DE69229053T2

DE69229053T2 - Methode zum verdünnen einer hochviskosen flüssigkeit

Info

Publication number: DE69229053T2
Application number: DE69229053T
Authority: DE
Inventors: Gregory Bielarczyk; Hitomi Aloka Co. Katagi; Yuko Aloka Co. Kato; Junichi Aloka Co. Kawanabe; Rosie Magee; Masaaki Aloka Co. Takeda
Original assignee: Aloka Co Ltd; Abbott Laboratories
Current assignee: Hitachi Ltd; Abbott Laboratories
Priority date: 1991-10-08
Filing date: 1992-10-08
Publication date: 1999-08-19
Anticipated expiration: 2012-10-09
Also published as: JPH0599936A; EP0607442A1; EP0607442A4; EP0607442B1; TW221669B; JP2795564B2; CA2120737A1; DE69229053D1; AU2696992A; WO1993007495A1

Description

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Industrielles Sachgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verdünnen einer hochviskosen Flüssigkeit und insbesondere auf ein Verfahren zum Verdünnen einer Komponenten aus roten Blutzellen einer Blutprobe, die in eine Vorrichtung zum Pipettieren einer Blutprobe eingesetzt wird.

Stand der Technik

Verschiedene Arten von Tests werden in Bezug auf eine Blutprobe, die von einem menschlichen Körper abgenommen ist, durchgeführt. Zum Beispiel wird in einem Bluttyp-Test, wie in Fig. 10 dargestellt ist, eine abgenommene Blutprobe 10 in ein Teströhrchen 12 eingegeben und wird dann in eine Blutplasmakomponente 14 und eine Komponente 16 aus roten Blutzellen durch Zentrifugieren von dieser separiert, oder wird so belassen, wie sie ist. In der Praxis erscheint eine kleine Menge einer Komponenten 18 aus weißen Blutzellen zwischen der Komponenten 14 des Blutplasmas und der Komponenten 16 der roten Blutzellen. Da die Komponente 18 der weißen Blutzellen nicht für die nachfolgende Beschreibung der vorliegenden Erfindung relevant ist, ist sie nicht in den anderen Zeichnungen dargestellt.
Ein eine Blutprobe pipettierendes Verfahren, das in einer herkömmlichen Pipettiervorrichtung ausgeführt wird, weist zwei Vorgänge auf, die einen Vorgang eines Pipettierens allgemein von Blutplasma und einen Vorgang eines Pipettierens von roten Blutzellen umfaßt. In dem Vorgang des Pipettierens von Blutplasma wird die Komponente 14 des Blutplasmas durch eine Düsenspitze 20 abgesaugt und dann in eine Vielzahl von anderen Rezipienten-Behältern 22 in einem vorbestimmten Volumen, jeweils, verteilt. In dem die roten Blutzellen pipettierenden Vorgang wird die Komponente 16 der roten Blutzellen über die Düsenspitze 20 abgesaugt und wird dann zu einem Verdünnungsbehälter (nicht dargestellt) überführt, um mit einem Verdünnungsmittel gemischt zu werden. Danach wird eine verdünnte Lösung einer Komponenten 16 aus roten Blutzellen wieder durch die Düsenspitze 20 abgesaugt und dann in eine Vielzahl von anderen Rezipienten-Behältern 24, jeweils in einem vorbestimmten Volumen, verteilt. Bluttyp-Testreagenzien (d. h. ein Reagenz für die Blutplasma-Komponente und ein Reagenz für die Komponente der roten Blutzellen) werden in die Rezipienten-Behälter 22, 24 jeweils eingeführt.
Dann werden diese Rezipienten-Behälter 22, 24 zu einer die Agglutination testenden Vorrichtung befördert, wo die Agglutination der Proben in den Behältern 22, 24 optisch oder visuell gemessen wird. Auf der Basis der Ergebnisse der Messungen wird ein A- Typ, ein B-Typ, ein 0-Typ oder ein AB-Typ, oder ein Rh-Typ, oder dergleichen, bestimmt.
Herkömmlich ist eine Verdünnung der Komponenten der roten Blutzellen in der folgenden Art und Weise durchgeführt worden. Nachdem die Komponente der roten Blutzellen über die Düsenspitze angesaugt worden ist, wird sie von der Düsenspitze in den Verdünnungs-Behälter abgegeben. Vor oder nach der Abgabe der Komponenten der roten Blutzellen wird ein vorbestimmtes Volumen eines Verdünnungsmittels in den Verdünnungs-Behälter eingeführt. Die Komponente der roten Blutzellen wird mit dem Verdünnungsmittel durch Einblasen von Luft in den Behälter oder durch Vibrieren von diesem gemischt und gerührt. Danach wird die verdünnte Lösung der Komponenten der roten Blutzellen wieder durch die Düsenspitze abgesaugt und dann in den Behälter 24 hinein abgegeben.
Aus der JP-A-63-61954 ist ein Verfahren zum Präparieren einer Probenflüssigkeit zur Analyse bekannt, das das Ausgeben einer angegebenen Menge eines Verdünnungsmittels in seine vorgegebene Anzahl von Vertiefungen jeder Linie einer Mikroplatte durch eine Düse, die mit einer Pumpe zum Ansaugen und zur Abgabe verbunden ist, umfaßt. Eine angegebene Menge einer Probe wird in die erste Vertiefung jeder Linie abgegeben und danach wird ein Mischen des Verdünnungsmittels und der Probe durch Wiederholen mehrere Male des Saugens und Abgebens ausgeführt. Danach wird die Probe durch Absorbieren der angegebenen Menge einer Mischung und Abgeben von dieser in eine zweite Vertiefung und Mischen von dieser in derselben Art und Weise verdünnt, worauf ein Verdünnungssystem durch Ausführen der Abgabe, Mischen und Verdünnung der Reihenfolge nach für jede Vertiefung in derselben Art und Weise wie vorstehend abgeschlossen wird.
Aus der JP-A-57-161552 ist ein System bekannt, bei dem Flüssigkeit von einem Behälter abgesaugt wird und zu einem anderen Behälter zugeführt wird, gefolgt durch eine Zufuhr dazu von anderen Flüssigkeiten für Misch- oder Verdünnungszwecke. Aus der EP-A-0311588 ist ein System bekannt, bei dem eine Probe bis zu einem Ventil angesaugt und durch ein reaktives Medium, das zu dem Ventil gerichtet ist, verdünnt wird. Danach wird die Probe zu einem Behälter mit weiteren Verdünnungsschritten, die danach durchgeführt werden, zugeführt. Aus der JP-A-63066468 ist ein System bekannt, bei dem verschiedene unterschiedliche Flüssigkeiten aufeinanderfolgend hoch in eine Düse hinein angesaugt werden.
Allerdings ist, wie allgemein bekannt ist, die Komponente der roten Blutzellen eine hoch viskose Flüssigkeit (oder eine gelähnliche Substanz), so daß sie nicht einfach von der Düsenspitze aufgrund deren hohen Viskosität abgegeben werden kann. Demzufolge kann eine schnelle Verdünnung der Komponenten der roten Blutzellen nicht durch das herkömmliche Verdünnungsverfahren erreicht werden.
Genauer gesagt nimmt es, da die Komponente der roten Blutzellen nicht weich von einer kleineren Öffnung in einem distalen Ende der Düsenspitze in den Verdünnungsbehälter hinein aufgrund deren hohen Viskosität abgegeben werden kann, eine relativ lange Zeit in Anspruch, um die Komponente der roten Blutzellen in den Verdünnungsbehälter hinein abzugeben. Demzufolge ist es in einer Vorrichtung zum Pipettieren eines großen Volumens einer Blutprobe unmöglich gewesen, die Pipettierfähigkeit zu verbessern. In Bezug auf die vorstehenden Probleme kann vorgesehen werden, die Größe der kleineren Öffnungen in dem distalen Ende der Düsenspitze zu vergrößern. Allerdings wird in diesem Fall die Pipettierpräzision erniedrigt werden und dabei wird eine Unbequemlichkeit einer Leckage oder dergleichen verursacht werden, wenn die flüssige Probe unter Verwendung der Düsenspitze übertragen wird. Demzufolge hat ein Verdünnungsverfahren zum Lösen der vorstehenden Probleme insbesondere eine Pipettiervorrichtung gefordert, bei der die Düsenspitzen, die dieselbe Form besitzen, dazu verwendet werden, um die Komponente des Blutplasmas und die Komponente der roten Blutzellen zu pipettieren.
Diese Erfindung wurde in Anbetracht der vorstehenden Probleme gemacht. Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Verdünnen so schnell wie möglich einer hochviskosen, flüssigen Probe, wie beispielsweise die Komponente der roten Blutzellen oder dergleichen, zu schaffen. Die vorstehende Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst, der das erfindungsgemäße Verfahren zum Verdünnen einer hochviskosen Flüssigkeit spezifiziert. Weiterhin wird die vorstehende Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 3 gelöst, der das erfindungsgemäße Verfahren zum Verdünnen von Blut zur Verwendung in einer Pipettiervorrichtung, die eine Düsenspitze umfaßt, spezifiziert.

Arbeitsweise der Erfindung

Gemäß den vorstehend erwähnten Merkmalen der vorliegenden Erfindung wird das Verdünnungsmittel zuerst vor einer Abgabe der Probe der hochviskosen Flüssigkeit von der Düsenspitze angesaugt. Nachdem die flüssige Probe bis zu einem bestimmten Grad verdünnt worden ist, wird die gemischte Flüssigkeit in der Düsenspitze abgegeben. Eine weitere Abgabe und Ansaugung werden wiederholt. Demzufolge wird es möglich, die hochviskose Flüssigkeit schnell zu verdünnen.
Gerade wenn die Düsenspitze die Probe der hochviskosen Flüssigkeit enthält, ist es einfach, das Lösungsmittel in die Probe der hochviskosen Flüssigkeit in der Düsenspitze anzusaugen und einzuführen. Die Abgabe der Komponenten der roten Blutzellen, die bis zu einem gewissen Grad mit dem Lösungsmittel verdünnt sind, kann sanfter als die Abgabe der Komponenten der reinen, roten Blutzellen durchgeführt werden. Als Folge kann die Verdünnungszeit verkürzt werden, und zwar verglichen mit dem herkömmlichen Verdünnungsverfahren. Bei der vorliegenden Erfindung findet die erste Stufe der Verdünnung innerhalb der Düsenspitze statt.
Es ist bevorzugt, die Geschwindigkeit der Abgabe- und Ansaugvorgänge stufenweise in dem Mischvorgang gemäß dem Grad der Verdünnung zu erhöhen.

Ausführungsformen

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
Fig. 1 stellt schematisch eine Vorrichtung 30 zum Pipettieren einer Blutprobe dar (nachfolgend als "Vorrichtung" bezeichnet), in der ein Verdünnungsverfahren für eine hochviskose Flüssigkeit der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung 30.
In dieser Ausführungsform pipettiert die Vorrichtung 30 die Komponente des Blutplasmas und die Komponente der roten Blutzellen nach einer Zentrifugation, um eine Vorbehandlung für einen Bluttyp-Test durchzuführen.
Wie im wesentlichen in dem mittleren Bereich der Fig. 1 dargestellt ist, wird eine Düse 32 zum Ansaugen einer Blutprobe durch einen XYZ-Roboter 34 gehalten, um so dreidimensional bewegbar zu sein.
Fig. 2 stellt eine Querschnittsansicht eines Hauptteils der Düse 32 dar. Die Düse 32 ist aus einer Düsenbasis 35 und einer wegwerfbaren Spitze, die als eine Düsenspitze 36 dient, zusammengesetzt. Demzufolge verwendet die Pipettiervorrichtung in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Düsenspitze vom wegwerfbaren Typ. Ein distales Ende der Düsenbasis 35 wird in eine obere Öffnung der Düsenspitze 36 hineingedrückt und darin eingepaßt befestigt. Demzufolge ist die Düsenspitze 36 fest an der Düsenbasis 35 fixiert. Die Düsenspitze 36 besitzt an ihrem unteren Ende eine kleinere Öffnung 36a, von der die Blutprobe angesaugt und abgegeben wird. Die Düsenspitze 36 kann aus einem Hartkunststoffmaterial oder dergleichen hergestellt werden und die Düsenbasis 35 kann aus einem Metall hergestellt werden.
In Fig. 1 ist der XYZ-Roboter 34 aus einem X-Antriebsbereich 34x, einen Y-Antriebsbereich 34y und einem Z-Antriebsbereich 34z zusammengesetzt. An dem Z-Antriebsbereich 34z ist eine Hebeeinrichtung 38, die mit der Düse 32 ausgestattet ist, verbunden, um so vertikal bewegbar zu sein. Die Hebeeinrichtung 38 besitzt einen Grenzschalter 40, der als ein Störsensor oder dergleichen dient.
Der Grenzschalter 40 erfaßt eine äußere Kraft, die nach oben auf die Düse 32 aufgebracht ist und einen Wert größer als eine vorbestimmte Kraft besitzt. Auf dem Z-Antriebsbereich 34z ist eine Verdünnungsmittelpipette 42 zum Abgeben eines Verdünnungsmittels fest befestigt. Ein Luftschlauch 44 ist an einem Ende davon mit der Düse 32 und an dem anderen Ende davon mit einer Spritze 58, die als eine Pumpe dient, um eine Ansaug- und Abgabewirkung zu erzielen, verbunden. Ein Verdünnungsmittelschlauch 48 ist an einem Ende davon mit der Verdünnungsmittelpipette 42 und an dem anderen Ende davon mit einer Spritze 52 über ein elektromagnetisches Ventil 50 verbunden.
Zwischen der Spritze 46 und der Düse 32 ist ein Drucksensor 54 zum Messen eines Innendrucks des Luftschlauchs 44 verbunden. Ein Signal von dem Grenzschalter 40 wird zu der Vorrichtung über ein Kabel 56 geschickt.
In einem Testrohrgestell 60, das auf einem Pipettiertisch 58 plaziert ist, ist eine Vielzahl von Teströhrchen 62, die Blutproben enthalten, die bereits einer Zentrifugierbehandlung unterworfen worden sind, aufrechtstehend gehalten. Jedes Teströhrchen 62 enthält, wie in Fig. 10 dargestellt ist, die Blutprobe, in der die Komponente des Blutplasmas und die Komponente der roten Blutzellen in einen oberen Bereich und einen unteren Bereich des Teströhrchens 62 jeweils separiert sind. Auf einem horizontalen Tisch 64, der auf dem Pipettiertisch 58 befestigt ist, sind ein Verdünnungstablett 68, das mit einer Vielzahl von Verdünnungsbehältern 66 versehen ist, und eine Mikroplatte 70 vorgesehen. Auf der Mikroplatte 70 ist eine Vielzahl von Vertiefungen vorgesehen, die als ein Aufnahmebehälter zum Aufnehmen der Blutplasmakomponenten oder einer verdünnten Lösung der Komponenten der roten Blutzellen dienen. Nachdem alle Blutproben pipettiert worden sind, wird die Mikroplatte 70 zu einer Vorrichtung für den Bluttyp-Test befördert, durch die ein Agglutinations-Test zum Beispiel optisch vorgenommen wird. Der Agglutinations-Test kann visuell vorgenommen werden.
In der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist die Düsenspitze vom wegwerfbaren Typ und wird aufeinanderfolgend gegen eine neue ausgetauscht. Eine Vielzahl neuer Düsenspitzen ist auf einem Düsenspitzenständer 72 präpariert. Dort ist auch ein Düsenabfallbehälter 74 vorgesehen.
Deshalb ist es bei der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung möglich, daß die Komponente des Blutplasmas oder die Komponente der roten Blutzellen durch die Düsenspitze 36 der Düse 32 angesaugt und dann in einen anderen Aufnahmebehälter hinein überführt werden. Die Vorrichtung kann auch für Zwecke anders als ein Pipettieren der Blutprobe angewandt werden. Verschiedene Arten von Anwendungen sind möglich. Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung. Durch Bewegen eines Kolbens 76 nach oben und nach unten variiert sich das Innenvolumen der Spritze 46, so daß ein Ansaugdruck oder ein Abgabedruck zu der Düsenspitze 36 der Düse 32 über den Luftschlauch 44 übertragen wird, um ein Ansaugen oder ein Abgeben der Blutprobe durchzuführen. Der innere Druck des Luftschlauchs 44 wird durch den Drucksensor 54 erfaßt, ein Sensorsignal, das von dem Drucksensor 54 ausgegeben ist, wird durch einen DC-Verstärker 78 verstärkt und wird dann zu einen Analog-Digital- Wandler 82 über einen Begrenzungsschaltkreis 80 zugeführt. Der Begrenzungsschaltkreis 80 ist ein Schutzschaltkreis zum Unterdrücken irgendeines übermäßigen Eingangs. Der Analog-Digital-Wandler 82 wandelt das Sensorsignal in ein digitales Signal und führt das digitale Signal zu einer Steuereinheit 84 zu.
Die Steuereinheit 84 umfaßt einen Computer, zum Beispiel zum Steuern des Innenvolumens der Spritze 46 und des XYZ-Roboters 34, usw.. In der Ausführungsform umfaßt die Steuereinheit 84 auch eine Viskositätsmeßeinheit 86 und eine Tabelle 88, die beide nachfolgend beschrieben sind.
Ausführungsformen eines Pipettierverfahrens der vorliegenden Erfindung, das in der vorstehend erwähnten Vorrichtung verwendet ist, werden nun nachfolgend beschrieben werden.
Die Fig. 4 und 5 stellen einen Blutplasma-Pipettiervorgang dar. Fig. 4 stellt einen Ansaugvorgang für eine Blutplasmakomponente dar und Fig. 5 stellt einen Abgabeschritt für eine Blutplasmakomponente dar.
In Fig. 4 wird im Schritt 101 die Düsenspitze 36 von der oberen Seite des Teströhrchens 62 abgesenkt und wird so gestoppt, daß das distale Ende der Düsenspitze 36 in die Blutplasmakomponente 90 eingesetzt ist, um unter einem vorbestimmten Abstand L1 nach unten von einer Blutoberfläche positioniert zu sein. L1 beträgt vorzugsweise 2 bis 3 mm. Wenn das distale Ende der Düsenspitze 36 zu tief in die Blutplasmakomponente 90 eingesetzt wird, werden die zweite Komponenten, die einmal durch eine Zentrifugation separiert sind, leicht erneut miteinander vermischt.
Wenn die Düsenspitze 36 herabgesenkt wird, wird die Flüssigkeitsoberfläche erfaßt. Diese Flüssigkeitsoberflächenerfassung wird durch Überwachen des Innendrucks des Schlauchs 44 durch den Drucksensor 54 durchgeführt. Wenn der Innendruck des Schlauchs 44 stark geändert wird, erfaßt die Steuereinheit 84 das distale Ende der Düsenspitze 36, die die Flüssigkeitsoberfläche erreicht hat.
Im Schritt 102 wird die Blutplasmakomponente 90 abgesaugt. Genauer gesagt wird der Kolben 76 nach unten gezogen, um das Innenvolumen der Spritze 46 zu erhöhen, wodurch das Blutplasma in die Düsenspitze 36 hinein angesaugt wird. Zum Beispiel werden ungefähr 30 bis 300 ul des Blutplasmas 90 angesaugt. Wie im Detail nachfolgend beschrieben ist, umfaßt diese angesaugte Blutplasmakomponente ein kleines Volumen einer Blutplasmakomponenten, die für eine Plasmabeschichtung verwendet werden soll. Vorzugsweise sollte das Volumen der Blutplasmakomponenten, die angesaugt werden sollte, unter Berücksichtigung des Volumens der Blutplasmakomponenten bestimmt werden, die schließlich auf einer inneren Oberfläche der Düsenspitze 36 anhaften würde, und nicht aus der Düsenspitze 36 abgegeben werden würde.
Im Schritt 103 wird die Düsenspitze 36 angehoben und temporär gestoppt, unmittelbar bevor das distale Ende der Düsenspitze 36 aus der Flüssigkeitsoberfläche der Plasmakomponenten 90 austritt. Nach einem Ablauf von zum Beispiel ungefähr 0,25 sec. wird die Düsenspitze 36 erneut im Schritt 104 angehoben. Der Grund, warum der Schritt 103 in diesem Vorgang benötigt wird, ist derjenige, daß die Blutplasmakomponente, die auf einer äußeren Oberfläche der Düsenspitze 36 anhaftet, in das Teströhrchen 62 hinein zurückgeführt wird, um dadurch die Präzision des Pipettierens zu verbessern. Auf den Schritt 104 folgend wird der Schritt 105 der Fig. 5 ausgeführt.
In dem Blutplasma-Abgabevorgang, dargestellt in Fig. 5, wird, im Schritt 105, die Düsenspitze 36 in eine vorbestimmte Vertiefung 92 herabgelassen und gestoppt, so daß das distale Ende der Düsenspitze 36 unter einem Abstand L2 von dem Boden der Vertiefung 92 weg beabstandet positioniert ist. In diesem Fall beträgt L2 vorzugsweise ungefähr 2 mm. Wenn die Blutplasmakomponente aus einer zu hohen Position abgegeben wird, würde es zu einem Herunterfallen kommen, so daß es schwierig ist, die Blutplasmakomponente in die Vertiefung 92 hinein schnell zu überführen. Weiterhin ist es, wenn das distale Ende der Düsenspitze 36 in Kontakt mit dem Boden der Vertiefung 92 gelangt, sehr schwierig, die Blutplasmakomponente abzugeben. Aus diesen Gründen, wie sie vorstehend angegeben sind, beträgt vorzugsweise der Abstand L2 ungefähr 2 mm unter Berücksichtigung der Eigenschaft der Flüssigkeit, die abgegeben werden soll.
Im Schritt 106 wird ein Teil (ein vorbestimmtes Volumen) der Blutplasmakomponenten, die die Düsenspitze 36 verläßt, abgegeben.
Im Schritt 107 wird die Düsenspitze 36 herabgesenkt, bis deren distales Ende in leichtem Kontakt mit dem Boden der Vertiefung 92 gelangt. Der Kontaktzustand kann durch den Grenzschalter 40 überwacht werden. Im Schritt 108 wird die Düsenspitze 36 angehoben. Im Schritt 107 und im Schritt 108 wird ein sogenanntes vertikales Touch- Off-System eingesetzt, so daß die Blutplasmakomponente, die auf der inneren Oberfläche der Düsenspitze 36 anhaftet, schnell abgegeben werden kann.
Im Schritt 109 wird die Düsenspitze 36 angehoben und dieselben Abgabeschritte (S105-S109) werden in Bezug auf die anderen Vertiefungen wiederholt. Schließlich verbleibt ein vorbestimmtes Volumen der Blutplasmakomponenten in der Düsenspitze 36, wie im Schritt 109 in Fig. 5 dargestellt ist. Dieses vorbestimmte Volumen beträgt vorzugsweise 15 bis 20 ul. Der abschließende Schritt 109 des Blutplasma-Abgabevorgangs, dargestellt in Fig. 5, entspricht einem eine Beschichtung präparierenden Schritt, bei dem ein kleines Volumen der Blutplasmakomponenten in der Düsenspitze 36 für den Zweck einer Plasmabeschichtung belassen wird.
Die Fig. 6 bis 9 stellen den Pipettiervorgang der roten Blutzellen dar, der allgemein die nachfolgenden vier Vorgänge aufweist, einschließlich eines Blutplasma-Beschichtungsprozesses der Fig. 6; eines Ansaugprozesses der roten Blutzellen der Fig. 7; einen Verdünnungsvorgang der roten Blutzellen der Fig. 8; und einen Abgabevorgang einer verdünnten Lösung der roten Blutzellen der Fig. 9.
Zuerst wird nun der Blutplasma-Beschichtungsprozeß unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben. Nach dem Schritt 109 der Fig. 5 wird Schritt 200 der Fig. 6 ausgeführt. Es wird nämlich durch den XYZ-Roboter 34 die Düsenspitze 36 oberhalb des Teströhrchens 62 positioniert, von dem die Blutplasmakomponente im Schritt 102 angesaugt worden ist. Genauer gesagt wird die Düsenspitze 36 so positioniert, daß deren distales Ende leicht (um unter einem Abstand L3 von der Blutoberfläche weg positioniert zu sein) in die obere Öffnung des Teströhrchens 62 hinein eingesetzt wird. Diese Positionierung würde verhindern, daß das Beschichtungsblutplasma über andere Blutproben verspritzt würde und sie kontaminieren würde, was demzufolge die Zuverlässigkeit der Vorrichtung verbessert. L3 im Schritt 200 beträgt vorzugsweise 5 mm.
In dem Verfahren dieser Ausführung wird ein Pipettiervorgang kontinuierlich unter Verwendung derselben Düsenspitze 36 über den Blutplasma-Pipettiervorgang und den die roten Blutzellen pipettierenden Vorgang hinweg durchgeführt. Alternativ kann, wenn diese zweistufigen Vorgänge geändert werden, die Düsenspitze 36 gegen eine neue ausgetauscht werden. In einem solchen Fall ist es notwendig, einen Beschichtungsschritt für die Blutplasmakomponente als einen Vorbehandlungsschritt vor dem Schritt 200 vorzusehen.
In dem Schritt 201 wird die Blutplasmakomponente, die zum Beschichten verwendet ist, die in der Düsenspitze 36 verbleibt, wieder mindestens in einem solchen Umfang angesaugt (angehoben), daß die Komponente der roten Blutzellen im wesentlichen diejenige der angesaugten erreicht. Genauer gesagt wird die innere Oberfläche der Spitze 36 in einem solchen Umfang beschichtet, daß sie die Komponente der roten Blutzellen, die später verdünnt wird, d. h. die verdünnte Lösung der roten Blutzellen, erreicht. Im Schritt 202 wird die Blutplasmakomponente für die Beschichtung abgegeben (erniedrigt) und die Abgabe wird gestoppt, wenn die Plasmakomponente das distale Ende der Düsenspitze 36 erreicht, wie dies im Schritt 203 der Fig. 6 dargestellt ist.
In dieser Ausführungsform wird die Beschichtung durch Bewegen der Blutplasmakomponenten nach oben und nach unten nur einmal, wie im Schritt 201 und im Schritt 202 dargestellt ist, ausgeführt. Alternativ kann die Blutplasmakomponente nach oben und nach unten zwei oder mehrere Male bewegt werden, falls es notwendig ist. Allerdings wird bestätigt, daß ein Bewegen nach oben und nach unten einmal ausreichend für die Beschichtung ist.
Im Schritt 204 wird die Düsenspitze 36 erniedrigt und gestoppt, wenn deren distales Ende in die Blutplasmakomponente 90 hineingesetzt ist, um unter einem Abstand L4 nach unten von der Blutoberfläche positioniert zu sein. L4 beträgt vorzugsweise 2 bis 3 mm. Im Schritt 205 wird die verbleibende Blutplasmakomponente, die für die Beschichtung verwendet wird, in das Teströhrchen 62 zurückgeführt. Demzufolge wird, um eine wertvolle Blutprobe, ohne sie zu verschwenden, zu verwenden, die Blutplasmakomponente zum Beschichten in das Teströhrchen 62 zurückgeführt. Obwohl nur ein kleines Volumen der Blutplasmakomponenten für die Beschichtung dieser Ausführungsform verwendet wird, kann ein großes Volumen der Blutplasmakomponenten für die Beschichtung verwendet werden. Wenn ein großes Volumen der Blutplasmakomponenten verwendet wird, ist es notwendig, ein unnötig großes Volumen einer Blutplasmakomponente im Schritt 102 abzusaugen, und im Schritt 205 besteht, wenn ein solches großes Volumen einer Blutplasmakomponente in das Röhrchen zurückgeführt wird, dabei ein Risiko, daß die Blutplasmakomponente mit der Komponenten der roten Blutzellen gemischt wird. Demzufolge ist es bevorzugt, daß die Beschichtung mit einem kleinen Volumen einer Blutplasmakomponente vorgenommen werden sollte.
Nach dem Schritt 205 wird der Schritt 206 der Fig. 7 ausgeführt. Im Schritt 206 wird die Düsenspitze 36 weiter erniedrigt, so daß deren distales Ende in die Komponente 94 der roten Blutzellen eingesetzt wird. Zu diesem Zeitpunkt ist es bevorzugt, daß das distale Ende der Düsenspitze 36 an einer Position von ungefähr 75% nach unten von der Oberfläche der Blutplasmakomponenten angeordnet wird, wo die gesamte Blutprobe 100% beträgt. Wenn die Düsenspitze 36 in die Blutplasmakomponente zu tief eingesetzt wird, haftet ein großes Volumen der Komponente 94 der roten Blutzellen auf der äußeren Oberfläche der Düsenspitze 36 an. Im Gegensatz dazu ist es, wenn die Düsenspitze 36 in die Blutplasmakomponente zu flach eingesetzt wird, schwierig, die Komponente der roten Blutzellen sicher abzusaugen.
Im Schritt 207 wird die Komponente 94 der roten Blutzellen abgesaugt. In dieser Ausführungsform werden zum Beispiel 80 ul der Komponente 94 der roten Blutzellen abgesaugt.
Allerdings ist die Komponente 94 der roten Blutzellen eine hochviskose Flüssigkeit oder eine Gelsubstanz, so daß ein beträchtlicher Druck und Zeit benötigt werden, um eine solche Komponente der roten Blutzellen über die kleinere Öffnung des distalen Endes der Düsenspitze 36 abzusaugen. In dieser Ausführungsform werden die nachfolgenden zwei Arten und Weisen verwendet, um die Schnelligkeit einer Absaugung bis zu einem maximalen Umfang zu verbessern. In der ersten Art und Weise wird die innere Oberfläche der Düsenspitze 36 mit der Blutplasmakomponenten beschichtet, um den Reibungswiderstand der inneren Oberfläche der Düsenspitze 36 so stark wie möglich zu reduzieren, um demzufolge eine weiche Absaugung der Komponente der roten Blutzellen sicherzustellen. In der zweiten Art und Weise wird ein übermäßig großes Volumen der Komponenten der roten Blutzellen temporär abgesaugt. Genauer gesagt wird der Kolben 76 der Spritze 46 bis zu einem maximalen Umfang gezogen und danach wird der Innendruck des Luftschlauchs 44 durch den Drucksensor 54 überwacht. Wenn der Innendruck gleich zu einem vorbestimmten Wert wird, wird der Kolben 76 zurückgeführt, so daß nur ein erwünschtes Volumen der Komponenten der roten Blutzellen schließlich in die Düsenspitze 36 hinein abgesaugt wird. Das bedeutet, daß, da eine hochviskose Lösung der Komponenten der roten Blutzellen nicht so abgesaugt werden kann, um schnell dem Bewegungsbetrag der Spritze 46 zu folgen, die maximale Absaugungskraft auf die Düse 36, und zwar bei der abschließenden Absaugungsstufe, aufgebracht wird, wobei der Bewegungsbetrag der Spritze 36 auf einen geeigneten Wert zurückgeführt, unmittelbar bevor ein erwünschtes Volumen der Komponenten der roten Blutzellen abgesaugt wird, um dadurch ein vorbestimmtes Volumen der Komponenten der abgesaugten roten Blutzeilen zu erhalten, deren Volumen durch den Bewegungsbetrag der Spritze 46 bestimmt wird. In dem Schritt 208 wird, wenn ein Erfassungswert des Drucksensors 54 im wesentlichen gleich zu einem Atmosphärendruck wird, die Beendigung der Absaugung bestätigt. Genauer gesagt hat, da die Komponente der roten Blutzellen in die Düsenspitze 36 abgesaugt wird, der Innendruck des Luftschlauchs 44 die Tendenz, niedriger als der Atmosphärendruck zu werden. Abschließend werden, im Schritt 208, zum Beispiel 80 ul der Komponenten der roten Blutzellen in die Düsenspitze 36 hinein abgesaugt.
Im Schritt 209 wird die Düsenspitze 36 langsam angehoben, um die zwei Blutkomponenten stabil in einem separierten Zustand zu halten und um zu vermeiden, daß irgendeine turbulente Strömung verursacht wird. Nahe der Flüssigkeitsoberfläche der Blutplasmakomponenten 90 wird die Düsenspitze 36 temporär in Bezug auf das Anheben gestoppt, wie im Schritt 209 dargestellt ist, und danach wird die Düsenspitze 36 erneut im Schrat 210 abgesenkt.
Im Schritt 211 werden zum Beispiel ungefähr 10 ul Luft abgesaugt, um eine Luftkappe 99 an dem distalen Ende der Düsenspitze 36 zu erzielen. Dies ermöglicht, vollständig in die Düsenspitze 36 die Komponente der roten Blutzellen hineinzunehmen, die an einer Kante des distalen Endes der Düsenspitze 36 anhaftet, und um zu verhindern, daß die Komponente der roten Blutzellen von der Düsenspitze 36 herabfällt.
Der Verdünnungsvorgang gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben. Nach dem Schritt 211 wird der Schritt 212 der Fig. 8 ausgeführt. In dem Schritt 212 wird die Düsenspitze 36 zu einer oberen Position oberhalb des Verdünnungsbehälters 66 befördert, an dem ein vorbestimmtes Volumen an Verdünnungsmittel in den Verdünnungsbehälter 66 über die Verdünnungspipette 42 abgegeben wird. Im Schritt 213 wird die Düsenspitze 36 von der oberen Position erniedrigt, so daß deren distales Ende in dem Verdünnungsmittel 96 unter einem vorbestimmten Abstand L5 von dem Boden des Verdünnungsbehälters 66 weg positioniert ist. L5 beträgt vorzugsweise 2 mm. Eine physiologische Salzlösung kann für das Verdünnungsmittel verwendet werden. Im Schritt 214 wird das Verdünnungsmittel 96 in die Düsenspitze 36 hinein abgesaugt.
In dem herkömmlichen Verfahren wurde die Komponenten der roten Blutzellen abgesaugt, die gemischt und mit dem Verdünnungsmittel verdünnt werden sollen. Allerdings wird in dieser Ausführungsform in Anbetracht der Tatsachen, daß die Komponente der roten Blutzellen von einer hohen Viskosität ist und die Abgabe davon relativ schwierig ist, das Verdünnungsmittel, das leicht abzusaugen ist, zuvor abgesaugt, und dann wird das Verdünnungsmittel mit der Komponente der roten Blutzellen Schritt für Schritt gemischt.
Im Schritt 215 wird die gemischte Lösung von der Düsenspitze 36 in den Verdünnungsbehälter 66 hinein abgegeben. Zu diesem Zeitpunkt kann, da die Komponente der roten Blutzellen zuvor durch das Verdünnungsmittel bis zu einem gewissen Grad verdünnt wird, die gemischte Lösung extrem leicht abgegeben werden, und zwar verglichen mit der Abgabe einer reinen Komponenten aus roten Blutzellen. Im Schritt 216 wird die gemischte Lösung, d. h. die verdünnte Lösung der roten Blutzellen, abgesaugt. In dieser Ausführungsform werden Schritt 215 und Schritt 216 ungefähr fünfmal wiederholt. Während der aufeinanderfolgenden Schritte vom Schritt 214 an, wird die Absaugung oder die Abgabe anfänglich langsam durchgeführt, und zwar in Abhängigkeit von der Viskosität der Substanz, die abgesaugt oder abgegeben werden soll, und danach zunehmend schneller. Im Schritt 214 kann, da die innere Oberfläche der Düsenspitze 36 zuvor mit der Blutplasmakomponenten beschichtet worden ist, das Verdünnungsmittel in die Düsenspitze 36 hinein sanfter abgesaugt werden als in dem Fall, bei dem die innere Oberfläche der Düsenspitze 36 nicht mit der Blutplasmakomponenten beschichtet ist. Im Schritt 217 wird die Düsenspitze 36 temporär gestoppt, daß sie weiter angehoben wird, wenn deren distales Ende nahe der Flüssigkeitsoberfläche gelangt, und dann wird die Düsenspitze 36 erneut angehoben.
Ein Vorgang zum Abgeben der verdünnten Lösung der Lösung aus roten Blutzellen wird nun beschrieben werden.
Nach dem Schritt 217 wird Schritt 218 der Fig. 9 ausgeführt. Die Düsenspitze 36 wird zu einer vorbestimmten Vertiefung 98 auf der Mikroplatte durch den XYZ-Roboter befördert. Die Düsenspitze 36 wird erniedrigt, so daß deren distales Ende in der Vertiefung 98 unter einem vorbestimmten Abstand L6 nach unten von der oberen Öffnung des Verdünnungsbehälters 66 positioniert wird, wie im Schritt 218 dargestellt ist. L6 beträgt vorzugsweise ungefähr 3 mm. Obwohl es nicht in den Zeichnungen dargestellt ist, ist ein vorbestimmtes Volumen eines Reagenz zuvor in die jeweiligen Vertiefungen 98 hinein pipettiert worden.
Im Schritt 219 wird ein vorbestimmtes Volumen einer verdünnten Lösung einer Komponenten aus roten Blutzellen in der Düsenspitze 36 abgegeben und dann wird ein Tropfen der verdünnten Lösung, der an dem distalen Ende der Düsenspitze 36 gebildet ist, auf die innere Oberfläche der Vertiefung 98 im Schritt 220 angebracht. Im Schritt 220 wird nämlich, unter Verwendung des horizontalen Touch-Off-Systems, die verdünnte Lösung der Komponenten der roten Blutzellen abgegeben, ohne das distale Ende der Düsenspitze 36 in direktem Kontakt mit dem Reagenz in dem unteren Bereich der Vertiefung zu bringen, um dadurch zu verhindern, daß eine Kontamination verursacht wird. Im Schritt 221 wird die Düsenspitze 36 angehoben und dann zu einer nächsten Vertiefung bewegt und danach werden die Schritte 218 bis 221 wiederholt ausgeführt. In dieser Ausführungsform wird, nachdem der Blutplasma-Pipettiervorgang und der Pipettiervorgang der roten Blutzellen für eine spezifische Blutprobe ausgeführt worden ist, die Düsenspitze 36 gegen eine neue ausgetauscht. Unter Verwendung einer neuen Düsenspitze werden der Blutplasma-Pipettiervorgang und der Pipettiervorgang der roten Blutzellen in derselben Art und Weise für die anderen Blutproben ausgeführt. Die Viskositäts-Meßeinheit 86 der Fig. 3 wird nun nachfolgend beschrieben werden. Die Viskosität der Komponeten der roten Blutzellen ist eine wertvolle Information zum Diagnostizieren einer Krankheit und ist auch ein wertvolles Material zum Bestimmen eines Absaugdrucks, der eingestellt werden soll, wenn eine Blutprobe pipettiert wird. In der herkömmlichen Vorrichtung ist nicht irgendeine Viskositäts-Meßeinheit vorgesehen und die Viskosität einer Blutprobe wird durch ein separates Meßinstrument gemessen. Deshalb muß die Blutprobe diskutiert werden, indem sie der Viskositätsmessung unterworfen worden ist. Weiterhin benötigt die Viskositätsmessung eine lange Zeit und benötigt einen komplexen Vorgang.
In der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es, da die Steuereinheit 84 mit der Viskositäts-Meßeinheit 86 ausgerüstet ist, möglich, die Viskosität der Blutprobe zu messen, während die Blutprobe pipettiert wird.
In verschiedenen Flüssigkeiten, die verschiedene Viskositäten haben, ist eine enge Beziehung zwischen der Viskosität jeder Flüssigkeit und der Zeit, die von einem Zeitpunkt an erforderlich ist, wenn ein vorbestimmter Druck produziert wird, als ein anfänglicher Absaugdruck zum Absaugen der Flüssigkeit, bis zu einem Zeitpunkt, wo der Absaugdruck einen bestimmten Druckwert erreicht, vorhanden. Es wurde in einer Simulation bestätigt, daß dabei eine proportionale Beziehung dazwischen vorhanden ist. In einer Tabelle 88 sind Daten gespeichert, die eine Beziehung zwischen der Viskosität der Flüssigkeit, die abgesaugt werden soll, und der Zeit, die von einem Zeitpunkt an erforderlich ist, wenn die Flüssigkeit beginnt, unter einem bestimmten, anfänglichen Absaugdruck abgesaugt zu werden, bis zu einem Zeitpunkt, wo der Druck, der graduell zu einem Atmosphärendruck zurückkehrt, einen spezifisch eingestellten Druckwert erreicht. Genauer gesagt wird, wenn die Blutprobe in die Düsenspitze 36 hinein abgesaugt wird, der Innendruck des Luftrohrs 44 durch den Drucksensor 54 überwacht und die Viskositäts-Meßeinheit 86 mißt die Zeit, die von einem Zeitpunkt an erforderlich ist, zu dem der Kolben 76 gezogen wird, um den anfänglichen Absaugdruck zu erhalten, bis zu einem Zeitpunkt, wenn der Anfangsdruck des Luftrohrs 44 einen vorbestimmten Wert erreicht. Die Viskositäts-Meßeinheit 86 enthält auch eine Viskosität der Blutprobe durch Vergleich der Meßzeit mit der Tabelle 88. Die erhaltene Viskosität wird auf einer Anzeigeeinheit (nicht dargestellt) angezeigt und dieses Ergebnis wird zum Kontrollieren bzw. Steuern der Spritze 46 durch die Steuereinheit 84 verwendet.
Gemäß der Viskositäts-Meßeinheit 86, die vorstehend beschrieben ist, sind die Vorteile wie folgt. Da die Viskosität simultan mit der Absaugung der Blutprobe gemessen werden kann, erfordert die Einheit 86 keine zusätzliche Zeit zum Messen der Viskosität und realisiert eine sehr einfache Viskositätsmessung. Weiter ist es nicht notwendig, eine zusätzliche Blutprobe nur für eine Viskositätsmessung zu präparieren.

Vorteilhafte Effekte der Erfindung

Wie vorstehend erläutert ist, wird in dem Mischvorgang der vorliegenden Erfindung das Verdünnungsmittel abgesaugt, bevor die Komponente der roten Blutzellen von der Düsenspitze in den Verdünnungsbehälter abgegeben wird. Demzufolge wird die Verdünnung in einer ersten Stufe unter Verwendung der Düsenspitze durchgeführt. Dann wird die verdünnte Komponente der roten Blutzellen wiederholt zwischen der Düsenspitze und dem Verdünnungsbehälter überführt, um eine Verdünnung und Mischung durchzuführen. Als Folge macht es das Verfahren der vorliegenden Erfindung möglich, eine hochviskose Flüssigkeit schnell zu verdünnen, und zwar verglichen mit dem herkömmlichen Verdünnungsverfahren. Deshalb hat die vorliegende Erfindung einen Vorteil einer Verbesserung der Pipettierfähigkeit, wenn sie bei einer Vorrichtung zum Pipettieren der Komponenten der roten Blutzellen oder dergleichen angewandt wird.

Kurze Erläuterung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht, um eine Ausführungsform einer Pipettiervorrichtung darzustellen, bei der ein Verdünnungsverfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht, die einen Hauptteil einer Düse darstellt;
Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm der Pipettiervorrichtung der Fig. 1;
Fig. 4 zeigt eine erläuternde Ansicht, um Schritte darzustellen, in denen Blutplasma in die Düse hinein während eines Vorgangs eines Pipettierens von Blutplasma abgesaugt wird;
Fig. 5 zeigt eine erläuternde Ansicht, um Schritte darzustellen, in denen das Blutplasma von der Düsenspitze während eines Vorgangs eines Pipettierens des Blutplasmas abgegeben wird;
Fig. 6 zeigt eine erläuternde Ansicht, um Schritte darzustellen, in denen die innere Oberfläche der Düse mit dem Blutplasma während eines Vorgangs eines Pipettierens von roten Blutzellen geschichtet wird;
Fig. 7 zeigt eine erläuternde Ansicht, um Schritte darzustellen, in denen rote Blutzellen in die Düsen hinein während des Vorgangs eines Pipettierens der roten Blutzellen abgesaugt wird;
Fig. 8 zeigt eine erläuternde Ansicht, um Schritte darzustellen, in denen die roten Blutzellen während des Vorgangs eines Pipettierens der roten Blutzellen verdünnt werden;
Fig. 9 zeigt eine erläuternde Ansicht, um Schritte darzustellen, in denen eine Verdünnung mit roten Blutzellen von der Düse während des Vorgangs eines Pipettierens der roten Blutzellen abgegeben wird; und
Fig. 10 zeigt eine erläuternde Ansicht, um einen Vorgang eines Pipettierens des Blutplasmas und der roten Blutzellen als einen Vorprozeß für einen Blut-Typ-Test darzustellen.

Erläuterung der Bezugszeichen

30 Pipettiervorrichtung
32 Düse
34 XYZ-Roboter
35 Düsenbasis
36 wegwerfbare Spitze
54 Drucksensor
84 Steuereinheit
86 Viskositäts-Meßeinheit
90 Blutplasmakomponente
91 Komponente der roten Blutzellen

Claims

1. Verfahren zum Verdünnen einer hochviskosen Flüssigkeit, wie beispielsweise Blut und dergleichen, zur Verwendung in einer Pipettiervorrichtung, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

(a) Absaugen der hochviskosen Flüssigkeit in eine Düsenspitze der Pipettiervorrichtung hinein über ein unteres Ende der Düsenspitze;

(b) Einsetzen des unteren Endes der Düsenspitze, die die hochviskose Flüssigkeit enthält, in einen Verdünnungsmittelbehälter hinein, der ein Verdünnungsmittel enthält, und Beibehalten des unteren Endes der Düsenspitze in dem Verdünnungsmittelbehälter während der Durchführung der Schritte (c), (d), (e) und (f);

(c) Absaugen des Verdünnungsmittels in die Düsenspitze hinein, um die hochviskose Flüssigkeit, die in der Düsenspitze enthalten ist, mit dem abgesaugten Verdünnungsmittel zu verdünnen, was eine verdünnte, hochviskose Flüssigkeit bildet;

(d) Abgeben der verdünnten, hochviskosen Flüssigkeit in den Verdünnungsmittelbehälter hinein;

(e) Absaugen der verdünnten, hochviskosen Flüssigkeit von dem Verdünnungsmittelbehälter, und

(f) Wiederholen des Abgabeschritts (d) und des Absaugschritts (e).

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Geschwindigkeit des Abgabeschritts (d) und des Absaugschritts (e) graduell erhöht wird.

3. Verfahren zum Verdünnen von Blut zur Verwendung in einer Pipettiervorrichtung, die eine Düsenspitze umfaßt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

(a) Positionieren der Düsenspitze in einem Behälter, der Blut enthält, das vertikal in eine Komponente aus Blutplasma und in eine Komponente aus roten Blutzellen separiert ist;

(b) Absaugen der Komponenten der roten Blutzellen in die Düsenspitze hinein über ein unteres Ende der Düsenspitze;

(c) Einsetzen des unteren Endes der Düsenspitze, die die Komponente der roten Blutzellen enthält, in einen Verdünnungsmittelbehälter hinein, der ein Verdünnungsmittel enthält, und Beibehalten des unteren Endes der Düsenspitze in dem Verdünnungsmittelbehälter während der Durchführung der Schritte (d), (e) , (f) und (g);

(d) Absaugen des Verdünnungsmittels in die Düsenspitze hinein, um die Komponente der roten Blutzellen, die in der Düsenspitze enthalten ist, mit dem abgesaugten Verdünnungsmittel zu verdünnen, was eine verdünnte Komponente aus roten Blutzellen bildet;

(e) Abgeben der verdünnten Komponenten der roten Blutzellen in den Verdünnungsmittelbehälter hinein;

(f) Absaugen der verdünnten Komponenten der roten Blutzellen von dem Verdünnungsmittelbehälter; und

(g) Wiederholen des Abgabeschritts (e) und des Absaugschritts (f).

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Geschwindigkeit des Abgabeschritts (e) und des Absaugschritts (f) graduell erhöht wird.