DE60132142T2

DE60132142T2 - Analysevorrichtung und -verfahren mit Probenqualitätsmessung

Info

Publication number: DE60132142T2
Application number: DE60132142T
Authority: DE
Inventors: Merrit N. Fairport Jacobs; James D. Hilton Shaw
Original assignee: Ortho Clinical Diagnostics Inc
Current assignee: Ortho Clinical Diagnostics Inc
Priority date: 2000-09-11
Filing date: 2001-09-10
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2021-09-11
Also published as: EP1186893A3; US20050054112A1; JP2002196011A; JP4890699B2; US7256045B2; EP1186893B1; ATE382865T1; EP1186893A2; US6797518B1; DE60132142D1

Description

HINTERGRUND UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
1. Technischer Hintergrund:
Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Systeme und Verfahren zum Analysieren von Proben von Patienten.
2. Diskussion:
Spektrophotometrische Analyse wird oftmals bei Flüssigkeitsproben angewendet, um ihre Inhalte zu bestimmen. Im allgemeinen bezieht sich der Ausdruck "spektrophotometrisch" auf das Einfangen einer spektralen Antwort über einen Bereich von Wellenlängen und das Korrelieren einer Antwort für jede der Wellenlänge. Ein Gerät, das diese Analyse durchführt, wird als ein "Spektrophotometer" bezeichnet. Eine solche spektrophotometrische Analyse ist mit nahinfraroter und benachbarter sichtbarer Strahlung durchgeführt worden, die in der Lage ist, Hämoglobin, Glukose, Albumin, Lipoproteine und viele andere Komponenten des Serums zu ermitteln.
Eine Herausforderung beim Durchführen der spektrophotometrischen Analyse ist gewesen, daß die Proben anfangs in einer Vielfalt von primären Patientensammelbehältern erhalten wurden. Diese Behälter sind üblicherweise Rohre mit unterschiedlichen Durchmessern und Längen. In dem Fall einer Blutprobe des Patienten wird die Flüssigkeit oftmals zentrifugiert, um das flüssige Serum oder Plasma von den Zellenphasen zu trennen. Solche Rohre können einen den Patienten identifizierenden Aufkleber haben, wobei variierende und unvorhersagbare enthalten könne eine relativ große Menge an Probenflüssigkeit.
Frühere spektrophotometrische Analysesysteme erfüllen ihre Gestaltungskriterien angemessen, und sie teilen im allgemeinen einen Teil der Probe in einen sekundären Behälter oder ein Rohr entsprechender Größe ab. Diese Technik kann Komplexität hinzufügen. und die Zeit verlängern, die zum Verarbeiten einer einzigen Probe erforderlich ist. Diese Maßnahme kann zusätzliche Kosten für Apparatur sowie Verzögerungen bei der Verarbeitung einführen und kann das spektrophotometrische Abtasten durch den Patientaufkleber hindurch umfassen.
Beispiele erfolgreicher Analysegeräte mit einer spektrophotometrischen Messung durch die Meßspitze sind in der (i) dem Patent der Vereinigten Staaten mit der Nummer 5,846,492 mit dem Titel "Sample Quality Measurement And/Or Analyte Measurement In Dispensing Tip Of An Analyzer (Probenqualitätsmessung und/oder Analytenmessung in der Ausgabespitze eines Analysegerätes)", ausgegeben an Jacobs u. a. am 8. Dezember 1998; und auch in (ii) dem Patent der Vereinigten Staaten mit der Nummer 6,013,528 , mit dem Titel "Analyzer Throughput Featuring Through-The-Tip Analysis (Durchsatz bei einem Analysegerät, das die Analyse durch die Spitze als Merkmal hat)", ausgegeben an Jacobs u. a. am 11. Januar 2000 gezeigt. Siehe auch die EP 0 864 867 , deren Offenbarung die Grundlage für den einleitenden Teil des hieran angehängten Anspruchs 1 bildet.
Viele klinische Analysegeräte stellen einen im allgemeinen seriellen oder linearen Weg abhängiger Ereignisse zum Verarbeiten jeder Probe zur Verfügung. Diese serielle Prozedur muß im allgemeinen in einer bestimmten Reihenfolge durchgeführt werden, und jeder Schritt muß beendet werden, bevor der nächste beginnen kann. Zum Beispiel kann ein Prozeß für ein Analysegerät die Schritte des Probenbehandelns, des Ansaugens eines Teils der Probe in eine Meßspitze, des Ausgebens eines Teils der Probe auf ein Testelement oder einen Träger und dann das Anordnen der Spitze umfassen. Die Zeit, die erforderlich ist, eine einzelne Probe vollständig zu verarbeiten, kann als die Verarbeitungszeit bezeichnet werden, und jeder Schritt der Gesamtzeit kann als ein Taktzyklus oder der "Herzschlag" bezeichnet werden.
Ein derartiges Analysegerät könnte verschiedene Komponenten umfassen, einschließlich eines Probenhandhabungsbehälters oder Magazins zum Halten der primären Sammelbehälter, eine Meßsonde oder einen Rüssel, die/der sich um die Stationen des Analysegerätes bewegen kann, einen oder mehreren bevorzugt entsorgbare Spitzen, die an dem Rüssel befestigt sind, und eine Meßpumpe, die an dem Rüssel zum Erzeugen von Teilvakuum oder Partialdruck befestigt ist, um ausgewählt eine bestimmte Menge an Probenflüssigkeit in die Spitze einzusaugen oder aus ihr abzugeben. Zusätzlich umfassen Analysegeräte oftmals die Komponen ten, die für ein Dünnfilm- oder Naßchemikaliensystem erforderlich sind, so wie einen Vorrat an Testelementen, einen Inkubator, Reagenz- und Untersuchungsvorräte usw.
Es ist im allgemeinen wünschenswert, die Menge der Probe, die zur Verwendung in einem Analysegerät erforderlich ist, zu minimieren, da jedweder Teil der Probe, der für einen bestimmten Arbeitsgang verwendet wird, später nicht in einem weiteren Prozeß oder Arbeitsgang eingesetzt werden kann. Wenn das Analysegerät verwendet wird, ist die Komponente, die tatsächlich die Flüssigkeit der Probe berührt, die Spitze.
Viele der Meßspitzen, die in Analysegeräten verwendet werden, sind entsorgbar, obwohl die Spitze auch dauerhaft sein kann. Entsorgbare Spitzen haben im allgemeinen ein relativ enges zylindrisches Ende, verbunden mit einem kleinen Konus, der wiederum mit einem größeren im allgemeinen zylindrischen Körper verbunden ist. Für die optimale Genauigkeit beim Ablesen und um die notwendige Probenmenge zu minimieren, ist es wünschenswert, die spektrophotometrische Messung durch den zwischengeschalteten Konus der Meßspitze vorzunehmen.
Als ein Beispiel wird die vorliegende Erfindung in bezug auf klinische Analysegeräte und Probenqualitätsmessung beschrieben werden. Es sollte jedoch verstanden werden, daß die vorliegende Erfindung irgendeine Vorrichtung oder ein Verfahren mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung betrifft und nicht auf einen bestimmten Gestaltungstyp beschränkt ist.
Ein Verfahren, die Möglichkeit der Erfassung einer Probenqualität in ein Analysegerät einzubauen, kann darin bestehen, einen Probenqualitätsmeßschritt zwischen dem Schritt des Ansaugens der Probe in die Spitze und dem Schritt des Ausgebens der Probe auf das Testelement einzufügen. Jedoch kann es sein, daß die Probenqualitätsmessung so lange dauert wie die Zeit, die Probe auf dem Testelement auszumessen. Diese bestimmte Verfahren wird daher in nicht wünschenswerter Weise die Länge des Taktzyklus des Analysegerätes erhöhen. Zusätzlich würde dieses bestimmte Verfahren in unerwünschter Weise das anfängliche Ansaugen eines größeren Teiles der Probe fordern, um den Flüssigkeitspegel in den zwischengeschalteten Konus der Meßspitze anzuheben. Darüber hinaus kann diese Technik wesentliche ermöglichende Software erfordern, um die Meßspitze an einen neuen Ort für das Ablesen der Probenintegrität zu bewegen.
Demgemäß stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Analysieren eines Teils einer Flüssigkeitsprobe zur Verfügung, während die Probe sich in der Meßspitze befindet, die verwendet wird, um die Probenflüssigkeit anzusaugen und auch, um sie auf ein Träger-Testelement abzugeben, wie es in Anspruch 1 definiert ist. Die spektrophotometrische Analyse geschieht bei der Probenflüssigkeit, während sie sich noch in der Spitze befindet. Die Spitze kann in eine Küvette umgewandelt werden, ohne einen zusätzlichen Behälter oder eine Küvette zu erfordern. Die vorliegende Erfindung kann das Messen der Probenqualität umfassen.
Ein möglicher Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft das Verbessern des Durchsatzes eines Analysegerätes, indem eine Probenqualitätsmessung in einem Prozeß ausgeführt wird, der parallel zu dem Haupttaktzyklus des Analysegeräts geschieht. Die Probenqualitätsmessung kann somit angeordnet werden, nachdem ein Teil der Probe bereits auf das Testelement ausgegeben worden ist und nachdem die Meßspitze von einem Rüssel entfernt worden ist. Dieses neue Verfahren würde eine Notwendigkeit bei dem Analysegerät beseitigen, einen Taktzyklus zu erweitern oder zu überspringen und kann auch das Erfordernis eines zusätzlichen Probenvolumens beseitigen.
Ein möglicher Weg, die spektrophotometrische Messung durchzuführen, nachdem die Meßspitze von dem Rüssel entfernt worden ist, besteht darin, zunächst das Ende der Meßspitze zu dichten oder zu krimpen, wobei spontan eine Küvette zum Halten des verbleibenden Teiles der Probe während der Messung gebildet wird.
Ein verbesserter Prozeß mit einem Analysegerät gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung kann die Schritte des Probenhandhabens, des Ansaugens eines Teils der Probe in eine Meßspitze und des Ausgebens eines Teils der Probe auf ein Testelement oder einen Träger umfassen. Als nächstes kann sich ein Rüssel, der die Meßspitze hält, in eine Spitzenausstoßposition bewegen. Dann kann ein Positionssensor verwendet werden, um zu erfassen, daß sich der Rüssel und die Meßspitze in die Spitzenausstoßposition bewegt haben, und der Sensor kann eine Klammer auslösen, um die Spitze an ihrem Ort zu halten, während sich der Rüssel weghebt. Bevorzugt nach einer kurzen Verzögerungszeit, damit sich das Probenfluid setzen kann, wird eine Spektrophotometerablesung durch den Konus der Spitze vorgenommen. Die Klammer kann dann gelöst werden, was es ermöglicht, daß die Spitze in einen Abfallbehälter fällt.
In optionalen Schritten kann eine Meßpumpe Probenfluid einen kurzen Weg hinauf in die Spitze ziehen, um eine kleine Luftblase am Ende der Spitze zu bilden, und das Ende der Meßspitze kann versiegelt werden, um eine virtuelle Küvette zu bilden.
Ein weiterer optionaler Schritt der vorliegenden Erfindung kann das Ansaugen eines ausgewählten Hilfsvolumens an Probenflüssigkeit aus der Spitze oder Küvette nach der Probenqualitätsmessung sowie das Leiten dieser Hilfsprobe an ein naßchemisches Analysesystem umfassen. Oder, anstatt an ein naßchemisches System, kann die Hilfsprobe an ein Verdünnersystem gegeben werden, wo sie verdünnt und weiter zu der Probenverarbeitungsvorrichtung geleitet wird, um wenigstens einen klinischen chemischen Test und eine Analyse bei der verdünnten Flüssigkeit zu wiederholen.
Demgemäß umfassen einige Vorteile des vorliegenden Systems und des Verfahrens den verbesserten Durchsatz, die Möglichkeit, viel kleine Volumina an Probenflüssigkeit zu verwenden, wodurch jedwedes Erfordernis nach einem getrennten Vorrat an Küvetten zusätzlich zu den Meßspitzen beseitigt wird. Ein zusätzlicher Vorteil liegt in dem Bereitstellen der Erfassung durch einen Konus der Meßspitze anstatt durch irgendein Etikett, das sich auf einem primären Patientensammelbehälter befinden kann.
Zusätzliche Vorteile der vorliegenden Erfindung umfassen das Durchführen einer spektrophotometrischen Analyse in einer einfacheren und kostengünstigeren Weise. Ein weiterer Vorteil liegt im Erhalt von Ergebnissen der spektrophotometrischen Analyse in kürzerer Zeit, ohne das Verlängern oder Weglassen eines Taktzyklus.
Bei den Verfahren der vorliegenden Erfindung wird die Messung der Probenqualität bevorzugt mit einem Spektrophotometer durchgeführt.
Weiter wird der Durchsatz des Analysegerätes bevorzugt auf eine Rate größer als bei einem seriellen Verfahren zum Betreiben eines Analysegerätes erhöht.
Wenigstens einige der Verfahrensschritte der vorliegenden Erfindung können automatisch von einem Computer durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung kann auch den Schritt des Leitens des Hilfsvolumens an Probenflüssigkeit zu einem Naßchemie-Analysesystem aufweisen.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ermöglicht es auch, daß ein Verfahren zum Analysieren eines Teils einer Flüssigkeitsprobe in einem klinischen Analysegerät durchgeführt wird, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Bereitstellen eines oder mehrerer Probenbehälter, die eine Menge einer Flüssigkeitsprobe halten, und Bereitstellen eines klinischen Analysegeräts mit einer Proben-Handhabungsvorrichtung, einem Meßsystem, einem Vorrat an Reagenzien; und
gleichzeitiges Durchführen wiederholter Zyklen eines ersten klinischen chemischen Prozesses, wobei klinische Tests durchgeführt werden, eines parallelen Spektrophotometrieprozesses, bei dem spektrophotometrische Analyse durchgeführt wird, und eines parallelen zweiten klinischen chemischen Prozesses, bei dem klinische Tests durchgeführt werden;
wobei wenigstens ein Teil der Probenflüssigkeit von dem ersten klinischen chemischen Prozeß zu dem spektrophotometrischen Prozeß geleitet wird und wenigstens ein Teil der Probenflüssigkeit von dem spektrophotometrischen Prozeß zu dem zweiten klinischen chemischen Prozeß geleitet wird.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein klinisches Analysegerät zur Verfügung, wie es in Anspruch 12 definiert ist.
Diese und verschiedene weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen deutlich, wenn sie im Zusammenhang mit den angehängten Zeichnungen betrachtet werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Analysesystems von außen, das gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung angeordnet ist;
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Teiles eines Analysesystems;
3–9 sind schematische Teilansichten von Bereichen eines Analysesystems, die die Arbeitsweise des Analysegeräts gemäß einem Verfahren der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
10–13 sind schematische Teilansichten von Bereichen eines Analysesystems, die insbesondere einen konischen Bereich einer Meßspitze während des Betriebes des Analysegeräts gemäß einem Verfahren der vorliegenden Erfindung zeigen;
14 ist eine perspektivische Teilansicht eines Proben-Handhabungssystems und eines Probenmeßsystems eines Analysegeräts; und
15 eine perspektivische Teilansicht eines klinischen chemischen Systems eines Analysegeräts.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist in ihren Eigenschaften lediglich veranschaulichend, und somit beschränkt sie in keiner Weise die vorliegende Erfindung, ihre Anwendung oder Einsatzgebiete. Zahlreiche Modifikationen können von den Fachleuten vorgenommen werden, ohne daß man sich vom Umfang der Erfindung entfernt, wie sie in den angehängten Ansprüchen definiert ist.
Mit Bezug auf die Zeichnungen sind verschiedene Komponenten eines klinischen Analysegerätes veranschaulicht, wobei eine der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im allgemeinen bei 10 gezeigt ist. Das veranschaulichte Analysegerät 10 ist natürlich nur eine von vielen unterschiedlichen Gestaltungen eines Analysegeräts innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform umfaßt das Analysegerät 10, das in den Zeichnungen veranschaulicht ist, eine Hauptbetriebseinheit 12 und eine Bedienersteuereinheit 14. Die Betriebseinheit 12 umfaßt bevorzugt ein äußeres Gehäuse 16, ein Proben-Handhabungs- oder Zufuhrsystem 18 zum Halten und Organisieren einer Anzahl von primären Patientensammelbehältern 20, ein Probenmeßsystem 22 zum Ansaugen und Abgeben von Teilen ein zelner Proben 24 und zum Bewegen derselben durch die verschiedenen Arbeitsstationen des Analysegeräts 10 und ein Probenverarbeitungssystem 26 zum Ausführen der gewünschten klinischen Tests bei den und der Analyse der Proben 24. Die Bedienersteuereinheit 14 umfaßt bevorzugt einen Monitor und eine Tastatur 28 zum Betreiben 28 des Analysegeräts 10 ebenso wie den Computer des Analysegeräts 10, einschließlich zum Beispiel einem Mastercomputer, einem Planungscomputer und Computer von Untersystemen.
Die Auswahl einer bestimmten Gestaltung für das Proben-Handhabungssystem 18 ist für die vorliegende Erfindung nicht wichtig, kann jedoch eine Haltefläche oder ein Becken 30 zum Halten einer Anzahl von Probeablageeinheiten 32 umfassen, von denen jede mehrere primäre Patientensammelbehälter 20 hält. Das Proben-Handhabungssystem kann entlang der Vorgaben des Proben-Handhabungssystems 18, das in 15 gezeigt ist, angeordnet sein, kann jedoch natürlich eine Vielfalt von Gestaltungen aufweisen. Derartige weitere Gestaltungen können ein rechtwinkliges Probenbecken, lineare Probenablageeinheiten oder eine andere geeignete Gestaltung umfassen.
Der "primäre Patientensammelbehälter" ist ein Behälter, in den anfangs biologische Flüssigkeit eines Patienten, üblicherweise Blut, gebracht wird. Der Behälter ist im allgemeinen mit einem Etikett versehen und wird als Vorbereitung für das Prüfen bearbeitet. In dem Fall von Gesamtblut umfaßt eine solche Bearbeitung oftmals die Phasentrennung, bei der flüssiges Serum oder Plasma von der Zellenphase, die die Blutzellen aufweist, getrennt wird, üblicherweise mit einer Geltrennungsbarriere.
Das Probenmeßsystem 22 kann bevorzugt entsprechend den Vorgaben angeordnet sein, wie sie in der 2 gezeigt sind, kann jedoch eine Vielfalt von Gestaltungen haben. Das Probenmeßsystem 22, das in 2 gezeigt ist, umfaßt eine Basis 34, die für die ausgewählte Längsbewegung auf einer horizontalen Schiene 36 angeordnet ist, einen horizontalen Antriebsmechanismus (nicht gezeigt), einen vertikalen Schlitten 38, der an einen vertikalen Antriebsmechanismus 40 für die ausgewählte vertikale Bewegung in Bezug auf die Basis 34 gekoppelt ist, und einen Rüssel 42, der an der vertikalen Zahnstange 38 befestigt ist. Im wesentlichen kann sich der Rüssel 42 in wenigstens zwei Dimensionen innerhalb einer vertikalen Ebene, die durch die Schiene 36 definiert ist, bewegen. Ein solches Meßsteuersystem 22 ist zum Beispiel in dem Patent der Vereinigten Staaten mit der Nummer 4,340,390 beschrieben.
Wegen der empfindlichen Beschaffenheit der Probenflüssigkeit 24 ist es wünschenswert, das Probenmeßsystem zu betreiben, ohne daß irgendein Teil des Rüssels 42 die Probenflüssigkeit 24 berühren darf. Demgemäß hat das Analysegerät 10 bevorzugt einen Vorrat an rohrförmigen Meßspitzen 44, die bevorzugt entsorgbar sind. Die Meßspitzen 44, die in den Zeichnungen gezeigt sind, können entfernbar an einem Ende des Rüssels 42 befestigt sein und haben einen rohrförmigen Körper 46 und einen dazwischen liegenden Konus 48 und eine Kapillarspitze 50.
Eine Meßpumpe 52 ist betrieblich mit einem Lumen, das durch den Rüssel 42 und die Meßspitze 44 definiert ist, zum wahlweisen Erzeugen verschiedener Größen an Teilvakuum und Partialdruck gekoppelt. Die Meßpumpe und damit die Meßanordnung 22 ist in der Lage, ein solches Teilvakuum und einen Partialdruck zu verwenden, um wahlweise Mengen der Probenflüssigkeit 24 anzusaugen und abzugeben.
Wie es leicht offensichtlich wird, ist das Material der Meßspitzen 44 bevorzugt so ausgewählt, daß es den Durchlaß von nahinfraroter und benachbarter sichtbarer Strahlung erlaubt. Die Meßspitzen 44 sind bevorzugt frei von Etiketten, da jedwede Etikettierung ausschließlich auf den primären Sammelbehältern 20 vorgenommen werden kann. Materialien, die für Meßspitzen 44 zweckmäßig sind, können Polymere, so wie Polypropylen und Polyethylen, umfassen.
Das Probenverarbeitungssystem 26 hat eine Ausrüstung zum Durchführen verschiedener klinischer chemischer Tests, die ein Dünnfilmsystem mit einem Vorrat an Reagenzien und Testelementträger und/oder Naßchemieapparatur und irgendein anderes geeignetes Prüfsystem für die klinische Chemie umfassen kann. Das veranschaulichte Probenverarbeitungssystem 26 hat einen Vorrat an Dünnfilmträger, einen sich drehenden Inkubator 56, einen Vorrat 58 an Refferenzfluid, ein Elektrometer 60, ein System 62 für Immunowaschfluid und andere Apparatur der klinischen Chemie, die in den Zeichnungen gezeigt ist. Das Probenverarbeitungssystem 26 kann Apparaturen umfassen, um potentiometrische, kolorimetrische und andere klinische chemische Tests auszuführen.
Das Analysegerät 10 umfaßt bevorzugt herkömmliche klinische Chemie für verschiedene Untersuchungen, die Testelemente verwenden. Der Ausdruck "Testelement" bedeutet jedwedes Reaktionsgefäß, in das wenigstens ein Reagenz vorab eingebracht worden ist, zum Beispiel Dünnfilm- oder Trockenträger-Testelemente. Solche Träger sind zum Beispiel in dem Patent der Vereinigten Staaten mit der Nummer 3,992,158 beschrieben. Ein weiteres Beispiel eines Testelementes würde einen Becher oder ein Gefäß mit einem Hohlraum umfassen, der mit einem oder mehreren Antikörpern vorab beschichtet worden ist, wie es in dem Patent der Vereinigten Staaten mit der Nummer 5,441,895 beschrieben ist.
Im Betrieb bewegt sich das Probenmeßsystem 22 um das Analysegerät 10 zwischen den verschiedenen Betriebsstationen in einer zyklischen, periodischen Weise. Zunächst bewegt sich das Probenmeßsystem 22 aus einer anfänglichen oder Heimposition in eine Position oberhalb einer Ablage für entsorgbare Meßspitzen 44, aus der sich der Rüssel 42 absenkt und eine Meßspitze 44 aus der Ablage für die Spitzen aufnimmt. Das Probenmeßgerät 22 bewegt dann den Rüssel 42 über das Proben-Handhabungssystem 18. Der Rüssel 42 senkt sich ab und führt die Meßspitze 44 in einen primären Sammelbehälter 20 ein. Die Meßpumpe 52 erzeugt ein Teilvakuum und ein Teil der Probe 24 des Patienten wird in die Spitze 44 eingesaugt.
Als nächstes bewegt sich das Probenmeßsystem 22 über ein Testelement, die Meßpumpe 50 erzeugt einen Partialdruck und ein Teil der Probenflüssigkeit 24 in der Meßspitze 44 wird auf das Testelement ausgegeben. Danach kann das Testelement zu einem Inkubator 56 überführt werden, in dem es bebrütet wird (möglicherweise auch mit Drehung des Inkubators), bis es an einer Teststation abgelesen oder erfaßt wird. Die Teststation kann im allgemeinen einen kolorimetrischen oder potentiometrischen Detektor umfassen.
Zusätzliche Schritte und Prozesse können von dem Probenverarbeitungssystem 26 in einer herkömmlichen Weise durchgeführt werden. Wenn sie beendet sind, wiederholt sich der Taktzyklus. Die Zeit, die erforderlich ist, einen derartigen Zyklus zu beenden, definiert den Herzschlag des Analysegeräts.
Ein Vorschlag, Probenqualitätsmessungen zu dem obigen System hinzuzufügen, ist es, einfach Messungen der Probenqualität in den Taktzyklus des Analysegerätes in einer seriellen Weise einzuschalten. Ein derartiger serieller Ansatz würde jedoch den Taktzyklus unerwünscht verlängern oder es erfordern, daß das Analysegerät einen Taktzyklus überspringt, um die Messung der Probenqualität durchzuführen. Dieser Ansatz würde somit eine unerwünschte Verringerung des Durchsatzes im Analysegerät hervorrufen, da die Probenqualitätsablesung so viel Zeit in Anspruch nehmen würde, wie das Messen einer Probe auf einem neuen Testelement.
Dieser Ansatz würde auch wesentliche Modifikationen bei der Software des Analysegerätes erfordern, um es dem Rüssel 42 und der der Meßspitze 44 zu ermöglichen, sich an einen neuen Ort zu bewegen, an dem der Probenintegritätsleseblock angeordnet ist. Auch würde zusätzliches Probenfluid erforderlich sein, da der Pegel des Probenfluides für ein genaues Ablesen in dem Konus der Meßspitze sein muß.
Demgemäß stellt das Probenqualitätssystem der vorliegenden Erfindung statt dessen das neue Konzept zur Verfügung, die Probenqualitätsmessung in einem parallelen Prozeß zu dem herkömmlichen Probenverarbeitungssystem durchzuführen. Das Konzept besteht darin, eine Probenqualitätsvorrichtung die Spitze greifen zu lassen, wenn das Meßsystem dabei ist, sie auszustoßen. Dieser parallele Prozeß ermöglicht es dem Probenqualitätssystem, mehrere Sekunden zur Verfügung zu haben, um die Spitze in die Position zu bewegen, die Probenqualitätsablesung durchzuführen und die Spitze zu entsorgen, ohne den Taktzyklus oder den Durchsatz des Analysegerätes zu stören.
Ein Beispiel des neuen Probenqualitätssystems 62 der vorliegenden Erfindung ist in den Zeichnungen gezeigt. Insbesondere ist der Betrieb eines Probenqualitätssystems 62 in den 3–13 veranschaulicht. Die 3–5 zeigen den Rüssel 42 vor und nach dem Aufnahmen einer entsorgbaren Meßspitze 44 und dann, nachdem etwas Flüssigkeitsprobe 24 in die Spitze 44 eingesaugt worden ist.
Ein weiteres neues Merkmal der vorliegenden Erfindung ist in den 6–9 veranschaulicht, das auftritt, nachdem das Probenverarbeitungssystem 26 die verschiedenen Arbeitsgänge und Prüfungen während eines normalen Taktzyklus durchgeführt hat und bevor die Spitze 44 von dem Rüssel 42 entfernt und schließlich entsorgt wird. Gemäß diesem neuen Merkmal wird das Probenqualitätssystem 62 zunächst das Ende der Spitze 44 krimpen, um zu verhindern, daß Probenfluid während und nach dem Prozeß des Ausstoßens der Spitze verloren geht. Als ein Ergebnis wird die gekrimpte Spitze im wesentlichen eine virtuelle Küvette 64 zum Halten des Probenfluids.
Das Probenqualitätssystem 62 kann dann eine Absorptionsmessung durchführen, während das Probenmeßsystem 22 die nächste Spitze 44 aufnimmt und Fluid 24 ansaugt, womit der Haupttaktzyklus weitergeführt wird.
Diese zusätzlichen Schritte sind in den 6–9 veranschaulicht. Zuerst wird die Probenflüssigkeit 24 weiter auf einen etwas höheren Pegel in der Meßspitze 44 angesaugt, was einen Teil der Kapillarspitze 50 frei von Fluid 24 läßt. Irgendein geeigneter Typ einer geheizten Presse oder Klemme 66 kann verwendet werden, um einen Teil der Kapillarspitze 50 zu versiegeln. Anschließend an das Entfernen der Meßspitze 44 von dem Rüssel wird die Meßspitze 44 versiegelt und wird zu einer Küvette 64, wie in 8 gezeigt, und die Messung der Probenqualität wird durchgeführt, wie in 9 gezeigt.
Die Messung der Probenqualität der vorliegenden Erfindung wird mit einem Spektrophotometer 68 durchgeführt. Das Spektrophotometer 68 ist in den Zeichnungen nur schematisch gezeigt und wird nicht in allen Einzelheiten beschrieben, da irgendein geeignetes Spektrophotometer verwendet werden kann, vorausgesetzt, es arbeitet akzeptabel und spricht bevorzugt auf Strahlung in dem nahinfraroten und benachbarten sichtbaren Lichtbereich mit ausreichender Präzision an. Der Ausdruck "nahinfrarote und benachbarte sichtbare Strahlung" oder Licht bedeutet Strahlung zwischen ungefähr 400 und 2500 nm, und bevorzugt zwischen ungefähr 475 und 1075 nm. Zweckmäßige durchscheinende oder transparente Materialien für die Meßspitze, die die gewünschte spektrale Durchdringung ermöglichen, sind diejenigen, die üblicherweise verwendet werden, um entsorgbare Spitzen für klinische Analysegeräte herzustellen, einschließlich Polypropylen und Polyethylen.
Im Betrieb wird die Küvette 64 an der Probenqualitätsstation angeordnet, und ein Strahl aus bevorzugt nahinfraroten und benachbarten sichtbaren Wellenlängen wird durch die Küvette 64 und jedwede darin enthaltene Flüssigkeit geleitet. Durchgelassene Strahlung wird spektrophotometrisch von dem Spektrophotometer 68 analysiert. Das Signal, das von dem Detektor erzeugt wird, wird dann mit der Konzentration der Zielsubstanzen korreliert.
Ein bevorzugter Satz der Zielsubstanzen sind diejenigen, die Probenqualität angeben, insbesondere diejenigen, die aus der Gruppe bestehend aus Hämoglobin, Lipiden, Bilirubin und Biliverdin ausgewählt sind. Jedoch kann mit dieser Erfindung jedwede Zielsubstanz, die durch ihr Absorptionsspektrum spektrophotometrisch erfaßt werden kann, korreliert und erfaßt werden. Genauer können nun bestimmte Untersuchungen, die zuvor auf Träger-Testelementen durchgeführt worden sind, spektrophotometrisch durch die Spitze durchgeführt werden.
Zusätzlich zum Prüfen der Probenqualität kann jedwede Zielsubstanz, die spektrophotometrisch analysierbar ist, bevorzugt, indem nahinfrarote und benachbarte sichtbare Wellenlängen verwendet werden, von dem Spektrophotometer analysiert werden, während die Patientenprobe in der Meßspitze ist. Solche möglichen Zielsubstanzen umfassen unter anderem Hämoglobin, Albumin und Glukose. Durch Prüfen dieser Zielsubstanzen in der Spitze ist es nicht notwendig, weitere Untersuchungen durchzuführen (die das Analysegerät bevorzugt wegläßt), wenn die Probe während des normalen Taktzyklus von dem Probenverarbeitungssystem geprüft wird.
Diese Technik verbessert den Gesamtdurchsatz des Analysegeräts 10 stark, da die spektrophotometrische Erfassung in einem parallelen Prozeß zu dem standardmäßigen Analyseprozeß durchgeführt wird. Auch benötigt die spektrophotometrische Messung durch die Spitze 44 nur ungefähr vier Sekunden für alle Zielsubstanzen, verglichen mit ungefähr vier Sekunden für jede getrennte Untersuchung, die auf einem Träger-Testelement durchgeführt wird. Zusätzlich wird die "Zeit bis zum Ergebnis" durch spektrophotometrische Analyse durch die Spitze ebenfalls auf ungefähr 4 Sekunden für die Analyse durch die Spitze verbessert, im Vergleich zu ungefähr 5 Minuten auf einem Träger-Testelement.
Das Prüfen auf diese Weise, während sich Probenflüssigkeit in der Meßspitze befindet, kann auch mit einer Art Temperatursteuerung durchgeführt werden. Eine solche Temperatursteuerung der Flüssigkeitsprobe kann durch Steuern der Temperatur an der Teststation geschehen, kann jedoch auch durch Heizen oder Kühlen der Flüssigkeitsprobe in den primären Behältern durchgeführt werden oder während die Flüssigkeit in der Meßspitze ist usw.
Obwohl die Test, die von dem Probenverarbeitungssystem 26 durchgeführt werden, bevorzugt diejenigen spektrophotometrischen Test vermeiden, die durch die Spitze 44 geschehen, ist es auch möglich, derartige Untersuchungen während des primären Taktzyklus zu wiederholen, um eine Prüfung für ihre Genauigkeit zu erlangen.
Zusätzlich kann ein weiterer optionaler Schritt der vorliegenden Erfindung das Ansaugen eines ausgewählten Hilfsvolumens an Flüssigkeitsprobe von der Spitze oder Küvette nach der Probenqualitätsmessung und das Weiterleiten dieser Hilfsprobe an ein Naßchemie-Analysesystem umfassen. Darüber hinaus kann anstatt an ein Naßchemiesystem die Hilfspro be an ein Verdünnersystem weitergegeben werden, in dem sie verdünnt und zu der Probenverarbeitungsvorrichtung geführt wird, um wenigstens einen klinischen chemischen Test und eine Analyse bei der verdünnten Flüssigkeit zu wiederholen.
Es sollte verstanden werden, daß eine unbegrenzte Anzahl an Ausgestaltungen für die vorliegende Erfindung realisiert werden könnte. Die voranstehende Diskussion beschreibt lediglich beispielhafte Ausführungsformen, die die Grundsätze der vorliegenden Erfindung veranschaulichen, deren Umfang in den folgenden Ansprüchen angegeben ist. Die Fachleute werden schnell aus der Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen erkennen, daß zahlreiche Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne daß man sich vom Umfang der vorliegenden Erfindung entfernt.

Claims

Verfahren zum Durchführen einer spektrophotometrischen Analyse bei einem Teil einer Flüssigkeitsprobe in einem klinischen Analysegerät (10), das die Schritte aufweist: Bereitstellen eines oder mehrerer Probenbehälter (20), die eine Menge einer Flüssigkeitsprobe halten, und Bereitstellen eines klinischen Analysegeräts (10) mit einer Proben-Handhabungsvorrichtung (22), einem Meßsystem (26), einem Vorrat an Meßspitzen (44) und einem Vorrat an Reagenzien; und Durchführen sich wiederholender Zyklen i) eines ersten klinischen chemischen Prozesses, welcher klinische Tests ausführt, und ii) eines spektrophotometrischen Prozesses, der eine spektrophotometrische Analyse bei einer Flüssigkeitsprobe in einer Meßspitze (44) durchführt; wobei ein Teil der Flüssigkeitsprobe zu dem ersten klinischen chemischen Prozeß von einer Meßspitze (44) zugeführt wird, die an dem Meßsystem (26) befestigt ist, und dann ein weiterer Teil der Flüssigkeitsprobe dem spektrophotometrischen Prozeß zugeführt wird; und wobei der Teil, der dem spektrophotometrischen Prozeß zugeführt worden ist, dem spektrophotometrischen Prozeß in der Meßspitze (44) zugeführt wird, die an dem Meßsystem (26) befestigt gewesen ist, als der erste Teil der Flüssigkeitsprobe dem ersten klinischen chemischen Prozeß zugeführt worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß: die spektrophotometrische Analyse durchgeführt wird, nachdem die Meßspitze (44) von dem Meßsystem (26) entfernt worden ist und wenn das Meßsystem die nächste Spitze (44) aufnimmt, und wobei der erste klinische chemische Prozeß und der spektrophotometrische Prozeß wenigstens teilweise gleichzeitig und parallel in dem klinischen Analysegerät (10) bei den beiden jeweiligen Teilen der Flüssigkeitsprobe aus dem Behälter (20) durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem: das Meßsystem (26) eine Meßsonde (42) und eine Meßpumpe (52), die mit der Meßsonde (42) gekoppelt ist, aufweist; die Meßspitze (44) eine rohrartige Form mit einer Meßöffnung an einem Ende hat; die spektrophotometrische Analyse eine Probenqualitätsmessung ist; und die sich wiederholenden Zyklen weiter aufweisen: (a) Befestigen der Meßspitze (44) an der Meßsonde (42), um eine Meßanordnung zu erzeugen; (b) Bewegen der Meßanordnung in eine anfängliche Ansaugposition, in der die Meßöffnung der Spitze (44) in eine Flüssigkeitsprobe des Probenbehälters (20) eingetaucht ist; (c) Erzeugen eines Teilvakuums mit der Meßpumpe (52), was bewirkt, daß ein ausgewähltes Volumen der Flüssigkeitsprobe aus dem Probenbehälter (20) in die Spitze (44) angesaugt wird; (d) Bewegen der Meßanordnung an eine Auslaßposition; (e) Erzeugen eines Partialdruckes mit der Meßpumpe (52), was bewirkt, daß der erste Teil der Flüssigkeitsprobe aus der Meßspitze (44) auf ein Testelement ausgegeben wird, so daß das klinische Analysegerät (10) dann den wenigstens einen klinischen chemischen Test und eine Analyse durchführen kann; (f) Bewegen der Meßanordnung an eine Spitzen-Ausstoßposition; und (g) Entfernen der Meßspitze (44) von der Meßsonde (42), so daß die Probenqualitätsmessung bei dem zweiten Teil der Flüssigkeitsprobe in der ausgestoßenen Spitze (44) durchgeführt werden kann; wobei: die Schritte (a) bis (e) einen primären Analysezyklus definieren; die Schritte (f) und (g) einen sekundären Probenqualitätszyklus definieren; und wenigstens Teile des primären und des sekundären Zyklus gleichzeitig und parallel ablaufen.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem Testelemente Dünnfilmträger sind.
Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, bei dem der Schritt des Durchführens einer Probenqualitätsmessung das Durchführen wenigstens eines zusätzlichen Tests umfaßt, der auch während des Schritts des Durchführens klinischer chemischer Test ausgeführt wird, weiter mit dem zusätzlichen Schritt: Vergleichen der Ergebnisse der Tests und Verwenden des Vergleichs, um das Analysegerät (10) zu kalibrieren.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem: das Meßsystem eine Meßsonde (42) und eine Meßpumpe (52), die mit der Meßsonde (42) gekoppelt ist, aufweist; die Meßspitze eine rohrartige Form mit einer Meßöffnung an einem Ende hat; und die sich wiederholenden Zyklen weiter aufweisen: (a) Befestigen der Meßspitze (44) an der Meßsonde (42), um eine Meßanordnung zu erzeugen; (b) Bewegen der Meßanordnung in eine anfängliche Ansaugposition, in der die Meßöffnung der Spitze (44) in eine Flüssigkeitsprobe des Probenbehälters (20) eingetaucht ist; (c) Erzeugen eines Teilvakuums mit der Meßpumpe (52), was bewirkt, daß ein ausgewähltes Volumen der Flüssigkeitsprobe aus dem Probenbehälter (20) in die Spitze (44) angesaugt wird; (d) Bewegen der Meßanordnung an eine Auslaßposition; (e) Erzeugen eines Partialdruckes mit der Meßpumpe (52), was bewirkt, daß der erste Teil der Flüssigkeitsprobe aus der Meßspitze (44) auf ein Testelement ausgegeben wird, so daß das klinische Analysegerät (10) dann den wenigstens einen klinischen chemischen Test und eine Analyse durchführen kann; (f) Bewegen der Meßanordnung an eine Spitzen-Ausstoßposition; und (g) Entfernen der Meßspitze (44) von der Meßsonde (42), so daß die spektrophotometrische Messung bei dem zweiten Teil der Flüssigkeitsprobe in der ausgestoßenen Spitze (44) durchgeführt werden kann; wobei: die Schritte (a) bis (e) einen primären Analysezyklus definieren; die Schritte (f) und (g) einen sekundären spektrophotometrischen Zyklus definieren; und wenigstens Teile des primären und des sekundären Zyklus gleichzeitig und parallel ablaufen.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Meßspitze (44) einen rohrförmigen Körper (46) und eine Kapillarspitze (50) hat, die durch einen Konus (48) verbunden sind; so daß die Probenqualitätsmessung durch den Konus (48) der Spitze (44) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, bei dem der Schritt der Probenqualitätsmessung das Messen von Hämoglobin, Lipiden, Bilirubin und Biliverdin umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem: das Meßsystem (20) eine Meßsonde (42) und eine Meßpumpe (52), die mit der Meßsonde (42) gekoppelt ist, aufweist; die Meßspitze (44) eine rohrartige Form mit einer Meßöffnung an einem Ende hat; die spektrophotometrische Analyse eine Probenqualitätsmessung ist; und die sich wiederholenden Zyklen weiter aufweisen: (a) Befestigen der Meßspitze (44) an der Meßsonde (42), um eine Meßanordnung zu erzeugen; (b) Bewegen der Meßanordnung in eine anfängliche Ansaugposition, in der die Meßöffnung der Spitze (44) in eine Flüssigkeitsprobe des Probenbehälters (20) eingetaucht ist; (c) Erzeugen eines Teilvakuums mit der Meßpumpe (52), was bewirkt, daß ein ausgewähltes Volumen der Flüssigkeitsprobe aus dem Probenbehälter (20) in die Spitze (44) angesaugt wird; (d) Bewegen der Meßanordnung an eine Auslaßposition; (e) Erzeugen eines Partialdruckes mit der Meßpumpe (52), was bewirkt, daß der erste Teil der Flüssigkeitsprobe aus der Meßspitze (44) auf ein Testelement ausgegeben wird, so daß das klinische Analysegerät (10) dann den wenigstens einen klinischen chemischen Test und eine Analyse durchführen kann; (f) Bewegen der Meßanordnung an eine Spitzen-Ausstoßposition; und (g) Entfernen der Meßspitze (44) von der Meßsonde (42), so daß die Probenqualitätsmessung bei dem zweiten Teil der Flüssigkeitsprobe in der ausgestoßenen Spitze (44) durchgeführt werden kann; und (h) Ansaugen eines ausgewählten Hilfsvolumens der Flüssigkeitsprobe aus der Spitze (44); wobei: die Schritte (a) bis (e) einen primären Analysezyklus definieren; die Schritte (f) bis (h) einen sekundären Probenqualitätszyklus definieren; und Teile des primären und des sekundären Zyklus gleichzeitig und parallel ablaufen.
Verfahren nach Anspruch 8, das weiter die Schritte aufweist: (i) Leiten des Hilfsvolumens der Flüssigkeitsprobe an ein Verdünnersystem; (j) Verdünnen des Hilfsvolumens der Flüssigkeitsprobe, um eine verdünnte Flüssigkeit zu bilden; (k) Leiten der verdünnten Flüssigkeit an die Probenverarbeitungsvorrichtung; und (l) wobei die Probenverarbeitungsvorrichtung dann wenigstens einen klinischen chemischen Test und eine Analyse bei der verdünnten Flüssigkeit durchführt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem vor dem Entfernen der Meßspitze (44) von dem Meßsystem (26) das Ende der Meßspitze (44) versiegelt oder gekrimpt wird, um eine Küvette zu Halten des verbleibenden Teils der Probe während der spektrophotometrischen Analyse zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem vor dem Versiegeln oder Krimpen des Endes der Meßspitze (44) eine Meßpumpe des Meßsystems (26) den zweiten Teil um eine kurze Entfernung hinauf in die Spitze (44) zieht, um eine kleine Luftblase am Ende der Spitze zu bilden.
Klinisches Analysegerät (10) zum Analysieren wenigstens eines Teils einer Flüssigkeitsprobe, das aufweist: eine Probenhandhabungsvorrichtung (18) mit einem oder mehreren Probenbehältern (20), die eine Menge an Flüssigkeitsprobe halten; eine Probenmeßvorrichtung (22) mit einer Meßsonde, die ein Meßlumen definiert, einer oder mehreren Spitzen (44) mit einer rohrartigen Form und einer Meßöffnung an einem Ende und einer Meßpumpe (52), die mit dem Meßlumen gekoppelt ist; wobei die Spitze (44) lösbar an der Meßsonde (42) zu befestigen ist und die Fluidverbindung zwischen der Meßpumpe (52) und der Meßöffnung durch das Meßlumen erlaubt; eine Probenverarbeitungsvorrichtung (26) mit einem oder mehreren Testelementen, einem Inkubator (56) und wenigstens einem mit Dünnfilm arbeitenden klinischen chemischen System und einem naß arbeitenden chemischen klinischen Testsystem zum Durchführen klinischer Test bei den Flüssigkeitsproben; und einer Probenqualitätsvorrichtung mit einem Spektrophotometer zum Durchführen von Messungen bei einer Flüssigkeitsprobe in einer Meßspitze (44) und einer Klemmvorrichtung für das Ende der Spitze; wobei das Analysegerät (10) mehrere Arbeitsstationen hat: (a) eine anfängliche Ansaugposition, in der eine Meßöffnung der Spitze (44) periodisch in eine Flüssigkeitsprobe eingetaucht werden kann, die innerhalb eines der Probenbehälter (20) gehalten wird; wobei die Meßpumpe (52) so ausgelegt ist, daß sie ein Teilvakuum erzeugt, um zu bewirken, daß ein ausgewähltes Volumen an Flüssigkeitsprobe aus einem Probenbehälter (20) in die Spitze (44) angesaugt wird; (b) eine Auslaßposition, in der die Meßpumpe (52) einen Partialdruck erzeugen kann, um zu bewirken, daß ein Teil der Flüssigkeitsprobe aus der Spitze (44) auf ein Testelement ausgegeben wird; (c) eine Position für einen mit Dünnfilm arbeitenden klinischen chemischen Test; (d) eine Position für die Probenqualitätsmessung; und (e) eine Position für einen naß arbeitenden chemischen Test; wobei das Analysegerät einen planenden Computer hat, der dazu ausgelegt ist, eine Probenqualitätsmessung an der Position für die Probenqualitätsmessung bei einer Spitze (44) zu planen, die von der Meßsonde (42) entfernt worden ist, während die Meßsonde (42) eine nächste Spitze (44) aufnimmt.