DE69333090T2

DE69333090T2 - Anordnung zur automatischen chemischen Analyse

Info

Publication number: DE69333090T2
Application number: DE69333090T
Authority: DE
Inventors: Alfredo Eden Prairie Choperena; Ross Minneapolis Krogh; Venkatesh Eden Prairie Prasad; Gershon St. Paul Giter; Alan Eden Prairie Wirbisky; David St. Paul Breeser
Original assignee: Beckman Coulter Inc
Current assignee: Beckman Coulter Inc
Priority date: 1992-05-05
Filing date: 1993-05-04
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2013-05-05
Also published as: JPH07500420A; EP0802412A3; US5846491A; ATE237809T1; US5380487A; ZA933163B; ATE244892T1; DK0593735T3; EP0593735B1; NZ299717A; AU667110B2; DE69332894D1; WO1993022686A3; EP0790501A2; NZ252528A; US5693292A; EP0593735A1; JP3372544B2; US5658799A; WO1993022686A2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine automatisierte, chemische Analysiervorrichtung, wie sie auf dem Gebiet der Diagnose verwendet wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Automatisierte, chemische Analysiervorrichtungen haben sich als verwendbare Werkzeuge in klinischen Laboratoriumsbereichen erwiesen. Eine quantitative, chemische Analyse erfordert eine präzise Steuerung bzw. Regelung von derartigen Faktoren, wie Reaktionszeit, Temperatur und Reagenzkonzentration. Händisch ausgeführten Tests fehlt üblicherweise eine präzise Steuerung bzw. Regelung dieser Parameter, was in ungenauen oder nicht reproduzierbaren Ergebnissen resultiert. Zusätzlich beschränken händische Tests die Verarbeitungsgeschwindigkeit, machen die Handhabung von großen Anzahlen von Proben schwierig und bringen die Möglichkeit von menschlichen Fehlern, wie Fehlidentifikation von Proben, mit sich.
Vollständig automatisierte, chemische Analysiervorrichtungen erhalten automatisch ein Volumen einer Patientenprobe, von welcher angenommen wird, daß sie einen bestimmten Analyten enthält, setzten Reagenzien zu der Probe zu und steuern bzw. regeln Reaktionsparameter, wie Zeit und Temperatur. Derartige Analysiervorrichtungen umfassen üblicherweise ein Transport- oder Fördersystem, das dafür ausgebildet ist, um Behälter von Reaktionsmischungen von Proben und Reagenzien zu verschiedenen Arbeitsstationen zu transportieren. Reaktionen zwischen einem Analyten in der Probe und Reagenzien resultieren in einem detektierbaren Signal, das automatisch durch das Instrument meßbar ist. Der gemessene Wert wird dann mit einer Kalibrier- bzw. Eichkurve verglichen, die allgemein in dem Instrument gespeichert ist, um das Testendergebnis zu bestimmen: die Konzentration des Analyten in der Patientenprobe.
Eine Anzahl von automatisierten, chemischen Analysiervorrichtungen ist gegenwärtig auf dem Markt erhältlich. Diese Analysiervorrichtungen differieren etwas in den Methoden, mit welchen die Proben und Reaktionsmischungen verarbeitet werden, sobald sie der Analysiervorrichtung durch den Betätiger zugeführt wurden. Vol. 14 des Journal of Clinical Immunoassay, Sommer 1991, ("J. Clin. Immun."), Seiten 83– 88, Babson Arthur L. "The Cirrus IMMULITE (TM) Automated Immunoassay System" stellt eine Beschreibung von zahlreichen, derartigen, automatisierten Analysiervorrichtungen zur Verfügung.
Bekannte Analysiervorrichtungen differieren in der Frequenz, mit welcher neue Proben oder Tests der Analysiervorrichtung zur Analyse zugeführt werden können. In einem Instrument mit "chargenweisem Zugang" wird eine Mehrzahl von Proben der Analysiervorrichtung in einem Satz zugeführt und ein neuer Satz von Proben kann der Analysiervorrichtung nur dann zugeführt werden, wenn eine Analyse von allen Proben in einem vorhergehenden Satz von Proben vervollständigt bzw. abgeschlossen ist. In einem Instrument, das einen "kontinuierlichen Zugang" aufweist, können neue Proben in die Analysiervorrichtung zu jeder Zeit eingebracht werden, selbst wenn sich die Analysiervorrichtung bereits in einem Betriebszustand befindet. In dem klinischen Laboratorium ist es manchmal notwendig für eine Untersuchung bzw. einen Versuch, daß sie bzw. er unmittelbar an einer bestimmten Patientenprobe durchgeführt wird. Derartige Untersuchungen werden als STAT-Untersuchungen bzw. -Tests bezeichnet.
Beispiele von Instrumenten, welche einen chargenweisen Zugang aufweisen, umfassen das IMx-Select-System, hergestellt von Abbott Laboratories, und das ES 300 Immunoassay System, hergestellt von Boehringer Mannheim. In der Verwendung werden Behälter mit Probenflüssigkeiten auf dem Transportkreislauf dieser Instrumente in Chargen angeordnet und die Behälter bewegen sich in einem festgelegten Zyklus, so daß jeder Behälter durch verschiedenen Arbeitsstationen in aufeinanderfolgender Reihenfolge hindurchtritt. In diesen Instrumenten müssen alle Probenbehälter bearbeitet sein, bevor neue Proben hinzugefügt werden. Einige der chargenweisen Systeme weisen Mittel zum Untersuchen neuer Proben auf einer STAT-Basis auf. In derartigen Systemen ist jedoch ein STAT-Probeneinbringen und -verarbeiten verzögert, bis alle Proben, die bereits in dem Untersuchungsverfahren sind, vervollständigt sind.
Instrumente, die einen kontinuierlichen Zugang von Proben aufweisen, wie dies hier definiert ist, umfassen das IMMU-LITE^TM Automated Immunoassay System, hergestellt von Cirrus, das Affinity^TM Immunoassay System, hergestellt von Becton Dickinson, die AIA-1200/AIS-600 Automated Immunoassay Analysiervorrichtungen, hergestellt von TOSOH, das Immuno 1 Automated Immunoassay System, hergestellt von Technicon, das System 7000, hergestellt von Biotrol, und das OPUS-Immunoassay-System, hergestellt von PB Diagnostics.
Ein weiteres Merkmal, welches bei automatisierten Analysiervorrichtungen, die gegenwärtig verfügbar sind, unterschiedlich ist, ist die Fähigkeit des Systems, eine Probe in bezug auf verschiedene Analyten während irgendeines Zeitraums einen Betrieb zu analysieren. Analysiervorrichtungen, die Proben in bezug auf zwei oder mehrere Analyten analysieren können, mit zwei Analysenverfahren, die durch das Instrument gleichzeitig durchgeführt werden, werden hier beschrieben, daß sie eine "integrierte Art einer Betätigung bzw. Operation" aufweisen. Die meisten automatisierten Analysiervorrichtungen, die gegenwärtig verfügbar sind, umfassen dieses Merkmal, obwohl das Verfahren, mit welchem die Untersuchungen in bezug auf mehrere Analyten durchgeführt werden, signifikant unterschiedlich ist.
In der Diagnoseindustrie wird der Ausdruck "direkter Zugriff bzw. wahlweiser Zugriff" manchmal verwendet, um sich auf die Fähigkeit eines Instruments zu beziehen, in bezug auf irgendeinen Analyten an irgendeiner Probe zu irgendeiner Zeit zu untersuchen. Es ist wünschenswert, daß alle an einer Probe erforderlichen Tests auf einem Instrument zu einer Zeit ausgeführt werden können. Zahlreiche der Instrumente, die eine integrierte Art einer Arbeitsweise bzw. eines Betriebs aufweisen, behaupten "Direktzugriffs"-Instrumente zu sein, obwohl Tests in bezug auf bestimmte Analyten auf einigen der Instrumente aufgrund von Einschränkungen in der Art der Arbeitsweise des Instruments nicht durchgeführt werden können.
Analysiervorrichtungen, die eine integrierte Art eines Betriebs aufweisen, können weiters in Unterkategorien, basierend auf der Flexibilität des Instruments bei der Handhabung der Versuchsformaterfordernisse von verschiedenen Ana lyten, unterteilt werden. Einige Instrumente erfüllen alle Tests unter Verwendung desselben Basisprotokolls. Die Mengen und die Art von Reagenzien, die mit der Probe vermischt werden, können variieren, wenn in bezug auf verschiedene Analyten getestet wird, jedoch ist die Reaktionsinkubationszeit oder die Verarbeitungssequenz festgelegt. In einigen Einzelprotokoll-Analysiervorrichtungen variiert die Inkubationszeit in bezug auf die Untersuchungsformate, jedoch nur um Vielfache der vorbestimmten Inkubationsdauer.
Das IMMULITE^TM Automated Immunoassay System ist ein Beispiel eines Instruments, das eine integrierte Art einer Betätigung anwendet, indem jedoch nur ein einziges Protokoll verwendet wird, obwohl die Inkubationszeit für einige Analyten verdoppelt werden kann. Derartige Einzelprotokollinstrumente können in bezug auf ein breites Menü bzw. eine breite Auswahl von Analyten untersuchen, jedoch resultiert typischerweise die Flexibilität bei verfügbaren Versuchsprotokollen in einem abgesenkten Durchsatz oder in einer abgesenkten Empfindlichkeit in bezug auf einige Analyten.
Andere automatisierte Analysiervorrichtungen mit integrierten Arten einer Betätigung bzw. Arbeitsweise weisen eine größere Variation in dem Versuchsprotokoll in bezug auf Änderungen der Inkubationszeit und möglicherweise in Waschschritten als die oben beschriebenen Einzelprotokollinstrumente auf. Für die Zwecke dieser Beschreibung werden derartige Analysiervorrichtungen als "Mehrfachprotokoll"-Analysiervorrichtungen bezeichnet.
Typischerweise variiert in den Mehrfachprotokoll-Analysiervorrichtungen die Sequenz bzw. die Aufeinanderfolge von Protokollschritten. Beispielsweise kann es ein Versuchspro tokoll erfordern, daß eine Probe einer Versuchsbestandteil-Pipettierstation ausgesetzt wird; gefolgt durch einen Inkubationsschritt und dann eine Detektion eines markierten Reagenz an einer Lesestation. Ein weiteres Versuchprotokoll kann es erfordern, daß eine Probe einer Reagenz-Pipettierstation ausgesetzt wird, gefolgt durch einen Inkubationsschritt, gefolgt durch ein zweites Aussetzen an die Reagenz-Pipettierstation, eine zweite Inkubation und schließlich eine Detektion eines markierten Reagenz an einer Lesestation. In dieser Art eines Instruments, welche hier als "Mehrfachchronologie"-Instrument bezeichnet ist, können die zwei Versuchsprotokolle simultan verarbeitet werden.
Das Affinity^TM Immunoassay System ist ein Beispiel eines Instruments, welches sowohl ein Mehrfachprotokoll ist als auch eine Mehrfachchronologie-Verarbeitung aufweist. US-Patent 4,678,752 beschreibt im Detail die Arbeitsmethoden, auf welchen dieses Instrument basiert. Das Affinity Immunoassay System inkludiert Mittel zum Transportieren von Reagenzpackungen in irgendeiner Reihenfolge und irgendeiner Richtung, wie dies durch das Versuchsprotokoll für einen bestimmten Analyten diktiert ist.
Ein anderes Merkmal, welches zwischen bekannten, automatisierten Analysiervorrichtungen differiert, ist das Verfahren, das verwendet wird, um die Zeitsteuerung der Versuchshilfsmittel bzw. -ressourcen des Instruments aufzuzeichnen bzw. einzuteilen. Die Versuchshilfsmittel umfassen ein Probenpipettieren, Reagenzpipettieren, Inkubatorübertragungsstationen, Waschstationen, Lesestationen und dgl. In irgendeiner automatisierten Analysiervorrichtung müssen einige Mittel den Transport von Versuchsbestandteilen, d.h. Reagenzien und Probe, von einer Arbeitsstation zu der näch sten steuern bzw. regeln und auch die Zeit bzw. Zeitdauer der Operationen bzw. Vorgänge, die in derartigen Stationen durchgeführt werden, steuern bzw. regeln. Die Einteilung bzw. Planung von einem derartigen Zeitablauf wird typischerweise durch ein Computerprogramm gesteuert bzw. geregelt.
Ein übliches bzw. gemeinsames Verfahren zum Planen von Versuchshilfsmitteln basiert auf der Verwendung eines vorbestimmten, festgelegten Zyklus. Wie dies hier verwendet wird, soll der Ausdruck "vorbestimmter, festgelegter Zyklus" irgendein Verfahren eines Planens des Zeitablaufs von Versuchshilfsmitteln bedeuten, so daß alle Versuchshilfsmittel in dem Instrument mit einem vorbestimmtem Zyklus mit vorbestimmter Länge arbeiten. Systeme, die dieses Planungsverfahren aufweisen, werden jede Versuchsressource zu einem vorbestimmten Ort am Ende von jedem Zyklus zurückgehen lassen.
Bekannte, automatisierte Analysiervorrichtungen, welche das vorbestimmte, festgelegte Zyklusverfahren eines Planens des Zeitablaufs von Hilfsmitteln aufweisen, weisen auch einen Betrieb mit einer einzigen Chronologie auf. Beispielweise besitzen sowohl das IMMULITE^TM Automated Immunoassay System und das ACS:180^TM Automated Immunoassay System, die oben beschrieben sind, ein Verfahren eines vorbestimmten, festgelegten Zyklus einer Planung von Ressourcen. Wie dies oben beschrieben ist, bewegt sich jeder Probenbehälter durch jede(n) der Arbeitsabschnitte bzw. -stationen der oben beschriebenen Analysiervorrichtung in der selben Reihenfolge. Das Dade Stratus II Immunoassay System ist ein weiteres, derartiges automatisiertes Immunoassay System und ist auch in Vol. 14 von J. Clin. Immun beschrieben. In der Stratus- Analysiervorrichtung sind Reaktionsfortsätze bzw: -dorne bzw. -stifte um ein allgemein kreisförmiges Rad positioniert, wobei die Reaktionsfortsätze um den Umfang des Rads verteilt sind. Eine Inkubationsstufe, eine Waschstufe und eine Lesestufe sind um den Umfang des Rads positioniert. Das Rad bewegt sich um einen vorbestimmten Abstand für jeden Zyklus des Systems nach vorwärts, wobei es sich stufenweise bzw. schrittweise aufeinanderfolgend in einer im Uhrzeigersinn gerichteten Weise über diese Stufen bewegt.
In einer normalen Einzelstufenuntersuchung bzw. einem Einzelstufenversuch werden die Probe und die notwendigen Reagenzien an einer Pipettierstation zugefügt und das Rad beginnt sich schrittweise durch die Inkubationsstufe vorwärts zu bewegen. Da das Rad sich schrittweise um einen vorbestimmten Abstand für jeden Zyklus von festgelegter Dauer bewegt, ist die Inkubationszeit für die Probe für alle Proben vorbestimmt. Der Reaktionsbehälter bewegt sich dann zu der Wasch- und Lesestufe gemäß einem vorbestimmten Zeitplan und der verbrauchte Reaktionsbehälter wird verworfen bzw. ausgebracht.
Wenn ein spezielles bzw. bestimmtes Versuchsprotokoll eine längere Inkubationszeit erfordert, ist die einzige Option, es der Probe zu ermöglichen, durch die Wasch- und Lesestation fortzuschreiten und zurück zu dem Pipettierort zu gelangen, ohne daß sie verworfen wird. Diese Probe muß dann den ganzen Weg zurück um das Rad durchführen, bevor sie gelesen werden kann. Dies limitiert nicht nur die Flexibilität des Systems signifikant, es erfordert auch, daß Versuchshilfsmittel (d. h. die Wasch- und Lesestation und die Pipettierstation), der Probe zugewiesen sind, selbst obwohl es die Probe nicht erfordert, daß diese Hilfsmittel irgendeine Funktion ausüben.
Wie dies oben diskutiert ist, erfordern einige Versuchsformate zwei Stufen einer Verarbeitung, wobei jede Stufe den Zusatz von Reagenzien, ein Inkubieren und Waschen erfordert und nur nach der zweiten Stufe die Probe zu einem Leseschritt geführt wird. In den bekannten Analysiervorrichtungen mit vorbestimmten, festgelegten Zyklus-Steuer- bzw. Regelmethoden werden die Versuchsbestandteile in einem Behälter transportiert, welcher die Richtung nicht umkehren kann und zusätzliche Reagenzien, Inkubationen und Waschschritte nicht ermöglichen kann, daß sie durchgeführt werden, bevor ein Lesen stattfindet. Automatisierte Analysiervorrichtungen mit einer Planungssteuerung bzw. -regelung mit vorbestimmtem, festgelegtem Zyklus, die gegenwärtig erhältlich sind, erlauben keine Flexibilität bei den Inkubationszeiten zwischen den Versuchsformaten. Obwohl Versuchsprotokolle für jeden Analyten variieren können, sind alle Inkubationszeiten im allgemeinen dieselben. Wenn die Inkubationszeit differiert, ist sie immer eine längere Inkubationszeit und sie ist ein Vielfaches der "normalen" Inkubationszeit für diese Analysiervorrichtung. Beispielsweise wird in dem ACS:180^TM Automated Immunoassay System die Inkubationszeit für bestimmte Analyten verdoppelt. Dieses Merkmal limitiert die Verfügbarkeit von Versuchsprotokollen auf den Analysiervorrichtungen.
Eine weitere Art eines Planungsverfahrens, das in automatisierten Analysiervorrichtungen verwendet wird, verwendet keinen festgelegten Zyklus. Diese Art von Planungsverfahren wird als "adaptives Timing bzw. adaptiver Zeitpunkt" bezeichnet. Adaptives Timing, wie es hier verwendet wird, be deutet, daß die Versuchshilfsmittel geplant bzw. eingeteilt und in einer derartigen Weise gesteuert bzw. geregelt werden, daß der Zeitpunkt bzw. das Timing in Abhängigkeit von der Art bzw. dem Status der gerade durchgeführten Analyse variieren kann. Beispielsweise kann die Zeitplanung basierend auf einem gemessenen Reaktionsparameter, z. B. einem Erreichen eines vorbestimmten Schwellwerts oder einer vorbestimmten Signalgeschwindigkeit bzw. -rate, variieren.
Bekannte, automatisierte Analysiervorrichtungen, die ein Mehrfachprotokoll-, Mehrfachchronologie-Verarbeitungsformat besitzen, haben alle eine adaptive Zeitsteuerung bzw. -regelung der Versuchshilfsmittel bzw. -ressourcen. Wie dies oben beschrieben ist, differieren derartige Analysiervorrichtungen von Analysiervorrichtungen mit vorbestimmtem festgelegtem Zyklus mit Einzelchronologieverarbeitung dahingehend, daß ihr Betrieb viel weniger starr zeitabhängig ist. In den adaptiven Timing-Analysiervorrichtungen können der Zeitpunkt des Zusatzes von verschiedenen Reagenzien, die Inkubationszeit und andere zeitabhängige Funktionen individuell für jeden Versuch variiert werden. Dies erhöht die Flexibilität von derartigen Analysiervorrichtungen stark. Jedoch erhöht die Information, welche genau aufgezeichnet und für jeden individuellen Versuch, der durch die Analysiervorrichtung gehandhabt wird, verfolgt werden muß, die Komplexität der Steuerung bzw. Regelung stark. Je mehr Versuche in einer derartigen Analysiervorrichtung zu einer gegebenen Zeit durchgeführt werden, desto größer werden die Schwierigkeiten beim genauen Steuern bzw. Regeln des Systems, um den Test durchzuführen. Zusätzlich wird jeder auf der Analysiervorrichtung durchgeführte Test seine eigenen spezifischen Reagenzien und Verarbeitungszeiten benötigen. Indem größere Testfähigkeiten ergänzt werden, wird die Menge an Information, die durch die Analysiersteuerbzw. -regelvorrichtung gehandhabt werden muß, umso komplexer. Die Komplexität der Steuerung bzw. Regelung in derartigen Analysiervorrichtungen mit adaptivem Timing kann signifikant den Durchsatz des Systems beeinflussen – wenn bzw. da die Komplexität des Steuer- bzw. Regelsystems ansteigt, sinkt die Anzahl der Proben, die die Analysiervorrichtung in einer gegebenen Zeit verarbeiten kann. Darüber hinaus steigt, wenn bzw. da die Anzahl von Versuchshilfsmitteln ansteigt, die für ein bestimmten Protokoll erforderlich sind, auch die Komplexität einer Steuerung bzw. Regelung in einer mit adaptivem Zeitpunkt gesteuerten bzw. geregelten Analysiervorrichtung an.
Automatisierte Analysiervorrichtungen, wie das Affinity^TM Immunoassay System besitzen einen adaptiven Zeitpunkt und verwenden ein komplexes Planungsprogramm, um die zahlreichen Protokolle handzuhaben. Wie dies in dem U.S. Patent 4,678,752 beschrieben ist, überprüft das Planungsprogramm des darin beanspruchten Instruments alle Aktionen, die für ein Vervollständigen der Verarbeitung von Proben, die gegenwärtig in der Vorrichtung vorhanden sind, erforderlich sind, und arrangiert sie dann in einer Reihenfolge, welche versucht, die Fähigkeiten der Vorrichtung effizient zu nützen. Als erstes bestimmt die Planungseinrichtung, ob irgendwelche Proben in die Analysiervorrichtung eingebracht wurden, deren Verarbeitung geplant werden müßte. Die Planungsvorrichtung versieht die Verarbeitung von Reagenzpackungen mit derartigen Proben mit einer Priorität, ein Einteilungsplan wird aufgestellt und eine Planungsordnung wird arrangiert. Jede neu zu der Analysiervorrichtung zugefügte Probe hat ihren eigenen Planungsablauf, der dann in die Planungsreihenfolge eingepaßt wird.
Es würde wünschenswert sein, eine automatisierte, chemische Analysiervorrichtung zu besitzen, welche die Mehrfachprotokoll-Mehrfachchronologie-Verarbeitung und die Flexibilität, die dadurch verliehen wird, mit der Einfachheit des Verfahrens mit vorbestimmter, festgelegter Zyklusdauer einer Planung von irgendwelchen Hilfsmitteln, aufweist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt eine Analysiervorrichtung zur Verfügung, welche die klinische Analyse von Proben in Bezug auf mehrere Analyten mit einer Vielzahl von Versuchsprotokollen in einer Mehrfachchronologiesequenz ermöglicht, während mit einem Verfahren eines Zyklus mit vorbestimmter Dauer einer Zeitpunktsteuerung bzw. -regelung gearbeitet wird. Dieses Verfahren stellt eine einzigartige Flexibilität und mechanische und Steuerungs- bzw. Regelungseinfachheit zur Verfügung.
Die Erfindung ist in Anspruch 1 definiert. Analysiervorrichtungs-Steuer- bzw. -Regelmittel werden zur Verfügung gestellt, umfassend Planungsmittel und Transfer- bzw. Übertragungssteuer- bzw. -regelmittel. Eine festgelegte Zyklusdauer wird vorbestimmt, um bestimmte Versuchsressourcen bzw. -hilfsmittel, die in Versuchshilfsmittelstationen angeordnet sind, zu steuern bzw. zu regeln und diese Information wird den Planungsmitteln zur Verfügung gestellt. Diese Versuchshilfsmittel sind allgemein Versuchsbestandteils-Verteilungs- bzw. -Zufuhrmittel, ein Inkubatorgurt bzw. -förderband, Waschmittel und Signaldetektionsmittel. Jedem der Versuchshilfsmittel ist eine festgelegte Operationsbzw. Betätigungssequenz zugeordnet, das ist eine Zeitpe riode mit festgelegter Dauer, während welcher das Versuchshilfsmittel verfügbar ist, um eine vorbestimmte Operation bzw. einen vorbestimmten Vorgang an einem Proben enthaltenden Reaktionsbehälter durchzuführen, welche innerhalb des Zeitzyklus einer vorbestimmten Länge beginnt und endet. In wünschenswerter Weise wird eine Betätigungssequenz, welche ein erster Indexierzyklus bzw. Schaltzyklus ist, der eine erste Indexierzeit bzw. Schaltzeit aufweist, zu einem der Versuchshilfsmittel, wie dem Inkubator zugewiesen. In einer bevorzugten Ausbildung ist diese erste Bezugszeit gleich der festgelegten Zyklusdauer, die für ein Steuern bzw. Regeln der Planung von Versuchen vorbestimmt ist. Jedem der anderen Versuchshilfsmittel ist auch eine festgelegte Betätigungssequenz zugeordnet, wo die erste Bezugszeit vorzugsweise ein ganzzahliges Vielfaches einer derartigen Betätigungssequenz ist, so daß der Inkubator und die anderen Versuchshilfsmittel miteinander synchron arbeiten. Obwohl das ganzzahlige Vielfache eins sein kann, so daß die erste Bezugszeit gleich der festgelegten Sequenz der anderen Versuchshilfsmittel sein kann, differieren in wünschenswerter Weise die zwei Zykluszeiten voneinander. In einer bevorzugten Ausbildung ist das ganzzahlige Vielfache drei, d. h. die erste Bezugszeit des Inkubatorförderbands ist dreimal so lang wie die Arbeits- bzw. Betätigungssequenzzeit der anderen Versuchshilfsmittel.
Wie oben festgehalten, weisen bekannte, automatische Analysiervorrichtungen, die mehrfache Protokolle unter Verwendung einer Mehrfachchronologie verarbeiten können, sehr komplexe Verfahren zum Steuern bzw. Regeln der Verarbeitung auf. Ein präziser Plan für jede einzelne Probe und Reaktionsbehälter muß gespeichert werden und die Steuer- bzw. Regeleinrichtung muß sicherstellen, daß ein bestimmtes Ver suchshilfsmittel, wie eine Verteilungspipette zu der präzisen Zeit, wo sie erforderlich ist, verfügbar ist.
Jedes Versuchshilfsmittel hat ein vorbestimmtes, festgelegtes Betriebs- bzw. Betätigungsfenster innerhalb des festgelegten Verarbeitungszyklus. Daraus resultiert, daß die Steuer- bzw. Regellogik für ein Versuchshilfsmittel sich auf einen vorbestimmten Zeitpunkt von anderen abhängigen und unabhängigen Versuchshilfsmitteln beziehen kann. Daher können Analytentests, die variable Protokolle besitzen und die durch sich bewegende Reaktionsbehälter bzw. -kesseln in verschiedenen Chronologien bzw. Zeitabfolgen verarbeitet werden, überlagert bzw. vermischt werden, wenn ihre Versuchshilfsmittelerfordernisse nicht miteinander in Konflikt stehen, d. h. Analytentests mit kürzerer Verarbeitungszeit können nach jenen mit längeren Verarbeitungszeiten begonnen werden und die kürzeren Analytentests können zuerst beendet werden. Dies kann durchgeführt werden, da die Mittel zum Transportieren der Reaktionsbehälter, enthaltend Versuchsbestandteile, Reaktionsbehälter den notwendigen Versuchsressourcen bzw. -hilfsmitteln in beliebiger, erforderlicher Reihenfolge unabhängig von der Eintrittsreihenfolge präsentieren können. In einer bevorzugten Ausbildung wird eine optimierende Routine durch die Analysiervorrichtungs-Steuer- bzw. -Regelmittel für eine erhöhte Leistung und einen erhöhten Durchsatz verwendet.
Eine variable Verweilzeit in einer Versuchshilfsmittelstation kann für die verschiedenen Analytentestprotokolle erreicht werden, indem eine unabhängige, innere Speicherung verwendet wird oder indem Reaktionsbehälter-Transportmittel mit übermäßiger Kapazität zur Verfügung gestellt werden.
Ein Planen wird vereinfacht, während ein maximaler Flexibilitätsgrad in dem System aufrecht erhalten wird. Während bekannte Mehrfachprotokoll-Mehrfachchronologie-Anaysiervorrichtungen auf einer Echtzeitlinie in einer Art analog zu einer elektrischen Verarbeitung arbeiten, plant das Verfahren der vorliegenden Erfindung in bezug auf diskrete Zeit- abschnitte bzw. -schlitze, die eher ähnlich einer digitalen Verarbeitung von elektrischen Signalen sind. Jeder Zeitschlitz der Analysiervorrichtung als ein Gesamtes ist in wünschenswerter Weise gleich der ersten Bezugszeit bzw. Indexierzeit des Inkubatorbands. So kann ein Reaktionsbehäl- ter zu dem Waschrad nur am Beginn des Bezugszyklus bzw. Indexierzyklus des Inkubators transferiert werden. Da der Verarbeitungszyklus in der bevorzugten Ausbildung festgelegt ist, ist der Bezugszyklus des Inkubators festgelegt und die Planungsmittel passen Analytentests und Versuchshilfsmittel innerhalb eines Zyklus aneinander an, was die Planung stark vereinfacht.
In Analysiervorrichtungen mit adaptivem Timing muß ein Hilfsmittel konstant den Zustand von anderen abhängigen Hilfsmitteln aufzeichnen, um den nachfolgenden Zeitpunkt seiner Aktionen zu bestimmen. Analysiervorrichtungen, die wie hier beschrieben gesteuert bzw. geregelt sind, weisen Zeitzyklen mit festgelegter Dauer auf, auf die durch die Planungsmittel zurückgegriffen werden kann, um sicherzustellen, daß jedes Versuchshilfsmittel seine Operationen innerhalb der vorbestimmten Zeit beenden wird, ohne konstant den Status anderer Hilfsmittel abzufragen bzw. zu überwachen.
Ein Überlagern bzw. Verschachteln von Analytentests mit unterschiedlichen Protokollen ist nicht möglich mit bekann ten Analysiervorrichtungen mit adaptivem Timing. Derartige Analysiervorrichtungs-Steuer- bzw. -Regelmittel müssen einem First-in-first-out-Muster einer Eingabe und Verarbeitung des Tests folgen und eine Unterbrechung eines Eintritts eines Tests resultiert in einem "Loch", welches Testhilfsmittel okkupiert und die Gesamtzeit erhöht, die erforderlich ist, um eine Arbeitsliste abzuarbeiten. Die Fähigkeit, Analytentests zu überlagern, macht es möglich, daß das "Loch" mit einem anderen Analytentest aufgefüllt wird, der kompatible Versuchshilfsmittelerfordernisse aufweist. Das Ergebnis ist eine kürzere Gesamtverarbeitungszeit für unterbrochene Arbeitslisten oder für Systeme, welche intermittierende Analytentesteintritte bzw. -eingaben erhalten.
Die Verweilzeit eines Reaktionsbehälters, enthaltend Versuchsbestandteile auf dem Inkubatorband, ist auf eine Zeit etwa gleich einem ganzzahligen Vielfachen der ersten Bezugszeit beschränkt. Aktuell kann die tatsächliche Zeit, die ein Behälter auf dem Inkubatorband verbraucht, geringfügig kürzer als ein vollständiges, ganzzahliges Vielfaches der ersten Bezugszeit sein, da es einen kurzen Zeitraum benötigt, nachdem der Reaktionsbehälter zu dem Waschrad an der ersten Waschübertragungsstation übertragen wird, bevor sich der Inkubator zu der Inkubatorübertragungsstation bewegt, um einen neuen Behälter in den Inkubator einzufügen. Die Verwendung eines feststehenden Zyklus mit vorbestimmter Dauer begrenzt "die chronologische Auflösung" (d. h. die Genauigkeit, mit welcher eine gegebene Zeit variiert werden kann), die beim Steuern bzw. Regeln der Verweilzeit eines Behälters in dem Inkubator erreicht werden kann. Spezifisch muß der Analytentest auf einem Protokoll basieren, wo die Inkubationszeit in einen Bereich von Inkubationszeiten in nerhalb einer Hälfte der ersten Bezugszeit fällt. (Wenn die erste Bezugszeit 36 Sekunden ist, würden beispielsweise die Inkubationszeiten der Protokolle innerhalb von ± 18 Sekunden variabel sein). Diese geringe Variabilität in der Inkubationszeit resultiert jedoch nicht in einem Verlust an Präzision, wodurch sichergestellt wird, daß die Testergebnisse reproduzierbar sind.
In der Verwendung transportiert eine Vorrichtung der Erfindung Reaktionsbehälter, enthaltend die Versuchsbestandteile für einen bestimmten Analytentest, zu den verschiedenen Versuchshilfsmittelstationen, wo die der Station zugeordneten Versuchshilfsmittel fähig sind, eine oder mehrere vorbestimmte Operationen an dem Reaktionsbehälter während einem festgelegten Zeitschlitz der Verfügbarkeit, der einem derartigen Versuchshilfsmittel zugeordnet ist, durchzuführen. Beispielsweise verteilen die Versuchsbestandteil-Verteilungsmittel vorbestimmte Mengen an Probe und Reagenzien zu dem Behälter. Das Inkubatorband kann einen Reaktionsbehälter entlang eines vorbestimmten Pfads bzw. Wegs in dem Inkubator transferieren. In der Waschstation wirken Versuchshilfsmittel bzw. -ressourcen auf den Reaktionsbehälter durch ein Transportieren des Behälters zu einer oder mehreren Positionen in der Vorrichtung, wo markierte Reagenzien, die an eine fest Phase gebunden sind, von nicht gebundenen, markierten Reagenzien getrennt werden, und ein Puffer verteilt oder von dem Reaktionsbehälter abgezogen wird. In der Lesestation wirken Versuchshilfsmittel auf den Reaktionsbehälter, indem der Behälter zuerst zu einer Position in der Vorrichtung, wo Reagenzien zugesetzt werden, die für ein Bereitstellen eines detektierbaren Signals erforderlich sind, und dann zu Signaldetektionsmitteln, einem Luminometer in der bevorzugten Ausbildung dieser Erfindung trans portiert wird, wo ein Signal detektiert und durch die Vorrichtung aufgezeichnet wird.
Die Vorrichtung umfaßt die folgenden vorbestimmten Versuchshilfsmittel: Versuchsbestandteils-Verteilungsmittel, ein Inkubatorband, Trennungs- und Waschmittel und Mittel zum Detektieren eines Signals. Die Vorrichtung wird auch Mittel zum Transportieren eines Reaktionsbehälters von einem Hilfsmittel zu einem anderen und Analysiervorrichtungs-Steuer- bzw. -Regelmittel, die oben beschrieben sind, umfassen. Eine bevorzugte Ausbildung beinhaltet als ein Versuchshilfsmittel einen Behältertransport, der in der Vorrichtung angeordnet ist, so daß Versuchsbestandteile zu einem Reaktionsbehälter verteilt bzw. geliefert werden können, während der Behälter sich auf dem Transport befindet, bevor der Behälter zu einem weiteren Versuchshilfsmittel transportiert bzw. transferiert wird, so daß ein Transport von anderen Reaktionsbehältern nicht während dem Lieferbzw. Verteilungsverfahren verzögert wird.
Der Behältertransport kann ein Behälterschiffchen umfassen, beinhaltend erste und zweite, einen bewegbaren Behälter tragende Platten, wobei jede Platte eine Mehrzahl von Fingern aufweist, die Ausnehmungen bzw. Vertiefungen zum Aufnehmen von Behältern definieren, wobei die Platten adaptiert sind, um gemeinsam in bezug aufeinander bewegt zu werden, um die Behälter schritt- bzw. stufenweise entlang eines linearen Pfads zu transportieren. Ein Behältertransport dieser Art stellt eine neue und einzigartige Methode und eine Vorrichtung zum Bewegen von Behältern innerhalb einer automatisierten Analysiervorrichtung zur Verfügung. Typischerweise werden in automatisierten, chemischen Analysiervorrichtungen Behälter unter Verwendung einer Kette oder auf einem sich bewegenden Boden entlang eines geschlossenen Pfads transportiert und worin sich der Behältertragemechanismus entlang des Pfads mit dem Behälter bewegt. Das bevorzugte Behälterschiffchen dieser Erfindung erlaubt es Behältern, sich durch eine Analysiervorrichtung schrittweise entlang eines endlosen Pfades zu bewegen. Das Behälterschiffchen der Erfindung umfaßt erste und zweite Behältertrageplatten, die adaptiert sind, um gemeinsam in bezug aufeinander bewegt zu werden, um Behälter entlang des Pfads ohne Nettobewegung der Behältertrageplatten zu bewegen.
Die Waschstation ist vorzugsweise physikalisch mit der Lesestation entlang eines kontinuierlichen, endlosen Pfads auf einem Waschrad integriert bzw. enthalten. Diese physikalische Integration der zwei Stationen, kombiniert mit der mechanischen Einfachheit der Transfer- bzw. Übertragungsstationen, reduziert die mechanische Komplexität der Analysiervorrichtung der Erfindung gegenüber anderen in der Technik bekannten Analysiervorrichtungen; derartige Systeme erfordern allgemein komplexe Übertragungsmechanismen, die gesonderte Motoren und dgl. zum Transferieren von Behältern von einer Stufe der Verarbeitung zu einer nächsten umfassen, oder den Behältern wird ermöglicht, nur einem einzigen Pfad zu folgen, und sie müssen sequentiell bzw. aufeinander folgend durch jede Operationsstation geführt werden. Eine mechanische Einfachheit erhöht die Zuverlässigkeit der Analysiervorrichtung der Erfindung, indem die Anzahl und die Komplexität von sich bewegenden Teilen in der Analysiervorrichtung reduziert wird. Ein weiterer Vorteil, der durch die physikalische Integration der Lese- und Waschstation zur Verfügung gestellt wird, ist jener, daß die gesamte Analysiervorrichtung sehr kompakt sein kann. In einer be vorzugten Ausbildung sind das Waschrad, das Inkubatorband und das Versuchsbestandteilszufuhrrad alle in bezug aufeinander und in bezug auf die Elektronik und die Strömungselemente der Analysiervorrichtung angeordnet, so daß jedes Versuchshilfsmittel durch einen Betätiger von einer einzigen, stationären Position vor der Analysiervorrichtung zugänglich ist.
Obwohl die Wasch- und Lesestationen physikalisch integriert sind, sind sie logisch getrennt, d. h. getrennt durch die Analysiervorrichtungs-Steuer- bzw. -Regelmittel steuerbzw. regelbar.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung einer Ausbildung einer Analysiervorrichtung der Erfindung;
2 ist eine perspektivische Isolationsansicht eines Teils der Analysiervorrichtung von 1, die einen Teil des Behältertransports und einen Teil des Inkubatorbands und die Wechselwirkung zwischen diesen zeigt;
3 ist eine perspektivische Isolationsansicht eines Teils der Analysiervorrichtung von 1, die einen Teil sowohl von dem Inkubatorband als auch dem Waschrad und die Wechselwirkung zwischen diesen zeigt;
4–8 sind schematische, perspektivische Ansichten eines Teils der Analysiervorrichtung von 1, die Transfer- bzw. Übertragungspositionen zwischen dem Inkubatorband, dem Waschrad und der Lesestation zeigen;
9 und 10 sind Flußdiagramme, die die Planungslogik einer Ausbildung einer Erfindung für einstufige bzw. zweistufige Versuche zeigen;
11 ist eine schematische Darstellung eines zeitabhängigen Versuchshilfsmittel-Verfügbarkeitsplans für eine Serie von Versuchen, die an einer Analysiervorrichtung der Erfindung durchgeführt wird;
12A – 12F sind Teile eines Zeitplanungsdiagramms von Operationen bzw. Vorgängen, die auf der Analysiervorrichtung von 1 auftreten;
13 ist eine schematische Darstellung analog zu 1 einer alternativen Ausbildung einer Analysiervorrichtung der Erfindung;
14 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer alternativen Ausbildung eines Behältertransports zur Verwendung in der Analysiervorrichtung von 13;
15A–C sind isolierte Draufsichten der Nocken, die verwendet werden, um den Behältertransport von 14 anzutreiben;
16–19 sind perspektivische Isolationsdarstellungen des Behältertransports von 14, die schematisch die Arbeitsweise des Behältertransports darstellt;
20 ist eine Draufsicht eines Abfallpfadtormittels zur Verwendung in der Analysiervorrichtung von 13;
21 ist eine perspektivische Isolationsdarstellung des Abfallpfadtormittels von 20; und
22 ist ein Zeitsteuer- bzw. -regeldiagramm von Operationen analog zu 12, die auf der Analysiervorrichtung von 13 auftreten.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSBILDUNGEN
1 zeigt schematisch eine Analysiervorrichtung 10 gemäß der Erfindung. Die gezeigte Analysiervorrichtung umfaßt ein Versuchsbestandteile-Zufuhrrad 20, Versuchsbestandteile-Verteilungsmittel 40, einen Inkubator 50, ein Waschrad 60, das benachbart einer Waschstation 100 angeordnet ist, und eine Lesestation 130 und verschiedene andere Komponenten, die unten beschrieben werden.
Das Versuchsbestandteile-Zufuhrrad 20 dreht sich in einer allgemein horizontalen Ebene und umfaßt ein ringförmiges Außenkarussell 22, um eine Serie von Proben aufzunehmen (Proben können Patientenproben, Vergleiche oder Kalibriersubstanzen sein), und ein Innenkarussell 30, um eine Mehrzahl von Reagenzpackungen 32 zu speichern. Jede Probe wird vorzugsweise in einem Probenbecher bzw. einer Probenschale 24 zur Verfügung gestellt, die adaptiert ist, um sicher und zuverlässig an dem Außenkarussell 22 aufgenommen zu sein. Eine Mehrzahl dieser Probenschalen ist auf diesem ringförmigen Karussell so vorgesehen, daß eine Probe in der Analysiervorrichtung entsprechend dem Belieben des Betätigers angeordnet werden kann.
Obwohl 1 das Außenkarussell 22 darstellt, als würde es nur einen relativ kurzen Bogen umfassen, erstreckt sich das Außenkarussell vorzugsweise über den gesamten Umfang des Zufuhrrads 20. In einer bevorzugten Ausbildung können Probenschalen-Behältertabletts bzw. -halter enthalten sein, welche in einem kurzen Bogen ausgebildet sind und welche adaptiert sind, um auf das Außenkarussell des Zufuhrrads aufgepaßt zu sein. Die Behältertabletts sind in wünschenswerter Weise so ausgebildet, um eine Mehrzahl von Probenschalen aufzunehmen, und eine Mehrzahl dieser Tabletts kann um den Umfang des Zufuhrrads angeordnet bzw. positioniert sein. In einer bevorzugten Ausbildung sind diese Tabletts unabhängig entfernbar, wodurch erlaubt wird, daß Chargen von Probenbehältern bzw. -schalen aus der Analysiervorrichtung in einem einzigen Schritt ausgetragen werden. Die Pro bentabletts sind in wünschenswerter Weise so ausgebildet, um eine Verwendung von Behältern einer Vielzahl von Formen zu unterstützen. Beispielsweise wird das Probentablett der Analysiervorrichtung, die gezeigt ist, Probenschalen, die für das Tablett ausgebildet sind, 13×75 mm oder 13×100 mm Teströhrchen und 13×75 mm oder 13×100 mm Serumseperator-Teströhrchen unterstützen bzw. tragen.
Sobald der Betätiger die Patientenprobe in einer Probenschale auf der Analysiervorrichtung angeordnet hat, muß der Betätiger die Analysiervorrichtungs-Steuer- bzw. -Regelmittel mit Information versorgen, die die Probe und den Analytentest, der an der Probe durchzuführen ist, identifiziert. Diese Information muß die Position des Probenbehälters auf der Vorrichtung enthalten. Der Betätiger muß händisch die identifizierende Information betreffend eine Probe eingeben oder die Information kann auf dem Probenbehälter mit einem durch die Analysiervorrichtung lesbaren Etikett, wie einem Strichcodeetikett vorgesehen sein. Ein Strichcodeleser 26 kann für diesen Zweck in der Analysiervorrichtung aufgenommen bzw. enthalten sein.
Reagenzpackungen 32 sind ausgebildet bzw. bestimmt, um auf dem Innenkarussell 30 des Zufuhrrads positioniert zu werden. Jede Packung umfaßt in wünschenswerter Weise eine Mehrzahl von diskreten Vertiefungen 34, in welchen eine Menge eines gegebenen Reagenz gespeichert werden kann. Vorzugsweise ist jede Reagenzpackung analytenspezifisch und stellt eine ausreichende Menge von jedem Reagenz zur Verfügung, das notwendig ist, um wenigstens einen Analytentest durchzuführen. Die Packungen enthalten in wünschenswerter Weise eine ausreichende Menge von jedem Reagenz, um eine Anzahl von Analytentests an verschiedenen Patientenproben durchzuführen. Wenn die Reagenzien in einer Packung verbraucht sind, entfernt der Betätiger die Packung und ersetzt sie durch eine neue. Das Innenkarussell 30 des Versuchsbestandteile-Zufuhrrads kann gekühlt sein, um Reagenzien, die in der Vorrichtung gespeichert sind, bei Kühltemperaturen, z. B. 4–10°C zu speichern, was die Reagenzlebensdauer und Stabilität erhöht. Information betreffend die Position und die Inhalte von jeder Reagenzpackung 34 können den Analysiervorrichtungs-Steuer- bzw. -Regelmitteln unter Verwendung eines durch die Analysiervorrichtung lesbaren Etiketts zur Verfügung gestellt werden. Derartige Information kann Reagenzpackungs-Testnamen, Chargennummer, Ablaufdatum und dgl. umfassen. Ebenso wie bei den Probeschalen ist das Etikett vorzugsweise ein Strichcodeetikett, das durch einen Leser, der in der Vorrichtung enthalten ist, oder durch einen Stabtyp-Strichcodeleser gelesen werden kann. Die Information auf dem Etikett kann auch händisch eingegeben werden.
Die in 1 gezeigte Analysiervorrichtung beginnt, einen Analyten zu verarbeiten, indem Versuchsbestandteils-Zufuhrmittel 40 verwendet werden, um eine vorbestimmte Menge einer Patientenprobe aus einer Probenschale zu entnehmen und sie in einen Reaktionsbehälter zu transferieren, der woanders in der Vorrichtung gehalten ist. In einer bevorzugten Ausbildung umfassen die Zufuhr- bzw. Verteilungsmittel einen Prüfkopf 42, der eine durch Ultraschall aktivierbare Spitze (nicht gezeigt) und eine Pumpe (nicht gezeigt) aufweist. Ultraschallvibrationen, die durch einen Ultraschallwandler generiert bzw. erzeugt sind, können an die Testkopf spitze angelegt werden, um Fluide in dem Reaktionsbehälter, der Probenschale oder den Reagenzpackungsvertiefungen vor oder nach einer An- bzw. Absaugung zu vermi schen, um die Probe nach jeder Verwendung zu reinigen, und für eine Flüssigkeitsniveau-Abtastung. Die Versuchsbestandteile-Verteilungsmittel, die für automatisierte Analysiervorrichtungen verwendbar bzw. nützlich sind, und Ultraschalltestköpfe sind gut bekannt und werden hier nicht im Detail beschrieben; eine verwendbare Ausbildung von einem derartigen Testkopf bzw. Prüfkopf ist in der US-Patentanmeldung S. N. 917,205, eingereicht am 20. Juli 1992, im Namen Mark T. Paulsen beschrieben, deren Lehren hier als Bezug enthalten sind.
Der Testkopf kann Mittel zum Erhitzen der Flüssigkeit, die er aus einem Behälter abzieht, umfassen. Dieses Merkmal erlaubt es, daß die Flüssigkeit auf die Inkubationstemperatur vorgeheizt wird, bevor sie in einen Reaktionsbehälter verteilt bzw. eingebracht wird. In einer bevorzugten Ausbildung ist die Pumpe eine doppelauflösende Verdünnungspumpe, wie eine Pumpe, die im U.S. Patent Nr. 4,941,808 beschrieben ist. Diese Pumpe erlaubt eine genaue und präzise Verteilung bzw. Lieferung sowohl von großen als auch kleinen Fluidvolumina. Die Pumpe liefert Waschpuffer zu dem Testkopf zum Waschen und für Probenverdünnungen. Sie saugt auch Proben und Reagenzien in den Testkopf zum Liefern in Reaktionsbehälter.
Wie dies schematisch in 1 dargestellt ist, sind die Versuchsbestandteile-Verteilungsmittel 40 adaptiert, um zu einer Probenschale 24, enthaltend eine Patientenprobe, einem Reaktionsbehälter 52 und jeder der Vertiefungen 34 einer ausgewählten Reagenzpackung zuzugreifen. In 1 sind die Versuchsbestandteils-Verteilungsmittel als ein einziger Testkopf 42 dargestellt. Falls gewünscht, kann eine Mehrzahl von Testköpfen angewandt werden, z. B. mit einem Testkopf, der dem Transferieren von einer Patientenprobe zugewiesen ist, und einem oder mehreren Testkopf(köpfen), der (die) für ein Übertragen von Reagenzien verwendet wird (werden).
In der in 1 gezeigten Analysiervorrichtung wird der Testkopf 42 auf einem Gleis bzw. einer Spur 46 getragen. Dies erlaubt es dem Testkopf, sich seitlich von einer Ansaugposition über einer Probenschale oder einer Reagenzvertiefung zu einer Verteilungsposition (wie gezeigt) zu bewegen, wo die angesaugten Flüssigkeiten in einen Reaktionsbehälter ausgegeben werden können. Sowohl das innere als auch das äußere Karussell (30 und 22) des Zufuhrrads sind unabhängig um ihre entsprechende Achse rotierbar, so daß jede gewünschte Patientenprobe und jede gewünschte Reagenzpackung unabhängig für den Zugang positioniert werden kann.
In einer bevorzugten Ausbildung sind die Reagenzpackungen mit einem ablösbaren Material abgedeckt, welches durch die Testkopfspitze durchgestanzt bzw. durchstoßen werden kann, welches sich jedoch im wesentlichen wieder abdichten wird, wenn die Spitze zurückgezogen wird.
Sobald eine vorbestimmte Menge einer Patientenprobe in einen Reaktionsbehälter verteilt ist, wird bzw. werden das Reagenz bzw. die Reagenzien, das (die) für einen bestimmten Test notwendig ist (sind), zu dem Reaktionsbehälter zugesetzt. In einer bevorzugten Ausbildung werden magnetische oder paramagnetische Teilchen als ein fester Support verwendet. Alternativ können selbstverständlich Kügelchen oder die Rohrwände beschichtet sein und als ein fester Support unter Verwendung von bekannten Verfahren verwendet werden. Wenn die magnetischen Teilchen verwendet werden, enthält jede Reagenzpackung 32 magnetische Teilchen, welche mit einem versuchspezifischen Reagenz beschichtet sein können, oder welche mit einem generischen bzw. passenden Reagenz beschichtet sein können. Die Teilchen sind in der Reagenzpackung in einer Pufferlösung gespeichert. In wünschenswerter Weise wird, bevor die vorbestimmte Menge an Pufferteilchenlösung von der Reagenzpackung entfernt wird, die Lösung mit einigen Mitteln gemischt. In einer Ausbildung wird der Ultraschalltestkopf vibriert, um das Fluid zu mischen, um die Teilchen gleichmäßig zu suspendieren. Alternativ könnte die Vorrichtung Mittel zum Verwirbeln der Flüssigkeit in der Vertiefung oder Mittel zum Rühren der Flüssigkeit unter Verwendung eines Rührstabs enthalten.
Die in 1 gezeigte Analysiervorrichtung umfaßt eine Testkopfwaschstation 44. Um eine Kreuzkontaminierung zwischen Patientenproben oder zwischen Patientenproben und Reagenzienzufuhren zu vermeiden, nachdem der Testkopf der Versuchsbestandteils-Verteilungsmittel eine Menge an Flüssigkeit verteilt hat, sollten sie gereinigt werden. In der bevorzugten Analysiervorrichtung umfaßt die Testkopfwaschstation 44 ein toroidales Fluidzufuhrband 45, das auf den Innenwänden einer Abzugsschale 46, die benachbart dem Band 45 positioniert ist, getragen ist. Das Fluidzufuhr- bzw. -verteilungsband 45 ist so angeordnet, um koaxial mit der Testkopfspitze zu sein und die Testkopfspitze kann durch das Band eingesetzt sein. Das Fluidverteilungsband umfaßt eine rohrförmige Komponente, die Öffnungen aufweist, die in Umfangsrichtung um die Bandoberfläche beabstandet sind, welche allgemein radial nach innen zu der Testkopfspitze schauen. Das Band sollte einen ausreichenden Durchmesser aufweisen, so daß, wenn die Testkopfspitze eingesetzt ist, die Außenoberflächen des Testkopfs nicht die Wand des Bands berühren. Der Banddurchmesser sollte jedoch klein genug sein, so daß Fluid durch die Öffnungen fließen kann und die äußere Testkopfoberfläche benetzen kann, um diese zu reinigen. Die innere Testkopfoberfläche wird in wünschenswerter Weise durch ein Durchfließen einer Menge von Wasch- oder Reinigungsflüssigkeit gereinigt. Die Abzugsschale 46 ist angeordnet, um Testkopfreinigungslösung zu erhalten und dieses Fluid zu einem Abfallbehälter (nicht dargestellt) zu führen.
In einer bevorzugten Analysiervorrichtung umfaßt die Testkopfwaschstation weiters Trocknungsmittel, welche Luft und Reinigungslösung durch das Band in die Abzugsschale und über die Außenoberfläche des Testkopfs ziehen, um überschüssige Flüssigkeit von der Testkopfoberfläche zu entfernen bzw. abzuziehen. Wenn ein Ultraschalltestkopf verwendet wird, wird der Testkopf in wünschenswerter Weise für einen ausreichenden Zeitraum durch Ultraschall aktiviert, um Fluid auf der Oberfläche des Testkopfs zu atomisieren bzw. zu zerstäuben, um beim Trocknen des Testkopfs zu helfen.
Während des Proben- und Reagenzverteilungsschritts kann der Reaktionsbehälter auf dem Inkubatorband 54 des Inkubators 50 positioniert sein. In einer derartigen Ausbildung würde jedoch das Inkubatorband während des Flüssigkeitsverteilungszyklus im wesentlichen stationär bleiben müssen, was den Transport von anderen Reaktionsbehältern durch das Inkubatorband verzögert. Um diese Verzögerung zu vermeiden, beinhaltet eine bevorzugte Ausbildung der Analysiervorrichtung eine Versuchsbestandteils-Verteilungsstation 55 ( 2), welche einen Behältertransport, der entfernt von dem Inkubatorband 54 positioniert ist, umfaßt.
In einer ersten Ausbildung, die in 1 und 2 dargestellt ist, umfaßt der Behältertransport eine Behälterkette 70, welche in wünschenswerter Weise adaptiert ist, um eine Mehrzahl von Behältern entlang ihrer Länge zu führen. Die Behälterkette 70 umfaßt in wünschenswerter Weise einen Boden 73, um den Boden eines Reaktionsbehälters zu unterstützen, eine Serie von parallelen, voneinander beabstandeten Fingern 71, um diametral gegenüberliegenden Seiten des Behälters zu unterstützen, und parallele Mittel zum Unterstützen der anderen gegenüberliegenden Seiten des Behälters, um den Behälter in einer im allgemeinen vertikalen Position zu halten. Die parallelen Mittel können eine Unterstützungswand 74 an einer Seite und einen leeren Behälter von der Ladeeinrichtung 72 für neue Behälter ( 1) auf der anderen Seite enthalten. Die neue Behälterladeeinrichtung bzw. Ladeeinrichtung 72 für einen neuen Behälter ist benachbart der Behälterkette 70 vorgesehen, um neue Reaktionsbehälter der Analysiervorrichtung zuzuführen. Die Ladeeinrichtung 72 für neue Behälter ist leicht für einen Betätiger zugänglich, um es dem Betätiger zu ermöglichen, zusätzliche Reaktionsbehälter zu der Zufuhr hinzuzufügen, wenn die Analysiervorrichtung die benutzten Reaktionsbehälter verwirft.
Die Ladeeinrichtung 72 für neue Behälter weist in wünschenswerter Weise eine Serie von zu der Kette 70 im wesentlichen parallelen Reihen von neuen Behältern auf, wobei die Reihen beabstandet sind, um einen neuen Behälter in jeder Reihe unmittelbar benachbart einer Behältertrageposition auf der Behälterkette anzuordnen. Die gezeigte Ladeeinrichtung für neue Behälter umfaßt eine Serie von parallelen Unterstützungswänden 79, die beabstandet sind, um es einem Behälter zu ermöglichen, zwischen diesen zu gleiten, während sie den Behälter in einer im allgemeinen vertikalen Position halten bzw. abstützen. Jede Reihe von leeren Behältern wird nach vorne durch einen im wesentlichen vertikalen Finger (nicht dargestellt) gezwungen, welcher gleitbar in dem Boden von jeder Reihe angeordnet ist und den äußersten, leeren Behälter von jeder Reihe (d. h. den am nächsten zum Boden in 1) unterstützt. In dem Fall, wo keine leeren Behälter in einer Reihe der Ladeeinrichtung für neue Behälter vorhanden sind, wird der vertikale Finger einen Reaktionsbehälter auf der Behälterkette 70 unterstützen.
In der in 1 und 2 gezeigten Ausbildung kreuzt bzw. schneidet die Behälterkette das Inkubatorband 54 an der Inkubationsübertragungsstation 160 und führt zu einer Behälterabwurf- bzw. -verwerfstation 162. An der Inkubations-Transferstation 160 kann der Reaktionsbehälter auf das oder von dem Inkubatorband transferiert werden oder kann zu der Behälterabwurfstation transportiert werden. In einer bevorzugten Ausbildung ist der Behälter, auf welchen der Testkopf 42 zugreift, während irgendeinem Betätigungszyklus der Analysiervorrichtung um zwei Positionen von der Inkubations-Transferstation beabstandet. Wenn alle notwendigen Fluide zu dem Behälter zugesetzt wurden, wird die Behälterkette nach vorwärts (nach rechts in 1) um zwei Positionen bewegt, was den Behälter an der Inkubations-Transferstation positioniert. Nachdem der Behälter von der Behälterkette entfernt wurde, wie dies unten im Detail beschrieben wird, wird die Behälterkette zurückgezogen (nach links in 1), indem ein neuer Behälter in Position für den Zugang bzw. Zugriff durch den Testkopf angeordnet wird. In den meisten Analysen wird die Behälterkette nur um eine Position zurückgezogen.
Einige Versuchsprotokolle erfordern eine "zweistufige" Verarbeitung, wo nach einem ersten Inkubations- und Waschverfahren zusätzliche Reagenzien zu einem Reaktionsbehälter zugesetzt werden müssen. Wenn ein Reaktionsbehälter derartige zusätzliche Reagenzzusatzschritte erfordert, kann die Behälterkette um zwei Positionen statt um eine zurückgezogen werden. Zuerst werden eine Probe und Reagenzien zu einem leeren Reaktionsbehälter zugesetzt, dieser Reaktionsbehälter wird nach vorwärts um zwei Positionen zu der Inkubations-Transferstation 160 bewegt und der Behälter wird auf das Inkubatorband bewegt. Bevor die Behälterkette zurückgezogen wird, wird der Reaktionsbehälter, der ein zusätzliches Reagenz erfordert, an der Inkubations-Transferstation positioniert. Die Kette wird um zwei Positionen zurückgezogen, während der Behälter auf die Kette transferiert und an der Testkopfverteilungsstation positioniert wird. Nachdem zusätzliches Reagenz zu dem Reaktionsbehälter zugesetzt wurde, bewegt die Behälterkette den Reaktionsbehälter zwei Positionen nach vorne zurück zu der Inkubationsübertragungsstation, um ihn auf das Band zu übertragen.
Wenn alle neuen Behälter auf der Kette verwendet sind, wird die Kette benachbart der Behälterzufuhr positioniert und alle Reihen von Behältern in der Ladeeinrichtung 72 für neue Behälter werden schrittweise um eine Position nach vorwärts bewegt, indem die Behälter in einer Reihe um die Breite von einen Behälter nach vorwärts gezwungen bzw. beaufschlagt werden. Dies wird einen neuen Behälter auf die Kette von jeder Reihe von Behältern zuführen, was eine Serie von neuen Behältern auf der Kette zur Verwendung zur Verfügung stellt. Sobald derartige Behälter verwendet wurden, kann das Verfahren wiederholt werden.
Die Behälterkette kann von jeder verwendbaren bzw. nützlichen Konfiguration sein und die Inkubationsübertragungsstation kann von jeder Art sein. In einer bevorzugten Ausbildung werden jedoch die Behälter von der Behälterkette zu dem Inkubatorband in der selben Weise transferiert, in welcher Behälter zu und von dem Waschrad transferiert werden, was später im Detail beschrieben werden wird.
13 – 20 erläutern eine alternative Ausbildung einer Analysiervorrichtung der Erfindung. Der Behältertransport in dieser Ausbildung umfaßt ein Behälterschiffchen 210, welches einen Reaktionsbehälter von der Ladeeinrichtung 72 für neue Behälter zu oder von der Inkubations-Transferstation 160 und zu oder von dem Inkubatorband transferiert bzw. führt. Obwohl das Behälterschiffchen im Zusammenhang mit der in den Figuren gezeigten automatisierten Analysiervorrichtung beschrieben ist, kann es zur Verwendung in irgendeiner automatisierten Analysiervorrichtung adaptiert sein, wo Behälter oder andere Materialien von einer Position zu einer anderen bewegt werden müssen.
Ein Behälterschiffchen 210, wie es in 13 – 20 dargestellt ist, wird im wesentlichen dieselben Funktionen wie jene, die mit der Behälterkette 70 in der obigen beschriebenen Ausbildung erreicht werden, durchführen. In 13 kann gesehen werden, daß das Behälterschiffchen 210 benachbart dem vorderen Ende (zu der Oberseite von 13) der Ladeeinrichtung 72 für neue Behälter angeordnet ist. Neben dem Ersatz des Behälterschiffchens 210 für die Behälterkette 70 und dem Zusatz eines neuen Abfallschurrentors 350, das unten beschrieben ist, sind die Konfiguration und die Betätigungsmerkmale der in 13 schematisch gezeigten Analysiervorrichtung im wesentlichen dieselben wie jene der Analysiervorrichtung, die in 1 gezeigt ist.
14 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung des Behälterschiffchens 210, welches in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausbildung der Erfindung arbeitet. Das Behälterschiffchen umfaßt allgemein eine Serie von Nocken, welche verwendet werden, um assoziierte Platten zu betätigen, von welchen zwei Finger zum Eingreifen bzw. Ergreifen und Bewegen von Behältern stufenweise entlang des allgemein linearen Schiffchenwegs umfassen.
Genauer umfaßt das Behälterschiffchen 210 einen Antrieb, der eine Antriebswelle 220 mit einer Serie von Nocken 222, 228 und 234 aufweist, die an der Antriebswelle 220 zur Rotation mit dieser angelenkt sind. Die Antriebswelle 220 ist betätigbar mit einem Antriebsmechanismus, wie einem Motor (nicht dargestellt) verbunden, welcher die Welle zur Rotation antreibt. Der Antriebsmechanismus kann von jeder gewünschten Art sein, jedoch ist ein Motor, welcher eine relativ präzise Steuerung bzw. Regelung über die Bewegung der Antriebswelle ermöglicht, z. B. ein elektrischer Schrittmotor oder dgl. bevorzugt. Wie dies in 15A–15C illustriert ist, ist jeder der Nocken 222, 228 und 234 in wünschenswerter Weise von der Art, die üblicherweise als eine "Plankurve" bezeichnet ist und umfaßt eine vertiefte Spur (224, 230 bzw. 236). Wie dies unten im größerem Detail erklärt werden wird, sind diese Spuren bzw. Bahnen adaptiert, um einen Nockennachläufer einer zugehörenden Platte des Behälterschiffchens aufzunehmen, und dienen dazu, um die Platte zu bewegen, wenn die Antriebswelle 220 gedreht wird.
Wie dies in 15A–15C gezeigt ist, beinhaltet jeder Nocken 222, 228 und 234 eine Nabe (226, 232 bzw. 236) zum Aufnehmen der Antriebswelle 220. In einer bevorzugten Ausbildung umfaßt jede dieser Öffnungen 226, 232 und 234 eine keilartige Vertiefung (227, 233 bzw. 237). Diese Vertiefung ist adaptiert, um einen zusammenpassenden Vorsprung (nicht dargestellt) der als ein "Keil" bezeichnet ist, auf der Antriebswelle 220 aufzunehmen. Dies dient dazu, um die Nocken mit der Antriebswelle zu verkeilen, um sicherzustellen, daß sie gemeinsam ohne Gleiten bzw. Rutschen rotieren.
Wie dies in 14 gezeigt ist, umfaßt das Behälterschiffchen 210 eine Basisplatte 240 wie die unterste Platte des Trägers bzw. Balkens. Die Basisplatte kann eine einen Nocken aufnehmende Öffnung 242 umfassen, durch welche die Antriebswelle 220 hindurchtreten kann. Wenn dies gewünscht wird, kann ein Elektromotor oder ein anderes Antriebsmittel (nicht dargestellt) unterhalb der Basisplatte 240 positioniert sein und direkt an die Antriebswelle angelenkt sein. Alternativ kann der Motor an der Seite angeordnet sein und mit der Antriebswelle mittels Ritzeln bzw. Zahnrädern (nicht dargestellt) verbunden sein, welche sich in die Öffnung 242 erstrecken können.
Die Basisplatte umfaßt auch ein Paar von aufragenden Stangen 246, 248. Wie dies unten in größerem Detail erklärt werden wird, tritt wenigstens eine dieser Stangen optimal durch alle Platten hindurch und dient dazu, die Platten miteinander auszurichten, und hilft, die Richtung zu definieren, in welcher sich die Platten bewegen können. Die Stangen 246 und 248 sind in wünschenswerter Weise allgemein senkrecht zu der im wesentlichen horizontal angeordneten Platte 240 ausgerichtet, d. h. daß sie sich in wünschenswerter Weise nach oben in der Richtung der z-Achse, welche in 14 gezeigt ist, erstrecken.
Indem sie sich in der in 14 gezeigten Explosionsdarstellung nach oben bewegt, ist die nächste Platte in dem Behälterschiffchen 210 die erste Antriebsplatte 250. Diese erste Antriebsplatte ist in wünschenswerter Weise eine relative dünne, ebene Platte, welche allgemein rechteckig bzw. rechtwinkelig in der Form sein kann. Die Platte enthält in wünschenswerter Weise ein Paar von Schlitzen 252, welche adaptiert sind, um die Stangen 246, 248 der Basisplatte dadurch aufzunehmen. Die Schlitze sind in wünschenswerter Weise so dimensioniert, um eine sehr geringe oder keine Bewegung der ersten Antriebsplatte in der Richtung der y-Achse zu erlauben, jedoch erlauben sie eine seitliche Bewegung der Platte in der Richtung der x-Achse.
Die erste Antriebsplatte 250 umfaßt auch einen Arm 254, der sich von dem Hauptkörper der Platte zu einer Position benachbart dem ersten Nocken 234 erstreckt. Der Arm 254 umfaßt einen Nockennachläufer 256, welcher adaptiert ist, um gleitbar innerhalb der Bahn 236 des ersten Nockens 234 aufgenommen zu werden. Wenn sich der Nocken 234 mit der Antriebswelle 220 dreht, wird der Nockennachläufer 256 entlang der Spur in dem Nocken gleiten.
Wie dies am besten in 15C gesehen werden kann, variiert der Abstand zwischen der Spur 236 und der Nabe 238 des Nockens bei unterschiedlichen Winkeln. Da der Nockennachläufer 256 der ersten Antriebsplatte innerhalb der Spur aufgenommen wird, wenn der Nocken gedreht wird, wird sich der Abstand zwischen dem Nockennachläufer und der Nabe des Nockens ändern, wenn der Nocken gedreht wird. Dies in Kombination mit den Schlitzen 252 wird veranlassen, daß sich die erste Platte 250 rückwärts und vorwärts in der Richtung der x-Achse bewegt, wenn der Nocken gedreht wird.
Die erste Antriebsplatte 250 umfaßt einen Zapfen 258, der auf der oberen Oberfläche davon getragen ist. Wie dies unten in größerem Detail erklärt werden wird, verbindet dieser Zapfen 258 betätigbar bzw. operativ die erste Antriebsplatte 250 mit der ersten Behältertrageplatte 260 und dient dazu, um die erste Behältertrageplatte nach rückwärts und vorwärts in der Richtung der x-Achse zu bewegen.
Indem in der Explosionsdarstellung in 14 zu der nächsten Platte gegangen wird, umfaßt die erste Behältertrageplatte 260 allgemein einen rückwärtigen Plattenbereich 262 und einen vorderen Behältertragebalken 270. Der rückwärtige Plattenbereich umfaßt einen ersten Antriebsschlitz 264, welcher positioniert ist, um den Antriebszapfen 258 der ersten Antriebsplatte 250 aufzunehmen. Der erste Antriebsschlitz 264 sollte verlängert bzw. länglich sein und sich nach rückwärts in der Richtung der y-Achse erstrecken. Die Weite bzw. Breite des Schlitzes 264 in der x-Achse sollte nur geringfügig größer als jene des Antriebszapfens 258 sein. Wenn die erste Antriebsplatte 250 rückwärts und vorwärts in der Richtung der x-Achse bewegt wird, wie dies oben erklärt wird, wird der Antriebszapfen 258 in die Wände des ersten Antriebsschlitzes 264 eingreifen, wodurch die erste Behältertrageplatte 260 zurück und nach vorwärts entlang der x-Achse bewegt wird. Da dieser erste Antriebsschlitz in der Richtung der y-Achse verlängert ist, ist jedoch die erste Behältertrageplatte frei, sich in bezug auf die erste Antriebsplatte in der Richtung der y-Achse zu bewegen.
Der rückwärtige Plattenbereich 262 der ersten Behältertrageplatte umfaßt auch ein Paar von länglichen zweiten Antriebsschlitzen 266. Diese zweiten Antriebsschlitze erstrecken sich seitlich in der Richtung der x-Achse. Wie dies weiter unten in größerem Detail erklärt werden wird, sind diese zweiten Antriebsschlitze adaptiert, um Zapfen 284, welche die erste Behältertrageplatte 260 antreiben, nach vorwärts und rückwärts in der Richtung der y-Achse aufzunehmen.
Der rückwärtige Plattenbereich 262 der ersten Behältertrageplatte umfaßt auch eine Leerlauf- bzw. Führungsöffnung 268 zum Aufnehmen der zweiten Stange 248 der Basisplatte 240. Diese Führungsöffnung 268 sollte groß genug sein, um es der ersten Behältertrageplatte zu ermöglichen, sich frei sowohl in der x-Richtung als auch der y-Richtung zu bewegen. Wie dies unten im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen von 16–19 noch deutlicher gemacht werden wird, ist die Führungsöffnung 268 in wünschenswerter Weise allgemein quadratisch, um es der ersten Behältertrageplatte 260 zu ermöglichen zu arbeiten, wie dies im Zusammenhang mit diesen Figuren beschrieben ist.
Der rückwärtige Plattenbereich 262 sollte schmal genug sein, um irgendeinen anliegenden Kontakt mit der ersten Stange 246 der Basisplatte zu vermeiden bzw. zu verhindern. Wenn nicht, könnte eine zweite Führungsöffnung (nicht gezeigt) vorgesehen sein, um die erste Stange 246 aufzunehmen. Obwohl der rückwärtige Plattenbereich 262 schmal genug gemacht werden könnte, um zwischen die erste und zweite Stange 246, 248 hineinzupassen und die Notwendigkeit eines Aufnehmens selbst einer einzigen Führungsöffnung 268 zu vermeiden, ist es bevorzugt, daß wenigstens eine Führungsöffnung verwendet wird, um einen Zusammenbau des Behälterschiffchens 210 durch Verwendung von wenigstens einer der Stangen 246, 248 zu vereinfachen, um die erste Behältertrageplatte mit den anderen Platten des Behälterschiffchens auszurichten.
Wie dies oben festgehalten ist, beinhaltet die erste Behältertrageplatte 260 einen ersten Behältertragebalken 270. Dieser Behältertragebalken bzw. einen Behälter tragende Balken ist entlang der Vorwärtskante bzw. des Vorwärtsrands des rückwärtigen Plattenbereichs 262 angeordnet und kann daran durch jegliche geeignete Mittel festgelegt sein, wie beispielsweise durch Schweißen oder durch eine einstückige Ausbildung der Platte 262 und des Balkens 270. Während der Plattenbereich 262 in wünschenswerter Weise relativ dünn ist, sollte der Balken bzw. Träger 270 etwas dicker sein, so daß er Behälter, wie dies unten erklärt wird, tragen kann.
Der erste Behältertragebalken 270 umfaßt allgemein eine Serie von sich nach vorwärts erstreckenden Fingern 272. Diese Finger sind in wünschenswerter Weise verlängerte, allgemein ebene Glieder, welche sich in der Richtung der y-Achse erstrecken und voneinander entlang der Länge des Behältertragebalkens beabstandet angeordnet sind. Die Räume zwischen den Fingern definieren einen Behälter aufnehmende Ausnehmungen entlang der Länge des Balkens 270. (In 14 sind einige der Finger und Ausnehmungen weggelassen um die Zeichnung zu vereinfachen, wobei jedoch verstanden werden sollte, daß die Finger und Ausnehmungen sich in wünschens werter Weise entlang der gesamten Länge des Balkens 270 erstrecken). Wie dies unten im Zusammenhang mit 16–19 erklärt ist, sind die einen Behälter aufnehmenden Ausnehmungen adaptiert, um unterstützend einen unteren Bereich eines Behälters, der auf den Inkubator geladen oder von diesem zurückgezogen ist, aufzunehmen.
Die nächste benachbarte Platte, welche sich in 14 nach oben bewegt, ist die Verschiebungs- bzw. Translationsplatte 280. Diese Translationsplatte umfaßt ein Paar von oberen Zapfen bzw. Stiften 282 und ein Paar von unteren Zapfen 284. Die unteren Zapfen 284 sind auf der unteren Oberfläche der Translationsplatte getragen und einer dieser Zapfen ist adaptiert, um in jedem der zweiten Antriebsschlitze 266 in der ersten Behältertrageplatte aufgenommen zu werden. Da die zweiten Antriebsschlitze verlängert sind und sich in der Richtung der x-Achse erstrecken, sind die unteren Zapfen frei, um sich in Bezug auf die erste Behältertrageplatte 260 in der Richtung der x-Achse zu bewegen, wobei jedoch jede Bewegung der unteren Zapfen 284 in Richtung der y-Achse bewirken wird, daß sich die Behältertrageplatte 260 ebenfalls in dieser Richtung bewegt.
Wie unten in größerem Detail erklärt, sind die oberen Zapfen 282 der Translationsplatte innerhalb von Translationsschlitzen 298 in der zweiten Antriebsplatte 290 aufgenommen. Die Translationsplatte 280 umfaßt wenigstens einen Führungsschlitz 286, der adaptiert ist, um eine der aufragenden Stangen 246, 248 der Basisplatte aufzunehmen. In der gezeigten Ausbildung umfaßt die Translationsplatte einen Führungsschlitz 286, welcher adaptiert ist, um gleitend die Stange 246 aufzunehmen, wobei jedoch zwei Führungsschlitze vorgesehen sein könnten. Dieser Führungsschlitz ist in wün schenswerter Weise in der Richtung der y-Achse verlängert, um die Bewegung der Translationsplatte auf die Bewegung, die im wesentlichen der y-Achse in 14 entspricht, zu beschränken.
Die nächste Platte in der in 14 gezeigten Sequenz ist die zweite Antriebsplatte 290. Diese zweite Antriebsplatte beinhaltet ein Paar von Führungsschlitzen 292, die adaptiert sind, um die Stangen 246, 248 der Basisplatte aufzunehmen und helfen, die zweite Antriebsplatte mit dem Rest der Anordnung, wenn das Behälterschiffchen 210 eingebracht ist bzw. zusammengebaut wird, auszurichten. Zusätzlich erstrecken sich diese Führungsschlitze 292 entlang der x-Achse, wobei sie die Bewegung der zweiten Antriebsplatte auf eine Bewegung beschränken, die im wesentlichen mit der x-Achse zusammenfällt.
Die zweite Antriebsplatte umfaßt einen Arm 294, welcher sich von dem Körper der Platte zu einer Position benachbart zu dem zweiten Nocken 228 erstreckt. Analog bzw. ähnlich zu der ersten Antriebsplatte 250, die oben detailliert ist, umfaßt die zweite Antriebsplatte einen Nockennachläufer 296 auf dem Arm 294. Dieser Nockennachläufer 296 ist adaptiert, um innerhalb der Spur 230 auf dem zweiten Nocken aufgenommen zu werden.
Ähnlich der ersten Antriebsplatte 250 und dem ersten Nocken 234 wird, wenn der zweite Nocken 228 durch die Antriebswelle 220 gedreht wird, der Abstand zwischen dem Nockennachläufer 296 und der Nabe 232 des Nockens variieren. Dies bewirkt wiederum, daß sich die zweite Antriebsplatte in der Richtung der x-Achse bewegt. Die Bewegung dieser Platte ist in wünschenswerter Weise im wesentlichen nur auf die Bewe gung in Richtung der x-Achse durch die Stangen 246, 248, die innerhalb der Führungsschlitze 292 aufgenommen sind, beschränkt.
Die zweite Antriebsplatte 290 umfaßt auch ein Paar von Verlagerungsschlitzen 298. Wie unten festgehalten, sind diese Schlitze 298 adaptiert, um die oberen Zapfen 282 der Translationsplatte 280 aufzunehmen. Diese Translationsschlitze 298 sind länglich und sind unter einem Winkel sowohl zu der x-Achse als auch der y-Achse ausgerichtet. Die Schlitze 298 sind in wünschenswerter Weise nicht wesentlich breiter als die Zapfen 282 der Translationsplatte. Die Bewegung der Translationsplatte ist durch die Stange 246 in dem Führungsschlitz 296 beschränkt, welcher in Richtung der y-Achse länglich ist, und beschränkt somit eine Bewegung der Translationsplatte auf eine Bewegung, die im wesentlichen mit der y-Achse zusammenfällt. Dementsprechend wird, wenn die zweite Antriebsplatte 290 durch den Nocken 228 in der Richtung der x-Achse bewegt wird, der Winkel der Translationsschlitze 298 die Translationsplatte 280 veranlassen, zurück und vorwärts im allgemeinen entlang der y-Achse zu gleiten.
Diese Translationsschlitze dienen daher dazu, um effizient eine Bewegung der zweiten Antriebsplatte, welche auf die x-Achse beschränkt ist, auf eine Bewegung der Translationsplatte 280 im allgemeinen entlang der y-Achse zu "übertragen". Die unteren Zapfen 284 auf der unteren Oberfläche der Translationsplatte 280 sind frei, innerhalb der zweiten Antriebsschlitze 266 der ersten Behältertrageplatte 260 zu gleiten, wobei sie jedoch im wesentlichen an einer Bewegung in Richtung der y-Achse in bezug auf jene Platte beschränkt bzw. gehindert sind. Dementsprechend dienen die Transla tionsschlitze 298 und die Translationsplatte 280 dazu, um die erste Behältertrageplatte 260 nach rückwärts und vorwärts entlang der y-Achse zu bewegen, wenn die zweite Antriebsplatte 280 nach rückwärts und vorwärts entlang der x-Achse durch den Nocken 228 bewegt wird.
In der in 14 gezeigten Ausbildung ist die Platte, die direkt über der zweiten Antriebsplatte 290 angeordnet ist, eine dritte Antriebsplatte 300. Diese dritte Antriebsplatte 300 umfaßt Führungsschlitze 302 zum Aufnehmen der Stangen 246, 248 der Basisplatte 240 und dient dazu, um eine Bewegung der dritten Antriebsplatte auf eine Bewegung im wesentlichen entlang der x-Achse zu beschränken. Die dritte Antriebsplatte umfaßt einen Arm 304 und einen Nockennachläufer 306, der durch den Arm getragen ist, welcher adaptiert ist, um innerhalb der Spur 224 des dritten Nockens 222 zu laufen bzw. zu gleiten. Wiederum wird sich, wenn bzw. da sich der Nocken 222 mit der Antriebswelle 220 dreht, der Abstand zwischen dem Nockennachläufer 306 und der Nabe 226 des Nockens verändern, was die dritte Antriebsplatte zurück und nach vorwärts in der Richtung der x-Achse zwingt bzw. beaufschlagt.
Die dritte Antriebsplatte 300 umfaßt auch ein Paar von Translationsschlitzen 308. Ähnlich wie die Translationsschlitze 298 der zweiten Antriebsplatte 290 sind die Antriebsschlitze 308 der dritten Antriebsplatte unter einem Winkel sowohl in bezug auf die x-Achse als auch die y-Achse ausgerichtet bzw. orientiert. Zapfen 316, die auf der unteren Oberfläche der zweiten Behältertrageplatte 310 geführt sind, sind innerhalb der Translationsschlitze 308 in im wesentlichen derselben Weise aufgenommen, wie die Zapfen 282 in den Translationsschlitzen 298 der zweiten Antriebsplatte aufgenommen sind.
Die Winkel der Translationsschlitze 298 und 308 können variiert werden, wenn bzw. wie dies gewünscht ist, um den gewünschten Grad an Bewegung in der y-Achse zu bewirken. In der gezeigten Ausbildung sind beide Paare von Translationsschlitzen 298 und 308 etwa um einen Winkel von 30° in bezug auf die x-Achse und daher etwa um einen Winkel von 60° zu der y-Achse ausgerichtet. Es sollte verstanden werden, daß dieser Winkel, falls notwendig, variiert werden kann, um mehr oder weniger Bewegung dieser Platten in Richtung der y-Achse zu erhalten.
Die nächste Platte, welche sich nach oben in 14 bewegt, ist die zweite Behältertrageplatte 310. Diese zweite Behältertrageplatte umfaßt einen rückwärtigen Plattenbereich 312 und eine zweiten Behältertragebalken 320. Ein rückwärtiger Plattenbereich umfaßt ein Paar von verlängerten bzw. länglichen Leerlauf- bzw. Führungsschlitzen 314, wobei ein Schlitz adaptiert ist, um jede der Stangen 246, 248, die an der Basisplatte 240 festgelegt sind, aufzunehmen. Diese Führungsschlitze 314 dienen dazu, um die zweite Behältertrageplatte 310 mit dem Rest der Platten auszurichten und die Bewegung dieser Platte auf die Bewegung zu beschränken, die im wesentlichen mit der y-Achse zusammenfällt, wie dies in 14 gezeigt ist. So werden, wenn sich die dritte Antriebsplatte 300 nach rückwärts und vorwärts entlang der x-Achse unter der Einwirkung des Nockens 222 bewegt, die Zapfen 316 auf der Bodenoberfläche des rückwärtigen Plattenbereichs 312 nach rückwärts und vorwärts entlang der Länge der Translationsschlitze 308 der zweiten Antriebsplatte gleiten. Diese Bewegung in Kombina tion mit den Führungsschlitzen 314 des rückwärtigen Plattenbereichs 312 wird bewirken, daß sich die zweite Behältertrageplatte 310 rückwärts und vorwärts entlang der y-Achse bewegt, wenn sich die dritte Antriebsplatte 300 seitlich in der Richtung der x-Achse bewegt.
Der zweite Behältertragebalken 320 ist im wesentlichen wie der erste Behältertragebalken 270 konfiguriert. Insbesondere ist es wünschenswert, daß der zweite Behältertragebalken wesentlich dicker als der rückwärtige Plattenbereich 312 der zweiten Behältertrageplatte ist, und beinhaltet eine Serie von verlängerten bzw. länglichen, allgemein ebenen Fingern 322, die entlang der Länge des Balkens 320 beabstandet sind. Diese Finger definieren wiederum eine Serie von Behälteraufnahmevertiefungen 324, die entlang der Länge des Balkens beabstandet sind. Diese Vertiefungen bzw. Ausnehmungen 324 sind wünschenswert so dimensioniert und geformt, um unterstützend einen oberen Bereich eines Behälters zur Verwendung in der Analysiervorrichtung aufzunehmen. Die zwei Behältertragebalken 270, 320 sind in wünschenswerter Weise dick genug, so daß die Bodenkante des zweiten Balkens 320 unmittelbar benachbart der oberen Oberfläche des ersten Balkens 270 trotz der Anwesenheit der zwischenliegenden Platten ist; diese Beziehung ist schematisch in 16–19 illustriert.
Die oberste Platte des Behälterschiffchens 210, das in 14 gezeigt ist, ist eine Deckplatte 330. Diese Kappenplatten bzw. Deckplatte umfaßt ein Paar von beabstandeten Staböffnungen 332. Jede dieser Stangen- bzw. Staböffnungen ist adaptiert, um einen oberen Bereich von einem der Stäbe 246, 248 aufzunehmen, die an der Basisplatte angelenkt bzw. festgelegt sind. In der in 14 gezeigten Ausbildung können die Staböffnungen 332 und die darin aufgenommenen Stäbe bzw. Stangen mittels einer Verriegelungsschraube 334 abgedichtet sein, welche dazu dient, die Öffnung 332 um die Stange zu klemmen.
Die Abdeckplatte 330 kann auch einen Arm umfassen, welcher sich seitlich von dem Hauptkörper der Platte erstreckt. Der Arm 336 kann mit einem Loch 338 zum Aufnehmen eines oberen Bereichs der Antriebswelle 220 versehen sein. Die Antriebswelle sollte innerhalb dieses Lochs 338 frei rotieren können und das Loch kann Lager oder dgl. an seiner Innenoberfläche aufweisen, um sicherzustellen, daß die Antriebswelle einen ausreichenden Freiheitsgrad einer Rotation besitzt.
Wenn das Behälterschiffchen 210 der Erfindung zusammengebaut ist, kann jede der Platten sequentiell über die Stangen 246, 248, die auf der Basisplatte festgelegt sind, geführt werden und aufeinander aufruhen gelassen werden. Auf diese Weise trägt jede der Platten die anderen. Wenn sich die Platten in Antwort auf die Rotation der Antriebswelle 220 drehen, wird dies dazu tendieren, eine Reibung zwischen den Platten zu verursachen. Um diese Reibung und den Verschleiß, der daraus resultiert zu reduzieren, können die Platten mit einem abriebresistenten Material oder einem Gleitmaterial, wie Polytetrafluorethylen (PTFE) beschichtet sein. In einer insbesondere bevorzugten Ausbildung sind kleine "Knöpfe" (nicht gezeigt) aus Delrin (einem Acetalharz, das von E. I. DuPont de Nemours & Company hergestellt ist) oder aus einem ähnlichen Polymermaterial auf die obere und untere Oberfläche von jeder der Platten aufgebracht. Diese Delrin-Knöpfe dienen dazu, sowohl eine Reibung zwischen den Platten als auch einen Verschleiß ausreichend auf den Platten selbst zu reduzieren. Um ein relativ kompaktes Design aufrecht zu erhalten, sind die Delrin-Knöpfe in optimaler Weise relativ dünn.
15A–15C zeigen die Nocken 234, 228 und 222, welche zuerst die erste, zweite bzw. dritte Antriebsplatte (250, 290 bzw. 300) antreiben. Die Form der Spur in jedem dieser Nocken sollte so ausgebildet sein, um die gewünschte Bewegung der ersten bzw. zweiten Behältertrageplatte (260 und 310) auszuführen, wie dies unten im Zusammenhang mit 16–19 erklärt ist. Obwohl Spuren, die im wesentlichen, wie dies in 15 gezeigt ist, geformt sind, als gut arbeitend gefunden wurden, sollte verstanden werden, daß die Formen dieser Spuren etwas eingestellt werden können, um die gewünschte Bewegung der ersten und zweiten Behältertrageplatte zu ergeben. Es ist jedoch wünschenswert sicherzustellen, daß die Platten nicht plötzlich in einer Richtung oder einer anderen gekippt werden, da dies bewirken könnte, daß die Inhalte der Behälter, die durch die Behältertragebalken 270, 320 getragen sind, aus den Behälter ausspritzen. Stattdessen sollten die Bahnen bzw. Spuren mit einer relativ graduellen Änderungsrate im Radius zwischen der Spur und der Nabe des Nockens vorhanden sein. Dies wird jegliche scharfe Diskontinuitäten in der Beschleunigung der Behälter verhindern und ein Ausspritzen der Fluide darin minimieren.
In der in 14 gezeigten Konfiguration kann der Behältertransport 210 der Erfindung als eine einzige Einheit entfernt werden, ohne daß die gesamte Einheit zu zerlegen ist. In einer bevorzugten Ausbildung ist der Motor (nicht dargestellt), welcher die Antriebswelle 220 antreibt, permanent an dem Rest der Vorrichtung festgelegt und wirkt mit der Antriebswelle mittels Ritzeln zusammen. Dies erlaubt es der gesamten Einheit, beinhaltend die Nocken und die Antriebswelle, daß sie schnell und leicht durch ein einfaches Ersetzen der gesamten Behälterschiffchenanordnung und Ersetzen mit einer neuen Behälterschiffchenanordnung ersetzt werden kann. Dies limitiert die Stehzeit der Vorrichtung, wenn eine Fehlfunktion vorliegt.
16–19 zeigen schematisch die Arbeitsweise bzw. einen Betrieb des Behälterschiffchens 210, das oben ausgeführt wurde. Wie zuvor festgehalten, ist der Behältertransport der vorliegenden Erfindung in wünschenswerter Weise am selben Ort und bewegt Behälter entlang von im wesentlichen demselben Pfad unabhängig davon, ob die Behälterkette 70 oder das Behälterschiffchen 210 angewandt bzw. eingesetzt wird. Dementsprechend trägt das Behälterschiffchen, das in 16–19 gezeigt ist, eine Mehrzahl von Behältern 52, welche auf einem Boden 73 aufruhen, welcher optimal horizontal in bezug auf den Boden des Inkubators ausgerichtet ist, so daß, wenn ein Behälter auf den Inkubator transferiert wird, keine scharfe Diskontinuität besteht, welche ein Kippen des Behälters bewirken könnte, was die Inhalte desselben zum Herausspritzen veranlaßt und möglicherweise die Ergebnisse des Tests, der durchgeführt wird, beeinflussen würde. In einer bevorzugten Ausbildung ist der Boden 73 des Behälterschiffchens einstückig mit dem Boden des Inkubators ausgebildet.
Zu jeder Zeit wird wenigstens ein Teil von jedem Behälter auf bzw. in dem Behälterschiffchen 210 in einer einen Behälter aufnehmenden Ausnehmung 274 oder 324 des ersten und zweiten Behältertragebalkens 270 oder 320 aufgenommen und an drei Seiten unterstützt. Die Behälter werden auf der anderen Seite durch zusätzliche Behälter unterstützt, welche noch nicht beladen sind, und welche in der Ladeeinrichtung 72 für neue Behälter (in 13) verbleiben.
16 zeigt die "Ruhe"- oder Ausgangs- bzw. Defaultposition des Behälterschiffchens 210. In dieser Position sind alle Finger der zwei Behältertragebalken im wesentlichen vertikal mit einem Finger auf dem anderen Balken ausgerichtet. Insbesondere sind die Behälteraufnahmeausnehmungen 324A–324D des zweiten Behältertragebalkens 320 mit einer Ausnehmung 274A–274D des ersten Behältertragebalkens 270 ausgerichtet, welche dieselbe Buchstabenbezeichnung in 16–19 aufweist. In dieser Position sind alle Behälter, die in das Behälterschiffchen 210 geladen sind, sowohl durch den ersten als auch den zweiten Behältertragebalken unterstützt. Wenn in dieser Position, befindet sich ein Behälter in den Vertiefungen, die mit 324D und 274D markiert sind, in einer Position für die Aufnahme für einen Zugang durch die Versuchsbestandteils-Verteilungsmittel 40 und Versuchsbestandteile, wie Reagenzien und Patientenproben, können dem Behälter zugesetzt werden.
17 illustriert die ersten und zweiten Bewegungen der zwei Behältertragebalken, die verwendet werden, um einen Behälter von dem Behälterschiffchen auf den Inkubator 50 vorzutreiben. Zuerst wird der zweite Behältertragebalken 320 nach rückwärts bewegt (d. h. entlang der y-Achse von 14). Wie dies oben im Zusammenhang mit 14 erklärt wurde, wird dies durch ein Bewegen der dritten Antriebsplatte 300 seitlich entlang der x-Achse über einen Nocken 222 bewirkt. Der zweite Behältertragebalken 320 sollte ausreichend zurückgezogen werden, so daß die Finger 322 hinter die rückwärtigen Kanten bzw. Ränder der Behälteraufnahme vertiefungen 274 des ersten Behältertragebalkens zurückgezogen sind bzw. werden.
Wenn die Antriebswelle 220 weiter rotiert, bewegt der erste Nocken 234 die erste Antriebsplatte 250 nach rechts entlang der x-Achse, wodurch der erste Behältertragebalken 270 nach rechts bewegt wird. Der erste Behältertragebalken wird um einen "Raum bzw. Platz" nach rechts bewegt, d. h. etwa die Breite einer Behälteraufnahmevertiefung und eines Fingers, wie dies in den Zeichnungen dargestellt ist. Nach dieser zweiten Bewegung des Behälterschiffchens wird sich der erste Balken 270 in den Pfad des Inkubators 50 erstrecken, wobei der durch die äußerste Behälteraufnahmevertiefung 274D zwischen den Fingern 68 eines Trägers 64 des Inkubators getragene Behälter angeordnet wird.
Wie dies in 18 dargestellt ist, kann der zweite Behältertragebalken 320 dann neuerlich (durch die Wirkung der dritten Antriebsplatte) nach vorne beaufschlagt werden, so daß ein oberer Bereich von jedem der Behälter innerhalb einer Ausnehmung 324 auf jenem Balken aufgenommen werden wird. Es sollte festgehalten werden, daß die Behälter entlang des zweiten Behältertragebalkens um eine Position nach vorne bewegt wurden, so daß der Behälter, welcher sich ursprünglich in der Ausnehmung 324D in 16 befunden hat, nunmehr innerhalb eines Trägers 64 des Inkubators angeordnet ist, und der Behälter, der in der Ausnehmung 324D in 18 gezeigt ist, ursprünglich in der Ausnehmung 324C in 16 war.
19 zeigt die vierte und letzte Bewegung des Behälterschiffchens 210, die verwendet wird, um die Behälter schrittweise nach vorne zu bewegen. In dieser Bewegung wird der erste Behältertragebalken 270 nach rückwärts zurückgezogen (in der Richtung der y-Achse in 14), was die Behälter durch den Boden 73 und die Finger 322 des zweiten Behältertragebalkens abgestützt läßt. Wie dies oben im Zusammenhang mit 14 erklärt wurde, wird eine derartige Bewegung der ersten Behältertrageplatte 260 durch das Zusammenwirken der zweiten Antriebsplatte 2990 und der Translationsplatte 280 durchgeführt. Der erste Balken 270 sollte zurückgezogen werden, so daß seine Finger 272 hinter den Behältern angeordnet sind. Der erste Behältertragebalken kann dann seitlich zurückgezogen werden, d. h. nach links in 19 (entlang der x-Achse von 14). Als der abschließende Schritt dieser letzten Bewegung wird der erste Behältertragebalken 270 nach vorne (entlang der y-Achse von 14) bewegt.
Dies ordnet die ersten und zweiten Balken 270, 320 in ihrer Ruhe- oder Standardposition an, die in 16 dargestellt ist. Wie es in 19 gezeigt ist, wird, sobald die vierte Bewegung des Behälterschiffchens vervollständigt ist, und der erste Balken 270 zu seiner ursprünglichen Position zurückgekehrt ist, der äußerste Behälter auf dem Behälterschiffchen in 16 (d. h. der Behälter, der in den Ausnehmungen 274D und 324D in dieser Figur aufgenommen ist), auf einen Träger 64 des Inkubators übertragen und die Inhalte davon können ein Be- bzw. Verarbeiten beginnen.
Wie dies schematisch in 16 bis 19 illustriert ist, bewegt sich die erste Behältertrageplatte 260 (mit ihren zugehörigen Balken 270) allgemein gerade sowohl allgemein parallel zu und allgemein senkrecht auf die Richtung einer Bewegung der Behälter entlang des Schiffchenpfads. Die erste Behältertrageplatte bewegt sich daher auf einem all gemein rechteckigen bzw. rechtwinkeligen Pfad, indem sie diesem rechteckigen Pfad in einer Richtung im allgemeinen gegen den Uhrzeigersinn in 16 bis 19 folgt, um einen Behälter auf den Inkubator vorzutreiben.
Wie dies oben ausgeführt wurde, kann gesehen werden, daß das Behälterschiffchen 210 adaptiert ist, um Behälter stufenweise, d. h. in diskreten Stufen bzw. Schritten entlang eines linearen Pfads zu bewegen. Dieser Pfad weist ein Ende benachbart dem Pfad des Inkubators auf. Dieser stufenweise Vortrieb von Behältern wird durch eine kooperative bzw. zusammenwirkende Bewegung der ersten und zweiten Behältertrageplatte durchgeführt und diese Behältertrageplatten bewegen sich in allgemein parallel zueinander liegenden Ebenen. Weiters ist jede der Platten adaptiert, um sich zwischen einer Vorwärtsposition, worin ein Behälter unterstützend in seinen Ausnehmungen aufgenommen ist, und einer Rückwärtsposition zu bewegen, wo sich kein Behälter in einer Vertiefung bzw. Ausnehmung der Platte befindet. Die Platten bewegen sich gemeinsam derart, daß sich zu einer gegebenen Zeit wenigstens eine der Platten in ihrer vorderen bzw. Vorwärtsposition befindet, um den Behälter entlang des Pfads des Behälterschiffchens zu unterstützen.
Weiters kann unter Bezugnahme auf 16–19 gesehen werden, daß am Ende einer schrittweisen Bewegung des Behälterschiffchens (d. h. dem vollen Zyklus der Bewegung, der oben ausgeführt wurde) die erste und zweite Behältertrageplatte zu derselben Position, wo sie am Beginn der Bewegung waren, zurückkehren. Mit anderen Worten bewegen sich die erste und zweite Behältertrageplatte gemeinsam in bezug aufeinander, so daß Behälter entlang des Pfads des Schiffchens ohne Nettobewegung der Trageplatten bewegt werden. Dies ist im Ge gensatz zu Systemen gemäß dem Stand der Technik, wie Ketten oder sich bewegenden Böden, welche sich entlang eines geschlossenen Pfads bewegen und sich entlang des Pfads mit dem Behältern bewegen.
Das Behälterschiffchen ist adaptiert, um einen Behälter in Position für einen Zugang durch die Versuchsbestandteilsmittel 40 für den Zusatz von Reagenzien oder anderen Fluiden zu halten, einen Reaktionsbehälter auf den oder von dem Inkubator zu bewegen, und einen Abfallbehälter in die Abfallschurre (die unten erklärt werden wird) auszutragen. Ein insbesondere vorteilhafter Aspekt des Behälterschiffchens der Erfindung ist, daß das Behälterschiffchen in einer Bewegung einen neuen Behälter für einen Zugang durch die Versuchsbestandteils-Verteilungsmittel positionieren kann, einen Behälter auf den Inkubator laden kann und einen ge- bzw. verbrauchten Behälter auf dem Inkubator verwerfen kann. Dies kombiniert Funktionen, die üblicherweise durch zwei oder drei unterschiedliche Mechanismen in einer Vorrichtung durchgeführt werden, wodurch die Gesamtvorrichtung vereinfacht wird, die Systemzuverlässigkeit erhöht wird und die Abschalt- bzw. Stillstandszeit für eine Wartung des Systems reduziert wird.
Wie dies oben festgehalten wurde, erfordern einige Versuchsprotokolle eine "zweistufige" Verarbeitung, welche den Zusatz eines zweiten Satzes von Reagenzien nach einem ersten Inkubations- und Waschverfahren erfordert. Das Verfahren zum Entfernen eines Behälters von dem Inkubator 50 und Zurückziehen desselben auf das Behälterschiffchen 210 für den Zusatz der Reagenzien der zweiten Stufe ist im wesentlichen das Umgekehrte des Verfahrens, das oben für das Transferieren eines Behälters auf den Inkubator beschrieben wurde. Insbesondere werden im wesentlichen dieselben Bewegungen, die in 17–19 dargestellt sind, ausgeführt, jedoch in der umgekehrten Richtung und in der umgekehrten Reihenfolge.
Somit wird beim Entfernen eines Behälters von dem Inkubator der erste Behältertragebalken 270 nach rückwärts zurückgezogen, seitlich (d. h. nach rechts in 16–19) nach vorwärts getrieben und dann nach vorwärts bewegt. Dies ordnet den Behälter auf dem Inkubator an der Inkubations-Transferstation innerhalb der äußersten Behälteraufnahmevertiefung 274D des ersten Behältertragebalkens an. Der zweite Behältertragebalken 320 wird dann nach rückwärts zurückgezogen (entgegengesetzt zu der Bewegung, die in 18 gezeigt ist). Dies erlaubt es dem ersten Behältertragebalken 270, daß er seitlich, d. h. nach links in 16– 19, zurückgezogen wird, und der zweite Behältertragebalken 320 kann nach vorwärts in die Position, die in 16 gezeigt ist, vorgetrieben werden.
So bewegt sich, während sich der zweite Behältertragebalken 320 nur nach vorwärts und rückwärts entlang der y-Achse von 14 bewegt, der erste Behältertragebalken 270 gerade entlang eines allgemein rechteckigen Pfads. Während sich der erste Behältertragebalken gegen den Uhrzeigersinn beim Vorbewegen eines Behälters auf den Inkubator bewegt, wie dies oben erwähnt wurde, bewegt sich beim Zurückziehen des Behälters der erste Behältertragebalken allgemein im Uhrzeigersinn entlang desselben rechteckigen Pfads.
Der Inkubator 50 hat in wünschenswerter Weise ein Inkubatorband 54, welches dazu bestimmt ist, um einen oder mehrere Reaktionsbehälter in irgendeiner Richtung entlang eines vorbestimmten Pfads bzw. Wegs 58 zu bewegen. Obwohl die schematische Darstellung von 1 Reaktionsbehälter nur entlang eines Teils des Umfangs des Inkubators zeigt, ist der Inkubator in wünschenswerter Weise adaptiert, um Behälter entlang seines gesamten Umfangs zu tragen. Die Reaktionsbehälter sind für die Bewegung gemeinsam mit dem Inkubator adaptiert, wobei sie jedoch relativ leicht auf dem Band bzw. Gurt angeordnet werden oder von diesem entfernt werden sollten. In einer bevorzugten Ausbildung, die unten im Zusammenhang mit 3–9 beschrieben wird, ist das Band 54 adaptiert, um jeden der Behälter für eine Bewegung damit lösbar aufzunehmen und zu ergreifen.
Der Inkubator umfaßt in wünschenswerter Weise ein Gehäuse, welches ein Paar von parallelen Wänden 56 enthält, welche voneinander beabstandet sind, um den Inkubatorpfad 58 zu definieren. Der Inkubator umfaßt auch einen Boden 57, um den Boden der Reaktionsbehälter 52 zu unterstützen, und Mittel zum Steuern bzw. Regeln der Temperatur. Der Inkubator ist in wünschenswerter Weise auf einer gleichmäßigen, erhöhten Temperatur gehalten, um eine Reproduzierbarkeit von Testergebnissen sicherzustellen und um die Reaktionskinetik zu optimieren. In wünschenswerter Weise ist die Temperatur der Reaktionsmischungen in den Reaktionsbehältern auf etwa 37 °C ± 1 °C gehalten. In einer bevorzugten Ausbildung sind die parallelen Wände 56 des Inkubators auf der gewünschten Temperatur gehalten und erwärmen die Reaktionsbehälter und ihre Inhalte durch Konvektion. Um eine Gleichmäßigkeit der Temperatur entlang der Länge dieser Wände sicherzustellen, sollten sie aus einem Material gefertigt sein, welches Wärme schnell leitet, wobei Aluminium insbesondere bevorzugt ist. Ein Vorerhitzen einer Probenflüssigkeit oder von Reagenzien unter Verwendung des Testkopfs der Versuchsbestandteils-Verteilungsmittel vor einem Verteilen derselben in die Reaktionsbehälter wird helfen sicherzustellen, daß eine gleichmäßige Temperatur innerhalb des Reaktionsbehälters aufrecht erhalten wird.
Das Inkubatorband, das als 54 in 2 gezeigt ist, umfaßt ein längliches, endloses Band 62, welches sich entlang der gesamten Länge des Inkubationspfads 58 an einer Position, die allgemein über dem Boden 57 des Inkubators angeordnet ist, erstreckt. Dieses Band sollte flexibel sein, so daß des sich um die Ecken des Inkubationswegs bewegen kann. Dieses Band ist adaptiert, um eine Serie von beabstandeten Trägern 64 entlang seiner Länge zu tragen. Jeder Träger umfaßt einen Verbinder 66 zum Verbinden des Trägers mit dem Band 62. Die Träger können entfernbar auf dem Band festgelegt sein, so daß sie leicht ersetzt werden können, ohne daß der gesamte Inkubatorgurt 54 ersetzt werden muß.
Der Träger 64 umfaßt auch ein Paar von beabstandeten, parallelen Fingern 68, welche sich nach unten von dem Verbinder 66 erstrecken. Diese Finger sind voneinander um einen Abstand beabstandet, der geringfügig größer als die Breite eines Reaktionsbehälters 52 ist, so daß ein Reaktionsbehälter zwischen den Fingern ohne unnötigen Widerstand hindurchtreten kann. Der Abstand zwischen den Fingern sollte jedoch nicht zu groß sein, da die Finger positioniert sind, um zu helfen, daß ein Reaktionsbehälter in einer allgemein vertikalen Position unterstützt wird, wie dies gezeigt ist. Die parallelen Wände 56 des Inkubators sind in wünschenswerter Weise in analoger Weise beabstandet, um einen zusätzlichen Support für die Reaktionsbehälter zur Verfügung zu stellen. Jeder Reaktionsbehälter 52 ruht auf dem Boden 57 des Inkubators auf und die parallelen Finger 68 des In kubatorbandträgers und die parallelen Wände 56 tragen den Behälter in einer allgemein vertikalen Position, wenn er entlang des Inkubationspfads bewegt wird.
Die Träger 64 des Inkubatorbands sind in wünschenswerter Weise voneinander um die Länge des Bands 62 beabstandet, um einen Raum 65 zwischen benachbarten Fingern 68 von benachbarten Trägern 66 auszubilden. Dieser Raum 65 sollte ausreichend weit bzw. breit sein, so daß ein Reaktionsbehälter frei durchtreten kann, ohne daß sein Fortschritt bzw. Fortgang behindert wird, jedoch eng bzw. schmal genug, so daß die Trägerfinger einen Reaktionsbehälter in einer allgemein vertikalen Position unterstützen können. Diese Räume 65 werden als "leere" Positionen bezeichnet und sind in wünschenswerter Weise alternierend in bezug auf Trägerpositionen entlang der gesamten Länge des Bands angeordnet.
Eine weiteres Versuchshilfsmittel einer Analysiervorrichtung dieser Erfindung ist die Waschstation 100. Wie oben erwähnt, sind in einer bevorzugten Ausbildung die Waschstation und die Lesestation jeweils in der Analysiervorrichtung in einer Weise positioniert, daß Reaktionsbehälter entlang eines vorbestimmten Wegs transportiert werden und an vorbestimmten Positionen entlang des Wegs auf die Reaktionsbehälter durch die Waschstation und/oder die Lesestation eingewirkt wird. Wie dies in 4 gezeigt ist, werden die Reaktionsbehälter entlang dieses vorbestimmten Wegs 101 durch eine rotierende Komponente 102, welche als das Waschrad bezeichnet wird, transportiert. Das Waschrad ( 3) umfaßt einen Boden 104 zum Unterstützen des Bodens eines Reaktionsbehälters, eine Serie von parallelen, voneinander beabstandeten Fingern 103 zum Unterstützen von diametral gegenüberliegenden Seiten des Behälters und parallele Wände 108, um die anderen gegenüberliegenden Seiten des Behälters zu unterstützen. Wie in dem Inkubator können die Wände erhitzt werden, um eine im wesentlichen konstante, erhöhte Temperatur aufrecht zu erhalten, falls dies gewünscht ist.
Anders als das Inkubatorband, welches adaptiert ist, um einen Behälter nur an alternierenden Positionen entlang des Bands aufzunehmen, ist das Waschrad in wünschenswerter Weise adaptiert, um einen Behälter zwischen jedem Satz von Fingern entlang seines Pfads aufzunehmen. Dies kann durch Bereitstellen von gleichen Abständen zwischen den Fingern 103 entlang des Waschradpfads statt einer Verwendung eines ungleichen Abstandsformats, wie dies entlang der Länge des Inkubatorbands verwendet wird, erreicht werden. Zusätzlich sind, während sich die Finger 68 des Inkubatorbands nach unten erstrecken, die Finger 103 des Waschrads auf dem Boden 104 festlegt und erstrecken sich allgemein vertikal nach oben. Der Boden und die Finger sind adaptiert, um sich gemeinsam zu bewegen, um Behälter entlang des Waschradpfads zu bewegen. Dies kann erreicht werden, indem der Boden an seinem Ort auf dem Rad festgelegt wird, so daß sich die Finger bewegen, wenn sich das Rad dreht. Alternativ kann sich der Boden unabhängig von dem Rad bewegen, wobei das Rad in wünschenswerter Weise an seinem Platz fixiert ist, und die Finger könnten an dem Boden festgelegt sein, so daß, wenn sich dieser bewegt, die Reaktionsbehälter, die durch die Finger getragen sind, entlang des Pfads transportiert werden. Obwohl der Boden 104 flexibel sein kann, so daß er einem komplizierten Pfad folgen kann, ist in einer bevorzugten Ausbildung das Waschrad rund und der Boden ist ein starrer, kreis- bzw. ringförmiger Ring. Falls dies gewünscht ist, können die aufragenden Finger 103 einstückig bzw. integral mit dem Boden 104 ausgebildet sein.
In einer insbesondere bevorzugten Ausbildung der Erfindung umfaßt die Analysiervorrichtung der Erfindung ein neues Verfahren zum Bewegen von Reaktionsbehältern zwischen zwei Transportmechanismen. In dieser Ausbildung sind die Transportmechanismen Transportmittel, welche adaptiert sind, um Behälter entlang des Waschrads und von Inkubationspfaden zu bewegen. In wünschenswerter Weise schneiden bzw. kreuzen sich der Waschradweg und der Inkubationspfad an zwei Übertragungs- bzw. Transferstationen. 3 ist eine teilweise weggebrochene Ansicht der ersten Waschtransferstation 80. An dieser Transferstation überlappen sich das Inkubatorband 54 und der Waschradpfad 101, was es einem Behälter erlaubt, von dem Inkubator auf das Waschrad transferiert zu werden. Wie dies in 3 gezeigt ist, wird, wenn ein Behälter bereit bzw. fertig ist, um transferiert zu werden, das Waschrad in bezug auf das Inkubatorband so positioniert, daß ein Paar der Waschradfinger 103 an benachbarten, gegenüberliegenden Seiten des Bodens 57 des Inkubators und allgemein zwischen zwei Fingern 68 eines Trägers 66 des Inkubators angeordnet ist.
Es sollte festgehalten werden, daß die Wand 56 des Inkubators in dieser Ansicht weggebrochen wurde, um die Überlappung zwischen dem Waschradpfad und dem Inkubatorpfad zu zeigen. Tatsächlich ist der Spalt in der Wand 56, durch welchen die Waschradfinger hindurchtreten, nur geringfügig breiter als der Boden des Waschrads. Dies erlaubt es gegenüberliegenden Seiten eines Behälters, auf dem Inkubator, wenn er sich entlang des Inkubationspfads auf den Waschradboden bewegt, entweder durch die Wände 56 des Inkubators oder durch die Finger 103 des Waschrads kontinuierlich unterstützt bzw. getragen zu sein.
Wie dies oben erwähnt ist, können, obwohl in der gezeigten Ausbildung die Lese- und Waschstation beide entlang des Endlospfads eines Waschrads positioniert sind, die Lese- und Waschstation jeweils woanders in der Vorrichtung positioniert sein. Beispielsweise kann die Waschstation benachbart einem Rad positioniert sein und die Lesestation kann unabhängig benachbart einem zweiten Rad positioniert sein. Reaktionsbehälter, die durch das Inkubatorband 54 transportiert werden, könnten zu der Wasch- und Lesestation auf den gesonderten Rädern durch irgendwelche bekannte Mittel, wie einen mechanischen Arm, transferiert werden, welcher den Behälter von einem Band anheben würde und ihn auf einem anderen Band anordnen würde.
In der gezeigten, bevorzugten Ausbildung sind beide Stationen entlang eines Pfads und auf einem Rad positioniert, wodurch die Anzahl der notwendigen Transfers während eines Versuchs verringert wird.
Bezugnehmend auf 3 und 4 wird, wenn ein Reaktionsbehälter 52 enthaltend Versuchsbestandteile auf dem Inkubatorband seine Inkubation vervollständigt hat, der Behälter für einen Transfer auf das Waschrad positioniert. Indem das Inkubatorband 54 bewegt wird, wird ein Träger 64, der den Behälter trägt, an der ersten Wasch-Transferstation 80 positioniert. Dies ordnet den Behälter zwischen zwei parallelen Fingern 103 des Waschrads und auf dem Boden 104 des Waschrads an. Der Boden 104 des Waschrads ist in wünschenswerter Weise im wesentlichen mit dem Boden 57 des Inkubators ausgerichtet, um den glatten Durchgang eines Behälters durch die erste Wasch-Transferstation zu ermöglichen.
Das Waschrad kann dann um eine Position schrittweise nach vorne (d. h. im Uhrzeigersinn bewegt werden, wie dies in 4 – 8 gezeigt ist) zu der Position bewegt werden, die in 5 gezeigt ist. Da die Finger 103 des Waschrads allgemein senkrecht zu den Fingern 68 des Trägers an der ersten Wasch-Transferstation ausgerichtet sind, wird sich der Behälter mit dem Waschrad bewegen, statt daß er auf dem Träger verbleibt, wodurch er den Inkubator verläßt und auf das Waschrad transferiert wird. Dieser läßt den Träger an der ersten Wasch-Transferstation leer zurück.
Ein Reaktionsbehälter 52', enthaltend eine Probe, für welche eine Untersuchung vervollständigt ist, und das detektierbare Signal an der Lesestation 130 gelesen wurde, ist fertig für einen Austrag bzw. eine Entfernung aus der Analysiervorrichtung. Dieser Behälter wird in die Position auf dem Waschrad unmittelbar vor der ersten Wasch-Transferstation bewegt, wie dies in 4 gezeigt ist. Wenn das Waschrad sich schrittweise bewegt, um den Reaktionsbehälter 52 von dem Inkubatorband zu bewegen, wird sich der benutzte Reaktionsbehälter 52' in die Position, die zuvor durch den anderen Reaktionsbehälter 52 besetzt war, und in den leeren Träger auf dem Inkubatorband bewegen.
Wie dies in 6 gezeigt ist, wird dann das Inkubatorband um einen Schritt nach vorne bewegt, bis eine leere Position 65 das Bands an der Transferstation positioniert ist, und der gebrauchte Reaktionsbehälter 52' wird auf das Inkubatorband transferiert. Nachdem der gebrauchte Reaktionsbehälter auf das Inkubatorband transferiert wurde, wird er durch das Inkubatorband zu der Inkubations-Transferstation für einen Transfer zu dem Behältertransport geführt. Der Behältertransport verwirft dann den Behälter über eine Abfallschurre 162.
Wie dies oben erläutert ist, benützt eine erste Ausbildung der Erfindung eine Behälterkette 70, um Behälter auf den Inkubator zu laden und davon zu entfernen. Wenn die Behälterkette 70 einen neuen Behälter nach vorwärts um zwei Positionen bewegt, um ihn auf das Inkubatorband zu laden, wird der gebrauchte Reaktionsbehälter 52" auf die Behälterkette transferiert. Wenn die Behälterkette nach vorwärts und rückwärts bewegt wird, wird der benutzte bzw. verwendete Reaktionsbehälter zu einer Position benachbart der Abfallschurre 162 transportiert. Diese Abfallschurre führt zu einem Abfallsammelbehälter 164, wo eine Anzahl von gebrauchten Behältern für eine spätere Endlagerung gesammelt werden kann. Obwohl dieser Abfallsammelbehälter jede gewünschte Form annehmen kann, ist es bevorzugt, daß er von der Art ist, die üblicherweise für medizinische Abfälle verwendet wird. Vorzugsweise ist der Behälter mit Mitteln versehen, um zu ermöglichen, daß ein verbrauchter Reaktionsbehälter in den Behälter eintritt, während eine unbeabsichtigte Entnahme oder Entfernung des Behälters verhindert wird. Der gebrauchte Behälter kann von der Behälterkette auf die Schurre 162 durch einen gesonderten Mechanismus, wie ein in 1 gezeigtes Drehkreuz 166, ausgeworfen werden.
In der alternativen Ausbildung, die in 13 – 21 dargestellt ist, umfaßt der Behältertransport ein Behälterschiffchen 210, wie dies oben detailliert ist. Wenn die Behälterkette 70 der vorhergehenden Ausbildung verwendet wurde, diente die Kette als eine Wand auf beiden Seiten des Inkubators, indem sie Finger 71 aufweist, die auf jeder Seite des Inkubationspfads angeordnet sind. Die Abfallschurre in dieser Ausbildung ist benachbart dem Pfad des Inkubators an einer Position gegenüberliegend zu dem Behälterschiffchen 210 positioniert. Das Behälterschiffchen weist jedoch keinen Finger auf, welcher sich auf der gegenüberliegenden Seite des Inkubationspfads erstreckt, wenn sich das Inkubatorband 54 bewegt. Außer es ist irgendeine Struktur gegenüberliegend von dem Behälterschiffchen angeordnet, können die Behälter aus dem Inkubator während einer normalen Betätigung herausfallen und auf die Abfallschurre 162 fallen.
So umfaßt der Behältertransport dieser Ausbildung auch ein Abfallschurrentor 350, das in 13, 20 und 21 gezeigt ist. Das Abfallschurrentor 350, das hier beschrieben ist, kann adaptiert sein, um als ein Tormechanismus irgendwo in einer Analysiervorrichtung verwendet zu werden. Das Abfallschurrentor umfaßt ein Tor 352, das an Gelenkmittel bzw. Scharniermittel 360 durch einen verlängerten betätigenden bzw. Betätigungsarm 370 angelenkt ist. Wie dies am besten in 13 und 20 gesehen werden kann, ist, wenn sich das Tor 352 in seiner normalen Position befindet, es benachbart den Inkubationspfad angeordnet. Die Öffnung der Abfallschurre 162 definiert einen Spalt in der Wand 56 des Inkubators und das Tor 352 ist normalerweise in die Position vorgespannt bzw. beaufschlagt, um diesen Spalt zu überbrücken, was eine ziemlich feste Wand ausbildet, welche verhindert, daß der Behälter 52 auf den Inkubator von dem Inkubator herunterfällt.
Wenn ein verbrauchter Behälter 52" von dem Inkubator auf die Abfallschurre 162 zum Verwerfen ausgeworfen wird, ist er an der Inkubator-Transferstation 160 angeordnet. Diese Transferstation 160 ist unmittelbar benachbart zu dem Behälterschiffchen 210 am Ende des Pfads des Behälterschiffchens und entlang des Pfads des Inkubators unmittelbar benachbart der Abfallschurre angeordnet. Wenn der erste Behältertragebalken 270 in den Inkubationspfad bewegt wird, um einen neuen Behälter zu laden, tritt der äußerste Finger 272 dieses Balkens, welcher eine vordere bzw. Führungskante des Balkens definiert, durch die Inkubator-Transferstation 160 hindurch. Indem dies so ausgeführt wird, tritt der erste Behältertragebalken unterhalb der Finger 68 des Trägers 64, wie dies in 17 und 18 gezeigt ist, hindurch, wodurch irgendein Kontakt zwischen dem Behälterbalken und den Trägern des Inkubatorbands vermieden wird. Wenn der erste Balken 270 so bewegt wird, wird der Finger gegen irgendeinen Behälter auf der Inkubator-Transferstation 160 anliegen und ihn zu dem Tor 352 Abfallschurrentors zwingen bzw. dagegen beaufschlagen.
Wie dies in 21 gezeigt ist, schwenkt das Abfallschurrentor 350 um ein Scharnier 360, welches einen Schwenkzapfen 362 und eine vorspannende Feder 364 aufweist. Die vorspannende Feder 364 wirkt gegen einen Anschlagzapfen 372 auf dem Arm 370 des Tors, was das Tor zu seiner geschlossenen Position zwingt, worin es gegen den Toranschlag 3?? anliegt (dargestellt in 13 und 20). Wenn der erste Behältertragebalken 270 einen Behälter in der Inkubator-Transferstation 160 gegen das Tor 252 zwingt, wird dieser Behälter veranlassen, daß sich das Tor öffnet, da die durch den Behälter aufgebrachte Kraft radial nach außen von den Scharniermitteln 360 beabstandet ist. Wenn sich das Tor 250 in Antwort auf ein Beaufschlagen durch den verbrauchten Behälter verschwenkt (gegen den Uhrzeigersinn in 20), wird sich das Tor aus der in 13 und 20 gezeigten Posi tion verschwenken, was es dem Behälter erlaubt, auf die Abfallschurre auszutreten.
Es sollte festgehalten werden, daß dies das Tor veranlaßt, sich in einer Richtung, die allgemein parallel zu einem Pfad des Inkubators ist, zu bewegen, statt daß es nach innen in die Abfallschurre schwingen müßte. Wenn das Tor nach innen in die Abfallschurre schwingt, so als würde sich das Tor um einen Punkt unmittelbar benachbart der Inkubator-Tansferstation 160 am Eintritt der Abfallschurre verschwenken, würde sich der verbrauchte Behälter entlang der Abfallschurre weit genug weg bewegen müssen, um ein Spiel bzw. einen Freiraum zu ermöglichen, damit das Tor wiederum in seine Schließstellung schwingt. Indem sich das Tor sich allgemein parallel zu dem Inkubationspfad bewegen muß, d. h. allgemein senkrecht auf die Abfallschurre, muß der Behälter nur die Dicke des Tors freigeben, bevor das Tor zurück in seine normale geschlossenen Position verschwenken kann.
Die Bewegung des Tors 352 in Übereinstimmung mit dieser Ausbildung der Erfindung erlaubt es einem einzigen verbrauchten Behälter 52", das Tor ausreichend zu öffnen, um in die Abfallschurre auszutreten. Wenn sich der Behälter zu weit nach unten bewegen müßte, um ein ausreichenden Spiel für das Tor zur Verfügung zu stellen, kann sich der verbrauchte Behälter nicht weit genug die Schurre entlang nach unten bewegen, um es dem Tor zu ermöglichen zu schließen, was eine Arbeitsweise bzw. einen Betrieb des Inkubators 50 behindert.
Der neu hinzugefügte, verbrauchte Behälter wird dann die Reihe von Behältern entlang der Abfallschurre 162 dazu zwingen, den letzten Behälter in den Abfallbehälter 164 zum Verwerfen auszuwerfen. In einer bevorzugten Ausbildung umfaßt die Abfallschurre Beschränkungsmittel, wie elastische bzw. rückstellfähige Fortsätze oder dgl. (nicht dargestellt) an dem Ende benachbart dem Abfallbehälter, so daß Behälter entlang der Abfallschurre verbleiben werden, bis sie in den Abfallbehälter gezwungen werden. Dies wird es den Behältern ermöglichen, einander entlang der Abfallschurre zu unterstützen, was verhindert, daß die Behälter unbeabsichtigt umfallen und ihre Inhalte in die Analysiervorrichtung ausgießen bzw. verschütten. Sobald der verbrauchte Behälter zu der Abfallschurre 162 hinzugefügt wird, wird sich das Abfallschurrentor neuerlich (wobei es in die in 13 und 20 dargestellte Position zurückkehrt) in Antwort auf die Vorspannkraft der Feder 364 der Scharniermittel schließen.
Wenn der Abfallbehälter 164 voll wird, werden Behälter entlang der Abfallschurre gestapelt bzw. gepackt. Wenn das Abfallschurrentor 350 sich nicht an seinem Platz befände, könnten die Behälter zurück entlang der Abfallschurre gezwungen werden, und Behälter auf dem Inkubator verstellen bzw. verlagern. Die Anwesenheit bzw. das Vorhandensein des Abfallschurrentors verhindert jedoch, daß dies eintritt. Weiters wird, wenn Behälter gestaut werden und sie dazu tendieren, einander entlang der Abfallschurre zurückzuzwingen, der erste Behälter in der Schurre gegen die Rückseite des Tors 352 der Tür gezwungen. Da diese Kraft in der entgegengesetzten Richtung zu der Kraft ist, die durch einen neuen Behälter ausgeübt wird, der auf die Schurre durch eine Betätigung des Behälterschiffchens 210 hinzugefügt wird, wird die Kraft der zusätzlichen Behälter entlang der Schurre tatsächlich helfen, daß das Abfallschurrentor ge schlossen bleibt, was hilft, die verbrauchten Behälter von jenen entlang des Inkubators zu trennen.
Wenn dies so gewünscht ist, kann das Tor 352 eine im wesentlichen durchgehende bzw. feste Platte oder dgl. sein. Jedoch ist es bevorzugt, daß ein Paar von Flanschen 354 stattdessen verwendet werden. Wenn sich der erste Behältertragebalken 270 in die Position bewegt, um einen neuen Behälter auf dem Inkubator zu positionieren, wird sich der Balken über den Inkubationspfad erstrecken. Die Führungskante des Balkens 270 wird sich daher in die Position, die durch das Tor 352 besetzt ist, erstrecken. Wenn sich das Tor im Weg des Balkens befände, würde der Balken selbst dazu tendieren, sich gegen das Tor abzustützen und es veranlassen zu öffnen; dies ist nicht gewünscht, da das Tor nur öffnen sollte, wenn es notwendig ist, einen neuen Behälter auf die Abfallschurre hinzuzufügen. Wenn das Tor zu jeder Zeit offen wäre, wenn sich der Balken 270 in die in 17 und 18 gezeigte Position bewegt, würde das Tor auch öffnen, wenn ein Behälter von dem Inkubatorband für den Zusatz von Reagenzien einer zweiten Stufe zurückgezogen wird, was es möglicherweise einem verbrauchten Behälter ermöglicht, entweder zufällig bzw. unbeabsichtigt auf den Inkubator zugeführt zu werden oder umzufallen, was seine Inhalte in den Inkubator ausleeren würde.
In einer bevorzugten Ausbildung ist das Tor so konfiguriert, um es dem ersten Behältertragebalken 270 zu ermöglichen, sich frei ohne direktes Kontaktieren des Tors zu bewegen. In der in 14 gezeigten Ausbildung befinden sich die Flansche 354 des Tors beide über der Höhe der Oberseite des ersten Behältertragebalkens 270. Dies erlaubt es dem Balken 270, einfach unterhalb des Tors hindurchzu treten und das Tor wird nur dann öffnen, wenn ein Behälter an der Inkubations-Transferstation 160 vorhanden ist und zu der Abfallschurre 162 durch den Balken 270 gezwungen wird. Wenn die gewünscht ist, kann das Tor stattdessen so mit Flanschen konfiguriert sein, die ausreichend weit voneinander beabstandet sind, um es dem Behältertragebalken 270 zu ermöglichen, dazwischen durchzutreten, wobei ein direkter Kontakt zwischen dem Tor und dem Balken verhindert wird.
Indem neuerlich auf 4–8 Bezug genommen wird, erstreckt sich der Waschzykluspfad 101 von der ersten Waschtransferstation 80 zu einer zweiten Waschtransferstation 120. Eine Waschstation ist in wünschenswerter Weise benachbart dem Pfad 101 positioniert. Die Waschstation in dieser Ausbildung umfaßt sechs Orte bzw. Stellen, wo auf den Reaktionsbehälter eingewirkt werden kann. Wenn ein Behälter auf das Waschrad an der ersten Waschtransferstation 80 transferiert wird, wird er nach vorwärts durch den Waschzyklus bewegt, welcher in dieser Ausbildung eine Mehrzahl von Positionen umfaßt, wo auf den Behälter eingewirkt wird. In einer bevorzugten Ausbildung tritt, wenn ein Wasch- und Trennschritt überhaupt für einen speziellen Versuch benötigt wird, das Folgende ein, wenn der Reaktionsbehälter nach vorne um eine Position während jedem Zyklus des Waschrads bewegt wird. An der ersten Position, die der ersten Waschtransferstation 80 folgt, setzt ein Flüssigkeitsabgabemittel (nicht dargestellt) eine vorbestimmte Menge an Waschlösung zu dem Reaktionsbehälter und den Inhalten des Behälters zu. Der Reaktionsbehälter wird dann nach vorwärts zu einer Position auf dem Waschzyklus bewegt, der ein Paar von Magneten (nicht dargestellt) an gegenüberliegenden Wänden des Waschzykluspfads montiert aufweist, was die magnetischen Teilchen veranlaßt, von der Lösung abgezogen zu werden. Ansaugmittel (nicht dargestellt) an dieser Position entlang des Waschzykluspfads ziehen dann die Flüssigkeit von dem Reaktionsbehälter ab. In der hier beschriebenen Ausbildung der Erfindung wird der Reaktionsbehälter um insgesamt sechs Positionen schrittweise nach vorne bewegt, drei Positionen, wo eine Waschlösung zugesetzt wird und ein Mischen auftritt, abwechselnd mit drei magnetischen Abtrenn-Ansaugpositionen.
Flüssigkeitverteilungs- bzw. -abgabemittel, die mit dieser Erfindung nützlich bzw. verwendbar sind, umfassen irgendeinen Testkopf oder ein Pipettiermittel, die in der Technik bekannt sind. In dieser Ausbildung umfassen die Flüssigkeitsverteilungsmittel drei Testköpfe oder rohrförmige Stücke, wobei jeder Testkopf fähig ist, sich nach unten in einen Reaktionsbehälter so zu bewegen, daß eine vorbestimmte Menge an Flüssigkeit darin verteilt werden kann. Die Testköpfe sind an einer Quelle einer Waschlösung festgelegt und in einer bevorzugten Ausbildung sind die drei Testköpfe an einem Träger (nicht dargestellt) festgelegt, welcher die Testköpfe gleichzeitig nach unten bewegen wird. So können in der bevorzugten Ausbildung drei Reaktionsbehälter gleichzeitig gewaschen werden. Die Ansaugmittel dieser Ausbildung sind analog konstruiert.
In wünschenswerter Weise werden an den Positionen, wo Waschlösung zu den Behältern zugesetzt wird, die Inhalte der Behälter gleichzeitig gemischt. In der hier beschriebenen Ausbildung der Erfindung wird ein Mischen durch ein rotierendes Mittel (nicht dargestellt) durchgeführt, das sich in den Behälter herabbewegt und lösbar an der Öffnung an der Oberseite des Behälters festgelegt sind. Die rotierenden Mittel rotieren den Behälter in einer Richtung und dann in der anderen Richtung, um die Teilchen in der Waschlösung zu suspendieren. Andere Mischmittel sind in der Technik gut bekannt. Beispielsweise kann ein Rührer an den Flüssigkeitsverteilungsmitteln festgelegt sein und rotiert werden, um die Behälterinhalte zu mischen, oder die Flüssigkeitsverteilungsmittel können ein Ultraschallkopf sein, wie dies oben beschrieben ist.
Wie dies in 6 gezeigt ist, ist, wenn eine leere Position 65 an der ersten Waschtransferstation angeordnet ist, ein Träger 64 an der zweiten Waschtransferstation 120 angeordnet. Während dem nächsten Zyklus wird das Waschrad schrittweise um eine Position vorwärts (im Uhrzeigersinn) bewegt, so daß ein gewaschener Reaktionsbehälter 52'' in einem Inkubatorbandträger 64 an der zweiten Waschtransferstation positioniert ist. Die Konfiguration der zweiten Waschtransferstation ist im wesentlichen identisch zu jener, die in 3 für die erste Waschtransferstation gezeigt ist. Dementsprechend kann ein Behälter von dem Waschrad zurück auf den Inkubator an der zweiten Waschtransferstation bewegt werden, indem das Inkubatorband während dem nächsten Zyklus schrittweise nach vorne bewegt wird. Das schrittweise Bewegen des Waschrads und des Inkubatorbands ist in Übereinstimmung mit einem Verfahren der Erfindung gesteuert bzw. geregelt, welches nachfolgend im Detail beschrieben wird.
Wenn die Lesestation physikalisch von der Waschstation getrennt wäre, würde der Behälter immer entweder zu dem Inkubatorband von der zweiten Waschtransferstation oder direkt auf ein Band oder eine Fördereinrichtung, welche den Reaktionsbehälter zu der Lesestation transportieren würde, übertragen werden. In der bevorzugten Ausbildung der Erfin dung ist die Lesestation entlang des Waschradpfads positioniert und physikalisch mit dem Waschrad 102 integriert, wie dies unten erklärt werden wird. Dementsprechend kann, wenn ein Reaktionsbehälter enthaltend Versuchsbestandteile alle notwendigen Inkubations- und Waschschritte vervollständigt hat, er auf dem Waschrad verbleiben und durch die zweite Transferstation vorwärts zu der Lesestation fortschreiten, wie dies in 8 gezeigt ist. Dies kann erzielt werden, indem das Inkubatorband stationär gehalten wird, bis das Waschrad durch einen weiteren Indexierzyklus geht und um eine weitere Position vorschreitet. Der Behälter wird dann einfach durch den stationären Träger an der Transferstation hindurchtreten, ohne das Waschrad zu verlassen. Selbst wenn das Inkubatorband zwischen Bewegungen des Waschrads bewegt werden muß, um beispielsweise andere Operationen auszuführen, kann dasselbe Ergebnis durch neuerliches Positionieren des gewaschenen Reaktionsbehälters 52'' zurück an der zweiten Waschtransferstation erreicht werden, bevor das Waschrad neuerlich vorwärts bewegt wird.
Wie zuvor festgehalten, erfordert in einigen Analytentests das Protokoll einen Waschschritt und dann den Zusatz von zusätzlichen Reagenzien oder einen Verdünnungsschritt vor einer zweiten Stufe einer Verarbeitung. In einem derartigen Fall kann das Inkubatorband 54 bewegt werden, wenn sich das System in der in 7 gezeigten Position befindet, um den gewaschenen Behälter 52'' auf das Inkubatorband zu transferieren. Das Inkubatorband sollte zu der Position des Behälters 52'' an der Inkubatortransferstation 160 bewegt werden, so daß es auf den Behältertransport, z. B. die Behälterkette 70 für den Zusatz von verschiedenen Reagenzien, transferiert werden kann. Ein leerer Träger 64 sollte dann an der zweiten Waschtransferstation positioniert sein, bevor sich das Waschrad nach vorwärts bewegt, um sicherzustellen, daß ein Behälter nicht frühzeitig zu der Lesestation transportiert wird.
Ein anderer Fall ist, wenn es wünschenswert sein kann, einen Reaktionsbehälter, welcher gewaschen wurde, zurück zu dem Inkubator an der zweiten Waschtransferstation zu bewegen, wenn die Probe eine längere Inkubationszeit nach dem Waschschritt erfordert, als dies entlang des Waschzykluspfads 101 vorgesehen bzw. erlaubt ist. Wie dies zuvor erklärt wurde, bewegt sich das Waschrad in einer Verriegelungsschrittart, was jede signifikante Veränderung in dem Zeitparameter der Wasch- oder Lesefunktionen verhindert.
Wenn ein Reaktionsbehälter durch die zweite Waschtransferstation zu der Lesestation getragen wird, kann eine Substratzusatzstation entlang des Pfads positioniert sein, so daß Substrat, das notwendig ist, um Versuchsbestandteile zu veranlassen, ein detektierbares Signal zu ergeben, zugesetzt werden kann. Einige Formen von detektierbaren Signalen erfordern den Zusatz eines Substrats nicht; die Analysiervorrichtung könnte beispielsweise adaptiert sein, um eine fluoreszierende oder radioaktive Markierung zu detektieren. In der bevorzugen Analysiervorrichtung basiert das detektierbare Signal auf Chemilumineszenz. Dementsprechend muß ein Substrat für die Ausbildung eines Lumineszenzsignals in einem Enzymversuch zugesetzt werden. In der in 1 gezeigten, bevorzugten Analysiervorrichtung wird Substrat zu dem Reaktionsbehälter mittels einer Substratpumpe (nicht dargestellt) zugesetzt. Ein geeignetes Substrat wird der Pumpe zugeführt und die Pumpe kann adaptiert sein, um ein vorbestimmtes Volumen von Substrat in den Reaktionsbehälter auszugeben.
Substratreaktionen zum Ausbilden eines Chemilumineszenzsignals erfordern allgemein, daß das Substrat und die Versuchsbestandteile auf einer relativ konstanten, erhöhten Temperatur gehalten sind. Es ist daher bevorzugt, daß die Wände 136 des Bereichs des Waschrads benachbart der Lesestation auf einer konstanten, erhöhten Temperatur gehalten werden. Die Substratzusatzstation enthält in wünschenswerter Weise ein Substratverteilungsmittel, wie einen Testkopf, der erhitzt ist, so daß das zu dem Reaktionsbehälter zugesetzte Substrat auf die geeignete Temperatur vorerhitzt ist.
Wie dies in den Figuren gezeigt ist, umfaßt die Lesestation 130 Lichtdetektionsmittel 140, z. B. einen Photomultiplier, der entlang des Waschradpfads an einer Position benachbart der ersten Waschtransferstation 80 positioniert ist.
Der Lichtdetektor kann ein Photovervielfacher sein, das ausgebildet ist, um eine bestimmte, gewünschte Wellenlänge von Licht zu detektieren. Wenn ein Behälter enthaltend Versuchsbestandteile auf dem Waschrad unmittelbar benachbart dem Photovervielfacherrohr angeordnet ist, kann das Rohr die Lumineszenz der Versuchsbestandteile für einen vorbestimmten Zeitraum beobachten bzw. überwachen, um eine spezifische Wellenlänge von Licht, die emittiert wird, zu detektieren. Das durch das Photovervielfacherrohr detektierte Signal wird in wünschenswerter Weise der Steuer- bzw. Regeleinrichtung 200 zugeführt, um entweder für den Benutzer ausgedruckt zu werden oder um weiter durch die Steuer- bzw. Regeleinrichtung verarbeitet zu werden. Die Steuer- bzw. Regeleinrichtung umfaßt in wünschenswerter Weise eine Serie von für einen Analyten spezifischen Eichkurven zum Korre lieren der gemessenen Lumineszenz der Versuchsbestandteile mit der Menge an Analyt, der ursprünglich in der Patientenprobe vorhanden war. Dieses Signal kann dann dem Betätiger als ein endgültiges Testergebnis ausgegeben werden. Wenn dies gewünscht ist, kann die Steuer- bzw. Regeleinrichtung programmiert werden, um den gewünschten Test an einer speziellen Probe durchzuführen, indem die Patientenprobe verdünnt wird, wenn das durch die Probe generierte Signal zu stark ist, um ein zuverlässiges Testergebnis zu ergeben, so wie wenn das detektierte Signal außerhalb des Maßstabs der Eichkurve ist.
Sobald sich die Versuchsbestandteile eines Reaktionsbehälters durch die Lesestation bewegt haben, wird der Behälter zu der ersten Waschtransferstation nach vorne bewegt. Wie dies oben erklärt ist, kann der Behälter dann zu dem Inkubatorband transferiert und zu der Inkubatortransferstation bewegt werden, wo er zu der Behälterkette für ein Verwerfen bzw. Ausbringen transferiert wird. Wenn das Waschrad drei mal um einen Schritt nach vorne bewegt ist, wie dies in 8 gezeigt ist, kann ein Reaktionsbehälter auf dem Inkubatorband, der seine Inkubation beendet hat, an der ersten Waschtransferstation, wie dies in 4 gezeigt ist, positioniert werden. Diese letzte Bewegung des Inkubatorbands vervollständigt einen vollen Bewegungs- bzw. Indexierzyklus des Inkubators. Während dieser selben Zeitperiode hat sich das Waschrad dreimal um einen Schritt vorwärts bewegt, d. h. beendet drei seiner Indexierzyklen.
Nur ein Reaktionsbehälter, enthaltend Versuchsbestandteile kann von dem Inkubator zu dem Waschrad während einem Indexierzyklus des Inkubators bewegt werden. Dementsprechend ist ein Reaktionsbehälter an jeder dritten Position des Waschrads positioniert, wobei die zwischenliegenden Waschradpositionen in wünschenswerter Weise frei bleiben. Dies diktiert wiederum bestimmte geometrische Abstandserfordernisse für die Analysiervorrichtung.
Der Inkubator sollte derart konfiguriert sein, daß der Abstand entlang des Inkubationspfads zwischen der ersten und zweiten Waschtransferstation gleich einer ungeraden Zahl von Positionen entlang des Inkubatorbands ist. Anders ausgeführt heißt dies, wenn eine Ganghöhe bzw. Teilung des Inkubatorbands als der Abstand zwischen einem Träger und dem nächsten benachbarten Träger definiert ist, sollte der Abstand zwischen der ersten und zweiten Transferstation m + 1/2 Ganghöhen sein, wobei m eine ganze Zahl ist. Dies stellt sicher, daß, wann immer sich eine leere Position 65 an der ersten Waschtransferstation befindet, ein Träger an der zweiten Waschtransferstation positioniert werden wird, und umgekehrt. Dies erlaubt es dem Waschrad, sich wie oben beschrieben zu bewegen, ohne einen Behälter frühzeitig von dem Inkubator zu dem Waschradpfad zu transferieren oder unbeabsichtigt einen Behälter von dem Inkubator zu dem Waschradpfad, der zu der Lesestation führt, zu transferieren. Wenn die Abstände differieren, könnten entweder das Waschrad oder das Inkubatorband versagen, an den Waschtransferstationen zu der geeigneten Zeit ausgerichtet zu sein, was das eine oder das andere am Bewegen hindert. Alternativ könnte die Vorrichtung einen Träger 64 an beiden Waschtransferstationen zur selben Zeit mechanisch positionieren, jedoch würde dies die Maximierung der Hilfsmittelbenutzung verhindern, welche erhalten wird, wenn alle Träger einen Behälter für eine Inkubation tragen.
Die Anzahl von Positionen auf dem Waschrad und die Anzahl von diesen Positionen, welche entlang des Teils des Waschradpfads liegen, welcher durch die Waschstation hindurchtritt, kann sehr weit variieren. Die Anzahl von Positionen wird von der Anzahl von Funktionen abhängen, die an den Reaktionsbehältern entlang jenes Bereichs des Pfads durchzuführen sind, ebenso wie von der Verweilzeit, die für die Behälter notwendig ist, um sich entlang des Bereichs des Pfads zu bewegen, welcher durch die Lesestation hindurchtritt. Die relativen Verhältnisse für den Waschbereich des Pfads und den Lesebereich des Pfads müssen nicht jene sein, die in 4–8 gezeigt sind.
Unabhängig von der Gesamtzahl von Positionen auf dem Waschrad und der Anzahl dieser Positionen, welche an dem Waschbereich des Pfads oder dem Lesebereich vorliegen, muß die Gesamtzahl von Positionen auf dem Waschrad und entlang des Waschbereichs des Pfads ein Vielfaches von drei plus einer zusätzlichen Position (3n + 1) sein, wenn, wie hier, die Inkubatorband-Indexierzeit 3 mal so lang wie die Waschrad-Indexierzeit ist. Es sollte verstanden werden, daß, obwohl die Indexierzeit des Inkubatorbands erhöht wird, z. B. auf 4, 5 oder mehrere Male von jener des Waschrads, das Vielfache, das verwendet wird, um die Anzahl von Positionen auf dem Waschrad zu bestimmen, ebenfalls verändert werden muß. Beispielsweise sollte, wenn die Indexierzeit des Inkubatorbands das 4-Fache der Indexierzeit des Waschrads ist, die Formel zum Bestimmen der Anzahl von Positionen (4n + 1) sein. In der in 4–8 gezeigten Analysiervorrichtung sind 55 [(18 x 3) + 1] Positionen entlang der Länge des Waschrads angeordnet, wobei 19 [(6 x 3) + 1] Positionen zwischen der ersten und zweiten Waschtransferstation angeordnet sind. Obwohl die hier beschriebene Ausbildung der Erfindung die Beziehung zwischen den Waschradtransportmitteln und den Inkubatorbandtransportmitteln zeigt, kann dieses Verfahren zum Transferieren von Behältern zwischen zwei Transportmechanismen in anderen Ausbildungen verwendet werden, wo Materialien zwischen zwei derartigen Mechanismen transportiert werden müssen.
Damit die gewünschte Wechselwirkung des Inkubatorbands und des Waschrads an der ersten und zweiten Waschtransferstation eintritt, muß die Anzahl von Positionen auf dem Waschrad um eine Position größer als ein Vielfaches von drei Positionen sein (unter der Annahme, daß die Indexierzeit des Inkubatorbands dreimal so lange wie jene der Waschrad-Indexierzeit ist). Bezugnehmend auf 5 ist ein verwendeter Reaktionsbehälter 52' zum Rücktransport auf das Inkubatorband positioniert. Damit dieser Transfer stattfinden kann, muß das Inkubatorband frei sein sich zu bewegen. Wenn die Anzahl von Orten ein ganzzahliges Vielfaches von drei wäre, würde sich der gewaschene Reaktionsbehälter 52'' an dem zweiten Ort des Waschtransfers befinden und an einer leeren Position 65 des Inkubatorbands angeordnet sein. Wenn das Inkubatorband bewegt wird, um den verwendeten Reaktionsbehälter 52' zu entfernen, würde der gewaschene Reaktionsbehälter 52'' zu dem Inkubatorpfad an der leeren Position 65 transferiert werden. Durch Hinzufügen einer zusätzlichen Position zu dem Waschrad ist der Inkubator frei, um sich in die in 6 gezeigte Position zu bewegen, und das Waschrad kann dann indexiert bzw. weiterbewegt werden, um den gewaschenen Reaktionsbehälter 52'' zu dem Inkubatorband, wie dies in 7 gezeigt ist, zu transferieren.
Wie dies oben erwähnt ist, basiert die Analyse auf einem einzigen Plan und einem Zeitsteuerverfahren, das durch die Analysiervorrichtungs-Steuer- bzw. -Regelmittel implementiert ist. In der Verwendung wird, sobald ein Reaktionsbehälter mit Bezugsbestandteilen befüllt ist, der Reaktionsbehälter auf den Inkubator transferiert, wo er für eine vorbestimmte Anzahl von fortschreitenden Zyklen verbleibt. Die Anzahl von Zyklen wird für einen Analyten testspezifisch sein und leicht von einem Testprotokoll zu einem weiteren variiert werden. In der bevorzugten Ausbildung dauert jeder Indexierzyklus für die Indexierzeit an und die gewünschte Inkubationszeit des Testprotokolls kann als ein Vielfaches dieser Zeit ausgedrückt werden. Sobald der Reaktionsbehälter enthaltend Versuchsbestandteile für die bestimmte Zeit inkubiert wurde, veranlassen die Analysiervorrichtungs-Steuer- bzw. -Regelmittel ihn, sich zu der ersten Waschtransferstation 80 zum Transfer auf das Waschrad 100 zu bewegen. Die Analysiervorrichtungs-Steuer- bzw. -Regeleinmittel veranlassen die Waschstation, auf den Reaktionsbehälter einzuwirken, wenn er entlang des Waschzykluspfads bewegt wird, wo die Funktionen auf einer zyklusweisen Basis zeitgesteuert sind.
Die Analysiervorrichtungs-Steuer- bzw. -Regelmittel umfassen Transfersteuer- bzw. -regelmittel und Tabelliermittel, welche jeweils ein Computerprogramm oder eine Subroutine eines Computerprogramms, zugehörige Elektroniken und Mittel zum Verbinden der operativen Elemente der Analysiervorrichtung mit den Steuer- bzw. Regelmitteln umfassen. Die Computerprogramme und die zugehörigen Computerfunktionen sind in der Elektronik der Analysiervorrichtung inkludiert und umfassen allgemein einen Mikroprozessor, eine Festplatte und einen Floppydisk-Treiber. Die Analysiervorrichtungs-Steuer- bzw. -Regelmittel stellen ein Interface in der Vorrichtung zur Verfügung, durch welches es möglich ist, die Operationen zu definieren, die für ein Verarbeiten einer Probe von einer speziellen Art der Chemie und in irgendeiner Chronologie erforderlich sind. Versuchsdaten können in Datenfiles des Computerprogramms auf der Festplatte gespeichert sein und können nachfolgend zum Durchführen des gewünschten Versuchs wiedererhalten werden. Die gespeicherten Daten umfassen die mechanischen Versuchserfordernisse, wie die Steuerung bzw. Regelung der elektromechanischen Vorrichtungen, die Zeitgebererfordernisse dieser Vorrichtungen, die Reagenzpackungsorte und andere Erfordernisse. Zusätzlich zu den gespeicherten Daten können andere Daten (Kalibrierwerte, Standardwerte, Defaultsteuerung bzw. -regelung usw.) über die Tastatur, die der Analysiervorrichtung zum Wechselwirken mit dem Computerprogramm zugeordnet ist, eingegeben werden. Der Floppydisk-Treiber wird verwendet, um neue Information zu der Festplatte hinzuzufügen. Die Elektronik der Analysiervorrichtungs-Steuer- bzw. -Regelmittel umfaßt typischerweise Leiterplatten bzw. gedruckte Schaltungen, welche derartige Elemente, wie Motorantriebe, Ultraschallwandler, Erhitzer, Temperatursensoren und Luminometer steuern bzw. regeln.
Die Analysiervorrichtung umfaßt in wünschenswerter Weise einen Computermonitor, der einen Anzeigeschirm aufweist, auf welchem das Computerprogramm Information für den Betätiger und Information anzeigt, die einen Betätiger beim Eingeben von Probenidentifikationsinformation führt. Zusätzlich zu dem Bereitstellen von Probenidentifikationsinformation und Analytentesterfordernissen in den Computer kann der Betätiger den Computer instruieren, der Verarbeitung einer speziellen Probe hohe Priorität zu verleihen.
Wenn ein Tablett mit Reagenzpackungen oder Probenschalen in der Analysiervorrichtung angeordnet wird, kann die Strichcode-Etiketteninformation gelesen werden und der Elektronik zur Verarbeitung durch das Computerprogramm zugeführt werden. In der in 1 gezeigten Analysiervorrichtung können 6 Probentabletts, die jeweils 10 Proben enthalten, auf einmal verarbeitet werden. Jede Probe wird einer Tablettposition zugeordnet, wenn sie in die Analysiervorrichtung eingebracht wird, und die Information, die die Probe und die Tests identifiziert, die an der Probe durchzuführen sind, werden durch den Betätiger eingegeben. Jede neu eingegebene Testanforderung wird in einem Computerfile, das hier als eine Arbeitsliste bezeichnet wird, gemeinsam mit allen anderen Testanforderungen gespeichert, die ablaufen oder anhängig sind. Die Testanforderungen werden durch die Analysiersteuer- bzw. -regelmittel, wie unten beschrieben, verarbeitet.
9 und 10 zeigen Flußdiagramme einer Planungslogik von Analyisersteuer- bzw. -regelmitteln 200 der bevorzugten Analysiervorrichtung und 11 zeigt eine tatsächliche Planungssequenz für sechs Proben. Indem zuerst auf 9 Bezug genommen wird, zeigt dieses Flußdiagramm die Planungslogik für einen Test, der ein einstufiges Versuchsprotokoll aufweist, d. h. ein Protokoll, wo die Versuchsbestandteile in einem Reaktionsbehälter sequentiell inkubiert, gewaschen und gelesen werden. Zuerst bestimmen die Steuer- bzw. Regelmittel, ob das Versuchshilfsmittel oder die Hilfsmittel, die für ein Beginnen eines bestimmten Tests notwendig sind, am Beginn des nächsten Zyklus der Analysiervorrichtung vorhanden sind, was in dieser Ausbildung der Start des nächsten Inkubatorzyklusses darstellt. In der bevorzugten Analysiervorrichtung, die hier beschrie ben ist, ist das erste verfügbare Versuchshilfsmittel, das verfügbar sein muß, das Versuchsbestandteils-Verteilungsmittel. Wenn geplant ist, daß die Liefer- bzw. Verteilungsmittel eine andere Funktion zu dieser Zeit durchführen, wie ein Verteilen von Reagenzien zu einem Reaktionsbehälter, enthaltend Versuchsbestandteile für einen zweistufigen Protokolltest, werden die Steuer- bzw. Regelmittel aufeinanderfolgende Zyklen überprüfen, um den ersten verfügbaren Zyklus zu bestimmen, wann die Versuchsbestandteils-Verteilungsmittel verfügbar sind.
Wenn ein verfügbarer Zyklus für die Verteilungsmittel zum Arbeiten identifiziert wurde, bestimmen die Steuer- bzw. Regelmittel, ob die Übertragung zu dem Waschrad und die Waschstationsvorgänge zur gegebenen Zeit verfügbar sein werden, um an dem Reaktionsbehälter zu wirken, wenn die Verteilungsmittel ihre Arbeit während dem ersten verfügbaren Zyklus begonnen haben. Wie oben beschrieben, kann in dieser Ausbildung die Verweilzeit für einen Behälter in dem Inkubator als ein Vielfaches der Indexierzeit des Inkubators ausgedrückt werden, d. h. eine ganzzahlige Zahl von Indexierzyklen des Systems. In 9 ist diese Zahl als "x" bezeichnet und die Steuer- bzw. Regelmittel bestimmen, ob eine Position auf dem Waschrad verfügbar ist, welche einen Reaktionsbehälter durch die Waschstation nach "n + x" Indexierzyklen aufnehmen wird, oder x Indexierzyklen, nachdem die Versuchsbestandteile zu dem Behälter zugesetzt wurden. Wenn ein Reaktionsbehälter bereits für den Eintritt auf das Waschrad an dem "n + x" Zeitschlitz geplant bzw. eingeteilt ist, bestimmen die Steuer- bzw. Regelmittel den nächsten verfügbaren Zyklus für die Verteilungsmittel, der mit "n" jedesmal indexiert wird, bis sie bestimmen, daß ein "n + x" Zeitschlitz auf dem Waschrad verfügbar sein wird, wenn die Versuchsbestandteile zu einem Reaktionsbehälter während dem Zyklus zugesetzt werden, wenn die Verteilungsmittel verfügbar sind.
Bevor die Be- bzw. Verarbeitung des Tests beginnt, müssen die Steuer- bzw. Regelmittel auch auf einer zyklusweisen Basis bestimmen, wann der Reaktionsbehälter zu der Lesestation transportiert werden kann. In dieser Ausbildung wird ein Reaktionsbehälter die Lesestation bei einer ganzzahligen Zahl von "y" Indexierzyklen des Inkubators erreichen, nachdem der Behälter auf das Waschrad an der ersten Waschtransferstation transferiert wurde. Obwohl "x" zwischen Testprotokollen variieren kann, wird "y" für alle Protokolle konstant sein, da sich das Waschrad in einem festgelegten Zyklus bewegt. Wenn die Lesestation an dem Zeitschlitz "n + x + y" nicht verfügbar ist, werden die Steuerbzw. Regelmittel die Verfügbarkeit von allen Versuchshilfsmitteln auf einer zyklusweisen Basis bis zu einer Zeit überprüfen, wann ein Beginn einer Verarbeitung in einem Zeitschlitz "n" mit allen notwendigen Versuchshilfsmitteln an der geeigneten Zeit verfügbar sein wird.
Sobald die Steuer- bzw. Regelmittel einen geeigneten Beginnzeitschlitz "n" für einen Test bestimmt haben, werden sie den Test planen, um zum Zeitpunkt "n" eine Verarbeitung zu beginnen, und werden die Versuchshilfsmittel jenem Test gemäß den auf Zeit basierenden Erfordernissen von jedem der notwendigen Versuchshilfsmittel zuordnen. So werden sie den Reaktionsbehälter planen, der für jenen Test bestimmt ist, um in das Waschrad am Zeitschlitz "n + x" einzutreten und sich zu der Lesestation an dem Zeitschlitz "n + x + y" zu bewegen. Wenn die Steuer- bzw. Regelmittel eine geeigneten Beginnzeitschlitz "n" für einen zweiten Test bestimmen, müssen sie die Verfügbarkeit der auf Zeit basierenden Versuchshilfsmittelerfordernisse des zweiten Tests gegen die Zuordnung von Versuchshilfsmitteln für jeden vorhergehenden Test überprüfen.
10 zeigt ein ähnliches Flußdiagramm, das die Planungslogik der Steuer- bzw. Regelmittel für einen Test darstellt, der ein zweistufiges Protokoll aufweist. Indem 9 und 10 verglichen werden, sind die ersten zwei Planungsschritte dieselben für ein einstufiges Testprotokoll und für ein zweistufiges Testprotokoll. Nachdem auf einen Reaktionsbehälter durch die Waschstation eingewirkt wurde, muß er zurück auf das Inkubatorband transferiert werden, wo zusätzliche Reagenzien zugesetzt werden können. Dementsprechend müssen als nächster Schritt in der Planungslogik die Steuer- bzw. Regelmittel bestimmen, ob Versuchsbestandteils-Verteilungsmittel anstelle der Lesestation zu dem Zeitpunkt "n + x + y" verfügbar sind. Wenn Versuchsverteilungsmittel verfügbar sind, müssen die Steuer- bzw. Regelmittel überprüfen, um zu sehen, ob eine Position auf dem Waschrad nach einer zweiten Inkubationszeit "z" verfügbar sein wird. Schließlich müssen, wenn eine Position auf dem Waschrad verfügbar ist, die Steuer- bzw. Regelmittel bestimmen, ob die Lesestation fähig sein wird, auf den Reaktionsbehälter zu wirken, wenn dieser diese Station erreicht. Wie dies oben diskutiert wurde, wird, wenn eine Position auf dem Waschrad verfügbar ist, allgemein die Lesestation verfügbar sein. Wenn ein geeigneter Beginnzeitschlitz durch die Steuer- bzw. Regelmittel bestimmt wurde, werden sie die notwendigen Hilfsmittel zu diesem Test zuordnen, wodurch ein Planen von nachfolgenden Tests für die Versuchshilfsmittel in diesen Zeitschlitzen verhindert wird.
11 zeigt eine exemplarische Planung für eine Serie von sechs Patiententests. Die Tests 1, 2 und 6 sind zweistufige Versuche, die erste und zweite Inkubationszeiten von fünf Indexierzyklen aufweisen. In der bevorzugten Ausbildung ist die Indexierzeit von dem Inkubator 36 Sekunden, was in Inkubationszeiten von etwa drei Minuten resultiert. Die Tests 3, 4 und 5 sind alle einstufige Versuche, die Inkubationszeiten von acht Indexierzyklen besitzen, oder in der bevorzugten Ausbildung Inkubationszeiten von etwa 4 Minuten und 48 Sekunden.
In diesem hypothetischen Plan werden die Tests in der Reihenfolge von ihren Probennummern durchgeführt. Da keine anderen Tests zuvor geplant wurden, wird ein Testen von Probe Eins unmittelbar begonnen und die auf Zeit basierenden Versuchshilfsmittel, die für ihre Verarbeitung notwendig sind, werden ihr auf einer zyklusweisen Basis zugewiesen, wobei ihre Verarbeitung an dem Indexierzyklus "0" beginnt. Das Testprotokoll erfordert fünf Indexierzyklen pro Inkubation, d. h. x gleich 5. Der Reaktionsbehälter enthaltend die Versuchsbestandteile wird daher so geplant, daß er von dem Inkubatorband zu der ersten Waschtransferstation transferiert wird, um das Waschrad nach dem fünften Indexierzyklus zu betreten. In dieser Ausbildung wird der Reaktionsbehälter durch die Waschstation von der ersten Waschtransferstation zu der zweiten Waschtransferstation in etwa 3 Minuten transferiert.
In der bevorzugten Ausbildung ist der Inkubatorindexierzyklus das Dreifache des Waschradindexierzyklus. Daher werden in 15 Waschradzyklen oder 5 Systemindexierzyklen die Reaktionsbehälter benachbart der zweiten Waschtransferstation mit einem 36-Sekunden Indexierzyklus positioniert sein, was eine Zeit von etwa drei Minuten ergibt, während welcher der Behälter entlang des Waschzykluspfads bewegt wird. Die Steuer- bzw. Regelmittel haben die Versuchsbestandteils-Verteilungsmittel am Zeitschlitz 10 geplant, um zusätzliche Reagenzien in den Reaktionsbehälter zu verteilen. Wie oben erklärt, wird der Behälter zuerst auf dem Behältertransport (z. B. der Behälterkette 70) positioniert und dann zurück zu einer Position auf dem Inkubatorband transferiert. Der Reaktionsbehälter wird dann zurück auf das Waschrad an der Indexierzykluszahl 15 transferiert. Der Reaktionsbehälter wird sich durch die Waschstation und dann zu der Lesestation um "y" Indexierzyklen später oder bei der Indexierzykluszahl 20 bewegen.
Da der zweite Test dasselbe Versuchsprotokoll wie der erste Test aufweist, werden die Steuer- bzw. Regelmittel den Behälter durch die Analysiervorrichtung transportieren, wobei jedem der notwendigen Versuchshilfsmittel ein Indexierzyklus später zugewiesen wird, als sie dem Indexierzyklus für den ersten Test zugewiesen wurden. So werden die Testbestandteile für den zweiten Test an einen Reaktionsbehälter durch die Versuchsbestandteils-Verteilungsmittel am Indexierzyklus 1 verteilt bzw. zugefügt; der Reaktionsbehälter wird positioniert, um auf das Waschrad an dem Indexierzyklus 6 transferiert zu werden; und der Behälter wird zu der Inkubations-Transferstation auf der Behälterkette für den Zusatz von Versuchsbestandteilen an dem Indexierzyklus 11 transferiert; der Reaktionsbehälter wird zu dem Waschrad ein zweites Mal an dem Indexierzyklus 16 transferiert; und er wird zu der Lesestation an dem Indexierzyklus 21 transferiert.
Test drei hat ein einstufiges Versuchsprotokoll. In diesem Beispiel ist die Inkubationszeit für diesen Test 8 Indexierzyklen. Dementsprechend werden die Steuer- bzw. Regelmittel zuerst bestimmen, welche auf Zeit basierenden Versuchshilfsmittel erforderlich sind, um den Test durchzuführen, und sie werden dann die Verfügbarkeit von jenen Versuchshilfsmittel auf einer zyklusweisen Basis gegen die Zuordnung der Hilfsmittel zur Verarbeitung der Tests eins und zwei überprüfen. Da die Inkubationszeit acht Indexierzyklen ist, wird der Reaktionsbehälter bereit sein für einen Transfer auf das Waschrad am Indexierzyklus 10, acht Indexierzyklen, nachdem der Test begonnen wurde, wenn er am Indexierzyklus 2 begonnen wird. Für keinen der Reaktionsbehälter der Tests eins oder zwei ist geplant, daß er auf das Waschrad an dem Indexierzyklus 10 transferiert wird, so daß eine Verarbeitung des Tests 3 am Indexierzyklus 2 begonnen werden kann, wenn die Lesestation am Indexierzyklus 15 verfügbar sein wird; in der bevorzugten Ausbildung wird dies immer der Fall sein. Tests 4 und 5 in diesem Beispiel haben einstufige Versuchsprotokolle, ebenso wie Test 3. In Abwesenheit von irgendwelchen Konflikten in der Zuordnung von Versuchshilfsmitteln wird daher eine Verarbeitung der Reaktionsbehälter von Test 4 und 5 sequentiell dem Reaktionsbehälter von Test 3 um einen bzw. zwei Indexierzyklen folgen. Wie dies aus 11 ersehen werden kann, bestehen in diesem Beispiel keine Planungskonflikte weder für Test 4 noch für Test 5.
In diesem Beispiel weist Test 6 ein zweistufiges Versuchsprotokoll auf. Die Steuer- bzw. Regelmittel werden zuerst die auf Zeit basierenden Versuchshilfsmittel auf einer zyklusweisen Basis bestimmen, die für diesen Test notwendig sind. Die Steuer- bzw. Regelmittel werden dann die Zuord nung von Versuchshilfsmitteln zu diesem laufenden Test überprüfen, um die Verfügbarkeit von jedem der notwendigen Hilfsmittel für den Test 6 zu bestimmen. In diesem Beispiel würden die Steuer- bzw. Regelmittel einen Konflikt identifizieren, wenn Test 6 am Indexierzyklus 5 begonnen würde. Wie dies in 11 gezeigt ist, ist der Reaktionsbehälter von Test 3 geplant, auf das Waschrad am Indexierzyklus 10 transferiert zu werden, was derselbe Zyklus ist, zu dem der Reaktionsbehälter für Test 6 für einen Transfer auf das Rad geplant ist, wenn er am Indexierzyklus 5 begonnen worden wäre. Da die Steuer- bzw. Regelmittel bereits das Waschstationshilfsmittel für Test 3 an diesem Zeitschlitz zugeordnet haben, werden die Steuer- bzw. Regelmittel beginnen, die Verfügbarkeit von Hilfsmitteln für Test 6 zu überprüfen, wenn eine Verarbeitung am Indexierzyklus 6 begonnen wird. In diesem Beispiel wird der Beginn des Verfahrens von Test 6 bis zu Indexierzyklus 8 verzögert, wenn alle notwendigen Versuchsressourcen für eine Verarbeitung von Test 6 zur geeigneten Zeit zur Verfügung stehen.
In dem in 11 gezeigten Beispiel wurden die Tests in der Reihenfolge der Anordnung auf der Analysiervorrichtung durch den Betätiger verarbeitet. In der Verwendung optimieren die Steuer- bzw. Regelmittel der Analysiervorrichtung in vorteilhafter Weise die Planung einer Mehrzahl von Analytentests für Patientenproben, für welche die notwendige identifizierende Information zur Verfügung gestellt wurde. In dem obigen Beispiel könnte die Planung des Tests so neu angeordnet werden, daß Test 6 unmittelbar nach Test 2 begonnen wird, und dann die Tests 3 , 4 und 5 an jedem nachfolgenden Indexierzyklus begonnen würden. Eine derartige Planung durch die Steuer- bzw. Regelmittel reduziert die Gesamtanzahl von Indexierzyklen, die notwendig sind, um die Verarbeitung von allen Tests zu vervollständigen, wodurch die gesamte Verarbeitungszeit verringert wird und der Durchsatz erhöht wird. Die Steuer- bzw. Regelmittel planen Tests zum Maximieren des Durchsatzes unter Verwendung einer Optimierungsroutine.
Das Verfahren der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeitdiagramme von 12 weiter beschrieben. In 12 sind 12B–12F gedacht, um als eine einzige Serie von parallelen Zeitlinien, die sich horizontal von der Zeit T₀ (12B) bis Zeit T₁₄ (12F) erstrecken, gelesen zu werden. Die schematische Zeichnung von 12A wurde einfach zur Verfügung gestellt, um diese Beziehung zwischen den Zeichnungen von 12B–12F zu vereinfachen.
Wie dies in 12 gezeigt ist, erstreckt sich eine Zeitlinie nach rechts von jedem Analysierelement mit einem breiten Zeitband auf der Zeitlinie, das einen Zeitraum anzeigt, während welchem das Element arbeitet, und der schmäleren, horizontalen Linie, die anzeigt, wenn das Element unbenutzt bzw. im Leerlauf bleibt. Die offenen Boxen entlang einiger der Zeitlinien (z. B. der "RAKE") zeigen Zeitschlitze, wenn das Element arbeiten könnte, falls dies notwendig ist, jedoch es nicht notwendig ist, daß es dies tut. Ein Zyklus der Analysiervorrichtung ist in 12B–12F von T₀ bis T₀ gezeigt. Der festgelegte Zyklus kann von einer beliebigen Länge sein, obwohl in dieser Ausbildung eine Zeitunterteilung etwa 2500 ns beträgt.
Wie dies oben beschrieben ist, müssen eine vorbestimmte Anzahl von Proben und vorbestimmte Mengen an Reagenzien zu einem Reaktionsbehälter transferiert werden, um die Verarbeitung eines Versuchs zu beginnen. In einer bevorzugten Ausbildung werden diese Versuchsbestandteile zu dem Reaktionsbehälter durch die Versuchsbestandteils-Verteilungsmittel transferiert, wobei die Mittel einen Pipettierkopf 42 umfassen. Die seitliche und vertikale Bewegung dieses Testkopfs ist durch die Zeitlinien in 12B–12F dargestellt, die jeweils mit PIP X-CMPT bzw. PIP Z bezeichnet sind. Der Testkopf 42 befindet sich normalerweise in seiner abgesenkten Position, wo er innerhalb einer Vertiefung einer Reagenzpackung, einem Reaktionsbehälter, einer Probenschale oder dgl. positioniert sein kann. Wie dies gezeigt ist, wird der Testkopf zu seiner höheren Position angehoben, wenn er seitlich bewegt wird, so daß der Testkopf nicht die Wände einer Reagenzpackung oder eines Reaktionsbehälters streifen wird.
Sobald der Betätiger Information eingegeben hat, die eine Probe und den Test identifizieren, der an der Probe durchzuführen ist, werden die Analysiersteuer- bzw. -regelmittel das innere und äußere Karussell 22, 30 des Versuchsbestandteils-Zufuhrrads (die als "Reagenzkarussell" bzw. "Probenkarussell" bezeichnet sind), werden bewegt, um die gewünschte Reagenzpackung und die Probenschale für den Zugang durch den Testkopf zu positionieren. Indem bei etwa T₆ begonnen wird, wird die Probe angesaugt und Volumina der Probe und der notwendigen Reagenzien werden dem Reaktionsbehälter zugeführt. Nachdem jede Probe oder jedes Reagenz dem Reaktionsbehälter zugeführt ist, wird der Testkopf angehoben, seitlich zu der Testkopfwaschstation 44 bewegt und in die Station abgesenkt. Eine Reinigungslösung, die als ein Puffer in 12 dargestellt ist, wird durch den Testkopf in die Abzugsschale ausgebracht.
Bestimmte Analytentests sind insbesondere gegenüber einer Querverunreinigung empfindlich. Für diese Tests kann ein spezielles, sorgfältigeres Waschverfahren initiiert werden, bevor eine zweite Probe zu dem Reaktionsbehälter transferiert wird. Dieses spezielle Waschen ist in 12 durch die Betätigung der speziellen Waschpumpe (SPEC WASH PUMP) und eines entsprechenden, speziellen Waschventils (SPEC WASH VLV) gezeigt. Nach dieser speziellen Waschung wird der Pipettenkopf angehoben und zu einer Reagenzvertiefung bewegt, wo in dieser Ausbildung magnetische Teilchen gespeichert sind. Die Reagenzvertiefung könnte irgendein Reagenz enthalten.
Wie dies oben beschrieben ist, kann der Testkopf durch Ultraschall aktiviert sein, um Fluide zu mischen, um das Niveau abzutasten und um bei einer Reinigung der Probe zu helfen. Die Arbeitsweisen bzw. Vorgänge sind in den Zeitlinien, die mit "LVL SENSE" und "ULTRASONIC-MIXING" bezeichnet sind, dargestellt. Wie dies in 12 gezeigt ist, wird die Pipettenkopfspitze durch Ultraschall am Ende von jeder Waschung aktiviert, um beim Reinigen und Trocknen des Testkopfs zu helfen. Der Testkopf wird auch aktiviert, wenn er in die Reagenzvertiefung, enthaltend die magnetischen Teilchen, vor dem Ansaugen der Teilchen eingesetzt wird.
Die Bezeichnung "PRB WASH VAC VAL" bezieht sich auf das Testkopf-Waschvakuumventil, was sich auf die Arbeitsweise eines Ventils bezieht, das das Vakuum ein- und ausschaltet, das mit der Testkopfwaschstation 44 in der oben beschriebenen Ausbildung verbunden ist.
Die Zeitzeilen bzw. -linien, die mit "DRD PUMP" und "DRD VALVE" bezeichnet sind, stellen die Zeiten bei der Betäti gung der Analysiervorrichtung dar, wenn eine Pumpe, wie die Doppelpumpe, die hier verwendet wird, für die Belüftungs- und Verteilungsvorgänge des Pipettierkopfs verwendet wird.
Die "SCHIFFCHEN"-Zeitzeile zeigt, wenn der Behältertransport betätigt wird, um einen Reaktionsbehälter so in der Position zu positionieren, daß die Versuchsbestandteils-Verteilungsmittel die Versuchsbestandteile verteilen bzw. zuführen können. Wie zuvor erklärt, wird ein Reaktionsbehälter, der Versuchsbestandteile enthält, in wünschenswerter Weise auf dem Behältertransport (z. B. der Behälterkette 70) statt auf dem Inkubatorband 54 so positioniert, daß das Inkubatorband während den Pipettieroperationen des Testkopfs bewegt werden kann. In der Ausbildung, die eine Behälterkette verwendet, wird die Behälterkette um eine Position auf etwa T₂ zurückgezogen, um einen neuen Behälter geeignet für eine Verteilung zu positionieren. Der Testkopf wird Proben und alle erforderlichen Reagenzien, die für den gewählten Analytentest erforderlich sind, zu dem Reaktionsbehälter während einem Zyklus der Analysiervorrichtung zusetzen. Der einen Versuchsbestandteil enthaltende Behälter wird dann vorbereitet, um während dem nächsten Zyklus auf das Inkubatorband transferiert zu werden.
Um den Reaktionsbehälter auf das Inkubatorband zu transferieren, wird die Kette um zwei Positionen vorgetrieben ("ADV2") und das Inkubatorband wird nach vorne um eine Position indexiert, um eine Übertragung des Behälters auf das Band zu ermöglichen. Diese Bewegung des Inkubatorbands ist entlang der Zeitlinie, die mit "INCUBATION BELT" bezeichnet ist, zwischen etwa T₁ und etwa T₂ gezeigt. "SCHIFFCHEN XFER" bezieht sich auf die Inkubations-Transferstation. Wie oben beschrieben, wird, wenn ein gewaschener Behälter von dem Waschrad zu dem Inkubatorband an dem "WASHOUT XFER" (zweiten Waschtransferstation) und zu dem "SCHIFFCHEN XFER" bewegt wird, wenn das Schiffchen (Behälterkette) um zwei Positionen nach vorwärts geht, der gewaschene Behälter für das Verwerfen in den Abfallsack positioniert.
Die "RAKE"-Zeitlinie bezieht sich auf die Bewegung der Mehrzahl von Fingern in der Ladeeinrichtung 72 für neue Behälter. Eine neue Reihe von Behältern wird nur vorgetrieben, wenn dies notwendig ist.
Ein wichtiges Merkmal des Verfahrens der Erfindung kann durch ein Vergleichen der Zeitlinien und der Bewegungen des Inkubatorbands und des Waschrads gesehen werden. Das Waschrad wird um einen festgelegten Abstand innerhalb jedes seiner Zeitzyklen mit festgelegter Zeitdauer vorgetrieben. Wie dies auf der Waschrad-Zeitlinie gesehen wird, tritt in einer bevorzugten Ausbildung dieser Vortrieb drei Mal während jedem feststehenden Zyklus der Analysiervorrichtung, in dieser Ausbildung ein Indexierzyklus des Inkubatorbands, ein. Das Waschrad in der gezeigten Ausbildung wird alle fünf Zeitunterteilungen in 12 vorgetrieben, wobei ein erster Vortrieb bei etwa T_3,4 stattfindet, die zweite Bewegung bei etwa T_8,4 stattfindet, und eine dritte Bewegung bei etwa T_13,4 stattfindet. Es sollte festgehalten werden, daß in der gezeigten Ausbildung ein Analysierzyklus gleich etwa 15 Zeitunterteilungen ist (T₀-T₀), womit die Zeit zwischen dem dritten Index des Waschrads und seinem nächsten Indexieren bei T_3,4 des nächsten Zyklus etwa fünf Zeitunterteilungen entspricht.
Indem die Inkubatorband- und Waschrad-Zeitlinien verglichen werden, zeigt dies, daß zwei Versuchshilfsmittel niemals geplant werden, um sich zur selben Zeit zu bewegen. Wenn das Waschrad bewegt wird, bleibt das Inkubatorband stationär. Dasselbe gilt für den Behältertransport und das Inkubatorband – sie sind niemals so geplant, um sich zur selben Zeit zu bewegen. An anderen Zeiten während des feststehenden Zyklus der Analysiervorrichtung ist der Inkubator frei sich zu bewegen. Dies erlaubt es jedem gewünschten Behälter, sich entlang des Inkubationspfads, der durch das Inkubationsband getragen wird, zu einem gewünschten Übertragungsort zu bewegen, ohne mit der Betätigung von irgendeinem anderen Hilfsmittel wechselzuwirken.
Sechs Zeitlinien, die in 12 gezeigt sind, reflektieren die Zeitplanung der Betätigung von Komponenten, die mit dem Waschzyklus assoziiert sind. Die vertikale Bewegung der Pipette, die mit der Verteilung von Waschlösung assoziiert ist, und der Betrieb der zugehörigen Pumpe und des Ventils sind in den Zeitlinien gezeigt, die mit "WASH PIP Z", WASH PUMP" und "WASH VALVE" bezeichnet sind. In analoger Weise sind die Zeitlinien, die mit "WASTE PUMP" und "WASTE VALVE" bezeichnet sind, beide der Ansaugung von Fluid zugeordnet. Die Zeitlinie, die mit "MIXER MOTOR" markiert ist, zeigt die Betätigung der Mischmittel, die oben in der Beschreibung einer bevorzugten Ausbildung beschrieben sind. Wenn die Mischmittel der hier beschriebenen Art verwendet werden, veranlaßt der Motor die Mittel zu rotieren, welche entfernbar an der Oberseite des Reaktionsbehälters angeordnet sind, um zuerst nach vorwärts, in Richtung im Uhrzeigersinn und dann gegen den Uhrzeigersinn und dann nochmals in Richtung im Uhrzeigersinn zu rotieren.
Die Zeitlinien eines Substratventils und einer Substratpumpe ("SUBST VLV" und "SUBSTR PUMP"), Elemente der Substratverteilungsmittel, sind in 12 gezeigt.
Die "VAC PUMP"-Zeitlinie zeigt den kontinuierlichen Betrieb einer Vakuumpumpe, welche Vakuum zu jenen Komponenten der Analysiervorrichtung, die Vakuum benötigen, zuführt. Die Betätigung des Vakuums in bezug auf jene Komponenten ist durch ein Öffnen und Schließen der entsprechenden Ventile gesteuert bzw. geregelt.
Die Arbeitsweise der Signaldetektionsmittel ist in 12 entlang der Zeitlinie, die mit "READ LUMIN" bezeichnet ist, angezeigt. Das Luminometer wird während dem zweiten Indexierzyklus des Waschrads aktiviert, wenn kein Reaktionsbehälter benachbart dem Luminometer positioniert ist, und eine Serie von Grundlinienmessungen ("Rauschzählungen") wird durchgeführt. (Wie dies im Detail erklärt ist, sind die Waschstation und die Lesestation einer bevorzugten Ausbildung der Analysiervorrichtung physikalisch an dem Waschrad integriert). Das Waschrad indexiert bzw. bewegt sich dann nach vorwärts, wobei es den eine Probe enthaltenden Reaktionsbehälter benachbart dem Luminometer plaziert. Das Luminometer führt dann eine Serie von Ablesungen durch, wobei das generierte Signal gemessen wird. Die Größe des generierten Signals kann mit der Menge an Analyten, der in der Probe vorhanden ist, korreliert werden und ein Endtestergebnis wird erhalten.
22 zeigt ein ähnliches Zeitdiagramm zu jenem, wie es in 12 gezeigt ist, wobei es jedoch die Arbeitsweise der Ausbildung der Erfindung zeigt, die in 13 dargestellt ist. Der größte Teil der Arbeitsweise der Analysier vorrichtung neben der Behältertransportfunktion ist im wesentlichen dieselbe wie diejenige der in 1 dargestellten Analysiervorrichtung. Dementsprechend ist 22 allgemein ähnlich zu 12 in bezug auf die meisten Funktionen und die Arbeitsweise der Analysiervorrichtung von 13, wie dies schematisch in 22 gezeigt ist, kann leicht unter Bezugnahme auf die Diskussion von 12, die unmittelbar oben geführt wurde, verstanden werden.
In der Ausbildung von 13 ist jedoch die Behälterkette 70 der Analysiervorrichtung von 1 durch das Behälterschiffchen 210, das in 13–19 gezeigt ist, ersetzt. Dementsprechend umfaßt das Zeitdiagramm von 22A–22F eine Zeitlinie, die mit "SCHIFFCHEN" bezeichnet ist, entsprechend der Arbeitsweise der Antriebswelle 220 des Behälterschiffchens (am besten in 14 gesehen). Wie dies in 22 angezeigt ist, ist der Motor, der die Antriebswelle dreht, nicht adaptiert, um zu arbeiten, während das Inkubatorband bewegt werden soll; wenn das Behälterschiffchen bewegt wird, während sich das Inkubatorband bewegt, könnte sich die erste Behältertrageplatte 260 in den Pfad des Inkubators erstrecken und eine Bewegung des Inkubatorbands unterbrechen. Der Behälterschiffchenantrieb, welcher den Motor und die Antriebswelle 220 umfassen kann, ist auf eine Bewegung zwischen etwa einer Zeit T_0,5 und etwa einer Zeit T_3,5 beschränkt, wenn das Inkubatorband in Ruhe ist. Es sollte auch festgehalten werden, daß das Behälterschiffchen nicht adaptiert ist um sich zu bewegen, wenn die "PIPETTOR Z MOTION"-Zeitlinie anzeigt, daß die Pipettiereinrichtung der Versuchsbestandteils-Verteilungsmittel sich innerhalb eines Behälters an dem Zugangsort der Verteilungsmittel auf dem Pfad des Behälterschiffchens befindet. Wenn es dem Behälterschiffchen erlaubt würde, Behälter vorzutreiben, wäh rend der Testkopf in einen Behälter entlang des Behälterschiffchenpfads eingesetzt war, würde daher der Testkopf die Arbeitsweise des Schiffchens behindern.
Obwohl eine bevorzugte Ausbildung der Erfindung beschrieben wurde, sollte verstanden werden, daß verschiedene Änderungen, Adaptierungen und Modifikationen daran gemacht werden können, ohne den Rahmen der beiliegenden Ansprüche zu verlassen.

Claims

Automatisierte chemische Analysiervorrichtung, umfassend: a) eine Inkubationsstation (50), umfassend eine längliche bewegbare Bahn bzw. Spur, die adaptiert ist, um eine Mehrzahl von Reaktionskesseln bzw. -behältern (52) entlang eines Inkubationsweges (58) zu tragen; b) eine Waschstation (100), beinhaltend eine bewegbare Bahn bzw. Spur, die adaptiert ist, um eine Mehrzahl von Reaktionsbehältern entlang eines Waschzykluspfades (101) zu tragen, der voneinander beabstandete erste und zweite Enden aufweist; und c) eine Lesestation (130), beinhaltend Signaldetektionsmittel, die benachbart dem zweiten Ende des Waschzykluspfades angeordnet sind, wobei die Lesestation einen Lesepfad bzw. -weg definiert; dadurch gekennzeichnet, daß sie weiters umfasst: d) erste Transferstationsmittel (80), die benachbart dem ersten Ende des Waschzykluspfades positioniert sind und angeordnet sind, um einen Behälter von dem Inkubationspfad (58) zu dem Waschzyklusweg zu transferieren bzw. zu übertragen; und e) zweite Transferstationsmittel (120), die benachbart dem zweiten Ende des Waschzykluspfades (101) und einem ersten Ende des Lesepfades positioniert und angeordnet sind, um selektiv einen Behälter von dem Waschzykluspfad entweder zu dem Inkubationspfad oder dem Lesepfad zu transferieren.
Analysiervorrichtung nach Anspruch 1, worin die erste Transferstation benachbart einem zweiten Ende des Lesepfades angeordnet ist, wobei die erste Transferstation (80) adaptiert ist, um einen Behälter von dem Lesepfad zu dem Inkubationspfad zu transferieren.
Analysiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiters umfassend ein Behältertransportmittel (210) zum Laden von Behältern auf die Inkubationsstation, wobei das Behältertransportmittel erste und zweite Behältertrageplatten (260, 310) umfasst, wobei jede Behältertrageplatte eine Mehrzahl von Fingern (272, 322) aufweist, die Vertiefungen für ein Aufnehmen von Behältern definieren, wobei die ersten und zweiten Behältertrageplatten (260, 310) adaptiert sind, um sich gemeinsam in Bezug zueinander einen Behälter (52) schrittweise entlang eines allgemein linearen Pfades zu bewegen.