rings 96 plaziert. An dieser Station 234 und gemäß seiner
Ausführungsform
wird die verschlossene Dosierspitze 102 grob in einem Winkel auf
den Testhohlraum 239 und außerdem grob vertikal auf die
optischen Empfangs- und Sendeelemente 236, 238 der
optischen Testvorrichtung in der in 10 gezeigten
Position ausgerichtet.
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Die
optische Ablesevorrichtung gemäß dieser
Ausführungsform
ist ein Spektrophotometer, das Lichtextinktionsdurchlässigkeitsmessungen
einer in der verschlossenen Einwegdosierspitze 102 enthaltenen
Probe vornimmt. Die verschlossene Dosierspitze 102 besteht
aus einem transparenten Kunststoffmaterial und gestattet daher die
Durchführung von
optischen Tests an dem Flüssigkeitsinhalt.
Einzelheiten zur Durchführung
von optischen Ablesungen an dem Flüssigkeitsinhalt der Probe sind
in den US-Patenten Nr. 6.013.528 und Nr. 5.846.492 an Jacobs u.a.
bereitgestellt, die hierdurch durch Bezugnahme jeweils vollumfänglich eingeschlossen
sind.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
wird der Hebemechanismus dazu verwendet, jede verschlossene Dosierspitze 102 besser
oder wiederholt auf die optischen Empfangs- und Sendeelemente 236, 238 der
optischen Testvorrichtung auszurichten. Das Betätigungselement 244 wird
zunächst
in Eingriff gebracht, und der Spitzenaufnahmehohlraum 250 des Eingriffselements 248 des
Schubbetätigungselements 244,
der so bemessen ist, daß er
das Ausgabeende 105 der Spitze 102 aufnehmen kann,
verursacht eine Aufwärtsbewegung
der Spitze relativ zu ihrer Position in dem Ring 96 (der
Ring ist in 9 und 10 nicht
dargestellt). Die Aufwärtsbewegung der
verschlossenen Dosierspitze richtet den unteren Abschnitt der Spitze,
die das Probenflüssigkeitsaliquot
enthält,
vor dem Erhalt von Ablesewerten der enthaltenen Aliquotprobe ordnungsgemäß in einer Position
zwischen den Empfangs- und Sendeabschnitten 236, 238 der
optischen Testvorrichtung aus. Der an dem Eingriffselement 248 bereitgestellte Stab 252 wird
vor dem Anheben der Dosierspitze 102 für eine Dunkelmessung der optischen
Able sevorrichtung verwendet, was besser in den oben eingeschlossenen
Patenten an Jacobs beschrieben ist.
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Nach
Beendigung der Ablesung wird das Eingriffselement 248 abgesenkt,
und die Dosierspitze wird erneut abgesenkt und damit mit der äußeren geschlitzten Öffnung 104 der
entsprechenden Probenbehältervorratsposition 100 in
Eingriff gebracht. Der Ring 96 der inneren Rotorbaugruppe 88 nimmt
seine Drehbewegung mittels seines Zahnradantriebsmechanismus wieder
auf, bis die Dosierspitze 102 auf die Öffnung, die die Ansaugstation 158 darstellt,
ausgerichtet ist. Wenn Probenmaterial benötigt wird, wird das sekundäre Dosiersystem 42 dazu
verwendet, eine Mikrospitze (nicht gezeigt) von dem Mikrospitzenlader 58 herbeizubringen,
wobei ein Rüssel
(nicht gezeigt) verwendet wird, der sich von dem beweglichen Dosierwagen 44,
der unter Verwendung der Dosiertransportschiene 26 in Position
gebracht wird, nach unten erstreckt. Der Betrieb des sekundären Dosiermechanismus
hinsichtlich des Anbringens einer Spitze an dem Rüssel (nicht
gezeigt), das Anheben und Absenken des Rüssels relativ zu dem Dosierwagen 44,
die Bewegung des Dosierwagens entlang der Transportschiene 26 und
das Ansaugen und Ausgeben von Flüssigkeit
unter Verwendung der Mikrospitze erfolgen genauso wie bei dem primären Dosiermechanismus 22 (siehe 1),
so daß diese
Einzelheiten an sich keiner weiteren Erörterung bedürfen. Wie jedoch bereits bestimmt,
ist die Mikrospitze ein Flüssigkeitsausgabeelement,
das innerhalb der Grenzen einer verschlossenen Dosierspitze 102 anbringbar
ist.
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Die
Mikrospitze wird innerhalb der Grenzen der verschlossenen Dosierspitze 102 positioniert,
um ein vorgegebenes Flüssigkeitsvolumen
aus der verschlossenen Spitze anzusaugen, um die Flüssigkeit für eine Naßprobe oder
Verdünnung
zu verwenden. Der Dosierwagen 44 bewegt dann die Mikrospitze
so, daß diese
auf ein Reaktionsgefäß 64 ausgerichtet wird,
und gibt die angesaugte Flüssigkeit
aus. Nach der Zufuhr der aus dem sekundären Probenbehälter angesaugten
Patientenprobe wird die Mikrospitze entsorgt, indem die gebrauchte
Mikrospitze in eine Deponiestation (nicht gezeigt) des Analysators 10 geworfen
wird.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
werden auch separate Flüssigkeiten,
zum Beispiel mindestens eine Reagenzflüssigkeit, von dem Reagenzrad 52 aus
zu dem Reaktionsgefäß 64 gebracht,
wobei eine separate Dosierspitze 102 (siehe 9)
verwendet wird, die Flüssigkeit
aus einem in dem Reaktionsrad angeordneten Behälter ansaugt und die Reagenzflüssigkeit
je nach Bedarf ausgibt. So ist/sind zum Beispiel unter Verwendung
einer Spitze 102, die der sekundäre Dosiermechanismus 42 von
der äußeren Rotorbaugruppe 92 erhält, ein
Reagenz/Reagenzien ansaugbar. Vorzugsweise wird bei der Koordinierung
von Naßprobentests
die Probenaliquothandhabungsvorrichtung 40 als Bestandteil
der Planung verwendet, um einen wirksamen Durchsatz zu erreichen.
Einzelheiten zum Betrieb des nassen chemischen Abschnitts des hierin
beschriebenen Analysators sind in der am 20. Juli 2001 eingereichten
gemeinschaftlichen US-Patentanmeldung Nr. 09/910.399 an Jakubowicz
u.a. mit der Bezeichnung „Chemistry
System for a Clinical Analyzer" bereitgestellt,
die hierin vollumfänglich
eingeschlossen ist.
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Sobald
die verschlossene Dosierspitze 102 gemäß allen Tests/Proben verwendet
worden ist, die entsprechend der Planung des kombinierten Analysators 10 erforderlich
sein können,
wird der Ring 96 der inneren Rotorbaugruppe 88 so
gedreht, daß er auf
die Spitzenbeseitigungsbaugruppe 122 ausgerichtet wird.
An dieser Stelle greift ein auslösbares Hakenblatt 124,
das durch die Baugruppe nach außen
bewegt wird, in das/den vorspringende/n obere Ende 103 und
Körper
der Dosierspitze 102 ein und zieht die Spitze aus der geschlitzten äußeren Öffnung 104 der
Vorratsstation 100 in die einen größeren Durchmesser aufweisende
innere Öffnung 108. Die
innere. Öffnung 108 der
Probenbehältervorratsstationen 100 hat
einen Durchmesser, der größer als der
des oberen Endes 103 der konisch zulaufenden Dosierspitze 102 ist,
was dazu führt,
daß die
Spitze durch die Öffnung
in eine unterhalb des Rings 96 angeordnete Deponiestation
(nicht gezeigt) fällt.
Ein Positionssensor 128 ermittelt die Position des Hakenblatts
relativ zu der inneren Rotorbaugruppe 88.
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Verfahren
zum Justieren und automatischen Ausrichten
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Im
Sinne des restlichen Teils dieser Offenbarung sind die Begriffe „Dispensor", „Dosiersystem", „Dosiervorrichtung", „Dosiermechanismus" und „Dosierwagen" so bestimmt, daß sie entweder
für den primären Dosiermechanismus 22 und/oder
den sekundären
Dosiermechanismus 42 stehen, die die Dosierwagen 30 bzw. 44 enthalten.
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Bei
der Anwendung des Verfahrens zum Justieren und automatischen Ausrichten
für den
klinischen Analysator gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet das Dosiersystem 30, 44 eine
Druckpegelerfassungslösung
(siehe 11 und 12) als eine
Drucküberwachungsvorrichtung
zum Erfassen des Flüssigkeitspegels
in dem Probenbehälter 18 (siehe 1), einem
Reagenzbehälter,
einem Probenröhrchen,
einem Eppendorfröhrchen
oder in einem beliebigen anderen Bauteil, das einen festen oder
variablen Medienpegel enthalten kann.
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Wie
in 11 und 12 zu
sehen ist, verwendet das Dosiersystem 30 und 44 die
Pumpe 352, um Luft durch die Leitung 350 und schließlich durch die
Dosierspitze 102 zu drücken.
Außerdem
wird die Dosierspitze 102, wenn Luft aus der Dosierspitze 102 gedrückt wird,
langsam in Richtung des Probenbehälters 18 oder eines
der anderen, zum Beispiel obenerwähnten, Behälter oder des Justierelements 19 (siehe 14A und 14B)
abgesenkt. Außerdem
prüft der
Drucksensor 356 während
des gesamten Pegelerfassungsvorgangs, ob in der Dosierspitze 102 ein
Gegendruck entsteht. Wenn sich die Dosierspitze 102 an
eine bestimmte Höhe
oberhalb des Flüssigkeitsspiegels
annähert,
entsteht in der Dosierspitze 102 ein Gegendruck, wobei
der Drucksensor 356 die Änderung des Drucks erfaßt. Erfaßte Änderungen
des Drucks werden durch das Steuersystem 410 durch ein
Rückführsignal überwacht,
das von dem Drucksensor 356 an das Steuersystem 410 gesendet
wird. Dieses Gegendrucksignal warnt das Steuersystem 410 davor,
daß sich
die Dosierspitze 102 nahe dem Flüssigkeitsspiegel befindet.
Erfindungsgemäß ist anstelle
des Druckpegels auch der Kapazitätspegel
erfaßbar.
So besteht der Dispensor 340 zum Beispiel aus einem leitfähigen Material,
zum Beispiel aus einem Metall oder leitfähigen Polymer, so daß sein Körper zum
Erfassen von Änderungen der
Kapazität
verwendbar ist und somit als ein Füllstandsfühler nach dem Stand der Technik
dienen kann.
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Das
Steuersystem 410 ist vorprogrammiert, um das Dosiersystem 30 und 44 automatisch
in jede gewünschte
Position auf dem klinischen Analysator 10 zu bewegen. So
bewegt zum Beispiel das Steuersystem 410 das Dosiersystem 30 und 44 in
mindestens zwei oder drei Dimensionen, zum Beispiel in den orthogonalen
Richtungen X, Y, und Z (siehe 11). Das
Steuersystem 410 steuert die Bewegung des Dosiersystems 30 und 44 in
diesen einzelnen Richtungen durch direkte Betätigung und Steuerung des Motors 372 und
des Schrittmotors 394.
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Außerdem wird
die oben gekennzeichnete erfindungsgemäße Pegelerfassungslösung zum
Erfassen und Überwachen
des Abstands zwischen dem Dosiersystem 30 und 44 und
nicht-flüssigen Oberflächen verwendet.
So ist dieses Pegelerfassungsverfahren zum Beispiel dazu anwendbar,
Anderungen der Höhe
in verschiedenen Bauteilen des klinischen Analysators, zum Beispiel
in den Inkubatorringen (nicht gezeigt) usw., zu erfassen.
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Wie
in 13, 14A und 14B am besten zu sehen ist, wird der Analysator 10 unter
Verwendung eines Justierelements 19 (siehe 14B und 14B)
justiert. Das Justierelement 19 hat eine unbewegliche,
feste Oberfläche
und die Form eines beliebigen geeigneten Bauteils oder Behälters, zum Beispiel
eines Probenröhrchens,
Probenbehälters, Reagenzbehälters, Eppendorfröhrchens
oder dergleichen. Außerdem
kann das Justierelement 19 die Form anderer spezifischer
Bauteile des Analysators 10, die keine Flüssigkeiten
halten, annehmen.
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Während des
erfindungsgemäßen Justierverfahrens
wird das Justierelement 19 an jeder/jedem gewünschten
Station oder Dosierpunkt (zum Beispiel Punkte P1 bis P13 in 1)
vorpositioniert, um ein Erstjustierverfahren für den Analysator 10 unter
Verwendung des Dosiersystems 22 und 42 (Dosierwagen 30 und 44)
bereitzustellen. Alle sich aus dem erfindungsgemäßen Justierverfahren ergebenden
Justierinformationen werden in dem Speicher (Computer) des Steuersystems 410 abgelegt.
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Der
Algorithmus für
das erfindungsgemäße Verfahren
zum Justieren und automatischen Ausrichten ist in 15 dargestellt.
Demgemäß wird bei
der Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens das
Justierelement 19 an einem Abschnitt oder einer spezifischen
Stelle des klinischen Analysators 10 eingebracht, wobei
der Dispensor 340 des Dosiersystems 30 und 44 durch
das Steuersystem 410 in eine vorgegebene Position über dem
Justierelement bewegt wird. So wird zum Beispiel der Dispensor 340 über eine
vorgegebene Entfernung in der Y-Richtung bewegt
oder stufenweise bewegt, so daß der
Dispensor 340 die Dosierspitze 102 über dem
Justierelement 19 positioniert (siehe 14A und 14B).
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Sobald
der Dispensor 340 in der vorgegebenen Y-Richtung bewegt
worden ist, wird das oben beschriebene Druckpegelerfassungsverfahren
angewendet, so daß Luft
aus dem Dispensor 340 durch seine Dosierspitze 102 gedrückt wird
und durch den Drucksensor 356 und das Steuersystem 410 der
Gegendruck in der Dosierspitze 102 und dem Dispensors 340 gemessen
wird. Wie bereits erwähnt,
wird der Gegendruck in ein Signal umgesetzt, das von dem Drucksensor 356 an
das Steuersystem 410 gesendet wird. Dieses Signal wird
umgesetzt und mit einer Pegelmeßhöhe (Z) korreliert,
die die/der gemessene Höhe
oder Abstand zwischen dem distalen Abschnitt 105 der Dosierspitze 102 und
der Oberfläche des
Justierelements 19 ist. An diesem Punkt bestimmt das Steuersystem 410 die
zweidimensionale Positionskoordinate des Dispensors 340,
zum Beispiel die Koordinate (Yi, Zi), wobei die Koordinate (Yi, Zi) in dem Speicher des Steuersystems 410 abgelegt wird.
Das Steuersystem 410 bewegt dann oder be wegt dann stufenweise
den Dispensor 340 zu der nächsten vorgegebenen Stufe in
der Y-Richtung über dem
Justierelement 19 und führt
erneut das Druckpegelerfassungsverfahren durch, um die Höhe (Z) in dieser
neuen Position über
dem Justierelement 19 zu bestimmen. Jede vorgegebene Stufe
des Dispensors 340 in der Y-Richtung und ihre jeweilige
Pegelmeßhöhenmessung
(Z) sind in 14B in Durchsicht dargestellt.
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Sobald
der Dispensor 340 alle seine vorgegebenen Stufen in der
Y-Richtung durchlaufen hat, bestimmt das Steuersystem 410 die
zweidimensionale Koordinate, die zu dem/der größten Abstand oder Höhe (Zmax) zwischen dem Dispensor 340 (distaler
Abschnitt der Dosierspitze 102) und dem niedrigsten Punkt
auf der Oberfläche
des Justierelements 19 führt. Diese Koordinate wird
durch das Steuersystem als (Yopt, Zmax) bestimmt, und dieser Koordinatenwert
wird in dem Speicher des Steuersystems 410 abgelegt.
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An
diesem Punkt wird bei den Abschnitten oder Bauteilen des Analysators 10,
die sich in einer dritten Dimension, zum Beispiel in der X-Richtung, bewegen,
der/das Analysatorabschnitt oder -bauteil über eine vorgegebene Entfernung
in der X-Richtung bewegt oder stufenweise bewegt, während der
Dispensor 340 in der Y-Dimension oder -richtung in Position
gehalten wird (Y-Koordinatenwert Yopt wird
konstant gehalten). Erneut wird das erfindungsgemäße Druckpegelerfassungsverfahren
für jede
vorgegebene Stufe in der X-Richtung durchgeführt, wobei der Abstand oder
die Höhe
(Z) zwischen dem Dispensor 340 und der Oberfläche des
Justierelements 19 durch Pegelerfassung erfaßt und gemessen
wird. Das Steuersystem 410 bestimmt und speichert alle Koordinatenwerte
(Xi, Yopt, Zi) und bestimmt außerdem eine dreidimensionale
Koordinate, wobei die Z-Koordinate (Höhe) ihren maximalen Wert (Zmax) aufweist. Diese Koordinate wird durch
das Steuersystem 410 als (Xopt,
Yopt, Zmax) bestimmt
und dient als ein Ausrichtpunkt A für dieses/diesen spezielle/n Bauteil
oder Abschnitt des Analysators 10.
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Demgemäß wird das
erfindungsgemäße Justierverfahren
für alle
gewünschten
Abschnitte oder Stationen, zum Beispiel P1 bis P13 in 1, wiederholt,
wobei für
jede dieser Stationen, die mit dem Dispensor 340 und der
Dosierspitze 102 während
des regulären
Betriebs des Analysators 10 eine Schnittstelle bilden und
in Wechselwirkung stehen, das geeignete Justierelement 19 verwendet
wird. Nach Beendigung aller Justierschritte gemäß dem Algorithmus (siehe 15)
und dem oben skizzierten Verfahren richtet das Steuersystem 410 des
Analysators 10 den Dispensor 340 und die Dosierspitze 102 automatisch
an allen gewünschten
und vorge gebenen Stellen oder Stationen (P1 bis P13) des Analysators 10 während des
Normalbetriebs aus.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Justieren und automatischen Ausrichten ist beispielsweise dazu
anwendbar, den Dispensor 340 und die Dosierspitze 102 automatisch
auf die optimale Ausgabestelle (Xopt, Yopt, Zmax) für die Probenschale 16 auszurichten
(am besten dargestellt in 13). In
diesem Beispiel erfolgt das Justieren des automatischen Ausrichtens
des Dispensors 340 und der Dosierspitze 102 an
dem Probenbehälter 18 unter
Verwendung eines Justierelements 19 (siehe 14A und 14B)
in Form des Probenbehälters 18.
Somit wird das Justierelement 19 in der Probenschale 16 an
einer Stelle in der Probenschale 16 entlang der Dosierlinie
L (siehe 13) plaziert.
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Das
Steuersystem 410 bewegt dann den Dispensor 340 des
Dosiersystems 30 stufenweise entlang der Dosierlinie L,
so daß der
Dispensor 340 und die Dosierspitze 102 an einer
Stelle über
dem Justierelement 19 positioniert werden. Wie oben skizziert,
erfolgt die Bewegung quer zu der Dosierlinie L in der dargestellten
Richtung der Y-Koordinate. Sobald der Dispensor 340 in
der Nähe
des Justierelements 19 positioniert worden ist, wird das
Druckpegelerfassungsverfahren auf die oben beschriebene Art und
Weise angewendet. Es werden Druckmessungen vorgenommen und in einen
Höhenwert
(Z) übersetzt,
bis der niedrigste Punkt oder die größte Höhe (Zmax)
bestimmt und in der Software (Speicher) des Steuersystems 410 abgelegt
ist. An diesem Punkt wird die Positionskoordinate als (Yopt, Zmax) gespeichert.
Während
der Dispensor 340 in der Y-Position gehalten wird, wird
die Probenschale 16 in der Richtung R gedreht, was zu einer
Bewegung der Probenbehälterstelle
(belegt durch das Justierelement 19) in Richtung der X-Koordinate
führt.
Außerdem
erfolgen gemäß den oben
skizzierten Schritten zusätzliche
Höhenmessungen
gemäß dem Pegelerfassungsverfahren,
bis der größte Höhenabstand
(Zmax) bestimmt ist. Wie bereits erwähnt, wird
diese Koordinatenstelle bestimmt und in dem Speicher (Software) des
Steuersystems 410 als die dreidimensionale Koordinate (Xopt, Yopt, Zmax) für
den Probenbehälter 18 abgelegt
und als der Ausrichtpunkt A für
diesen Abschnitt des klinischen Analysators 10 bestimmt,
wenn der klinische Analysator 10 unter normalen Bedingungen
arbeitet.
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Demgemäß bringt
der klinische Analysator 10 während des Betriebs den Dispensor 340 immer dann
zu dem Ausrichtpunkt A (Positionskoordinate Xopt,
Yopt, Zmax) zu dem
Probenbehälter 18 der
Probenschale 16, wenn der Dispensor 340 Probenmaterial ansaugen
soll. Ebenso bewegt der klinische Analysator 10, da das
erfindungsgemäße Justierverfahren
für alle
gewünschten
Stationen, zum Beispiel die Stationen P1 bis P13, durchgeführt wird,
den Dispensor 340 zu dem Ausrichtpunkt A für jede/s
dieser Stationen oder Bauteile während
des regulären
Betriebs vor der Aktivierung (zum Beispiel Ansaugen oder Ausgeben)
des Dispensors 340.
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Es
ist ersichtlich, daß weitere
Modifizierungen und Variationen, die die erfinderischen Konzepte der
vorliegenden Erfindung anwenden, möglich sind. So ist zum Beispiel
die oben beschriebene zusätzliche
Probenhandhabungsvorrichtung in Verbindung mit einem kombinierten
Analysator verwendbar, der mehrere chemische Stationen hat, oder
die Handhabungsvorrichtung kann zusätzliche Ansaugstationen enthalten,
um zum Beispiel die Verdünnung
einer Probe eines trockenen chemischen Systems zu gestatten.