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Die
Erfindung betrifft allgemein das Gebiet von Analysegeräten zum
Durchführen
biologischer Probenuntersuchungen und insbesondere eine Inkubationsstation
für ein
Analysegerät,
das Untersuchungsprobenkarten oder dergleichen inkubiert. Die Untersuchungsprobenkarten
weisen ein oder mehrere Wells zur Aufnahme eines Fluids oder einer
Untersuchungsprobe auf, das bzw. die ein mikrobiologisches Agens
(wie einen Mikroorganismus) und ein Reagens enthalten. Die Inkubationsstation
hält die Untersuchungsprobenkarte
auf einer festgelegten gewünschten
Temperatur (wie 35,5°C),
um eine Reaktion zwischen dem mikrobiologischen Agens und dem Reagens
zu fördern.
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In
der Patentliteratur ist eine Vielfalt von Untersuchungsprobenkarten
beschrieben, die ein Well oder eine Reaktionsstelle zur Aufnahme
einer Fluidprobe aufweisen, die eine mikrobiologisches Agens, wie
einen Mikroorganismus, und ein Reagens enthält. Mehrere repräsentative
Patente umfassen Meyer et al.,
U.S.
Nr. 4,318,994 , Charles et al.,
U.S. Nr. 4,116,775 , Fadler et al.,
U.S. Nr. 4,038,151 , O'Bear et al.,
U.S. Nr. 5,609,828 und Charles
et al.,
U.S. Nr. 4,118,280 .
Diese Patente beschreiben Untersuchungsprobenkarten mit einer Vielzahl
von Wells, die im Trägerkörper der
Untersuchungsprobenkarte angeordnet sind. Das Reagens wird in die
Wells üblicherweise
während
des Abschlusses der Herstellung der Karte eingebracht. Das Reagens
enthält üblicherweise
ein Wachstumsmittel für
das mikrobiologische Agens. Es ist bekannt, in jedes der Wells der
Karte ein anderes Reagens einzubringen, um eine Identfikationsprüfung einer
Fluidprobe durchzuführen,
die ein unbekanntes mikrobiologisches Agens oder einen unbekannten
mikrobiologischen Organismus enthält. Es ist auch bekannt die
Karten dafür
zu verwenden, das mikrobiologische Agens auf seine Suszeptibilität für Antibiotika
zu prüfen,
indem verschiedene antibiotische Reagenzien in die Wells eingebracht
werden.
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Bei
dem Probenuntersuchungssystem, das in dem Charles et al. '280 Patent beschrieben
ist, wird, nachdem das Well der Untersuchungsprobenkarte mit der
Fluidprobe beschickt worden ist, die Karte über eine Zeitspanne (üblicherweise
zwischen 2 und 18 Stunden bei einer Temperatur von annähernd 35°C) inkubiert,
um eine Reaktion zwischen den Mikroorganismen und dem Reagens, d.
h. das Wachstum der Mikroorganismen, zu fördern. Während der Inkubation wird das
Well periodisch einer optischen Analyse mittels einer durchleuchtenden Lichtquelle
und einem Detektor, die auf gegenüberliegenden Seiten des Wells
angeordnet sind, oder durch alternative Ermittlungsverfahren unterzogen. Wenn
das Wachstumsmittel oder Reagens spezifisch für den besonderen Mikroorganismus
in der Fluidprobe geeignet ist oder mit ihm zusammenpasst, wachst die
Population der Mikroorganismen wesentlich an oder irgendeine andere
vorherbestimmte Reaktion, d. h. chemische Reaktion, findet statt,
was bewirkt, dass es in dem Well trübe wird und es so eine Änderung
der Lichtdurchlässigkeitscharakteristik
aufweist. Der Detektor bestimmt die Lichtmenge, die von der Quelle
durch das Well übertragen
wird. Durch Vergleichen der Durchlässigkeitsmessung mit einer
Anfangsdurchlässigkeitsmessung über eine
Zeitspanne, üblicherweise
mindestens einige Stunden, ist es möglich, aufgrund der einen Grenzwert,
wie 25 oder 30 Prozent, erreichenden Änderung der Durchlässigkeitsmessung
zu bestimmen, ob das Reagens und das mikrobiologische Agens tatsächlich zusammenpassen.
Die Änderung
der Lichtdurchlässigkeitscharakteristika
kann daher zum Anzeigen der Gegenwart eines spezifischen Mikroorganismus
in dem Well für Zwecke
der Identifikation oder Bestimmung seiner Sensitivität gegenüber Antibiotika
benutzt werden. Die Identifikation und Suszeptibilität können auch durch
andere optische Messungen, wie Fluoreszenz bestimmt werden, wenn
ein fluoreszierendes Agens in dem Wachstumsmittel vorgesehen ist.
Diese Verfahren könnten
auch für
andere temperaturabhängige
kinetische Untersuchungen wie der analytischen Chemie oder einer
auf Nukleinsäureuntersuchung basierenden
Prüfung
verwendbar sein.
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Aufgrund
der Tatsache, dass die beschriebenen Untersuchungsprobenkarten häufig in
klinischen und industriellen Laboratorien verwendet werden, um unbekannte
Mikroorganismen in menschlichen Untersuchungsproben oder in Nahrungsmittel-Untersuchungsproben
allgemein zum Zweck der Diagnose oder Bestimmung Krankheit verursachender
Mikroorganismen zu identifizieren, wurde in der Technik erkannt,
dass die erforderliche Zeit für
die Inkubation der Untersuchungsprobenkarten auf einem Minimum gehalten
werden sollte, so dass Ergebnisse so schnell wie möglich erhalten
werden können.
Weil ferner üblicherweise
mehrere Karten gleichzeitig in einem Analysegerät inkubiert werden, ist es
wichtig, dass die Inkubationsstation so gestaltet ist, dass die ganzen
Karten über
relativ lange Zeitspannen unter denselben Inkubationsbedingungen
gehalten werden. Zusätzlich
sollte die Karte in einer Weise inkubiert werden, bei der alle Teile
der Karte auf der gleichen Temperatur und bei gleicher Luftströmung gehalten
werden, um eine gleichmäßige Temperatur- und
Sauerstoffverteilung auf die ganzen Wells in der Untersuchungsprobenkarte
zu liefern.
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Die
im obigen Literaturhinweis, dem Charles et al. '280 Patent, beschriebene Inkubations-
und Messstation erfüllt
diese Anforderungen ziemlich gut und wurde mit Erfolg vom Begünstigten
der vorliegenden Erfindung kaufmännisch
verwertet. Jedoch ist die Station im Wesentlichen eine manuelle
Station, weil sie erfordert, dass die Untersuchungsprobenkarten
außerhalb
vorbereitet und von Hand in die Station eingeführt werden. Als solches ist
diese Gestaltung nicht optimal für
die Verwendung in einem voll automatisierten Analysegerät, in dem
die Karten automatisch vorbereitet (d. h. mit der Untersuchungsprobe
versehen) und in die Inkubationsstation eingebracht und aus ihr
herausgenommen werden. Das Erreichen der oben beschriebenen Leistungsmerkmale
für eine
Inkubationsstation in einem vollständig automatisierten Analysegerät ist eine
besonders schwierige Aufgabe.
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Die
gegenwärtigen
Erfinder haben eine Inkubationsstation für ein Analysegerät entwickelt,
das Teil eines voll automatisierten Systems ist. Die Station wird
hierin im Einzelnen beschrieben. Beim Prozess der Entwicklung der
Station haben sie etliche Entdeckungen gemacht. Erstens können die
körperlichen
Strukturen oder das Gestell, die bzw. das die Karten in der Inkubationsstation
an ihrem Platz halten bzw. hält,
die gleichmäßige Strömung und
Verteilung in die Inkubationsstation eingeleiteter warmer Luft nachteilig
beeinflussen. Zweitens kann diese Störung in der Verteilung der
warmen Luft, welche durch die Karussellstrukturen verursacht wird,
zu örtlich
begrenzten Pools warmer und kalter Luft oder Veränderungen in der Luftströmung über die
Karten führen, was
die ausgeglichene und gleichförmige
Inkubation der Karte nachteilig beeinflussen und die Zeitdauer verlängern kann,
die erforderlich ist, um die Karte ausreichend zu inkubieren, um
ein Untersuchungsergebnis zu erhalten. Drittens haben die Erfinder
auch entdeckt, dass die Temperatur und/oder die Luftströmung an
verschiedenen Stellen in der Inkubationsstation relativ zur Kartenposition
um einen Betrag unterschiedlich sind, der ebenfalls ausreicht, um
die zum Erreichen von Untersuchungsergebnissen erforderliche Zeit
nachteilig zu beeinflussen. Die Erfinder haben auch entdeckt, dass
die Lösung
dieser Probleme darin bestand, neue Einrichtungen, welche die Strömung warmer
Luft über
die Untersuchungsprobenkarten optimieren und welche die geometrische und
räumliche
Verteilung der Wells in den Karten berücksichtigen oder mit ihr in
Einklang stehen, und Strukturen in die Konstruktion der Inkubationsstation einzubauen,
welche die Karten in der Inkubationsstation an ihrem Platz halten.
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Als
Ergebnis dieser Erkenntnisse haben die Erfinder eine Konstruktion
einer Inkubationsstation für
eine Untersuchungsprobenkarte geschaffen, die nicht nur besonders
gut geeignet für
die Verwendung in einem automatisierten Analysegerät ist, weil
es ein vollständig
automatisches System ist, sondern haben die Inkubationsstation auch
so gestaltet, dass eine im Wesentlichen gleich bleibende Temperaturverteilung und
Luftströmung
um die Untersuchungsprobenkarten für eine so lange Zeitdauer erreicht
wird, wie sie erforderlich ist, um die Untersuchungsprobenkarten zu
inkubieren.
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Die
Erfindung schafft eine Inkubationsstation für eine Vielzahl von Untersuchungsprobenkarten, welche
in Kombination ein kreisrundes Karussell mit einer Vielzahl von
Schlitzen, um darin die Vielzahl von Untersuchungsprobenkarten aufzunehmen,
wobei das Karussell ein Vorderseitenteil und ein gegenüberliegendes
Rückseitenteil
aufweist, und ein Luftverteilgerät
enthält,
dadurch
gekennzeichnet, dass die Station folgendes umfasst:
ein Gehäuse für das Karussell
mit einer Öffnung
darin, um warme Luft in das Gehäuse
einzulassen, und
ein Luftverteilgerät, das eine Luftverteilplatte
angrenzend an das Rückseitenteil
des Karussells und in Verbindung mit der Öffnung aufweist, um die warme Luft über die
Vielzahl von Schlitzen in dem Karussell zu leiten, wobei die Luftverteilplatte
eine erste Oberfläche
aufweist, die eine Vielzahl von lang gestreckten Öffnungen
enthält,
die in einer solchen Weise angeordnet sind, dass jede der lang gestreckten Öffnungen
relativ zu den Schlitzen des Karussells so angeordnet ist, dass
jede der lang gestreckten Öffnungen
mindestens zwei der Schlitze des Karussells überlappt, wenn sich das Karussell
in Bezug auf die Luftverteilplatte in Ruhestellung befindet,
wobei
das Rückseitenteil
des Karussells angrenzend an die Luftverteilplatte im Wesentlichen
offen und frei von Hindernissen oder körperlichen Strukturen ist,
so dass eine ununterbrochene Luftströmung von der Luftverteilplatte über die
Untersuchungsprobenkarten ermöglicht
ist, die ausreicht, eine im Wesentlichen gleichmäßig verteilte und im Wesentlichen gleich
bleibende Temperatur in dem Karussell aufrechtzuerhalten.
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Nachdem
der Anwendungsbereich der Erfindung bezeichnet ist, wird sie nun
in allgemeineren Worten weiter beschrieben und veranschaulicht.
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Demgemäß ist die
Schaffung einer vollständig
automatisierten Inkubationsstation für ein Analysegerät für Untersuchungsprobenkarten,
die kein manuelles Eingeben von Karten in die Inkubationsstation
erfordert, ein prinzipieller Vorteil der Erfindung.
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Ein
anderer Vorteil der Erfindung ist die Schaffung einer Inkubationsstation
für ein
Analysegerät,
die für
eine gleichförmige
Temperaturverteilung und Luftströmung überall in
der Inkubationsstation sorgt, um so die ganzen Untersuchungsprobenkarten
während
der ganzen Inkubationsdauer auf der korrekten Temperatur und in
einwandfreier Luftströmung
zu halten.
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Noch
ein anderer Vorteil der Erfindung ist die Schaffung einer Inkubationsstation
für ein
Analysegerät,
welche die gesamte Untersuchungsprobenkarte auf der korrekten Temperatur
und in einwandfreier Luftströmung
hält und örtlich begrenzte
Unterschiede in der Luftströmung
oder warme oder kalte Stellen an der Untersuchungsprobenkarte verhindert.
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Immer
noch ein anderer Vorteil der Erfindung ist die Schaffung einer Inkubationsstation,
die eine relativ kompakte Größe und Konstruktion
aufweist, um das Volumen des für
die Inkubationsstation erforderlichen Raums zu verringern.
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Noch
ein anderer Vorteil der Erfindung ist die Schaffung einer neuen
Struktur eines Luftverteilgeräts
in einer Inkubationsstation, das eine Anordnung von Öffnungen
aufweist, welche die gleichmäßige Verteilung
einer Luftströmung über die
Untersuchungsprobenkarten fördert,
die in ein Karussell in der Inkubationsstation eingesetzt sind.
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Ein
anderer Vorteil der Erfindung ist die Schaffung einer neuen Karussellstruktur,
bei der das Karussell in einzelne Segmente unterteilt ist, und die Schaffung
einer Einrichtung, um die Karussellsegmente herauszunehmen, um ein
leichtes Einsetzen und Herausnehmen der Segmente zur Reinigung und
Wartung zu fördern.
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Es
wird eine Inkubationsstation für
eine Vielzahl von Untersuchungsprobenkarten geschaffen. Die Inkubationsstation
enthält
ein kreisrundes Karussell mit einer Vielzahl von Schlitzen zur Aufnahme der
Untersuchungsprobenkarten. Das Karussell weist ein Vorderseitenteil
und ein gegenüberliegendes
Rückseitenteil
auf. Ein Gehäuse
ist zum Einkapseln des Karussells vorgesehen und weist mindestens
eine Öffnung
darin auf, um warme Luft in das Gehäuse einzulassen.
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Eine
Luftverteilplatte oder ein Luftverteilgerät ist angrenzend an das Rückseitenteil
des Karussells und in Verbindung mit der Öffnung vorgesehen, um die warme
Luft von dem Rückseitenteil
des Karussells über
eine Vielzahl von Karten aufnehmenden Schlitzen in dem Karussell
zu leiten. Zur Verbesserung der Luftströmung über die Schlitze des Karussells
ist das Rückseitenteil
des Karussells angrenzend an die Luftverteilplatte im Wesentlichen
offen und frei von Hindernissen, um eine ununterbrochene Luftströmung über die
Untersuchungsprobenkarten zu ermöglichen,
die ausreicht, um eine im Wesentlichen gleichmäßig verteilte und im Wesentlichen gleich
bleibende Temperatur und Luftströmung über die
Untersuchungsprobenkarten im Karussell aufrechtzuerhalten. Die Vorderseite
des Karussells ist ebenfalls im Wesentlichen offen, um eine Rezirkulation
der Luft zu ermöglichen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist die Luftverteilplatte eine erste Oberfläche oder
Frontfläche
auf, die eine Vielzahl von lang gestreckten Öffnungen enthält, durch
welche die warme Luft zum Karussell strömt. Es wurde herausgefunden,
dass die Luftströmung
und gleichmäßige Temperaturverteilung
durch Anordnen der lang gestreckten Öffnungen in der Oberfläche der
Luftverteilplatte in einer Weise, dass jede der lang gestreckten Öffnungen
unter einem Winkel relativ zu den Schlitzen des Karussells so angeordnet
wird, dass die lang gestreckten Öffnungen
mindestens zwei der Schlitze des Karussells überlappen, gefördert wird.
Auf diese Weise erhält
jede der Untersuchungsprobenkarten in den Schlitzen warme Luft von
mindestens zwei lang gestreckten Öffnungen in der Luftverteilplatte.
Eine bevorzugte Ausführungsform
dieser Anordnung umfasst die Anordnung der lang gestreckten Öffnungen in
einem symmetrischen, ringförmigen
Muster im Wesentlichen in Deckung mit dem Rückseitenteil des Karussells.
Andere alternative Öffnungsformen
werden ebenfalls in Betracht gezogen, wie eine Vielzahl von konzentrischen
Ringen, oder alternativ, bogenförmigen
Abschnitten, die in der Luftverteilplatte ausgebildet sind.
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Eine
anderes Merkmal der Erfindung ist, dass das Karussell als Vielzahl
einzelner trennbarer Karussellsegmente konstruiert sein kann, zum
Beispiel vier tortenstückförmiger Segmente,
die jeweils annähernd
90 Grad eines Bogens bilden. Die ganzen Segmente sind zusammen im
Gehäuse
an einer Befestigungsplatte montiert, um ein kreisrundes Karussell
zu bilden, sind aber getrennt aus dem Gehäuse herausnehmbar. Dieses Merkmal
fördert
eine leichtere Herstellung sowie ein leichteres Einsetzen und Herausnehmen
des Karussells aus dem Gehäuse
zur Reinigung und Wartung. Das Versehen der vorderen Fläche des
Karussells mit Ausnehmungen fördert auch
die gleichmäßige Strömung der
Rückluft.
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Bei
dieser Ausführungsform
der Erfindung wurde herausgefunden, dass die Luftströmung über die
Karten innerhalb einzelner trennbarer Karussellsegmente durch Ausbilden
der Rückseitenfläche des Segments
mit einem beträchtlichen
Hohlraum erreicht wird, um die Luftströmung von der Luftverteilplatte über die
Untersuchungsprobenkarten zu verbessern. Muschelförmige oder
andere Hohlraumeinrichtungen, die an den Endwänden der Segmente ausgebildet
sind, wirken ebenfalls bei der Schaffung ausreichender Luftströmung über die
Untersuchungsprobenkarten mit und fördern wirksam die Rezirkulation
der Luft.
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Eine
gegenwärtig
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung wird im Folgenden in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungsfiguren
beschrieben, in denen sich gleiche Bezugszahlen in den verschiedenen
Ansichten auf gleiche Elemente beziehen. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines bevorzugten automatischen Untersuchungsgeräts für biologische
Proben, das die erfindungsgemäße Inkubationsstation
umfasst, wobei die Kartenabgabestation und Verkleidungen für das Gerät entfernt
sind, um die anderen Besonderheiten der Maschine deutlicher zu zeigen,
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1A ein
Blockdiagramm der ganzen Hauptstationen in dem Gerät der 1,
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2 eine
perspektivische Ansicht des Geräts
der 1, wobei die Verdünnungs- und die Pipettierstationen
entfernt sind, um die Unterdruckstation besser zu veranschaulichen,
und wobei die Stapelabgabestation eingeschlossen ist, um ihr Verhältnis zum
Probenkartentransport und optischen Systemen darzustellen,
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3 eine
Endansicht des Geräts,
teilweise im Schnitt, gesehen von der rechten Seite des Geräts in 1,
mit Blick auf das Mittellager, wobei unter anderen Dingen eine Einrichtung
zum Einführen
der Untersuchungsprobenkarten in das Karussell dargestellt ist sowie
eine Einrichtung zum Vereinzeln der Karten innerhalb der Kassette,
damit es leichter möglich
ist, dass ein an der Oberseite der Karte angeordneter Barcode von
einem optischen Lesegerät
gelesen werden kann,
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4 eine
detaillierte perspektivische Ansicht der Unterdruckkammer der Unterdruckstation der 2,
welche die obere Fläche
des Bootes erfasst, so wie es ist, wenn die Fluidproben in die Karten
eingebracht werden,
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5 eine
detaillierte perspektivische Ansicht der Schneid- und Dichtstation,
welche den Heißschneiddraht
beim Durchtrennen der Übertragungsrohre
für die
Karten darstellt, wenn das Boot am Heißschneiddraht vorbeibefördert wird,
wodurch das Innere der Karten abgedichtet wird,
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6 eine
perspektivische Vorderansicht des Karussells der 1,
das in die Inkubationsstation eingebaut ist, wobei einige der Verkleidungen
der Inkubationsstation entfernt sind, um das Karussell zu veranschaulichen,
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7 eine
perspektivische Ansicht der Inkubationsstation der 6,
wobei Karussell, Antriebswelle und Befestigungsplatte entfernt sind,
um die Luftverteilplatte und Besonderheiten der Verkleidungen der
Inkubationsstation besser zu veranschaulichen,
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8 eine
perspektivische Ansicht der Inkubationsstation der 7,
wobei die Luftverteilplatte bzw. Luftverteildeckplatte des Luftverteilgeräts bzw. Lufttisches
abgenommen ist, um den inneren Aufbau des Luftverteilgeräts zu veranschaulichen,
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9 eine
perspektivische Ansicht des hinteren Teils der Inkubationsstation
mit abgenommenen Verkleidungen, die das Antriebssystem zum Drehen
des Karussells und die Gebläse-
und Heizungsbaugruppen veranschaulicht, welche warme Luft zur Verteilung über das
Karussell durch eine Öffnung
in dem Schott in das Luftverteilgerät der 7 und 8 leiten,
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10 eine
vereinzelte perspektivische Ansicht eines Segments oder einer Sektion
des Karussells gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung,
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11 eine
vereinzelte perspektivische Ansicht einer Sektion des Karussells,
welche die Montage der Sektion an der Befestigungsplatte durch eine federbelastete
Zapfenanordnung darstellt,
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11A eine vereinzelte Perspektive von zwei Karussellsegmenten,
wie sie von hinten gesehen werden, welche die Positionierlappen
zeigt, die von einem optischen Schalter verwendet werden, um die
Karussellschlitze zur Aufnahme und zum Auswerfen von Untersuchungsprobenkarten
aus dem Karussell einwandfrei anzuordnen,
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11B eine Perspektive des gesamten Karussells,
wie sie von hinten gesehen wird,
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12 eine
perspektivische Ansicht von zwei über dem Luftverteilgerät angeordneten
Sektionen des Karussells, die das Verhältnis der lang gestreckten Öffnungen
in der Luftverteilplatte des Luftverteilgeräts in Bezug auf die Karten
aufnehmenden Schlitze im Karussell darstellt, die
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12A–12H andere mögliche
Anordnungen von Öffnungen
in der Luftverteilplatte, die eine gute Luftströmung über das Karussell und die darin
enthaltenen Untersuchungsprobenkarten fördern sollen,
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13 eine
perspektivische Ansicht des Karussells in einem eingebauten Zustand,
die das leichte manuelle Entfernen und Einsetzen einer Sektion des
Karussells darstellt,
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14 eine
perspektivische Ansicht der Sektion des Karussells im eingebauten
Zustand,
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15 eine
detaillierte perspektivische Ansicht des federbelasteten Zapfens,
der Befestigungsplatte und des Flansches der Karussellsektion unmittelbar
vor dem Einsetzen der Sektion,
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16 eine
detaillierte perspektivische Ansicht des federbelasteten Zapfens
und der Karussellsektion, wenn die Karussellsektion in das Gerät eingesetzt
wird,
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17 eine
perspektivische Ansicht einer am oberen Teil des Schotts der 6 angeordneten Schiebevorrichtung,
welche die Karten aus den Schlitzen in dem Karussell der 2 in
das Probenkartentransportsystem der 1 schiebt,
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18 eine
perspektivische Ansicht der Schiebevorrichtung, wie sie von der
Rückseite
des Schotts zu sehen ist,
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19 ein
Diagramm der Wachstumskurven von Mikroorganismen in den Wells der
Untersuchungsprobenkarten als Funktion der Zeit für die Inkubationsstation
und das Gerät
der bevorzugten Ausführungsform
im Vergleich mit den Wachstumskurven für das Gerät ohne die verbesserten Luftströmungsmerkmale,
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20 ein
Diagramm der Temperatur innerhalb der Inkubationsstation als Funktion
der Zeit bei einer Dauer von vier Stunden, welche die sehr kleine Temperaturschwankung
darstellt, die erfindungsgemäß innerhalb
der Inkubationsstation auftritt,
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21 ein
Diagramm des Wachstumszeitprofils für verteilte Wells in einer
Untersuchungsprobenkarte, die in einer Inkubationsstation inkubiert wird,
die nicht die hierin beschriebenen verbesserten Luftströmungsmerkmale
aufweist, wobei die unerwünscht
breite Schwankung in der Wachstumszeit über die Karten dargestellt
ist, welche direkt den schlechten Luftströmungscharakteristika zurechenbar
ist,
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22 ein
Diagramm des Wachstumszeitprofils für verteilte Wells in einer
Untersuchungsprobenkarte, die in einer Inkubationsstation inkubiert wird,
welche die hierin beschriebenen verbesserten Luftströmungsmerkmale
aufweist, wobei die minimale Schwankung in der Wachstumszeit über die
Karten dargestellt ist, ein erwünschtes
Ergebnis der Erfindung,
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23 eine
perspektivische Ansicht einer Kartenvereinzelungs- und -erkennungsvorrichtung, die
eine bevorzugte Alternative zu der in 3 dargestellten
Kartenvereinzelungsvorrichtung ist,
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24 einen
Seitenaufriss der alternativen Kartenvereinzelungs- und -erkennungsvorrichtung der 23,
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25 einen
Frontaufriss der alternativen Kartenvereinzelungs- und -erkennungsvorrichtung,
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26 eine
auseinander gezogene perspektivische Ansicht der alternativen Kartenvereinzelungs-
und -erkennungsvorrichtung,
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27 eine
Seitenansicht der alternativen Kartenvereinzelungs- und -erkennungsvorrichtung, teilweise
im Schnitt, welche die Position der eingezogenen Ansatzschraube
innerhalb des Hauptteils des Gehäuses
und das Plättchen
am Stellglied relativ zum optischen Sensor darstellt, und
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28 eine
Unteransicht der alternativen Kartenvereinzelungs- und -erkennungsvorrichtung, teilweise
im Schnitt, welche die Anordnung der Ansatzschraube innerhalb des
Hauptteils des Gehäuses
darstellt.
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Die
bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Inkubationsstation
wird in Verbindung mit einem derzeit bevorzugten vollautomatischen,
biologische Proben untersuchenden Gerät für Untersuchungsprobenkarten
beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung nicht auf
das dargestellte spezielle vollautomatische Untersuchungsgerät für biologische
Proben beschränkt
ist, weil die Inkubationsstation mit anderen Maschinenkonstruktionen,
Untersuchungsmethodiken wie der analytischen Chemie oder auf Nukleinsäureuntersuchungen
basierenden Prüfungen
verwendet werden könnte,
und sogar mit einem weniger vollständig automatisierten oder selbst
einem manuellen System verwendet werden kann
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Untersuchungsmaschine oder eines
Untersuchungsgeräts 20 für biologische
Proben, das Analysen von mit Untersuchungsproben gefüllten Karten 28 gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung durchführt.
Das Gerät 20 weist
einen Satz abnehmbarer Verkleidungen auf, die das Gerät verkleiden und ein ästhetisch
ansprechendes Erscheinungsbild darstellen und dem Benutzer einen
Zugang zu Systembauteilen erlauben, die nicht dargestellt sind,
um die funktionellen Gesichtspunkte des Geräts besser zu veranschaulichen.
In 1 ist eine stapelnde Kartenabgabestation für die Karten 28 entfernt,
um die anderen Bauteile des Geräts
zu veranschaulichen. Die Kartenabgabestation 900 ist in 2 dargestellt. 3 ist
eine Endansicht des Geräts,
teilweise im Schnitt, welche die Position der Untersuchungsprobenkarten 28 darstellt,
wenn sie in verschiedenen der Stationen in dem Gerät 20 bearbeitet
werden. 1A ist ein Blockdiagramm des
Gerätes 20 als Ganzes,
welches die Anordnung der Stationen und den Weg von einer Boot-
und Kassettenbaugruppe und Untersuchungsprobenkarten durch das Gerät bei einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung darstellt.
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Nun
enthält
hauptsächlich
Bezug nehmend auf die 1, 1A, 2 und 3 das
Untersuchungsgerät 20 für biologische
Proben ein Positioniersystem 100 für biologische Proben, das aus
vier unabhängigen
motorgetriebenen Paddeln besteht und welches eine Probenwanne 22 (hierin
als „Boot" bezeichnet), die
eine Kassette 26 enthält, über ein Basisbecken 24 rund
um das Gerät 20 zu
mehreren einzelnen Stationen zieht, wo verschiedene Arbeitsgänge an den
Karten und Gefäßen in der
Kassette 26 durchgeführt
werden. Die Kassette 26 besteht aus einer raumfest in das
Boot 22 passenden Haltevorrichtung, die eine Vielzahl von
Schlitzen zur Aufnahme der Untersuchungsprobenkarten 28 aufweist,
wobei jeder der Schlitze vorn und hinten genügend Abstand aufweist, um zu
ermöglichen,
dass die Karten 28 in der im Folgenden beschriebenen Weise
ein wenig geschaukelt werden können,
wenn die Kassette 26 und das Boot 22 an der Barcodelesestation 90 im
Gerät vorbeibewegt
werden.
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Vor
dem Beginn des Arbeitsablaufs bestückt eine Fachkraft eine Kassette 26 mit
einer Vielzahl von Untersuchungsprobenkarten 28 und zu
untersuchenden biologische oder Stichproben enthaltenden Aufnahmebehältern, wie
Proberöhrchen 30.
Jede Untersuchungskarte 28 weist ein L-förmiges Übertragungsröhrchen 32 auf,
das aus ihr hervorragt, um zu ermöglichen, dass die biologische
Proben enthaltenden Fluide aus den Proberöhrchen 30 in die reagensgefüllten Wells
der Untersuchungsprobenkarten 28 gesaugt werden. Die Fachkraft
ordnet die bestückte Kassette 26 in
einer Beschickungsstation für
das Gerät,
wie an der in 1 dargestellten vorderen, rechten
Ecke des Basisbeckens, in dem Boot 22 an. Das Boot 22 und
die bestückte
Kassette 26 werden dann durch das Positioniersystem 100 für Untersuchungsproben
zusammen als Einheit automatisch über die Oberfläche des
Basisbeckens 24 um das Gerät 20 bewegt.
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In
einem typischen mikrobiologischen Untersuchungsszenario, das im
Folgenden zur Veranschaulichung aber nicht zur Beschränkung beschrieben
wird, kommen die Untersuchungskarten in zwei Sorten vor: (1) Identifikationskarten,
in denen bei der Herstellung der Karten spezielle unterschiedliche Wachstumsmittel
in jedem der Wells der Karte 28 angeordnet werden, und
(2) Suszeptibilitätskarten,
in denen ebenfalls in jedem der Wells der Karte 28 unterschiedliche
Konzentrationen von verschiedenen Antibiotika angeordnet sind. Die
Identifikationskarten werden benutzt, um bestimmte unbekannte biologische
Agenzien, d. h. in der Probe vorhandene Mikroorganismen, zu identifizieren.
Die Suszeptibilitätskarten
werden verwendet, um die Suszeptibilität der biologischen Agenzien
gegenüber
verschiedenen Konzentrationen von Antibiotika oder anderen Medikamenten
zu bestimmen. Bei dem im Folgenden beschriebenen Versuchsablauf
können
Identifikations- und
Suszeptibilitätsprüfung an
einer einzelnen Probe in einem Arbeitsablauf des Geräts 20 durchgeführt werden
(d. h. in einem Prüflauf).
Um dies durchzuführen,
wird die Kassette 26 so bestückt, dass ein eine biologische
Probe enthaltendes Proberöhrchen 30A, das über ein Übertragungsröhrchen 32 mit
einer Identifikationskarte 28A verbunden ist, angrenzend an
ein leeres Proberöhrchen 30B angeordnet
wird, das über
ein Übertragungsröhrchen 32 mit
einer Suszeptibilitätskarte 28B verbunden
ist.
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Die
Karten 28 enthalten vorzugsweise Barcodes ebenso wie andere
Identfizierungskennungen am oberen Teil der Karte zum Lesen durch
einen in das Gerät 20 eingebauten
Barcodeleser 90 (3). Die
Barcodes sind einzigartig für
jede Karte und identifizieren die Karteninformation, wie Kartentyp,
Ablaufdatum und Seriennummer und werden verwendet, um Untersuchungsdaten
und/oder -ergebnisse mit dem Patienten und der biologischen Probe
zu korrelieren. Zusätzlich
können
das gesamte Boot oder die Kassette Probeninformationen für alle in
der Kassette geladenen Karten aufweisen, die in einer oder mehreren
an der Kassette 26 befestigten Speichereinrichtungen abgelegt
sind, wie einem Speicherknopf oder Berührungsknopf („touch
button"), der von
der Firma Dallas Semiconductor Corp., 4401 S. Belwood Parkway, in
Dallas, Texas erhältlich
ist. Eine Kartenidentifikationslesestation einschließlich einer
Kartenvereinzelungsvorrichtung zum Begünstigen des Lesens der Karten
wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben.
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Bei
dem in 1 dargestellten typischen Beispiel enthalten sieben
oder acht der Proberöhrchen 30 in
dem Boot 22 biologische Proben und stehen mit den Identifikationskarten 28A durch
das strohalmähnliche Übertragungsröhrchen 32 in
fluidtechnischer Verbindung. Das Proberöhrchen 30A für biologische
Proben und dessen zugeordnete Identifikationskarte 28A können als
Satz gedacht werden. Die Proberöhrchen
für biologische
Proben und Identifikationskarten sind üblicherweise in einem abwechselnden
Muster in der Kassette 26 angeordnet. Jeder Satz Proberöhrchen 30A für biologische
Proben und Identifikationskarte 28A ist angrenzend an ein
leeres Proberöhrchen 30B eingesetzt,
das über
ein Übertragungsröhrchen 32 mit
einer Suszeptibilitätskarte 28B in
Verbindung gebracht ist. Es versteht sich, dass die Karten und zugeordneten
Proberöhrchen
abhängig von
den besonderen Untersuchungserfordernissen für die Proben in jeder Anordnung
in der Kassette angeordnet werden können. Beispielsweise könnten die
Karten folgendermaßen
angeordnet sein: Identifikation (ID), Suszeptibilität (SU),
ID, ID, ID, SU, SU, ID, SU... Weitere Beispiele wären alle
Identifikationskarten und alle Suszeptibilitätskarten.
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Das
Positioniersystem 100 für
Untersuchungsproben bewirkt ein Bewegen des Boots 22 und
der Kassette 26 über
das Basisbecken 24 zur nachstehend beschriebenen Barcodelese-
und Kartenerkennungsstation 90 und dann zu einer Verdünnungsstation 200.
Die Verdünnungsstation
enthält ein
rotierendes Strahlrohr 202, durch das den leeren Suszeptibilitätsproberöhrchen in
der Kassette 26, beispielsweise dem Proberöhrchen 30B,
ein vorherbestimmtes Volumen eines Verdünnungsmittels (wie eine Salzlösung) zugefügt wird.
Andere Arten von Fluiden, wie Reagenzien oder Wachstumsmittel, können den
Proberöhrchen
durch ein rotierendes Strahlrohr zugefügt werden. Somit ist die Verdünnungsstation 200 nicht
darauf beschränkt,
den Proberöhrchen gerade
ein Verdünnungsmittel
zuzufügen.
Wenn die Vorderkante des Boots 22 während dieses Vorgangs nach
links bewegt wird, läuft
es unter einer Pipettierstation 300 vorbei. Die Pipettierstation 300 enthält eine
Einrichtung, die aus einer Pipettenquelle 304 automatisch
eine Pipette 302 herausnimmt, die Pipette 302 in
ein eine biologische Probe enthaltendes Proberöhrchen 30A absenkt
und unter Verwendung der Pipette 302 mittels Unterdruck
ein vorher festgelegtes Volumen biologischen Fluids aus dem eine
biologische Probe enthaltenden Proberöhrchen 30A entnimmt.
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Das
Positioniersystem 100 für
Untersuchungsproben bewegt das Boot 22 dann um einen Betrag
nach links, der gleich dem Abstand zwischen benachbarten Proberöhrchen 30A und 30B ist,
beispielsweise 15 mm. Die Pipettierstation 300 senkt dann
die Pipette 302, welche das biologische Fluid aus dem eine
biologische Probe enthaltenden Proberöhrchen 30A in das
benachbarte Suszeptibilitätsproberöhrchen 30B (das
bereits ein Quantum der Verdünnung
aus der Verdünnungsstation 200 empfangen
hat), stößt das Fluid
in das Proberöhrchen 30B aus,
mischt das Fluid in dem Proberöhrchen 30B und setzt
die Pipette 302 in dem Suszeptibilitätsproberöhrchen 30B ab. Der
Vorgang des Bewegens des Bootes 22 durch das Positioniersystem 100 für Untersuchungsproben,
des Hinzufügens
von Verdünnung zu
den Suszeptibilitätsproberöhrchen 30B in
der Verdünnungsstation 200 und Übertragens
biologischer Proben von den Proberöhrchen 30A für biologische Proben
in die benachbarten Suszeptibilitätsproberöhrchen 30B in der
Pipettierstation 300 wird fortgesetzt, bis die ganzen Identifikations-
und/oder Suszeptibilitätsproberöhrchensätze (soweit
vorhanden) in dem Boot 22 so bearbeitet worden sind. Aufgrund des
engen Abstands der Pipettierstation 300 und der Verdünnungsstation 200 können Verdünnungs-
und Pipettiervorgänge
gleichzeitig bei mehreren Proberöhrchen
in einem einzelnen Boot 22 durchgeführt werden. Nachdem der letzte
Pipettiervorgang durchgeführt
ist, bewegt das Positioniersystem 100 für Untersuchungsproben das Boot 22 dann über den
ganzen Weg zur linken Kante des Basisbeckens 24.
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Für Fachleute
versteht es sich, dass die Kassette 26 vollständig mit
biologischen Proben in den Proberöhrchen 30 und Identifikationskarten 28A bestückt sein
kann, so wie in dem Fall, wo eine Charge biologischer Proben untersucht
werden soll, um den Inhalt der Proben zu identifizieren. Bei diesem
Beispiel sind die Verdünnungs-
und Pipettiervorgänge nicht
erforderlich. Jedoch können
bei anderen Arten von Probenuntersuchungen Wachstumsmittel, andere
Verdünnungen
oder Reagenzien oder Fluide hinzugefügt oder aus den Proberöhrchen entnommen werden.
Bei dem Beispiel wo keine Verdünnungs- oder
Pipettiervorgänge
durchgeführt
werden (wo die Verdünnungs-
und Pipettiervorgänge
beispielsweise offline durchgeführt
werden), wird die Kassette 26 mit den Proberöhrchen und
Karten bestückt
und das Positioniersystem 100 für Untersuchungsproben würde das
Boot 22 und die bestückte
Kassette 26 über
den ganzen Weg zur linken Kante des Basisbeckens 24 einfach
ohne Halt direkt an der Verdünnungsstation 200 und
der Pipettierstation 300 vorbeibewegen.
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Sobald
es an der linken Kante des Basisbeckens 24 ist, bewirkt
das Positioniersystem 100 für Untersuchungsproben ein Bewegen
des Boots 22 entlang der linken Kante zu einer Unterdruckstation 400.
Die Unterdruckstation 400 ist besser in 2, die
eine perspektivische Ansicht des Geräts 20 ist, wobei die
Verdünnungsstation 200 und
die Pipettierstation 300 entfernt sind, und in den 4 und 5 zu
sehen. In der Unterdruckstation 400 wird eine Unterdruckkammer 402 auf
das Boot 22 abgesenkt, so dass die Bodenfläche der
Unterdruckkammer 402 mit der oberen Umfangsfläche 23 des
Boots 22 dichtend in Eingriff kommt. Die Unterdruckkammer
weist Schlauchleitungen 406, 408 (4)
auf, die mit einer herkömmlichen
Unterdruckquelle für
das Gerät
verbunden sind (in 4 nicht dargestellt). Mikroprozessorgesteuert
wird die Kammer 402 mit Unterdruck beaufschlagt, was bewirkt,
dass die Luft im Inneren der Untersuchungsprobenkarten 28 aus
deren zugeordneten Proberöhrchen
abgesaugt und aus der Kammer 402 entfernt wird. Der Unterdruckkreislauf wird
genau gesteuert, um die Befüllung
durch Verwendung eines Servosystems mit geschlossenem Regelkreis
zur Steuerung der Änderungsgeschwindigkeit
des Unterdrucks und der Zeitsteuerung des kompletten Unterdruckkreislaufs
zu optimieren. Nach einer vorher festgelegten Zeitdauer wird die
Kammer 402 mikroprozessorgesteuert zur Atmosphäre gelüftet. Das
Belüften
der Karten bewirkt, dass das in den Proberöhrchen befindliche Fluid in
die Karten 28 gesaugt wird, wobei die Wells in den Karten 28 gefüllt werden.
Nachdem die Kammer 402 belüftet ist, wird die Kammer durch
einen Unterdruckkammerantriebsmechanismus 410 angehoben,
um zu ermöglichen,
dass das Boot 22 zu anderen Stationen des Geräts 20 bewegt
werden kann.
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Das
Positioniersystem 100 für
Untersuchungsproben bewirkt dann ein Fördern des Boots 22 quer
zur Rückseite
des Basisbeckens 24 nach rechts zu einer Schneid- und Dichtungsstation 500, die
in den 1 und 2 hinter dem Mittellager 34 angeordnet
ist. Bezug nehmend auf die 4 und 5 besteht
die Schneid- und Dichtungsstation 500 aus einem Heißschneiddraht 506 und
einer angeschlossenen Halteplatte 504 sowie einem Antriebsmechanismus 502 (z.
B. Schrittmotor, Riementrieb und Gewindespindel), der den Schneiddraht
und die Halteplatte 504 angrenzend an die Stelle, wo die Übertragungsröhrchen 32 in
die Probenkarten 28 eintreten auf die gleiche Höhenlage
absenkt wie der obere Teil der Übertragungsröhrchen 32.
Wenn das Boot 22 an der Schneid- und Dichtungsstation 500 vorbei
gefördert
wird, werden die Übertragungsröhrchen 32 am
Heißschneiddraht 506 vorbei
getrieben. Aufgrund der Unterstützung
von vorderen und hinteren Beschränkungen,
die der Bewegung der Karten 28 durch die Wände der
Kassette 26 auferlegt werden, und der seitlichen Beschränkungen
der Bewegung der Karten 28 durch die Kassette und Wandstrukturen
des Geräts 20 schneidet
der Heißschneiddraht
die Übertragungsröhrchen 32 durch Schmelzen
des Werkstoffs der Übertragungsröhrchen,
wenn das Boot 22 langsam am Heißschneiddraht 506 vorbei
gefördert
wird. Ein kleiner Stutzen des Werkstoffs der Übertragungsröhrchen bleibt
an der Außenseite
der Karte 28 zurück.
Der Stutzen dichtet das Innere der Karte 28 gegenüber der
Atmosphäre
ab (ausgenommen bei bestimmten Arten von Karten für eine mögliche Diffusion
von Gasen, wie Sauerstoff durch ein sauerstoffdurchlässiges Band,
das die Probewells bedeckt). Wenn das Boot an der Station 500 vorbei
befördert
ist, wird der Draht 506 in seine obere Stellung angehoben.
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Bezug
nehmend auf die 1 und 3 befördert das
Positioniersystem 100 für
Untersuchungsproben das Boot 22 dann quer zur Rückseite des
Basisbeckens 24 hinter das Mittellager 34 der
erfindungsgemäßen Karussellinkubationsstation 600. Ein
hin- und herbeweglicher Zahnstangenantrieb 610 ist am Mittellager 34 gegenüber einem
Schlitz 602 in das Gerät
eingebaut, der eine Karte nach der anderen aus der Kassette 26 durch
den Schlitz 602 in ein vertikal angeordnetes Karussell 604 schiebt.
Das Karussell 604 ist in einem Gehäuse aufgenommen, das auf einer
angemessenen Inkubationstemperatur gehalten wird. Das Gehäuse ist
in den 1 und 2 teilweise entfernt, um das
Karussell 604 zu zeigen. Synchron zur Bewegung des Boots 22 über die
Rückseite
des Basisbeckens 24 durch das Positioniersystem 100 für Untersuchungsproben
wird das Karussell 604 durch einen Antrieb 612 gedreht,
um so den nächsten
Schlitz im Karussell 604 in einer Linie mit dem Schlitz 602 gegenüber der
nächsten
Karte in der Kassette 26 anzuordnen. Wenn das Karussell
nur teilweise mit Karten beschickt wird, kann das Überwachungssystem
des Geräts
die Drehung des Karussells 604 so steuern, dass die Karten
zur gleichmäßigen Verteilung
im Karussell in nicht benachbarte Schlitze eingeführt werden,
um die Gewichtsverteilung im Karussell 604 auszubalancieren.
Wenn das Karussell zum Beispiel 60 Schlitze aufweist und nur 30
Karten bearbeitet werden sollen, könnten die Karten in jeden zweiten
Karussellschlitz eingegeben werden.
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Zusätzliche
Inkubationskapazität,
die für eine
gleichzeitige Verarbeitung einer großen Anzahl von Karten erforderlich
ist, kann durch Verwendung eines größeren Karussells, Hinzufügen von
einer zusätzlichen
Inkubationsstation (zusätzlichen
Inkubationsstationen) zum Basisbecken und Anpassen der Abmessung
des Basisbeckens und Antriebskomponenten bereitgestellt werden,
wenn es erforderlich ist. Zusätzliche
optische Stationen können
für zusätzliche
Karussells vorgesehen werden. Wenn das Karussell 604 zum
Beispiel sechzig Schlitze aufweist und jede Kassette 15 Karten
fasst, können
vier volle Kassetten 26 (1) auf einmal
verarbeitet werden. Wenn ein zweites Karussell hinzugefügt wird,
können bis
zu 120 Karten auf einmal bearbeitet werden. Natürlich können andere Kapazitäten für die Kassette 26 und
das Karussell 604 vorgesehen werden.
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Nachdem
alle Karten 28 in die Schlitze des Karussells 604 eingebracht
sind, wird das Boot 22 entlang der rechten Kante des Basisbeckens 24 in seine
Startposition zurück
befördert
(in den 1 und 2 dargestellt)
oder zu einer Austrittsposition zum Entfernen der Kassette (welche
die Proberöhrchen,
Pipetten 302, soweit vorhanden, und Übertragungsröhrchenreste
enthält)
und Aufnahme einer neuen Kassette. Alternativ kann das Boot 22 zu
einer Austrittsstation bewegt werden, die zum Beispiel an der hinteren
oder rechten Seite des Basisbeckens 24 angeordnet ist.
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Wenn
die Karten 28 in der Inkubationsstation 600 inkubiert
sind, werden die Karten periodisch der Reihe nach am oberen Teil
des Karussells 604 mittels eines Zahnstangenantriebs 620 und
eines zugehörigen
Schrittmotors eine nach der anderen aus den Schlitzen des Karussells 604 herausgeschoben.
Die Karten 28 werden durch eine Kartentransportstation 700 mit
einem optischen Messfühler
an einer Fluoreszenz- und/oder Durchlässigkeitsoptikstation 800 vorbeibewegt,
die eine Durchlässigkeitsunterstation 802 und/oder
Fluoreszenzunterstation 804 aufweist. Die Wells der Karte 28 werden
wahlweise entsprechend der Analyse, die durch die Durchlässigkeits- und
Fluoreszenzoptikstation 800 durchgeführt werden soll, den Sätzen der
Durchlässigkeits-
und/oder Fluoreszenzoptik-Untersuchung
unterworfen. Die Durchlässigkeits-
und Fluoreszenzoptikstation 800 enthält Detektoren und Verarbeitungsschaltungen, um
Durchlässigkeits-
und Fluoreszenzdaten für
die Wells in der Karte 28 zu erzeugen und die Daten einer
zentralen Verarbeitungseinheit für
das Gerät 20 zu
melden. Wenn die Untersuchung nicht abgeschlossen ist, bewegt die
Transportstation die Karte 28 zurück in ihren Schlitz im Karussell 604 zur
weiteren Inkubation und zusätzlichem
Messen.
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Üblicherweise
wird jede Untersuchungsprobenkarte alle 15 Minuten zum Messen in
die Transportstation 700 ausgeworfen, wenn das Karussell eine
Umdrehung ausführt.
Die Drehgeschwindigkeit kann natürlich
schneller oder langsamer sein. Übliche
Inkubationszeiten für
die Karten 28 liegen in der Größenordnung von einer bis zu
achtzehn Stunden, die aus annähernd
vier Durchlässigkeits-
und/oder Fluoreszendatensätzen
pro Stunde bestehen, wobei jeder Datensatz aus mehreren Messungen
für jedes der
Wells in der Karte 28 besteht, die den optischen Untersuchungsanforderungen
unterworfen wird.
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Nachdem
die Untersuchung vollendet ist, werden die Karten durch das Kartentransportsystem 700 mit
einem optischen Messfühler
in eine Kartenabgabestation 900 bewegt, die in den 2 und 3 dargestellt
ist. Die Kartenabgabestation 900 besteht aus einem abnehmbaren
Ablagekasten oder Magazin 902 und einer zugehörigen Tragkonstruktion,
die an der Seite der Optikstation 800 in annähernd der
gleichen Höhenlage
angeordnet ist wie die Optikstation 800. Die Station 900 weist
einen Druckschlitten 914 auf, der innerhalb des Magazins 902 beweglich
ist, und eine Feder mit gleich bleibender Kraft, die den Druckschlitten
zur Vorderseite des Magazins hin vorspannt. Die Karten werden in
dem Magazin zwischen dem Druckschlitten 914 und gegenüberliegenden
entgegengesetzt federnden Rastelementen gestapelt, die integral
in den Seiten des Magazins 902 ausgebildet sind. Die Fachkraft
nimmt das Magazin 902 aus dem Gerät 20, wenn es benötigt wird
oder wenn das Magazin voller Karten ist, leert die Karten in einen
geeigneten Entsorgungsbehälter für biologisch
gefährliche
Stoffe aus und setzt das Magazin 902 in das Gerät 20 zurück.
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6 ist
eine perspektivische Vorderansicht des Karussells 604 und
der Inkubationsstation 600 der 1, wobei
einige der Verkleidungen 619 der Inkubationsstation abgenommen
sind, um das Karussell 604 besser zu veranschaulichen.
Die Verkleidungen 619 bilden ein Gehäuse für das Karussell 604 und
isolieren das Karussell 604 von den Umgebungsbedingungen.
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Das
Karussell 604 ist vertikal eingebaut und rotiert um eine
horizontale Achse. Ein Luftkanal 622 ist im oberen Teil
der Station 600 vorgesehen, damit Luft vom vorderen Teil
der Inkubationsstation (der das Karussell 604 enthält) zur
Rückseite
der Station hinter dem Schott 652 zirkulieren kann. Ein
kleines Loch ist in der hinteren Verkleidung parallel zu und hinter
dem Schott 652 angeordnet, damit eine kontrollierte Menge
der Umgebungsluft in die Station gelangen kann. Der Kanal 622 enthält eine Öffnung im Schott 652,
damit Luft an der Rückseite
des Schotts zwischen dem Schott und der hintern Verkleidung nach
unten strömen
kann, wo sie über
eine Heizung geblasen wird, welche die Luft erwärmt, und durch ein zweites
Gebläse 639 (9)
in ein Luftverteilgerät 624 geblasen
wird, das hinter dem Karussell 604 in der Weise angeordnet
ist, die nachfolgend im Einzelnen beschrieben wird.
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Das
Karussell 604 enthält
eine Vielzahl von Schlitzen 614 zu Aufnahme der Untersuchungsprobenkarten.
Das Karussell weist ein im Wesentlichen offenes Vorderseitenteil 623 auf,
durch das die Karten in die Schlitze 614 in dem untersten
Teil des Karussells (siehe 3) eingeführt werden,
und ein gegenüberliegendes
Rückseitenteil,
das dem Luftverteilgerät 624 und
dem Schott 652 zugewandt ist.
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7 ist
eine perspektivische Ansicht der Inkubationsstation der 6,
wobei das Karussell 604 abgenommen ist, um die Besonderheiten
des Luftverteilgeräts 624 und
der Luftverteilplatte 625 der Inkubationsstation besser
zu veranschaulichen. Das Luftverteilgerät 624 empfängt warme
Luft von einer Heiz- und Gebläsebaugruppe
hinter dem Schott 652. Das Luftverteilgerät 624 weist
eine Luftverteilplatte 625 auf, die das Luftverteilgerät 624 verkapselt,
das in Deckung mit den Schlitzen 614 des Karussells 604 angeordnet
ist. Die Luftverteilplatte 625 weist eine Vielzahl in ihr
ausgebildeter lang gestreckter Öffnungen 626 auf,
welche die erwärmte
Luft über
das Rückseitenteil
des Karussells und über
die Karten in den Karussellschlitzen leiten. Zum Fördern einer
hinreichenden Luftströmung über die
Karten ist das Rückseitenteil
des Karussells angrenzend an die und gegenüber der Luftverteilplatte 625 im
Wesentlichen offen und frei von Hindernissen, um eine im Wesentlichen
ununterbrochene Luftströmung über die
Untersuchungsprobenkarten zu ermöglichen.
Dünne Verstärkungsrippen,
welche die inneren und äußeren kreisrunden
Karussellwände
verbinden, können
für Festigkeits-
und formtechnische Zwecke vorgesehen sein, aber solche Rippen sollten
so bemessen sein, dass sie einen Flächenbereich an dem Rückseitenteil des
Karussells einnehmen, der so klein wie möglich ist. Das Vorderseitenteil
des Karussells 604 ist ebenfalls mit Abstand von der vorderen
Verkleidung (nicht dargestellt) der Inkubationsstation angeordnet
und im Wesentlichen offen und frei von Hindernissen ausgebildet,
wie dargestellt ist, um die effiziente Rezirkulation der Luft zu
fördern.
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Bezug
nehmend auf die 6, 7 und 12,
hat es sich erwiesen, dass die Größe und Anordnung von Öffnungen 626 in
der Luftverteilplatte 625 wichtig ist, um die optimale
Luftströmung über die
Untersuchungsprobenkarten zu fördern
und eine ausgeglichene oder gleichförmige Lufttemperaturverteilung über die
Untersuchungsprobenkarten aufrechtzuerhalten. Vorzugsweise sind
die Öffnungen 626 in
einer solchen Weise angeordnet, dass jede der Öffnungen 626 unter
einem Winkel relativ zu den Schlitzen 614 des Karussells 604 ausgerichtet
ist, so dass die lang gestreckten Öffnungen 626 mindestens zwei
der Schlitze 614 des Karussells überlappen. Dies bewirkt, dass
jede Karte Luft von mindestens zwei Öffnungen 626 empfängt. Bezug
nehmend auf die 6 und 7 sind die
lang gestreckten Öffnungen 626 vorzugsweise
in einem symmetrischen, ringförmigen
Muster in wesentlicher Deckung mit den Schlitzen 614 im
Karussell verteilt. Vorzugsweise sind mindestens 10 solcher Öffnungen 626 vorgesehen
und bei der Ausführungsform
sind 24 solche Öffnungen
dargestellt. Die lang gestreckten Öffnungen werden gegenüber einer
Gestaltung wie kleinen Löchern
vorgezogen, um die Gefahr, dass Staub und Schmutz die Schlitze verstopfen
und die Luftströmung
beeinträchtigen,
zu minimieren. Die spezielle Gestaltung der Öffnungen wird durch die besonderen Luftströmungscharakteristika
zur Bildung einer gleichförmigen
Luftströmungsverteilung
und Schaffung einer im Wesentlichen gleich bleibenden und ausgeglichenen
Temperaturverteilung in der Inkubationsstation bestimmt. Die Gestaltung
des Karussells kann natürlich
die Gestaltung der Öffnungen 626 beeinflussen.
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Auf
diese Weise sind auch andere Varianten für das Muster und die Anordnung
der Öffnungen 626 möglich. Eine
ist eine Anordnung der Öffnungen 626 in
konzentrischen Kreisen in Deckung mit dem Karussell, wie in 12A dargestellt ist. Eine andere Möglichkeit
ist die Ausbildung der Öffnungen 626 als Vielzahl
von überlappenden
bogenförmigen
Segmenten, wie in 12B dargestellt ist. Andere
Möglichkeiten
umfassen Ringe kreuzförmiger Öffnungen 626 (12C), lang gestreckte bogenförmige Öffnungen in einem Spiralmuster
(12D), in einem Ringmuster angeordnete halbkreisförmige Öffnungen 626 (12E und 12F),
eine Vielzahl von in konzentrischen Ringen angeordneten kreisförmigen Öffnungen 626 (12G) und eine Vielzahl von in einem Ring angeordneten
L-förmigen Öffnungen 626 (12H). Was vermieden werden sollte, ist eine Anordnung,
bei der eine Karte im Karussell im Ruhezustand des Karussells die
aus irgendeiner Öffnung in
der Luftverteilplatte 625 strömende Luft wesentlich aufhält, deshalb
die winkelige Gestaltung in 12 und
die versetzten bogenförmigen
Segmente in 12B. Es ist zu beachten, dass
in den 12–12H eine
Karte in einem Karussellkartenschlitz nur einen relativ kleinen
Teil irgendeiner einzelnen Öffnung 626 verstellen
würde.
Ein Hauptziel der Gestaltung der Öffnung ist, dass die Luftströmung aus
der Luftverteilplatte im Wesentlichen unabhängig von der Gegenwart oder
Abwesenheit einer Karte im Karussellschlitz sein sollte. Im Rahmen
dieser Lehre können
Fachleute innerhalb des Anwendungsbereichs der Erfindung zu anderen
zweckmäßigen Konfigurationen
kommen.
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8 ist
eine perspektivische Ansicht der Inkubationsstation der 7,
wobei die Luftverteilplatte 625 des Luftverteilgeräts 624 abgenommen
ist, um den inneren Aufbau des Luftverteilgeräts 624 zu veranschaulichen.
Das Luftverteilgerät 624 besteht
aus einem Paar ringförmiger
Wände 627 und 628,
die einen ringförmigen
Bereich 630 in Deckung mit dem Karussell umschließen. Eine Öffnung 631 im
unteren Teil des Schotts 652 ermöglicht, dass erwärmte Luft von
der Rückseite
des Schotts 652 in den ringförmigen Bereich 630 eingeleitet
wird. Der Spalt 617 am oberen Teil des Luftverteilgeräts dient
dazu, zu ermöglichen,
dass sich der sich hin- und herbewegende Treiber 620 (3)
durch eine Öffnung
im Schott 652 bewegen und die Untersuchungsprobenkarten aus
dem oberen Teil des Karussells in die Transportstation 700 für Untersuchungsprobenkarten
der 3 ausschieben kann.
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12 eine
perspektivische Ansicht von zwei über der Befestigungsplatte 678 angeordneten Sektionen 670 des
Karussells, die das winklige Verhältnis der lang gestreckten Öffnungen 626 in
der Luftverteilplatte 625 des Luftverteilgeräts 624 in
Bezug auf Schlitze 614 im Karussell darstellt.
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9 ist
eine perspektivische Ansicht des hinteren Teils der Inkubationsstation 600,
bei der die den hinteren Teil der Station 600 bedeckenden
Verkleidungen entfernt sind, welche den das Karussell 604 drehenden
Antrieb 612 veranschaulicht. Der Antrieb 612 enthält einen
Schrittmotor 632, einen ersten Riemen 633, einen
zweiten Riemen 634 und eine Riemenscheibe 635,
die durch den Riemen 634 gedreht wird. Die Riemenscheibe 635 ist
mit einer Welle 611 verbunden (siehe 3),
die durch eine Öffnung 609 im
Schott 632 hindurchgeht und die am Karussell 604 befestigt
ist und es dreht.
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Ein
erstes Gebläse 637 ist
hinter und unterhalb von dem Luftkanal 622 angeordnet (6)
und bläst
Umgebungsluft nach unten über
ein Heizaggregat 638, das die Luft erwärmt. Die Lufteinlassöffnung in
der hinteren Verkleidung (nicht dargestellt) liegt oberhalb der
Höhenlage
des Gebläses 637.
Ein zweites Gebläse 639 ist
unmittelbar hinter der Öffnung 631 (8)
angeordnet und leitet durch das Heizaggregat 638 erwärmte Luft
durch die Öffnung 631 im Schott
und in das Luftverteilgerät 624 der 7 und 8 zur
Verteilung über
das Karussell 604. Es sind Thermistoren vorgesehen, einer
an der Rückseite des
Schotts unterhalb des Heizaggregats 638 und einer hinter
der Luftverteilplatte des Luftverteilgeräts 624, um den Betrieb
des Heizaggregats und die Temperatur der Luft zu steuern, die das
Luftverteilgerät 624 verlässt.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Karussell 604 als Vielzahl einzelner trennbarer bogenförmiger Karussellsegmente
oder -sektionen konstruiert, wie zum Beispiel vier tortenstückförmigen Segmenten,
die jeweils als „Vierer" oder „Vierzeller" (engl.: „quad" or „quadrocell") bezeichnet werden,
wobei jedes der Segmente einzeln aus dem Gehäuse der Inkubationsstationsstation
herausnehmbar ist, um das leichte Entfernen des Karussells zum Reinigen
oder zur Wartung zu erleichtern. 10 ist eine
vereinzelte perspektivische Ansicht eines solchen Segments 670 des
Karussells 604. Das Segment enthält einer erste Endwand 671,
eine zweite Endwand 672, eine bogenförmige Innenwand 673 und
eine konzentrische äußere bogenförmige Wand 674.
Das Rückseitenteil 675 ist
im Wesentlichen offen, um zu ermöglichen,
dass Luft von den Schlitzen 626 in der Luftverteilplatte
des Luftverteilgeräts
der 7 frei über
die in den Schlitzen 614 angeordneten Untersuchungsprobenkarten
hinüberstreichen kann.
Die Schlitze 614 weisen einander gegenüberliegende schräge Flächen 614A auf
(10 und 11), um
das leichte Einführen
der Untersuchungsprobenkarten in die Schlitze 614 zu fördern. Es
ist mindestens eine Verstärkungsrippe 676 vorgesehen,
die sich zwischen der Innenwand 673 und der äußeren Wand 674 erstreckt,
um dem Karussellsegment 670 eine angemessene Festigkeit
zu verleihen und die Gießbarkeit
bzw. Formbarkeit des Segments 670 zu verbessern. Außerdem sind
die Endwände 672 mit
beträchtlich
ausgehöhlten
Hohlräumen 669 ausgebildet,
was sich als die Luftströmung über die Untersuchungsprobenkarten
verbessernd erwiesen hat. Die vordere Fläche des Karussellsegments ist mit
Abstand von der vorderen Verkleidung des Inkubationsgehäuses angeordnet,
um ein effizientes Rückströmen der
Luft über
den Kanal 622 (6) zu ermöglichen.
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Integral
mit der Innenwand 673 ist ein Befestigungsflansch 677 ausgebildet,
der zur Montage des Segments 670 an einer mit dem Ende
der Antriebswelle 611 (3) verbundenen
Befestigungsplatte 678 (11) benutzt
wird. Der Befestigungsflansch 677 weist eine Führungsrampe 681 zur
Unterstützung
beim Anordnen eines an der Unterseite des Flansches 677 ausgebildeten
Paares nach unten herabhängender
zylindrischer Füße oder
Vorsprünge 679 in
einem Paar entsprechender Löcher 680 auf, die
in der Befestigungsplatte 678 ausgebildet sind. Das Segment 670 wird
durch die Wirkung eines federbelasteten Zapfens 682 an
seinem Platz gehalten, der in einer den Flansch 677 gegen
die Befestigungsplatte 678 klemmenden Haltenabe 683 angeordnet
ist.
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11A ist eine perspektivische Ansicht der Rückseite
zweier Karussellsegmente 670A und 670B, welche
eine Vielzahl von aufrechten Lappen 691 zeigt, die am Rückseitenteil
bzw. der rückseitigen Fläche 675 der äußeren peripheren
bogenförmigen Wand 674 ausgebildet
sind. 11B ist eine perspektivische
Ansicht der Rückseite
eines gesamten Karussells 604. Die Lappen 691 sind
in Deckung mit den Karussellschlitzen 614 angeordnet. Die
Lappen 691 werden in Verbindung mit einem optischen Positionssensor 693 verwendet,
der einen geschlitzten optischen Schalter aufweist, welcher angrenzend
an das Schott 632 (8) innerhalb
der Inkubationsstation unmittelbar hinter dem Rückseitenteil 675 des Karussells
angeordnet ist, so dass die Lappen 691 an dem Schlitz 694 zwischen
dem Emitter 695 und dem Detektor 696 des optischen
Positionssensors 693 (11A)
vorbeigehen, wenn sich das Karussell dreht. Der optische Positionssensor 693 ist
an irgendeiner günstigen
Stelle angrenzend an das Schott angeordnet, so dass die Anordnung
eines Lappens 691 zwischen dem Emitter und dem Detektor
bewirkt, dass die Schlitze 614 des Karussells ordnungsgemäß angeordnet
werden, um eine Untersuchungsprobenkarte von der Kartenladevorrichtung 610 der 3 aufzunehmen,
und ordnungsgemäß für die Kartenauswerfvorrichtung 648 der 17 und 18 angeordnet
werden, um eine Untersuchungsprobenkarte aus dem Schlitz 614 in
dem Karussell auszuwerfen. Es ist wichtig, dass die optischen Unterbrechungen
so angeordnet werden, dass an der Stelle 697 ein Spalt
zwischen den Karussellsegmenten 670A und 670B vorhanden
ist.
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13 ist
eine perspektivische Ansicht des Karussells 604 in einem
eingebauten Zustand, die das leichte manuelle Entfernen und Einsetzen
einer Sektion 670 des Karussells 604 aus dem bzw.
in das Gerät 20 darstellt. 14 ist
eine perspektivische Ansicht der Sektion 670 des Karussells 604 im
eingebauten Zustand.
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15 ist
eine detaillierte perspektivische Ansicht des federbelasteten Zapfens 682,
der Befestigungsplatte 678 und des Flansches 677 der
Karussellsektion 670. Wenn die Sektion in Richtung des Pfeils
nach innen zur Mitte der Befestigungsplatte 678 bewegt
wird, rutscht der federbelastete Zapfen 682 gegen die Kraft
einer innerhalb der Nabe 683 befindlichen vorspannenden
Feder (nicht dargestellt) die Rampe 681 hinauf. Die Vorderseite 685 des
Flansches 677 stößt die zylindrischen
Füße 679 (10) in
den Löchern 680 positionierend
gegen den flachen ebenen Teil 686 der Nabe 683.
Der federbelastete Zapfen 682 drückt dann gegen den flachen
ebenen Teil 687 des Flansches 677, um ihn auf
der Stelle zu verriegeln. 16 ist
eine detaillierte perspektivische Ansicht einer Karussellsektion 670,
die in das Gerät eingesetzt
wird, wobei die Rampe 681 in Ausrichtung mit dem federbelasteten
Zapfen 682 dargestellt ist, unmittelbar bevor die Sektion 670 einrastet.
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17 ist
eine perspektivische Ansicht einer am oberen Teil des Schotts der 6 angeordneten Schiebevorrichtung 648,
welche die Karten aus den Schlitzen in dem Karussell der 2 in
das Probenkartentransportsystem 706, 704, 710 und 718 der 1 schiebt.
Das Luftverteilgerät
ist abgenommen, um die Schiebevorrichtung besser zu veranschaulichen. 18 ist
eine perspektivische Ansicht der Schiebevorrichtung, wie sie von
der Rückseite
des Schotts her zu sehen ist. Bezug nehmend auf die 17 und 18 ist
zum Anordnen der Karte 28 in dem Probenkartentransportsystem 700 eine
Zahnstangenschiebevorrichtung 648 vorgesehen, um die Karte 28 aus
dem Karussell 604 zu schieben. Die Schiebevorrichtung schließt einen
an dem Schott 652 befestigten Ausrichtblock 654 ein
und einen Treiber 656 der relativ zu dem Block 654 hin-
und herbeweglich ist. Ein Motor 660 mit einem Zahnrad 662 ist hinter
dem Schott 652 angeordnet. Die Zähne des Zahnrades 662 arbeiten
mit einem Satz von Zähnen 658 am
Treiber 656 zusammen, so dass ein Drehen des Zahnrades 662 rückwärts und
vorwärts
den Treiber 656 veranlasst, sich in dem Raum zwischen einem
unteren Schlitz 666 und einem oberen Schlitz 668 im
Block 654 in der durch den Pfeil 664 (18) dargestellten
Richtung zu bewegen. Das Ende des Treibers 656 ist in Ausrichtung
mit dem oberen Schlitz 614 in dem Karussell 604 angeordnet.
Wenn der Treiber 656 durch den Motor 660 so betätigt wird, dass
der Treiber 656 in den Schlitz 614 geschoben wird,
wird die Karte 628 innerhalb des Schlitzes 614 aus
dem Schlitz in den Raum zwischen einem inneren Schlitz in einer
Leiste 718 und einem Treibriemen 710 geschoben.
Der optische Detektor 693 für die Karusselllappen 691 (11A) kann oberhalb des Blocks 654 befestigt
sein.
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Die
Kartentransportstation
700 enthält eine Deckplatte
704,
einen zwischen einem Treibriemen
710 und der Leiste
718 festgelegten
Kartenschlitz
706, um die Karten
28 zwischen dem
Karussell
604 und den optischen Stationen
802 und
804 der
1 und
3 rückwärts und
vorwärts
zu bewegen. Weitere Einzelheiten dieses Antriebssystems sind in
der Patentanmeldung
EP-A-802
413 von Mark J. Fanning et al. ausführlicher dargelegt.
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Die
Vorteile der zuvor beschriebenen Merkmale der verbesserten Luftströmung im
Vergleich zu einer Inkubationsstation ohne diese Merkmale sind in den 19–22 veranschaulicht. 19 ist
ein Diagramm der Wachstumskurven von Mikroorganismen in den Wells
der Karten als Funktion der Zeit für die Inkubationsstation und
das Gerät
der bevorzugten Ausführungsform,
die in den 6–18 beschrieben
ist (Linie 690), im Vergleich mit den Wachstumskurven für das Gerät ohne die
verbesserten Luftströmungsmerkmale
(Linie 692). Die Linie 960 besagt, dass nach ein
paar Stunden der Inkubation bei der Zeit t1 das Wachstum der Mikroorganismen
bis zu der Zeit t2 mit einer stetigen Rate anzusteigen beginnt,
von wo an das Wachstum gleich bleibt. Während der Zeit zwischen t1
und t2 werden die Karten in die und aus der Inkubationsstation bewegt
und zum Messen zu den optischen Stationen vor und zurück hin und
hergefahren. Bei einem Populationslevel von G1 haben sich die Lichtdurchlässigkeitscharakteristika
von einer Anfangsmessung bei der Zeit t1 geändert, so dass in dem optischen
System bei einer Zeit t3 eine positive Messung des Wells erfolgen
würde.
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Es
wird auch geglaubt, dass die verbesserten Luftströmungstechniken
die Sauerstoffübertragung
durch den sauerstoffdurchlässigen
Streifen verbessern, der die Wells der Karte bedeckt. Weil die innerhalb
der Karten stattfindenden Reaktionen üblicherweise aerobische Reaktionen
sind, fördert
das Steigern der Sauerstoffzufuhr die Reaktion innerhalb der Wells
der Karte und verkürzt
die zum Erhalten eines Untersuchungsergebnisses erforderliche Zeit.
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In
einem System ohne die verbesserten Luftströmungsmerkmale, was zu Zonen
kühlerer
Temperaturen in der Umgebung der Karte führt, beginnt das Organismenwachstum
nicht bis ungefähr
zu der Zeit t3 und erreicht ein Maximum bei der Zeit t4. Die Zeit, bei
der eine positive Messung erfolgt, liegt bei dem Zeitpunkt t5. Der
Zeitpunkt t5 liegt um einen Betrag Δt später als der Zeitpunkt t3, der
der so viel wie einige Stunden sein kann. Es wurde entdeckt, dass
diese Verkürzung
der Inkubationszeit um den Betrag Δt das direkte Ergebnis der Verbesserung
der Luftströmung über die
Karten durch Hinzufügen
eines zweiten Gebläses 639 (9)
in der Rückseite
in dem Schott gegenüber
der Öffnung 631 in
dem Schott (8), Hinzufügen der Hohlräume 669 in
den Endwänden der
Karussellsegmente (10 und 11), Verringern
der Breite des Karussells, Öffnen
des Rückseitenteils
des Karussells 604 zum Luftverteilgerät 624 und Schaffung
der lang gestreckten Schlitze 626 in der zuvor beschriebenen
Weise (siehe 7) in der Luftverteilplatte
des Luftverteilgeräts
ist.
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20 ist
ein Diagramm der Temperatur innerhalb der Inkubationsstation als
Funktion der Zeit bei einer Dauer von vier Stunden, welche die sehr kleine
Temperaturschwankung darstellt, die erfindungsgemäß innerhalb
der Inkubationsstation auftritt. Ohne die zuvor referierten Luftströmungsverbesserungen
lag eine Lufttemperaturänderung
in der Inkubationsstation von der erwünschten Temperatur von 35,5
Grad C in der Größenordnung von
einigen Grad C entfernt, während
sie mit den Verbesserungen über
eine Zeitdauer von vier Stunden auf weniger als 1 Grad C verringert
wurde. Es wird erwartet, dass diese ausgeglichene Temperaturcharakteristik für längere Inkubationszeitspannen,
wie 12 oder 18 Stunden, aufrechterhalten werden kann.
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21 ist
ein Diagramm des Wachstums im Vergleich zum Zeitdifferenzprofil
für Probewells
in einer Untersuchungsprobenkarte, die in einer in 3 dargestellten
Inkubationsstation inkubiert wird, die nicht die hierin beschriebenen
verbesserten Luftströmungsmerkmale
aufweist, zum Beispiel ohne das zweite Gebläse, ohne einen Vierzeller (engl. „quadrocell") mit verringerter
Breite, ohne das offene Rückseitenteil
des Karussells und unter Verwendung einer einzelnen Öffnung für die Luftverteilung
anstelle von Schlitzen in der Luftverteilplatte des Luftverteilgeräts (7).
Die Wachstumsprofile von einigen der Bakterien oder antibiotischen
Kombinationen stehen direkt im Verhältnis zur Temperatur (und der
Luftströmung)
in den Schlitzen des Karussells, wobei höhere Temperaturen und stärkere Luftströmung zu
einem schnelleren Wachstum führen
können
und niedrigere Temperaturen und geringere Luftströmung zu
einem langsameren Wachstum führen
können.
Ausgeglichene Temperatur und Luftströmung und somit ausgeglichenes
Wachstum über
alle Wells ist das erwünschte
Ergebnis. 21 veranschaulicht die unerwünscht breite
Schwankung in der Wachstumszeit über
die Karten, wobei die Wells in der achten oder linken Kolonne S8
im Vergleich zu den Wells in der ersten Kolonne S1 merklich längere Wachstumszeiten
aufweisen.
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22 ist
ein Diagramm des Wachstumszeitprofils für Probewells in einer Untersuchungsprobenkarte,
die in einer Inkubationsstation inkubiert wird, welche all die hierin
beschriebenen verbesserten Luftströmungsmerkmale aufweist, wobei
die wesentlich verringerte Schwankung in der Wachstumszeit über die
Karten dargestellt ist. Während
die Kolonnen S3-S8 ein wenig längere
Wachstumszeiten im Vergleich mit der Kolonne S1 aufweisen, ist der
Unterschied viel weniger ausgeprägt
als der in 21 dargestellte. Es ist nicht
zu erwarten, dass der Unterschied der in 22 dargestellten
Wachstumsprofile den Probenuntersuchungsvorgang nachteilig beeinflusst.
Aufgrund der Drehung des Karussells mit einer Geschwindigkeit von
einer Umdrehung pro 15 Minuten und dessen, dass alle Inkubationszeiten
in der Größenordnung
von mehr als einer Stunde liegen, wird außerdem erwartet, dass jede
Karte im Karussell 604 den Temperaturverlauf und somit
das Wachstumsprofil zeigt, das in 22 dargestellt
ist.
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Es
wird in Erwägung
gezogen, dass verschiedene Grade von Luftströmungsverbesserung und ausgeglichener
Temperaturverteilung bei verschiedenen Kombinationen von jedem der
zuvor beschriebenen speziellen Luftströmungsverbesserungsmerkmale
beobachtet werden können
und nicht alle von ihnen notwendigerweise eingesetzt werden müssen. Daher
sollte die Erfindung nicht als auf die Eingliederung aller der Merkmale
in irgendein gegebenes System beschränkt gesehen werden. Die besonderen
Anforderungen des anstehenden Inkubationssystems, die Geometrie
des Karussells und sein Verhältnis
zu umgebenden Strukturen, dem verfügbaren Raum, die Spezifikation
des Gebläses
und die Auslegungstemperatur und noch andere Überlegungen können die
Auswahl der Merkmale beeinflussen.
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In 3 ist
eine Kartenvereinzelungsvorrichtung mit einem Rad 94 dargestellt,
das an einem um einen Zapfen 98 schwenkbaren Arm befestigt
ist. Wenn das Boot 22 und die Kassette 26 an dem
Rad 94 vorbeigehen, schaukelt das Rad 94 die Karten 28 innerhalb
der Schlitze der Kassette 26 nach hinten, um die obere
Fläche
der Karte 28 und einen an dieser Stelle angebrachten Barcode
für ein
optisches Lesegerät 90 freizulegen,
das vor und oberhalb der Karte in dem Gerät angeordnet ist.
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23 ist
eine vereinzelte perspektivische Ansicht einer alternativen und
wünschenswerteren Kartenvereinzelungsvorrichtung 102,
die auch zur Kartenerkennung fähig
ist. 24 ist ein Seitenaufriss der alternativen Kartenvereinzelungs-
und -erkennungsvorrichtung 102. 25 ist
ein Frontaufriss der Vorrichtung 102. 26 ist
eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht der Vorrichtung 102.
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Bezug
nehmend auf diese Figuren und in Verbindung mit den 1, 2 und 3 ist
die Vorrichtung 102 an einem Flansch entfernt vom Mittellager 34 im
Wesentlichen in der gleichen Weise und Anordnung wie sie für die Vorrichtung 94 in 3 dargestellt
ist, an einer Stelle „stromauf" des Lesegeräts 90 befestigt.
Die Kartenvereinzelungs- und -erkennungsvorrichtung 102 umfasst
ein Gehäuse 104 mit
Flanschen 106, die an Strukturen im Gerät (wie beispielsweise einer
Querstrebe 92 oder einem von der Querstrebe 92 in 3 herunterhängenden Befestigungsflansch 91)
in der Nähe
des Weges, auf dem sich die Karten innerhalb des Geräts bewegen befestigt
sind. In 3 läuft die Bewegung des Boots 22 an
der linken Seite der Darstellung ins Bild hinein, so dass die Kartenvereinzelungsvorrichtung
die Karten 28 vereinzelt, wenn die Karten so an der Vorrichtung
vorbeibewegt werden, dass das optische Lesegerät 90 Barcodes lesen
kann, die an der dem optischen Lesegerät 90 zugewandten Oberseite
der Karte angeordnet sind.
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Die
Vorrichtung 102 enthält
ein Stellglied 108, das relativ zum Gehäuse 104 zwischen einer ersten
oder ausgefahrenen Stellung und einer zweiten oder eingefahrenen
Stellung hin- und herbeweglich ist. Das Stellglied 108 weist
einen Kopfteil 110 mit einer ersten Kartenkontaktfläche 112 auf.
Wenn die Karte 28, während
sie an der Vorrichtung 102 vorbeibewegt wird, die Kartenkontaktfläche 112 berührt, wird
das Stellglied 108 durch die Karte 28 gegen die Kraft
einer vorspannenden Feder 114, welche eine eingedrehte
Ansatzschraube 120 umgibt, aus seiner ausgefahrenen Stellung
in der durch den Pfeil in 23 angedeuteten
Weise in eine eingefahrene Stellung relativ zum Gehäuse 104 bewegt.
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Das
Stellglied 108 trägt
ein optisches Unterbrechungsfähnchen 118 an
der Unterseite 120' des Kopfteils 110.
Wenn das Stellglied 108 in die eingefahrene Stellung bewegt
wird, wird das Plättchen 118 in
den optischen Weg eines optischen Detektors 122 bewegt.
Der optische Detektor 122 ist am Gehäuse 104 unmittelbar
unterhalb des Stellglieds 108 befestigt. Die Bewegung des
Plättchens
in den optischen Weg des Detektors 122 steuert den optischen
Detektor 122 an und sendet ein Signal an das zentrale Rechnersystem
des Geräts,
das anzeigt, dass durch die Vorrichtung 102 eine Karte
ermittelt wurde.
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Die
Einwirkung der die Fläche 112 berührenden
Karte 28 auf das Stellglied 108 führt auch
zu einer Bewegung der Karte relativ zur Kassette und dem automatischen
Lesegerät 90,
so dass die Indizes oder Barcodes, die an der Oberkante der Karten 28 platziert
sind, besser in die richtigen Lage zum Lesen durch das Lesegerät 90 gebracht
werden. Insbesondere wird die Karte in dem Schlitz in der Kassette
in einen Winkel zurück
geschaukelt und von der Karte vor ihr in der Kassette wegbewegt,
so dass der Barcode oder andere Indizes dem Lesegerät 90 klar
dargelegt sind. Wenn die Karte am Stellglied 108 weiter vorbeibewegt
wird, wird das Stellglied 108 durch die vorspannende Feder 114 in
seine erste oder ausgefahrene Stellung zurückbewegt, zu welchem Zeitpunkt
eine zweite Kartenkontaktfläche 124' die Karte 28 berührt und
die Karte in dem Schlitz in der Kassette 26 vorwärts schiebt.
Dies hilft, eine Karte von der nächsten
in der Kassette zu trennen.
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In
den 23–26 ist
das Plättchen 118 dargestellt,
wie es an dem Stellglied befestigt ist, wobei der optische Detektor 122 am
Gehäuse 104 befestigt
ist. Diese Positionen können
umgekehrt werden, wobei aber das gleiche Ergebnis des Erkennens einer
Karte erreicht wird, wenn das Stellglied in die eingefahrene Stellung
bewegt wird.
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Wie
in 26 dargestellt ist, wird das Stellglied in einer
ovalen Öffnung 124 im
Gehäuse 104 hin-
und herbewegt. Die Schulter 126 des Stellglieds 108 hat
eine ovale Querschnittsform erhalten und eine solche Abmessung,
dass sie ins Innere der Öffnung 124 hineinpasst
und sich keine Dreh- oder translatorische Bewegung von Seite zu
Seite ergibt.
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27 ist
eine Seitenansicht der Vorrichtung 102 in einem zusammengebauten
Zustand, teilweise im Schnitt, welche die Anordnung der Ansatzschraube 126 innerhalb
des Aufbaus des Gehäuses 104 und
das Plättchen 118 am
Stellglied relativ zum optischen Sensor 122 darstellt,
wenn sich das Stellglied 108 in der ausgefahrenen Stellung
befindet. Es ist anzumerken, dass das Plättchen 118 beim Bewegen des
Stellglieds 108 in seine eingefahrene Stellung in den optischen
Weg des optischen Sensors 122 bewegt wird. In 27 ist
auch zu bemerken, dass die Feder 114 mit ihrem einen Ende
an der Rückseite des
Kopfteils 110 anliegt und mit ihrem zweiten Ende an einer
inneren vertikalen Wand 132 im Gehäuse 104. Die eingedrehte
Ansatzschraube 120 weist eine Spitze 134 auf,
die mit dem Kopf 110 verbunden ist. Zwischen dem Kopf 110 und
den Wänden
der Öffnung 124 (siehe 26)
besteht ein Zwischenraum, der eine freie Bewegung des Kopfes 11 des
Stellglieds 108 vorwärts
und rückwärts innerhalb
der Öffnung 124 ermöglicht.
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28 ist
eine Unteransicht der Vorrichtung, teilweise im Schnitt, welche
die Anordnung der Ansatzschraube 120 innerhalb des Gehäuses 104 darstellt.
Mit einer Schraube 138 ist der optische Sensor 122 am
Gehäuse 104 so
in der Nähe
des Plättchens 118 montiert,
dass das Plättchen 118 mit
dem Stellglied 108 in dem Raum zwischen der Quelle und
dem Detektor des optischen Sensors 122 hin- und hergeht.