DE3439350A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der reaktionscharakteristika biologischer proben - Google Patents

Description

Beschreibung P 19164

Die Erfindung betrifft die Bestimmung der Reaktionscharakter istika flüssiger bzw. fluider Proben und insbesondere ein Verfahren und eine automatische Vorrichtung zur qualitativen Bestimmung immunologischer Reaktionen biologischer Proben.

Die Mikroskop-Objektträger-Technik zur manuellen Durchführung von Blutgruppentests ist nicht empfindlich für subtile Reaktionen und erfordert eine genaue Aufmerksamkeit des Protokolls, um die Möglichkeit einer Mißidentifizierung der Probe auszuschließen. Als eine Alternative für die Mikroskop-Objektträger-Technik wurde die Röhrchenzentrifugentechnik verwendet. Zusätzlich wurde die Röhrchenzentrifugentechnik verwendet, um die Verfahrensweisen der Mikroskop-Objektträger-Technik zu verbessern oder zu bestätigen. Die Teströhrchenzentrifugentechnik weist das Charakteristikum auf, daß sie empfindlicher für subtile Reaktionen ist, als die Mikroskop-Objektträger-Technik. Jedoch ist die Testrohrzentrifugentechnik arbeitsaufwendiger, muß durch den Labortechniker interpretiert werden, und ist in der genauen Identifizierung der Probe problematisch.

Die "Mikrowellen"-Testmethode wurde entwickelt, um die maximale Verwertung der bei der Blutgruppenbestimmung einbezogenen Materialien zu ergeben und die Interpretation und die Bewertung der biologischen Proben zu standardisieren, um überstimmendere Ergebnisse zu liefern. Die "Mikrowellen" Testmethode verwendet eine Platte, die zahlreiche kleine Zentrifugenrohre oder Vertiefungen enthält.

Automatische Ablesetechniken für die Blutgruppenbestimmung wurden typischerweise auf die Messung der Trübung begrenzt.

Die Trübungsergebnisse resultieren auf dem Aufbrechen zentrifugierter roter Blutkörperchen. Eine Methode zur Einleitung der Dissoziation der roten Blutkörperchen besteht darin, die Blutkörperchen mit einem Reagens zu vermischen und das Gemisch einer Vibration zu unterwerfen. Die Dissoziation der roten Blutkörperchen zeigt eine negative Reaktion zwischen den roten Blutkörperchen und dem zugesetzten Reagens an. Wenn eine positive Reaktion nach der Vibration auftritt, so verbleiben die roten Blutkörperchen in enger Assoziation. Die kohäsive Anziehung der roten Blutkörperchen in Anwesenheit des Reagens zeigt eine positive Reaktion an. Typischerweise führt eine positive Reaktion zwischen den roten Blutkörperchen und dem Reagens zu einer kompakten Masse der roten Blutkörperchen und einer klaren überstehenden Flüssigkeit.

Die Trübung kann basierend auf der Undurchlässigkeit bzw. Adsorptionsfähigkeit der Probe gemessen werden. Ein Lichtoder Energiestrahl wird durch die Probe geschickt. Ein Detektor bestimmt die Verringerung der Intensität des Licht- oder Energiestrahls, die durch die Streuung oder Absorption des Strahls durch die Probe bewirkt wird. Die Trübung der Probe wird als eine Funktion der Verringerung des übermittelten Lichtes oder der Energie gemessen. Speziell wird die Verringerung der Intensität des übertragenen Strahls durch den Verlust an Licht oder Energie durch Streuung und Absorption des ursprünglichen Strahls durch die suspendierten roten Blutkörperchen bewirkt. Die Anzahl der verfügbaren suspendierten roten Blutkörperchen ist direkt proportional zu der Menge der Dissoziation der roten Blutkörperchen, die durch negative Reaktionen bewirkt wird.

Trotz bedeutender Fortschritte im Stand der Technik besteht weiterhin ein Bedürfnis nach einem automatischen System zur BIutgruppenbeStimmung und einer Methode, die die subjektive Auswertung von Reaktionen durch Laborpersonal vermeidet, die leicht durchführbar ist, geringe technische Erfahrung und wenig Personal erfordert, und die vergleichsweise kostengünstig ist.

In Erkenntnis des Bedürfnisses nach einem verbesserten System und einer Methode zur automatischen Bestimmung von Blutgruppen ist es daher ein allgemeines Ziel der Erfindung, eine neue Methode zur automatischen Blutgruppenbestimmung bereitzustellen.

Ein Merkmal der Erfindung ist die Bereitstellung einer neuen automatischen Methode zur Bestimmung von Blutgruppen, sowie eines Systems, das die Probe jedes Patienten eindeutig identifiziert.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Bereitstellung einer neuen Vorrichtung, die Laborarbeiten, die normalerweise manuell erledigt werden, in automatischer vollständig reproduzierbarer Weise durchführt, wodurch übereinstimmende Ergebnisse sichergestellt werden.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Bereitstellung einer neuen automatischen Methode zur Blutgruppenbestimmung, die in rascher Folge mit äußerst hohem Genauigkeitsgrad durchgeführt werden kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer neuen automatischen Methode zur Bestimmung von Blutgruppen, sowie eines Systems, das genau die biologischen Parameter von Blutproben bestimmt, basierend auf einer genauen Bewertung der Reaktion, oder von deren Ausbleiben, zwischen einer biologischen Probe und einem Reagens.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung ersichtlich, gehen daraus hervor oder ergeben sich bei der Durchführung der Erfindung. Die Merkmale und Vorteile der Erfindung lassen sich durch Vorrichtungen, Kombinationen und Schritte verwirklichen, die insbesondere in den beigefügten Patentansprüchen aufgeführt sind.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beginnt eine Methode zur Bestimmung der reaktiven Charakteristika einer biologischen Fluid- bzw. Flüssigkeitsprobe mit dem Schritt der Bereitung eines Probenmaterials, das die Probe und ein geeignetes Reagens enthält, derart, daß die Probe zumindest teilweise undurchsichtig ist. Die Probe wird zentrifugiert und anschließend erfolgt eine erste Messung einer linearen Dimension eines undurchlässigen bzw. undurchsichtigen oder absorbierenden Anteils der Probe. Anschließend erfolgt eine weitere Messung der gleichen linearen Dimension der Probe. Die erste gemessene Dimension wird mit der zweiten gemessenen Dimension verglichen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfaßt eine Vorrichtung zur Bestimmung der reaktiven Charakteristika einer biologischen Fluid- bzw. Flüssigkeitsprobe einen Zentrifugenrotor und eine Energieübertragung, ein flexibles Band, das zu einem Zylinder formbar und zur Bewegung im Einklang mit dem Rotor so befestigt ist, daß es wieder entfernt werden kann. Das Band bzw. der Riemen umfaßt Einrichtungen zur Aufnahme mehrerer Proben. Ein Nachweissystern bestrahlt die mehreren in dem Band enthaltenen Proben und mißt die reaktiven Charakteristika der Proben auf optischem Wege.

Um weiter zusammenzufassen, versteht es sich, daß die erfindungsgemäße Bestimmung von Blutgruppen durchgeführt wird durch Vermischen biologischer Proben mit Reagentien, um zwischen positiven und negativen immunologischen Reaktionen zu unterscheiden. Im weitesten Sinne betrifft die Erfindung daher ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Unterscheidung zwischen positiven und negativen immunologischen Reaktionen, die durch die Affinität von Teilchen, die in einer biologischen Probe enthalten sind, und einem interessanten Reagens, angezeigt werden. Die Erfindung läßt sich auch auf andere Immunassays anwenden, wie die Bestimmung von Hepatitis, rheumatoider Arthritis und infektiöser Mononucleosis, wo undurchsichtige bzw. undurchlässige Teilchen, bei denen es

sich nicht um rote Blutkörperchen des Menschen handelt, als Träger für immunologische Agentien (Antigene) verwendet werden. Geeignete undurchlässige Teilchen umfassen Bariumsulfat, Latex, tierische rote Blutkörperchen oder jegliche Teilchen, an die ein interessierendes Antigen gebunden und sichtbar gemacht werden kann.

Die beigefügten Zeichnungen, die einen Teil der Beschreibung bilden, veranschaulichen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung und dienen zusammen mit der vorstehend gegebenen allgemeinen Beschreibung und den nachfolgenden Beschreibungen der bevorzugten Ausführungsformen zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des automatischen Systems zur Blutgruppenbestimmung gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist ein Querschnitt, der längs der Linie 2-2 in der Fig. 1 gezogen wurde.

Fig. 3 ist ein Querschnitt längs der Linie 3-3 in der Fig. 2.

Fig. 4 ist eine vergrößerte Planansicht, die allgemein längs der Linie 4-4 in der Fig. 3 genommen wurde.

Fig. 5 ist ein Querschnitt der Erfindung allgemein längs der Linie 5-5 in der Fig. 4.

Fig. 6 ist ein vergrößerter Aufriß eines Segmentes des in der Fig. 4 gezeigten verfügbaren Bandes bzw. Riemens.

Fig. 7 ist eine Planansicht länqs der Linie 7-7 der Fiq. 6,

Fiq. 8 ist ein senkrechter Querschnitt allqemein qenommen länqs der Linie 8-8 der Fig. 6.

Fig. 9 sind senkrecht Querschnitte längs der Linie 9-9 der Fig. 6 an verschiedenen Stufen während der Verwendung der vorliegenden Erfindung, wodurch die Positionen der Probe, kompakte rote Blutkörperchen, überstehende Flüssigkeit und strömende rote Blutkörperchen veranschaulicht werden.

Fig. 10 ist eine vergrößerte Teilplanansicht längs der Linie 10-10 der Fig. 2.

Fig. 11 ist ein Schnitt längs der gebogenen Linie 11-11 der Fig. 9.

Fig. 12 ist ein Querschnitt längs des Linienabschnittes 12-12 der Fig. 11.

Fig. 13 ist ein vergrößerter aufgeschnittener Querschnitt, der die Reagentienbehälter der Reagens-Verteilungsvorrichtung längs der Schnittlinie 13-13 in der Fig. 2 zeigt.

Fig. 14 ist ein Teilquerschnitt der den Reagensbehälter gemäß der Erfindung längs der Schnittlinie 14-14 in der Fig. 13 zeigt.

Fig. 15 ist ein schematisches Diagramm, das das erfindungsgemäße Mikroprozessor- bzw. Mikrorechnersystem zeigt.

Fig. 16 ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform einer Eingabe/Ausgabe-Tafel und der verbundenen Peripherien, wie sie gemäß einer Ausführungsform der Erfindung praktiziert werden.

Fig. 17 ist ein schematisches Teildiagramm, das in der Fig. 18 fortgesetzt wird, von einer Ausführungsform der Kraftantriebsschalttechnik und der damit verbundenen Peripherien, wie sie gemäß einer Ausführungsform der Erfindung durchgeführt werden.

Fig. 18 ist ein schematisches Teildiagramm, fortgesetzt von der Fig. 17, einer Ausführungsform der zweiten Kraftantriebsschalttechnik und der damit verbundenen Peripherien, gemäß der Erfindung.

Fig. 19 ist ein Fließschema einer Ausführungsform der Erfindung , und

Fig. 20 ist ein Fließschema einer Ausführungsform zur Herstellung der Proben zur Durchführung der Erfindung.

Die vorstehende allgemeine Beschreibung und die folgende genauere Beschreibung dienen zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Prinzips. Weitere Durchführungsformen, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich hieraus für den Fachmann, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Unter Bezugnahme auf die beigefügte Figuren, wo die Bezugsziffern für gleiche Teile über sämtliche Figuren gleich sind, umfaßt eine Assayvorrichtung 10 für biologische Fluide bzw. Flüssigkeiten, die in den Fig. 1 und 2 dargestellt wird, einen Zentrifugenrotor 300, ein einmal zu verwendendes Band bzw. Riemen 400, das bzw. der an den Rotor 300 befestigt ist, einen Mikroprozessor 600, ein optisches System 500, eine Pipetten-Verdünnungsvorrichtung 100 und eine Reagensverteilungsvorrichtung 200. Die Assayvorrichtung 10 für biologische Flüssigkeiten umfaßt ein Gehäuse 11 mit einer Oberstruktur 12 und einer ebenen Arbeitsfläche 20, auf der sich verschiedene Kontrollen befinden, sowie

3Q eine Bodenstruktur 14. Die Assayvorrichtung 10 für biologische Fluide wird elektrisch durch einen Schalter 602 an der vorderen Stirnseite 22 der Oberstruktur 12 aktiviert. Das Betriebspersonal verwendet ein Tastenfeld 604, um die geeignete Testinformation einzugeben und die gewünschten Ergebnisse zu erhalten. Die resultierende Analyse kann auf einem Drucker 606 ausgedruckt oder an der Anzeigevorrichtung 608 angezeigt werden.

-Sf-

Das abnehmbare Karussel 114 der Pipetten-Verdünnungsvorrichtung 100 nimmt die Testrohre 134 in aufrechter Stellung auf. Die Rohre 134, die längs des Umfanges des Karussels 114 in öffnungen 124, die den Querschnitten der Rohre 134 entsprechen, aufgenommen sind, wurden vorher in einer übrigen Zentrifugenvorrichtung zentrifugiert, um darin enthaltene interessierende Proben im Hinblick auf ihre Dichte zu trennen. Ein leerer Verdünnungsbecher 134a, der jedem Rohr 134 entspricht, wird im Inneren der Ringöffnungen 122 aufgenommen, die den Querschnitten der Becher 134a entsprechen. Die Verdünnungsbecher 134a werden verwendet, um Flüssigkeit zur Verdünnung der Probe, die aus dem Proberöhrchen 134 entnommen wird, aufzunehmen. Die Becher 134a können übliche Kronenbecher mit V-Böden 122 sein.

Wie in der Fig. 12 veranschaulicht, umfaßt das Karussel eine Strebe 118, die die obere Platte 120, die Mittelplatte 130 und die Bodenplatte 132 trägt. Die Becher 134a werden von ihren Rändern 124 an der oberen Platte 120 gestützt. Die Testrohre 134 werden über der Bodenplatte 132 durch die Mittelplatte 130 und die obere Platte 132 getragen.

Das Karussel 114 wird in abnehmbarer Weise in dem Trog 128 unter der ebenen Arbeitsfläche 20 der Assayvorrichtung 10 für biologische Flüssigkeiten gehalten. Die zentrale Strebe 118 des Karussels 114 erstreckt sich leicht über die ebene Arbeitsfläche 20 hinaus. An ihrem unteren Ende erstreckt sich die Strebe 118 über eine Achse 119 mit radial nach auswärts gerichteten Streifen 121, die in Schlitze 123 in der

OQ Innenoberfläche der Strebe 118 eingreifen.

Die Testrohre 134 können so angepaßt sein, daß sie ein geringeres Volumen aufnehmen, wobei sie ausreichend hoch sind, um eine Definition der Schichten innerhalb einer Probe zu O₅ ermöglichen, was durch die Verwendung von herausnehmbaren Einlagen 136 geschieht. Jede Einlage 136 umfaßt einen oberen Trichterteil 134 mit vergrößertem Durchmesser, der reibschlüssig in die Innenwandung eines Testrohres 134 paßt.

Ein enger Kanal 140 erstreckt sich nach abwärts durch das Testrohr 134 von dem konischen Boden 139 des Teils 138 weg. Auf diese Weise wird ein übliches Testrohr 134, mit beispielsweise einem Volumen von 6 bis 7 ml so angepaßt, daß es ein geringeres Volumen, beispielsweise etwa 1 ml, in der Einlage 136 enthält, die im wesentlichen die gleiche Höhe wie das Testrohr 134 hat.

Eine Markierung mit Kodierstrichen 144 paßt auf die äußere Außenseite der Rohre 134. Daher kann eine AbIesevorrichtung 24 für Markierungsstriche sämtliche Proben durch ihre Markeriungen 114 einwandfrei identifizieren. Das Karussel kann automatisch durch Rotation so eingerastet werden, daß nacheinander die Rohre 114 mit der Ablesevorrichtung ausgerichtet werden, oder daß ein Rohr 134 in vorgeschriebener Lage orientiert wird durch die Drehung der Strebe 118 mit der Achse 119.

Die Orientierung des Zentrifugenrotors 300, der Pipettier-Verdünnungsvorrichtung 100 und der Reagensverteilvorrichtung 200 optimiert die Zugänglichkeit und verstärkt die Wirksamkeit der Assayvorrichtung 10 für biologische Flüssigkeiten, wie in der Fig. 2 gezeigt. Der Zentrifugenrotor 300 ist an die Trägerplatte 350 befestigt, die ihrerseits durch die Streben 352 gestützt wird. Die als Drehpunkt dienende Abdeckung 16 umschließt den Zentrifugenrotor 300 im Inneren der Assayvorrichtung 10 für biologische Flüssigkeiten. Die Abdeckung 16 kann angehoben werden, um einen Zugang zum Zentrifugenrotor 300 zu schaffen.

Die Pipetten-Verdünnungsvorrichtung 100 umfaßt eine Injektionsspritze 102 und eine Hohlnadel 106, so daß eine Strömunq erfolqen kann. Die Nadel 106 wird automatisch von Ort zu Ort mittels des L-förmiqen rotierenden und sich hin- und herbeweqenden Armes 108. Der Arm 108 umfaßt die senkrechte Strebe 112 und die waagerechte Strebe 110.

Um eine Verunreinigung, die durch Verwendung der Hohlnadel

-χε ι und der IniektionssOritze 102 mit verschiedenen Flüssiqkeiten bedingt wird, zu vermeiden, wird eine Nadel-Waschstation 116 angewendet, um die Hohlnadel 106 und die Injektionsspritze 102 zwischen dem Kontakt mit den verschiedenen Flüssigkeiten zu waschen. Die Waschstation 116 liegt längs des Bogens "A", der in der Fig. 1 gezeigt wird, der von der Nadel 106 umlaufen wird, wenn sie sich mit dem Arm 108 zu und von den in geeigneter Weise ausgerichteten Rohren 134 und Bechern 134a bewegt.

Die Reagensbehälter bzw. Reservoir 202 liegen am oberen Ende der ebenen Arbeitsfläche 20 und werden durch die Behälterabdeckung 204 gesichert. Die Reagensbehälter 202 sind mit der Reagenspumpe 206 über die Ausgangsrohre 208 verbunden.

Die Reagenspumpe 206 ist in den sich nach oben erstreckenden Abschnitt des oberen Aufbaues 12 eingeschlossen, der über der ebenen Arbeitsfläche 20 liegt. Die Reagenspumpe liefert das Reagens zu den Auslassen 210 durch die Rohre 212.

Die elektrischen Bestandteile, die mit dem Rotor 300 in Verbindung stehen, liegen unter der Trägerplatte 350, was in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist. Der Motor 304 mit variabler Geschwindigkeit, der Schrittschaltmotor 308 und der Topfmagnet bzw. Solenoid 306 liegen unter der Trägerplatte 350.

Der Motor 304 mit variabler Geschwindigkeit ist mit dem Zentrifugenrotor 300 durch eine Reihe von Wellen und Riemenscheiben verbunden. Der Schrittschaltmotor 308 wird durch den Topfmagnet 306 wie in der Fig. 3 gezeigt eingekuppelt und ausgekuppelt. Der Topfmagnet 306 zieht den beweglichen Kern 322 in eine innere (nicht dargestellte) Spule, wenn Strom durch den Topfmagnet 306 fließt. Wenn der bewegliche Kern 322 durch die Feder 304 in den Topfmagnet 306 gezogen wird, so wird der Hebel 326 um den Drehpunkt 328 herum in Drehverbindung gebracht. Wenn der Hebel 326 um den Drehpunkt 328 herum gedreht wird, so wird die Kupplung 330 zum Eingriff in die Riemenscheiben 312 und 332 gezwungen. Die Riemenscheibe 312 wird durch den Motor 304 mit variaber Geschwindigkeit unter Verwendung des Riemens 314 angetrieben.

-Μι Die Riemenscheibe 332 wird durch den Riemen 334 angetrieben, der betriebsbereit in Verbindung mit dem Schrittschaltmotor 308 vorliegt. Der Schrittschaltmotor 308 wird mit der Riemenscheibe 332 durch die Welle 338 und die Riemenscheibe 336 verbunden. Die Hauptwelle 310 ist an den Zentrifugenrotor 300 durch die Befestigungsplatte 316 gebunden.

Wie in der Fig. 4 gezeigt, treibt der Motor 304 mit variabler Geschwindigkeit die Riemenscheibe 356, den Riemen 314, die Riemenscheibe 312, die Welle 310, die Befestigungsplatte 316 und schließlich den Zentrifugenrotor 300 an. Der Schrittschaltmotor 308 treibt die Riemenscheibe 336 für den Schrittschaltmotor, den Riemen 334, die Riemenscheibe 332, die Welle 310, die Befestigungsplatte 316 und schließlieh den Zentrifugenrotor 300 an.

Das Band bzw. der Riemen 400 für einmalige Verwendung umschließt den Zentrifugenrotor 300, wie in der Fig. 3 dargestellt. Der Riemen zur einmaligen Verwendung 4 00 wird durch die Riemenbefestigungen 302 gehalten, die zwischen den Küvetten 402 des Riemens für einmalige Verwendung 4 00 liegen, der ein Streifen sein kann, der um sich selbst herum gefaltet sein kann, so daß er'eine zylindrische Konfiguration annimmt. Im allgemeinen kann der Riemen 400 für einmalige Verwendung aus jeglichem Material gemacht sein, das durchscheinend, durchsichtig oder durchlässig für Licht ist. Der Riemen 400 kann aus einem transparenten flexiblen Kunststoff, wie PVC, Styrol, Celluloseacetat, Cellulosebutyrat oder aus jeglichem relativ inerten lichtdurchlässigen benetzbaren Kunststoffmaterial sein, das mit biologischen Reagentien verträglich ist, die für die Untersuchung biologischer Proben verwendet werden. Außerdem ist es bevorzugt, wenn der Riemen 400 aus einem geeigneten durchscheinenden Material hergestellt ist, welches das Licht streut und eine gleichmäßigere Beleuchtung der Probe ergibt, um die optische Auflösung zu verbessern.

Wie in den Fig. 6, 7 und 8 gezeigt, ist jede Küvette 402

-Μ Ι in dem Riemen 400 aus einem länglichen flachen Streifen 406 qebildet, der an den lanqen qekerbten Streifen 4 08 befestigt ist, der durch Vakuumformung oder dergleichen geformt wurde. Der flache Streifen 406 und der gekerbte Streifen 408 bilden die Eingänge 404 und die Kammer 418. Eine Ausführungsform der Erfindung wendet einen Riemen 4 für einmalige Verwendung mit vierundachtzig Küvetten 402 an, beispielsweise mit sieben Küvetten 402, die für jede Serie von Reaktionen verfügbar sind, die zur Bestimmung !Ο der Blutgruppe eines Patienten erforderlich sind. Auf diese Weise können zwölf Patientenproben unter Verwendung eines einzigen Riemens 400 für einmalige Verwendung mit vierundachtzig Küvetten 402 analysiert werden.

j 5 Die senkrecht ausgerichteten konvexen Kammern 418 erstrekken sich glatt radial in Auswärtsrichtung. Jede Küvette 402 ist in der Form eines gewinkelten umgekehrten Testrohrteils ausgebildet, das sich nach aufwärts und auswärts von der senkrechten Ebene hin erstreckt, die durch den Streifen 406 gebildet wird. Jede Küvette 402 ist weitgehend semielliptischer Form, wenn man sie von oben betrachtet, wie in der Fig. 7 dargestellt. Typischerweise ist der gekerbte Streifen 408 hitzeverschweißt mit dem flachen Streifen 406. Wie in der Fig. 8 gezeigt, liegt ein senkrechter Scheitel 410 am Boden der Kammer 418. Das mäßig geneigte Segment 414 nimmt zu einem radialen Scheitelpunkt 412 hin an Tiefe zu. Das Segment 414 kann in einem Winkel von etwa 30°,bezogen auf den Streifen 406, orientiert sein. Der sphärisch geformte radiale Scheitelpunkt 412 mit der Form

«Ο des Bodens eines üblichen Testrohres ist der sich am meisten radial nach auswärts erstreckende Teil der Küvette 402. Nach dem radialen Scheitel 412 wird der Umriß der Küvette 402 scharf nach rückwärts zum Streifen 406 hin durch das Segment 416 angewinkelt. Jede Küvette 402 erstreckt sich

O₅ dann senkrecht in Aufwärtsrichtung längs eines gleichmäßig flachen, im allgemeinen senkrechten Segments 420. Das gleichmäßig flache, im allgemeinen senkrechte Segment 420 bildet zusammen mit dem flachen Streifen 406 den Einlaß 404.

-XS-

Die günstigen Charakteristika der Küvette 402 verbessern die Brauchbarkeit der Erfindung stark. Die glatten Kurvenflächen des gekerbten Streifens 408 bilden einen sehr geringen physikalischen Widerstand gegen die Bewegung der Flüssigkeit darauf, um die Empfindlichkeit des Assaysystems 10 für biologische Flüssigkeiten zu verbessern. Auf diese Weise wird die Oberflächenspannung auf ein Minimum herabgesetzt, die Strömungscharakteristika werden verbessert und es ist eine bessere qualitative Bestimmung der Charakteristika der immunologischen Reaktion möglich.

Der Zentrifugenrotor 300 besteht aus einer oberen Platte 340, einer ringförmigen bzw. gewinkelten Platte 344 und einem zylindrischen Teil 342, wie aus der Fig. 3 ersichtlieh. Die obere Platte 340 ist im rechten Winkel an die zentrale Achse des zylindrischen Teils 342 befestigt. Die obere Platte 340 und das zylindrische Teil 342 sind an der ringförmigen Platte 344 befestigt. Die ringförmige Platte 344 und das zylindrische Teil 342 weisen mehrere ausgerichtete öffnungen 354 auf. Die öffnungen 354 haben annähernd die Breite von zwei der Küvetten 402 an dem Riemen 400. Typischerweise sind, wie in der Fig. 4 veranschaulicht, zwei der Küvetten 402 direkt vor jeder öffnung 354 aufgerichtet, wenn der Riemen 400 für die einmalige Verwendung mit dem Zentrifugenrotor 300 in Verbindung steht. Die Orientierung des Riemens 400 für die einmalige Verwendung wird durch die Riemenstützen 402 aufrechterhalten. Die Riemenstützen 402 stoßen an eine oder mehrere Küvetten, um den Riemen 400 für die einmalige Verwendung an dem Zentrifugenrotor 300 in Position zu halten. So läuft, wie in der Fig.3 veranschaulicht, wenn sich der Zentrifugenrotor 300 dreht, jede einzelne Küvette 402 an dem Riemen 400 für die einmalige Verwendung durch das optische System 500 zur Analyse. Der Zentrifugenrotor 300 wird beständig durch die Rotorführung 346 und die passenden geschlitzten Glieder 348 geführt.

Die Hohlnadel 106 und die Injektionsspritze 102 ziehen Proben aus jedem Probenrohr 134 ab, um sie entweder in eine

Küvette 402 (vgl.Fig. 3-8) oder in einen Verdünnungsbecher 134a einzuführen. Nach dem Einführen der Probe werden die Hohlnadel 106 und die Injektionsspritze 102 zur Einführung von Verdünnungsmittel in die Verdünnungsbecher 134a verwendet. Die Lösung von Probe/Verdünnungsmittel wird aus den Verdünnungsbechern 134a durch die Hohlnadel 106 und die Injektionsspritze 102 zur Einführung in eine Küvette 402 abgezogen. Die Hohlnadel 106 erhält Zugang zu den Küvetten 402 in dem Riemen 400 für die einmalige Verwendung durch Durchlaufen der öffnung 18 in der Abdeckung 16. Das Verdünnungsmittel wird in dem Verdünnungsmittelbehälter 104 gehalten. Die Injektionsspritze 102 zieht das Verdünnungsmittel aus dem Behälter 104 ab und läßt das Verdünnungsmittel durch die Hohlnadel 106 zu den Verdünnungsbechern 134a fließen.

Die geeignete winkelförmige Anordnung jeder Küvette 4 02, bezogen auf den Zentrifugenrotor 300, ist wichtig. Die Zentrifugalkraft bewirkt, daß die roten Blutkörperchen eine kleine runde kompakte Masse 92, wie in den Fig. 9B-9E gezeigt, bilden. Bei ausreichender Zentrifugalkraft bildet sich die kompakte Masse 92 an dem radialen Scheitelpunkt 412 der Küvette 402. In der veranschaulichten Ausführungsform beschleunigt der Zentrifugenrotor 300 auf eine ausreichende Geschwindigkeit, um den roten Blutkörperchen in der Probe eine Zentrifugalkraft in der Größenordnung von etwa 600 g zu verleihen, was etwa 2100 Umdrehungen pro Minute entspricht. Der Zentrifugenrotor 300 hält diese Geschwindigkeit für etwa 35 Sekunden aufrecht.

Wenn die kompakte Masse 92 ausreichend konzentriert und durch die Zentrifugalkraft kompaktiert ist, so wird dem Motor 304 automatisch die Energie entzogen. Mit Hilfe des Motors 304 verringert sich die Geschwindigkeit des Zentrifugenrotors 300. Wenn der Zentrifugenrotor 300 eine Geschwin-

3g digkeit erreicht, bei der die Schwerkraft automatisch der Zentrifugalkraft längs desgekerbten Segments 414 aufgrund der Drehung des Zentrifugenrotors 300 gleicht, so schaltet sich der Stufenschaltmotor 308 in die Welle 310 des

Zentrifugenrotors 300 unter Anwendung des Riemens 334 ein. Der Stufenschaltmotor 308 liefert die Kraft zum Antrieb des Zentrifugenrotors 300 mit einer Geschwindigkeit, die etwa die Gravidations- und Zentrifugalkomponenten der Kraft längs des gekerbten Segmentes 414 der Küvette 4 02 ausgleicht. In typischer Weise treibt der Stufenschaltmotor 308 den Zentrifugenrotor 300 mit etwa 60 U/min oder etwas weniger als 1 g an.

Das optische System 500 umfaßt die Lichtquelle 502, die an dem stationären Teil 506 befestigt ist und erstreckt sich in die optische Kammer 504 des Teils 506, wie in der Fig.5 gezeigt. Die Lichtstrahlen 509, die durch die Lichtquelle 502 emittiert werden, treffen auf die Linse 508 auf. Die Linse 508 fokussiert die Strahlen 510 durch die öffnung 354 in dem Zentrifugenrotor 300 und durch die Küvette 402. Darüber hinaus bewirkt die Linse 508, daß die Strahlen 510 zum Reflektor 512 hin konvergieren. Die Strahlen 510 treffen auf den Reflektor 512 auf und werden als Strahlen 524 erneut gerichtet. Die Strahlen 524 treten in die Linsenkammer 516 durch den Schlitz 514 ein. Innerhalb der Linsenkammer 516 treten die Strahlen 524 durch die Linse 518 hindurch. Die Linse 518 fokussiert die Strahlen 526 durch die durchlässige Oberfläche 520 auf den linearen optischen Detektor 522. Der lineare optische Detektor 522 ist in die Kammer 528 eingeschlossen, um äußere Ablesungen durch äußere Lichtquellen zu verhindern. Da die Lichtquelle 502 senkrecht zu einer vertikalen Ebene orientiert ist, wird nur die vertikale Dimension der Probe in der Küvette 402 abgebildet.

Die Reagensverteilungsvorrichtung 200, die in den Fig. 2, 10 und 11 dargestellt ist, umfaßt die Stopfen 224, die in die Behälterabdeckung 204 und die Behälter 202 eingepaßt sind. Die Luftrohre 222 und die Austrittsrohre 208 erstrekken sich von den Stopfen 224 und verlaufen in die Reagenspumpe 206. Das Reagnes wird aus den Behältern 202 in die Reagenspumpe 206 und anschließend durch die Rohre 212 zu

den Auslassen 210 gepumpt. Die Auslässe 210 sind an den Träger 214 für die Auslässe befestigt. Die Auslässe 210 geben das Reagens gleichzeitig in die geeignete Anzahl von Küvetten 402 ab, die direkt unter den Auslässen 210 angeordnet sind. Die bogenförmige Kante 222 des Auslaßträgers 214 hat den gleichen Kurvenradius, wie der Zentrifugenrotor 300, und erstreckt sich unter der Abdeckung 16. Der Auslaßträger 214 kann als Drehpunkt am Drehpunkt 218 durch den Arm 216 dienen. Wenn als Drehpunkt am Punkt 218 ausgerichtet, so liegen die Auslässe 210 über dem Spülbehälter 220. Die Reagensverteilungsvorrichtung 200 wird durch Spülen von Lösung durch die Vorrichtung 200 in den Spülbehälter 220 gereinigt.

Der Mikroprozessor oder die zentrale Prozeß- bzw. Prozessoreinheit (CPU) 600 steuert die erste I/O-Tafel 610, die zweite I/O-Tafel 612 und die dritte I/O-Tafel 626, wie in der Fig. 15 gezeigt. Die erste I/O-Tafel 610, die in der Fig. 16 dargestellt wird, die mit dem CPU 600 durch an den STD-Bus angeschlossen ist, steuert den Eingang von und den Ausgang zu der Tastatur 604, der Anzeige 608, dem Summer 609 und dem Drucker 6 06. Erfindungsgemäß wird eine Drucker-Interface-Tafel 654 zur Übermittlung von Daten zwischen der ersten Tafel I/O 610 und dem Drucker 606 verwendet.

Die zweite I/O-Tafel 612 steuert die Kraftantriebstafel 614 und die Motorantriebstafel 628, wie in der Fig. 17 gezeigt. Die Kraftantriebstafel 614 steuert die Pumpenanordnung 618 einschließlich der Luftpumpe 615, der peristaltischen Pumpe 615, den Luftventilen 617 und dem Luftdruckfühler

619. Die Tafel 614 steuert auch die Getriebemotorkomponente

620, einschließlich dem Getriebemotor 621 und dem Fühler für den Getriebemotor 623, dem Topfmagnet 3 06, den Sensor 624 für die Sperre der Abdeckung 16 und die Reagensventilanordnung 616, einschließlich der Ventilmotoren 625, 627. Der Fühler 624 für die Sperre der Abdeckung stellt sicher,

daß die Abdeckung 16 geschlossen ist und eine geeignete Anzeige an der Tastatur 604 ergibt (Fig.16), wenn die Abdeckung 16 geöffnet ist. Die Luftpumpe 613 führt Luft durch die Luftventile 617 und Druckfühler 619 zu den Luftrohren 222 und der peristaltischen Pumpe 615, um die Verteilung von Flüssigkeit aus der Verteilungsvorrichtung zu steuern. Die Reagensventilanordnung 618 umfaßt zwei mehrteilige Drehventile, die durch die Ventilmotoren 625,

627 angetrieben werden. Die Sensoren 635 für die Lage der Ventile ermöglichen eine selektive Verteilung aus den Behältern 202. Der Schaltmotor 621 wird angetrieben, um das Karussel von einer Winkelposition zur nächsten durch Eingriff in die Strebe 118 über die Achse 119, zu leiten.

Wie in der Fig. 18 gezeigt, versorgt die Motorantriebstafel

628 die Kupplungssteuerung 632, den Kupplungssensor 633, die Energiezufuhr 634 für den Stufenschaltmotor 308, die Energiezufuhr 636 für den Motor 304 mit variabler Geschwindigkeit, die Lichtquelle 502, die Steuerungen 640 für den linearen optischen Detektor 522, und die Wärmeabfuhr 644 (heat sink) sowie die Steuerungen 642 für den Stufenschaltmotor 308 und den Servomotor 630, mit Energie, wie in der Fig. 18 gezeigt. Der Servomotor 630 steuert die Lage des Arms 108. Der Kupplungsfühler 633 kann ein optischer Sensor sein, der die gegenwärtige Lage der Kupplung 330 feststellt. Die dritte I/O-Tafel 646, wie in Fig. 15 gezeigt, steuert die Viedoanzeige 603. Isolatoren 647 werden zur optischen Isolation der verschiedenen Steuerungen und Motoren von den Digital-Mikrocomputer- bzw. -Mikrorechner-Komponenten.

Die erfindungsgemäße Verfahrensweise wird durch die Fig.19 schematisch dargestellt und wird wirksam unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt. Die Analysenfolge wird durch Drücken des "Einschalt"-Knopfes an der Tastatur 604 (Stufe 700) eingeleitet. Der verwerfbare Riemen 400 wird manuell auf den Zentrifugenrotor 300 aufgebracht und durch die Riementräger 302 befestigt (Stufe 702)

Die Abdeckung 16 wird abgesenkt, um den Zentrifugenrotor 300 und den verwerfbaren Riemen 400 zu umschließen (Stufe 704). Eine Blutprobe von etwa 1,0 ml wird von iedem Patienten entnommen und manuell in die Einführung 136 eines Probenrohres 134 einqebracht. Jedoch kann eine 6-7 ml Probe routinemäßiq verwendet werden, mit dem Testrohr 134 ohne die Einlaqe 136. An jedem Proberohr 134 ist eine Strichmarkierung 144 angebracht. Die Probenrohre 134 werden zentrifugiert, um die Blutproben in rote Blutkörperchen und überstehende Flüssigkeit zu trennen. Die Probenrohre 134 mit den getrennten Blutproben (rote Blutkörperchen und Plasma) werden manuell in die Umfangsöffnungen 124 in dem Karussel 114 eingesetzt. Die Verdünnungsbecher 134a sind normalerweise im Inneren der Öffnungen 122 in dem Karussel 114 angeordnet. Das Karussel 114 wird in den Trog 128 der Vorrichtung 10 eingeführt (Stufe 706).

Die Analyse wird begonnen durch Drücken des "Start"-Knopfes auf der Tastatur 604 (Stufe 708). Die Reagensverteilervorrichtung 200 verteilt gleichzeitig die genauen Reagentien in sieben Küvetten 402 des verwerfbaren Riemens 400 (Stufe 714). Die Pipetten-Verdünnungsvorrichtung 100 wird aktiviert, um die Proben für die Analyse zu bereiten (Stufe 710). Der Betrieb der Pipetten-Verdünnungsvorrichtung 100 (Stufe 710) wird später genauer beschrieben. Während der Zeitdauer des Betriebes der Pipetten-Verdünnungsvorrichtung 100 und der Reagensverteilervorrichtung 200 kann ein weiteres Karussel 114 für den nächsten Test vorbereitet werden (Stufe 712) .

Die Reagentien werden in den Reagentienbehältern 202 gehalten. Typischerweise verwendete Reagentien umfassen Antisera, Anti-A, Anti-B, Anti-A-B und Anti-D, A1-Reagensrote-Blutkörperchen, A2-Reagens-rote-Blutkörperchen, B-Reagens-rote-Blutkörperchen, O-Reagens-rote-Blutkörperchen, und Kontrolle. Zusätzlichen können Rh-Pheno-typisierende Antiseren verwendet werden, wie Anti C, c, E und e. Andere direkte agglutinierende Antisera wie Anti-M,

-ys-

Anti-N, Anti-P und Anti-K können ebenfalls verwendet werden.

Nach dem Verteilen der korrekten Reagensmenge durch die Reagensverteilungsvorrichtung 200 in die Küvetten 402 und nachdem die Pipetten-Verdünnungsvorrichtung 100 die Probe hergestellt und in die Küvetten 402 übertragen hat, kann das Karussel 114 von der Vorrichtung/entnommen und entleert werden (Stufe 716) . Der Zentrifugenrotor 300 wird dann auf eine ausreichende Geschwindigkeit beschleunigt, um die Probe in dem äußersten radialen Scheitelpunkt 412 der Küvette 402 zu kontaktieren (Stufe 720). Der Zentrifugenrotor 300 wird auf eine Geschwindigkeit herabgesetzt, bei der die Gravitations-Anziehung etwas größer als die Zentrifugalkraft auf die Probe ist, so daß ein Strömen der opaken Teilchen in negative Teilchen möglich ist (Stufe 722). Die Ablesung der optischen Charakteristika der Probe in jeder Küvette 402 an der Grundlinie erfolgt automatisch unter Verwendung des optischen Systems 500 (Stufe 724), bevor eine wesentliche Strömung auftreten kann. Das optische System 500 bestimmt die vertikale Dimension (VI in der Fig. 9B) des opaken Teils der Probe. Die Grundlinienablesung ist kritisch für die Bestimmung einer genauen Anzeige einer möglichen Reaktion. Die Rotationsgeschwindigkeit muß langsam genug sein, so daß das optische System 500 die nötigen Messungen, während sich der Rotor 300 dreht, in kontinuierlicher Weise abtastend durchführen kann. Somit wird die Drehgeschwindigkeit durch die Leistungsfähigkeit der verwendeten optischen Technologie bestimmt.

Nachdem ausreichend Zeit (z. B. 25 Sekunden) zur vollständigen Strömung bei einem negativen Test vergangen ist, liest das optische System 500 automatisch die Reaktion ab, die auftrat (Stufe 730), d. h. die vertikale Dimension in Fig. 9C-9E des opaken Teils der Probe wird bestimmt. Nach Abnahme der endgültigen Ablesung stoppt der Zentrifugenrotor 300 (Stufe 732) , die Abdeckung 16 kann angehoben werden (Stufe 734) , der Drucker 606 und die Anzeige 608

- 2 R

-vs-

werden aktiviert (Stufe 736) und der Riemen für einmalige Verwendung 400 kann manuell entnommen werden. Sämtliche abgenommenen Daten wurden in dem Mikroprozessor 600 zur Analyse gespeichert.

Die Grundlinienablesung (Stufe 724) kann automatisch mit dem CPU 600, der endgültigen Ablesung verglichen werden (Stufe 730), um jegliche Abnormitäten oder Mißfunktionen, die bei einer speziellen Probe auftreten, zu bestimmen.

Beispielsweise kann die Grundlinienablesung anzeigen, daß die Probe aus dem radialen Scheitelpunkt 412 der Küvette 402 "herausgerutscht" ist. Eine derartiges Herausrutschen könnte als Strömen der Probe interpretiert werden, das durch Agglutination hervorgerufen wird, statt durch die Tatsache, daß der gesamte opakte Anteil der festen Probe sich als Feststoff absetzt, was zu einer ungenauen Ablesung führen könnte. Die Verfahrensweise zur Bestimmung der Grundliniencharakteristika der Probe verhindert schlechte Ablesungen in derartigen und ähnlichen Situationen.

Wenn eine "verrutschte" Situation 84, wie in der Fig. 6 dargestellt, festgestellt wird, so veranlaßt der Mikroprozessor 600 den Drucker 606 oder die Anzeige 608, die Unbeständigkeit der Ablesung mit einem "?" anzuzeigen. Eine schwache Reaktionsmasse 88, wie in der Fig. 6 dargestellt, wird angrenzend an die negative Reaktionsmasse 86 veranschaulicht. Eine schwache Reaktion könnte durch den Mikroprozessor 6 00 mit speziellen biologischen Parametern in Verbindung gebracht und durch die Anzeige 608 oder den Drucker 606 angezeigt werden.

Die zweite vertikale Messung V2, wie in den Fig. 9C, 9D und 9E dargestellt, wird durch den Mikroprozessor 600 mit der ersten vertikalen Messung V1 verglichen, wie durch die Fig. 9B dargestellt, durch Subtrahieren von V2 von V1.

Wenn der Unterschied zwischen V1 und V2 einen vorgegebenen Unterschied, wie durch den Mikroprozessor 600 bestimmt, überschreitet, so wird eine negative Reaktion angezeigt.

Wenn die Differenz den gegenwärtigen Wert nicht überschreitet, wie er durch den Mikroprozessor 600 bestimmt wird, so wird eine positive Reaktion angezeigt/ was in 82 der Fig. 6 dargestellt wird. Keine-Agglutination (d. h. Strömen) zeigt einen negativen Test an und eine Agglutination (kein Strömen) zeigt einen positiven Test an.

Es versteht sich, daß erfindungsgemäß die Grundlinie für jede Probe ermittelt wird durch Durchführung der vertikalen Messungen V1 und V2 der kompaktierten roten Blutkörperchen jeder einzelnen Probe. Die Anwendung der Ermittlung der Grundlinie führt erfindungsgemäß zu einem Standard, mit dem die Messungen verglichen werden können. Darüber hinaus werden durch die Ermittlung einer Grundlinie, wie in den Fig. 9A bis 9E dargestellt, jegliche Auswirkungen auf die Bestimmungen von Reaktionen, die sich durch Änderungen im Volumen oder Konzentration der opaken Teilchen der Probe ergeben, ausgeräumt. Weiterhin und vielleicht noch wichtiger, wird durch eine derartige Ermittlung der Grundlinie jegliche Wirkung auf die Differenzierung zwischen positiven und negativen Reaktionen, die durch eine äußerliche senkrechte Abwärtsbewegung der kompaktierten roten Blutkörperchen hervorgerufen wird, wie in 84 der Fig. 6 dargestellt, ausgeräumt. Eine derartige Abwärtsbewegung tritt bekanntlich auf und würde, ohne Ermittlung einer Grundlinie, eine falsche negative Reaktion anzeigen.

Der Mikroprozessor 600 bewertet die Reaktion durch Ablesung der Reaktionen der einzelnen photoempfindlichen Elemente (Pixel) des linearen optischen Detektors 522 nacheinander, basierend auf der absorbierten Energie. Das Bild der kompaktierten roten Blutkörperchen wirft Schatten auf die einzelnen lichtempfindlichen Elemente (Pixels). Die durch die Projektion der kompaktierten roten Blutkörperchen auf den linearen optischen Detektor 522 beschatteten Pixels haben eine geringe Energieausgabe. Die direkt mit den Lichtstrahlen 509 belichteten und nicht mit den kompaktierten roten Blutkörperchen 92 beschatteten Pixels weisen einen

hohen Energieausstoß auf. Der Zahlenwert des geringen Ausstoßes der dunklen Pixels 530 ist direkt proportional zur Länge der kompaktierten roten Blutkörperchen 92 in der Küvette 402. Wenn beträchtlich mehr dunkle Pixels mit niedrigem Ausstoß aufgrund der strömenden roten Blutkörperchen vorhanden sind, würde dies eine negative Reaktion anzeigen. Die Stärke oder Schwäche der Reaktion wäre proportional zum Ansteigen des Zahlenwertes des niedrigen Ausstoßes, der dunklen Pixels, auf dem linearen optischen Detektor 522. Die Größe der Dimension des Bildes oder des projizierten Schattens kann als ein Vergleich zur Bestimmung der Anwesenheit und des Umfanges einer Reaktion zwischen einer roten-Blutkörperchen-Probe und einem Reagens verwendet werden. Eine Batterie derartiger Messungen bestimmt den Bluttyp.

Die Fig. 20 veranschaulicht die automatische Reihenfolge, die durch die Pipetten-Verdünnungsvorrichtung 100 durchgeführt wird. Zunächst werden die Strichmarkierungen 144 an zwölf Rohren 134 in dem Karussel 114 durch ein üblichen optischen Strichmarkierungsleser 24 abgelesen (Stufe 800). Der Arm 108 wird so gedreht, daß er über dem ersten Rohr 134 in dem Karussel 114 ausgerichtet ist (Stufe 802) . Der Arm 108 wird abgesenkt, so daß die Nadel 106 in die weniger dichte überstehende Flüssigkeit (Plasma) eingreift, die über den roten Blutkörperchen in dem Rohr 134 steht (Stufe 804). Die Nadel 106 zieht etwa 90 Mikroliter der überstehenden Flüssigkeit ab (Stufe 806) . Der Arm 108 wird angehoben, so daß die Verbindung mit dem Karussel 114 gelöst wird (Stufe 808). Der Arm 108 wird so gedreht, daß er mit der öffnung 18 in der Abdeckung 16 über dem Zentrifugenrotor 300 ausgerichtet ist (Stufe 810). Der Arm 108 wird so abgesenkt, daß er sich unmittelbar über der ersten Küvette 402 in dem verwerfbaren Riemen 400 befindet (Stufe 812). Die Pipetten-Verdünnungsvorrichtung 100 verteilt etwa 30 Mikroliter der überstehenden Flüssigkeit in die Küvette 402 (Stufe 814). Der Zentrifugenrotor 300 wird automatisch durch den Mikroprozessor 600 so eingerastet, daß eine

-Κι andere Küvette 402 direkt unter der Nadel 106 liegt (Stufe 816). Die Pipetten-Verdünnungsvorrichtung 100 wiederholt das Verteilungsverfahren von etwa 30 Mikrolitern der überstehenden Flüssigkeit in drei Küvetten 402.

Nachdem die drei Küvetten 402, die bereits die erforderlichen Reagentien enthielten (vgl. Fig.19, Stufe 714) etwa 30 ml jeweils der überstehenden Flüssigkeit erhalten haben, wird der Arm 108 angehoben, so daß er sich von der Abdek-

!O kung 16 löst. Der Arm 108 wird so gedreht, daß die Nadel 106 erneut mit dem ersten Rohr 104 in dem Karussel 114 ausgerichtet ist (Stufe 820). Der Arm 108 wird in das Rohr 134 durch die überstehende Flüssigkeit abgesenkt, so daß eine Verbindung mit den roten Blutkörperchen im unteren äußeren Teil des Rohrs 134 erfolgt (Stufe 822). Die Pipetten-Verdünnungsvorrichtung 100 extrahiert etwa 20 Mikroliter der roten Blutkörperchen aus dem unteren äußeren Teil des Rohrs 134 mit der Nadel 106 (Stufe 824). Der Arm 108 wird angehoben, um sich vom Karussel 114 zu lösen (Stufe 826). Der Arm 108 wird so gedreht, daß die Nadel 106 mit dem entsprechenden Verdünnungsbecher 134a ausgerichtet wird. Der Verdünnungsbecher 134a wird verwendet, um die aus dem äußeren Rohr 134 abgezogenen roten Blutkörperchen zu verdünnen (Stufe 828). Der Arm 108 wird in den Verdünnungsbecher 134a abgesenkt (Stufe 830).

Die Pipetten-Verdünnungsvorrichtung 100 verteilt unter Verwendung der Injektionsspritze 102 und der Nadel 106 die roten Blutkörperchen und ein Verdünnungsmittel in den Ver-

gO dünnungsbeeher 134a (Stufe 832) . Die Dispersion der roten Blutkörperchen und des Verdünnungsmittels in dem inneren Becher 134a reicht aus, um ein adäquates Vermischen der roten Blutkörperchen mit dem Verdünnungsmittel zu bewirken. Typischerweise vermischt die Pipetten-Verdünnungsvorrich-

₃c tung 100 etwa 465 Mikroliter des Verdünnungsmittels mit etwa 20 Mikroliter der roten Blutkörperchen unter Bildung einer Zellsuspension mit einer Konzentration von etwa 3,5 %, Die Zellsuspension von 3,5 % ergibt optimale

Ablesungscharakteristika gemäß einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Die Nadel 106 entnimmt etwa 120 Mikroliter der 3,5 %-Zellsuspension aus dem inneren Becher 134a (Stufe 834). Der Arm 108 wird angehoben, um sich von dem Karussel 114 zu lösen (Stufe 836). Der Arm 108 dreht sich erneut zur Ausrichtung mit der öffnung 18 in der Abdeckung 16 (Stufe 838). Die Nadel 106 wird in die öffnung 18 abgesenkt zur Ausrichtung über der vierten Küvette 4 02, die bereits ein geeignetes Reagens enthält (Stufe 840) . Die Pipetten-Verdünnungsvorrichtung 100 verteilt etwa 30 ml der 3,5 % Zeilsuspension in die Küvette 402 mit der Nadel 106 (Stufe 842). Der Zentrifugenrotor 300 rastet automatisch zur nächsten geeigneten Küvette ein (Stufe 844) . Die Verteilungs-Einrast-Folge wird fortgesetzt, bis insgesamt vier Küvetten, die ein entsprechendes Reagens enthalten, die 30 Mikroliter der 3,5 % Zellsuspension aufgenommen haben. Anschließend wird der Arm 108 angehoben, so daß er sich von der Abdeckung 16 löst (Stufe 846). Der Zentrifugenrotor 300 wird zu der nächsten geeigneten Küvette 402 eingerastet (Stufe 848). Das Karussel 114 wird eingerastet, so daß das nächste Rohr 134 (Stufe 852) ausgerichtet wird mit dem Weg der Nadel 106 und der Zyklus beginnt von neuem (Stufe

802) und wird für sämtliche zwölf Proben in jedem Rohr wiederholt.

Die Nadel 106 wird zwischen den Patienten in der Waschstation 116 durch Spülen mit einer Zeilsuspendierlösung, die in dem Verdünnungsbehälter 104 enthalten ist, gewaschen. Die Suspendierlösung für die roten Blutkörperchen kann wasserfreie Dextrose, Natriumchlorid, Natriumeitrat, Zitronensäure, entionisiertes Wasser, Chloremphenicol, Neomycinsulfat, und Imosin enthalten.

Wenn das Flüssigkeits- bzw. Fluid-Assaysystem 10 über Nacht nicht in Verwendung ist, können die Reagensbehälter 202 entfernt und durch Flaschen ersetzt werden, die steriles

-28-

Wasser enthalten. Die Reagensverteilungsvorrichtung 200 spült die Leitungen mit dem Wasser, wobei das Wasser in der Reagensverteilungsvorrichtung 200 verbleibt, wenn die Vorrichtung nicht verwendet wird. In gleicher Weise kann die Reagensverteilungsvorrichtung 200 mit einer Bleichlösung und mit Wasser zu periodischen Zeitpunkten gespült werden, um die inneren Bestandteile der Reagensverteilungs Vorrichtung 200 zu reinigen.

Die Anzahl der Küvetten 402, die die überstehende Flüssigkeit aufnehmen sollen, die Anzahl der verwendeten Reagentien und die Anzahl der durch das System 10 gehandhabten Proben kann von dem Betriebspersonal vorprogrammiert werden. Darüber hinaus kann das Volumen der aus dem Karussel abgezogenen Proben variiert werden.

Die erfindungsgemäße Verfahrensweise kann für jede zu untersuchende Probe verwendet werden, die bezüglich der Dichte getrennt werden kann und ein opakes bzw. undurchlässiges Material enthält, das physikalische Reaktionen mit einem speziellen Mittel ergibt. Vorzugsweise bewirken die Reaktionen, daß der undurchlässige bzw. opake Anteil der Proben fluider oder weniger fluid bzw. fließfähiger bzw. weniger fließfähiger wird, je nach den Charakteristika der zu untersuchenden Proben.

Vorstehend wurden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, jedoch stellt es für den Fachmann keinerlei Schwierigkeiten dar, aufgrund der aufgezeigten Lehre Modifikationen vorzunehmen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

- Leerseite -

Claims (1)

1. GRUNECKER. KINKELDEY. STOCKMAIR & PARTNER

   GAMMA BIOLOGICALS, INC. 3700 Mangum Road Houston, Texas 77092 USA

   PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATEN* at'CRnF*;.

   A GRUNECKE« C. ··»·.

   DR M KINKELDEY I"" ■·· .

   DR W STOCKMAlR ο·», im. »( ι ic ».'rf

   □ R K SCHUMANN. D-. ·■—S P H JAKOB D "- ■-*..

   DR G BEZOLD o^ c~f

   W MEISTER. D:". .nc.

   H HlLGERS. DiP. -ng

   DR H MEYER-PLATH. ο*'. Nj

   DR M-BOTT-BODENHAUSEN-Di·. .....

   DR U. KINKELDEY oi*v bo.

   'UCENOE EN DRO ' DE ι. UNV Ofc GFNCC

   βΟΟΟ MÜNCHEN 22

   P 19

   Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Reaktionscharakteristika biologischer Proben

   Patentansprüche

   Verfahren zur Bestimmung der Reaktionscharakteristika eines biologischen Gemischs einer Probe und eines Reagens, dadurch gekennzeichnet, daß man

   a) eine Probe bereitet, die aus der zu untersuchenden Probe und einem geeigneten Reagens besteht, wobei die Probe zumindest teilweise undurchlässig bzw. opak ist;

   b) die Probe zentrifugiert;

   c) eine erste Messung einer linearen Dimension eines undurchlässigen Anteils der Probe durchführt;

   d) anschließend eine weitere Messung der gleichen linearen Dimension der Probe durchführt; und

   e) die mathematischen Koeffizienten der gemessenen Beziehung zwischen der ersten gemessenen Dimension und der zweiten gemessenen Dimension bewertet.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Messung erfolgt, wenn die Zentrifugalkraft der Probe etwa gleich der Gravitationskraft der Probe ist.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Messung durchgeführt wird, wenn die Probe mit der gleichen Geschwindigkeit rotiert, mit der sie rotierte, wenn die erste Messung durchgeführt wurde.

   4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Messungen erfolgen, während sich die Probe in Drehung bzw. Rotation befindet.

   5. Verfahren nach Anspruch 3 oder einem der übrigen vorhergehenden Ansprüche, bei dem mehrere Proben miteinander zentrifugiert werden und die erste und die anschließenden Messungen nacheinander für eine Probe nach der anderen durchgeführt werden.

   6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der übrigen vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessene lineare Dimension die vertikal bzw. senkrechte Dimension ist.

   7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der übrigen vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnt, daß die Flüssigkeits- bzw. Fluidprobe Blut ist.

   8. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der übrigen vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe der Messung der linearen Dimension die Stufen der Bestrahlung dieser Proben und der Bestimmung der Größe des Schattens umfaßt, der durch diese bestrahlten Proben ge-

   worfen wird.

   9. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der übrigen vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pro-5

   be in eine lichtdurchlässige Kammer eingebracht und die lichtdurchlässige Kammer bestrahlt wird.

   10. Verfahren nach Anspruch 9 oder einem der übrigen vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pro-

   be zentrifugiert wird, um die Probe in dem äußersten radialen Teil der lichtdurchlässigen Kammer zu komprimieren.

   11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß

   das Zentrifugieren so verlangsamt wird, daß die Zentrifugalkraft und die Gravitationskraft, die auf die Probe einwirken, vor der Messung in ein Gleichgewicht gebracht werden.

   12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 oder einem der übrigen

   vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichent, daß der undurchlässige Anteil der Probe dissoziieren kann, wobei man ausreichend Zeit zwischen der ersten und der

   anschließenden Messung verstreichen läßt. 25

   13. Vorrichtung zur Bestimmung der Reaktionscharakteristika eines biologischen Gemischs einer zu untersuchenden Probe und eines Reagens, umfassend:

   a) einen Zentrifugenrotor;

   b) eine Energieübertragung, einen flexiblen Riemen,

   der zu einem Zylinder formbar ist und in abnehmbarer Weise zur Bewegung im Gleichklang mit dem Zentrifugenrotor befestigt werden kann, wobei dieser Riemen mehrere Probenbehälter umfaßt; und

   * c) ein Detektorsystem bzw. Feststellsystem für die Bestrahlung der verschiedenen in dem Riemen enthaltenen Proben und für die optische Messung der reaktiven

   Charakteristika der Proben.
   5

   14. Vorrichtung nach Anspruch 13, worin der Zentrifugenrotor umfaßt:

   a) ein im wesentlichen waagrechtes kreisförmiges ebenes Teil;

   b) ein zylindrisches Teil mit einem oberen Ende, einem unteren Ende und einer inneren und einer äußeren Oberfläche, wobei das obere Ende mehrere Vertiefungen aufweist, die äußere Oberfläche des unteren Endes sich radial von der äußeren Oberfläche des oberen Endes nach auswärts erstreckt, die innere Oberfläche in gleicher Ebene wie das untere Ende liegt und

   c) ein ringförmiges Teil, daß fest an das ebene Teil senkrecht zur zentralen Achse des zylindrischen Teils gebunden ist, wobei das ringförmige Teil in einem spitzen Winkel mit der Ebene des ebenen Teils und der zentralen Achse des zylindrischen Teils angeordnet ist, wobei das ringförmige Teil zahlreiche Vertiefungen aufweist, die ausgerichtet sind mit den und sich erstrecken von den mehreren Vertiefungen in dem zylindrischen Teil.

   15. Vorrichtung nach Anspruch 14, die darüber hinaus mehrere Träger aufweist, die fest an das untere Ende der zylindrischen Kammer gebunden sind und sich in Aufwärtsrichtung erstrecken, so daß in abnehmbarer Weise der Energieübertragungsriemen an den Zentrifugenrotor gebunden wird.

   16. Vorrichtung nach Anspruch 13, 14 oder 15, in der der Riemen umfaßt:

   a) ein flaches Element mit einer inneren Oberfläche, einer äußeren Oberfläche, einem oberen Ende und einem unteren Ende,

   b) ein gekerbtes Element mit einer inneren Oberfläche, einer äußeren Oberfläche, einem oberen Ende und einem unteren Ende und mit mindestens einer darin ausgebildeten glatten sich radial nach auswärts erstreckenden und senkrecht orientierten Auskerbung, wobei sich clie Auskerbung senkrecht allmählich zunehmend in Auswärtsrichtung in radialer Weise tief längs eines mäßig geneigten schrägen Segments zu einem gleichmäßig kurvenförmigen radialen Scheitel hin neigt und sich dann abrupt in radialer Tiefe längs einem stark geneigten Segment verringert worauf es sich schließlich in Aufwärtsrichtung längs eines gleichmäßig flachen im allgemeinen senkrechten Element zum oberen Ende des gekerbten Elements hin erstreckt.

   2017. Vorrichtung nach Anspruch 13, 14, 15 oder 16, die eine Pipetten-Verdünnungsvorrichtung umfaßt, welche aufweist:

   a) eine Injektionsspritze zur Entnahme von Fluid bzw. Flüssigkeit aus einem Behälter, zur Aufnahme von Flüssigkeit und zur Abgabe von Flüssigkeit,

   b) eine Hohlnadel, die betriebsbereit mit der Injektionsspritze verbunden ist, zur Einführung in die Flüssigkeit, so daß die Injektionsspritze die Flüssigkeit abziehen oder abgeben kann,

   c) ein Karussell und

   d) mehrere Behälter, die in das Karussel eingelegt sind, aus denen die Hohlnadel und die Injektionsspritze Flüssigkeit abziehen können, oder in die die Hohlnadel und die Injektionsspritze Flüssigkeit entleeren können.

   18. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder einem der Ansprüche

   13 bis 16, worin das Karussell umfaßt:

   a) eine Strebe und
   5

   b) zahlreiche flache kreisförmige Platten, die an der Strebe befestigt sind und zu dieser senkrecht stehen, zur Aufnahme und Haltung der mehreren Behälter, wobei die mehreren flachen kreisförmigen Platten eine obere Platte mit Öffnungen aufweisen, die den entsprechenden Querschnitten der Behälter entsprechen und die relative Lage der Behälter sichern, sowie eine Bodenplatte zur Stützung der Behälter und eine Zwischenplatte mit Öffnungen, die den entsprechenden Querschnitten der Behälter entsprechen und deren jeweile Lage sichern.

   19. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder einem der Ansprüche

   14 bis 18, mit Einrichtungen zur automatischen Durchführung einer ersten Ablesung einer linearen Dimension von Proben, die in dem Riemen enthalten sind, Einrichtungen zur automatischen Durchführung einer zweiten Ablesung nach einem gewissen Zeitraum, einer linearen Dimension von Proben, die in dem Riemen enthalten sind und Einrichtungen zum automatischen Vergleich der ersten und zweiten Ablesung.

   20. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder einem der Ansprüche 14 bis 19, worin das Karussell mehrere Behälter aufweist, wobei die Behälter Strichmarkierungen aufweisen und die Vorrichtung darüber hinaus eine Strichmarkierungsableseeinrichtung aufweist, die so angeordnet ist, daß sie Markierungen an den Behältern abliest, wobei die Vorrichtung Einrichtungen zum Einrasten des Karussells entsprechend der Ablesevorrichtung aufweist.

   21. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder einem der Ansprüche 13 bis 19, die mehrere in regelmäßigem Abstand ange-

   — ΤΙ ordnete Umfangsbehälter in dem Riemen aufweist sowie Einrichtungen zur automatischen Einführung von Reagentien und Proben in diese mehreren Kammern in den geeigneten Mengen aufweist.

   22. Vorrichtung zur Bestimmung der Reaktionscharakteristika eines biologischen Gemischs einer zu untersuchenden Probe und eines Reagens, enthaltend

   IQ eine Zentrifuge, die Behälter für mehrere getrennte zu untersuchende Proben und Reagens enthaltende Proben umfaßt,

   eine Vorrichtung zur automatischen Messung einer J5 senkrechten Dimension jeder dieser Proben in der Behältern, während sich die Zentrifuge dreht; und

   eine Vergleichsvorrichtung zum Vergleich einer ersten Messung, die mit der Vorrichtung durchgeführt wurde, roit einer weiteren mit der Vorrichtung durchgeführten Messung, für jede Probe.

   23. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder einem der Ansprüche 13 bis 21, worin die Zentrifuge einen entfernbaren flexiblen Riemen aufweist, und die Behälter in dem Riemen ausgebildet sind.

   24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder einem der Ansprüche 13 bis 21, die automatisch anschließende Messungen

   on einer senkrechten Dimension jeder der Proben nach einer vorbestimmten Zeitperiode, die auf die erste Messung folgt, durchführen kann.

   25. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder einem der Ansprüche cc 13 bis 21, 23 und 24, worin die Vergleichseinrichtung so ausgeführt, daß der Unterschied zwischen der ersten und der nachfolgenden Messung mit einer vorbestimmten Differenz, verglichen wird, die die reaktiven

   -8-

   Charakteristika zwischen der zu unterssuchenden Probe und dem Reagens anzeigt.