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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen automatisierten Analysator zur gleichzeitigen Durchführung einer
Vielzahl von diagnostischen Assays.
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2. Hintergrund der Erfindung
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Keine der hier beschriebenen oder
bezeichneten Druckschriften werden als Stand der Technik gegenüber der
beanspruchten Erfindung angegeben.
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Diagnostische Assays werden in der
klinischen Diagnose und in der Forschung der Gesundheitswissenschaft
häufig
benutzt, um das Vorliegen oder die Menge von biologischen Antigenen,
Zellabnormitäten,
Krankheitszuständen
und bei mit einer Krankheit verbundenen Pathogenen einschließlich Parasiten,
Pilzen, Bakterien und Viren, die in einem Wirtsorganismus oder einer
Probe vorliegen können, zu
detektieren oder zu quantifizieren. Wo ein diagnostisches Assay
die Quantifizierung ermöglicht, sind
die Praktiker besser in der Lage, dass Ausmaß der Infektion oder Krankheit
zu berechnen und den zeitlichen Verlauf des Krankheitszustandes
zu bestimmen. Im Allgemeinen basieren diagnostische Assays entweder
auf der Detektion von Antigenen (Immunoassays) oder Nukleinsäuren (Assays
auf Nukleinsäurebasis),
die zu einem entsprechenden Organismus oder Virus gehören.
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Assays auf Nukleinsäurebasis
beinhalten im Allgemeinen mehrere Schritte, die zur Detektion oder Quantifizierung
von einer oder mehreren Target-Nukleinsäuresequenzen, die spezifisch
für den
entsprechenden Organismus oder Virus sind, in einer Probe führen. Die
Target-Nukleinsäuresequenz
kann ebenfalls für
eine zu bestimmende Gruppe von Organismen oder Viren spezifisch
sein, wobei die Gruppe durch wenigstens eine gemeinsame Nukleinsäuresequenz,
die allen Mitgliedern der Gruppe gemein ist, definiert wird und
die spezifisch für
die Gruppe in der getesteten Probe ist. Die Detektion von einzelnen oder
Gruppen von Organismen und Viren, unter Verwendung von Verfahren
auf Nukleinsäurebasis
ist vollständig
von Kohne, US-Patent Nr. 4,851,330 und Hogan, US-Patent Nr. 5,541,551
beschrieben worden.
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Der erste Schritt in einem Assay
auf Nukleinsäurebasis
ist es, eine Sonde zu entwerfen, die unter strikten Hybridisierungsbedingungen
eine Spezifität für eine Nukleinsäuresequenz,
die zu einem entsprechenden Organismus oder Virus gehört, aufweist. Während Assays
auf Nukleinsäurebasis
entworfen werden können,
um entweder Desoxyribonukleinsäure
(DNA) oder Ribonukleinsäure
(RNA) zu detektieren, ist ribosomale RNA (rRNA) oder die für ein Gen
kodierende rRNA (rDNA) üblicherweise
die bevorzugte Nukleinsäure
für die
Detektion eines prokaryotischen oder eukaryotischen Organismus in
einer Probe. Ribosomale RNA-Target-Sequenzen
werden aufgrund ihrer relativen Häufigkeit in Zellen und, weil rRNA
Bereiche mit Sequenzvariabilitäten
enthält,
die von entworfenen Sonden, die in der Lage sind, sogar zwischen
eng verwandten Organismen zu unterscheiden, genutzt werden können, bevorzugt.
(Ribosomale RNA ist die Hauptstrukturkomponente des Ribosoms, welches
der Ort der Proteinsynthese in einer Zelle ist.) Viren, die keine
rRNA enthalten und zelluläre
Veränderungen
werden oft am Besten durch Targeting-DNA, RNA oder eine Boten-RNA (mRNA)-Sequenz,
die ein Nukleinsäureintermediat ist,
das verwendet wird, um ein Protein zu synthetisieren, detektiert.
Wenn der Fokus des Assays auf Nukleinsäurebasis die Detektion einer
genetischen Abnormität
ist, dann werden die Sonden in der Regel entworfen, um identifizierbare
Veränderungen
im genetischen Code, wie z.B. das abnorme Philadelphia-Chromosom,
das mit chronischer myelozytischer Leukämie, siehe z.B. Stephenson
et al., US-Patent
Nr. 4,681,840, verbunden ist, zu detektieren.
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Wenn man einen Assay auf Nukleinsäurebasis
durchführt,
ist eine Präparation
der Probe notwendig, um die Target- Nukleinsäure, die in der Probe vorliegen
kann, freizusetzen und zu stabilisieren. Die Probenpräparation
kann ebenfalls dazu dienen, eine Nuklease-Aktivität zu eliminieren
und potentielle Inhibitoren der Nukleinsäureamplifikation (siehe unten) oder
der Detektion von Target-Nukleinsäuren zu entfernen oder inaktivieren.
Siehe z.B. Ryder et al, US-Patent Nr. 5,639,599, das Verfahren zur
Herstellung von Nukleinsäuren
für die
Amplifikation, einschließlich
der Verwendung von komplexierenden Mitteln, die im Stande sind,
mit Eisenionen, die durch lysierte rote Blutzellen eingebracht werden,
zu komplexieren, offenbart. Das Verfahren zur Probenpräparation
kann variieren und wird in Teilen von der Art der Probe, die untersucht
wird, abhängen
(z.B. Blut, Urin, Stuhlgang, Eiter oder Auswurf). Wenn Target-Nukleinsäuren aus
einer Population von weißen Blutzellen,
die in einer verdünnten
oder unverdünnten
Gesamtblutprobe vorliegen, extrahiert werden, folgt im allgemeinen
ein differenzielles Lyseverfahren. Siehe z.B. Ryder et al., Europäische Patentanmeldung
Nr. 0547267. Differenzielle Lyseverfahren sind im Stand der Technik
gut bekannt und sind entworfen worden, um speziell Nukleinsäuren aus
weißen
Blutkörperchen
zu isolieren, während
sie das Vorliegen oder die Aktivität von Produkten roter Blutkörperchen,
wie z.B. Häm,
das mit der Amplifikation oder Detektion von Nukleinsäuren wechselwirken kann,
begrenzen oder eliminieren.
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Bevor oder nachdem die extrahierte
Nukleinsäure
einer Sonde ausgesetzt wird, kann die Target-Nukleinsäure durch
Mittel zum Target-Einfangen entweder direkt oder indirekt durch
Verwenden einer „Einfangsonde", die an ein Substrat,
wie z.B. ein magnetisches Kügelchen,
gebunden ist, immobilisiert werden. Beispiele für Verfahren zum Target-Einfangen
werden von Ranki et al., US-Patent Nr. 4,486,539 und Stabinsky,
US-Patent Nr. 4,751,177 beschrieben.
Target-Einfang-Sonden sind im allgemeinen kurze Sequenzen von Nukleinsäuren (d.h. Oligonukleotide),
die unter stringenten Hybridisierungs bedingungen in der Lage sind,
mit einer Nukleinsäuresequenz,
die ebenfalls die Target-Sequenz beinhaltet, zu hybridisieren. Magnete
in unmittelbarer Nähe
des Reaktionsgefäßes werden
verwendet, um das magnetische Kügelchen
an die Seite des Gefäßes zu ziehen
und zu halten. Wenn die Target-Nukleinsäure somit einmal immobilisiert
ist, kann die hybridisierte Nukleinsäure von nicht hybridisierten
Nukleinsäure
durch Absaugen von Flüssigkeit
aus dem Reaktionsgefäß und optionaler
Durchführung
eines oder mehrerer Waschschritte getrennt werden.
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In den meisten Fällen ist es erwünscht, die Target-Sequenz
durch Verwenden irgendeines von mehreren Verfahren zur Nukleinsäureamplifikation, die
im Stand der Technik gut bekannt sind, zu amplifizieren. Im speziellen
ist die Nukleinsäureamplifikation
die enzymatische Synthese von Nukleinsäureamplicons (Kopien), die
eine Sequenz enthalten, die komplementär zu einer Nukleinsäuresequenz
ist, die amplifiziert wird. Beispiele von Verfahren zur Nukleinsäureamplifikation,
die im Stand der Technik durchgeführt werden, beinhalten die
Polymerasekettenreaktion (PCR), die Strangverdrängungs-Amplifikation (SDA),
die Ligasekettenreaktion (LCR) und die Transkriptions-verbundene
Amplifikation (TAA). Die Nukleinsäureamplifikation ist besonders
vorteilhaft, wenn die Menge der Target-Sequenz, die in einer Probe vorliegt,
sehr niedrig ist. Durch Amplifizieren der Target-Sequenzen und Detektieren
des synthetisierten Amplicons kann die Empfindlichkeit eines Assays
extrem verbessert werden, da weniger Target-Sequenzen zu Beginn
des Assays benötigt
werden, um besser die Detektion der Nukleinsäure in der Probe, die zu dem
Organismus oder Virus von Interesse gehört, sicher zu stellen.
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Verfahren der Nukleinsäureamplifikation
sind vollständig
in der Literatur beschrieben. PCR Amplifikation zum Beispiel wird
bei Mullis et al. in den US-Patenten Nr. 4,683,195, 4,683,202 und 4,800,159
und in Methods in Enzymology, 155:335- 350 (1987) beschrieben. Beispiele für SDA können bei
Walker, PCR Methods and Applications, 3:25–30 (1993), Walker et al. in
Nucleic Acids Res., 20:1691–1996
(1992) und Proc. Natl. Acad. Sci., 89:392–396 (1991) gefunden werden.
LCR wird in den US-Patenten
Nr. 5,427,930 und 5,686,272 beschrieben. Und verschiedene TAA-Formate
werden in Publikationen wie z.B. Burg et al. in US-Patent Nr. 5,437,990;
Kacian et al. in den US-Patenten
Nr. 5,399,491 und 5,554,516; und Gingeras et al. in der internationalen
Anmeldung Nr. PCT/US87/01966 und der internationalen Veröffentlichung
Nr. WO 88/01302 und der internationalen Anmeldung Nr. PCT/US88/02108
und der internationalen Veröffentlichung
Nr. WO 88/10315 bereitgestellt.
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Die Detektion einer Target-Nukleinsäuresequenz
erfordert die Verwendung einer Sonde mit einer Nukleotidbasensequenz,
die substantiell zu der Target-Sequenz oder alternativ dazu ihrem
Amplicon komplementär
ist. Unter selektiven Assay Bedingungen wird die Sonde die Target-Sequenz
oder ihr Amplicon in einer Art und Weise hybridisieren, die es dem
Praktiker ermöglicht,
das Vorhandensein der Target-Sequenz in der Probe nachzuweisen.
Effektive Sonden werden entworfen, um eine nicht spezifische Hybridisierung
mit irgendeiner Nukleinsäuresequenz,
die mit dem Detektieren des Vorhandenseins der Target-Sequenz wechselwirken
würde,
zu verhindern. Die Sonden können
einen zur Detektion geeigneten Marker beinhalten, wobei der Marker
zum Beispiel radioaktiv markiert, ein fluoreszierender Farbstoff,
Biotin, ein Enzym oder eine chemilumineszierende Verbindungen ist.
Chemilumineszierende Verbindungen beinhalten Acridiniumester, die
in einem Hybridisierungsschutz-Assay (HPA) verwendet und dann mit
einem Luminometer detektiert werden können. Beispiele für chemilumineszierende
Verbindungen und Verfahren zur Markierung von Sonden mit chemilumineszierenden
Verbindungen können
bei Arnold et al, US-Patent Nr. 4,950,613, 5,185,439 und 5,585,481;
und Campbell et al, US-Patent Nr. 4,946,958 gefunden werden.
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HPA ist ein Detektionsverfahren,
das auf einer Differentialhydrolyse basiert, welche die spezielle Detektion
der Acridiniumester-markierten Sonde, die an die Target-Sequenz oder Amplicon
davon hybridisiert ist, erlaubt. HPA wird im Detail bei Arnold et
al. in den US-Patenten Nr. 5,283,174 und 5,639,599 beschrieben.
Diese Detektionsform erlaubt es, hybridisierte Sonden von nicht-hybridisierten
Sonden in Lösung
zu unterscheiden und beinhaltet sowohl einen Hybridisierungsschritt
als auch einen Selektionsschritt. Im Hybridisierungsschritt wird
ein Überschuss der
Acridiniumester-markierten Sonde in das Reaktionsgefäß gegeben,
und es wird ihr ermöglicht,
sich mit der Target-Sequenz
oder ihrem Amplicon zu verbinden. Im Anschluss an den Hybridisierungsschritt wird
der Marker, der mit einer nichthybridisierten Sonde assoziiert ist,
durch Zugabe eines Alkalireagenzes im Selektionsschritt nicht-chemilumineszierend
gemacht. Das Alkalireagenz hydrolysiert speziell nur den Acridiniumester-Marker,
der mit der unhybridisierten Sonde assoziiert ist, wobei der Acridiniumester
des Sonde:Target-Hybrids
intakt und detektierbar gelassen wird. Die Chemilumineszenz des
Acridiniumesters der hybridisierten Sonde kann dann unter Verwendung
eines Luminometers gemessen werden, und das Signal wird in relativen
Lichteinheiten (RLU) ausgedrückt.
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Nachdem das Assay auf Nukleinsäurebasis durchgelaufen
ist und um mögliche
Kontamination von folgenden Amplifikationsreaktionen zu vermeiden,
kann die Reaktionsmischung mit einem deaktivierenden Reagenz, welches
Nukleinsäuren
und verwandte Amplifikationsprodukte im Reaktionsgefäß zerstört, behandelt
werden. Solche Reagenzien können
Oxidationsmittel, Reduktionsmittel und reaktive Chemikalien, welche
die primäre
chemische Struktur der Nukleinsäure
modifizieren, beinhalten. Diese Reagenzien arbeiten, indem sie Nukleinsäuren gegenüber einer
Amplifikationsreaktion inert machen, sei es, dass die Nukleinsäure RNA
oder DNA ist. Beispiele solch chemischer Mittel beinhalten Lösungen von Natriumhypochlorit
(Bleichen), Lösungen
von Kaliumpermanganat, Ameisensäure,
Hydrazin, Dimethylsulfat und ähnliche
Verbindungen. Mehr Details des Deaktivierungsprotokolls können bei
Dattagupta et al., US-Patent
Nr. 5,612,200 gefunden werden.
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Die Komplexität und Anzahl der Verfahrensschritte,
die mit einem auf Nukleinsäure
basierenden Assay verbunden sind, führen, wenn sie manuell ausgeführt werden,
zur Möglichkeit
von Fehlern des Praktikers, zur Aussetzung gegenüber Pathogenen und zu Kreuzkontamination
zwischen Assays. Der Praktiker muss, wenn er der manuellen Arbeitsweise folgt,
die Testproben, Reagenzien, Abfallbehälter, Assaybehälter, Pipettenspitzen,
Saugvorrichtung, Abgabevorrichtung und magnetische Gestelle zum
Ausführen
des Target-Einfangens sicher und passend nebeneinander stellen,
während
er besonders sorgfältig
sein muss, nicht die Gestelle, Testproben, Assaybehälter und
damit verbundenen Spitzen zu verwechseln oder irgendwelche Röhrchen,
Spitzen, Behälter
oder Instrumente zu zerbrechen. Zusätzlich muss der Praktiker sorgfältig die
Absaug- und Abgabeschritte mit in der Hand gehaltenen, nicht fixierten Instrumenten
in einer Art und Weise ausführen,
die eine präzise
Ausführung
erfordert, um unerwünschten
Kontakt zwischen den Assaybehältern,
Aerosolbildung oder Absaugen von magnetischen Teilchen oder anderen
Substraten, die im Target-Einfang-Assay
verwendet werden, zu vermeiden. Als weitere Vorsichtsmaßnahme wird
das magnetische Feld in einem manuell durchgeführten Target-Einfang-Assay oft
nur auf einer Seite der Assaybehälters
verwendet, so dass Flüssigkeiten
durch die Pipettenspitze, die entlang der gegenüberliegenden Seite der Assaybehälter eingeführt wurde,
abgesaugt werden können.
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Obwohl die Verwendung eines magnetischen
Feldes auf nur einer Seite der Assaybehälter ein wenig effizientes
Mittel zur Durchführung
des Target-Einfang-Assay ist, ist es entworfen worden, um zu verhindern,
dass magnetische Teilchen unnötigerweise
als Ergebnis der Ungenauigkeit des Praktikers abgesaugt werden.
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Es besteht ein Bedarf an einem automatisierten
diagnostischen Analysator, der sich mit vielen Problemen befasst,
die mit manuellen Versuchen zur Durchführung von Assays auf Nukleinsäurebasis
in Verbindung stehen. Insbesondere können wesentliche Vorteile dadurch
realisiert werden, dass man die verschiedenen Verfahrensschritte
eines Assays auf Nukleinsäurebasis,
welche die Risikoverringerung durch Anwenderfehler, die Aussetzung
gegenüber Pathogenen,
die Kontamination und das Verschütten beinhalten,
automatisiert, während
die Durchsatzleistung deutlich gesteigert wird. Das Automatisieren
von Arbeitsschritten eines Assays auf Nukleinsäurebasis wird auch die Menge
an notwendigen Schulungen für den
Praktiker verringern und die Ursache von Verletzungen, die den manuellen
Anwendungen mit grossem Volumen zuzuordnen sind, praktisch eliminieren.
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Zusammenfassung der Erfindung Den
oben beschriebenen Bedürfnissen
wird durch einen automatisierten klinischen Analysator Rechnung
getragen, der in Übereinstimmung
mit Aspekten der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist und betrieben
wird. Allgemein integriert und koordiniert der automatisierte klinische
Analysator den Betrieb von verschiedenen automatisierten Stationen
oder Modulen, die an der Durchführung
eines oder mehrerer Assays mit einer Vielzahl von in Reaktionsgefäßen enthaltenen Reaktionsmischungen
beteiligt sind. Der Analysator ist bevorzugt ein geschlossenes Einzelgerät. Probenmaterialien
für das
Assay und Reaktionsgefäße als auch
die verschiedenen Lösungen,
Reagenzien und anderen Materialien, die verwendet werden, um die Assays
durchzuführen,
werden, wie auch die Abfallprodukte, die bei der Durchführung der
Assays gebildet werden, bevorzugt innerhalb des Analysators aufbewahrt.
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Der Analysator beinhaltet eine Computersteuerung,
welche die Steuerung des Analysators und die Software für die Planung
der Assays betreibt, um die Abläufe
der Stationen des Analysators und die Bewegungen jedes Reaktionsgefäßes durch
den Analysator zu koordinieren.
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Reaktionsgefäße können in eine Eingabewarteschlange
geladen werden, die der Reihe nach jedes Gefäß in einer Aufnahme-Position
zum Aufnehmen durch einen Transportmechanismus bereitstellt, der
die Reaktionsgefäße automatisch
zwischen den Stationen des Analysators transportiert.
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Probenbehälter werden auf einer ersten Ringbaugruppe
befördert,
und Einweg-Pipettenspitzen werden auf einer zweiten Ringbaugruppe
befördert.
Behälter
mit dem Reagenz zum Einfangen von Targets, die eine Suspension aus
festem Trägermaterial
beinhalten, werden auf einer inneren, drehbaren Baugruppe getragen,
die ausgebildet und angeordnet ist, um die Behälter gezielt zu schütteln oder die
Behälter
für die
Aufnahme der Sonde durch ein automatisches Roboter-Pipettier-System zur Verfügung zu
stellen. Die Reaktionsmischungen, die flüssiges Probenmaterial und das
Reagenz zum Einfangen von Targets beinhalten, werden durch das Pipettier-System
innerhalb jedes Reaktionsgefäßes zubereitet.
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Der Analysator beinhaltet weiterhin
Mischgeräte
für Gefäße zum Vermengen
der Inhalte eines darin angeordneten Gefäßes.
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Das Mischgerät kann in Fluidverbindung mit Flüssigkeitsbehältern stehen
und kann Dispenser zum Dispensieren einer oder mehrerer Flüssigkeiten in
das Gefäß beinhalten.
Ein oder mehrere Inkubatoren tragen eine Vielzahl von Gefäßen in eine
temperaturgesteuerte Kammer und ermöglichen einzelnen Gefäßen die
automatische Anordnung in oder das Entfernen aus der Kammer. Magnetische Trenn- Waschstationen führen automatisch
ein Trenn-Waschverfahren der Inhalte eines in der Station angeordneten
Gefäßes durch.
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Im bevorzugten Verfahren zum Betrieb
können
die Ergebnisse des Assays durch die Menge an Licht bestimmt werden,
das von einem Gefäß zum Abschluss
des entsprechenden Zubereitungsschrittes emittiert wird. Folglich
beinhaltet der Analysator ein Luminometer zum Detektieren und/oder
Quantifizieren der Menge an Licht, das durch die Inhalte des Reaktionsgefäßes emittiert
wird. Eine Deaktivierungswarteschlange kann bereitgestellt werden,
um die Inhalte eines darin angeordneten Reaktionsgefäßes am Ende
des Assays zu deaktivieren.
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Reaktionsgefäße können durch den Transportmechanismus
unabhängig
voneinander zwischen den Stationen transportiert werden, und die Stationen
können
parallel betrieben werden, um unterschiedliche Assay-Verfahren gleichzeitig
mit unterschiedlichen Reaktionsgefäßen durchführen zu können, wodurch eine effiziente
und hohe Durchsatzleistung des Analysators ermöglicht wird. Darüber hinaus
ermöglicht
die vorliegende Erfindung das Anordnen der verschiedenen Stationen,
die zu einem Assay auf Nukleinsäurebasis
gehören,
auf einer einzelnen geschlossenen Plattform, wodurch eine effiziente
Raumausnutzung erreicht wird. Weitere Ziele, Merkmale und Charakteristika
der vorliegenden Erfindung, einschließlich der Verfahren zum Betrieb und
der Funktion und der Wechselbeziehung der Strukturelemente, werden
bei Berücksichtigung
der folgenden Beschreibung und der angehängten Ansprüche unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen,
die alle einen Teil dieser Offenbarung bilden, deutlich werden,
wobei ähnliche
Bezugszeichen entsprechende Teile in den verschiedenen Figuren bezeichnen.
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Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
eine perspektivische Darstellung eines entsprechend der vorliegenden
Erfindung automatisierten diagnostischen Analysators auf Nukleinsäurebasis;
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2 zeigt
eine perspektivische Darstellung des strukturellen Rahmens des Analysators
der vorliegenden Erfindung;
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3 zeigt
einen Grundriss eines Teils einer Assay-Verarbeitungsplattform des Analysators
der vorliegenden Erfindung;
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4 zeigt
eine Explosionsdarstellung der Assay-Verarbeitungsplattform;
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5 zeigt
einen Grundriss eines Probenringes und eines Rades für Pipettenspitzen
der Assay-Verarbeitungsplattform des Analysators der vorliegenden
Erfindung;
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6 zeigt
eine perspektivische Darstellung, die den Probenring und das Rad
für die
Pipettenspitzen zeigt;
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6A zeigt
eine Darstellung eines Teilquerschnitts entlang der Linie 6A–6A in 5;
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7 zeigt
eine perspektivische Darstellung eines mehrachsigen Mischers der
Verarbeitungsplattform des Analysators der vorliegenden Erfindung;
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8 zeigt
einen Grundriss des mehrachsigen Mischers;
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9 zeigt
eine Seitenansicht des mehrachsigen Mischers;
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10 zeigt
einen Grundriss des mehrachsigen Mischers mit Behälterhaltern
und einer davon entfernten Drehtellerabdeckung;
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11 zeigt
eine Querschnittsdarstellung des mehrachsigen Mischers, die in Richtung
11–11
in 10 aufgenommen worden
ist;
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12 zeigt
eine perspektivische Darstellung einer Antriebsbaugruppe des mehrachsigen Mischers;
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13 zeigt
eine perspektivische Darstellung eines Transportmechanismus der
Verarbeitungsplattform des Analysators der vorliegenden Erfindung;
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14 zeigt
eine perspektivische Darstellung einer Stellhakenbefestigungsplatte
und eines Stellhakenantriebs des Transportmechanismus, mit dem Stellhakenelement
mit einem Reaktionsgefäß in Eingriff
und in einer zurückgezogenen
Position;
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15 zeigt
die gleiche Darstellung wie in 14,
mit der Ausnahme, dass das Stellhakenelement in der ausgefahrenen
Position vorliegt;
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16 zeigt
eine Explosionsdarstellung des Transportmechanismus;
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17 zeigt
eine Seitenansicht einer Temperatur-Ramp-Station der Verarbeitungsplattform des
Analysators der vorliegenden Erfindung;
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18 zeigt
eine Vorderansicht der Temperatur-Ramp-Station;
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19 zeigt
eine perspektivische Darstellung eines drehbaren Inkubators der
Verarbeitungsplattform des Analysators der vorliegenden Erfindung;
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20 zeigt
eine Explosionsdarstellung eines Teils eines Gehäuses und von Schließmechanismen
für Zugangsöffnungen
entsprechend einer ersten Ausführungsform
des drehbaren Inkubators;
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21 zeigt
eine Teilansicht eines Schrägscheiben-Linearmischers des
drehbaren Inkubators, dargestellt im Eingriff mit dem Reaktionsgefäß, das in einer
bevorzugten Betriebsart des Analysators der vorliegenden Erfindung
verwendet wird;
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22 zeigt
eine Explosionsdarstellung der ersten Ausführungsform des drehbaren Inkubators;
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23 zeigt
eine perspektivische Darstellung des drehbaren Inkubators entsprechend
einer zweiten Ausführungsform
des drehbaren Inkubators;
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23A zeigt
eine Explosionsdarstellung der zweiten Ausführungsform des drehbaren Inkubators;
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23B zeigt
eine Teilexplosionsdarstellung eines Schließmechanismus einer Zugangsöffnung der
zweiten Ausführungsform
des drehbaren Inkubators;
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23C zeigt
eine Explosionsdarstellung eines Gefäß-Träger-Karussells
der zweiten Ausführungsform
des drehbaren Inkubators;
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24 zeigt
eine perspektivische Darstellung einer magnetischen Trenn-Waschstation
der Verarbeitungsplattform des Analysators der vorliegenden Erfindung
mit einer davon entfernten Seitenplatte;
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25 zeigt
einen transversalen Teilquerschnitt der magnetischen Trenn-Waschstation;
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25A zeigt
einen transversalen Teilquerschnitt der Spitze eines Ansaugröhrchens
der magnetischen Trenn-Waschstation
mit einer Kontaminations-limitierenden kleinen Spitze, die an ihrem
Ende getragen wird;
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26 zeigt
eine Explosionsdarstellung einer Gefäß-Trägereinheit,
einer Orbitalmischerbaugruppe und einer Trennplatte der magnetischen Trenn-Waschstation;
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27 zeigt
eine Darstellung eines Teilquerschnitts einer Waschpuffer-Dispensionsdüse, eines Ansaugröhrchens
mit einer Kontaminations-limitierenden kleinen Spitze im Eingriff
mit einem Ende davon und einer Gefäß-Trägereinheit der magnetischen Trenn-Waschstation,
wobei ein in einer bevorzugten Betriebsart des Analysators verwendetes
Reaktionsgefäß der Mehrfachröhrcheneinheit,
das von der Gefäß-Trägereinheit
getragen wird und das Ansaugröhrchen
und die Kontaminations-limitierende kleine Spitze, die in ein Reaktionsgefäß der Mehrfachröhrcheneinheit
eingebracht ist, dargestellt wird;
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28 zeigt
eine Darstellung eines Teilquerschnitts der Waschpuffer-Dispensionsdüse, des
Ansaugröhrchens
und der Gefäß-Trägereinheit
der magnetischen Trenn-Waschstation, wobei die Mehrfachröhrcheneinheit,
die von der Gefäß-Trägereinheit getragen
wird, und das Ansaugröhrchen
im Eingriff mit der Kontaminations-limitierenden kleinen Spitze stehend,
die in einer Kontaminations-limitierenden Element-Haltestruktur
der Mehrfachröhrcheneinheit gehalten
wird, dargestellt wird;
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29A–29D zeigen einen Querschnitt
einer ersten Ausführungsform
einer Ablöseöffnung für kleine
Spitzen einer kleine Spitzen-Abstreifplatte der magnetischen Trenn-Waschstation und
einen Ablösevorgang
einer kleine Spitzen mittels der Ablöseöffnung für kleine Spitzen;
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30A–30D zeigen einen Querschnitt
einer zweiten Ausführungsform
einer Ablöseöffnung für kleine
Spitzen und einen Ablösevorgang
einer kleinen Spitze mittels der Ablöseöffnung für kleine Spitzen;
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31A zeigt
einen Grundriss einer dritten Ausführungsform einer Ablöseöffnung für kleine
Spitzen einer Abstreifplatte für
kleine Spitzen der magnetischen Trenn-Waschstation;
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31B–31C zeigen einen Querschnitt der
dritten Ausführungsform
der Ablöseöffnung für kleine
Spitzen und einen Ablösevorgang
einer kleinen Spitzen mittels der Ablöseöffnung für kleine Spitzen;
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32 zeigt
eine perspektivische Darstellung eines Orbitalmischers, von dem
eine Frontplatte entfernt worden ist;
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33 zeigt
eine Explosionsdarstellung des Orbitalmischers der Verarbeitungsplattform
des Analysators der vorliegenden Erfindung;
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34 zeigt
eine Grundrissaufsicht des Orbitalmischers;
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35 zeigt
eine perspektivische Darstellung einer Reagenz-Kühlkassette mit dem davon entfernten
Behälterträger;
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37 zeigt
eine Grundrissunteransicht der Reagenz-Kühlkassette;
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38 zeigt
eine Explosionsdarstellung der Reagenz-Kühlkassette;
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39 zeigt
eine perspektivische Aufsicht auf den modularen Behälterträger der
Reagenz-Kühlkassette;
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40 zeigt
eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform
eines Luminometers der Verarbeitungsplattform des Analysators der vorliegenden
Erfindung;
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41 zeigt
in Teilen eine Explosionsdarstellung des Luminometers der ersten
Ausführungsform;
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42A zeigt
eine perspektivische Teilansicht eines Transportmechanismus für Gefäße der ersten
Ausführungsform
des Luminometers;
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42B zeigt
eine Seitenansicht des Transportmechanismus für Gefäße der ersten Ausführungsform
des Luminometers;
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42C zeigt
eine Draufsicht auf den Transportmechanismus für Gefäße der ersten Ausführungsform
des Luminometers;
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43 zeigt
eine Abrissdarstellung der zweiten Ausführungsform des Luminometers
der vorliegenden Erfindung;
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44 zeigt
eine Explosionsdarstellung einer Türbaugruppe für eine Mehrfachröhrcheneinheit des
Luminometers der zweiten Ausführungsform;
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45 zeigt
eine Explosionsdarstellung einer Schließbaugruppe für eine Photosensorblende des
Luminometers der zweiten Ausführungsform;
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45A zeigt
eine perspektivische Darstellung einer Lochblende der Schließbaugruppe
des Luminometers der zweiten Ausführungsform;
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46 zeigt
eine perspektivische Darstellung einer Aufnahmebehälter-Positioniererbaugruppe
des Luminometers der zweiten Ausführungsform, die einen Aufnahmebehälter-Positionierer, der
innerhalb eines Rahmen des Aufnahmebehälter-Positionierers angeordnet
ist, beinhaltet;
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47 zeigt
eine perspektivische Darstellung des Aufnahmebehälter-Positionierers;
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48 zeigt
eine Seitenansicht der Aufnahmebehälter-Positioniererbaugruppe;
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49 zeigt
eine perspektivische Darstellung, welche den Aufnahmebehälter-Positionierer der
Aufnahmebehälter-Positioniererbaugruppe
im Betrieb darstellt, wie er eine Mehrfachröhrcheneinheit, die in einer
bevorzugten Betriebsart des Analysators verwendet wird, ergriffen
hat;
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50 zeigt
eine perspektivische Darstellung eines Transportmechanismus einer
Mehrfachröhrcheneinheit
des Luminometers der zweiten Ausführungsform;
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51 zeigt
eine perspektivische Teildarstellung, welche den Transporter einer
Mehrfachröhrcheneinheit
und die Antriebswelle des Transporters der Mehrfachröhrcheneinheit
des Luminometers darstellt;
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52 zeigt
eine perspektivische Darstellung eines unteren Chassis des Analysators
der vorliegenden Erfindung;
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53 zeigt
eine perspektivische Darstellung der rechten Schublade des unteren
Chassis;
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54 zeigt
eine perspektivische Darstellung der linken Schublade des unteren
Chassis;
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55 zeigt
eine perspektivische Darstellung eines Probenröhrchenkorbes, wie es in einer
bevorzugten Betriebsart des Analysators der vorliegenden Erfindung
verwendet wird;
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56 zeigt
eine Grundrissdraufsicht des Probenröhrchenkorbes;
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57 zeigt
einen Teilquerschnitt des Probenröhrchenkorbes durch die Linie „57–57" in 55;
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58 zeigt
eine perspektivische Darstellung einer Mehrfachröhrcheneinheit, wie sie in einer bevorzugten
Betriebsart des Analysators der vorliegenden Erfindung verwendet
wird;
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59 zeigt
eine Seitenansicht einer Kontaktbegrenzenden kleinen Pipettenspitze,
wie sie in einer bevorzugten Betriebsart des Analysators der vorliegenden
Erfindung verwendet wird und von der in 58 dargestellten Mehrfachröhrcheneinheit
getragen wird; und
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60 zeigt
eine vergrößerte Unteransicht der
Mehrfachröhrcheneinheit,
gesehen in Richtung des Pfeils „60" in 58.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform Übersicht über den
Analysator Ein automatisierter diagnostischer Analysator entsprechend
der vorliegenden Erfindung wird gewöhnlich durch die Referenznummer 50 in 1 und 2 bezeichnet. Der Analysator 50 hat
ein Gehäuse 60,
das über
eine interne Rahmenstruktur 62, die vorzugsweise aus Stahl
hergestellt ist, gebaut wird. Der Analysator 50 wird bevorzugt
durch Laufräder 64 gestützt, die
strukturell derart an der Rahmenstruktur 62 befestigt sind,
um den Analysator beweglich zu machen.
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Die verschiedenen, bei der Durchführung eines
automatisierten Assays involvierten Stationen und die Assayproben
sind innerhalb des Gehäuses 60 untergebracht.
Zusätzlich
sind die verschiedenen Lösungen,
Reagenzien und anderen Materialien, die bei der Durchführung des
Assays verwendet werden, bevorzugt innerhalb des Gehäuses 60 untergebracht,
so wie die Abfallprodukte, die gebildet werden, wenn Assays mit
dem Analysator 50 durchgeführt werden.
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Das Gehäuse 60 hat eine Ladeöffnung für ein Testgefäß 68,
das in 1 dargestellt
wird, zum Anordnen in einer nach vorne gewandten Platte des Gehäuses 60,
die jedoch ebenso in anderen Platten des Gehäuses 60 angebracht
werden könnte.
Eine Pipettentür 70 mit
einem Sichtfenster 72 und eine Karusselltür 74 mit
einem Sichtfenster 76 sind über einer üblicherweise horizontalen Arbeitsoberfläche 66 angeordnet.
Eine nach vorne herausragende, gebogene Platte 78 nimmt
ein Probenkarussell auf, das weiter unten beschrieben wird. Eine
aufklappbare bogenförmige
Probentür 80 ist
derart mit dem Gehäuse zentral
verbunden, dass sie im Bezug auf die bogenförmige Platte 78 derart
vertikal drehbar gelagert ist, um den Zugang zu einem vorderen Teil
des Probenkarussells hinter der Platte 78 zu ermöglichen.
Sensoren zeigen an, wann die Türen
geschlossen sind, und die Probentür 80, die Karusselltür 74 und
die Pipettentür 70 sind
während
des Betriebs des Analysators verschlossen. Der Schließmechanismus
für jede Tür besteht
bevorzugt aus einem Haken, der mit einem DC-Drehmagneten (ausgelegt
für den
Dauerbetrieb) mit einer Federrückstellung
verbunden ist. Bevorzugte Drehmagneten sind bei Lucas Control Systems
aus Vandalia, Ohio, Model-Nummern L-2670-034 und L-1094-034 erhältlich.
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Ein Erweiterungsabschnitt 102,
der bevorzugt aus einem transparenten oder durchscheinenden Material
hergestellt wird, erstreckt sich über den oberen Teil des Gehäuses 60,
um einen vertikalen Leerraum für
bewegliche Komponenten innerhalb des Gehäuses 60 bereitzustellen.
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Die Assays werden primär auf einer
Verarbeitungsplattform 100 durchgeführt, welches der übliche Standort
der verschiedenen Assaystationen des unten beschriebenen Analysators 50 ist.
Zur Vereinfachung der Darstellung wird die Verarbeitungsplattform 200 in 2 ohne jegliche darauf
befestigte Assaystationen dargestellt. Die Verarbeitungsplattform 200 umfasst
eine Bezugsplatte 82, an welcher die verschiedenen Stationen
direkt oder indirekt befestigt sind. Die Bezugsplatte 82 umfasst
bevorzugt eine maschinell hergestellte Aluminiumplatte. Die Verarbeitungsplattform 200,
die auch als Chemieplattform bekannt ist, teilt das Innere des Gehäuses in
den Chemiebereich, oder obere Chassis, über der Bezugsplatte 82 und
den Aufbewahrungsbereich, oder untere Chassis 1100, der
unter der Bezugsplatte 82 angeordnet ist.
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Zahlreiche Gebläse und Lüftungsöffnungen werden bevorzugt im
oberen Chassiabschnitt des Gehäuses 60 bereitgestellt,
um eine Luftzirkulation durch das obere Chassis zu erzeugen, um
dadurch überhöhte Temperaturen
im oberen Chassis zu vermeiden.
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Da der Analysator 50 der
vorliegenden Erfindung computergesteuert ist, hat der Analysator 50 eine Computersteuerung,
die schematisch als Box 1000 in 2 dargestellt ist, auf der Hochleistungssoftware
zur Analysatorsteuerung läuft,
die als „Assay-Manager-Programm" bekannt ist. Das
Assay-Manager-Programm hat eine Steuerungsroutine, welche die Bewegungen
der Testproben über
die Chemieplattform 200 überwacht und steuert.
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Das Computersystem 1000,
das den Analysator 50 steuert, kann ein autonomes Computersystem
beinhalten, das einen CPU, eine Tastatur und einen Monitor hat und
wahlweise eine Druckvorrichtung enthalten kann. Ein transportierbarer
Wagen kann ebenso zum Aufbewahren und Tragen der verschiedenen Computerkomponenten
bereitgestellt werden. Wechselweise kann die Computerhardware zum
Betrieb der Software zur Analysatorsteuerung integral innerhalb
des Gehäuses 60 des
Analysators 50 untergebracht sein.
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Die Analysatorsteuerung für die einfachen Einheiten,
wie z.B. die Steuerung der Elektromotoren und Heizkörper, die
im ganzen Analysator 50 verwendet werden, und die Überwachung
der Flüssigkeitsstände innerhalb
der Vorratsflüssigkeits-
und Abwasserbehälter
wird durch eine eingebaute Steuerung durchgeführt, die bevorzugt einen Motorola 68332 Mikroprozessor
umfasst. Schrittmotoren, die im ganzen Analysator verwendet werden,
werden ebenfalls bevorzugt durch vorprogrammierte, serienmäßig produzierte
Mikroprozessorchips gesteuert, die bei E-M Technologies, Bala Cynwyd,
Pennsylvania erhältlich sind.
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Die Verarbeitungsplattform 200 wird
schematisch in den 3 und 4 dargestellt. 3 stellt einen schematischen
Grundriss eines Teils der Verarbeitungsplattform 200 dar,
und 4 stellt eine schematische
perspektivische Ansicht des Verarbeitungsdecks dar. Die Bezugsplatte 82 bildet
die Basis der Verarbeitungsplattform 200, auf der alle
Stationen direkt oder indirekt angebracht sind.
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Die Verarbeitungsplattform 200 hat
eine Reaktionsgefäß-Eingabewarteschlange 150,
die von der Öffnung 68 vor
dem Gehäuse 60 ausgeht.
Eine Vielzahl von Reaktionsgefäßen werden
in gestapelter Form in die Eingabewarteschlange 150 geladen.
Der Zweck der Eingabewarteschlange ist es, eine festgesetzte Zahl
von Reaktionsgefäßen zu halten
und sie der Reihe nach in einer Aufnahme-Position zum Aufnehmen
durch einen Transportmechanismus (untenstehend beschrieben) bereitzustellen.
Ein Reflektionssensor in der Aufnahme-Position bestätigt die Anwesenheit eines
Gefäßes in dieser
Position. Die Eingabewarteschlange hat ebenso eine Vorrichtung zum Zählen der
darin befindlichen Gefäße zu einem
jeweils festgelegten Zeitpunkt.
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Eine Reaktionsgefäß-Transporterbaugruppe (nicht
dargestellt) innerhalb der Warteschlange bewegt die Gefäße entlang
eines Gefäß-Transportweges
in Richtung auf die Aufnahme-Position zu. Optische Sensoren zeigen
an, wann die Transporterbaugruppe in ihrer Ausgangsposition und
in der vollständig
ausgefahrenen Position ist. Die Warteschlange hat eine Schublade,
die zum Laden der Gefäße darin
herausgezogen werden kann. Bevor die Schublade geöffnet wird,
muss sie jedoch entriegelt werden und der Transporter muss den Gefäß-Transportweg freimachen.
Wenn die Schublade wieder hereingeschoben wird, wird sie verschlossen
und der Transporter ergreift die Gefäße und bewegt diese in die Aufnahmeposition.
Optische Sensoren zeigen an, wenn die Schublade geschlossen ist
und wenn der Transporter ein Gefäß ergriffen
hat. Da jedes Gefäß aus der
Aufnahme-Position durch den Transportmechanismus entfernt wird,
befördert
der Gefäßtransporter
die Gefäße eine
Gefäßbreite
weit, so dass das nächste
Gefäß sich in
der Aufnahme-Position befindet.
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Die Reaktionsgefäße sind bevorzugt integral ausgebildete
lineare Anordnungen von Teströhrchen und
bekannt als Mehrfachröhrcheneinheit
oder MTUs. Die bevorzugten Reaktionsgefäße (MTUs) werden weiter unten
im Detail beschrieben.
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Eine erste Ringbaugruppe, die in
der bevorzugten Ausführungsform
einen Probenring 250 umfasst, ist auf einer schwenkbaren
Montageplatte 130 im Abstand über der Bezugsplatte 82 befestigt.
Der Probenring 250 ist für gewöhnlich kreisförmig und enthält bevorzugt
bis zu 9 Probenkörbe 300 in
einem dazugehörigen
ringförmigen
Flüssigkeitsbehälter-Trägerabschnitt,
und jeder der Probenkörbe
enthält
bevorzugt 20 Proben-enthaltende Behälter oder Teströhrchen 320.
Der Probenring 250 ist ausgebildet und angeordnet, um über eine
erste üblicherweise
vertikale Drehachse drehbar zu sein, und liefert die Probenröhrchen 320 zu
einer Proben-Pipettierbaugruppe 450, bevorzugt einem automatisierten Roboter-Pipettier-System.
Der vordere Abschnitt des Probenrings 250 ist durch die
im Gehäuse 60 vorgesehene
aufklappbare Karusselltür 80 zugänglich,
so dass Körbe 300 mit
Teströhrchen 320 einfach
auf den Probenring 250 geladen und vom Probenring heruntergeladen
werden können.
Der Probenring 250 wird durch einen Motor betrieben, wie
weiter unten noch detaillierter beschrieben wird.
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Eine zweite Ringbaugruppe, die in
der bevorzugten Ausführungsform
ein Rad für
Pipettenspitzen 350 umfasst, ist in einem inneren Abschnitt
des Probenrings 250 angeordnet, so dass zumindest ein Teil des äußeren Umfangs
des Rades für
Pipettenspitzen 350 radial im Inneren der inneren Peripherie
des Rings 250 angeordnet ist. Das Rad für Pipettenspitzen 350 trägt eine
Vielzahl von handelsüblichen
Packungen mit Pipettenspitzen. Das Rad für Pipettenspitzen 350 ist
motorbetrieben, um sich unabhängig vom
Probenring 250 über
eine zweite Drehachse, die im Allgemeinen parallel zur ersten Drehachse
des Probenrings 250 liegt, zu drehen.
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Eine innere drehbare Baugruppe, die
ausgebildet und angeordnet ist, um eine Vielzahl von Flüssigkeitsbehältern zu
tragen, wird auf einem inneren Abschnitt des Rades für Pipettenspitzen 350 bereitgestellt.
In der bevorzugten Ausführungsform
umfasst die innere drehbare Baugruppe einen mehrachsigen Mischer 400,
der radial im Innern des Rads für Pipettenspitzen 350 (d.h.,
der zweiten Ringbaugruppe) und des Probenringes 250 (d.h.,
die erste Ringbaugruppe) angeordnet ist. Der mehrachsige Mischer 400 hat
einen drehbaren Drehteller 414, der um eine dritte Drehachse
drehbar ist, die im Allgemeinen parallel zur ersten und zweiten
Drehachse liegt und auf der vier unabhängig und exzentrisch drehbare
Behälterhalter 406 befestigt
sind. Jeder der Behälterhalter 406 nimmt
einen Behälter
auf, bevorzugt in Form einer Kunststoffflasche, die eine flüssige Suspension
aus magnetischen Partikeln mit immobilisierten Polynukleotiden und
Polynukleotidsonden zum Einfangen enthält. Jeder Behälterhalter 406 hat für gewöhnlich eine
zylindrische Form und hat eine Symmetrieachse oder Drehachse. Der
mehrachsige Mischer 400 dreht in Bezug auf das Zentrum
des Halters 406 jeden der Behälter exzentrisch, während zur gleichen
Zeit der Drehteller 414 derart um sein Zentrum rotiert,
um ein im Wesentlichen regelmäßiges Schütteln der
Behälter
zu ermöglichen,
damit die magnetischen Partikel innerhalb der Flüssigkeit in Suspension bleiben.
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Die Proben-Pipettierbaugruppe oder
Roboter 450 ist an der Rahmenstruktur 62 (siehe 2) in einer Position über dem
Probenring 250 und dem Rad für Pipettenspitzen 350 befestigt.
Die Proben-Pipettierbaugruppe 450 hat eine Pipettiereinheit 456 mit
einer röhrchenförmigen Sonde 457,
die an einer Gerüstbaugruppe
befestigt ist, um eine X,Y,Z-Bewegung zu ermöglichen. Besonders die Pipettiereinheit 465 ist
in der Y-Richtung entlang einer in einer lateralen Schiene 454 ausgebildeten
Bahn 458 geradlinig bewegbar, und die laterale Schiene 454 ist
in der X-Richtung entlang der längslaufenden
Bahn 452 der Länge
nach bewegbar. Die Pipettiereinheit 456 ermöglicht eine
vertikale oder eine Bewegung entlang der Z-Achse der Sonde 457. Antriebsmechanismen innerhalb
der Proben-Pipettierbaugruppe 450 bringen
die Pipettiereinheit 456 zu den richtigen X,Y,Z-Koordinaten
innerhalb des Analysators 50, um Flüssigkeiten zu pipettieren,
die Sonde 457 der Pipettiereinheit 456 zu spülen, um
eine Schutzspitze von einem Ende der Sonder 457 der Pipettiereinheit 456 abzustreifen
oder um die Pipettiereinheit 456 bei Nichtgebrauch zu verstauen,
z.B. in einer „Ausgangs"-Position. Jede Achse
der Proben-Pipettierbaugruppe 450 wird
auf bekannte und konventionelle Weise durch einen Schrittmotor betrieben.
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Die Pipettierbaugruppe ist bevorzugt
ein serienmäßig hergestelltes
Produkt. Zur Zeit wird der Robotic Sample Processor, Modellnummer RSP9000,
erhältlich
bei Cavro Inc. in Sunnyvale, Kalifornien, bevorzugt. Dieses Modell
hat einen einzelnen Gerüstarm.
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Die Proben-Pipettierbaugruppe 450 ist
bevorzugt mit einer Spritzenpumpe (nicht dargestellt) (Cavro XP
3000 ist verwendet worden) und einer DC-betriebenen Diaphragmasystem-Flüssigkeitsspülpumpe (nicht
dargestellt) verbunden. Die Spritzenpumpe der Proben-Pipettierbaugruppe 450 ist bevorzugt
mit der internen Rahmenstruktur 62 innerhalb des Gehäuses 60 des
Analysators 50 in einer Position über der linken Seite der Chemieplattform 200 befestigt,
und ist mit der Pipettiereinheit 456 über geeignete Leitungen (nicht
dargestellt) oder andere Verbindungsstrukturen verbunden.
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Eine Öffnung zur Probenbereitstellung 252 wird
in der Montageplatte 130 bereitgestellt, so dass die Proben-Pipettierbaugruppe 450 Zugang
zu einem Reaktionsgefäß 160 in
der Eingangswarteschlange 150 erhält, die unter der Montageplatte 130 angeordnet
ist.
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Die Proben-Pipettierbaugruppe 450 des Analysators 50 greift
vom Probenring 250 getragene Probenröhrchen 320 durch die Öffnungen 140, 142 einer
erhöhten
Deckplatte 138 und greift sich Pipettenspitzen, die vom
Rad für
Pipettenspitzen 350 nahe der hinteren Abschnitte des Probenrings 250 bzw. des
Rades für
Pipettenspitzen 350 getragen werden. Dementsprechend erhält ein Praktiker
durch das Öffnen
der Karusselltür 80 während des
Betriebs des Analysators Zugang zu den vorderen Abschnitten des
Probenrings 250 und der Rades für Pipettenspitzen 350,
ohne die Pipettiervorgänge
zu beeinträchtigen.
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Eine Station zum Spülen/Beseitigen
von Spitzen 340 ist neben dem Probenring 250 auf
der Montageplatte 130 angrenzend angeordnet. Die Station 340 hat
eine Röhre
zum Beseitigen der Spitzen 342 und ein Waschbecken 346.
Während
der Probenvorbereitung kann sich die Pipettiereinheit 456 der
Proben-Pipettierbaugruppe 450 in Position über das
Waschbecken 346 bringen, wo die röhrchenförmige Sonde 457 durch
Pumpen von destilliertem Wasser durch die Sonde 457 gespült werden
kann, wobei das Waschbecken 346 bevorzugt durch einen flexiblen
Schlauch (nicht dargestellt) mit einem Behälter für Flüssigkeitsabfälle im unteren
Chassis 1100 verbunden ist.
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Die Röhre zum Beseitigen der Spitzen 342 umfasst
ein aufrechtes röhrchenförmiges Element. Während der Übertragung
einer Probe von einem Probenröhrchen 320 in
ein Reaktionsgefäß 160 wird eine
verlängerte
Pipettenspitze am Ende der röhrchenförmigen Sonde 457 der
Pipettiereinheit 456 kraftschlüssig befestigt, so dass das
Probenmaterial nicht mit der röhrchenförmigen Sonde 457 der
Pipettiereinheit 456 in Kontakt kommt, wenn Material aus einem
Probenröhrchen 320 in
die verlängerte
Pipettenspitze aufgezogen wird. Nachdem eine Probe von einem Probenröhrchen 320 übertragen
worden ist, ist es wichtig, die zum Übertragen der Probe verwendete
Pipettenspitze nicht noch einmal für eine andere nicht verwendete
Probe zu verwenden. Daher bewegt sich nach dem Übertragen der Probe die Pipettiereinheit 456 in
eine Position über
der Röhre
zum Beseitigen der Spitzen 342 und wirft die verwendete Einweg-Pipettenspitze
in die Röhre
zum Beseitigen der Spitzen 342, die mit einem der im unteren
Chassis 1100 getragenen Behälter für Feststoffabfälle verbunden
ist, ab.
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Eine verlängerte Pipettenspitze ist ebenfalls bevorzugt
kraftschlüssig
mit der Sonde 457 zum Übertragen
des Reagenzes zum Einfangen von Targets aus vom mehrachsigen Mischer 400 getragenen Behältern in
ein Reaktionsgefäß 160 verbunden. Nach
der Übertragung
des Reagenzes wird die Pipettenspitze beseitigt.
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Wie bereits festgestellt sind der
Probenring 250, das Rad für die Pipettenspitzen 350 und
der mehrachsige Mischer 400 bevorzugt auf einer klappbaren
Montageplatte 130 (siehe 5 und 6), die über der Bezugsplatte 82 getragen
wird, befestigt. Die Montageplatte 130 ist an ihrem hinteren
Ende 132 klappbar (siehe 6),
so dass die darauf befestigte Platte und der Ring 250,
das Rad 350 und der Mischer 400 aufwärts geschwenkt
werden können, um
den Zugang zum Bereich der Chemieplattform unter der Montageplatte
zu ermöglichen.
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Ein erster oder rechter Transportmechanismus 500 ist
auf der Bezugsplatte 82 unter der Montageplatte 130 und
dem Probenring 250 im Allgemeinen auf der gleichen Ebene
wie die Eingangswarteschlange 150 befestigt. Der Transportmechanismus 500 hat
einen sich drehenden Hauptabschnitt 504, der eine Gefäß-Trägerbaugruppe
und einen ausfahrbaren Stellhaken 506, der innerhalb des
Hauptabschnitts 504 und in Bezug darauf mit Hilfe einer
angetriebenen Hakenelement-Antriebsbaugruppe ausfahrbar und einziehbar
ist, definiert. Jedes der Reaktionsgefäße 160 hat bevorzugt
handhabbare Strukturen, die in den ausfahrbaren Stellhaken 506 eingreifen
können,
so dass der Transportmechanismus 500 ein Reaktionsgefäß 160 ergreifen
und handhaben kann und es von einem Ort auf der Verarbeitungsplattform 200 zu
einem anderen bewegen kann, da das Reaktionsgefäß während der Durchführung eines
Assays innerhalb des Reaktionsgefäßes 160 der Reihe
nach von einer Station zur anderen bewegt wird.
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Ein zweiter oder linker Transportmechanismus 502 mit
einer im Wesentlichen identischer Konstruktion wie der erste Verteilerarm 500 ist
ebenso auf der Verarbeitungsplattform 200 enthalten.
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Eine Vielzahl von Parkstationen für Gefäße 210 sind
ebenfalls unter der Montageplatte 130 angeordnet. Die Parkstationen 210,
wie ihr Name bereits impliziert, sind Strukturen zum Halten von
Proben-enthaltenden Reaktionsgefäßen, bis
die Assay-durchführenden
Stationen auf der Verarbeitungsplattform 200 des Analysators 50 bereit
sind, die Reaktionsgefäße aufzunehmen.
Die Reaktionsgefäße werden
durch den Transportmechanismus 500 je nach Erfordernis
in die Stationen zum Abstellen 210 eingeführt und
zurückgeholt.
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Ein rechter Orbitalmischer 550 ist
an der Bezugsplatte 82 befestigt und nimmt darin eingesetzte Reaktionsgefäße 160 durch
den rechten Transportmechanismus 500 auf. Der Orbitalmischer
wird bereitgestellt, um die Inhalte des Reaktionsgefäßes 160 zu
vermengen. Nachdem das Vermengen beendet ist, entfernt der rechte
Transportmechanismus 500 das Reaktionsgefäß vom rechten
Orbitalmischer 550 und bewegt es zu einem anderen Ort auf
der Verarbeitungsplattform.
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Viele Inkubatoren 600, 602, 604, 606 mit
im Wesentlichen identischen Aufbau werden bereitgestellt. Inkubatoren 600, 602, 604,
und 606. sind bevorzugt drehbare Inkubatoren. Obgleich das jeweils durchzuführende Assay
und die gewünschte
Durchsatzleistung die gewünschte
Anzahl der erforderlichen Inkubatoren bestimmen wird, werden bevorzugt vier
Inkubatoren im Analysator 50 bereitgestellt.
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Wie im Detail weiter unten beschrieben
wird, hat jeder Inkubator (600, 602, 604, 606)
eine erste und kann auch eine zweite Gefäßzugangsöffnung haben, durch die ein
Transportmechanismus 500 oder 502 ein Reaktionsgefäß 160 in
den Inkubator einführen
kann oder ein Reaktionsgefäß 160 aus dem
Inkubator herausholen kann. Innerhalb jedes Inkubators (600, 602, 604, 606)
befindet sich ein drehbares Gefäß-Trägerkarussell,
das eine Vielzahl von Reaktiongefäßen 160 innerhalb
einzelner Gefäßstationen
aufweist, während
die Gefäße inkubiert
werden. Für
das diagnostische Assay auf Nukleinsäurebasis, das bevorzugt mit
dem Analysator 50 der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird,
ist ein erster drehbarer Inkubator 600 ein Inkubator zum
Target-Einfangen und Annealing, ein zweiter drehbarer Inkubator 602 ist
ein temperaturgeregelter Pre-Read-Inkubator zum Abkühlen (auch
bekannt als ein „AT-Inkubator"), ein dritter drehbarer
Inkubator 604 ist ein Amplifikationsinkubator und ein vierter drehbarer
Inkubator 606 ist ein Hybridisations-Schutzassayinkubator. Der Aufbau, die
Funktion und die Rolle der Inkubatoren bei der allgemeinen Durchführung des
Assays werden im Detail weiter unten beschrieben.
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Die Verarbeitungsplattform 200 hat
bevorzugt ebenfalls eine Vielzahl von Temperatur-Ramp-Stationen 700.
Zwei dieser Stationen 700 werden an der Bezugsplatte 82 befestigt
zwischen den Inkubatoren 602 und 604 in 3 dargestellt. Zusätzliche
Ramp-Stationen können
an anderen Stellen auf der Verarbeitungsplattform 200 angeordnet
sein, wo sie für
einen der Transportmechaniimen 500, 502 zugänglich sind.
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Ein Reaktionsgefäß 160 kann entweder durch
einen Transportmechanismus 500 oder 502 in einer
Temperatur-Ramp-Station 700 angeordnet
werden oder aus ihr entfernt werden. Jede Ramp-Station 700 erhöht entweder
oder erniedrigt die Temperatur des Reaktionsgefäßes und seines Inhaltes bis
auf eine gewünschte
Temperatur, bevor das Gefäß in einem
anderen Inkubator oder einer anderen Temperatur empfindlichen Station
angeordnet wird. Durch das Einstellen des Reaktionsgefäßes und
seines Inhaltes auf eine gewünschte
Temperatur vor dem Einsetzen in einen der Inkubatoren (600, 602, 604, 606),
werden Temperaturveränderungen
innerhalb des Inkubators minimiert.
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Die Verarbeitungsplattform 200 hat
ebenfalls magnetische Trenn-Waschstationen 800 zur Durchführung eines
magnetischen Trenn-Waschvorganges. Jede magnetische Trenn-Waschstation 800 kann
jeweils einen Waschvorgang an einem Reaktionsgefäß 160 aufnehmen und
durchführen.
Um daher die gewünschte
Durchsatzleistung zu erzielen, werden fünf parallel arbeitende magnetische Trenn-Waschstationen 800 bevorzugt.
Die Gefäße 160 werden
durch den linken Transportmechanismus 502 in die magnetischen
Trenn-Waschstationen 800 eingesetzt und aus der magnetischen
Trenn-Waschstationen 800 entfernt.
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Ein Reagenz-Kühlkassette 900 ist
an der Bezugsplatte 82 in etwa zwischen den Inkubatoren 604 und 606 befestigt.
Die Reagenz-Kühlkassette 900 umfasst
eine Karussell-Struktur mit einer Vielzahl von Behältergefäßen zum
Halten der Flaschen mit Temperatur empfindlichen Reagenzien. Das
Karussell befindet sich innerhalb einer gekühlten Gehäusestruktur, die eine Abdeckung
mit darin ausgebildeten Löchern
für den
Pipettenzugang aufweist.
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Ein zweiter oder linker Orbitalmischer 552, der
im Wesentlichen mit dem rechten Orbitalmischer 550 identisch
ist, ist zwischen den Inkubatoren 606 und 604 angeordnet.
Der linke Orbitalmischer 552 hat Düsen zum Dispensieren und Leitungen
zum Dispensieren von Flüssigkeiten
in das Reaktionsgefäß, das sich
innerhalb des linken Orbitalmischers 552 befindet.
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Eine Reagenz-Pipettierbaugruppe oder
Roboter 470 hat eine doppelte Gerüststruktur, die mit der Rahmenstruktur 62 (siehe 2) verbunden ist und für gewöhnlich über den
Inkubatoren 604 und 606 auf der linken Seite der
Verarbeitungsplattform 200 angeordnet ist. Insbesondere
hat die Reagenz-Pipettierbaugruppe 470 die
Pipettiereinheiten 480 und 482. Die Pipettiereinheit 480 hat
eine röhrchenförmige Sonde 481 und
ist für
lineare Bewegungen ausgerichtet, für gewöhnlich in X-Richtung entlang der Bahn 474 der
seitlichen Schiene 476, und die Pipettiereinheit 482,
die eine röhrchenförmige Sonde 483 hat,
ist ebenso für
eine lineare Bewegung ausgerichtet, für gewöhnlich in X-Richtung entlang der
Bahn 484 der seitlichen Schiene 478. Die seitlichen
Schienen 476 und 478 können für gewöhnlich in Y-Richtung entlang
der senkrechten Bahn 472 versetzt werden. Jede Pipettiereinheit 480, 482 ermöglicht eigenständig eine
vertikale oder Z-Achsenbewegung der entsprechenden Sonde 481, 483.
Antriebsmechanismen innerhalb der Baugruppe 470 bringen die
Pipettiereinheiten 480, 482 an die richtigen X,Y,Z-Koordinaten
innerhalb des Analysators 50, um Flüssigkeiten zu pipettieren,
um die röhrchenförmigen Sonden 481, 483 der
entsprechenden Pipettiereinheiten 480, 482 zu
spülen
oder um die Pipettiereinheiten 480, 482 bei Nichtgebrauch
zu verstauen, z.B. in „Ausgangs"-Positionen. Jede
Achse der Pipettierbaugruppe 470 wird durch einen Schrittmotor
angetrieben.
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Die Reagenz-Pipettierbaugruppe 470 ist
bevorzugt ein serienmäßig hergestelltes
Produkt. Die derzeit bevorzugte Einheit ist der Cavro Robotics Sample
Processor, Modell RSP9000 mit zwei Gerüstarmen.
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Die Pipettiereinheiten 480, 482 der
Reagenz-Pipettierbaugruppe 470 sind
bevorzugt jeweils mit einer entsprechenden Spritzenpumpe (nicht
dargestellt) (die Cavro XP 300 ist verwendet worden) und einer DC-betriebenen
Diaphragmasystem-Flussigkeitsspülpumpe
verbunden. Die Spritzenpumpen der Reagenz-Pipettierbaugruppe 470 sind
bevorzugt an der inneren Rahmenstruktur 62 innerhalb des
Gehäuses 60 des
Analysators 50 in einer Position über der linken Seite der Chemieplattform 200 befestigt und
sind mit den entsprechenden Pipettiereinheiten 480, 482 über geeignete
Röhren
(nicht dargestellt) oder andere Verbindungsstrukturen verbunden.
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Jede Pipettiereinheit 480, 482 hat
bevorzugt die Fähigkeit
zur Bestimmung kapazitiver Niveaus. Das Bestimmen kapazitiver Niveaus,
die für
gewöhnlich
in der medizinischen Instrumentationstechnik bekannt ist, macht
sich Veränderungen
der Kapazität
zu nutze, wenn das Dielektrikum eines kapazitiven Widerstandes,
der durch die Pipettiereinheit als eine Platte des kapazitiven Widerstandes
und die Struktur und Hardware, welche den durch die Pipettiereinheit ergriffenen
Behälter
umgibt, als gegenüberliegende Platte
gebildet wird, von Luft in Flüssigkeit überwechselt,
um zu bestimmen, wann die Sonde der Pipettiereinheit in die Flüssigkeit
innerhalb eines Behälters eingedrungen
ist. Durch Bestimmen der vertikalen Position der Sonde der Pipettiereinheit,
die durch das Überwachen
des Schrittmotors, der die vertikale Bewegung der Pipettiereinheit
steuert, bekannt sein dürfte,
kann der Flüssigkeitsstand
innerhalb des durch die Pipettiereinheit festgehaltenen Behälters bestimmt
werden.
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Die Pipettiereinheit 480 überträgt Reagenzien
aus der Reagenz-Kühlkassette 900 in
Reaktionsgefäße, die
innerhalb des Inkubators 606 oder des Orbitalmischers 552 angeordnet
sind, und die Pipettiereinheit 482 überträgt Reagenzmaterialien aus der Reagenz-Kühlkassette 900 in
Reaktionsgefäße, die innerhalb
des Amplifikationsinkubators 604 oder des Orbitalmischers 552 angeordnet
sind.
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Die Pipettiereinheiten 480, 482 nutzen
die Bestimmung der kapazitiven Niveaus, um den Flüssigkeitsstand
innerhalb eines Behälters
zu bestimmen und tauchen nur einen kleinen Teil des Endes der Sonde
der Pipettiereinheit ein, um Flüssigkeit
aus dem Behälter
zu pipettieren. Die Pipettiereinheiten 480, 482 senken
sich bevorzugt, wenn Flüssigkeit
in die entsprechenden röhrchenförmigen Sonden 481, 483 pipettiert
wird, um das Ende der Sonden in gleichbleibender Tiefe eingetaucht
zu lassen. Nach dem Aufziehen von Reagenz in die röhrchenförmige Sonde
der Pipettiereinheit 480 oder 482 bilden die Pipettiereinheiten
für den
Transport einen minimalen Luftspalt von 10 μl am Ende der entsprechenden Sonde 481 oder
483, um sicherzustellen, dass keine Tropfen vom Ende der Sonde herunterfallen,
wenn die Pipettiereinheit über
die Chemieplattform 200 zu einer anderen Stelle bewegt
wird.
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Die Ergebnisse der bevorzugt im Analysator 50 der
vorliegenden Erfindung durchgeführten
Assays werden durch die Menge an Chemilumineszenz oder Licht, das
von einem Aufnahmebehälter 162 emittiert
wird, am Ende der entsprechenden Präparationsschritte ermittelt.
Insbesondere werden die Ergebnisse des Assays durch die Menge an
Licht, das durch einen mit hybridisierten Polynukleotidsonden assoziierten
Marker am Ende des Assays emittiert wird, bestimmt. Infolgedessen
hat die Bearbeitungsplattform 200 ein Luminometer 950 zum
Detektieren und/oder Quantifizieren der Menge an Licht, das durch
die Inhalte des Reaktionsgefäßes emittiert wird.
Kurz gesagt, umfasst das Luminometer 950 ein Gehäuse durch
das sich das Reaktionsgefäß unter dem
Einfluss eines Transportmechanismus, eines Photomultipliers und
assoziierter Elektronik bewegt. Verschiedene Ausführungsformen
des Luminometers werden weiter unten im Detail beschrieben.
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Die Verarbeitungsplattform 200 hat
bevorzugt ebenfalls eine Deaktivierungswarteschlange 750.
Das im Analysator 50 durchgeführte Assay schließt die Isolation
und Amplifikation von Nukleinsäuren
mit ein, die zumindest zu einem entsprechenden Organismus oder Zelle
gehören.
Daher ist es wünschenswert,
die Inhalte des Reaktionsgefäßes 160 zu
deaktivieren, üblicherweise
durch Dispensieren eines Reagenzes auf Bleichebasis in das Reaktionsgefäß 160 am
Ende des Assays. Diese Deaktivierung findet innerhalb der Deaktivierungswarteschlange 750 statt.
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Nach der Deaktivierung werden die
deaktivierten Inhalte des Reaktionsgefäßes 160 in einem der
Behälter
für Flüssigabfälle des
unteren Chassis 1100 gelagert und das verwendete Reaktionsgefäß wird in
einen dafür
bestimmten Behälter
für Feststoffabfälle innerhalb
des unteren Chassis 1100 geworfen. Das Reaktionsgefäß wird bevorzugt
nicht wiederverwendet.
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Analysatorbetrieb
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Der Betrieb des Analysators 50 und
der Aufbau, das Zusammenwirken und das Wechselwirken der oben beschriebenen
Stationen, Komponenten und Module wird durch Beschreiben des Betriebs
des Analysators 50 bei Durchführung einer Assayform, die
mit dem Analysator 50 durchgeführt werden kann, anhand einer
einzelnen Testprobe erläutert.
Andere diagnostische Assays, welche die Verwendung einer oder mehrerer
der hier beschriebenen Stationen, Komponenten und Module erforderlich
macht, können
ebenso mit dem Analysator 50 durchgeführt werden. Die hier wiedergegebene
Beschreibung eines bestimmten Assayverfahrens ist lediglich zum
Zweck der Veranschaulichung des Betriebs und Wechselwirkens der
verschiedenen Stationen, Komponenten und Module des Analysator 50 gedacht
und soll keine begrenzende Wirkung haben. Der Durchschnittsfachmann
auf dem Gebiet der diagnostischen Untersuchungen wird erkennen,
dass verschiedenste chemische und biologische Assays mit dem Analysator 50 der
vorliegenden Erfindung in automatisierter Form durchgeführt werden
können.
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Der Analysator 50 wird anfänglich durch
das Laden von Vorratsflüssigkeiten
in das Gehäuse
zum Lagern von Flüssigkeiten
des untere Chassis 1100 und Verbinden der Vorratsflüssigkeitsbehälter zu
den geeigneten Schläuchen
(nicht dargestellt) für
einen Assaydurchlauf konfiguriert.
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Der Analysator wird bevorzugt in
einem sequentiellen Prozess hochgefahren, wobei am Anfang Stationen
oder Module hochgefahren werden, die im Verfahren früh benötigt werden
und danach Stationen, die erst später im Verfahren benötigt werden. Das
dient zum Sparen von Energie und vermeidet auch starke Stromüberspannungen,
die ein Einschalten des gesamten Analysators begleiten und die Abschaltungen
auslösen
würden.
Der Analysator benutzt bei Nichtgebrauch auch einen „Schlaf"-Modus. Während des „Schlaf"-Modus wird dem Analysator eine minimale
Menge an Energie zugeführt,
um große
Stromstöße zu vermeiden,
die wiederum notwendig wären,
um einen vollständig
abgeschalteten Analysator hochzufahren.
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Viele Reaktionsgefäße 160,
bevorzugt in Form von Kunststoff, zusammengefasst ausgebildete Mehrfachröhrcheneinheiten
(MTUs), die im Detail weiter unten beschrieben werden, werden durch
die Öffnung 68 in
die Eingabewarteschlange 150 geladen. Im weiteren werden
die Reaktionsgefäße 160 in Übereinstimmung
mit der bevorzugten Art der Verwendung des Analysators 50 als
MTUs bezeichnet.
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Die Reaktionsgefäß-Transporterbaugruppe (nicht
dargestellt) innerhalb der Eingabewarteschlange 150 bewegt
die MTUs von der Ladeöffnung 68 in die
Aufnahme-Position am Ende der Warteschlange 150. Der rechte
Transportmechanismus 500 nimmt eine MTU 160 vom
Ende der Warteschlange 150 auf und bewegt sie zu einem
Strichcode-Leser 253, um das einzigartige Strichcode-Etikett
auf dieser MTU zu lesen, das diese MTU identifiziert. Vom Strichcode-Leser 253 wird
die MTU zu einer verfügbaren Proben-Transportstation 255 unter
der Öffnung 252 bewegt.
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Mehrfachröhrcheneinheiten
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Wie in 58 dargestellt, umfasst eine MTU 160 eine
Vielzahl von einzelnen Aufnahmebehältern 162, bevorzugt
fünf. Die
Aufnahmebehälter 162,
bevorzugt in Form von zylindrischen Röhrchen mit geöffneten
Kopfenden und geschlossenen Böden,
sind miteinander über
eine Verbindungsrippenstruktur 164 verbunden, die eine
abwärts
gerichtete Schulter definiert, die sich senkrecht entlang beider
Seiten der MTU 160 erstreckt.
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Die MTU 160 wird bevorzugt
aus spritzgegossenem Polypropylen gebildet. Das am meiste bevorzugte
Polyproyplen wird von Montell Polyolefins, in Wilmington, Delaware,
Produkt Nummer PD701NW verkauft. Das Montell-Material wird verwendet,
da es einfach formbar ist, chemisch kompatibel mit der bevorzugten
Betriebsart des Analysators 50 ist und eine begrenzte Anzahl
von statischen Entladungsereignissen aufweist, die bei der genauen Detektion
oder Quantifizierung der Chemielumineszenz stören könnten.
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Eine gebogene Abschirmstruktur 169 wird
an einem Ende der MTU 160 bereitgestellt. Eine Struktur zum
Manipulieren der MTU 166, um sie durch einen der Transportmechanismen 500, 502 zu
ergreifen, erstreckt sich von der Abschirmstruktur 169.
Die Struktur zum Manipulieren der MTU 166 umfasst eine sich
seitlich ausstreckende Platte 168, die sich von der Abschirmstruktur 160 durch
einen sich vertikal ausstreckendes Stück 167 am gegenüberliegenden Ende
der Platte 168 erstreckt. Eine Verstärkungswand 165 erstreckt
sich von der seitlichen Platte 168 aus nach unten zwischen
die Abschirmstruktur 169 und das vertikale Stück 167.
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Wie in 60 dargestellt, haben die Abschirmstruktur 169 und
das vertikale Stück 167 sich einander
zuwendende konvexe Oberflächen.
Die MTU 160 wird durch die Transportmechanismen 500, 502 und
andere Komponenten, wie im Folgenden beschrieben wird, durch seitliches
Bewegen eines Elementes zum Ergreifen (in Richtung „A") in die Lücke zwischen
der Abschirmstruktur 169 und dem vertikalen Stück 167,
ergriffen. Die konvexen Oberflächen der
Abschirmstruktur 169 und des vertikalen Stücks 167 gewährleisten
weitere Erfassungspunkte für
ein Element zum Ergreifen, das eine seitliche relative Bewegung
in die Lücke
durchführt.
Die konvexe Oberfläche
des vertikalen Stücks 167 und
der Abschirmstruktur 169 haben erhöhte Abschnitte 171 bzw. 172, die
dort an zentralen Abschnitten ausgebildet werden. Der Zweck der
Abschnitte 171, 172 wird weiter unten beschrieben.
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Eine Struktur zum Aufnehmen von Etiketten 174 mit
einer flachen Oberfläche
zum Aufnehmen von Etiketten 175 wird an einem Ende des
MTU 160 gegenüber
der Abschirmstruktur 169 und der Struktur zum Manipulieren
der MTU 166 bereitgestellt. Etiketten, wie z.B. auslesbare
Strichcodes, können
auf der Oberfläche 165 angebracht
werden, um Informationen zur Identifikation und zur Anweisung auf
der MTU 160 zur Verfügung
zu stellen.
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Die MTU 160 hat neben der
geöffneten
Mündung
des entsprechenden Aufnahmebehälters 162 bevorzugt
Strukturen zum Halten von kleinen Spitzen 176. Jede Struktur
zum Halten von kleinen Spitzen 176 stellt eine zylindrische Öffnung,
innerhalb der sie eine Kontakt-begrenzende kleine Spitze 170 aufnimmt,
bereit. Der Aufbau und die Funktion der kleinen Spitze 170 wird
weiter unten beschrieben. Jede Haltestruktur 176 ist ausgebildet
und angeordnet, um eine kleine Spitze 170 in einer Weise
kraftschlüssig aufzunehmen,
damit das Herausfallen der kleinen Spitze 170 aus der Haltestruktur 176 verhindert
wird, wenn die MTU 160 in die Gegenrichtung umkehrt, ermöglicht es
der kleinen Spitze 170 jedoch, aus der Haltestruktur 176 entfernt
zu werden, wenn sie durch eine Pipette ergriffen wird.
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Wie in 59 dargestellt, umfasst die kleine Spitze 170 eine
im Allgemeinen zylindrische Struktur mit einem peripheren Kragenflansch 177 und
einem oberen Kragen 178 mit einem im Allgemeinen größeren Durchmesser
als der untere Abschnitt 169 der kleinen Spitze 170.
Die kleine Spitze 170 wird bevorzugt aus leitfähigem Polypropylen
gebildet. Wenn die kleine Spitze in eine Öffnung einer Haltestruktur 176 eingesetzt
wird, berührt
der Flansch 177 die Oberseite der Struktur 176 und
der Kragen 178 ermöglicht eine
geschützte
jedoch lösbare
Presspassung zwischen der kleinen Spitze 170 und der Haltestruktur 176.
Eine sich axial erstreckende durchgehende Bohrung 180 geht
durch die kleine Spitze. Die Bohrung 180 enthält ein nach
außen
gerichtetes konisch erweitertes Ende 181 an der Oberseite
der kleinen Spitze 170, die das Einführen einer röhrchenförmigen Sonde
für Pipetten
(nicht dargestellt) in die kleine Spitze 170 erleichtert.
Zwei ringförmige
Kanten 183 kleiden die innere Wand der Bohrung 180 aus.
Die Kanten 183 ermöglichen
eine kraftschlüssige
Presspassung zwischen der kleinen Spitze 170 und einer in
die kleine Spitze 170 eingeführten röhrchenförmigen Sonde.
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Das untere Ende der kleinen Spitze 170 hat bevorzugt
einen abgeschrägten
Teil 182. Wenn die kleine Spitze 170 am Ende eines
Ansaugers verwendet wird, der am Boden eines Reaktionsgefäßes, wie z.B.
eines Aufnahmebehälters 162 einer
MTU 160, eingebracht wird, verhindert der abgeschrägte Abschnitt 182 die
Ausbildung eines Vakuums zwischen dem Ende der kleinen Spitze 170 und
dem Boden des Reaktionsaufnahmebehälters.
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Unteres Chassis
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Eine Ausführungsform des unteren Chassis der
vorliegenden Erfindung wird in den 52–54 dargestellt. Das untere
Chassis 1100 hat einen Stahlrahmen 1101 mit einer
schwarzen Polyurethan-Pulverbeschichtung, einem zwischen den Behältern angeordneten
herausziehbaren Tropfbehälter 1102, eine
rechte Schublade 1104 und eine linke Schublade 1106.
Die linke Schublade 1106 ist gegenwärtig innerhalb des unteren
Chassis 1100 zentral angeordnet. Die äußere linke Seite des unteren
Chassis 1100 beherbergt verschiedene Systemkomponenten
zur Stromversorgung und andere Mechanismen des Analysators, wie
z.B. sieben auf einer Befestigungsplattform 1154 befestigten
Spritzenpumpen 1152, einer Vakuumpumpe 1162, die
bevorzugt auf dem Boden des unteren Chassis 1100 auf Schwingungsabsorbern
(nicht dargestellt) befestigt ist, eine Stromversorgungseinheit 1156,
Netzfilter 1158 und Gebläse 1160.
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Für
jede der fünf
magnetischen Trenn-Waschstationen 800 ist eine andere Spritzenpumpe 1152 bestimmt,
eine ist für
den linken Orbitalmischer 552 bestimmt und eine ist für die Deaktivierungswarteschlange 750 bestimmt.
Obwohl Spritzenpumpen bevorzugt werden, können alternative dazu peristaltische
Pumpen verwendet werden.
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Die Vakuumpumpe 1162 bedient
jede der magnetischen Trenn-Waschstationen 800 und
die Deaktivierungswarteschlange 750. Die bevorzugte Auslegung
der Vakuumpumpe liegt bei 0.15–0.18 m3/min (5.3–6.5 cfm) bei 0"Hg und 0.12–0.147 m3/min (4.2–5.2 cfm) bei 5"Hg. Eine bevorzugte
Vakuumpumpe ist erhältlich
bei Thomas Industries, Inc. in Sheboygan, Wisconsin mit der Modellnummer 275000HI60.
Ein Kondensator 1172 wird in Verbindung mit der Pumpe 1162 verkauft.
Die Stromversorgungseinheit 1156 ist bevorzugt ein ASTEC,
Modellnummer VSl-B5-B7-03, erhältlich
bei ASTEC America, Inc., in Carlsbad, Kalifornien. Die Stromversorgungseinheit 1156 arbeitet
mit 220 Volt, im Bereich von 50–60
Hz, d.h. Strom aus einer üblichen 220-Volt-Steckdose.
Der Netzfilter 1158 ist bevorzugt ein Corcom Modell 20MV1-Filter,
der bei Corcom, Inc. in Libertyville, Illinois erhältlich ist.
Die Gebläse 1160 sind
bevorzugt Whisper XLDC-Ventilatoren, die bei Comair Rotron, in San
Ysidro, Kalifornien erhältlich
sind. Jedes Gebläse
wird über
einen 24VDC-Motor mit Strom versorgt und hat eine 2.12 m3/min (75 cfm) Ausstoßleistung. Wie in 52 dargestellt, sind die
Gebläse 1160 bevorzugt
nahe einer linken äußeren Wand
des unteren Chassis 1100 liegend angeordnet. Die Gebläse 1160 sind
bevorzugt nach außen gerichtet,
um Luft durch das untere Chassis von dessen rechten Seite zu dessen
linken Seite zu ziehen und dadurch übermäßige Hitze aus dem unteren Chassis
abzusaugen.
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Andere Systemkomponenten zur Stromversorgung
sind in der hinteren linken Seite des unteren Chassis 1100 untergebracht,
einschließlich
eines Netzschalters 1174, bevorzugt ein zweipoliger Eaton-Hauptschalter,
Serie JA/S, der bei der Cutler-Hammer Abteilung der Eaton Corporation
in Cleveland, Ohio erhältlich
ist, und ein Modul für
die Stromzufuhr 1176, an dem ein Spannungsversorgungskabel
(nicht dargestellt) zum Verbinden des Analysators 50 an
eine externe Stromquelle angebunden ist. Das Stromversorgungssystem
des Analysators 50 hat einen Verteiler (nicht dargestellt)
zum Anbringen einer Vielzahl von elektrischen Anschlüssen, ein
Festkörperschalter
(nicht dargestellt), der bevorzugt ein Crydom Serie 1 ist,
Modellnummer D2425 erhältlich
bei Cal Switch, Carson City, Kalifornien, zum Umschalten zwischen
unterschiedlichen Stromkreisen und ein RS232 9-Pin-Verbindunsgport zum
Verbinden des Analysators 50 mit der externen Computersteuerung 1000.
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Das rechte Schubladen- und linke
Schubladenfach sind bevorzugt hinter ein oder zwei Türen (nicht
dargestellt) auf der Vorderseite des Analysators eingeschlossen,
die bevorzugt durch das Assay-Manager-Programm während des Betriebs des Analysators
gesperrt wird/werden. Es werden bevorzugt Mikroschalter bereitgestellt,
um den Tür-Geschlossen-Status
zu überprüfen. Der äußere linke Schacht
ist durch eine Frontplatte abgedeckt. Endplatten werden an entgegensetzten
Enden des unteren Chassis bereitgestellt, um das Chassis abzuschließen.
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Vier höhenverstellbare Füße 1180 erstrecken
sich unterhalb der vier Ecken des Chassis 1100. Die höhenverstellbaren
Füße 1180 haben
Schraubwellen mit Druckunterlagen an deren unteren Enden. Wenn der
Analysator an seinem gewünschten
Platz steht, können
die Füße 1180 heruntergefahren
werden, bis die Druckflächen
auf den Boden kommen, um den Analysator auszurichten und zu stabilisieren. Die
Füße können auch
angehoben werden, um die Bewegung des Analysators auf seinen Rollen
zu ermöglichen.
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Üblicherweise
in den Behältern
enthaltene Flüssigkeitsvorräte des unteren
Chassis 1100 können
einen Waschpuffer (zum Waschen von immobilisierten Targets) destilliertes
Wasser (zum Spülen
von fixierten Pipettenspitzen), diagnostische Testreagenzien, Silikonöl (wird
als Gleitflüssigkeit
zum Überlagern
von Testreagenzien und Proben verwendet) und ein Reagenz auf Bleiche-Basis
(wird für
die Probendeaktivierung verwendet) beinhalten.
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Die rechte Schublade 1104 wird
im Detail in 53 dargestellt.
Die rechte Schublade 1104 beinhaltet eine kastenähnliche
Schubladenstruktur mit einem vorderen Schubladengriff 1105.
Wenngleich der Schubladengriff 1105 auch als ein üblicher
zugartiger Schubladengriff dargestellt wird, ist in der bevorzugten
Ausführungsform
des Analysators 50 der Griff 1105 eine T-Griffklinke,
wie z.B. die, die bei Southco, Inc. in Concordville, Pennsylvania
erhältlich
sind. Die Schublade 1104 wird im unteren Chassis auf seitlichen
Auslegern (nicht dargestellt) befestigt, so dass die Schublade 1104 in
und aus dem unteren Chassis gezogen werden kann. Ein Sensor (nicht
dargestellt) wird bevorzugt bereitgestellt, um zu überprüfen, ob die
Schublade 1104 geschlossen ist. Der vordere Teil der Schublade
beinhaltet Flaschengefäße 1122 zum Halten
einer Flasche 1128 (dargestellt in 52), die eine zur Aufnahme von Pipettenspülabfällen gedachte
Flasche ist und eine Flasche 1130 (ebenfalls in 52 dargestellt), die eine
für Abfällen bestimmte Flasche
zum Aufnehmen von Abfall aus einem magnetischen Wasch-, Target-Einfang-Verfahren
ist. Die Flasche 1130 ist bevorzugt entleert.
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Der Analysator 50 wird nicht
mit der Bearbeitung der Assays beginnen, wenn eine der benötigten Flaschen
im unteren Chassis 1100 fehlt. Die Flaschengefäße 1122 haben
bevorzugt Flaschen-Anwesenheitssensoren (nicht dargestellt), um
das Vorhandensein einer Flasche in jedem Gefäß 1122 zu überprüfen.
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Die Flaschen-Anwesenheitssensoren
sind bevorzugt optische Reflektions-Lichtsensoren, die bei SUNX/Ramco
Electric, Inc., in West Des Moines, Iowa, Modell EX-14A erhältlich sind.
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Die rechte Schublade 1104 beinhaltet
des Weiteren einen Abfallbehälter
1108 zum Aufnehmen von verbrauchten MTUs und Probenspitzen. Der
Abfallbehälter 1108 hat
die Struktur einer offenen Kiste mit einer Sensorhaltevorrichtung 1112 in
einem oberen Abschnitt für
das Befestigen eines Sensors, bevorzugt eines 24VDC Opto-Reflektionsschalters (nicht
dargestellt), um festzustellen, ob der Abfallbehälter 1108 voll ist.
Ein anderer optischer Reflektions-Lichtsensor (nicht dargestellt)
ist innerhalb der rechten Schublade 1104 angeordnet, um
zu überprüfen, ob
der Abfallbehälter 1108 an
seinem Platz ist. Es werden wiederum optische Reflektions-Lichtsensoren
bevorzugt, die bei SUNX/Ramco Electric, Inc., in West Des Moines,
Iowa, Modell EX-14A erhältlich sind.
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Ein Ablenkblech 1110 erstreckt
sich schräg von
einer Seite des Abfallbehälters 1108 aus.
Das Ablenkblech 1100 ist direkt unter einem Schacht angeordnet,
durch den verbrauchte MTUs in den Abfallbehälter 1108 fallengelassen
werden und lenkt die fallengelassenen MTUs zur Mitte des Abfallbehälters 1108,
um Aufhäufungen
in einer Ecke des Abfallbehälters 1108 zu
vermeiden. Das Ablenkblech 1110 ist bevorzugt drehbar gelagert,
so dass es aufwärts
in eine im Allgemeinen vertikale Position geschwenkt werden kann,
so dass, wenn eine Abfalltüte,
welche den Abfallbehälter 1108 auskleidet
und das Ablenkblech 1110 bedeckt, aus dem Abfallbehälter 1108 entfernt
werden soll, sich das Ablenkblech 1110 mit der Tüte aufwärts schwenken
lässt wenn
sie herausgezogen wird und dadurch die Tüte nicht zerreißt.
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Eine Platine (nicht dargestellt)
und Abdeckung 1114 können
auf der Vorderseite des Abfallbehälters 1108 befestigt
werden. Die Sensorhaltevorrichtung 1116 und 1117 werden
ebenso auf der Vorderseite des Abfallbehälters 1108 befestigt.
Die Sensoren 1118 und 1119 werden an der Sensorhaltevorrichtung 1116 und
die Sensoren 1120 und 1121 werden auf der Sensorhaltevorrichtung 1117 befestigt. Sensoren 1118, 1119, 1120 und 1121 sind
bevorzugt kapazitive Abstandssensoren. Die oberen Sensoren 1118, 1119 zeigen
an, wann die Flaschen 1128 und 1130 voll sind,
und die unteren Sensoren 1120, 1121 zeigen an,
wann die Flaschen leer sind. Die Sensoren 1118 bis 1121 sind
bevorzugt die von Stedham Electronics Corporation in Reno, Nevada,
Modellnummer C2D45AN1-P erhältlichen,
die ausgewählt worden
sind, da ihr relativ flaches physikalisches Profil weniger Raum
innerhalb der engen Abmessungen des unteren Chassis 1100 benötigt und
weil die Stedham-Sensoren den gewünschten Abtastdistanzbereich
3–20 mm
zur Verfügung
stellen.
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Der Analysator 50 wird bevorzugt
nicht mit der Durchführung
der Assays anfangen, wenn das Assay-Mananger-Programm feststellt, dass einer der Behälter für Flüssigkeitsabfälle in der
rechten Schublade 1104 anfänglich nicht leer ist.
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Die kapazitiven Abstandssensoren 1118 bis 1121 und
der Anwesenheitssensor für
Flaschen, der Anwesenheitssensor des Abfallbehälters und der optische Füllstandssensor
für Abfallbehälter der
rechten Schublade 1104 sind mit der Platine (nicht dargestellt)
hinter der Abdeckung 1114 verbunden, und die Platine ist
mit der eingebauten Steuerung des Analysators 50 verbunden.
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Da die rechte Schublade 1104 nicht
vollständig
aus dem unteren Chassis 1100 herausgezogen werden kann,
ist es erforderlich den Abfallbehälter 1108 so nach
vorne zu ziehen zu können,
um einen Zugang zum Abfallbehälter
zum Einsetzen und Entfernen einer eingesetzten Abfalltüte zu ermöglichen. Zu
diesem Zweck ist ein Griff 1126 auf der Vorderseite des
Abfallbehälters 1108 befestigt
und Teflonleisten 1124 sind auf dem unteren Boden der rechten Schublade 1104 angeordnet,
um ein Vorwärts-
und Rückwärtsgleiten
des Abfallbehälters 1108 in
der Schublade 1104 zu erleichtern, wenn die Flaschen 1128 und 1130 entfernt
werden.
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Details der linken Schublade 1106 werden
in 54 dargestellt.
Die linke Schublade 1106 beinhaltet eine kistenähnliche
Struktur mit einem auf der Vorderseite befestigten Griff 1107 und
ist innerhalb des unteren Chassis 1100 auf Gleitauslegern
(nicht dargestellt) befestigt. Wenngleich der Griff 1107 als ein üblicher
zugartiger Schubladengriff dargestellt wird, ist in der bevorzugten
Ausführungsform
des Analysators 50 der Griff 1107 eine T-Griffklinke,
wie z.B. die, die bei Southco, Inc. in Concordville, Pennsylvania
erhältlich
sind. Ein Sensor wird zur Überprüfung, ob
die linke Schublade 1106 geschlossen ist, bereitgestellt.
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Die linke Schublade 1106 beinhaltet
einen Abfallbehälter
für Spitzen 1134 mit
einer Befestigungsstruktur 1135 zum Befestigen eines Füllstandssensors
für den
Abfallbehälter
für Spitzen
(nicht dargestellt). Ein Anwesenheitssensor für den Abfallbehälter für Spitzen
wird bevorzugt in der linken Schublade 1106 bereitgestellt,
um zu bestätigen,
dass der Abfallbehälter
für Spitzen 1134 richtig
installiert ist. Optische Reflektions-Lichtsensoren, die bei SUNX/Ramo
Electric, Inc., in West Des Moines, Iowa, Modell EX-14A erhältlich sind,
werden sowohl für den
Füllstandssensor
des Abfallbehälters
für Spitzen als
auch den Anwesenheitssensor für
Spitzen verwendet.
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Strukturen zum Bündeln 1132 werden
zum Sichern und Bündeln
zahlreicher Röhren
und/oder Leitungen (nicht dargestellt) innerhalb des unteren Chassis 1100 bereitgestellt.
Die verwendeten Strukturen zum Bündeln
werden bevorzugt von Energy Chain Systems hergestellt und bei Igus,
Inc. in East Providence, Rhode Island, verkauft.
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Eine Platine 1182 ist hinter
einer Platte 1184, die hinter dem Abfallbehälter für Spitzen 1134 angeordnet
ist, befestigt. Eine Magnetventil-Befestigungsplatte 1186 ist
unter dem Abfallbehälter
für Spitzen 1134 angeordnet.
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Die linke Schublade 1106 beinhaltet
eine vordere Behälterhalterungsstruktur
zum Halten von sechs ähnlich
großen
Flaschen. Die Behälterstruktur hat
Trennwände 1153, 1155, 1157 und 1159 und
Behälteranschläge 1151,
die eine gekrümmte,
flaschengerechte Vorderseite haben, die zusammen sechs Behälterbereiche
definieren. Untere Sensoren 1148 und obere Sensoren 1150 (sechs
von jedem) sind an den Trennwänden 1155, 1157 und 1159 befestigt.
Die oberen und unteren Sensoren 1148 und 1159 sind bevorzugt
DC-kapazitive Abstandssensoren (bevorzugt Sensoren, die bei Stedham
Electronics Corporation in Reno, Nevada, Modellnummer C2D45AN1-P erhältlich sind
und wegen ihres flachen Profils und Abtastbereichs ausgewählt worden
sind). Die oberen Sensoren 1150 zeigen an, wann die in
der Behälterstruktur
gehaltenen Flaschen voll sind und die unteren Sensoren 1148 zeigen
an, wann die Flaschen leer sind. In der bevorzugten Anordnung enthalten die
zwei linken Flaschen 1146 ein Detektionsagens („Detect
I"), die zwei mittleren
Flaschen 1168 enthalten Silikonöl, und die zwei rechten Flaschen 1170 enthalten
ein anderes Detektionsagens („Detect
II") .
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Flaschen-Anwesenheitssensoren (nicht
dargestellt) werden bevorzugt in jedem der Behälterhalterbereiche, die durch
die Behälteranschläge 1151 und
die Trennwände 1153, 1155, 1157 und
1159 definiert
werden, bereitgestellt, um die Anwesenheit der Flaschen in jedem
Behälterhalterbereich
zu überprüfen. Die
Flaschen-Anwesenheitssensoren sind bevorzugt optische Reflektions-Lichtsensoren,
die bei SUNX/Ramo Electric, Inc., in West Des Moines, Iowa, Modell
EX-14A erhältlich
sind.
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Ein großes zentral angeordnetes Behältergefäß 1164 nimmt
eine Flasche 1140 (dargestellt in 52) auf, die bevorzugt deionisiertes
Wasser enthält.
Die Behältergefäße 1166 (nur
eines ist in 54 sichtbar)
nehmen die Flaschen 1142 und 1144 (ebenfalls in 52 dargestellt) auf, die
bevorzugt eine Spülpufferlösung enthalten.
An einer Trennwand 1143 zwischen dem Gefäß 1164 und 1166 sind
Sensoren befestigt, wie z.B. Sensor 1141 zur Überwachung
des Flüssigkeitsstandes
in den Flaschen 1140, 1142 und 1144.
Die Sensoren, wie z.B. Sensor 1141, sind bevorzugt DC-kapazitive
Abstandssensoren (bevorzugt Sensoren, die bei Stedham Electronics
Corporation in Reno, Nevada, Modellnummer C2D45AN1-P erhältlich sind).
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Die Behältergefäße 1164 und 1166 haben bevorzugt
Flaschen-Anwesenheitssensoren
(nicht dargestellt) zum Überprüfen, ob
die Flaschen in ihren entsprechenden Gefäßen richtig angeordnet sind. Die
Flaschen-Anwesenheitssensoren sind bevorzugt optische Reflektions-Lichtsensoren,
die bei SUNX/Ramo Electric, Inc., in West Des Moines, Iowa, Modell
EX-14A erhältlich sind.
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Der Analysator 50 wird nicht
mit der Bearbeitung von Assays beginnen, wenn das Assay-Manager-Programm
feststellt, dass einer der Flüssigkeitsvorratsbehälter in
der linken Schublade 1106 anfänglich leer ist.
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Die kapazitiven Flüssigkeitsfüllstands-Sensoren,
die verschiedenen Flaschen-Anwesenheitssensoren, der Füllstandssensor
für den
Abfallbehälter
für Spitzen
und die Anwesenheitssensoren für Spitzenabfallbehälter sind
alle mit der Platine 1182 verbunden, und die Platine 1182 ist
mit der eingebauten Steuerung des Analysators 50 verbunden.
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Vier Magnetventile (nicht dargestellt)
sind unter der Magnetventilbefestigungsplatte 1186 befestigt.
Die Magnetventile verbinden Flaschen für Vorratsflüssigkeit, in denen Flüssigkeiten
in Flaschenpaaren gelagert werden, d.h. die Flaschen 1140, 1142 enthalten
Waschpufferlösung,
die zwei Flaschen 1146 enthalten das „Detect I"-Agens, die zwei Flaschen 1168 enthalten Öl und die
zwei Flaschen 1178 enthalten das „Detect II"-Agens. Die Magnetventile wechseln als
Antwort auf Signale von den entsprechenden kapazitiven Abstandssensoren
zwischen den Flaschen, aus denen Flüssigkeit gezogen wird, wenn
eine der zwei Flaschen, welche die gleiche Flüssigkeit enthält, leer
ist. Zusätzlich
können
die Magnetventile zwischen den Flaschen wechseln, nachdem eine festgelegte
Anzahl von Tests durchgeführt
worden ist. Die bevorzugten Magnetventile sind Teflonmagnetventile,
die bei Beco Manufacturing Co., Inc. in Laguna Hills, Kalifornien,
Modellnummern S313W2DFRT und M223W2DFRLT erhältlich sind. Die zwei unterschiedlichen
Modellnummern gehören zu
Magnetventilen, die für
die Anwendung mit zwei verschiedenen Röhrengrößen angepasst worden sind.
Teflonmagnetventile werden bevorzugt, da die Wahrscheinlichkeit
geringer ist, dass durch die Ventile fließende Flüssigkeiten kontaminiert werden
und die Ventile nicht durch sie hindurchfließende korrosive Flüssigkeiten
beschädigt
werden.
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Die Flasche 1136 (siehe 52) ist eine Vakuumfalle,
die in einer Vakuumfallenhalterung 1137 gehalten wird,
und die Flasche 1138 enthält ein Deaktivierungsagens,
wie z.B. ein Bleiche-enthaltendes Reagenz. Auch hier werden Flaschen-Anwesenheitssensoren
bevorzugt, um die Anwesenheit der Flaschen 1136 und 1138 zu überprüfen.
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Ein tragbarer Strichcode-Leser 1190 kann am
unteren Chassis 1100 zum Auslesen von Informationen, die
auf lesbaren Behälteretiketten
bereitgestellt werden, in dem Assay-Manager-Programm bereitgestellt werden. Der
Leser 1190 ist über
eine Leitung mit der Platine 1182 der linken Schublade 1106 verbunden
und wird bevorzugt auf einem Ausleger (nicht dargestellt) verstaut,
der an der Trennwand 1143 befestigt ist. Leser, die bei
Symbol Technologies, Inc., in Holtsville, New York, Serie LS2100 erhältlich sind,
werden bevorzugt.
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Probenring und Probenröhrchenkörbe
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Proben sind in den Probenröhrchen 320 enthalten,
und die Röhrchen 320 werden
außerhalb
des Analysators 50 in die Röhrchenbehälter 300 geladen. Die
Probenröhrchen 320 tragenden
Körbe 300 werden
auf dem Probenring 250 durch die durch Öffnen der aufklappbaren Karusselltür 80 bereitgestellte
Zugangsöffnung
eingebracht.
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Bezugnehmend auf die 5 und 6 wird
die erste Ringbaugruppe oder der Probenring 250 aus ungehärtetem Aluminium
geformt oder gefräst
und hat eine hervortretende Ringstruktur, die eine ringförmige Mulde 251 entlang
der äußeren Peripherie
des Rings 250 mit einer Vielzahl von erhöhten, sich
radial erstreckenden Trennwänden,
die sich über
die Mulde 251 erstrecken, definiert. Bevorzugt trennen
neun Trennwände 254 die
Mulde 251 in neun bogenförmige Aufnahmekammern für Probenröhrchenkörbe 256.
Die Mulde 251 und Kammern 256 definieren einen
ringförmigen
Trägerabschnitt
für Flüssigkeitsbehälter ausgebildet
und angeordnet, um eine Vielzahl von Behältern zu tragen, die weiter
unten beschrieben werden.
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Der Probenring 250 wird
bevorzugt über
drei 120°beabstandete
V-Nutlager 257, 258, 260, die in einen
durchgängigen
von der inneren Peripherie des Rings 250 gebildeten V-Keil 262 eingreifen,
drehbar gelagert, wie in den 5 und 6 dargestellt, so dass der
Ring 250 um eine erste zentrale Drehachse drehbar ist.
Die Rollen werden bevorzugt von Bishop-Wisecarver Corp. in Pittsburg,
Kalifornien, Modellnummer WlSSX, hergestellt. Die Rollen 257 und 260 sind abwechselnd
auf fixierten Wellen befestigt, und die Rolle 258 ist auf
einem Ausleger befestigt, der auf einer vertikalen Achse drehbar
befestigt ist und durch eine Feder derart gespannt wird, dass die
Rolle 258 radial nach außen gegen die innere Peripherie
des Rings 250 gezwungen wird. Mit zwei fixierten Rollen und
einer radial bewegbaren Rolle wird es den drei Rollen ermöglicht,
eine unrunde innere Peripherie des Rings 250 auszugleichen.
Zusätzlich
kann der Ring 250 durch bloßes Drücken der drehbaren Rolle 258 radial
nach Innen einfach eingesetzt und entfernt werden, um es dem Probenring 250 zu
ermöglichen, sich
seitwärts
zu bewegen, so dass der durchgängige V-Keil 262 von
den fixierten V-Nutlager 257, 260 gelöst werden
kann.
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Der Probenring 250 wird
durch einen Schrittmotor 264 (VEXTA Schrittmotoren, die
bei Oriental Motor Co., Ltd. in Tokyo, Japan, unter der Modellnummer
PK266-01A erhältlich
sind, werden bevorzugt) über
ein Endlosband 270 (bevorzugt erhältlich bei SDP/SI in New Hyde
Park, New York, als Modellnummer A6R3M444080), das sich über die
Führungsrollen 266, 268 und
um die äußere Peripherie des
Rings 250 herum erstreckt, angetrieben. Ein Ausgangspunkt-Sensor
und ein Abschnitts-Sensor (nicht dargestellt), bevorzugt optische
Schlitzsensoren, werden benachbart zum Ring 250 in einer
drehbaren Ausgangsposition, und in einer Position, die einer der
Aufnahmekammern für
Probenröhrchenkörbe 256 entspricht,
bereitgestellt. Der Ring 250 hat eine Markierung für den Ausgangspunkt
(nicht dargestellt), die in einer Ausgangsposition auf dem Rad angeordnet
ist und neun gleichmäßige Abschnittsmarkierungen
(nicht dargestellt), deren Positionen mit jeder der neun Aufnahmekammern
für Probenröhrchenkörbe 256 übereinstimmen.
Die Markierung für den
Ausgangspunkt und die Abschnittsmarkierungen arbeiten mit dem Ausgangspunkt-Sensor
und den Abschnitts-Sensoren zusammen, um Informationen über die
Position des Rings für
das Assay-Manager-Programm
bereitzustellen und um den Ring 250 so zu steuern, dass
er an neun einzelnen Positionen stoppt, die den festgelegten Koordinaten
zum Aufladen durch den Anwender und für den Zugang durch die Pipettiereinheit 450 entsprechen.
Bevorzugte Sensoren für
den Ausgangspunkt-Sensor und die Abschnitts-Sensoren sind Optek
optische Schlitzsensoren, Modellnummer OPB857, die bei Optek in
Carrollton, Texas erhältlich
sind.
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Eine Probenabdeckung ist über einem
Abschnitt des ringförmigen
Trägerabschnitts
für Flüssigkeiten
oder der Mulde 251 angeordnet und umfasst eine bogenförmige Abdeckungsplatte 138,
die in einer erhöhten
Position in Bezug auf das Rad 250 auf drei Befestigungsstützen 136 fixiert
ist. Die Platte 138 hat eine gebogene Form, die im Allgemeinen
mit der Krümmung
der Mulde 251 übereinstimmt.
Eine erste Öffnung 142 ist
in der Platte 138 ausgebildet, und eine zweite Öffnung 140 ist
in einem größeren radialen
Abstand von der Drehachse des Rings 250 ausgebildet als
die Öffnung 142 und
in einer umfangsmäßig beabstandeten
Position von der Öffnung 142 in der
Platte 138.
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Bezugnehmend auf die 55–57 umfasst jeder Probenröhrchenkorb 300 eine
Rack-Struktur für Teströhrchen,
die gekrümmt
ist, um mit der Krümmung
des Rings 250 übereinzustimmen.
Jeder Korb 300 umfasst eine zentrale Wandstruktur 304 mit
seitlichen Endwänden 303 und 305,
die an beiden Enden der Wand 304 angeordnet sind. Ein Boden 312 erstreckt
sich entlang der Unterseite des Korbes 300. Der grundsätzliche
Zweck des Probenröhrchenkorbes 300 ist
es, Probenröhrchen
auf dem Probenring 250 für den Zugriff durch die Proben-Pipettierbaugruppe 450 festzuhalten
und um das Laden und Ausladen der zahlreichen Probenröhrchen in
und aus dem Analysator zu erleichtern.
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Eine Vielzahl von Y-geformten Trennwänden 302 sind äquidistant
entlang der gegenüberliegenden Ränder des
Korbes 300 angeordnet. Jeweils zwei benachbarte Trennwände 302 definieren
einen Aufnahmebereich für
Teströhrchen 330.
Die Abschlusswand 303 hat nach innen gebogene Kanten 316 und 318, und
die Abschlusswand 305 hat nach innen gerichtete Kanten 326 und 328.
Die entsprechend nach innen gebogenen Kanten der Endwände 303 und 305 definieren
zusammen mit den letzten Trennwänden 302 die
letzten Aufnahmebereiche für
Röhrchen 332.
Die Aufnahmebereiche 330, 332 sind bogenförmig entlang
zweier gebogener Reihen auf gegenüberliegenden Seiten der zentralen
Wandstruktur 304 ausgerichtet.
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Bezugnehmend auf 57 ist innerhalb jedes Aufnahmebereiches
für Röhrchen 330, 332 ein Blattfederelement 310 mit
der zentralen Wand 304 verbunden. Das Blattfederelement 310,
bevorzugt aus rostfreiem Federstahl gefertigt, beugt sich elastisch,
wenn ein Teströhrchen 320 in
den Aufnahmebereich für
Röhrchen 330 oder 332 eingesetzt
wird und zwingt das Röhrchen 320 nach
außen
gegen die Trennwand 302. Dadurch wird das Röhrchen 320 in einer
aufrechten Stellung gesichert. Die Form der Trennwände 302 und
die Elastizität
des Blattfederelements 310 ermöglicht es dem Korb 300,
Probenröhrchen
in unterschiedlichen Formen und Größen, wie z.B. Röhrchen 320 und 324,
aufzunehmen. Jeder Korb 300 hat entlang jeder Kante bevorzugt
neun Trennwände 302,
um zusammen mit den Endwänden 303 und 305 zehn
Aufnahmebereiche für
Röhrchen 330, 332 auf
jeder Seite der zentralen Wandstruktur 304 für eine Gesamtzahl
von 20 Aufnahmebereichen für Röhrchen pro Behälter auszubilden. Markierungen
für bestimmte
Aufnahmebereiche für Röhrchen 330 und 332,
wie z.B. die hervorgehobenen Nummerierung 306, können auf
dem Korb, wie z.B. auf der zentralen Wand 304, bereitgestellt
werden.
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Jeder Korb 300 kann auch
Hohlstrukturen 308 beinhalten, die in der dargestellten
Ausführungsform
als integral mit den endständigen
Trennwänden 302 ausgebildet
werden können.
Ein senkrechter, umgedrehter U-förmiger
Griff (nicht dargestellt) kann mit dem Behälter über die Hohlstrukturen 308 oder über eine
andere geeignete Stelle verbunden sein. Senkrechte Griffe können die
Handhabung des Korbes 300 erleichtern, wenn der Korb 300 durch
die bogenförmige
Karusselltür 80 eingesetzt
und herausgenommen wird, sie werden jedoch nicht unbedingt bevorzugt.
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Ein Spalt wird zwischen benachbarten Trennwänden 302 bereitgestellt,
so dass auf Strichcode-Etiketten 334 oder andere lesbare
oder auslesbare Informationen auf den Röhrchen 320 zugegriffen
werden kann, wenn das Röhrchen
in den Korb 320 eingesetzt wird. Wenn ein auf dem Rad 250 getragener
Korb 300 unter der Platte 138 der Probenabdeckung
hindurchgeführt
wird, wird ein Röhrchen 320,
in einer kurvenförmigen
Reihe in einer radial innenliegenden Position in Bezug auf die Wandstruktur 304,
an der ersten Öffnung 142 ausgerichtet,
und ein anderes Röhrchen 320,
in einer kurvenförmigen
Reihe in einer radial äußenliegenden
Position in Bezug auf die Wand 304, wird an der zweiten Öffnung 140 ausgerichtet.
Der Ring 250 ist indiziert, um jedes Röhrchen 320 unterhalb
der Öffnungen 140, 142 der Reihe
nach zu verschieben, um so den Zugriff auf die Röhrchen zu ermöglichen.
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Abermals auf 5 bezugnehmend werden Strichcode-Leser 272 und 274 benachbart
zum Ring 250 angeordnet. Opticon, Inc. Leser, Modellnummer LHA2126RR1S-032,
die bei Opticon, Inc. in Orangeburg, New York erhältlich sind,
sind bevorzugt. Der Leser 272 ist außerhalb des Rings 250 angeordnet, und
der Leser 274 ist innerhalb des Rings 250 angeordnet.
Die Leser 272 und 274 sind so angeordnet, um Strichcode-Datenetiketten
auf jedem Probenröhrchen 320,
das vom Probenröhrchenkorb 300 getragen
wird, auszulesen, während
der Ring 250 einen Korb 300 mit Probenröhrchen 320 entlang
der Leser 272, 274 bewegt. Zusätzlich lesen die Leser 272, 274 die
Strichcode-Etiketten 337 (siehe 55) auf dem äußenliegenden Abschnitt der
gebogenen Kanten 316 und 318 der Abschlusswand 303 von
jedem Behälter 300,
wenn der Korb 300 in den Bereich zur Probenvorbereitung
gebracht wird. Zahlreiche Informationen, wie z.B. Proben und Assayidentifikation können auf
den Röhrchen
und/oder jedem Korb 300 angebracht werden und diese Information
kann durch die Leser 272, 274 ausgelesen werden
und in der zentralen Rechnereinheit gespeichert werden. Wenn kein
Probenröhrchen
vorhanden ist, präsentiert
der Korb 300 einen speziellen Code 335 (sieh 55), der von den Lesern 272, 274 ausgelesen wird.
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Rad für Pipettenspitzen
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Wie anfänglich in den 5 und 6 dargestellt,
ist eine zweite Ringbaugruppe der bevorzugten Ausführungsform
ein Rad für
Pipettenspitzen 350 und umfasst einen kreisförmigen Ring 352 in
dessen unterem Abschnitt, eine obere Platte 374, die eine kreisförmige innere
Peripherie definiert und fünf
peripher beabstandete, radial hervorragende Abschnitte 370 und
eine Vielzahl von im Allgemeinen rechteckigen Stufen 354,
welche die obere Platte 374 vom Ring 352 abtrennen
und bevorzugt durch mechanische Befestigungen, welche sich durch
die obere Platte 374 und den Ring 352 in die Stufe 354 ausstrecken,
in Position gehalten wird. Fünf
rechteckige Öffnungen 358 sind
in der oberen Platte 374 jeweils nahe der Abschnitte 370 liegend
ausgebildet und ein rechteckiger Kasten 376 ist unter der
Platte 374 angeordnet, eine an jeder Öffnung 358. Die obere
Platte 374, der Ring 352 und die Stufen 354 sind
bevorzugt aus gefrästem
Aluminium hergestellt und die Kästen 376 sind
bevorzugt aus rostfreiem Stahlblech geformt.
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Die Öffnung 358 und damit
verbunden Kästen 376 sind
ausgebildet und angeordnet, um Behälter 372, die eine
Vielzahl von Einweg-Pipettenspitzen halten, aufzunehmen. Die Behälter für Pipettenspitzen 373 sind
bevorzugt jene, die durch TECAN (TECAN U.S. Inc., Research Triangle
Park, North Carolina) unter dem Markennamen „Disposable Tips for GENESIS
Series" hergestellt
und verkauft werden. Jede Spitze hat eine Kapazität von 1000 μl und ist leitfähig. Jeder
Behälter
hält 96
verlängerte
Einwegspitzen.
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Seitliche Rillen 387 und
Längsrillen 380 sind in
der oberen Platte 374 entlang der seitlichen bzw. Längskanten
jeder Öffnung 358 ausgebildet.
Die Rillen 387, 380 nehmen sich nach unten ausstreckende Flansche
(nicht dargestellt) auf, die entlang der seitlichen und Längskanten
der Behälter 372 angeordnet sind.
Die Rillen 387, 380 und die damit verbundenen Flansche
der Behälter 372 dienen
in Bezug auf die Öffnungen
358 dem genauen Erfassen der Behälter 372 und
um die Behälter 372 auf
der Platte 374 in Position zu halten.
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Das Rad für Pipettenspitzen 350 ist
bevorzugt durch drei 120°-beabstandete
V-Nutlager 357, 360, 361, die in einen
durchgängigen
V-Keil 362 eingreifen, der, wie in den 5, 6 und 6A dargestellt, an der inneren
Peripherie 352 ausgebildet wird, drehbar gelagert, so dass
das Rad für
Pipettenspitzen 350 über
eine zweite zentrale Drehachse, die im Allgemeinen parallel zur
ersten Drehachse des Probenrings 250 verläuft, drehbar
ist. Die Rollen werden bevorzugt bei der Bishop-Wisecarver Corp.
in Pittsburg, Kalifornien, Modellnummer W1SSX hergestellt. Die Rollen 357 und 360 sind
auf einer fixierten Welle drehbar befestigt und die Rolle 361 ist
auf einem Ausleger befestigt, der auf einer vertikalen Achse drehbar
gelagert ist und durch eine Feder derart gespannt wird, dass die
Rolle 361 radial nach außen gegen die innere Peripherie
des Rings 352 gezwungen wird. Mit zwei fixierten Rollen
und einer radial bewegbaren Rolle wird es den drei Rollen ermöglicht,
eine unrunde innere Peripherie des Rings 352 auszugleichen. Zusätzlich kann
das Rad 350 durch bloßes
Drücken der
drehbaren Rollen 361 radial nach Innen einfach eingesetzt
und entfernt werden, um es dem Ring 352 zu ermöglichen,
sich seitlich zu bewegen, so dass der durchgängige V-Keil 362 von
den fixierten V-Nutlagern 357, 360 gelöst werden
kann.
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Das Rad für die Pipettenspitzen 350 wird durch
einen Motor 364 angetrieben, der ein auf einer Welle befestigtes
Stirnrad besitzt, das in die Gegenradzähne, die auf einem äußeren Umfang
des Rings 352 ausgeprägt
sind, eingreift. Der Motor 364 ist bevorzugt ein Getriebekopf-Schrittmotor,
Modellnummer PK243-A1-SG7.2, mit einer 7.2:1 Untersetzung und ist
erhältlich
bei Oriental Motor Co., Ldt. in Tokyo, Japan. Ein Getriebekopfschrittmotor
mit einer 7.2:1 Untersetzung wird bevorzugt, da er eine ruhige Bewegung
des Rades für
Pipettenspitzen 350 ermöglicht,
wobei das Stirnrad des Motors 364 direkt in den Ring 352 eingreift.
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Ein Ausgangspunkt-Sensor und ein
Abschnitts-Sensor (nicht dargestellt), bevorzugt optische Schlitzsensoren,
werden neben dem Rad für
Pipettenspitzen 350 liegend in einer Ausgangsdrehposition
und in der Position einer der Kästen 376 bereitgestellt.
Das Rad für
Pipettenspitzen 350 hat eine Markierung für den Ausgangspunkt
(nicht dargestellt), die in einer Ausgangsposition auf dem Rad angeordnet
ist und fünf
gleichmäßig beabstandete
Abschnittsmarkierungen (nicht dargestellt), deren Positionen mit
jeder der fünf
Kästen 376 übereinstimmt. Die
Markierung für
den Ausgangspunkt und die Abschnittsmarkierungen arbeiten zusammen
mit dem Sensor für
den Ausgangspunkt und den Abschnitts-Sensoren, um dem Assay-Manager-Programm
Informationen über
die Radposition zur Verfügung
zu stellen und um das Rad für
Pipettenspitzen 350 so zu steuern, dass es an fünf festgelegten
Positionen, die mit feststehenden Koordinaten zum Aufladen durch
den Anwender und für
den Zugang durch die Pipettiereinheit 450 übereinstimmen,
stoppt. Bevorzugte Sensoren für
den Ausgangspunkt-Sensor und den Abschnitts-Sensor sind Optek Technology, Inc.
optische Schlitzsensoren, Modellnummer OPB980, die bei Optek Technology,
Inc. in Carrollton, Texas erhältlich
sind.
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Mehrachsiger Mischer
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Bezugnehmend auf die 7–12 hat der mehrachsige Mischer 400 eine
drehbare Drehtellerstruktur 414 (siehe 10), die auf einer in zentralen Kugellagern 430 gestützten zentralen
Welle 428 an einer fixierter. Basisplatte 402,
die an der Montageplatte 130 über mechanische Befestigungsmittel (nicht
dargestellt) befestigt ist, welche sich durch die Öffnungen 419,
die entlang der äußeren Peripherie der
fixierten Basisplatte 402 ausgebildet sind, erstrecken, drehbar
befestigt ist. Ein Abdeckelement 404 ist verbunden mit
und rotiert mit dem Drehteller 414.
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Der Drehteller 414 liegt
bevorzugt in der Form eines rechtwinkligen Kreuzes vor, das 90°-beabstandete
rechtwinklige Arme 444 gleicher Länge umfasst, die sich vom Zentrum
des Drehtellers 414 radial nach außen ausstrecken und einen vierten
Arm 445, mit einer Erweiterung 417, der den Arm 445 etwas
länger
macht als die Arme 444. Wie in den 10–12 dargestellt, ist der
zentrale Abschnitt des Drehtellers 414 mit der zentralen
Welle 428 durch eine Schraube 429 verbunden.
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Vier Behälterhalter 406 sind
an den Enden der Arme 444 und 445 des Drehtellerrahmens 414 angeordnet.
Jeder Behälterhalter 406 ist
mit einem der vier vertikalen Achsen 423, die in Behälterhalterkugellagern 415 drehbar
gelagert sind, verbunden. Behälterhalterkugellager 415 sind
in die Arme 444, 445 des Drehtellers 414 gepresst
und sind in gleichmäßiger radialer
Entfernung von der Achse 428 angeordnet.
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Das Abdeckelement 404 hat
vier kreisrunde Öffnungen
mit aufwärts
gerichteten peripheren Kragen 401, durch die sich die Wellen 423 hindurch
ausstrecken. Die aufsteigenden Kragen 401 können verspritzte
Flüssigkeiten
vorteilhaft davon abhalten, in die Öffnungen zu fließen.
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Die Behälterhalter 406 umfassen
im Allgemeinen zylindrische Elemente, die eine geöffnete Unterseite
und eine geöffnete
Oberseite zum Aufnehmen und Halten eines Behälters 440, bevorzugt
einer Kunststoffflasche, mit einem Reagenz zum Einfangen der Targets
aufweisen.
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Das mit dem bevorzugten Assay verwendete Reagenz
zum Einfangen der Targets beinhaltet auf Magnetismus reagierende
Partikel mit immobilisierten Polynukleotiden, Sonden zum Einfangen
von Polynukleotiden und Reagenzien, die zum Lysieren von Zellen,
welche die Target-Nukleinsäuren
enthalten, geeignet sind. Nach der Zelllysis sind Target-Nukleinsäuren für die Hybridisierung
unter einem ersten Satz vorgegebener Hybridisierungsbedingungen
mit einer oder mehreren Sonden zum Einfangen verfügbar, wobei
jede Sonde zum Einfangen einen Nukleotidbasensequenzabschnitt aufweist,
der in der Lage ist, mit einem Nukleotidbasensequenzabschnitt, der
auf mindestens einer der Target-Nukleinsäuren enthalten ist, zu hybridisieren.
Unter einem zweiten Satz vorgegebener Hybridisierungsbedingungen
ist ein Homopolymerschwanz (z.B. Oligo(dT)) der immobilisierten Polynukleotide
in der Lage, mit einem komplementären Homopolymerschwanz (z.B.
Oligo(dA)) zu hybridisieren, der in der Sonden zum Einfangen enthalten ist,
wodurch die Target-Nukleinsäuren
immobilisiert werden. Verfahren zum Einfangen der Targets und Lyseverfahren
sind im Stand der Technik gut bekannt und werden ausführlicher
im Abschnitt zum Stand der Technik weiter oben beschrieben.
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Eine Behälter-Haltefeder 408 überspannt
einen seitlichen Spalt, der in der Wand jedes Behälterhalters 406 ausgebildet
ist und die dabei hilft, den Behälter 440 innerhalb
des Behälterhalters 406 dadurch zu
halten, dass der Behälter 440 an
einen Abschnitt der inneren peripheren Wand des Halters 406 gegenüber der
Feder 408 gedrückt
wird.
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Jeder Behälterhalter 406 ist
durch eine Wellen-Blockstruktur 432 an
einer zugehörigen
vertikalen Welle 423 gesichert. Die Wellen-Blockstruktur 432 hat
gekrümmte
Endabschnitte, die mit der Innenseite des zylindrischen Behälterhalters 106 zusammenpassen,
und der Behälterhalter 406 ist
an dem Block 432 mit Hilfe von Befestigungsmittel 434 befestigt.
Eine im Allgemeinen kreisförmige Öffnung 449 nimmt
die Welle 423 auf. Ein Schlitz 438 erstreckt sich
von der Öffnung 449 bis
zu einem Ende des Blocks 432 aus, wobei dieser sich nicht
den ganzen Weg bis ins Innere des Behälterhalters 406 erstreckt, und
ein zweiter Schlitz 436 erstreckt sich von einer Kante
des Blocks 432 im Allgemeinen senkrecht zum Schlitz 438 derart
aus, dass ein ausladender Arm 435 definiert wird. Eine
Metallgewindeschraube 437 erstreckt sich durch eine Durchgangsbohrung 441,
die seitlich durch den Block 432 hindurchläuft, aus
und in eine Gewindebohrung 447 hinein, die seitlich im
Arm 435 ausgebildet ist. Wenn die Schraube 437 angezogen
wird, beugt sich der Arm 435, wodurch die Öffnung 449
um die Welle 423 herum enger wird.
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Die Wellen-Blockstruktur 432,
die Welle 423 und die Behälterhalterkugellager 415,
die mit jedem Behälterhalter 406 verbunden
sind, definieren eine bevorzugte Befestigungsstruktur für Behälterhalter, die
mit jedem Behälterhalter 406 verbunden
ist, die ausgebildet und angeordnet ist, um den Behälterhalter 406 an
dem Drehteller 414 zu befestigen, und es dem Behälterhalter 406 ermöglicht,
um eine Drehachse 412 der Welle 423 zu rotieren.
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Planetengetriebe für Behälterhalter 422 sind an
gegenüberliegenden
Enden der Welle 423 befestigt. Die Planetengetriebe 422 greifen
operativ in ein stationäres
Sonnenrad 416 ein. Ein Zahnriemenrad 418 ist mit
der zentralen Welle 428 verbunden und ist über einen
Zahnriemen (nicht dargestellt) mit einem Antriebsmotor 420 gekoppelt.
Der Antriebsmotor 420 ist bevorzugt derart befestigt, dass
er sich durch eine Öffnung
(nicht dargestellt) in der Montageplatte 130 unter der
Basisplatte 402 erstreckt. Der Antriebsmotor 420 ist
bevorzugt ein Schrittmotor und am meisten bevorzugt ein VEXTA Schrittmotor,
Modellnummer PK264-01A, erhältlich
bei Oriental Motor Co., Ltd. in Tokyo, Japan. Der Antriebsmotor 420 dreht
die zentrale Achse 428 und den daran befestigten Drehteller 414 über einen
Zahnriemen und ein Zahnriemenrad 418. Wenn der Drehtellerrahmen 414 sich
um die zentrale Linie der zentralen Welle 428 dreht, führt das in
das Sonnenrad 416 eingreifende Planetengetriebe 422 dazu,
dass sich die Wellen 423 und die daran gebundenen Behälterhalter 406 an
den Enden der Arme 444 des Drehtellerrahmens 414 drehen.
Jeder Behälterhalter 406 ist
bevorzugt so befestigt, dass die Drehachse 410 von der
Drehachse 412 der verbundenen Welle 423 versetzt
liegt. Daher rotiert jeder Behälterhalter 406 auf
einer exzentrischen Bahn um die Achse 412 der dazugehörigen Welle 423.
Dementsprechend erzeugen die Planetengetriebe 422 und das
Sonnenrad 416 sich drehend bewegende Verbindungselemente,
die ausgebildet und angeordnet sind, damit sich die Behälterhalter 406 um
die entsprechende Drehachse der Welle 423 herum drehen,
wenn der Drehteller 414 sich um die Drehachse der Welle 428 dreht.
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Eine Strichcode-Leser-Vorrichtung 405 ist bevorzugt
auf einem Ausleger 403 befestigt und liest Strichcode-Informationen der
Behälter 440 durch
einen Schlitz zum Auslesen 407, der in jedem Behälterhalter 406 ausgebildet
ist. Der bevorzugte Leser ist ein Leser der Modellnummer NFT1125/002RL,
der bei Opticon, Inc. in Orangeburg, New York erhältlich ist.
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Der mehrachsige Mischer 400 dreht
sich für gewöhnlich während des
Betriebs des Analysators 50, um die Flüssigkeitsinhalte der Behälter 440 zu schütteln, um
dadurch das Reagenz zum Einfangen der Targets in Suspension zu halten,
und hält
nur kurzzeitig, um der Pipettiereinheit 456 zu ermöglichen,
eine gewisse Menge der Mischung aus einem Behälter zu entnehmen. Die Pipettiereinheit 456 entnimmt
die Mischung aus einer Flasche jedes Mal an der gleichen Stelle.
Daher ist es wünschenswert,
die Position der Flaschen zu überwachen,
so dass die Flasche, aus der die Mischung entnommen wird, jederzeit
bestimmt werden kann.
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Vier optisch Schlitzsensoren 426,
von denen jeder einen optischen Emitter und Detektor umfasst, sind
um die Peripherie der fixierten Basisplatte 402 herum in
90°-Intervallabständen angeordnet.
Optische Sensoren, die bei Optek Technology, Inc. in Carrollton,
Texas, unter der Modellnummer OPB490P11 erhältlich sind, werden bevorzugt.
Ein Sensorschild 424 erstreckt sich unterhalb der Erweiterung 417 am
Ende des Arms 445 des Drehtellers 414. Wenn ein
Sensorschild 424 an einem Sensor 426 vorbeiläuft, wird
die Kommunikation zwischen dem Emitter und dem Detektor unterbrochen,
wodurch ein „Behälter vorhanden"-Signal gegeben wird. Das
Schild 424 wird nur an einem Ort bereitgestellt, z.B. dem
ersten Behälterstandort.
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Infolge der Kenntnis über die
Position des ersten Behälters
sind die Positionen der verbleibenden Behälter, die relativ zum ersten
Behälter
angebracht sind, ebenfalls bekannt.
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Antriebs- und Steuerungssignale werden dem
mehrachsigen Mischer 400 über einen Netzanschluss und
einen Datenanschluss bereitgestellt. Während der mehrachsige Mischer 400 ein
Mischen durch Rotation und einen exzentrischen Umlauf ermöglicht,
können
andere Mischtechniken, wie z.B. Vibration, Inversion etc., ebenfalls
verwendet werden.
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Probenvorbereitungsverfahren
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Um mit der Probenvorbereitung zu
beginnen, bewegt sich die Pipettiereinheit 456, um ein
Reagenz zum Einfangen von Targets, bevorzugt ein Mag-Oligo-Reagenz,
aus einem Behälter 440,
der von einem mehrachsigen Mischer 400 getragen wird, in
jeden der Aufnahmebehälter 162 der
MTU 160 zu transferieren. Das Reagenz zum Einfangen von
Targets hat ein Trägermaterial,
das in der Lage ist, einen Target-Analyten zu binden und zu immobilisieren.
Das Trägermaterial
umfasst bevorzugt auf Magnetismus reagierende Partikel. Zu Beginn
des Probenvorbereitungsverfahrens bewegt sich die Pipettiereinheit 456 der
rechten Pipettierbaugruppe 450 seitlich und senkrecht in
eine Position, in der die Sonde 457 operativ über einer
Pipettenspitze in einem der Behälter 372 angeordnet
ist.
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Die Spitzenbehälter 372 werden vom
Rad für Pipettenspitzen 350 derart
getragen, um genau angeordnet zu sein, damit eine genaue Erfassung
zwischen der Pipettenspitze und dem röhrchenförmigen Röhrchen 457 der Pipettiereinheit 456 erzielt
wird. Die Pipettiereinheit 456 bewegt sich abwärts, um
das freie Ende der röhrchenförmigen Sonde 457 in
das offene Ende der Pipettenspitze einzuführen und kraftschlüssig mit
der Pipettenspitze einzurasten. Die bevorzugt für die Pipettiereinheit 456 verwendeten
Anlagen von Cavro haben einen Kragen (nicht dargestellt), der für Anlagen
von Cavro einzigartig ist. Dieser Kragen wird leicht nach oben bewegt, wenn
eine Pipettenspitze mit dem Ende der röhrchenförmigen Sonde 457 kraftschlüssig einrastet,
und der versetzte Kragen löst
einen elektrischen Schalter auf der Pipettiereinheit 456 aus,
um zu bestätigen,
dass eine Pipettenspitze anwesend ist. Wenn die Spitzenaufnahme
nicht erfolgreich ist, (z.B. infolge fehlender Spitzen in den Behältern 372 oder
einem Ausrichtungsfehler), wird ein Signal für eine fehlende Spitze generiert,
und die Pipettiereinheit 456 kann sich fortbewegen, um
ein erneutes Spitzeneingreifen an einem anderen Spitzenstandort
zu versuchen.
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Das Assay-Manager-Programm veranlasst den
mehrachsigen Mischer 400, kurz in der Drehung anzuhalten,
so dass die Pipettiereinheit 456 in eine Position mit dem
röhrchenförmigen Röhrchen 457 und
der gebundenen Pipettenspitze der Pipettiereinheit 456,
die über
einer der stationären
Behälter 440 ausgerichtet
ist, bewegt werden kann. Die Pipettiereinheit senkt die an das röhrchenförmige Röhrchen 457 gebundene
Pipettenspitze in den Behälter 440 und
zieht eine bestimmte Menge eines Reagenzes zum Einfangen von Targets
in die Pipettenspitze auf. Die Pipettiereinheit 456 bewegt
die Sonde 457 dann aus dem Behälter 440 heraus, der
mehrachsige Mischer 400 nimmt die Drehung wieder auf, und
die Pipettiereinheit 456 bewegt sich in eine Position über der Öffnung 252 und
der Probenübertragungsstation 255.
Als nächstes
senkt sich die Pipettiereinheit 456, welche die Pipettenspitze
und die röhrchenförmige Sonde 457 bewegt,
durch die Öffnung 252 ab
und dispensiert die benötigte
Menge des Reagenzes zum Einfangen von Targets (für gewöhnlich 100–500 μl) in einen oder mehrere der
Aufnahmebehälter 162 der MTU 160.
Es ist bevorzugt, dass das Reagenz zum Einfangen von Targets nur
in die Pipettenspitze aufgenommen wird und nicht in die Sonde 457 selber. Darüber hinaus
wird bevorzugt, dass die Pipettenspitze eine ausreichende volumetrische
Kapazität aufweist,
um genügend
Reagenz für
alle fünf
Behälter 162 der
MTU 160 aufzunehmen.
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Nach der Übertragung des Reagenzes zum Einfangen
von Targets bewegt sich die Pipettiereinheit 456 dann in
eine „Spitzen-Abwerf"-Position über der
Röhre zum
Beseitigen der Spitzen 352, wo die Einweg-Pipettenspitze
vom Ende der röhrchenförmigen Sonde 457 der
Pipettiereinheit 456 abgeschoben oder abgestoßen wird
und durch die Röhre 342 in
einen Behälter
für Feststoffabfälle fällt. Ein
optischer Sensor (nicht dargestellt) ist benachbart zur Röhre 342 angeordnet
und bevor die Spitze abgeworfen wird, bewegt die Proben-Pipettierbaugruppe 450 die Pipettiereinheit 456 in
eine Messposition des Sensors. Der Sensor stellt fest, ob die Spitze
in das Ende der röhrchenförmigen Sonde 457 eingerastet
ist, um zu überprüfen, ob
die Spitze immer noch von der röhrchenförmigen Sonde 457 der
Pipettiereinheit 456 gehalten wird und bestätigt dadurch,
dass die Spitze sich während
der Probenvorbereitung auf der röhrchenförmigen Sonde 457 befunden
hat. Ein bevorzugter Sensor ist ein optischer Schlitzsensor mit
breitem Schlitz, Modell OPB900W, der bei Optek Technology, Inc.
in Carrollton, Texas erhältlich
ist.
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Bevorzugt wird die Pipettenspitze
durch den Kragen (nicht dargestellt) an der röhrchenförmigen Sonde 457 der
Pipettiereinheit 456 abgestoßen. Der Kragen rastet in eine
feste Position ein, wenn die röhrchenförmige Sonde 457 angehoben
wird, so dass, wenn die Sonde 457 fortfährt hochzufahren, der Kragen
fixiert bleibt und gegen das obere Ende der Pipettenspitze stößt und sie
dadurch von der röhrchenförmigen Sonde 457 herunter
zwingt.
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Nach dem Pipettieren der Reagenzes
zum Einfangen von Targets und Verwerfen der Pipettenspitze kann
die Sonde 457 der Pipettiereinheit 456 mit destilliertem
Wasser, das durch die röhrchenförmige Sonde 457 im
Waschbecken für
Spitzen 346 hindurchgeleitet wird, gespült werden. Das Spitzen-Spülwasser
wird gesammelt und läuft
in einen Behälter
für Flüssigabfälle.
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Nach dem Reagenz-Abgabevorgang bewegt sich
die Pipettiereinheit 456 auf der rechten Pipettierbaugruppe 450 seitlich
und senkrecht in eine Position, in der die röhrchenförmige Sonde 457 der
Pipettiereinheit 456 über
einer neuen Pipettenspitze in einem der Pipettenbehälter 372 ausgerichtet
wird. Nach erfolgreicher Spitzenaufnahme bewegt sich die Pipettiereinheit 456 zurück über den
Probenring 250, benachbart zur Probenvorbereitungsöffnung 252, und
entnimmt eine Testprobe (etwa 25–900 μl) von einem Probenröhrchen 320,
das an einer der Öffnung 140, 142 der
Abdeckplatte 138 ausgerichtet worden ist. Man beachte,
dass beide Öffnungen 140, 142 sich
aufwärts
ausstreckende periphere Flansche enthalten, um alle auf der Platte 138 verspritzten
Flüssigkeiten
davon abzuhalten, in die Öffnungen 140, 142 zu
laufen. Die Pipettiereinheit 456 bewegt sich dann über die
MTU 160 in die Probenübertragungs-Station 255,
bewegt sich abwärts
durch die Öffnung 252 und
dispensiert die Testprobe in einen der Aufnahmebehälter 162 der
MTU 160, die ein Reagenz zum Einfangen von Targets enthält. Die
Pipettiereinheit 456 bewegt sich dann in die „Spitzen-Abwerfen"-Position über der
Röhre zum
Beseitigen der Spitzen und die Einweg-Pipettenspitze wird in die Röhre 342 abgestoßen. Die
Pipettiereinheit 456 nimmt dann eine neue Einweg-Pipettenspitze
aus dem Rad für
Pipettenspitzen 350 auf, den der Probenring 250 anzeigt,
so dass ein neues Probenröhrchen
durch die Pipettiereinheit 456 zugänglich wird, die Einheit 456 bewegt
sich zu und entnimmt Probenflüssigkeit
aus dem Probenröhrchen
in die Einweg-Pipettenspitze,
die Pipettiereinheit 456 bewegt sich dann in eine Position über der Übertragungsstation
für Proben 255 und
dispensiert Probenflüssigkeit in
einen anderen Aufnahmebehälter 162,
der ein Reagenz zum Einfangen von Targets enthält. Dieser Vorgang wird bevorzugt
wiederholt, bis alle fünf
Aufnahmebehälter 162 eine
Kombination aus flüssiger Probenauswahl
und Reagenz zum Einfangen von Targets enthalten.
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Alternativ dazu kann abhängig vom
Assay-Protokoll oder Protokollen, die vom Analysator 50 durchgeführt werden
sollen, die Pipettiereinheit 456 das gleiche Probenauswahlmaterial
in zwei oder mehr der Aufnahmebehälter 162 dispensieren
und der Analysator kann das gleiche oder unterschiedliche Assays
auf jedem dieser Aliquots durchführen.
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Wie oben in Bezug auf die Pipettiereinheiten 480, 482 beschrieben,
hat die Pipettiereinheit 456 ebenfalls die Fähigkeit,
kapazitive Niveaus zu registrieren. Die auf den Enden der röhrchenförmigen Sonden 457 verwendeten
Pipettenspitzen sind bevorzugt aus einem leitfähigen Material gefertigt, so
dass das Registrieren von kapazitiven Niveaus mit der Pipettiereinheit 456 durchgeführt werden
kann, auch wenn eine Spitze am Ende der röhrchenförmigen Sonde 457 getragen
wird. Nachdem eine Pipettiereinheit ein Verfahren zum Dispensieren
einer Testprobe vollständig
durchgeführt
hat, bewegt die Pipettiereinheit 456 die röhrchenförmige Sonde 457 zurück abwärts in den
Aufnahmebehälter 162,
bis das obere Ende des Flüssigkeitsstandes
durch die Veränderung
in der Kapazitanz detektiert wird. Die vertikale Position der röhrchenförmigen Sonde 457 wird
festgehalten, um zu bestimmen, ob die richtige Menge an flüssigem Material
im Aufnahmebehälter 162 enthalten
ist. Ein Mangel an ausreichendem Material in einem Aufnahmebehälter 162 kann
durch Verklumpung in der Testprobe, welche die Spitze am Ende der
röhrchenförmigen Sonde 457 verstopfen
kann und damit das genaue Ansaugen von Testprobenmaterial in die Spitze
verhindert und/oder geeignetes Dispensieren der Testprobe aus der
Spitze verhindert.
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Nach der Probenübertragung wird die Pipettenspitze
in die Röhre
zum Beseitigen von Spitzen 142, wie oben beschrieben, abgeworfen.
Wenn es erwünscht
ist, kann die röhrchenförmige Sonde 457 der Pipettiereinheit
abermals mit destilliertem Wasser gespült werden, jedoch ist das Spülen der
Sonde für
gewöhnlich
nicht notwendig, da in dem bevorzugten Betriebsverfahren das Probenmaterial
nur in Kontakt mit der Einweg-Pipettenspitze kommt.
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Das Assay-Manager-Programm beinhaltet eine
Steuerelektronik für
die Pipettiereinheit, welche die Bewegungen der Pipettiereinheiten 456, 480, 482 steuert
und bevorzugt die Pipettiereinheit 456 veranlasst, sich
auf eine Art zu bewegen, dass sie sich niemals über ein Probenröhrchen 320 auf
dem Probenring 250 bewegt, ausgenommen, wenn die Pipettiereinheit 456 die
röhrchenförmige Sonde 457 über einem
Probenröhrchen 320 anordnet,
um eine Testprobe zu entnehmen oder wenn das Probenröhrchen 320 sich
unter der Platte 138 der Probenabdeckung befindet. Auf
diese Weise werden versehentliche Flüssigkeitstropfen von der röhrchenförmigen Sonde 457 der
Pipettiereinheit 450 in andere Probenröhrchen, die zu einer Kreuzkontamination
führen
könnten,
vermieden.
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Nach der Probenvorbereitung wird
die MTU 160 durch den rechten Transportmechanismus 500 von
der Station zur Übertragung
von Proben zum rechten Orbitalmischer 550 bewegt, in dem
die Proben/Reagenzmischungen vermengt werden. Die Struktur und der
Betrieb der Orbitalmischer 550, 552 wird im Detail
weiter unten beschrieben.
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Nach dem die MTU 160 von
der Station zum Übertragen
von Proben durch den rechten Transportmechanismus 500 zurückgezogen
worden ist, befördert
die Reaktionsgefäß-Transporterbaugruppe
innerhalb der Eingangswarteschlange 150 die nächste MTU
in eine Position zur Aufnahme durch den rechten Transportmechanismus 500,
der die nächste MTU
zur Probenübertragungs-Station
bewegt. Die Verfahren zur Probenvorbereitung werden dann für diese
nächste
MTU wiederholt.
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Transportmechanismus
-
Die rechten und linken Transportmechanismen 500, 502 werden
nun im Detail beschrieben. Bezugnehmend auf die 13–16 besitzt der rechte Transportmechanismus 500 (als
auch der linke Transportmechanismus 502) ein Stellhakenelement, das,
in der dargestellten Ausführungsform,
einen ausfahrbaren Verteilerhaken 506 hat, der sich von
einer Hakenbefestigungsstruktur 508, die in einer Spalte 510 auf
einer Platte 512 radial und schiebend versetzbar ist. Ein
Gehäuse 504 auf
der Oberseite der Platte 512 hat eine Öffnung 505, die ausgestaltet
ist, um den oberen Abschnitt einer MTU 160 aufzunehmen.
Ein auf der Platte 512 befestigter Schrittmotor 514 dreht
eine Gewindewelle 516, die, in Zusammenarbeit mit einem
Hauptschraubenmechanismus, den Verteilerhaken 506 von der
ausgefahrenen Position, die in den 13 und 15 dargestellt ist, in die
eingezogene Position, die in 14 dargestellt
ist, bewegt, der Motor 514 und die Gewindewelle 516 bildenden Elemente
einer bevorzugten Hakenelement-Antriebsbaugruppe. Der Schrittmotor 514 ist
bevorzugt ein modifizierter HSI, Serie 46000. HSI-Schrittmotoren sind
erhältlich
bei Haydon Switch and Instrument, Inc. in Waterbury, Connecticut.
Der HSI-Motor ist durch maschinelle Bearbeitung der Gewinde von
einem Ende der Gewindewelle 516 modifiziert worden, so
dass die Welle 516 die Hakenbefestigungsstruktur 508 aufnehmen
kann.
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Das Gehäuse 504, der Motor 514 und
die Platte 512 werden bevorzugt durch ein angepasstes Schutzblech 507 abgedeckt.
Wie in 16 dargestellt,
dreht ein Schrittmotor 518 eine Umlenkscheibe 520 über einen
Riemen 519. (VEXTA Schrittmotoren, Modellnummer PK264-01A,
erhältlich
bei Oriental Motor Co., Ltd. in Tokyo, Japan und SDP-Zahnriemen,
Modellnummer A6R51M200060, erhältlich
bei SDP/SI in New Hyde Park, New York werden bevorzugt.) Die Umlenkscheibe 520 ist
bevorzugt eine maßgefertigte
Umlenkscheibe mit einhundertzweiundsechzig (162) axialen
Rillen, die entlang ihres Umfangs angeordnet sind. Eine Hauptwelle 522,
die mit Hilfe eines einzigartig-geformten Halterungsblockes 523 mit
der Platte 512 fest verbunden ist, erstreckt sich abwärts durch
eine Basis 524 und ist an der Umlenkscheibe 520 befestigt.
Die Basis 524 ist mit der Bezugsplatte 82 durch
mechanischer Befestigungen, die sich durch die Öffnungen 525, die
entlang der äußeren Peripherie
der Basis 524 ausgebildet sind, befestigt. Eine Anschlussleitung 526 liefert Antriebs- und Steuersignale
für die
Hakenbefestigungsstruktur 508 und den Motor 514,
während
es der Platte 512 (und der auf der Platte getragenen Komponenten)
ermöglicht
wird, sich derart ausreichend zu drehen, dass sie sich in Bezug
auf die Basis 524 bis zu 340° dreht. Die Transportmechanismus 500, 502 – Baugruppe
hat bevorzugt feste Haltemarkierungen (nicht dargestellt) an beiden
Enden der Strecke, entlang der sich die drehende Einheit bewegt.
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Der Stellungsgeber für den Ausleger 531 ist bevorzugt
an einem Ende der Hauptwelle 522 befestigt. Der Stellungsgeber
für den
Ausleger ist bevorzugt ein absoluter Stellungsgeber. Stellungsgeber der
Serie A2 von U.S. Digital in Seattle, Washington, Modellnummer A2-S-K-315-H
werden bevorzugt.
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Das Assay-Manager-Programm stellt
Steuerungssignale für
die Motoren 518 und 514 und für die Hakenbefestigungsstruktur 508 bereit,
um den Verteilerhaken 506 zu befehlen, die MTU-Manipulierstruktur 166 auf
der MTU 160 zu ergreifen. Wenn der Haken 506 zugegriffen
hat, kann der Motor 514 eingeschaltet werden, um die Achse 516 zu
drehen und dadurch den Haken 506 zurückzuziehen und die MTU 160 zurück in das
Gehäuse 504.
Die MTU 160 wird durch den Transportmechanismus 500, 502 über einen
Gleiteingriff der Verbindungsrippenstruktur 164 der MTU 160 in
die gegenüberliegenden
Kanten 511 der Platte 512 des anliegenden Spalts 510 sicher
festgehalten. Die Platte 512 bildet dadurch ein Element
einer bevorzugten Gefäß-Trägerbaugruppe, die
ausgebildet und angeordnet ist, um drehbar um eine Drehachse (z.B.
die Achse der Welle 522) angeordnet zu sein und um ein
Reaktionsgefäß (z.B.
die MTU 160) aufzunehmen und zu tragen. Der Motor 518 kann
die Umlenkscheibe 520 und die Welle 522 über den
Riemen 519 rotieren lassen, um dadurch die Platte 512 und
das Gehäuse 504 in
Bezug auf die Basis 524 zu drehen. Die Drehung des Gehäuses 504 verändert auf
diese Weise die Lage der ergriffenen MTU, wodurch die betreffende
MTU in Ausrichtung mit einer anderen Station auf der Verarbeitungsplattform
gebracht wird.
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Die Sensoren 528, 532 werden
auf gegenüberliegenden
Seiten des Gehäuses 504 bereitgestellt,
um die Position des Verteilerhakens 506 innerhalb des Gehäuses 504 zu
bestimmen. Der Sensor 528 ist ein Endpunkt-Sensor und der
Sensor 532 ist ein Ausgangspunkt-Sensor. Die Sensoren 528, 532 sind
bevorzugt optische Schlitzsensoren, die bei Optek Technology, Inc.
in Carrollton, Texas, Modellnummer OPB980T11 erhältlich sind. Für den Ausgangspunkt-Sensor 532 wird
der Sensorstrahl durch eine sich von der Hakenbefestigungsstruktur 508 her
ausbildende Markierung für
den Ausgangspunkt 536 unterbrochen, wenn der Haken 506 in
seiner vollständig zurückgezogenen
Position vorliegt. Der Strahl des Endpunkt-Sensors 528 wird
durch eine Markierung für
das Wegende 534, das sich von der gegenüberliegenden Seite der Hakenbefestigungsstruktur 508 her
ausbildet, unterbrochen, wenn der Haken 506 vollständig ausgefahren
ist.
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Ein MTU-Vorhanden-Sensor 530,
der im Gehäuse 504 an
der Seite befestigt ist, registriert das Vorhandensein einer MTU
160 im Gehäuse 504.
Der Sensor 530 ist bevorzugt ein SUNX, Infrarotsensor, der
bei SUNX/Ramco Electric, Inc., in West Des Moines, Iowa erhältlich ist.
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Temperatur-Ramp-Stationen
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Eine oder mehrere Temperatur-Ramp-Stationen 700 werden
bevorzugt unter der Montageplatte 130 und dem Probenring 250 angeordnet
(keine der Temperatur-Ramp-Stationen, die unter dem Probenring 250 angeordnet
ist, ist in den Figuren dargestellt). Nach dem Vermengen der Inhalte
der MTU 160 innerhalb der Orbitalmischer 550 kann
der rechte Transportmechanismus 500 die MTU 160 von
dem rechten Orbitalmischer 550, abhängig vom Assay-Protokoll, zu
einer Temperatur-Ramp-Stationen 700 bewegen.
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Der Zweck jeder Temperatur-Ramp-Station 700 ist
es, die Temperatur einer MTU 160 und seines Inhaltes, je
nach Wunsch, herauf- oder herabzuregulieren. Die Temperatur des
MTU und seines Inhaltes kann ungefähr auf die Temperatur in einem
Inkubator eingestellt werden, bevor die MTU in den Inkubator eingesetzt
wird, um dadurch größere Temperaturschwankungen
innerhalb des Inkubators zu vermeiden.
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Wie in den 17–18 dargestellt, hat eine Temperatur-Ramp-Station 700 ein
Gehäuse 702,
in das eine MTU 160 eingesetzt werden kann. Das Gehäuse 702 hat
Befestigungsflansche 712, 714 zum Befestigen der
Ramp-Station 700 an der Bezugsplatte 82. Ein thermoelektrisches
Modul 704 (auch bekannt als Peltier-Vorrichtung), das in
thermischem Kontakt mit einer Kühlkörperstruktur 706 steht,
ist mit dem Gehäuse 702,
bevorzugt an der Unterseite 710, verbunden. Bevorzugte
thermoelektrische Module sind solche, die bei Melcor, Inc. in Trenton,
New Jersey, Modellnummer CP1.4-127-06L erhältlich sind. Obgleich nur ein
thermoelektrisches Modul 704 in 17 dargestellt ist, hat die Ramp-Station 700 bevorzugt
zwei solcher thermoelektrischen Module. Alternativ dazu könnte die äußere Oberfläche des
Gehäuses 702 mit
einem Mylarfilm-Heizwiderstand-Folienmaterial (nicht dargestellt)
zum Aufheizen der Ramp-Station bedeckt werden. Geeignete Mylarfilm-Folien
zum Aufheizen sind geätzte
Folien, die bei Minco Products, Inc. in Minneapolis, Minnesota und bei
Heatron, Inc. in Leavenworth, Kansas erhältlich sind. Für Ramp-Up
Stationen (d.h. Heizkörper)
werden bevorzugt Heizwiderstandselemente bevorzugt und für Ramp-Down-Stationen
(d.h. Kühlaggregate), werden
bevorzugt thermoelektrische Module 704 verwendet. Das Gehäuse 702 ist
bevorzugt mit einer thermisch isolierenden Mantelstruktur (nicht
dargestellt), bedeckt.
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Die Kühlkörperstruktur, die in Verbindung
mit dem thermoelektrischen Modul 704 verwendet wird, umfasst
bevorzugt einen Aluminiumblock mit sich davon erstreckenden hitzeabführenden
Rippen 708.
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Zwei Wärmesensoren (nicht dargestellt)
(bevorzugt Thermistoren mit Nennwiderstand 10 KOhm bei
25°C) werden
bevorzugt an einem Standort auf oder innerhalb des Gehäuses 702 bereitgestellt,
um die Temperatur zu überwachen.
Thermistoren der Serie YSI 44036, erhältlich bei YSI, Inc. in Yellow Springs,
Ohio werden bevorzugt. YSI-Thermistoren werden aufgrund ihrer hohen
Genauigkeit und der ±0.1°C Austauschbarkeit,
die durch YSI-Thermistoren von einem Thermistor zum anderen bereitgestellt wird,
bevorzugt. Einer der Wärmesensoren
ist für
die primäre
Temperatursteuerung, d.h. er sendet Signale an die eingebaute Steuerung
zum Steuern der Temperatur innerhalb der Ramp-Station, und der andere Wärmesensor
ist zum Überwachen
der Temperatur der Ramp-Station als Back-up-Kontrolle für den Wärmesensor
zur Steuerung der Primärtemperatur.
Die eingebaute Steuerung überwacht
die Wärmesensoren
und steuert die Folien zum Aufheizen oder das thermoelektrische
Modul der Ramp-Station, um eine im Allgemeinen einheitliche, bestimmte
Temperatur innerhalb der Ramp-Station 700 aufrechtzuerhalten.
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Ein MTU 160 kann, gestützt von
den MTU-Stützkanten 718,
welche in die Verbindungsrippenstruktur 164 der MTU 160 eingreifen,
in das Gehäuse
eingesetzt werden. Eine Aussparung 720 ist an der Vorderkante
einer Seitenwand des Gehäuses 702 ausgebildet.
Die Aussparung 720 ermöglicht
einem Verteilerhaken 506 des Transportmechanismus 500 oder 502 die
MTU-Manipulierstruktur 166 einer MTU 160, die
durch seitliche Bewegung in Bezug darauf vollständig in eine Temperatur-Ramp-Station 700 eingesetzt
worden ist, zu ergreifen oder loszulassen.
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Drehbare Inkubatoren
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Mit der allgemeinen Beschreibung
des Assay-Verfahrens fortfahrend, holt der rechte Transportmechanismus 500 nach ausreichendem
Temperatur Ramp-Up in einer Ramp-Station 700, die MTU aus
der Ramp-Station 700 heraus und stellt die MTU 160 in
den Inkubator zum Target-Einfangen und Annealing 600. In
einer bevorzugten Betriebsart des Analysators 50 inkubiert
der Inkubator zum Target-Einfangen und Annealing 600 die
Inhalte der MTU 160 bei etwa 60°C. Für bestimmte Tests ist es wichtig,
dass die Annealing-Inkubationstemperatur um nicht mehr als ±0.5°C variiert
und die Inkubationstemperatur zur Amplifikation (unten beschrieben)
um nicht mehr als ±0.1°C. Infolgedessen
sind die Inkubatoren so ausgelegt, um eine konsistente gleichbleibende
Temperatur bereitzustellen.
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Die Details der Struktur und des
Betriebs der zwei Ausführungsformen
der drehbaren Inkubatoren 600, 602, 604 und 606 werden
nun beschrieben. Bezugnehmend auf die 19-23, weist jeder der Inkubatoren
ein Gehäuse
innerhalb eines isolierenden Mantels 612 und einem isolierenden
Deckel 611 mit einem im allgemeinen zylindrischen Teil 610 auf,
der in geeigneter Weise mit der Bezugsplatte 82 verbunden
ist.
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Der zylindrische Teil 610 ist
bevorzugt aus einem vernickelten Aluminiumguss konstruiert und der Metallanteil
des Deckels 611 besteht bevorzugt aus maschinell bearbeitetem
Aluminium. Der zylindrische Teil 610 ist mit der Bezugsplatte 82 bevorzugt über drei
oder mehr Kunstharz-"Füße" 609 befestigt.
Die Füße 609 sind
bevorzugt aus U1temÛ-1000
gebildet, das von General Electric Plastics geliefert wird. Das Material
ist ein schwacher Wärmeleiter
und daher dienen die Füße 609 zur
Wärmeisolierung
des Inkubators gegenüber
der Bezugsplatte. Die Isolierung 612 und die Isolierung
des Deckels 611 werden bevorzugt aus 1.27 cm (1/2 inch)
starkem Polyethylen bestehen, das von der Boyd Corporation in Pleasantown,
Kalifornien geliefert wird.
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Die Gefäßzugangsöffnungen 614, 616 werden
im zylindrischen Teil 610 ausgebildet und damit zusammenwirkende
Gefäßzugangsöffnungen 618, 620 werden
im Mantel 612 ausgebildet. Für die Inkubatoren 600 und 602 ist
eine der Gruppen von Zugangsöffnungen
derart angeordnet, damit diese durch den rechten Transportmechanismus 500 zugänglich ist
und die andere Gruppe von Zugangsöffnungen ist derart angeordnet,
damit diese durch den linken Transportmechanismus 502 zugänglich ist. Die
Inkubatoren 604 und 606 müssen nur durch den linken Transportmechanismus 502 zugänglich sein und
weisen daher nur eine einzelne Gefäßzugangsöffnung auf.
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Schließmechanismen mit Drehtüren 622, 624 sind
innerhalb der Öffnungen 614 und 616 drehbar
angeordnet. Jede Drehtür 622, 624 hat
einen MTU-Schacht 626, der sich durch einen festen zylindrischen
Körper
erstreckt. Der MTU-Schacht 626 ist so ausgestaltet, damit
er mit dem Profil der MTU 160 nahezu übereinstimmt, wobei dieser
im Vergleich zum unteren Abschnitt einen breiteren oberen Abschnitt
aufweist. Eine Laufrolle für
die Tür 628, 630 ist auf
der Oberseite jeder der Türen 622 bzw. 624 angebracht.
Die Drehtüren 622, 624 werden
durch Magneten (nicht dargestellt) betätigt, die durch Befehle vom
Assay-Manager-Programm gesteuert werden, um die Türen 622, 624 zum
richtigen Zeitpunkt zu öffnen
und zu schließen.
Eine Tür 622 oder 624 wird durch
Drehen der Tür 622, 624 geöffnet, so
dass der 626 an der entsprechenden Gefäßzugangsöffnung 614, 616 ausgerichtet
wird, und wird durch Drehen der Tür 622, 624 geschlossen,
so dass der MTU-Schacht 626 sich quer zur entsprechenden
Zugangsöffnung 614, 616 erstreckt.
Der zylindrische Teil 610, der Deckel 611, die
Türen 622, 624 und
eine Bodenplatte (nicht dargestellt) bilden zusammen ein Gehäuse, welches
die Inkubationskammer definiert.
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Die Türen 622, 624 werden
geöffnet,
um das Einsetzen oder Zurückholen
einer MTU in oder aus einem Inkubator zu ermöglichen und werden zu allen anderen
Zeiten geschlossen, um einen Wärmeverlust
des Inkubators durch die Zugangsöffnungen 614, 616 zu
minimieren.
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Ein zentral angeordnetes radiales
Gebläse 632 wird
durch einen internen Gebläsemotor
(nicht dargestellt) angetrieben. Ein Papst, Modellnummer RER 100-25/14
Zentrifugalgebläse, erhältlich bei ebm/Papst
in Farmington, Connecticut, mit einem 24VDC-Motor und einem Nennwert
von 0.906 m3/min (32 cfm) wird bevorzugt,
da seine Form für
die Anwendung innerhalb des Inkubators gut geeignet ist.
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Im folgenden auf 22 Bezug nehmend, ist eine MTU-Karussellbaugruppe 671 ein
bevorzugter Gefäß-Träger, der
eine Vielzahl von radial ausgerichteten, peripher angeordneten MTUs 160 innerhalb des
Inkubators trägt.
Die MTU-Karussellbaugruppe 671 wird durch eine Kopfplatte 642 getragen,
die durch den zylindrischen Teil 610 des Gehäuses gestützt wird
und bevorzugt durch einen Drehmotor 640, bevorzugt einen
Schrittmotor, der an einer peripheren Kante der Kopfplatte 642 getragen
wird, angetrieben wird. Der Drehmotor 640 ist bevorzugt
ein VEXTA-Schrittmotor, Modellnummer PK246-01A, der bei Oriental
Motor Co., Ltd. in Tokyo, Japan erhältlich ist.
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Das MTU-Karussell 671 hat
eine Nabe 646, die unter der Kopfplatte 642 angeordnet
ist und über eine
sich durch die Kopfplatte 642 erstreckende Welle 649 mit
einer Umlenkscheibe 644 gekoppelt ist. Die Umlenkscheibe
ist bevorzugt eine maßgefertigte Umlenkscheibe
mit einhundertzweiundsechzig (162) axialen Rillen, die
entlang ihres äußeren Randes
angeordnet sind, und die mit dem Motor 640 über einen Riemen
gekoppelt ist, so dass der Motor 640 die Nabe 646 drehen
kann. Der Riemen 643 ist bevorzugt ein Zahnriemen der GT® -Serie,
der bei SDP/SI in New Hyde Park, New York erhältlich ist. Bevorzugt wird
ein 9:1-Verhältnis
zwischen der Umlenkscheibe 644 und dem Motor 640 eingestellt.
Die Nabe 646 weist eine Vielzahl von gleichmäßig beabstandeten internen
Luftströmungsschächten 645 auf,
die wahlweise durch radial orientierte, peripher angeordnete Trennwände 647 beabstandet
sind. In der Darstellung werden nur drei Trennwände 647 dargestellt, obwohl
klar gestellt werden soll, dass die Trennwände sich über den gesamten Umfang der
Nabe 646 verteilen können.
In der bevorzugten Ausführungsform
werden die Trennwände 647 weggelassen.
Eine Stützscheibe 670 ist
mit der Nabe 646 verbunden und unter der Kopfplatte 642 in
einer im Allgemeinen parallelen Ausrichtung mit ihr angeordnet.
Eine Vielzahl von radial sich erstreckenden, peripher angeordneten
MTU-Haltelementen 672 sind
an der Unterseite der Stützscheibe 670 befestigt
(nur drei MTU-Haltelemente 672 sind deutlich dargestellt
worden). Die MTU-Haltelemente 672 weisen Stützvorsprünge 674 auf,
die sich auf gegenüberliegender
Seiten erstrecken. Radial ausgerichtete MTUs werden auf der MTU-Karussellbaugruppe 671 innerhalb
der Stationen 676, die durch peripher aneinanderliegenden MTU-Halteelementen 672 definiert
werden, getragen, wobei die Stützvorsprünge 674 die
Lamellenstrukturen 164 jeder durch die MTU-Karussellbaugruppe 671 getragenen
MTU 160 stützen.
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Die MTU-Karussellbaugruppe dreht
sich auf einer Karussellantriebswelle, an welche die Antriebsumlenkscheibe
(644 in der dargestellten Ausführungsform) gebunden ist. Ein
Stellungsgeber für das
Karussell wird bevorzugt am äußeren Ende
der Karussellantriebswelle befestigt. Der Stellungsgeber für das Karussell
umfasst bevorzugt ein Schlitzrad und eine optische Schlitzschalterkombination
(nicht dargestellt). Das Schlitzrad kann mit der Karussellbaugruppe 671 verbunden
sein, um sich mit ihr zu drehen, und der optische Schlitzschalter
kann mit dem zylindrischen Teil 610 des Gehäuses oder
der Bezugsplatte 642 derart fixiert sein, damit er stationär ist. Die
Schlitzrad/Schlitzschalterkombination kann verwendet werden, um
die Drehposition der Karussellbaugruppe 671 zu bestimmen
und kann eine „Ausgangs"-Position anzeigen
(z.B. eine Position, in der eine MTU-Station 676, welche
als #1-Station bezeichnet
wird, vor der Zugangsöffnung 614 liegt). Stellungsgeber
der A2-Serie von U.S. Digital in Seattle, WA, Modellnummer A2-S-K-315-H
werden bevorzugt.
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Eine Wärmequelle wird in thermischer
Verbindung mit der Inkubationskammer, die innerhalb des Inkubatorgehäuses, das
den zylindrischen Teil 610 und den Deckel 611 umfasst,
definiert wird, bereitgestellt. In der bevorzugten Ausführungsform
umgeben mit einem Mylar-Film verkleidete elektrische Heizwiderstandsfolien 660 das
Gehäuse 610 und können ebenfalls
am Deckel 611 angebracht sein. Bevorzugte Mylar-Film Heizwiderstandsfolien
sind geätzte
Folien, die bei Minco Products, Inc. in Minneapolis, Minnesota und
Heatron, Inc. in Leavenworth, Kansas erhältlich sind. Alternative Wärmequellen können intern
befestigte Heizwiderstandselemente, thermisch-elektrische Wärmeplatten
(Peltier) oder einen ferngesteuerten Wärme-erzeugenden Mechanismus,
der mit dem Gehäuse
durch eine Leitung oder ähnliches
thermisch verbunden ist, beinhalten.
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Wie in den 19 und 22 dargestellt,
erstreckt sich ein Pipettenschlitz 662 durch den Inkubatordeckel 611,
radial ausgerichtete Pipettenlöcher 663 erstrecken
sich durch die Kopfplatte 642, und Pipettenschlitze 664 werden
in der Stützscheibe 670 über jeder
MTU-Station 676 ausgebildet, um ein Pipettieren von Reagenzien
in die innerhalb des Inkubators angeordneten MTUs zu ermöglichen.
In der bevorzugten Ausführungsform
des Analysators 50 zur bevorzugten Betriebsart haben nur
zwei der Inkubatoren, der Amplifikations-inkubator 604 und
der Hybridisationsschutzassayinkubator 606 die Pipettenlöcher 663 und
die Pipettenschlitze 662 und 664, da es in der
bevorzugten Betriebsart nur in diesen zwei Inkubatoren zum Dispensieren
von Flüssigkeiten
in die MTUs 160 kommt, während sie im Inkubator sind.
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Zwei Temperatusensoren 666,
bevorzugt Thermistoren (10 KOhm bei 25°C) werden in der Kopfplatte 642 angeordnet.
Thermistoren der YSI 44036 Serie, die bei YSI, Inc. in
Yellow Springs, Ohio erhältlich
sind, werden bevorzugt. YSI-Thermistoren werden
bevorzugt aufgrund ihrer hohen Genauigkeit und der ±0.1°C Austauschbarkeit,
die bei YSI-Thermistoren von einem Thermistor zum anderen bereitgestellt
werden. Einer der Sensoren 666 ist zur Regelung der primären Temperatur,
d.h. er sendet Signale zur eingebauten Steuerung zum Regeln der
Temperatur innerhalb des Inkubators und der andere Sensor ist zum Überwachen
der Temperatur des Inkubators als Back-up-Kontrolle für den Sensor zur Regelung der
Primärtemperatur.
Die eingebaute Steuerung überwacht
die Sensoren 666 und steuert die Wärmefolien 660 und
das Gebläse 632,
um eine gleichmäßige, bestimmte
Temperatur innerhalb des Inkubatorgehäuses 610 aufrechtzuerhalten.
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Wenn ein Transportmechanismus 500, 502 das
Laden einer MTU 160 in einen Inkubator 600, 602, 604 oder 606 vorbereitet,
dreht der Motor 640 die Nabe 646, um eine leere
MTU-Station 676 in Ausrichtung mit der Gefäßzugangsöffnung 614 (oder 616)
zu bringen. Wenn dies passiert, dreht der Tür-bewegende Magnet die Drehtür 623 (oder 624) entsprechend
um eine viertel Drehung, um den MTU-Schacht 626 der Tür an der
MTU-Station 676 auszurichten. Die Zugangsöffnung 614 ist
derart ausgelegt, um das Einbringen oder Entfernen einer MTU 160 zu
ermöglichen.
Der Transportmechanismus 500 oder 502 befördert dann
den Verteilerhaken 506 aus der zurückgezogenen Position in die
ausgefahrene Position, wobei die MTU 160 aus dem Gehäuse 504 heraus
durch die Zugangsöffnung 614 in
eine MTU-Station 676 im Inkubator hineingeschoben wird. Nachdem
der Verteilerhaken 506 zurückgezogen worden ist, dreht
der Motor 640 die Nabe 646, um die zuvor eingesetzte
MTU 160 von der Zugangsöffnung 614 wegzubewegen,
und die Drehtür 622 schließt sich
wieder. Diese Sequenz wird für
das aufeinanderfolgende Einsetzen von MTUs in den drehbaren Inkubator
wiederholt. Die Inkubation jeder geladenen MTU setzt sich fort,
während
die MTU im Inkubator auf den Ausgangsschacht 618 zu bewegt
wird (im Uhrzeigersinn).
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Ein MTU-Sensor (bevorzugt ein optischer
Infrarot-Reflektionssensor)
in jeder MTU-Station 676 detektiert die Anwesenheit einer
MTU 160 innerhalb der Station. Optek Technology, Inc. Sensoren,
Modellnummer OPB770T, erhältlich
bei Optek Technology, Inc. in Carrollton, Texas werden bevorzugt,
da diese Sensoren den hohen Umgebungstemperaturen der Inkubatoren
widerstehen können
und da diese Sensoren Strichcode-Daten, die auf der Oberfläche zum
Aufnehmen von Etiketten 175 der Strukturen zum Aufnehmen
von Etiketten 174 der MTUs 160 fixiert sind, lesen
können.
Zusätzlich
hat jede Türenbaugruppe
(Drehtüren 622, 624 oder
Türbaugruppe 650)
bevorzugt optische Schlitzsensoren (nicht dargestellt), um Tür-Geöffnet und
Tür-Geschlossen
Positionen anzuzeigen. Es werden Sensoren von Optek Technology,
Inc. in Carrollton, Texas, Modellnummer OPB980T11 bevorzugt, da
sie eine relativ hohe Auflösung
bieten, um eine genaue Überwachung
der Türposition
zu ermöglichen.
Ein Schrägscheiben-Linearmischer
(ebenso bekannt als Wobbler-Scheibe) 634 wird innerhalb
des Gehäuses 610 benachbart zur
MTU-Karussellbaugruppe 671 bereitgestellt und arbeitet
als Mechanismus zum Mischen der Gefäße. Der Mischer 634 umfasst
eine Scheibe, die auf eine schräge
Weise an die Welle eines Motors 636 befestigt ist, die
sich durch die Öffnung 635 in
das Gehäuse 610 erstreckt.
Der Motor ist bevorzugt ein VEXTA Schrittmotor, Modellnummer PK264-01A,
erhältlich bei
Oriental Motors Ltd. in Tokyo, Japan, welcher der gleiche Motor
ist, der bevorzugt für
die MTU-Karussellbaugruppe 671 verwendet wird. Ein viskoser
harmonischer Dämpfer 638 ist
bevorzugt mit dem Motor 636 verbunden, um harmonische Frequenzen
des Motors abzudämpfen,
die den Motor zum Stillstand bringen können. Bevorzugte harmonische
Dämpfer sind
harmonische Dämpfer
von Vexta, die bei Oriental Motors Ltd. erhältlich sind. Der Betrieb des Schrägscheiben-Linearmischers 634 wird
weiter unten beschrieben werden.
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Nur zwei der Inkubatoren, der Amplifikationsinkubator 604 und
der Hybridisationsschutzassayinkubator 606 haben einen
Schrägscheiben-Linearmischer 634,
da in der bevorzugten Betriebsart es nur in diesen zwei Inkubatoren
zum Dispensieren von Flüssigkeiten
in die MTUs 160 kommt, während sie im Inkubator sind.
Daher ist es auch nur erforderlich, das lineare Mischen der MTU 160 durch
den Schrägscheiben-Linearmischer 634
im Amplifikationsinkubator 604 und dem Hybridisationsschutzassay-inkubator 606 zu
ermöglichen.
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Um ein lineares Mischen einer MTU 160 im Inkubator
durch den Linearmischer 634 zu bewirken, bewegt die MTU-Karussellbaugruppe 671 die
MTU 160 in Ausrichtung mit dem Schrägscheiben-Linearmischer 634,
und die schräge
Scheibe des Schrägscheiben-Linearmischers 634 greift
in die MTU-Manipulierstruktur 166 der
MTU 160 ein. Wenn der Motor 636 die schräg verlaufende
Scheibe des Schrägscheiben-Linearmischers 634 dreht,
bewegt sich der Teil der schräg
stehenden Scheibenstruktur, der in die MTU 160 eingreift,
in Bezug auf die Wand des Gehäuses 610,
radial hinein und heraus, wodurch in das vertikale Stück 167 der
MTU-Manipulierstruktur 166 der Abschirmstruktur 169 alternierend
eingegriffen wird. Dementsprechend wird die MTU 160, die den
Schrägscheiben-Linearmischer 634 ergreift,
radial hinein und heraus bewegt, bevorzugt bei hoher Frequenz, wodurch
ein lineares Mischen der Inhalte der MTU 160 ermöglicht wird.
Für den
Amplifikationsinkubationsschritt der bevorzugten Betriebsart, der innerhalb
des Amplifikationsinkubators 604 stattfindet, wird eine
Frequenz zum Mischen von 10 Hz bevorzugt. Für den Probeninkubationsschritt
der bevorzugten Betriebsart, der innerhalb des Inkubators für den Hybridisationsschutzassay 606 stattfindet,
wird eine Frequenz zum Mischen von 14 Hz bevorzugt. Schließlich wird
für den
Selektionsinkubationsschritt der bevorzugten Betriebsart, der ebenfalls
innerhalb des Inkubators für
den Hybridisationsschutzassay 606 stattfindet, eine Frequenz
zum Mischen von 13 Hz bevorzugt.
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Die erhöhten gekrümmten Abschnitte 171, 172 können in
der Mitte der konvexen Oberfläche
des vertikalen Stücks 167 bzw.
der Abschirmstruktur 169 der MTU 160 (siehe 47) bereitgestellt werden, um
den Oberflächenkontakt
zwischen dem Schrägscheiben-Linearmischer 634 und
der MTU 160 derart zu reduzieren, dass die Reibung zwischen
der MTU 160 und dem Schrägscheiben-Linearmischer 634 minimiert
wird.
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In der bevorzugten Ausführungsform
wird ein Sensor am Schrägscheiben-Linearmischer 634 bereitgestellt,
um sicherzustellen, dass der Schrägscheiben-Linearmischer 634 in
der „Ausgangs"-Position, dargestellt
in 21, aufhört sich
zu drehen, so dass die MTU-Manipulierstruktur 166 den Schrägscheiben-Linearmischer 634 ergreifen
und loslassen kann, während
die MTU-Karussellbaugruppe 671 sich dreht. Der bevorzugte „Ausgangs"-Sensor ist ein Stift,
der sich seitlich von der Struktur des Linearmischers mit schräg verlaufender
Scheibe her erstreckt und ein optischer Schlitzschalter, der die
Orientierung der Baugruppe des Schrägscheiben-Linearmischers überprüft, wenn der Stift den Strahl
des optischen Schalters unterbricht. Auf Magnetismus basierende
Hall-Effekt-Sensoren können
ebenso verwendet werden.
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Eine alternative MTU-Karussellbaugruppe und
ein Karussellantriebsmechanismus sind in den 23A und 23C dargestellt.
Wie in 23A dargestellt,
hat der alternative Inkubator eine Gehäusebaugruppe 1650,
die im Allgemeinen einen zylindrischen Teil 1610, der aus
einem vernickeltem Aluminiumguss gefertigt ist, eine Abdeckung 1676,
die bevorzugt aus maschinell bearbeitetem Aluminium geformt ist,
eine Isolierung 1678 für
die Abdeckung 1676 und einen isolierenden Mantel 1651,
der den zylindrischen Teil 1610 umgibt, umfasst. Wie bei
der bereits zuvor beschriebenen Inkubator-Ausführungsform, kann der Inkubator
einen linearen Misch-Mechanismus haben, der einen linearen Mischmotor 636 mit einem
harmonischen Dämpfer 638 hat.
Ein Schließmechanismus 1600 (untenstehend
beschrieben) arbeitet, um den Zugang durch eine Gefäßzugangsöffnung 1614 abzusperren
oder zu ermöglichen.
Wie in der bereits zuvor beschriebenen Ausführungsform kann der Inkubator
abhängig
vom Standort des Inkubators und seiner Funktion innerhalb des Analysators 50 eine
oder zwei Zugangsöffnungen 1614 haben.
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Ein Zentrifugalgebläse 632 ist
in einem unteren Abschnitt des Gehäuses 1650 befestigt
und wird durch einen Motor (nicht dargestellt) angetrieben. Eine
Gebläseabdeckung 1652 ist über dem
Gebläse angeordnet
und hat genügend Öffnungen,
um eine Luftströmung
zu ermöglichen,
die durch das Gebläse 632 erzeugte
wird. Die Stützwelle 1654 wird
durch die untere Welle 1692 abgestützt, die sich nach unten in
die Gebläseabdeckung 1652 erstreckt,
wo sie drehbar gestützt
und durch Kugellager (nicht dargestellt) befestigt wird.
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Ein MTU-Karussell 1656 hat
eine obere Scheibe 1658 mit einem in der Mitte gelegenen
Abschnitt 1696. Die Oberseite der Stützscheibe 1694 rastet
in die und ist verbunden mit der Unterseite des in der Mitte gelegenen
Abschnittes 1696 der oberen Scheibe 1658, so dass
das Gewicht des Karussells 1656 von unten abgestützt wird.
Wie in 23C dargestellt,
sind eine Vielzahl von sich radial erstreckenden, peripher beabstandeten
Trennstegen 1660 unter der oberen Scheibe 1658 befestigt.
Eine untere Scheibe 1662 hat eine Vielzahl von radialen
Flanschstücken 1682,
die von einem ringförmigen
inneren Abschnitt 1688 ausgehen. Die radialen Flanschstücke 1682 entsprechen
in ihrer Anzahl und ihrem Abstand denen der Karusselltrennstege 1660,
und die untere Scheibe 1662 ist mit der Oberseite der Karusselltrennstege 1660 verbunden,
wobei jedes Flanschstück 1682 an
einem der Stege 1660 befestigt und damit verbunden ist.
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Die radialen Flanschstücke 1682 definieren eine
Vielzahl von radialen Schlitzen 1680 zwischen benachbarten
Paaren von Flanschstücken 1682.
Wie anhand der 23C deutlich
wird, ist die Breite in der peripheren Richtung jedes Flanschstückes 1682 an
dessen innerem Ende 1686 geringer als die Breite in peripherer
Richtung des Flanschstückes 1682 an dessen äußerem Ende 1684.
Die konisch zulaufende Form der Flanschstücke 1682 stellt sicher,
dass die gegenüberliegenden
Seiten der Schlitze 1680 im Allgemeinen parallel zueinander liegen.
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Wenn die untere Scheibe 1662 unter
den Karusselltrennstegen 1660 befestigt ist, ist die Breite der
Flanschstücke
entlang zumindest eines Teils ihrer entsprechenden Länge größer als
die Breite ihrer entsprechenden Stege 1660, die ebenso
von ihrem äußeren Ende
zu ihrem inneren Ende hin konisch geformt sein können. Die Flanschstücke 1684 definieren
seitliche Kanten entlang der Ränder
benachbarter Paare von Stegen 1660 zum Abstützen der Verbindungsrippenstruktur 164 einer
MTU 160, die in jede MTU-Station eingesetzt 1663 ist, die zwischen benachbarten
Paaren von Stegen 1660 ausgebildet wird.
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Eine Umlenkscheibe 1664 ist
an der Oberseite des in der Mitte gelegenen Abschnitts 1696 der oberen
Scheibe 1658 befestigt, und ein Motor 1672 wird
von einer Befestigungshalterung 1670 getragen, die sich über den
Durchmesser des Gehäuses 1650 hinaus
erstreckt und mit dem zylindrischen Abschnitt 1650 des
Gehäuses
an dessen gegenüberliegenden Enden
befestigt ist. Der Motor ist bevorzugt ein VEXTA PK264-01A Schrittmotor
und ist mit der Umlenkrolle (mit einem 9:1-Verhältnis in Bezug auf den Motor)
durch einen Riemen 1666 gekoppelt, bevorzugt einer, der
von der Gates Rubber Company geliefert worden ist. Ein Stellungsgeber 1674 ist
am oberen zentralen Abschnitt der Befestigungshalterung 1672 befestigt
und ist mit der oberen Welle 1690 der Karussellstützwelle 1654 gekoppelt.
Der Stellungsgeber 1674 (bevorzugt ein absoluter Stellungsgeber
der Serie A2 von U.S. Digital Corporation in Vancouver, Washington)
zeigt die Drehposition des Karussells 1656 an.
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Eine Inkubatordeckel wird durch eine
Inkubatorplatte 1676, die bevorzugt aus maschinell bearbeitetem
Aluminium gebildet ist, und einem Element zur Isolierung der Abdeckung 1678 definiert.
Die Abdeckplatte 1676 und das Element zur Isolierung 1678 enthalten
passende Öffnungen
zum Aufnehmen des Stellungsgebers 1674 und des Motors 1672 und
können
auch darin ausgebildete radiale Schlitze zum Dispensieren vonFlüssigkeiten
in die MTUs, die, wie in Bezug auf die obige Ausführungsform
beschrieben worden ist, innerhalb des Inkubators getragen werden,
enthalten.
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Ein alternativer und bevorzugter
Schließmechanismus 1600 wird
in 23B dargestellt.
Der zylindrische Teil 1610 des Inkubatorgehäuses hat
mindestens eine Gefäßzugangsöffnung 1614 mit
nach außen
vorspringenden Wandteilen 1616, 1618, die sich
integral vom zylindrischen Teil 1610 entlang der gegenüberliegenden
Seiten der Zugangsöffnung 1614 ausstrecken.
Eine Drehtür 1620 ist
in Bezug auf die Zugangsöffnung 1614 durch
eine Türbefestigungshalterung 1636,
die mit dem zylindrischen Teil 1610 des Gehäuses über der
Zugangsöffnung 1614 verbunden
ist, operativ befestigt. Die Tür 1620 hat eine
bogenförmige
Verschlussplatte 1622 und ein sich quer ausstreckendes
Scharnierplattenteil 1628 mit einem Loch 1634 zum
Aufnehmen eines Befestigungspfostens (nicht dargestellt) der Türbefestigungshalterung 1636.
Die Tür 1622 ist
in Bezug auf die Zugangsöffnung 1614 über der Öffnung 1634 zwischen
einer ersten Position, in der die gebogene Verschlussplatte 1622 mit
den hervorspringenden Wandteilen 1616, 1618 zusammenwirken,
um die Zugangsöffnung 1614 zu
versperren und einer zweiten Position, die in Bezug auf die Zugangsöffnung 1614 nach
außen
rotiert, um die Bewegung eines Gefäßes durch die Zugangsöffnung 1614 zu
ermöglichen, drehbar.
Eine innere gebogene Oberfläche
der gebogenen Platte 1622 stimmt mit der einer gebogenen Oberfläche 1638 der
Türbefestigungshalterung 1636 überein,
und eine gebogene Oberfläche 1619 ist
unter der Gefäßzugangsöffnung 1614 angeordnet,
um die Bewegung der gebogenen Platte 1622 in Bezug auf
die Oberfläche 1638 und 1619 zu
ermöglichen, während eine
minimale Lücke
zwischen den entsprechenden Oberflächen derart ausgebildet wird,
um den Wärmeverlust
zu minimieren.
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Die Tür 1620 wird durch
einen Motor 1642, der an dem Inkubatorgehäuse durch
eine Motorbefestigungshalterung 1640 befestigt ist, die
mit dem zylindrischen Teil 1610 des Gehäuses unter der Gefäßzugangsöffnung 1614 befestigt
ist, angetrieben. Die Antriebswelle 1644 ist mit einer
unteren gebogenen Platte 1626 der Drehtür 1620 gekoppelt,
so dass die Rotation der Welle 1644 in eine Drehung der Drehtür 1620 umgesetzt
wird. Der Motor 1624 ist am bevorzugtesten ein HSI 7.5° per Schritt
Motor, der bei Haydon Switch and Instrument, Inc. in Waterbury, Connecticut
erhältlich
ist. Der HSI-Motor wird aufgrund seiner relativ geringen Kosten
ausgewählt
und weil die Verschlussbaugruppe 1600 keinen robusten Motor
mit großem
Drehmoment benötigt.
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Türpositionssensoren 1646 und 1648 (bevorzugt
optische Schlitzsensoren) werden operativ auf den gegenüberliegenden
Seiten der Türbefestigungshalterung 1636 befestigt.
Die Sensoren 1646 und 1648 arbeiten zusammen mit
den Sensorschilden 1632 und 1630 auf der Scharnierplatte 1628 der Tür 1620 zum
Anzeigen der relativen Position der Drehtür 1620 und können so
eingestellt werden, um z.B. einen Tür-Geöffnet- und einen Tür-Geschlossen-Status anzuzeigen.
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Ein Türverschlusselement 1612 ist
an der Außenseite
des zylindrischen Teils 1610 des Gehäuses so befestigt, dass die
Türbefestigungshalterung 1636 und
ein Teil der Drehtür 1620 abgedeckt
werden. Das Abdeckelement 1612 hat eine Zugangsöffnung 1613,
die an der Zugangsöffnung 1614 des
Inkubatorgehäuses
ausgerichtet ist, und hat des weiteren eine Gefäßbrücke 1615, die sich
seitlich von einer Unterkante der Zugangsöffnung 1613 erstreckt. Die
Gefäßbrücke 1615 erleichtert
das Einsetzen des Gefäßes (z.B.
eine MTU 160) in und das Herausnehmen des Gefäßes aus
dem Inkubator.
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Beim Aufenthalt im Inkubator 600
zum Target-Einfangen und Annealing werden die MTU 160 und
Testproben bevorzugt bei einer Temperatur von etwa 60°C ±0.5°C über einen
Zeitraum aufbewahrt, der ausreichend ist, um eine Hybridisation
zwischen den Einfangsonden und Target-Nukleinsäuren zu ermöglichen. Unter diesen Bedingungen
werden die Einfangsonden bevorzugt nicht mit solchen Polynukleotiden
hybridisieren, die direkt durch die magnetischen Partikel immobilisiert
worden sind.
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Nach der Inkubation zum Target-Einfangen im
Inkubator 600 zum Target-Einfangen und Annealing wird die MTU 160 durch
das Inkubatorkarussell zum Eingang der Tür 622 gedreht, die
auch als rechte oder Nummer eins Verteilertür bekannt ist. Die MTU 160 wird
aus ihrer MTU-Station 1676 innerhalb des Inkubators 600 zurückgeholt
und wird dann durch den rechten Transportmechanismus 500 in eine
Temperatur-Ramp-Down-Station (nicht dargestellt) unter dem Probenring 250 überführt. In
der Ramp-Down-Station wird die Temperatur der MTU auf das Niveau
des nächsten
Inkubators heruntergefahren. Diese Ramp-Down-Station, die dem temperaturgeregelten
Pre-Read-Inkubator zum Abkühlen 602 vorausgeht,
ist im Gegensatz zu einem Kühlaggregat
technisch gesehen eine Heizung, da die Temperatur, auf welche die
MTU heruntergefahren wird, mit etwa 40°C immer noch größer ist,
als die Umgebungstemperatur des Analysators mit etwa 30°C. Dementsprechend
verwendet diese Ramp-Down-Station im Gegensatz zu thermoelektrischen
Modulen bevorzugt Widerstandswärmelemente.
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Von der Ramp-Down-Station wird die
MTU durch den rechten Transportmechanismus 500 in den temperaturgeregelten
Pre-Read-Inkubator
zum Abkühlen 602 überführt. Das
Design und der Betrieb des temperaturgeregelten Pre-Read-Inkubators
zum Abkühlen 602 ist ähnlich dem
Inkubator zum Target-Einfangen und Annealing 600, wie weiter
oben beschrieben, mit der Ausnahme, dass der temperaturgeregelte
Pre-Read-Inkubator zum Abkühlen 602 bei
40 ±1.0°C inkubiert.
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Im AT-Inkubator 602 sind
die Hybridisierungsbedingungen derart, dass der Polythymidinschwanz
des immobilisierten Polynukleotids mit dem Polyaminschwanz der Einfangsonde
hybridisieren kann. Vorausgesetzt, dass die Target-Nukleinsäure mit
der Einfangsonde im Inkubator zum Target-Einfangen 600 hybridisiert
hat, kann zwischen dem immobilisierten Polynukleotid, der Einfangsonde
und der Target-Nukleinsäure
im AT-Inkubator 602 ein Hybridisationskomplex gebildet
werden, wodurch die Target-Nukleinsäure immobilisiert
wird.
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Während
der Inkubation bei der zum Binden aktiven Temperatur dreht die Karussellbaugruppe 1656 (oder 671)
des temperaturgeregelten Pre-Read-Inkubators zum Abkühlen 602 die
MTU zur Ausgangstür 624,
die auch als Nummer 2 oder linke Verteilertür bekannt
ist; von der die MTU 160 durch den linken Transportmechanismus 502 entfernt
werden kann. Der linke Transportmechanismus 502 entfernt
die MTU 160 vom temperaturgeregelten Pre-Read-Inkubator
zum Abkühlen 602 und
ordnet sie in einer verfügbaren
magnetischen Trenn-Waschstation 800 an.
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Die Temperatur-Ramp-Stationen 700 können einen
Engpass in der Verarbeitung einer Reihe von MTUs durch die Chemieplattform 200 sein.
Es kann möglich
sein, nicht voll ausgenutzte MTU-Stationen 676 in einem
oder mehrerer der Inkubatoren, in denen diese Temperaturempfindlichkeit
von geringerer Bedeutung ist, zu verwenden. Zum Beispiel ist der Vorgang
des Bindens bei geregelter Temperatur, der innerhalb des temperaturgeregelten
Pre-Read-Inkubators zum Abkühlen 602 bei
etwa 60°C
stattfindet, nicht so temperaturempfindlich wie die anderen Inkubatoren,
und bis zu fünfzehn
(15) der dreißig
(30) MTU-Stationen 676 der Inkubatoren können jederzeit ungenutzt
sein. Wie gegenwärtig
eingeschätzt
hat die Chemieplattform nur etwa acht Ramp-Up-Stationen oder Heizkörper. Dementsprechend
können deutlich
mehr MTUs innerhalb der nicht genutzten Schächte des temperaturgeregelten
Pre-Read-Inkubators zum Abkühlen 602 vorgewärmt werden
als innerhalb der Ramp-Up-Stationen 700. Darüber hinaus erlaubt
die Verwendung ungenutzter Inkubatorschächte anstatt der Heizkörper das
Weglassen einiger oder aller Heizkörper, wodurch Platz auf der
Chemieplattform geschaffen wird.
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Magnetische Trenn-Waschstationen
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In Bezug auf die 24–25 hat jede magnetische
Trenn-Waschstation 800 ein Gehäusemodul 802 mit einem
oberen Abschnitt 801 und einem unteren Abschnitt 803.
Befestigungsflansche 805, 806 erstrecken sich
vom unteren Abschnitt 803 zum Befestigen der magnetischen
Trenn-Waschstation 800 an die
Bezugsplatte 82 mittels geeigneter mechanischer Befestigungsmittel.
Positionsstifte 807 und 811 erstrecken sich vom
Boden des unteren Abschnitts 803 des Gehäuses 802 aus.
Die Stifte 807 und 811 rasten in Öffnungen
(nicht dargestellt) ein, die in der Bezugsplatte 82 ausgebildet
sind, um die Positionierung der magnetischen Trenn-Waschstation 800 auf
der Bezugsplatte 82 zu erleichtern, bevor das Gehäuse 802 durch
Befestigungsmittel befestigt wird.
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Ein Ladeschacht 804 erstreckt
sich durch die Vorderwand des unteren Abschnitts 803, um
es einem Transportmechanismus (z.B. 502) zu ermöglichen,
eine MTU 160 in der magnetischen Trennstation 800 zu
platzieren und um eine MTU 160 aus der magnetischen Trennstation 800 zu
entfernen. Eine konische Schachterweiterung 821 umgibt
einen Teil des Ladeschachtes 804, um das Einsetzen der
MTU durch den Schacht 104 zu erleichtern. Eine Trennwand 808 trennt
den oberen Abschnitt 801 vom unteren Abschnitt 803.
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Eine schwenkbare, Magnet bewegende Struktur 810 ist
derart innerhalb des unteren Abschnitts 803 über einen
Drehpunkt 812 befestigt, dass sie um den Punkt 812 drehbar
ist. Die Magnet bewegende Struktur 810 trägt Permanentmagneten 814,
die auf beiden Seiten eines in der Magnet bewegenden Struktur ausgebildeten
MTU-Schachtes 815 angeordnet sind. Bevorzugt werden fünf Magneten
in einer ausgerichteten Anordnung auf beiden Seiten der Magnet bewegenden
Struktur 810 getragen, wobei sich jeweils einer mit jeweils
einem einzelnen Aufnahmebehälter 162 der
MTU 160 deckt. Die Magnete werden bevorzugt aus Neodym-Eisen-Bor
(NdFeB) hergestellt, minimale Güte
n-35 und haben bevorzugte Abmessungen von 1.27 cm (0.5 inch) Breite,
0.76 cm (0.3 Inch) Höhe
und 0.76 cm (0.3 inch) Tiefe. Ein elektrisches Steuerelement, allgemein
dargestellt in 816, schwenkt die Magnet bewegende Struktur 810 hoch
und runter, wodurch die Magnete 814 bewegt werden. Wie
in 25 dargestellt,
umfasst das Steuerelement 816 bevorzugt einen Dreh-Schrittmotor 819,
der einen Mechanismus für
eine mit der Magnet bewegenden Struktur 810 gekoppelten
Antriebswelle dreht, um die Magnet bewegende Struktur 810 gezielt
anzuheben und abzusenken. Der Motor 819 ist bevorzugt ein
linearer HSI-Schrittmotor,
Modellnummer 26841–05,
der bei Haydon Switch and Instrument, Inc. in Waterbury, Connecticut
erhältlich
ist.
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Ein Sensor 818, bevorzugt
ein optischer Schlitzsensor, wird innerhalb des unteren Abschnitts 803 des
Gehäuses
zum Bestimmen der Unten- oder „Ausgangs"-Position der Magnet
bewegenden Struktur 810, angebracht. Der Sensor 818 ist
bevorzugt ein Optek Technology, Inc., Modellnummer OPB980Tll, der
bei Optek Technology, Inc. in Carrollton, Texas erhältlich ist.
Ein anderer Sensor (nicht dargestellt), ebenfalls bevorzugt ein
Optek Technology, Inc., Modellnummer OPB980Tll, optischer Schlitzsensor,
wird bevorzugt bereitgestellt, um die Oben- oder Eingegriffen-Position
der Magnet bewegenden Struktur 810 zu bestimmen.
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Eine MTU-Trägereinheit 820 ist
benachbart zum Ladeschacht 804 unter der Trennwand 808 zum operativen
Unterstützen
einer innerhalb der magnetischen Trenn-Waschstation 800 angeordneten
MTU 160 angeordnet. Nun in Bezug auf 26 besitzt die MTU-Trägereinheit 820 einen
Schacht 822 zum Aufnehmen des oberen Endes einer MTU 160.
Eine untere gegabelte Platte 824 bindet an die Unterseite
der Trägereinheit 820 und
stützt
die Unterseite der Verbindungsrippenstruktur 164 der MTU 160,
wenn diese in die Trägereinheit 820 gleitet
(siehe 28 und 29). Eine Federklemme 826 ist
mit der Trägereinheit 820 durch
ihre sich in den Schacht 822 erstreckenden gegenüberliegenden
Zinken 831, 833 verbunden, um die MTU innerhalb
der Trägereinheit 820 auslösbar festzuhalten.
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Eine Orbitalmischerbaugruppe 828 ist
mit der Trägereinheit 820 zum
orbitalen Mischen der Inhalte einer in der MTU-Trägereinheit 820 festgehaltenen
MTU gekoppelt. Die Orbitalmischerbaugruppe 828 hat einen
Schrittmotor 830, der auf einer Motorbefestigungsplatte 832 befestigt
ist, ein Zahnriemenrad 834 mit einem exzentrischen Stift 836,
ein Umlenkrolle 838 mit einem exzentrischen Stift 840 und
einen Riemen 835, der das Zahnriemenrad 834 mit
der Umlenkrolle 838 verbindet. Der Schrittmotor 830 ist bevorzugt
ein VEXTA, Modellnummer PK245-02A, erhältlich bei Oriental Motors
Ltd, in Tokyo, Japan, und der Riemen 835 ist bevorzugt
ein Zahnriemen, Modellnummer A 6G16-170012, der bei SDP/SI in New
Hyde Park, New York erhältlich
ist. Wie in den 25 und 26 dargestellt, passt der
exzentrische Stift 836 in einen Schlitz 842, der
senkrecht in der MTU-Trägereinheit 820 ausgebildet
ist. Der exzentrische Stift 840 passt in eine kreisförmige Öffnung 844, die
am gegenüberliegenden
Ende der MTU-Trägereinheit 820 ausgebildet
ist. Wenn der Motor 830 das Zahnriemenrad 834 dreht,
rotiert die Umlenkrolle 838 ebenfalls über den Riemen 835 und
die MTU-Trägereinheit 820 wird
mittels der exzentrischen Stifte 836, 840, welche
in die in der Trägereinheit 820 ausgebildeten Öffnungen 842 bzw. 844 eingreifen,
auf einer horizontalen kreisförmigen
Bahn bewegt. Die Drehwelle 839 der Umlenkrolle 838 erstreckt
sich bevorzugt nach oben und weist einen dadurch hindurch ausgebildeten
querverlaufenden Schacht 841 auf. Ein optischer Schlitzsensor 843 ist
auf der gleichen Ebene wie der Schacht 841 angeordnet und
misst die Frequenz der Umlenkrolle 838 über den Sensorstrahl, der periodisch
direkt durch den Schacht 841 geleitet wird, während die
Welle 839 rotiert. Der Sensor 839 ist bevorzugt
ein Optek Technology, Inc., Modellnummer OPB980T11 Sensor, der bei
Optek Technology, Inc. in Carrollton, Texas erhältlich ist.
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Das Zahnriemenrad 834 hat
auch eine Positioniererplatte 846. Die Positioniererplatte 846 läuft entlang
der optischen Schlitzsensoren 847, 848, die an
einer sich von der Motorbefestigungsplatte 832 her erstreckenden
Sensorbefestigungshalterung 845 befestigt sind. Die Sensoren 847, 848 sind
bevorzugt Sensoren von Optek Technology, Inc., Modellnummer OPB980T11,,
die bei Optek Technology, Inc. in Carrollton, Texas erhältlich sind.
Die Positioniererplatte 846 weist eine Vielzahl von in
ihr ausgebildeten umfangsmäßig beabstandeten
axialen Öffnungen auf,
die von einem oder beiden Sensoren 847, 848 erfasst
werden, um die Position der Orbitalmischerbaugruppe 828 und
dadurch die Position der MTU-Trägereinheit 820 zu
bestimmen.
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Nun in Bezug auf die 24 und 25 sind
die Schläuche
zum Befördern
von Waschpufferlösung 854 mit
den Anschlussstücken 856 verbunden
und erstrecken sich über
die Abdeckoberfläche
des Gehäusemoduls 802 hinaus.
Die Schläuche
zum Befördern
des Waschpuffers 854 strecken sich über die Anschlussstücke 856 durch
die Trennwand 808 aus, um ein Waschpufferbeförderungsnetzwerk
auszubilden.
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Wie in den 28 und 29 dargestellt
sind Waschpuffer-Dispensierdüsen 858,
die sich von den Anschlussstücken 856 her
erstrecken innerhalb der Trennwand 808 angeordnet. In Bezug
auf den Aufnahmebehälter 162 ist
jede Düse über dem
entsprechenden Aufnahmebehälter 162 der
MTU 160 in einer seitlichen, exzentrischen Position angeordnet. Jede
Düse hat
einen seitlich ausgerichteten unteren Teil 859 zum Lenken
des Waschpuffers in den entsprechenden Aufnahmebehälter aus
der exzentrischen Position heraus. Das Dispensieren von Flüssigkeiten
in die Aufnahmebehälter 162 in
eine Richtung mit einer lateralen Komponente, kann das Verspritzen
eingrenzen, wenn die Flüssigkeit
entlang der Seiten der entsprechenden Aufnahmebehälter 162 herunterläuft. Darüber hinaus
kann die seitlich abgelenkte Flüssigkeit
Materialien abspülen,
die an den Seiten der entsprechenden Aufnahmebehälter 162 hängen geblieben
sind.
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Wie in den 24 und 25 dargestellt,
erstrecken sich die Ansaugröhrchen 860 durch
einen Röhrchenhalter 862,
an dem die Röhrchen 860 festgelegt gesichert
sind, und erstrecken sich über
die Öffnungen 861 in
die Trennwand 808. Eine Röhrchen-Führungsjoch 809 (siehe 26) wird mittels mechanischer
Befestigungsmittel an der Seite der Trennwand 808 unter
den Öffnungen 861 befestigt.
Ansaugschläuche 864,
die mit den Ansaugröhrchen 860 verbunden
sind, verlaufen bis zur Vakuumpumpe 1162 (siehe 52) innerhalb des Analysators 50,
wobei aufgesogene Flüssigkeit
in einen Behälter
für Flüssigkeitsabfälle befördert wird,
der im unteren Chassis 1100 gehalten wird. Jedes der Ansaugröhrchen 860 hat
eine bevorzugte Länge
von 30.48 cm (12 inch) mit einem Innendurchmesser von 10.4 mm (0.041 inch).
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Der Röhrchenhalter 862 ist
mit einer Antriebswelle 866 verbunden, die durch einen
Aufzugsmotor 868 angetrieben wird. Der Aufzugsmotor 868 ist
bevorzugt ein VEXTA, Modellnummer PK245-02A, der bei Oriental Motors
Ltd. in Tokyo, Japan erhältlich ist,
und die Antriebswelle 866 ist bevorzugt eine gewundene
Anti-Nachlauf-Hauptwelle (threaded anti-backlash lead screw) der
ZBX Serie, die bei Kerk Motion Products, Inc. in Hollis, New Hampshire
erhältlich
ist. Der Röhrchenhalter 862 ist
an einer Gewindehülse 863 der
Antriebswelle 866 befestigt. Ein Stab 865 und
eine Laufschiene 867 arbeiten als Führung für den Röhrchenhalter 862.
Z-Achsen-Sensoren 829, 827 (optische Schlitzsensoren)
arbeiten zusammen mit einem Schild, das sich von der Gewindehülse 863 her
erstreckt, um die oberen und unteren Hubpositionen der Ansaugröhrchen 860 festzulegen.
Die Z-Achsen-Sensoren sind bevorzugt Optek Technology, Inc., Modellnummer
OPB980T11 Sensoren, die bei Optek Technology, Inc. in Carrollton,
Texas erhältlich
sind.
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Kabel versorgen die magnetische Trenn-Waschstation 800 über einen
Anschluss 870 mit Energie und Steuersignalen. Die Magnet
bewegende Struktur 810 ist, wie durch den Sensor 818 angezeigt,
anfänglich
in einer unteren Position (phantomhaft dargestellt in 257, wenn die MTU 160 durch den
Ladeschacht 804 in die magnetische Trenn-Waschstation 800 und
in die MTU-Trägereinheit 820 eingesetzt
wird. Wenn die Magnet bewegende Struktur 810 in der unteren
Position vorliegt, werden die magnetischen Felder der Magneten 814 keine
nennenswerte Wirkung auf die in der MTU 160 enthaltenen
auf Magnetismus reagierenden Partikel haben. Im vorliegenden Kontext
bedeutet „keine
nennenswerte Wirkung",
dass die auf Magnetismus reagierenden Partikel nicht durch die Anziehung
des magnetischen Feldes der Magneten 814 aus der Suspension
herausgezogen werden. Die Orbitalmischerbaugruppe 828 bewegt
die MTU-Trägereinheit 820 so über einen
Vollkreisabschnitt, dass die Trägereinheit 820 und
MTU 160 seitlich bewegt werden, so dass jede der durch
die Spitzenhaltestrukturen 176 der MTU 160 getragenen
kleinen Spitzen 170 in einer Linie mit jedem der Ansaugröhrchen 860 liegt,
wie in 28 dargestellt.
Die Position der MTU-Trägereinheit 820 kann
durch die Positioniererplatte 846 und einem der Sensoren 847, 848 überprüft werden.
Alternativ dazu kann der Schrittmotor 830 eine bekannte
Anzahl von Schritten bewegt werden, um die MTU-Trägereinheit 820 in
der gewünschten
Position zu platzieren, und einer der Sensoren 847, 848 kann weggelassen
werden.
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Die Röhrchenhalter 862 und
Ansaugröhrchen 860 werden
durch den Aufzugsmotor 868 und die Antriebswelle 866 abgesenkt,
bis jedes der Ansaugröhrchen 860 eine
in einer verbundenen Trägerstruktur 176 auf
der MTU 160 festgehaltene kleine Spitze 170 kraftschlüssig ergreift.
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Wie in 25A dargestellt, ist das untere Ende
jedes Ansaugröhrchens 860 durch
eine konisch auslaufende Konstruktion gekennzeichnet, wobei das
Röhrchen 860 entlang
des größten Abschnittes
der Ausdehnung des Röhrchens
einen ersten Bereich 851 aufweist, einen zweiten Bereich 853 mit
einem Durchmesser, der kleiner ist als der des ersten Bereiches 851 und
ein dritten Bereich 855 mit einem Durchmesser, der kleiner
ist als der des zweiten Bereichs 853.
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Der Durchmesser des dritten Bereichs 855 ist
so ausgebildet, dass man das Ende des Röhrchens 860 in den
konisch erweiterten Bereich 881 der durchgehenden Öffnung 180 der
kleinen Spitze 170 einsetzen kann und eine Pressreibpassung
zwischen der äußeren Oberfläche des
dritten Bereichs 855 und den zwei kreisförmigen Kanten 883 (siehe 46), welche die innere
Wand der Öffnung 180 der
kleinen Spitze 170 säumen,
ausbilden kann. Ein ringförmiger
Randvorsprung 857 wird am Übergang zwischen dem zweitem
Teil 853 und dem dritten Teil 855 definiert. Der
Randvorsprung 857 begrenzt die Tiefe, bis zu der das Röhrchen 860 in
die kleine Spitze 170 eingeführt werden kann, so dass die
Spitze nach Gebrauch, wie im weiteren noch beschrieben wird, abgelöst werden
kann.
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Die kleinen Spitzen 170 sind
zumindest zum Teil elektrisch leitend, so dass die Anwesenheit einer kleinen
Spitze 170 auf einem Ansaugröhrchen 860 durch die
Kapazitanz eines kapazitiven Widerstandes, der die Ansaugröhrchen 860 als
die eine Hälfte des
kapazitiven Widerstandes und die umgebende Hardware der magnetischen
Trenn-Waschstation 800 als die andere Hälfte des kapazitiven Widerstandes
umfasst, bestimmt werden kann. Die Kapazitanz verändert sich,
wenn die kleinen Spitzen 170 in die Enden der Ansaugröhrchen 860 eingreifen.
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Zusätzlich können fünf optische Schlitzsensoren
(nicht dargestellt) strategisch über
die Trennwand 808 verteilt angeordnet werden, um die Anwesenheit
einer kleinen Spitze 170 am Ende jedes Ansaugröhrchens 860 zu überprüfen. Bevorzugte „Spitze-vorhanden"-Sensoren sind Sensoren
von Optek Technology, Inc., Modellnummer OPB930W51, die bei Optek
Technology, Inc. in Carrollton, Texas erhältlich sind. Eine kleine Spitze
170 am Ende eines Ansaugröhrchens 860 unterbricht
den Strahl eines dazugehörigen
Sensors, um die Anwesenheit einer kleinen Spitze 170 zu
verifizieren. Wenn nach einer Bewegung zum Aufnehmen der kleinen
Spitze das Ergreifen der kleinen Spitze nicht durch die Spitze-vorhanden-Sensoren für alle fünf Ansaugröhrchen 860 bestätigt wird,
muss die MTU 160 abgebrochen werden. Die abgebrochene MTU
wird aus der magnetischen Trenn-Waschstation 800 zurückgeholt
und zur Deaktivierungswarteschlange 750 befördert und
am Ende beseitigt.
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Nach dem erfolgreichen Ergreifen
der kleinen Spitze befördert
die Orbitalmischerbaugruppe 828 die MTU-Trägereinheit 820 zurück in eine
Position zum Übertragen
von Flüssigkeit,
die in 27 dargestellt
wird, was durch die Positioniererplatte 846 und einen oder
beide Sensoren 847, 848 verifiziert wird.
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Die Magnet bewegende Struktur 810 wird dann
in die in 24 dargestellte
obere Position angehoben, so dass die Magneten 824 auf
gegenüberliegenden
Seiten der MTU 160 benachbart angeordnet sind. Mit den
Inhalten der den magnetischen Feldern der Magneten 814 ausgesetzten
MTU werden die magnetisch reagierenden Partikel, die indirekt an die
Target-Nukleinsäuren
gebundenen sind, an die Seiten der einzelnen Aufnahmebehälter 162,
die neben den Magneten 814 liegen, angezogen. Während so
die Target-Nukleinsäuren
isoliert werden, sollte das verbleibende Material innerhalb der
Aufnahmebehälter 162 im
Wesentlichen unbeeinflusst bleiben. Die Magnet bewegende Struktur 810 wird,
so wie es durch das Assay-Protokoll definiert und durch das Assay-Manager-Programm
gesteuert wird, in der angehobenen Position für eine geeignete Zeit stehen bleiben,
damit die magnetischen Partikel an den Seiten der entsprechenden
Aufnahmebehälter 162 anhaften
können.
Die Ansaugröhrchen
werden dann in die Aufnahmebehälter 162 der
MTU 160 abgesenkt, um die flüssigen Inhalte der einzelnen
Aufnahmebehälter 162 abzusaugen,
während
die Magnetpartikel in den Aufnahmebehältern 162 verbleiben,
wobei sie an den Seiten den Magneten 814 gegenüberliegend anhaften.
Die kleinen Spitzen 170 an den Enden der Ansaugröhrchen 860 stellen
sicher, dass die Inhalte jedes Aufnahmebehälters 162 während des
Absaugvorganges nicht mit den Seiten der Ansaugröhrchen 860 in Kontakt
kommen. Weil die kleinen Spitzen 170 beseitigt werden bevor
eine weitere MTU in der magnetischen Trenn-Waschstation 800 bearbeitet
wird, wird die Möglichkeit
von Kreuz-Kontaminationen durch die Ansaugröhrchen 860 minimiert.
Elektrisch leitfähige
kleine Spitzen 170 können
in bekannter Weise für
kapazitive Flüssigkeitsstandmessungen
innerhalb der Aufnahmebehälter 162 der
MTUs verwendet werden. Die Ansaugröhrchen 860 und die leitfähigen kleinen
Spitzen 170 umfassen die eine Hälfte eines kapazitiven Widerstandes,
die umgebenden leitfähigen
Strukturen innerhalb der magnetischen Trenn-Waschstation umfassen
die zweite Hälfte
des kapazitiven Widerstandes, und das flüssige Medium zwischen den zwei
Hälften
des kapazitiven Widerstandes erzeugt das Dielektrikum. Veränderungen
der Kapazitanz infolge der Veränderung
in der Art des Dielektrikums können
detektiert werden.
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Der kapazitive Schaltkreis der Ansaugröhrchen 860 kann
so aufgebaut werden, dass alle fünf Ansaugröhrchen 860 als
ein einzelner gemeinsamer Mechanismus zur Flüssigkeitsstandsbestimmungarbeiten.
Als ein einzelner gemeinsamer Mechanismus zur Flüssigkeitsstandsbestimmung wird
der Schaltkreis nur bestimmen, ob der Flüssigkeitsstand in einem der
Aufnahmebehälter 162 hoch
ist, er kann jedoch nicht bestimmen, ob der Flüssigkeitsstand in einem der
Aufnahmebehälter
niedrig ist. Mit anderen Worten, wenn eines der Ansaugröhrchen 860 und seine
dazugehörige
kleine Spitze 170 mit flüssigem Material innerhalb des
Aufnahmebehälters
in Berührung
kommt, verändert
sich die Kapazitanz des Systems infolge der Veränderung im Dielektrikum. Wenn die
Z-Position des Ansaugröhrchens 860,
an dem die Veränderung
der Kapazitanz auftritt, zu hoch ist, dann wird ein hoher Flüssigkeitsstand
in zumindest einem Aufnahmebehälter
angezeigt, was auf einen möglichen
Ansaugfehler hindeutet. Wenn andererseits die Z-Position der Ansaugröhrchen, bei der die Kapazitanzveränderung
auftritt, zutreffend ist, kann der Schaltkreis nicht zwischen einzelnen
Ansaugröhrchen
unterscheiden, und daher wird ein niedrige Flüssigkeitsstand nicht nachgewiesen
werden können,
wenn eines oder mehrere der anderen Röhrchen infolge des niedrigen
Flüssigkeitsstandes
bis dahin die Flüssigkeitsoberfläche noch
nicht berührt hat.
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Alternativ dazu kann der kapazitive
Schaltkreis der Ansaugröhrchen
so angeordnet werden, dass jedes der fünf Ansaugröhrchen 860 als ein
einzelner Mechanismus für
den Flüssigkeitsstand
arbeitet.
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Mit fünf einzelnen Mechanismen für den Flüssigkeitsstand
kann der kapazitive Flüssigkeitsstand-Messschaltkreis
Fehler beim Ansaugen von Flüssigkeit
in einem oder mehreren der Aufnahmebehälter 162 detektieren,
wenn der Flüssigkeitsstand
in einem oder mehreren der Flüssigkeitsbehälter hoch ist.
Ein einzelner kapazitiver Flüssigkeitsstand-Messschaltkreis
kann Fehler beim Dispensieren von Flüssigkeit in einen oder mehrere
der Aufnahmebehälter 162 detektieren,
wenn der Flüssigkeitsstand
in einem oder mehreren der Flüssigkeitsbehälter niedrig
ist. Darüber
hinaus kann ein kapazitiver Flüssigkeitsstand-Messschaltkreis
zur Volumenbestimmung verwendet werden, um zu überprüfen, ob das Volumen in jedem
Aufnahmebehälter 162 innerhalb
eines fetsgelegten Bereiches liegt. Eine Volumenbestimmung kann
durch das Stoppen des Absenkvorganges der Ansaugröhrchen 860 in
einer Position über
den erwarteten Flüssigkeitsständen, z.B.
110% der erwarteten Flüssigkeitsstände, durchgeführt werden,
um sicherzustellen, dass keiner der Aufnahmebehälter einen so hohen Stand aufweist,
und dann wird der Absenkvorgang der Ansaugröhrchen 860 in einer
Position unterhalb der erwarteten Flüssigkeitsstände, z.B. 90% der erwarteten
Flüssigkeitsstände, gestoppt,
um sicherzustellen, dass jeder der Aufnahmebehälter einen Flüssigkeitsstand
aufweist, der zumindest so hoch liegt.
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Nach dem Absaugen werden die Ansaugröhrchen 860 angehoben,
die Magnet bewegende Struktur 810 wird abgesenkt und ein
festgesetztes Volumen an Waschpuffer wird in jeden Aufnahmebehälter 162 der
MTU 160 durch die Waschpuffer-Dispensierdüsen 858 dispensiert.
Um herunterhängende
Waschpuffertropfen an den Waschpuffer-Dispensierdüsen 858 zu
vermeiden, ist ein kurzes Ansaugen von Luft nach dem Dispensieren
bevorzugt.
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Die Orbitalmischerbaugruppe 828 bewegt dann
die MTU-Träger 820 bei
hoher Frequenz in eine horizontale kreisförmige Bahn, um die Inhalte
der MTU 160 zu vermengen. Ein Vermengen durch Bewegen oder
Schütteln
der MTU in einer horizontalen Ebene wird bevorzugt, um so das Verspritzen
der flüssigen
Inhalte der MTU zu verhindern und um die Bildung von Aerosolen zu
verhindern. Nach dem Vermengen hält
die Orbitalmischerbaugruppe 828 die MTU-Trägereinheit 820 in
der Position zum Übertragen
von Flüssigkeit
an.
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Zum weiteren Reinigen der Target-Nukleinsäuren wird
die Magnet bewegende Struktur 810 wiederum angehoben und
in der angehobenen Position für
eine festgesetzte Standzeit gehalten. Nach einer Verweilzeit vor
den Magneten werden die Ansaugröhrchen 860 mit
den ergriffenen kleinen Spitzen 170 auf den Boden der Aufnahmebehälter 162 der
MTU abgesenkt, um die Testprobenflüssigkeit und den Waschpuffer
in einem Absaugvorgang, der im Wesentlichen der gleiche wie der
oben beschriebene ist, abzusaugen.
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Eine oder mehrere zusätzliche
Waschzyklen, von denen jeder eine Dispensier-, eine Vermengungs-,
eine Verweilzeit vor den Magneten und Ansaugsequenz umfasst, kann
nach Vorgabe durch das Assay-Protokoll durchgeführt werden. Der Durchschnittsfachmann
auf dem Gebiet der diagnostischen Untersuchungen auf Nukleinsäurebasis
wird in der Lage sein, die geeignete Standzeit vor den Magneten,
die Anzahl der Waschzyklen, die Waschpuffer, etc. für ein bestimmtes
Target-Einfang-Verfahren
zu bestimmen.
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Während
die Anzahl der magnetischen Trenn-Waschstationen 800 abhängig von
der gewünschten
Durchsatzleistung variieren kann, beinhaltet der Analysator 50 bevorzugt
fünf magnetische Trenn-Waschstationen 800,
so dass ein magnetischer Trenn-Waschvorgang
an fünf
unterschiedlichen MTUs nebeneinander durchgeführt werden kann.
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Nach dem letzten Waschschritt wird
die Magnet bewegende Struktur 810 in die abgesenkte Position
bewegt, und die MTU 160 wird durch den linken Transportmechanismus 502 aus
der magnetischen Trenn-Waschstation 800 entfernt und dann
im linken Orbitalmischer 552 angeordnet.
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Nach dem die MTU 160 von
den Waschstationen entfernt worden ist, werden die kleinen Spitzen 170 mittels
einer Abstreifplatte 872, die sich auf dem Boden des unteren
Abschnitts 803 des Gehäuses 802 befindet,
von den Ansaugröhrchen 860 abgelöst.
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Die Abstreifplatte 872 weist
mehrere ausgerichtete Ablöseöffnungen 871 auf,
deren Anzahl mit der Anzahl an Ansaugröhrchen 860 übereinstimmt, die
in der bevorzugten Ausführungsform
fünf ist.
Wie in den 29A bis 29D dargestellt, hat jede
Ablöseöffnung 871 einen
ersten Abschnitt 873, einen zweiten Abschnitt 875,
der kleiner ist als der erste Abschnitt 873 und eine Schräge 877,
welche die Teile 873 und 875 einfasst. Die Abstreifplatte 872 ist
am Boden des Gehäuses 802 ausgerichtet,
so dass der kleine Abschnitt 875 der Ablöseöffnung 871 im
Allgemeinen an jedem dazugehörigen
Ansaugröhrchen 860,
wie in 29A dargestellt,
ausgerichtet ist. Die Ansaugröhrchen 860 werden
abgesenkt, so dass die kleine Spitze 170 am Ende jedes
Ansaugröhrchens 860 in
die Ablöseöffnung 871 eingreift.
Der kleine Abschnitt 875 ist zu klein, um für den Durchmesser
einer kleinen Spitze 170 Platz zu haben, so dass die Schräge 877 die
kleine Spitze 170 und das Ansaugröhrchen 860 auf den
größeren Abschnitt 873,
wie in 29B dargestellt,
zubewegt. Die Ansaugröhrchen 860 sind
aus einem elastischen flexiblen Material hergestellt, bevorzugt
rostfreiem Stahl, so dass, wenn die Ansaugröhrchen 860 weiter
abgesenkt werden, der abgeschrägte
Teil 877 ein seitliches Ablenken jedes der Ansaugröhrchen 860 bewirkt.
Der kleine Abschnitt 875 der Ablöseöffnung 871 bietet
genügend
Platz für
den Durchmesser des Ansaugröhrchens 860,
so dass, nachdem der Kragen 177 einer kleinen Spitze 170 den
Boden der Ablöseöffnung 871 freigibt,
jedes der Ansaugröhrchen 860,
infolge seiner eigenen Elastizität
in den kleineren Abschnitt 875 der Ablöseöffnung 871 einrastet,
wie in 29C dargestellt.
Die Ansaugröhrchen 860 werden
dann angehoben und der Kragen 177 jeder kleinen Spitze 170 greift
in die Unterseite der äußeren Kante
des kleinen Abschnittes 875 der Ablöseöffnung 871. Wenn die
abzulösenden
Röhrchen 860 weiter
angehoben werden, werden die kleinen Spitzen 170 von den
Ansaugröhrchen 860 durch
die Ablöseöffnung 871 (siehe 29D) abgezogen. Die abgelösten kleinen
Spitzen 170 werden durch eine Rutschbahn in einen Behälter für Feststoffabfälle geleitet,
wie z.B. der Abfallbehälter
für Spitzen 1134.
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Die Kapazitanz der Ansaugröhrchen 860 wird
zur Bestätigung,
dass alle kleinen Spitzen 170 abgelöst und beseitigt worden sind, überprüft. Falls notwendig
kann der Ablöseschritt
wiederholt werden.
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Eine alternative Abstreifplatte 882 wird
in den 31A bis 31C dargestellt. Die Abstreifplatte 882 hat
mehrere Ablöseöffnungen 881,
entsprechend der Anzahl der Ansaugröhrchen 860, die in
der bevorzugten Ausführungsform
fünf ist.
Jede Ablöseöffnung 881 hat
eine durchgehende Öffnung 883,
die durch abgeschrägte
konische Senkungen 887 eingefasst wird. Ein Paar Vorsprünge 885 erstrecken
sich seitlich von diametrisch entgegengesetzten Positionen unterhalb
der durchgehenden Öffnung 883.
Die Vorsprünge 885 sind
bevorzugt aus Federstahl hergestellt und haben eine V-Einkerbung 886 an
ihren Enden.
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Wenn ein Ansaugröhrchen 860 mit einer
an seinem Ende angeordneten kleinen Spitze 170 in die Ablöseöffnung 881 abgesenkt
wird, sichert der abgeschrägte
Abschnitt 887, dass alle falsch ausgerichteten Röhrchen in
die durchgehende Öffnung 883 gelenkt
werden. Der Abstand zwischen den Enden der entgegengesetzten Vorsprünge 885 ist
kleiner als der Durchmesser der kleinen Spitze 170, so
dass, wenn das Ansaugröhrchen
und die kleine Spitze 170 abgesenkt werden, die kleine
Spitze gegen die Vorsprünge 885 vorrückt, was
zur Folge hat, dass diese nach unten abgelenkt werden, wenn die
kleine Spitze 170 zwischen die Vorsprünge 885 getrieben
wird. Wenn die Ansaugröhrchen 860 angehoben
werden, greifen die Einkerbungen 886 der Vorsprünge 885 das
relativ weiche Material der kleinen Spitze 170, wodurch
eine relative Aufwärtsbewegung
der kleinen Spitze 170 in Bezug auf die Vorsprünge 885 verhindert
wird. Wenn die Röhrchen
weiter angehoben werden, ziehen die Vorsprünge 885 die kleine
Spitze 170 von dem Röhrchen 860 ab.
Wenn die Ansaugröhrchen 860 nachfolgend
abgesenkt werden, um einen weiteren Satz von kleinen Spitzen abzulösen, wird
die kleine Spitze, die zwischen den Vorsprünge vom vorherigen Ablösevorgang
festgehalten wird, durch die nächste
kleine Spitze durch die Vorsprünge
gedrückt
und in den Abfallbehälter 1134 (siehe 52), der im unteren Chassis
1100 im Allgemeinen unter den magnetischen Trenn-Waschstationen 800 angeordnet
ist, geleitet.
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Eine weitere, und derzeit bevorzugte,
alternative Abstreifplatte 1400 ist in den 30A bis 30D dargestellt.
Die Abstreifplatte 1400 hat fünf Hohlräume zum Abstreifen 1402,
wobei jede einen anfangs kegelstumpfförmigen Abschnitt 1404 hat.
Der kegelstumpfförmige
Abschnitt 1404 verjüngt
sich bis zu einem verengten Abschnitt 1406, der mit einem
vergrößerten geradem
Abschnitt 1408 verbunden ist. Der gerade Abschnitt 1408 ist
in Bezug auf das Zentrum des verengten Abschnitts 1406 räumlich verschoben, so
dass eine Seite des geraden Abschnitts 1408 bündig mit
einer Seite des verengten Abschnitts 1406 abschließt, und
eine gegenüberliegende
Seite des geraden Abschnitts 1408 räumlich verschoben ist und diese
Seite des verengten Abschnitts 1406 unterschneidet, wodurch
eine Vorsprung 1414 ausgebildet wird.
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Dem geraden Abschnitt 1408 folgend
ist ein abgeschrägter
Abschnitt 1410 an einer Seite des Hohlraumes zum Abstreifen 1402 gegenüber dem Vorsprungs 1414 vorhanden.
Der abgeschrägte
Abschnitt 1410 läuft
nach innen auf eine Bodenöffnung 1412 zu.
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Wenn das Ansaugröhrchen 860 und der Hohlraum
zum Abstreifen 1402 in einer passenden, bevorzugten Ausrichtung
sind, wird ein Teil des Kragens 177 der kleinen Spitze 170 unter
dem Vorsprung 1414 des Hohlraumes zum Abstreifen 1402 angeordnet,
wenn sich die kleine Spitze 170 durch den verengten Teil 1406 und
in den geradlinigen Abschnitt 1408 bewegt hat. Um sicherzustellen,
dass ein Teil des Kragens 177 unter dem Vorsprung 1414 angeordnet
wird, stößt die kleine
Spitze 170 gegen den unteren abgeschrägten Abschnitt 1410,
wenn sich das Ansaugröhrchen 860 weiter
absenkt, um das Ansaugröhrchen
seitlich abzulenken, damit die kleine Spitze 170 unter
den Vorsprung 1414 gelenkt wird.
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Der ringförmige Randvorsprung 857 (siehe 25A), der am Ende des Ansaugröhrchen 860 ausgebildet
ist, stellt sicher, dass das Röhrchen 860 nicht
weiter in die durchgehende Öffnung 180 der kleinen
Spitze 170 vorangetrieben wird, wenn das Röhrchen 860 in
den Hohlraum zum Abstreifen 1402 abgesenkt wird. Das Ansaugröhrchen 860 steigt dann
auf und der Vorsprung 1414 greift am Kragen 177 an
und löst
die kleine Spitze 170 vom Röhrchen 860 ab. Die
abgelöste
kleine Spitze 170 fällt
durch die Bodenöffnung 1412 und
in den Abfallbehälter 1134 im
unteren Chassis 1100 (siehe 52).
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Nicht bei jeder der oben beschriebenen
Abstreifplatten ist die Position der Abstreifelemente für die kleinen
Spitzen die gleiche. Zum Beispiel sind die Vorsprünge 1414 der
Hohlräume
zum Abstreifen 1402 der Abstreifplatte 1400 nicht
in allen Hohlräumen
auf gleicher Höhe.
Bevorzugt sind drei Abstreifelemente für die kleinen Spitzen nicht
auf einer Höhe und
zwei Abstreifelemente für
die kleinen Spitzen liegen in einer leicht unterschiedlichen Höhe über oder unter
den anderen drei Elementen. Die räumlich verschobenen Abstreifelemente
für die
kleinen Spitzen haben zur Folge, dass die Reibung der kleinen Spitze 170 am
Ende des Ansaugröhrchens 860 nicht
für alle fünf Röhrchen 860 auf
einmal überwunden
werden oder abreisen muss. Wenn die Ansaugröhrchen 860 beginnen
nach oben zu steigen, wird zuerst die Haftung der kleinen Spitzen 170 für einen
Satz (zwei oder drei) der Ansaugröhrchen 860 abreissen
und dann, wenn die Röhrchen 860 weiter
nach oben gehen, wird die Haftung der kleinen Spitzen 170 der verbleibenden
Röhrchen 860 abreissen.
Dadurch, dass die Haftung der kleinen Spitzen 170 für alle fünf Ansaugröhrchen 860 nicht
auf einmal abreissen muss, wird die Belastung, denen der Röhrchenhalter 862,
die Antriebswelle 866, die Gewindehülse 863 und der Aufzugsmotor 868 ausgesetzt
sind, auf einem niedrigen Niveau gehalten.
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Orbitalmischer
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Der linke Orbitalmischer 552 (und
der rechte Orbitalmischer 550), wie in den 32–34 dargestellt, sind so
ausgebildet und arbeiten auf die gleiche Weise wie der untere Gehäuseabschnitt 803 und
die Orbitalmischerbaugruppe 828 der oben beschriebenen
magnetischen Trenn-Waschstationen 800. Genauer hat der
Orbitalmischer 550 (552) ein Gehäuse 554,
das eine Frontplatte 551, eine rückseitige Platte und Befestigungsflansche 555, 556 zum
Befestigen des Orbitalmischers 550 (552) an der
Bezugsplatte 82 hat. Eine Öffnung zum Einsetzen 557 ist
in einer vorderen Kante des Gehäuses 554 ausgebildet.
Ein MTU-Träger 558 weist
eine an seiner Unterseite befestigte gegabelte Platte 560 auf
und eine MTU-Rückhalteklemme 562,
die in einem hinteren Abschnitt des Trägers 558 mit den sich
gegenüberliegenden
Zinken der Klemme 562 verbunden ist, die sich in eine innen
liegende Aussparung des Trägers 558,
welche die MTU aufnimmt, erstreckt. Eine Orbitalmischerbaugruppe 564 hat
einen Antriebsmotor 566, der an einer Motorbefestigungsplatte 567 befestigt
ist, ein Antriebsrad 568 mit einem exzentrischen Stift
570, einem Zwischenrad 572 mit einem Exzenterstift 573 und
einem Riemen 574. Der Antriebsmotor 566 ist bevorzugt
ein Schrittmotor und am meisten bevorzugt ein VEXTA, Modellnummer
PK245-02A, der bei Oriental Motors Ltd. in Tokyo, Japan erhältlich ist.
Der Riemen 574 ist bevorzugt ein Zahnriemen, Modellnummer
A 6G16-170012, der
bei SDP/SI in New Hyde Park, New York erhältlich ist. Die Orbitalmischerbaugruppe 564 ist
mit dem MTU-Träger 558 über die
Exzenterstifte 570, 573 gekoppelt, um den MTU-Träger 558 in
einer kreisförmigen
Bahn zu bewegen, um so die Inhalte der MTU zu schütteln. Das Antriebsrad 568 hat
eine Positioniererplatte 576, welche in Verbindung mit
einem an einer Sensorbefestigungshalterung 579 angebrachten
Sensor 578 die richtige Positionierung des MTU-Trägers 558 für das Einsetzen
einer MTU 160 in den Orbitalmischer 552 (550)
und das Zurückholen
einer MTU 160 aus dem Orbitalmischer überprüft. Der Sensor 578 ist
bevorzugt ein Sensor der Optek Technology, Inc., Modellnummer OPB980T11,
der bei Optek Technology, Inc. in Carrollton, Texas erhältlich ist.
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Eine Kopfplatte 580 ist
oben auf dem Gehäuse 554 angebracht.
Die Kopfplatte 580 des linken Orbitalmischers 552 hat
mehrere Anschlüsse
für Röhrchen 582,
bevorzugt fünf,
an die eine gleiche Anzahl von flexiblen Förderröhrchen zum Befördern (nicht dargestellt)
einer Flüssigkeit über Dispensierdüsen 583 von
einem Flüssigkeitsvorratsbehälter zu
einer innerhalb des Mischers angeordneten MTU 160 gekoppelt
ist. Die Kopfplatte 580 hat ebenfalls eine Vielzahl von Öffnungen
für Pipetten 581,
die in ihrer Anzahl der Anzahl der einzelnen Aufnahmebehälter 162,
die eine einzelne MTU 160 umfasst, entspricht, wobei diese
bevorzugt fünf
ist.
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Während
die MTU 160 im linken Orbitalmischer 552 eingespannt ist, überträgt die Pipettiereinheit 480 der
linken Pipettierbaugruppe 570 ein festgelegtes Volumen
eines Amplifikationsreagenzes aus einem Behälter innerhalb der Kühlkassette 900 über die Öffnungen
für Pipetten 581 in
jeden Aufnahmebehälter 162 der
MTU 160. Die Art des verwendeten Amplifikationsreagenz
wird von dem nachfolgenden Amplifikationsverfahren abhängen. Zahlreiche Amplifikationsverfahren
sind dem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet der diagnostischen
Untersuchungen auf Nukleinsäurebasis
bekannt, einige davon sind im oben stehenden Abschnitt zum Stand
der Technik diskutiert worden.
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Als nächstes werden die Inhalte der
MTU durch die Orbitalmischerbaugruppe 564 des Orbitalmischers 552 vermengt,
um ein einwandfreies Aussetzen der Target-Nukleinsäure gegenüber dem
Amplifikationsreagenz sicherzustellen. Für das gewünschte Amplifikationsverfahren
kann der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet der diagnostischen Untersuchungen
auf Nukleinsäurebasis
die geeigneten Komponenten und Mengen eines Amplifikationsreagenzes
als auch Mischfrequenzen und deren Dauer bestimmen.
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Nach dem Pipettieren des Amplifikationsreagenzes
in die MTU 160 wird die Pipettiereinheit 480 zu
einem Spülbecken
(weiter unten beschrieben) auf der Bearbeitungsplattform 200 bewegt,
und die Pipettiereinheit 480 wird mittels Durchleiten von
destilliertem Wasser durch die Sonde 481 gespült. Das
destillierte Wasser wird aus einer Flasche 1140 im unteren
Chassis 1100 gepumpt, und das Spülwasser wird in einem Behälter für Flüssigkeitsabfälle 1128 im
unteren Chassis 1100 gesammelt.
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Nach dem Vermengen der Inhalte der
MTU 160 wird über
die Dispenserdüsen 583 eine
Schicht Silikonöl
in jeden Aufnahmebehälter
dispensiert. Die Schicht aus Öl,
die aus den Flaschen 1148 im unteren Chassis 1100 gepumpt
wird, hilft, der Verdunstung und dem Verspritzen der flüssigen Inhalte
der MTU 160 während
der nachfolgenden Handhabung und Inkubation der MTU 160 und
ihrer Inhalte vorzubeugen.
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Reagenzkühlkassette
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Es wird nun die Reagenzkühlkassette 900 beschrieben.
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Bezugnehmend auf die 35–39, hat die Reagenzkühlkassette 900 einen
Isoliermantel 902, der um ein zylindrisches Gehäuse 904 herumgelegt ist,
bevorzugt aus Aluminium hergestellt. Eine bevorzugt aus Delrin hergestellte
Abdeckung 906, sitzt oben auf dem Gehäuse 904, wobei eine
Bezugsmarkierung 905 der Abdeckung 906 in die
Einkerbung 907 des Gehäuses 904 passt,
um die richtige Orientierung der Abdeckung 906 sicherzustellen.
Ein optischer Sensor kann benachbart zu oder innerhalb der Einkerbung 907 bereitgestellt
werden, um sicherzustellen, dass die Markierung 905 in
der Einkerbung 907 sitzt. Alternativ dazu kann eine optische
Sensorbaugruppe 909 an einer Kante eines oberen Flansches
des Gehäuses 904 befestigt
sein, um sicherzustellen, dass die Abdeckung richtig angeordnet
ist. Die optische Sensorbaugruppe 909 arbeitet mit einer Sensor-Auslöse-Struktur
(nicht dargestellt) auf der Abdeckung 906 zusammen, um
sicherzustellen, dass die Abdeckung in Position ist. Die optische
Sensorbaugruppe 909 enthält bevorzugt einen optischen Schlitzsensor
der Optek Technology, Inc., Modellnummer OPB980T11, der bei Optek
Technology, Inc. in Carrollton, Texas erhältlich ist. Die Abdeckung 906 hat
ebenfalls Öffnungen
für Pipetten 908,
durch welche die Pipettiereinheiten 480, 482 auf
die Reagenzbehälter
innerhalb der Kühlkassette 900 zugreifen können.
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Das Gehäuse 904 ist an einer
Bodenplatte 910 befestigt, und die Bodenplatte 910 ist
durch geeignete mechanische Befestigungsmittel, die sich über die Öffnungen
erstrecken, welche in den an der Peripherie der Bodenplatte 910 verteilten
Befestigungsflanschen 911 ausgebildet sind, an der Bezugsplatte 82 befestigt.
Es sind Kühleinheiten 912, bevorzugt
zwei, mit der Bodenplatte 910 verbunden. Jede Kühleinheit 912 umfasst
ein thermoelektrisches Modul 914, das mit der gekühlten Seite
nach oben an der Oberfläche
des Bodens der Bodenplatte 910 angebracht ist. Thermoelektrische
Module, die bei Melcor, Inc. in Trenton, New Jersey, Modellnummer CP1.4-127-06L
erhältlich
sind, stellen die gewünschte
Kühlkapazität zur Verfügung. Ein
Kühlkörper 916, der
eine Vielzahl von Wärme-abführenden
Rippen 915 hat, ist verbunden mit oder kann direkt unter
dem thermoelektrischen Modul 914 in die Oberfläche des Bodens
der Bodenplatte 910 eingebaut sein. Eine Gebläseeinheit 918 ist
in einer Position angeordnet, um Wärme vom Kühlkörper 916 abzuleiten.
Die Gebläseeinheiten 918 sind
bevorzugt Orix-Gebläse, Modellnummer
MD825B-24, die bei Oriental Motors Ltd. in Tokyo, Japan erhältlich sind.
Zusammen kühlen
die Kühleinheiten 912 das
Innere des Gehäuses 904 auf
eine vorgeschriebene Temperatur zugunsten temperaturempfindlicher
Reagenzien (z.B. Enzyme), die innerhalb der Kassette 900 gelagert
werden.
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Zwei Temperatursensoren (nicht dargestellt) sind
innerhalb des Gehäuses 904 der
Kühlkassette 900 zur Überwachung
und Regelung der Innentemperatur angeordnet. Die Temperatursensoren
sind bevorzugt Thermistoren (10 KOhm bei 25°C), und Thermistoren der Serie
YSI 44036, die bei YSI, Inc. in Yellow Springs, Ohio erhältlich sind,
sind am meisten bevorzugt. YSI-Thermistoren werden aufgrund ihrer
hohen Genauigkeit und der ±0.1°C Austauschbarkeit,
die bei YSI-Thermistoren
von einem Thermistor zum anderen bereitgestellt werden, bevorzugt. Einer
der Sensoren ist ein primärer
Sensor zur Regelung der Temperatur, und der andere ist ein Sensor zur Überwachung
der Temperatur. Auf der Basis der Temperaturanzeigen vom primären Regelsensor passt
die eingebaute Steuerung die Energiezufuhr zu den thermoelektrischen
Modulen 914 und/oder Energiezufuhr zu den Gebläseeinheiten 918 an,
um die Temperatur der Kühlkassette
zu regeln. Der Sensor zum Überwachen
der Temperatur stellt einen Bestätigungscheck
des primären
Sensors zum Regeln der Temperatur zur Verfügung.
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Wie in 37 dargestellt, ist der Behälterträger 922 eine
einteilige Drehtellerstruktur mit Ausformungen zum Halten der Flaschen 924,
in abgemessen und geformt sind, um bestimmte Reagenzflaschen 925 aufzunehmen
und zu halten. Ein Antriebssystem für den Behälterträger 922 hat einen
Motor 926, eine kleine Umlenkrolle 931 auf der
Welle des Motors 926, einen Riemen 928, eine Umlenkscheibe 930 und
eine Welle 932. (Ein VEXTA Schrittmotor, Modellnummer PK265-02A,
erhältlich
bei Oriental Motors Co., Ltd. in Tokyo, Japan, und ein SDP Zahnriemen,
GT®-Serie,
erhältlich
bei SDP/SI in New Hyde Park, New York, sind bevorzugt). Der Motor 926 und
die Kühleinheiten 912 erstrecken
sich über
in der Bezugsplatte 82 ausgebildete Öffnungen (nicht dargestellt)
und erstrecken sich bis unter die Bodenplatte 910.
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Der Behälterträger 922 kann einen
zentralen, aufrechten Griff 923 haben, um die Installation des
Trägers 922 in
und Entfernen des Trägers 922 aus
dem Gehäuse 904 zu
erleichtern. Ein oberer Abschnitt 933 der Welle 932 erstreckt
sich durch die Bodenplatte 910 und wird durch eine im Boden
des Trägers 922 ausgebildete
Verbindungsöffnung
(nicht dargestellt) aufgenommen. Ein Sensor 940, der sich aufwärts durch
die Bodenplatte 910 und in das Gehäuse 904 erstreckt,
stellt sicher, dass der Träger 922 innerhalb
des Gehäuses 904 in
Position ist. Der Sensor 940 ist bevorzugt ein kapazitiver
Abstandssensor, der bei Advanced Controls, Inc., in Bradenton, Florida,
Modellnummer FCP2 erhältlich
ist.
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Ein Stellungsgeber 934 (bevorzugt
eine Schlitzscheibe) kann in Verbindung mit einem optischen Sensor 935 verwendet
werden, um die Position des Behälterträgers 922 zu
bestimmen, so dass eine bestimmte Reagenzflasche 925 unter
den Öffnungen
für die
Pipette 908 der Abdeckung 906 ausgerichtet werden
kann.
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Wie in 36 dargestellt, hat eine bevorzugte
Alternative zum Stellungsgeber 934 und zum optischen Sensor 935 vier
optische Schlitzsensoren 937 (nur zwei Sensoren sind in 36 sichtbar), die innerhalb
des Gehäuses 904 zusammen
mit einem Markierungsstift (nicht dargestellt), der sich vom Boden
des Behälterträgers 922 erstreckt,
bereitgestellt werden. Ein Sensor wird für jeden Quadranten des Behälterträgers 922 bereitgestellt
und die Markierung löst
einen der vier Sensoren aus, um anzuzeigen, welcher Quadrant des
Behälterträgers 922 an
den Öffnungen
für Pipetten 908 ausgerichtet
ist. Die Sensoren 987 sind bevorzugt Sensoren der Optek
Technology, Inc., Modellnummer OPB980T11, die bei Optek Technology,
Inc. in Carrollton, Texas erhältlich sind.
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Eine bevorzugte Alternative zum einteiligen Behälterträger 922,
dargestellt in 37,
ist ein modularer Träger 1922,
dargestellt in den 35 und 39. Der Träger 1922 hat
eine kreisförmige
Basisplatte 1926 und einen aufrechten Haltepfosten 1923,
der mit einem zentralen Abschnitt der Basisplatte verbunden ist.
Modulare Teile 1930 mit Ausformungen zum Halten der Flaschen 1924 sind
bevorzugt durch Stifte 1928 und Schrauben (nicht dargestellt)
miteinander und mit der Basisplatte 1926 verbunden, um den
kreisförmigen
Träger 1922 auszubilden.
Andere Mittel zum Befestigen der modularen Teile 1930 können als
Alternative zu den Stiften 1928 und Schrauben verwendet
werden. Die in den Figuren dargestellten modularen Teile 1930 sind
Viertelkreissegmente und es wären
daher selbstverständlich
vier dieser Teile 1930 notwendig, um den Träger 1922 auszufüllen. Obwohl
Viertelkreissegmente bevorzugt werden, können die modularen Teile dennoch
Segmente variabler Größe sein,
wie z.B. 1/2 eines Kreises oder 1/8 eines Kreises.
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Alphanumerische Standortmarkierungen
für Flaschen 1940 werden
bevorzugt auf der Basisplatte 1962 bereitgestellt, um Positionen
für Reagenzbehälter innerhalb
des Trägers 1922 festzulegen.
Das bevorzugte Markierungsschema hat ein eingekreistes Buchstabennummernpaar,
das einen Hauptbuchstaben A, E, P oder S mit einer angehängten Nummer 1,2,
3 oder 4 umfasst. Die Buchstaben, A, E, P und S bestimmen ein Amplifikationsreagenz,
Enzymreagenz, Sondenreagenz bzw. selektives Reagenz entsprechend
der bevorzugten Verwendungsart des Analysators 50, und
die Nummern 1–4
geben ein Viertelkreissegment des Trägers 1922 an. Jedes
modulare Teil 1930 hat eine kreisförmige Vertiefung 1934 am
Boden jeder Ausformung zum Halten einer Flasche 1924. Die
Vertiefungen 1934 sind nach den Standortmarkierungen für Flaschen 1940 ausgerichtet,
so dass die Markierungen 1940 gesehen werden können, wenn
die modularen Teile 1930 auf der Basisplatte 1926 in
Position sind.
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Die modularen Teile 1930 des
Behälterträgers 1922 sind
gruppiert, um Reagenzbehälter
mit unterschiedlichen Größen aufzunehmen,
die Reagenzmengen entsprechen, die zur Durchführung von zweihundertfünfzig (250)
Assays ausreichend sind, oder Reagenzmengen, die zur Durchführung von fünfhundert
(500) Assays ausreichend sind. Vier modulare Viertelkreissegmente
für 250er-Assays
lassen die Reagenzkühlkassette
für 1.000
Assays auffüllen, und
vier modulare Viertelkreissegmente für 500er-Assays lassendie Reagenzkühlkassette
für 2.000
Assays auffüllen.
Modulare Viertelkreissegmente für
250er oder 500er Assay-Reagenz-Kits können vermischt und angepasst
werden, um den Behälterträger zur
Aufnahme einer großen
Anzahl einzelner Assaytypen oder einer großen Anzahl vielfältig verschiedener
Assaytypen zu konfigurieren.
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Eine Isolationsunterlage 938 ist
zwischen dem Behälterträger 922 und
der Bodenplatte 910 angeordnet. Energie-, Steuerungs-,
Temperatur- und Positionssignale werden für und von der Reagenzkühlkassette 900 durch
eine Verbindung 936 und ein Kabel (nicht dargestellt),
das mit der eingebauten Steuerung des Analysators 50 verbunden
ist, bereitgestellt.
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Ein Strichcode-Leser 941 ist
an einer aufrecht stehenden Leser-Befestigungsplatte 939 befestigt,
die an der Bodenplatte 910 vor einer Öffnung 942, die in
der Seitenwand der Kühlkassette 900 ausgebildet
ist, angebracht ist. Der Strichcode-Leser 941 ist in der
Lage, Strichcode-Informationen von jedem der Reagenzbehälter, die
vom Behälterträger 922 getragen
werden, auszulesen. Wie in 39 dargestellt,
sind senkrechte Schlitze 1932 entlang der Ausformungen
zum Halten der Flaschen 1924 ausgebildet, und Strichcode-Informationen,
die an den Seiten der in den Ausformungen zum Halten der Flaschen 1924 gehaltenen
Reagenzbehälter
angeordnet sind, können
an den Schlitzen 1932 ausgerichtet werden, um es den Strichcode-Lesern 941 zu
ermöglichen, die
Strichcode-Informationen
auszulesen. Ein bevorzugter Strichcode-Leser ist bei Microscan,
in Newbury Park, Kalifornien unter der Modellnummer FTS-0710-0001
erhältlich.
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Pipettenspülbecken 1942, 1944 sind
an der Seite des Gehäuses 904 angebracht.
Jedes Spülbecken 1942, 1944 stellt
eine abgeschlossene Struktur mit einer Öffnung zum Aufnehmen der Sonde 1941 bzw. 1945 bereit,
die in deren Deckplatte ausgebildet ist, und mit einem Abfall-Abflussröhrchen 1946 bzw. 1948,
das mit deren unterem Teil verbunden ist. Eine Sonde einer Pipettiereinheit
kann durch die Öffnung zum
Aufnehmen der Sonde 1941, 1945 in das Spülbecken 1942, 1944 eingeführt werden,
und eine Wasch- und/oder Spülflüssigkeit
kann durch die Sonde und in das Becken geleitet werden. Die Flüssigkeit im
Spülbecken 1942, 1944 wird
durch das entsprechende Abfall-Abflussröhrchen 1946, 1948 zum
entsprechenden Behälter
für Flüssigkeitsabfälle im unteren
Chassis 1100 geführt.
In der bevorzugten Anordnung und Betriebsart des Analysators 50 wird
die Sonde 481 der Pipettiereinheit 480 im Spülbecken 1942 gespült, und
die Sonde 483 der Pipettiereinheit 482 wird im
Spülbecken 1944 gespült.
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Nachdem das Amplifikationsreagenz
und das Öl
zu den Aufnahmebehältern 162 der
MTU 160 im linken Orbitalmischer 552 zugegeben
worden sind, holt der linke Transportmechanismus 502 die MTU 160 aus
dem Orbitalmischer 552 zurück und bewegt die MTU 160 zu
einer verfügbaren
Temperatur-Ramp-Up-Station 700, die für den linken Transportmechanismus 502 zugänglich ist,
d.h. auf der linken Seite der Chemieplattform 200, damit
die Temperatur der MTU 160 und seiner Inhalte auf etwa
60°C angehoben
wird.
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Nach einer ausreichenden Zeit für das Ramp-Up
in der Ramp-Up-Station 700 bewegt
der linke Transportmechanismus 502 die MTU 160 dann zum
Inkubator zum Target-Einfangen und Annealing 600. Die linke
Verteilertür
des Inkubators zum Target-Einfangen
und Annealing 600 öffnet
sich und die MTU-Karussellbaugruppe 671 innerhalb
des Inkubators 600 präsentiert
eine leere MTU-Station 676, um es dem linken Transportmechanismus
zu ermöglichen,
die MTU in den Inkubator 600 einzuführen. Die MTU 160 und
ihre Inhalte werden dann bei etwa 60°C für eine vorgeschriebene Inkubationszeit
inkubiert. Während
der Inkubation kann sich die MTU-Karussellbaugruppe 671 fortwährend innerhalb
des Inkubators 600 drehen, während andere MTUs 600 aus dem
Inkubator 600 entfernt und in den Inkubator 600 eingesetzt
werden.
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Das Inkubieren bei 60°C im Inkubator
zum Annealing 600 ermöglicht
die Dissoziation des Hybridisationskomplexes aus Einfangsonde/Target-Nukleinsäure- aus
dem immobilisierten Polynukleotid, das in der Assaylösung vorhanden
ist. Bei dieser Temperatur können
Oligonukleotidprimer, die aus der Reagenzkühlkassette 900 eingeführt worden
sind, mit der Target-Nukleinsäure
hybridisieren, um daraufhin die Amplifikation der Target-Nukleinsäurebasensequenz
zu ermöglichen.
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Nach der Inkubation dreht die MTU-Karussellbaugruppe 671 innerhalb
des Inkubators 600 die MTU 160 zur linken Verteilertür 624,
die linke Verteilertür 624 öffnet sich
und der linke Transportmechanismus 502 holt die MTU aus
der MTU-Karussellbaugruppe 671 des
Inkubators zum Target-Einfangen und Annealing 600 zurück. Der
linke Transportmechanismus 502 bewegt dann die MTU 160 zu
einer geeigneten Temperatur Ramp-Down-Station 700,
die für
den linken Transportmechanismus 502 zugänglich ist, und setzt die MTU 160 dort
ein. Die Temperatur der MTU 160 und ihrer Inhalte wird
in der Ramp-Down-Station auf etwa 40°C abgesenkt. Die MTU 160 wird
dann von der Ramp-Down-Station durch
den linken Transportmechanismus 502 zurückgeholt und zum temperaturgeregelten
Pre-Read-Inkubator zum Abkühlen 602 bewegt.
Die linke Verteilertür
des AT-Inkubators 602 öffnet sich
und die MTU-Karussellbaugruppe 671 innerhalb des Inkubators 602 präsentiert
eine leere MTU-Station 676,
so dass der linke Transportmechanismus 502 die MTU in den
Inkubator 602 einführen
kann. Innerhalb des temperaturgeregelten Pre-Read-Inkubators zum
Abkühlen 602 wird
die MTU bei etwa 41°C
für den
erforderlichen Zeitraum zum Stabilisieren der Temperatur der MTU
inkubiert.
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Vom temperaturgeregelten Pre-Read-Inkubator
zum Abkühlen 602 wird
die MTU durch den Transportmechanismus 502 zum Amplifikationsinkubator 604 befördert, in
dem die Temperatur der MTU bei 41.5°C stabilisiert ist. Die MTU-Karussellbaugruppe 671 innerhalb
des Amplifikationsinkubators 604 dreht sich, um die MTU
an der Station zum Pipettieren unter den Öffnungen für Pipetten 662, die
im Deckel 611 (siehe z.B. 19)
ausgebildet sind, anzuordnen. Der Behälterträger 922 innerhalb
der Reagenzabkühlkassette 900 dreht
sich, um den Enzymreagenzbehälter
unter einer Öffnung
für Pipetten 908 anzuordnen,
und die Pipettiereinheit 482 der Pipettierbaugruppe 470 überträgt das Enzymreagenz
aus der Reagenzkühlkassette 900 in
jeden der Aufnahmebehälter 162 der
MTU 160.
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Wie oben beschrieben, verwenden die
Pipettiereinheiten 480, 482 kapazitive Flüssigkeitsstandmessungen,
um den Flüssigkeitsstand
innerhalb eines Behälters
zu ermitteln und tauchen nur einen kleinen Endabschnitt der Sonde 481, 483 der
Pipettiereinheit 480, 482 ein, um Flüssigkeit
aus dem Behälter
zu pipettieren. Die Pipettiereinheiten 480, 482 senken
sich bevorzugt ab, wenn Flüssigkeit
in die entsprechende Sonde 481, 483 aufgezogen
wird, um das Ende der Sonde in einer gleichbleibenden Tiefe eingetaucht
zu lassen. Nach dem Pipettieren des Reagenzes in die Pipettiereinheit 480 oder 482 erzeugt die
Pipettiereinheit für
den Transport einen minimalen Luftspalt von 10 μl am Ende der entsprechenden Sonde 481 oder 483,
um sicherzustellen, dass keine Tropfen vom Ende der Sonde herunterfallen.
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Nachdem das Enzymreagenz zu jedem
Aufnahmebehälter 162 zugegeben
worden ist, dreht die MTU-Karussellbaugruppe 671 des Amplifikationsinkubators 604 die
MTU 160 zum Schrägscheiben-Linearmischer 634 innerhalb
des Amplifikationsinkubators 604 und die MTU 160 und
ihre Inhalte werden, wie oben bereits beschrieben, bei etwa 10 Hz
vermengt, um leichter die Target-Nukleinsäure dem
hinzugefügten
Enzymreagenz auszusetzen. Die Pipettiereinheit 482 wird
zum Spülbecken 1942 bewegt, und
die Sonde 483 wird durch Hindurchleiten von destilliertem
Wasser gespült.
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Die MTU 160 wird dann innerhalb
des Amplifikationsinkubators 604 bei etwa 41.5°C für einen vorgeschriebenen
Inkubationszeitraum inkubiert. Der Inkubationszeitraum sollte ausreichend
lang sein, um eine adäquate
Amplifikation zumindest einer Target-Nukleinsäurebasensequenz zu ermöglichen,
die auf einer oder mehreren Target-Nukleinsäuren enthalten ist, die in
den Gefäßröhrchen 162 vorhanden sein
können.
Obwohl die bevorzugte Ausführungsform
so ausgelegt ist, um eine Amplifikation mittels eines Transkriptions-vermittelten
Amplifikations(TMA)-Verfahrens
zu ermöglichen,
das im oben stehenden Abschnitt zum Hintergrund der Erfindung diskutiert
worden ist, werden die Anwender die zur Durchführung anderer Verfahren mittels
des Analysators 50 erforderlichen Modifikationen leicht
abschätzen
können.
Darüber
hinaus wird bevorzugt am Anfang des Assays eine interne Kontrollsequenz
zugegeben, um eine Bestätigung
zu erhalten, dass die Amplifikationsbedingungen und Reagenzien für die Amplifikation
geeignet gewesen sind. Interne Kontrollen sind im Stand der Technik
gut bekannt und erfordern hier keine weitere Diskussion.
-
Nach der Amplifikationsinkubation
wird die MTU 160 durch den linken Transportmechanismus 502 vom
Amplifikationsinkubator 604 zu einer verfügbaren Ramp-Up- Station 700 bewegt,
die dem linken Transportmechanismus 502 zugänglich ist,
um die Temperatur der MTU 160 und seiner Inhalte auf etwa 60°C zu bringen.
Die MTU 160 wird dann durch den linken Transportmechanismus 502 in
den Hybridisationsinkubator 606 befördert. Die MTU 160 wird
zu einer Station zum Pipettieren im Hybridisationsinkubator 606 gedreht,
und ein Sondenreagenz von der Reagenzkühlkassette 900 wird
mittels der Pipettiereinheit 480 in jeden Aufnahmebehälter durch
die Öffnung 662 des
Deckels 611 des Hybridisationsinkubators 606 pipettiert.
Das Sondenreagenz beinhaltet chemilumineszierende Detektionssonden
und bevorzugt Acridiniumester(AE)-markierte Sonden, die mittels
eines Hybridisationsschutzassays (HPA) nachgewiesen werden können. Acridiniumester-markierte Sonden
und das HPA-Assay sind im Stand der Technik gut bekannt und sind
vollständig
im oben stehenden Abschnitt zum Stand der Technik beschrieben. Obwohl
AE-markierte Sonden und das HPA-Assay bevorzugt werden, kann der
Analysator 50 in geeigneter Weise angepasst werden, um
verschiedenste Nachweisverfahren und dazugehörigen Sonden, beide markiert
und unmarkiert, aufzunehmen. Eine Bestätigung, dass die Detektionssonde
in die Aufnahmebehälter 162 gegeben
worden ist, kann mittels einer internen Kontrolle erzielt werden,
die in der Lage ist (oder ihr Amplicon ist dazu in der Lage) mit
einer Sonde im Sondenreagenz, die eine andere ist als die Detektionssonde,
unter den bestehenden HPA-Assaybedingungen
in den Aufnahmebehältern 162 im Hybridisationsinkubator 606 zu
hybridisieren. Der Marker dieser Sonde muss vom Marker der Detektionssonde
unterscheidbar sein.
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Nach dem Dispensieren von Sondenreagenz in
jeden der Aufnahmebehälter 162 der
MTU 160 bewegt sich die Pipettiereinheit 480 zum
Pipetten-Spülbecken 1944 und
die Sonde 481 der Pipettiereinheit wird mit destilliertem
Wasser gespült.
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Die MTU-Karussellbaugruppe 671 dreht
die MTU 160 zum Schrägscheiben-Linearmischer 634, wo
die MTU 160 und ihre Inhalte wie oben beschrieben bei etwa
14 Hz vermengt werden, um leichter das Target-Amplicon den zugegebenen
Detektionssonden auszusetzen. Die MTU 160 wird dann für einen
Zeitraum inkubiert, der ausreichend ist, um die Hybridisation der
Nachweissonden mit dem Target-Amplicon zu ermöglichen.
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Nach der Hybridisationsinkubation
wird die MTU wieder innerhalb des Inkubators 606 durch
die MTU-Karussellbaugruppe 671 in die Pipettierposition unter
den Öffnungen
für Pipetten 662 gedreht.
Ein in einem Behälter
in der Reagenzkühlkassette 900 gelagertes
Selektionsreagenz wird durch die Pipettiereinheit 480 in
jeden Aufnahmebehälter 162 pipettiert. Ein
Selektionsreagenz wird beim HPA-Assay verwendet und beinhaltet ein
alkalisches Reagenz, das insbesondere Acridiniumester-Marker hydrolysiert, die
mit unhybridisierten Sonden verbunden sind, wobei ihre Fähigkeit
zur Chemilumineszenz zerstört oder
gehemmt wird, während
Acridiniumester-Marker, die mit einer Sonde verbunden sind, die
mit Target-Amplicons (oder Amplicon des internen Standards) hybridisiert
sind, nicht hydrolysiert werden und auf eine detektierbare Weise
unter geeigneten Detektionsbedingungen chemilumineszieren können.
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Nach der Zugabe der Selektionssonde
zu jedem Aufnahmebehälter 162 der
MTU 160 wird die Pipettensonde 481 der Pipettiereinheit 480 mit
destilliertem Wasser im Pipettenspülbecken 1944 gespült. Die
MTU 160 wird durch die MTU-Karussellbaugruppe 671 innerhalb
des Inkubators 606 zum Schrägscheiben-Linearmischer 634 gedreht
und wie oben beschrieben bei etwa 13 Hz vermengt, um das Target-Amplicon
dem Selektionsreagenz leichter auszusetzen. Die MTU wird dann im
Inkubator 606 für
einen Zeitraum inkubiert, der ausreichend ist, um die Selektionsvorgang
zu vollenden.
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Nachdem die Selektionsinkubation
vollendet ist, überträgt der linke
Transportmechanismus 502 die MTU 160 in eine verfügbare Ramp-Down-Station 700,
die dem linken Transportmechanismus 502 zugänglich ist,
um die MTU 160 abzukühlen.
Nachdem die MTU 160 abgekühlt worden ist, wird sie durch
den linken Transportmechanismus 502 aus der Ramp-Down-Station zurückgeholt
und durch den Transportmechanismus 502 in den temperaturgeregelten
undPre-Read-Inkubator zum Abkühlen 602 bewegt,
um die Temperatur der MTU 160 bei etwa 40°C zu stabilisieren.
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Wenn ein Zeitraum verstrichen ist,
der zur Stabilisierung der Temperatur der MTU 160 ausreichend
ist, dreht sich die MTU-Karussellbaugruppe 671 innerhalb
des temperaturgeregelten und- Pre-Read-Inkubators zum Abkühlen 602,
um die MTU 160 an der rechten Verteilertür des Inkubators 602 bereitzustellen.
Die rechte Verteilertür
wird geöffnet,
und die MTU 160 wird vom temperaturgeregelten Pre-Read-Inkubators
zum Abkühlen 602 durch
den rechten Transportmechanismus 500 entfernt.
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Der rechte Transportmechanismus 500 bewegt
die MTU zu einem Strichcode-Leser (nicht dargestellt), der die MTU-Strichcode-Information,
die auf der Etikettenaufnahmeoberfläche 175 der Etikettenaufnahmestruktur 174 der
MTU 160 angebracht ist, liest. Der Strichcode-Leser ist
bevorzugt an einer äußeren Wand
des Gehäuses
des Luminometers 950 befestigt. Ein bevorzugter Strichcode-Leser
ist bei Opticon, Inc., in Orangeburg, New York, mit der Teilenummer
LHAll27RR1S-032 erhältlich.
Der Leser bestimmt durch Rückmeldung
der richtigen MTU zur richtigen Assayzeit die Gesamtzeit des Assays
vor dem Eintreten in das Luminometer 950. Vom Strichcode-Leser
bewegt der rechte Transportmechanismus 500 die MTU 160 zum
Luminometer 950.
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In einer bevorzugten Betriebsart
bewegt der rechte Transportmechanismus 500 die MTU 160 in das
Luminometer 950, bevor die MTU 160 durch den rechten
Transportmechanismus 500 in eine verfügbare MTU-Ramp-Down-Station
oder ein Kühlaggregat
transportier wird, um die Temperatur der MTU 160 auf 24±3°C abzusenken.
Es ist festgestellt worden, dass die MTU-Inhalte eine beständigere
Chemiluminszenz „light-off" bei dieser Kühltemperatur
erzeugen.
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Luminometer
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Bezugnehmend auf die 40–42C beinhaltet eine erste
Ausführungsform
des Luminometers 950 eine elektronische Einheit 952 innerhalb
eines Gehäuses 954.
Ein mit der elektronischen Einheit 952 verbundener Photomultiplier
(PMT) 956 erstreckt sich von innerhalb des Gehäuses 954 durch
eine PMT-Platte 955, wobei das vordere Ende des PMT 956 an
der Öffnung 953 ausgerichtet
ist. Ein bevorzugter PMT ist bei Hamamatsu Corp. in Bridgewater, New
Jersey mit der Modellnummer HC 135 erhältlich. Signalmessungen mittels
des bevorzugten PMT basieren auf dem gut bekannten Photonenzählersystem.
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Die Öffnung 953 ist in
einem Block mit Lochblende 958 vor der PMT-Platte 955 zentriert.
Die Öffnung 953 und
der Block mit Lochblende 958 sind vollständig umhüllt mit
einem Gehäuse
das durch eine Bodenplatte 964, eine Kopfplatte 966,
die PMT-Platte 955 und einen rückseitigen Rahmen 965 und
eine hintere Platte 967 definiert wird und das Streulicht
daran hindert, in die Öffnung 953 einzudringen,
und das mit der Bezugsplatte 82 verbunden ist. Eine MTU-Transportbahn
erstreckt sich durch das Gehäuse
vor der Öffnung 953,
im Allgemeinen quer zu einer optischen Achse der Öffnung.
Die MTUs 160 laufen durch das Luminometer 950 über die
MTU-Transportbahn.
Eine hintere Schiene 991 und eine vordere Schiene 955 sind
auf gegenüberliegenden
Seiten der MTU-Transportbahn
angeordnet und stellen parallele, horizontale Flansche zur Verfügung, welche
die Verbindungsrippenstruktur 164 einer innerhalb des Luminometers 950 liegenden
MTU 160 stützt.
Drehtüren 960 werden
zum Drehen innerhalb dazugehöriger
Türrahmen 961 gestützt, die
an gegenüberliegenden
Enden der MTU-Transportbahn angeordnet sind und werden durch Türmotoren 962 gedreht,
die Schrittmotoren oder DC-Getriebemotoren umfassen können.
-
Die Türrahmen 961 stellen Öffnungen
bereit, durch welche die MTUs 160 in das Luminometer 950 eintreten
können
oder dieses verlassen können.
Eine MTU 160 tritt in das Luminometer 950 mit
Hilfe des rechten Transportmechanismus 500 ein, der die
MTU 160 durch einen der Türrahmen 961 einführt. Die MTU 160 verlässt das
Luminometer unter der Einwirkung einer MTU-Transportbaugruppe verschiedener Ausführungsformen,
die untenstehend beschrieben werden, die MTUs über die MTU-Transportbahn und letztendlich aus dem
Luminometer durch den anderen Türrahmen 961 herausführt.
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Drehtüren 960 sind im Allgemeinen
zylindrisch und haben ausgesparte Bereiche 963. Jede Drehtür 960 kann
zwischen einer Offen-Position, in welcher der ausgesparte Bereich
963 im Allgemeinen an der Öffnung
des dazugehörigen
Türrahmens 961 ausgerichtet
ist, so dass eine MTU 160 durch die Öffnung geleitet werden kann,
und einer Geschlossen-Position, in der eine Seite der Drehtür, die dem ausgesparten
Bereich 963 gegenüber
liegt, sich über die Öffnung des
dazugehörigen
Türrahmens 961 erstreckt,
so dass weder eine MTU 160 noch Licht durch die Öffnung hindurchgelangen
kann, gedreht werden. Mit der Ausnahme, dass eine MTU 160 in das
Luminometer 950 eintritt oder austritt, werden die Drehtüren 960 in
ihren entsprechenden Geschlossen-Positionen verbleiben, um das Eintreten
von Streulicht in das Luminometer zu verhindern. Da die Testergebnisse
durch die Menge an nachgewiesenem Licht durch den PMT 956 bestimmt
werden, kann Streulicht von anderen Quellen als dem untersuchenden
Gefäß 160 fehlerhafte
Ergebnisse verursachen.
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wie in den 39–41 dargestellt, kann die MTU-Transportbaugruppe
einen MTU-Schubmotor 972 haben, der eine Hauptschraube 974 über einen Zahnriemen
(nicht dargestellt) oder Kegelgetriebe 975 antreibt. Ein
mit der Hauptschraube 974 gekuppelten Schraubenmitnehmer 976 ist
mit einem MTU-Ausleger
977 gekoppelt, der sich von der Hauptschraube 974 her
erstreckt, um in die MTU 160 einzugreifen. Der MTU-Ausleger 977 weist
einen Führungsflansch 978 mit
einem darin ausgebildeten länglichen,
leicht gebogenen Führungsloch 979 auf. Ein
Führungsstab 980 erstreckt
sich über
das Luminometer 950 benachbart und parallel zur Hauptschraube 974.
Der Führungsstab 980 erstreckt
sich durch das Führungsloch 979.
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Um den MTU-Ausleger 977 (von
unten bis oben in 40C)
anzutreiben, dreht sich die Hauptschraube 974 gegen den
Uhrzeigersinn, wie in 42B zu
sehen. Infolge der Systemreibung werden sich der Schraubenmitnehmer 976 und
der MTU-Ausleger 977 ebenfalls mit der Hauptschraube 974 gegen
den Uhrzeigersinn drehen, bis der Führungsstab 980 mit
der linken Seite des Führungslochs 979 in
Kontakt tritt. Wenn der Führungsstab 980 mit
der Seite des Führungslochs 979 in
Kontakt tritt, können
sich der MTU-Ausleger 977 und der Schraubenmitnehmer 976 nicht
länger
mit der Hauptschraube 974 drehen, und weiteres Drehen der Hauptschraube 974 wird
zur Folge haben, dass der MTU-Ausleger 977 und der Schraubenmitnehmer 976 sich
entlang der Hauptschraube 974 fortbewegen. Die sich vom
MTU-Ausleger 977 erstreckenden Arme 981 werden
sich ebenfalls entlang eines begrenzten Kreisbogens gegen den Uhrzeigersinn
drehen, um in die MTU 160 einzugreifen und sie durch das
Luminometer 950 zu bewegen, während die Hauptschraube 974 sich
dreht.
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Nachdem die MTU 160 den
PMT 956 passiert hat, wird diese MTU aus dem Luminometer 950 entfernt,
und die nächste
MTU kann durch das Luminometer 950 gezogen werden. Der
MTU-Ausleger 977 bewegt sich durch Rotation der Hauptschraube 974 im
Uhrzeigersinn auf das Ende des MTU-Eingangs der MTU-Transportbahn zu.
Die Systemreibung wird beim Schraubenmitnehmer 976 und
beim MTU-Ausleger 977 dazu führen, dass sie sich im Uhrzeigersinn
drehen, bis der Führungsstab 980 mit
der rechten Führungsöffnung 979 in
Kontakt tritt, danach wird eine weitere Drehung der Hauptschraube 974 beim Schraubenmitnehmer 976 und
beim MTU-Ausleger 977 dazu führen, dass diese sich entlang
der Hauptschraube 947 zurückzuziehen. Diese Bewegung
des MTU-Auslegers 977 im Uhrzeigersinn wird die Drehung
der Arme 981 im Uhrzeigersinn entlang eines begrenzten
Kreisbogens zur Folge haben, um sich von der MTU zu lösen, so
dass der MTU-Ausleger 977 sich zurückziehen kann, ohne mit der
MTU in Kontakt zu kommen. Das heißt, die Arme 981 werden über die
Oberseite der MTU hinweg geführt,
wenn sich der MTU-Ausleger 977 zurückzieht.
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Wie in 41 dargestellt, bewegt sich eine Verschlussklappe 982,
betrieben durch einen Verschlussklappenmotor 993, im Abgleich
mit der Öffnung 953 senkrecht
auf und ab. Die Verschlussklappe 982 hat eine Frontplatte 983,
die in Bezu auf den Block mit Lochblende 958 so befestigt
ist, das sie sich gleitend bewegen kann, und hat eine darin ausgebildete,
im Allgemeinen rechteckige Öffnung
(nicht dargestellt), die an der Öffnung 953 ausgerichtet
werden kann. Ein Oberteil der Frontplatte 983 blockiert die Öffnung 953,
wenn die in der Platte 983 ausgebildete Öffnung nicht
an der Öffnung 953 ausgerichtet ist,
und arbeitet daher als ein Verschluss für die Öffnung 953. Die Verschlussklappe 982 hat
zwei Seitenwände 987,
die parallel auf gegenüberliegenden
Seiten der Öffnung
und im Allgemeinen senkrecht zur Frontplatte 983 angeordnet
sind, und eine Rückwand 988,
die sich über
die hinteren Kanten der Seitenwände 987 gegenüber der
vorderen Wand 983 und im Allgemeinen parallel zur vorderen
Wand 983 erstreckt. Die Seitenwände 987 und die Rückwand 988 definieren
eine zum Teil rechteckige Einfassung, die in ihrer Abmessung ausgelegt
ist, um einen Aufnahmebehälter 162 der
MTU 160 aufzunehmen, wenn die Verschlussklappe 982 durch
den Verschlussklappenantrieb 993 aufwärts unter einen der Aufnahmebehälter 162 einer
MTU 160 bewegt wird. Der Verschlussklappenantrieb 993 kann
ein linearer Schrittantrieb sein, der einen Schrittmotor 992 und
eine Hauptschraube 994 hat. HSI-lineare Schrittantriebe, erhältlich bei
Haydon Switch and Instrument, Inc. in Waterbury, Connecticut, sind
verwendet worden.
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Nachdem die MTU 160 mittels
des rechten Transportmechanismus 500 im Luminometer 950 angeordnet
worden ist, wird der Motor 972 angeschaltet, um den ersten
Aufnahmebehälter
der MTU in Ausrichtung mit der Öffnung 953 zu
ziehen. Die Verschlussklappe 982, die normalerweise außerhalb
der MTU-Transportbahn gehalten wird, wird durch den Verschlussklappenantrieb 973 angehoben,
bis die Seitenwände 987 und
die Rückwand 988 der
Verschlussklappe 982 den Aufnahmebehälter 962 umgeben und
die in der Frontplatte 983 der Verschlussklappe 982 ausgebildete Öffnung an
der Öffnung 953 ausgerichtet
worden ist. Die Verschlussklappe 982 verhindert im Wesentlichen,
dass Licht von anderen Quellen als dem Aufnahmebehälter 162 vor
der Öffnung 953 die Öffnung 953 erreicht,
so dass der PMT 556 nur Lichtemissionen vom Aufnahmebehälter direkt
vor der Öffnung 953 detektiert.
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Mit der geöffneten PMT-Verschlussklappe werden
unterschiedliche Nachweisreagenzien (Detect I und Detect II), die
aus den Behältern 1148, 1170 des
unteren Chassis 1100 bezogen werden, nacheinander in den
ausgerichteten Aufnahmebehälter 162 über bestimmte
Beförderungsleitungen
(nicht dargestellt), die sich bis zu einem Anschluss für Reagenzien 984 auf
der Oberseite des Luminometers 950 erstrecken, abgegeben.
Die Detect I und Detect II-Reagenzien sind Wasserstoffperoxid-enthaltende
bzw. Natriumhydroxidenthaltende Reagenzien und werden zusammengegeben,
um eine Wasserstoffperoxid-Stammlösung zu bilden, welche die
Chemilumineszenz der Acridiniumester-Marker, die nicht hydrolysiert
worden sind, verstärkt.
Da basisches Wasserstoffperoxid instabil ist, werden die Detect
I und Detect II-Reagenzien bevorzugt im Gefäßröhrchen 162 kurz vor
dem Nachweis im Luminometer 950 zusammengegeben.
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Nach der Zugabe von Detect II wird
das von den Inhalten der Aufnahmebehälter 102 emittierte Licht
mittels des PMT 956 detektiert, und die PMT-Verschlussklappe
ist währenddessen
geschlossen. Der PMT 956 konvertiert durch Chemilumineszenzmarker
emittiertes Licht in elektrische Signale, die durch die elektronische
Einheit 952 verarbeitet werden und danach zur Steuerung 1000 oder
andere periphere Einheiten über
mit einer Steckverbindung 986 verbundene Leitungen (nicht
dargestellt) gesendet werden.
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In Fällen, in denen eine geringere
Empfindlichkeit benötigt
wird, kann es möglich
sein, anstatt eines Photomultipliers einen optischen Sensor zu verwenden.
Eine Diode ist ein Beispiel für
einen geeigneten optischen Sensor, der mit dem Luminometer 950 verwendet
werden kann. Ein optischer Sensor kann auch geeignet sein, wenn
das Material der MTU 160 relativ transparent ist, eher
als beim lichtdurchlässigen
Aussehen des bevorzugten Polypropylenmaterials. Wenn das Material
für die
MTU 160 ausgewählt
wird, sollte darauf geachtet werden, Materialien zu vermeiden, die
natürlicherweise
lumineszieren oder zu elektrostatischen Aufladungen neigen, da beides
das Risiko von falsch-positiven Ergebnisse oder die Wechselwirkung
bei Mengenbestimmungen erhöhen.
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Das oben beschriebene Verfahren wird
für jeden
Aufnahmebehälter 162 der
MTU 160 wiederholt. Nachdem das Chemilumineszenzsignal
jedes Aufnahmebehälters 162 der
MTU 160 gemessen worden ist, befördert der Motor 972 die
MTU 160 durch die Ausgangstür 961 und aus dem
Luminometer 950 heraus und in die Amplicondeaktivierungsstation 750 hinein.
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Ein alternatives und derzeit bevorzugtes
Luminometer wird im Allgemeinen durch die Referenznummer 1360 in 43 bezeichnet. Das Luminometer 1360 hat
ein Gehäuse 1372 mit
einer unteren Wand 1370, Türbaugruppen 1200 auf
gegenüberliegenden
Seiten der unteren Wand 1370, welche die Endbereiche des
Gehäuses 1372 definieren,
eine Verschlussbaugruppe für
den optischen Sensor 1250, die eine vordere wand des Gehäuses 1370 definiert,
eine obere Wand (nicht dargestellt) und eine Rückwand (nicht dargestellt),
welche das Gehäuse 1370 vervollständigt und
einen Einschluss darin definiert. Die rechte Türbaugruppe 1200 definiert
eine Gefäßeingangsöffnung 1374 und
die linke Türbaugruppe 1200 definiert
eine Gefäßausgangsöffnung 1376,
durch die eine MTU 160 in und aus dem Gehäuse 1370 geführt werden
kann. Jede Türbaugruppe 1200 steuert
den Zugang durch die entsprechende Öffnung 1374 oder 1376 und
umfasst eine Abschlusswand 1202, eine Abdeckplatte 1232 und
eine Drehtür 1220,
die zwischen der Abschlusswand 1202 und der Abdeckplatte 1232 drehbar
angeordnet ist. Die Verschlussbaugruppe für den optischen Sensor 1250 leitet
Licht, das in einen optischen Sensor (in 43 nicht dargestellt) eintritt, z.B.
einen Photomultiplier. Die Baugruppe 1250 hat eine Befestigungswand
zur Lichtaufnahme 1250 und eine Abdeckplatte 1290 mit
einer darin ausgebildeten Blende 1292.
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Ein Strichcode-Leser 1268 ist
an einem Frontabschnitt des Gehäuses 1372 angebracht,
um die MTUs auszulesen, bevor diese in das Luminometer 1360 eintreten.
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Eine Gefäßtransportbaugruppe 1332 bewegt ein
Gefäß (z.B.
eine MTU 160) durch das Luminometer 1360 von der
Eingangsöffnung 1374 bis
zur Ausgangsöffnung 1376.
Die Baugruppe 1332 beinhaltet einen Transporter 1342,
der auf einer gewundenen Hauptschraube 1340 beweglich gelagert
ist, die durch einen Motor 1336, der mit der Hauptschraube 1340 über einen
Riemen (nicht dargestellt) gekoppelt ist, gedreht wird.
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Eine Dispensierdüse 1362 ist in der
oberen Wand (nicht dargestellt) angebracht und ist durch Leitungsröhrchen 1362 und 1364 mit
einer Pumpe und am Ende mit Flaschen 1146 und 1170 im
unteren Chassis 1100 verbunden. Die Düse 1362 dispensiert die „Detect
I" und die „Detect
II"-Reagenzien in
die Gefäße 162 der
MTU 160 innerhalb des Gehäuses 1372.
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Eine Aufnahmebehälter-Positioniererbaugruppe 1300 ist
innerhalb des Gehäuses 1372 angeordnet
und ist ausgebildet und angeordnet, um jedes Röhrchen 162 der MTU 160 vor
der Blende 1292 zu positionieren und um jedes Röhrchen optisch
zu isolieren, das vor benachbarten Röhrchen angeordnet ist, so dass
zur gleichen Zeit nur Licht von einem Röhrchen in die Blende 1292 eintreten
kann. Die Positioniererbaugrupe 1300 umfasst einen Gefäßpositionierer 1304,
der innerhalb eines Positioniererrahmens 1302, der am Boden 1370 des
Gehäuses 1372 befestigt
ist, drehbar befestigt ist.
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Die Türbaugruppe 1200 für die MTU-Eingangsöffnung 1374 und
Ausgangsöffnung 1376 des Luminometers 1360 wird
in 44 dargestellt.
Die Türbaugruppe 1200 beinhaltet
eine Luminometer-Abschlusswand 1202, die eine Abschlusswand des
Luminometergehäuses 1272 bildet.
Die Abschlusswand 1202 hat einen ersten vertieften Bereich 1206 mit
einem zweiten kreisförmig
vertieften Bereich 1208, der den ersten vertieften Bereich 1206 überlagert.
Eine kreisförmige
Fuge 1207 erstreckt sich über die Peripherie des kreisförmig vertieften Bereiches 1208 aus.
Ein Schlitz 1204, der im Allgemeinen eine mit dem senkrechten
Profil einer MTU 160 übereinstimmende
Form aufweist, ist im kreisförmig
vertieften Bereich 1208 zu einer Seite von dessen Zentrum
ausgebildet. Ein kurzer in der Mitte gelegener Stift 1209 erstreckt
sich vom Zentrum des kreisförmig
vertieften Bereiches 1208.
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Die Drehtür 1220 ist kreisförmig in
ihrer Form und hat eine axiale wand 1222, die sich über die
Peripherie der Drehtür 1220 erstreckt.
Die axiale Wand 1222 ist in einem kurzen radialen Abstand
von der äußeren peripheren
Kante der Drehtür 1220 angeordnet,
wodurch ein ringförmiger
Randvorsprung 1230 um die äußerste periphere Kante außerhalb
der axialen Wand 1222 definiert wird. Ein Schlitz 1226, der
eine im Allgemeinen mit dem senkrechten Profil einer MTU übereinstimmende
Form aufweist, ist in der Drehtür 1220 in
einer Position außerhalb
der Mitte ausgebildet. Die Drehtür 1220 ist
im kreisförmig vertieften
Bereich 1208 der Abschlusswand 1202 angebracht.
Eine zentrale Öffnung 1224 nimmt
den in der Mitte liegenden Stift 1209 der Abschlusswand 1202 auf,
und der kreisförmiger
Vorsprung 1207 nimmt die axiale Wand 1222 auf.
Der ringförmige Randvorsprung 1230 liegt
auf der flachen Oberfläche des
vertieften Bereiches 1206 auf, der den kreisförmig vertieften
Bereich 1208 umgibt.
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Die Abschlusswand 1202 hat
eine Vertiefung für
das Antriebsgetriebe 1210, welche darin ein Antriebsgetriebe 1212 aufnimmt,
das mit der Antriebswelle eines Motors 1213 (siehe 43, in der nur der Motor 1213 für die rechte
Türbaugruppe 1200 dargestellt
ist) verbunden ist. Der Motor 1213 ist bevorzugt ein DC-Antriebsmotor.
Ein bevorzugter DC-Antriebsmotor
ist bei Micro Mo Electronics, Inc. in Clearwater, Florida, unter
der Modellnummer 1524T024SR 16/7 66:1 erhältlich. Die äußere Peripherie
der axialen Wand 1222 der Drehtür 1220 weist eine
darauf ausgebildete Getriebeverzahnung auf, die in das Antriebsgetriebe 1212 eingreift,
wenn die Verschlussklappe in der kreisförmigen Vertiefung 1208 installiert ist.
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Die Abdeckplatte 1232 ist
im Allgemeinen rechteckig in ihrer Form und hat einen hervortretenden
Bereich 1234 mit einer Größe und Form, die sich im Allgemeinen
dem vertieften Bereich 1206 der Abschlusswand 1202 anpasst.
Die Abdeckplatte 1232 weist darin ausgebildet eine Öffnung 1236 auf,
die eine Form aufweist, die im Allgemeinen mit dem rechteckigen
Profil einer MTU übereinstimmt,
und, wenn die Abdeckplatte 1232 auf der Abschlusswand 1202 installiert
ist, wird der hervorgehobene rechteckige Bereich 1234 innerhalb
des rechteckigen vertieften Bereichs 1206 aufgenommen und
die Öffnung 1236 ist
im Allgemeinen mit der Öffnung 1204 ausgerichtet.
Daher ist die Drehtür 1220 zwischen
der Abdeckplatte 1232 und der Abschlusswand 1202 eingeschoben,
und die Öffnungen 1236 und 1204 zusammen
definieren die Eingangsöffnung 1374 und
Ausgangsöffnung 1376.
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Wenn das Antriebsgetriebe 1212 durch
den Motor 1213 angetrieben wird, hat dies das Rotieren der
mit dem Antriebsgetriebe 1212 gekoppelten Drehtür 1220 um
den in der Mitte gelegenen Stift 1209 zur Folge. Wenn die Öffnung 1226 mit
den Öffnungen 1204 und 1236 ausgerichtet
ist, können
die MTUs 160 durch die Öffnung 1374 (1376)
der Türbaugruppe 1200 hindurchgeführt werden.
Mit der innerhalb des kreisförmig
vertieften Bereiches 1208 angeordneten Drehtür 1220 und
dem hervorgehobenen Bereich 1234 der Abdeckplatte 1232,
der innerhalb des vertieften Bereiches 1206 der Abschlusswand 1202 angeordnet
ist, wird eine im Wesentlichen lichtdichte Struktur erhalten, wobei
wenig oder kein Licht durch die Tür eintritt, wenn die Öffnung 1226 nicht
mit den Öffnungen 1204 und 1236 ausgerichtet ist.
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Optische Schlitzsensoren sind innerhalb
der Schlitze 1214 und 1216 angeordnet, die auf
der äußeren Kante
des kreisförmig
vertieften Bereiches 1208 in diametral gegenüberliegenden
Positionen angeordnet sind. Bevorzugte Sensoren sind erhältlich bei
Optek Technology Inc. in Carrollton, Texas, Modellnummer OPB857.
Die Schlitzsensoren, die innerhalb der Schlitze 1214 und 1216 angeordnet
sind, detektieren die Anwesenheit einer Auskerbung 1228, die
in der axialen Wand 1222 ausgebildet ist, um den Tür-auf- und
den Tür-geschlossen-Status zu melden.
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Die Verschlussbaugruppe für die optische Sensorlochblende 1250 ist
in 45 dargestellt.
Ein Lichtempfänger,
wie z.B. ein Photomultiplier 956, ist mit einer Lichtempfängeröffnung 1254,
die in einer Befestigungswand für
den Lichtempfänger 1252 ausgebildet
ist, gekoppelt. Die Befestigungswand für einen Lichtempfänger 1252 hat
im Allgemeinen einen rechteckigen, zweistufig hervortretenden Bereich 1256,
der im Allgemeinen einn rechteckigen Randvorsprung 1257 definiert
und einen kreisförmig
vertieften Bereich 1258, welcher dem rechteckig hervorgehobenen
Bereich 1256 übergelagert
ist. Eine kreisförmige
Fuge 1261 erstreckt sich über die Peripherie des kreisförmig vertieften
Bereiches 1258 aus. Ein Mittelstift 1259 ist in
der Mitte des kreisförmig
vertieften Bereiches
1258 angeordnet. Die Lichtdurchlassöffnung 1254 ist
im kreisförmig
vertieften Bereich 1258 ausgebildet. In der dargestellten
Ausführungsform
ist die Lichtdurchlassöffnung 1254 unter
dem Mittelstift 1259 angeordnet, jedoch könnte die
Lichtdurchlassöffnung 1254 in
jeder Position innerhalb des kreisförmig vertieften Bereiches 1258 angeordnet
werden.
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Die Verschlussbaugruppe der Lochblende 1250 hat
eine drehbare Verschlussklappe 1270 mit einer axialen Wand 1274,
die an ihrer äußeren Peripherie
eine Getriebeverzahnung ausgebildet hat. Die axiale Wand 1274 ist
nahe, jedoch nicht an der äußeren Peripherie
der Verschlussklappe 1270 ausgebildet, wodurch ein ringförmiger Randvorsprung 1276 definiert
wird. Die drehbare Verschlussklappe 1270 ist im kreisförmig vertieften
Bereich 1258 mit dem Mittelstift 1259, der innerhalb
einer zentralen, in der drehbaren Verschlussklappe 1270 ausgebildeten Öffnung 1272 aufgenommen
wird, und mit der axialen wand 1274, die in der kreisförmigen Fuge 1261 aufgenommen
wird, eingebaut. Ein Antriebsgetriebe 1262, das innerhalb
einer Getriebevertiefung 1260 angeordnet ist und mit einem
Antriebsmotor 1263 gekoppelt ist, greift in die äußere Getriebeverzahnung, die
auf der axialen Wand 1274 der drehbaren Verschlussklappe 1270 ausgebildet
ist, um die drehbare Verschlussklappe 1270 um den Mittelstift 1259 zu drehen.
Ein bevorzugter Antriebsmotor 1263 ist ein DC-Getriebemotor, der
bei Micro Mo Electronics, Inc. in Clearwater, Florida, unter der
Modellnummer 1524TO24SR 16/7 66:1 erhältlich ist. Micro Mo Getriebemotoren
werden bevorzugt, da sie einen Motor hoher Qualität mit wenig
Spiel zur Verfügung
stellen. Eine Öffnung 1280 ist
in der drehbaren Verschlussklappe 1270 ausgebildet, die
sich in und aus der Ausrichtung mit der Lichtdurchlassöffnung 1254 bewegt, wenn
die drehbare Verschlussklappe 1270 gedreht wird.
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Zusammen mit der im kreisförmig vertieften Bereich 1258 installierten
Verschlussklappe 1270 wird eine Abdeckplatte oder Sensorblendenwand 1290 auf
der Sensorhaltevorrichtung
1252 installiert. Wie in 45A dargestellt, hat die
Sensorblendenwand 1290 einen im Allgemeinen rechteckigen,
zweistufig vertieften Bereich 1296, der einen im Allgemeinen
rechteckige Wandvorsprung 1297 definiert und der in Abmessung
und Form so ausgebildet ist, um darin den rechteckig hervortretenden
Bereich 1256 der Sensorhaltevorrichtung 1252 aufzunehmen.
Eine Sensorblende 1292 ist durch die Blendenwand 1290 ausgebildet
und ist im Allgemeinen mit der Lichtdurchlassöffnung 1254 , die
in der Sensorhaltevorrichtung 1252 ausgebildet ist, ausgerichtet.
Die Sensorblende 1292 hat im Allgemeinen die Form eines verlängerten
Ovals mit einer im Allgemeinen mit der Breite eines einzelnen Aufnahmebehälters 162 einer MTU 160 übereinstimmenden
Breite und eine Höhe, die
mit der Höhe
des gewünschten
Sichtfeldes übereinstimmt.
Auch wenn die Öffnung 1280 der
Verschlussklappe 1270 in der dargestellten Ausführungsform
in Kreisform dargestellt ist, kann die Öffnung 1280 andere
Formen haben wie z.B. rechteckig mit einer Breite, die mit der Breite
eines Aufnahmebehälters 162 übereinstimmt,
oder ein verlängertes Oval,
das der Sensorblende 1292 ähnlich ist. Die Drehung der
drehbaren Verschlussklappe 1270 in eine Position, in der
die Öffnung 1280 mit
der Öffnung des
Lichtempfängers 1254 und
der Sensorblende 1292 ausgerichtet ist, ermöglicht es,
dass Licht den Sensor 956 erreicht, und die Drehung der
drehbaren Verschlussklappe 1270 in eine Position, in der
die Öffnung 1280 nicht
mit der Öffnung
des Lichtempfängers 1254 und
der Sensorblende 1292 ausgerichtet ist, hindert das Licht
daran, den Sensor 956 zu erreichen.
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Die optischen Schlitzsensoren sind
in den Schlitzen 1264 und 1266 angeordnet und
detektieren eine in der axialen Wand 1274 der Verschlussklappe 1270 ausgebildete
Auskerbung 1278, um die Geöffnet- und Geschlossen-Position
der Verschlussklappe 1270 zu erfassen. Bevorzugte optische
Schlitzsensoren sind bei Optek Technology, Inc. in Carrollton, Texas
unter der Modellnummer OPB857 erhältlich.
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Die Blendenwand 1290 hat
eine aufwärts
gerichtete Kante 1294, die sich über deren gesamte Breite erstreckt.
Eine nach unten gerichtete Kante der MTU 160, die durch
die Verbindungsrippenstruktur 164 der MTU 160 (siehe 45) definiert wird, wird
durch die Kante 1294 gestützt, wenn die MTU 160 durch
das Luminometer geschoben wird.
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Die Aufnahmebehälter-Positioniererbaugruppe 1300 wird
in den 46 und 48–49 dargestellt.
Der Aufnahmebehälter-Positionierer 1304 ist operativ
innerhalb des Rahmens des Aufnahmebehälter-Positionierers 1302 angeordnet.
Der Aufnahmebehälter-Positionierer 1304 ist
im Rahmens des Aufnahmebehälter-Positionierers 1302 drehbar über einer
Welle 1308 befestigt. Die Welle 1308 ist operativ
mit einem drehbaren Magneten gekoppelt oder noch bevorzugter mit
einem Getriebemotor 1306, um den Aufnahmebehälter-Positionierer 1304 zwischen der
zurückgezogenen
Position, dargestellt in 46, und
der vollständig
ausgefahrenen Position, dargestellt in 48, gezielt zu drehen. Ein bevorzugter Getriebemotorantrieb
ist bei Micro Mo Electronics, Inc. in Clearwater, Florida, unter
der Modellnummer 1724T024S+16/7 134:1+X0520 erhältlich.
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Wie in 47 dargestellt, hat der Aufnahmebehälter-Positionierer 1304 eine
V-Block-Struktur 1310, die zwei parallele Wände 1312 definiert.
Der Aufnahmebehälter-Positionierer 1304 hat
des Weiteren an seinem unteren Ende einen Bereich, an dem ein Abschnitt
mit einer verringerten Dicke des Aufnahmebehälter-Positionierers 1304 ausgebildet
ist, wodurch ein relativ dünner
gebogener Flansch 1314 definiert wird.
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Wenn eine MTU 160 in das
Luminometer 1360 eingesetzt wird, liegt der Aufnahmebehälter-Positionierer 1304 in
einer zurückgezogenen
Position vor, die in 46 dargestellt
ist. Wenn ein einzelner Aufnahmebehälter 162 vor der Sensorblende 1292 (siehe 45A) angeordnet wird, so
dass ein Auslesen der Chemilumineszenz der Inhalte des Aufnahmebehälters 162 mittels
des Sensors vorgenommen werden kann, dreht sich der Aufnahmebehälter-Positionierer 1304 vorwärts in die
ausgefahrene Position, die in 49 dargestellt
wird. In der ausgefahrenen Position, dargestellt in 49, greift der V-Block 1310 den
Aufnahmebehälter 162,
wodurch der Aufnahmebehälter
in der richtigen Position in Ausrichtung mit der Blende des Lichtempfängers 1292 des
Luminometers festgehalten wird. Wie in 45 dargestellt, hat die Blendenwand 1290 einen Vorsprung 1298,
der sich von der Rückseite
der Wand 1290 in den MTU-Durchgang des Luminometers erstreckt.
Der Vorsprung 1298 ist mit der Blende ausgerichtet, so
dass, wenn der Aufnahmebehälter-Positionierer 1304 einen
Aufnahmebehälter 162 ergreift,
der Aufnahmebehälter
seitlich verschoben wird und gegen den als Haltemarkierung dienenden Vorsprung 1298 fährt, wodurch
der Aufnahmebehälter-Positionierer 1304 davon
abgehalten wird, den Aufnahmebehälter 162 innerhalb
der MTU-Passage merklich zu kippen. Die parallelen Seitenwände 1312 des
V-Blocks 1310 halten Streulicht von benachbarten Aufnahmebehältern 162 der
MTU 160 davon ab, den Lichtempfänger zu erreichen, während eine
Auslesung des direkt vor der Blende 1292 angeordneten Aufnahmebehälters 162 vorgenommen
wird.
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Ein optischer Schlitzsensor 1318 ist
in einem unteren Abschnitt des Rahmens 1302 befestigt,
wobei der gebogene Flansch 1314 in Bezug auf den Sensor 1318 operativ
angeordnet ist. Ein bevorzugter optischer Schlitzsensor ist bei
Optek Technology, Inc. in Carrollton, Texas unter der Modellnummer OPB930W51
erhältlich.
Eine Öffnung 1316 ist
im Flansch 1314 ausgebildet. Die Öffnung 1316 ist genau
mit dem Sensor 1316 ausgerichtet, wenn der Aufnahmebehälter-Positionierer 1304 einen
Aufnahmebehälter 162 ergreift,
und der Aufnahmebehälter 162 und
der Vorsprung 1298 ein weiteres Drehen des Aufnahmebehälter-Positionierers 1304 verhindern. Wenn
ein Aufnahmebehälter 162 nicht
richtig vor einem Aufnahmebehälter-Positionierer 1304 angeordnet
ist, wird sich der Aufnahmebehälter-Positionierer 1304 vorwärts in die
in 48 dargestellte
Position drehen, wobei in diesem Fall die Öffnung 1316 nicht am
Sensor 1318 ausgerichtet ist und ein Fehlersignal erzeugt
wird.
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Wenn ein Getriebemotor 1396 zum
Drehen des Aufnahmebehälter-Positionierers 1304 verwendet
wird, ist es notwendig, einen zweiten Sensor (nicht dargestellt)
bereitzustellen, um ein Positionierer-Zurückgezogen, d.h. „Ausgangspunkt",-Signal zu erzeugen,
um den Getriebemotor abzuschalten, wenn der Aufnahmebehälter-Positionierer 1304 vollständig zurückgezogen
ist, wie es in 46 dargestellt
ist. Ein bevorzugter Sensor ist bei Optek Technology, Inc. in Carrollton,
Texas unter der Modellnummer OPB900W erhältlich.
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Die MTU-Transportbaugruppe 1332 ist
in 50 dargestellt.
Die MTU-Transportbaugruppe 1322 ist benachbart zu einer
oberen Kante einer Zwischenwand 1330 (nicht dargestellt
in 43) des Luminometers 1360 operativ
angeordnet. Die Zwischenwand 1330, die eine Seite der MTU-Transportbahn
durch das Luminometergehäuse 1372 definiert, hat
eine rechteckige Öffnung 1334.
Der Rahmen des Aufnahmebehälter-Positionierers 1302 (siehe
z.B. 57) ist an der
Zwischenwand 1330 nahe der Öffnung 1334 befestigt,
und der Aufnahmebehälter-Positionierer 1304 dreht
sich zum Ergreifen einer MTU 160 durch die Öffnung 1334.
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Der MTU-Transporter 1342 wird
auf der gewundenen Hauptschraube 1340 getragen und hat
einen Schraubenmitnehmer 1344 mit Gewinde, das in das Gewinde
der Hauptschraube 1340 eingreift, und eine MTU-Gabel 1346,
die integral mit dem Schraubenmitnehmer 1344 ausgebildet
ist. Wie in 51 dargestellt,
hat die MTU-Gabel 1346 einen sich längs erstreckenden Abschnitt 1356 und
zwei sich seitlich ausstreckende Arme 1348 und 1350,
mit einer längsverlaufenden
Verlängerung 1352,
die sich vom Arm 1350 her erstreckt. Die Hauptschraube 1340 wird durch
einen Schrittmotor 1336 über einen Zahnriemen 1338 angetrieben.
Ein bevorzugter Schrittmotor ist ein VEXTA, erhältlich bei Oriental Motors
Co., Ltd. in Tokyo, Japan, Modellnummer PK266-01A, und ein bevorzugter
Zahnriemen ist erhältlich
bei SDP/SI in New Hyde Park, New York.
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Wenn eine MTU 160 in die
MTU-Transportbahn des Luminometers 950 durch den rechten Transportmechanismus 500 eingesetzt
wird, wird der erste Aufnahmebehälter 162 der
MTU 160 bevorzugt direkt vor der Sensorblende 1292 angeordnet
und ist dadurch für
die erste Auslesung richtig angeordnet. Die Breite der Gabel 1346 zwischen
den seitlichen Armen 1348 und 1340 stimmt mit
der Länge
einer einzelnen MTU 160 überein. Der Transporter 1342 wird
durch Drehen der Hauptschraube 1340 zwischen einer ersten
Position, phantomhaft dargestellt in 50,
und einer zweiten Position bewegt. Optische Schlitzsensoren 1341 bzw. 1343 zeigen
an, ob der Transporter 1342 entweder in der ersten oder zweiten
Position ist. Infolge der Reibung zwischen der Hauptschraube 1340 und
dem Schraubenmitnehmer 1344 wird der MTU-Transporter 1342 die Tendenz
aufweisen, sich mit der Hauptschraube 1340 zu drehen. Die
Drehung des MTU-Transporters 1342 mit der Hauptschraube 1340 wird
jedoch bevorzugt durch Eingreifen eines unteren Abschnitts der Gabel 1346 in
das obere Ende der Zwischenwand 1330 und Eingreifen einer
oberen Haltemarkierung 1354 in die obere Abdeckung (nicht
dargestellt) des Luminometergehäuses 1372,
auf 12° begrenzt.
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Zum Ergreifen der MTU, die in das
Luminometer 1360 eingesetzt worden ist, dreht sich die Hauptschraube 1340 in
eine erste Richtung, und die Reibung innerhalb der Gewindegänge des
Schraubenmitnehmers 1344 und der Hauptschraube 1340 führen beim
Transporter 1342 dazu, sich mit der Hauptschraube 1340 aufwärts zu drehen,
bis die obere Haltemarkierung 1354 auf die obere Abdeckung
(nicht dargestellt) des Luminometers 1360 stößt. An diesem
Punkt führt
das Fortsetzen der Drehung der Hauptschraube 1340 dazu,
dass der Transporter 1342 sich rückwärts in die phantomhaft in
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50 dargestellte
Position bewegt. Die seitlichen Arme 1348, 1350 bewegen
sich oberhalb der MTU, wenn der Transporter 1342 sich rückwärts bewegt.
Die Rückwärtsbewegung
der Hauptschraube 1340 führt beim Transporter 1342 zuerst
dazu, sich mit der Hauptschraube 1340 abwärts zu drehen, bis
ein unterer Abschnitt der Gabel 1346 auf die obere Kante
der Wand 1330 stößt, wobei
an diesem Punkt die seitlichen Arme 1348 und 1350 der
Gabel 1346 beiderseits der MTU 160 liegen, die
innerhalb des Luminometers 1360 angeordnet ist.
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Der MTU-Transportmechanismus 1332 wird dann
dazu verwendet die MTU 160 schrittweise vorwärts zu bewegen,
um jeden einzelnen Aufnahmebehälter 162 der
MTU 160 vor der optischen Sensorblende 1292 zu
positionieren. Nachdem der letzte Aufnahmebehälter 162 durch den
Lichtempfänger
innerhalb des Luminometers vermessen worden ist, bewegt der Transporter 1342 die
MTU 160 in eine zur Ausgangstür benachbarte Position, wobei
an diesem Punkt die Hauptschraube 1340 ihre Drehrichtung umkehrt,
wodurch der Transporter 1342, wie oben bereits beschrieben,
in eine Anfangsposition zurückgezogen
wird, die nun hinter der MTU 160 liegt. Die Rotation der
Hauptschraube 1340 wird wiederum umgekehrt und der Transporter 1342 wird
dann, wie oben bereits beschrieben, weiterbewegt. Die Baugruppe
für die
Ausgangstür 1200 wird
geöffnet
und der längslaufende
Ausleger 1352 der Gabel 1346 ergreift die MTU-Manipuliersturktur 166 der
MTU 160, um die MTU 160 aus der Ausgangstür des Luminometers
heraus und in die Deaktivierungswarteschlange 750 zu schieben.
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Deaktivierungsstation
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In der Amplicondeaktivierungsstation 750 geben
dedizierte Beförderungsleitungen
(nicht dargestellt) eine Deaktivierungslösung, wie z.B. eine gepufferte
Bleiche in die Aufnahmebehälter 162 der MTU 160,
um die verbleibende Flüssigkeit
in der MTU 160 zu deaktivieren. Die flüssigen Inhalte der Aufnahmebehälter werden
durch röhrchenförmige Elemente
(nicht dargestellt), die mit dafür
vorgesehenen Leitungen zum Ansaugen verbunden sind, angesaugt und
in einem dafür
vorgesehenen Behälter
für Flüssigkeitsabfälle im unteren
Chassis 1100 gesammelt. Die röhrchenförmigen Elemente haben bevorzugt
eine Länge
von 11.94 cm (4.7 inch) und einen inneren Durchmesser von 10.4 mm
(0.041 inch).
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Ein MTU-Transporter (nicht dargestellt)
bewegt die MTUs 160 schrittweise (zur Rechten in 3) bei der Beförderung
jeder nachfolgenden MTU 160 aus dem Luminometers 950 in
die Deaktivierungsstation 750. Bevor eine MTU durch das
Luminometer 950 in die Deaktivierungswarteschlange 750 befördert werden
kann, muss der MTU-Transporter in die Ausgangsposition zurückgezogen
werden, was durch einen strategisch angeordneten optischen Schlitzschalter
angezeigt wird. Nach dem Entgegennehmen einer MTU 160 aus
dem Luminometer bewegt der Transporter die MTU 160 zu einer
Deaktivierungsstation, wo die dafür vorgesehenen Beförderungsleitungen,
die mit dafür
vorgesehenen Injektoren verbunden sind, die Deaktiverungslösung in
jeden Aufnahmebehälter 162 der
MTU 160 dispensieren. Vorhergehende MTUs in der Deaktivierungswarteschlange
werden, wenn vorhanden, über
die durch den MTU-Transporter zurückgelegte Distanz vorwärts geschoben.
Sensoren an der Deaktivierungsstation überprüfen die Anwesenheit sowohl
der MTU als auch des MTU-Transporters, wodurch das Auftreten einer
Injektion von Deaktivierungsflüssigkeit
in eine nichtvorhandene MTU oder eine doppelte Injektion in die
gleiche MTU verhindert wird.
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Eine Ansaugstation (nicht dargestellt)
hat fünf
mechanisch gekoppelte Ansaugröhrchen,
die für das
Ausführen
von vertikalen Bewegungen auf einem Ansaugröhrchenhalter befestigt sind
und an einen Auslöser
zum Anheben und Absenken der Ansaugröhrchen gekoppelt sind. Die
Ansaugstation steht in der letzten Position entlang der Deaktivierungswarteschlange,
bevor die MTUs durch ein Loch in der Bezugsplatte 82 abgeworfen
werden und in den Abfallbehälter 1108 gelangen.
Jedes Mal, wenn sich eine MTU in die Deaktivierungsstation bewegt, bewegen
sich die Ansaugröhrchen
auf und ab, ob eine MTU in der Ansaugstation vorhanden ist oder nicht.
Wenn eine MTU anwesend ist, saugen die Ansaugröhrchen die flüssigen Inhalte
aus der MTU. Wenn die nächste
MTU durch den MTU-Transporter in
die Deaktivierungsstation befördert
wird, wird die zuletzt abgesaugte MTU vom Ende der Deaktivierungswarteschlange
weggeschoben und fällt
in den Abfallbehälter 1108.
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Die Schritte und Reihenfolge des
oben beschriebenen Assayverfahrens, die im Analysator 50 in
der bevorzugten Betriebsart durchgeführt werden, sind graphisch
als auch kurz und bündig
im Dokument Gen-Probe TIGRIS Storyboard v.1.0, 23. Juni 1997 beschrieben,
wovon eine Kopie mit der provisorischen Anmeldung, auf der die Beanspruchung
der Priorität
für die
vorliegende Beschreibung beruht, eingereicht wurde, und deren Inhalte
durch Bezugnahme darauf hierin aufgenommen werden.
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Idealerweise kann der Analysator 50 etwa 500 bevorzugte
Assays in einem 8-stündigen
Zeitraum oder etwa 1.000 bevorzugte Assays in einem 12-stündigen Zeitraum
durchführen.
Ist der Analysator 50 erst einmal aufgebaut und initialisiert,
bedarf es für
gewöhnlich
wenig oder keiner Assistenz oder Intervention durch den Bediener.
Jede Probe wird für ein
vorgegebenes Assay identisch gehandhabt, obwohl der Analysator in
der Lage ist, vielfache Assaytypen simultan durchzuführen, in
denen unterschiedliche MTUs identisch oder nicht identisch gehandhabt
werden können.
Folglich werden manuelles Pipettieren, die zeitliche Planung zum
Inkubieren, Temperaturregelung und andere Einschränkungen,
die mit einer manuellen Durchführung
zahlreicher Assays verbunden sind, vermieden, wodurch die Verlässlichkeit,
Effizienz und Durchsatzleistung gesteigert werden. Und weil der
Kontakt des Bedieners mit Proben im Allgemeinen auf das Laden der
Proben begrenzt ist, werden Risiken einer möglichen Infektion weitestgehend
reduziert.
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Da die Erfindung in Verbindung mit
dem beschrieben worden ist, was zum jetzigen Zeitpunkt als praktischste
und bevorzugteste Ausführungsformen betrachtet
wird, soll festgehalten werden, dass die Erfindung nicht auf offenbarte
Ausführungsformen begrenzt
werden soll, jedoch im Gegenteil dazu bestimmt ist, zahlreiche Modifikationen
und äquivalente Anordnungen
abzudecken, die im Geiste und Umfang der angefügten Ansprüche umfasst sind.