DE4117008C2 - Verfahren zum Kalibrieren einer Meßvorrichtung zum Erfassen eines Aggregationsbildes - Google Patents

Verfahren zum Kalibrieren einer Meßvorrichtung zum Erfassen eines Aggregationsbildes

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren einer Meßvorrichtung zum Erfassen eines Aggregationsbildes.
In der medizinischen Technik ist bislang ein Verfahren üblich, mit welchem das Aggregationsbild von Blutpartikeln, Latexpartikeln, Partikeln aus dem Bereich der organischen Chemie usw. untersucht werden und unterschiedliche Komponenten wie im Fall von Blut, unterschiedliche Antikörper, unterschiedliche Proteine usw. ermittelt und analysiert werden. Bei derartigen Untersuchungsverfahren war das "microtiter"-Verfahren weit verbreitet.
Bei der Untersuchung der Aggregationsbilder wird das Vorhandensein oder Fehlen von Aggregation mittels eines Verfahrens untersucht, bei welchem die Verteilung der Partikel in einer Vertiefung, d. h. in einem Reaktionsgefäß, durch Bereiche unterschiedlicher Helligkeit ermittelt wird, wobei deren Helligkeit gleich oder kleiner als eine vorbestimmte Helligkeit ist oder diese Bereiche mit einem Standardbild verglichen werden, bei welchem keine Aggregation vorhanden ist, wobei eine kontinuierliche Serie von Intervalluntersuchungen der Proben vorgenommen wird usw.
Ein bestimmter Schatten repräsentiert ein negatives Untersuchungsergebnis, d. h. das Fehlen von Aggregation, während im Gegensatz dazu ein anderer Schatten ein positives Ergebnis repräsentiert, wonach die Aggregation stattgefunden hat.
Aus der JP-OS 2 116 735 (entsprechend DE 40 13 588 A1) ist eine Vorrichtung zur Wahrnehmung eines Aggregationsmusters bekannt, das eine Prüfplatte aufweist, sowie eine oberhalb der Prüfplatte angeordnete Lichtquelle und eine unterhalb der Prüfplatte angeordnete Photosensor-Einheit zum Aufnehmen von Mustern. Sowohl Lichtquelle als auch Photosensor-Einheit sind bezüglich der Objektträgerplatte beweglich.
Die Objektträgerplatte ist mit einer Mehrzahl von konkaven Reaktionsgefäßen versehen. Entsprechend einer Antigen-Antikörperreaktion kann zwischen den Blutkomponenten und einem Reaktionsmittel das vorher erwähnte positive bzw. negative Aggregationsbild in jeder der Vertiefungen ausgebildet werden.
Wenn jedoch die Objektträgerplatte auf dem Hauptträgerkörper angeordnet wird, ist deren Montageposition mechanisch vorbestimmt. Tritt jedoch eine Verformung des Rahmenkörpers des Hauptträgerkörpers oder eine Abweichung der Startposition der Bewegung (Ausgangslage) bei dem Antriebsmechanismus zum Bewegen der Photosensor-Einheit auf, erzeugt dies eine Meßungenauigkeit, da die Abtast-Startposition des CCD-Liniensensors für das Messen des Aggregationsbilds sich verschiebt. Da eine derartige Abweichung der Abtast-Startposition des CCD-Liniensensors nicht für alle hergestellten Meßvorrichtungen gleich ist, enststeht im Laufe der Zeit eine starke Abweichung der Meßwerte.
In der US 3 544 225 ist eine Vorrichtung zum optischen Messen von Wachstums- oder Reaktionsraten beschrieben, bei dem die Reaktionsgefäße in Reihe angeordnet sind und durch einen Meßfühler, bestehend aus Lichtquelle und Photosensor, hindurchgezogen werden. Hierbei ist eine zweite Lichtquelle vorgesehen, die mit Positionslöchern zusammenwirkt, um die Position der Reaktionsgefäße festzustellen.
Eine ähnliche Vorrichtung ist auch aus der EP 0 390 192 A1 bekannt, bei der am Probenhalter ein Loch vorgesehen ist, um die Position des Probenhalters bei seiner Bewegung festzustellen.
Schließlich ist aus der US 4 794 450 eine weitere Vorrichtung zur Wahrnehmung eines Aggregationsmusters bekannt, die eine transparente Kunststoffplatte aufweist, mit konischen Vertiefungen an ihrer Oberfläche. Die konischen Vertiefungen sind zur Aufnahme von Reaktionsgefäßen einer Prüfplatte vorgesehen. Auf der Kunststoffplatte sind außerhalb des Bereichs der konischen Vertiefungen Positionieröffnungen vorgesehen, die für eine automatische Untersuchung Bezugspunkte zu den Reaktionsgefäßen bilden. Bei allen diesen bekannten Vorrichtungen erfolgt die Kalibrierung mittels Kalibrieröffnungen auf der Probeplatte selbst, so daß sich eine Abweichung der Meßwerte ergeben kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Kalibrieren einer Meßvorrichtung zum Erfassen eines Aggregationsbildes anzugeben, mit dem eine korrekte und schnelle Messung bei verschiedenen Probeplatten ohne Zwischenkalibrierung und ein Ausgleich von Geräteungenauigkeiten möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs gelöst.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren besteht für das Bedienungspersonal keine Notwendigkeit, für jede Messung eines Aggregationsbildes eine Meßposition einzujustieren. Deshalb kann das Aggregationsbild schnell ermittelt werden, der Meßvorgang kann automatisiert werden und alle Meßvorrichtungen erhalten eine gleichmäßige Meßqualität.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Meßvorrichtung zum Erfassen eines Aggregationsbildes;
Fig. 2 eine schematische Darstellung, in welcher die relative Anordnung einer Lichtquelle, eines Liniensensors und eines Hauptträgerkörpers der Meßvorrichtung zueinander dargestellt ist;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Bezugsplatte, die als Platte zum Justieren für den Betrieb der in Fig. 1 dargestellten Meßvorrichtung dient;
Fig. 4 eine schematische Darstellung zum Veranschaulichen des Betriebs der in Fig. 1 dargestellten Meßvorrichtung;
Fig. 5 (a) und 5 (b) schematische Darstellungen von Aggregationsbildern;
Fig. 6 eine schematische Darstellung zum Veranschaulichen einer herkömmlichen Meßvorrichtung zum Erfassen eines Aggregationsbildes und
Fig. 7 eine schematische Darstellung zum Veranschaulichen einer herkömmlichen Objektträgerplatte.
Die Fig. 5(a) zeigt einen Schatten, der ein negatives Untersuchungsergebnis repräsentiert, d. h. wobei keine Aggregation stattgefunden hat, während im Gegensatz dazu Fig. 5(b) ein positives Untersuchungsergebnis repräsentiert.
Fig. 6 zeigt ein Beispiel einer herkömmlichen Meßvorrichtung, wobei ein Aggregationsbild P in einer Vertiefung (einem Reaktionsgefäß) 100A auf einer Objektträgerplatte 100 ausgebildet wird und optisch auf einen CCD-Liniensensor projiziert wird. Entweder der Liniensensor 101 oder die Objektträgerplatte 100 werden relativ zueinander senkrecht zur Zeichenebene bewegt, wobei ein zweidimensionales Aggregationsbild P (hell und dunkel) ermittelt wird. Weiter ist in Fig. 6 eine Lichtquelle 102, eine Abbildungslinse 103 und ein Linsenhalter 104 bezeichnet.
Fig. 7 zeigt eine Objektträgerplatte 100 mit einer Mehrzahl von konkaven Reaktionsgefäßen (Vertiefungen) 100A. Das in den Fig. 5 (a) und (b) gezeigte positive bzw. negative Aggregationsbild wird in jeder der Vertiefungen entsprechend den Antigen- und Antikörperreaktionen zwischen den Blutkomponenten und dem Reaktionsmittel ausgebildet.
Gemäß der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Meßvorrichtung weist die Objektträgerplatte 100 eine Mehrzahl von darin integrierten Reaktionsgefäßen 100A auf, in welchen die Aggregation stattfindet und sich das Aggregationsbild auf diese Weise ausbildet; und eine über der Objektträgerplatte 100 angeordnete Lichtquelle 102 ist vorgesehen, und eine Photosensor-Einheit 90 ist unterhalb der Objektträgerplatte 100 angeordnet, wobei die Photosensor-Einheit 90 mit einem Linsensystem 90A und einem CCD-Liniensensor 101 versehen ist. Weiter ist diese Ausführungsform mit einem Hauptträgerkörper 91, der die darauf befestigte Objektträgerplatte 100 stützt, und mit einem bewegbaren Rahmenkörper 92 versehen, sowie mit einem bewegbaren Rahmenkörper 92, welcher bewegbar an dem Hauptträgerkörper 91 abgestützt ist und die in dem Rahmenkörper 92 integrierte Lichtquelle 102 und die Photosensor- Einheit 90 in eine vorbestimmte Richtung bewegen; sowie mit einem Antrieb 93 zum diskontinuierlichen oder zum kontinuierlichen Bewegen des bewegbaren Rahmenkörpers 92; und einer Hauptsteuereinheit 1 zum Steuern des Antriebs 93 versehen.
Die Objektträgerplatte 100 ist lösbar mit dem Hauptträgerkörper 91 mittels beliebiger herkömmlicher Befestigungselemente verbunden, wie beispielsweise durch mit Gewinde versehenen Befestigungselementen, die sich durch einen Eckteil der Objektträgerplatte 100 in den Hauptträgerkörper 91 hinein erstrecken, oder wie beispielsweise durch herkömmliche lösbare Spannvorrichtungen, welche die Objektträgerplatte nach unten gegen den Hauptträgerkörper festspannen.
Eine in Fig. 3 dargestellte Bezugsplatte 2 mit einer Mehrzahl von den Reaktionsgefäßen 100A der Objektträgerplatte 100 entsprechenden und als Durchgangslöcher ausgebildeten Bezugsöffnungen 2A ist separat von der Objektträgerplatte 100 vorgesehen. Die Bezugsplatte 2 wird zum Einspeichern von vorbestimmten Entfernungsdaten S0 in eine Hauptsteuereinheit 1 verwendet und befindet sich während der Messung des Aggregationsbildes nicht im Einsatz. Die Bezugsplatte 2 ist entfernbar an dem Hauptträgerkörper 91 in einer in bezug auf die Objektträgerplatte 100 mechanisch voreingestellten Montagelage befestigt. Die Bezugsplatte 2 ist mit den gleichen herkömmlichen Befestigungselementen entsprechend der Objektträgerplatte 100 an dem Hauptträgerkörper 91 lösbar befestigt. Die Bezugsplatte 2 wird zum Messen der Entfernung S0 ausgehend von einem Start- oder Ausgangspunkt des Antriebs 93 zu den Bezugsöffnungen 2A der Bezugsplatte 2 verwendet und diese Entfernung S0 in der Hauptsteuereinheit 1 gespeichert. Aufgrund der gespeicherten Entfernung S0 führt die Hauptsteuereinheit 1 vorgegebene Rechenvorgänge aus und bestimmt die Messungs-Startposition in bezug auf die Reaktionsgefäße 100A der Objektträgerplatte 100 durch den Antrieb 93 und bestimmt die Starteinstellung für den Einsatz des CCD-Liniensensors 101 und steuert daraufhin den gesamten Betriebsvorgang.
Wie in den Fig. 1 und 4 dargestellt ist, ist der Antrieb 93 versehen:
mit einem bewegbaren Antriebskörper 94A;
mit einem Gewindespindel-Mechanismus 94B, der mit einem Gewinde des Antriebskörpers 94A im Eingriff steht, um den Antriebskörper 94A in die in Fig. 4 dargestellten Richtungen A und B zu bewegen;
mit einem Motor 94C mit einem Untersetzungsgetriebe zum rotierenden Antreiben des Gewindespindel-Mechanismus 94B, der vorzugsweise ein herkömmlicher Kugelspindel-Mechanismus ist;
mit einer Führungsstange 94D, die den Antriebskörper 94A bei seiner Hin- und Herbewegung führt;
und mit Befestigungsplatten 95A und 95B, die an dem Hauptträgerkörper 91 befestigt sind und die Führungsstange 94D in ihren Endbereichen stützen. Ein erstes Ende der Gewindespindel des Gewindespindel-Mechanismus 94B ist mit dem Motor 94C gekuppelt und das zweite Ende ist drehbar in der oben erwähnten Befestigungsplatte 95B gelagert.
Der bewegbare Rahmenkörper 92 und die Photosensor-Einheit 90 mit dem oben erwähnten CCD-Liniensensor 101 ist auf den Antriebskörper 94A montiert. Ein Standort-Sensor 96 ist in der Nähe des zweiten Endes des oben erwähnten Gewindespindel-Mechanismus 94B an der Befestigungsplatte 95B befestigt. Der Standort-Sensor 96 erzeugt ein Signal, welches die Ausgangslage des Antriebsteils 94A meldet. Aufgrund des Signals des Standort-Sensors 96 kann die Hauptsteuereinheit 1 erfassen, ob der Antriebskörper 94A und der bewegbare Rahmenkörper 92 sich in ihrer Ausgangslage befinden.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, hat die Bezugsplatte 2 die gleiche Größe wie die Objektträgerplatte 100 und die Bezugsöffnungen 2A befinden sich an den gleichen Stellen P1 (in Fig. 1 der rechte Randteil) wie die Reaktionsgefäße 100A der ersten Spalte der Objektträgerplatte 100. Wenn die Objektträgerplatte 100 auf den Hauptträgerkörper 91 aufgebracht wurde, kann mit Hilfe der Bezugsplatte 2 die Position P1 der Reaktionsgefäße 100A in der Hauptsteuereinheit 1 vor dem Beginn des Meßvorgangs zum Erfassen des Aggregationsbildes gespeichert werden. Mit den Bezugszeichen 1M bzw. 1C sind eine Speicher- bzw. Steuereinheit bezeichnet, mit welchen die Hauptsteuereinheit 1 versehen ist. Mit dem Bezugszeichen 1S ist eine herkömmliche Eingabe-Schalttafel bezeichnet (d. h. eine I/O-Schalttafel), die mit der Hauptsteuereinheit 1 kommunizieren kann.
Wie Fig. 4 zeigt, sind ein oder mehrere Lichtpunkte P0 an einer vorbestimmten Stelle zwischen der Objektträgerplatte 100 und dem Standort-Sensor 96 vorgesehen. Die Lichtpunkte P0 werden durch eine oder mehrere Durchgangsöffnungen 91B in einem plattenförmigen Teil 91A des Hauptträgerkörpers 91 ausgebildet. Die Lichtpunkte P0 dienen als optische Markierungen zum Bestimmen der Position P1 der Reaktionsgefäße 100A der ersten Spalte der Objektträgerplatte 100.
Der Arbeitsvorgang dieser Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben. Zunächst wird nach dem Versand und dem Abschluß eines Funktionstests der gesamten Meßvorrichtung ein Arbeitsvorgang zum Speichern der genauen Position P1 der Reaktionsgefäße 100A der ersten Spalte der Objektträgerplatte 100 in der Hauptsteuereinheit der Meßvorrichtung durchgeführt. Zu diesem Zweck wird die Bezugsplatte 2 zunächst an dem Hauptträgerkörper 91 an Stelle der Objektträgerplatte 100 in der gleichen Befestigungslage wie später die Objektträgerplatte 100 ihrerseits befestigt, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Danach erfolgt durch den Standort-Sensor 96 durch ein an die Hauptsteuereinheit 1 übermitteltes Signal eine Bestätigung, sobald sich der Antriebskörper 94A in seiner Ausgangslage befindet. Nach vollendeter Bestätigung wird der Antrieb 93 aktiviert und der Antriebskörper 94A mit dem CCD- Liniensensor 101, der Lichtquelle 102 usw. werden in die in Fig. 4 bezeichnete Richtung A bewegt. Entsprechend der Bewegung des Antriebsteils 94A erfaßt der CCD-Liniensensor 101 zuerst das durch die Lichtpunkte P0 übermittelte Licht. Wenn der Antriebsteil 94A weiterbewegt wird, erfaßt der CCD-Liniensensor 101 dann das durch die Bezugsöffnungen 2A der Bezugsplatte 2 übermittelte Licht.
Zwei unterschiedliche Entfernungen werden gemessen und von der Meßvorrichtung gespeichert, d. h. die Entfernung S0 von der Ausgangslage zu der Lage der Bezugsöffnungen 2A der Bezugsplatte 2, und die Entfernung SP von dem Zentrum der Lichtpunkte P0 zu der Lage der Bezugsöffnungen 2A. Bei der vorgenannten Messung wird die Drehzahl des Motors 94C von der Hauptsteuereinheit 1 gemessen und gespeichert, oder die Drehzahl wird durch herkömmliche Einrichtungen von außen genau gemessen und kann danach, wenn erforderlich, auch mittels der Eingabe-Schalttafel 1S eingegeben werden. Beispielsweise kann die Drehzahl des Motors auch auf einen bestimmten Wert vorbestimmt und von der Hauptsteuereinheit 1 auf diesen Wert geregelt werden. Bei bekannter Motordrehzahl können die Entfernungen S0 und SP von der Hauptsteuereinheit 1 gemessen werden. In diesem Fall wird die Entfernung SP gespeichert. Die Intensität des durch die Bezugsöffnungen 2A übermittelten Lichts muß überall gleich sein, weil alle Bezugsöffnungen 2A die gleiche Form haben. Aus diesem Grund werden gleichzeitig eine Korrektur der Lage des CCD-Liniensensors 101, eine Einregulierung der Helligkeit der Lichtquelle 102 usw. durchgeführt, wozu die Intensität des durch die Bezugsöffnungen 2A hindurch übermittelten Lichts verwendet wird.
Das Zentrum jeder der Bezugsöffnungen 2A und der Lichtpunkte P0 wird durch das Maximum der Helligkeit von der Hauptsteuereinheit 1 erfaßt. In diesem Fall wird die Beziehung zwischen der Position maximaler Helligkeit und der Drehzahl des Motors 94C unter Verwendung der von dem Standort-Sensor 96 gemeldeten Ausgangslage als Bezugspunkt berechnet und gespeichert.
Wie oben erwähnt, wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Position P1 der Reaktionsgefäße 100A der Objektträgerplatte 100 unter Verwendung der Bezugsplatte 2 zunächst in der Hauptspeichereinheit 1 gespeichert. Aus diesem Grund kann auch bei unterschiedlichen Maßen einzelner Meßvorrichtungen, z. B. bei unterschiedlichen Maßen des Hauptträgerkörpers, der CCD- Liniensensor 101 unmittelbar zu der gewünschten Photosensor- Abtastposition aufgrund der Entfernung SP (S0 wenn erforderlich) bewegt werden, die für jeden Hauptträgerkörper 91 erfaßt wurde. Daraus ergibt sich der Vorteil, daß das Aggregationsbild sofort erfaßt werden kann und die Meßgenauigkeit der gesamten Meßvorrichtung verbessert wird.
Aus den Erläuterungen weiter oben kann entnommen werden, daß die Hauptsteuereinheit 1 mit einem herkömmlichen Mikroprozessor- Schaltkreis ausgestattet sein kann.

Claims (1)

  1. Verfahren zum Kalibrieren einer Meßvorrichtung zum Erfassen eines Aggregationsbildes
    mit einer im wesentlichen nach oben gerichteten Stützfläche eines Hauptträgerkörpers (91), wobei auf der Stützfläche eine Objektträgerplatte (100) mit einer Mehrzahl von Reaktionsgefäßen (100A), in welchen die Aggregationsbilder entstehen, oder eine Bezugsplatte (2) mit einer Reihe von als Durchgangslöcher gestalteten Bezugsöffnungen (2A), die einer Reihe der Reaktionsgefäße (100A) der Objektträgerplatte (100) entsprechen, entfernbar in vorbestimmter Lage, positionierbar sind,
    mit einer oberhalb der Objektträgerplatte (100) oder der Bezugsplatte (2) angeordneten Lichtquelle (102) und mit einer unterhalb der Objektträgerplatte (100) oder der Bezugsplatte (2) angeordneten Photosensor-Einheit (90) mit einem CCD-Liniensensor (101),
    mit einem Rahmenkörper (92), der im wesentlichen parallel zu der Objektträgerplatte (100) oder der Bezugsplatte (2) bewegbar auf dem Hauptträgerkörper (91) abgestützt ist und die in den Rahmenkörper (92) integrierte Lichtquelle (102) und die Photosensor-Einheit (90) in eine vorbestimmte Richtung bewegt,
    mit einem Antrieb (93) zum diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Antreiben des bewegbaren Rahmenkörpers (92),
    mit einer Hauptsteuereinheit (1) zum Steuern des Antriebs (93) und zur Durchführung vorbestimmter Speicher- und Rechenoperationen und
    mit wenigstens einer Durchgangsöffnung (91B), welche in einem Teil (91A) der Stützfläche des Hauptträgerkörpers (91) angeordnet ist,
    wobei das Kalibrierverfahren folgende Verfahrensschritte aufweist:
    • - Positionieren der Bezugsplatte (2) in der vorbestimmten Lage auf der Stützfläche,
    • - Bewegen des Rahmenkörpers (92) mit der Lichtquelle (102) und der Photosensor-Einheit (90) durch den Antrieb (93),
    • - Bestimmen und Speichern der Lage (P₁) der Bezugsöffnungen (2A) der Bezugsplatte (2) sowie der Lage (P₀) der Durchgangsöffnung (91B) durch die Hauptsteuereinheit (1),
    • - Ermitteln und Speichern der Entfernung (S₀) der Bezugsöffnungen (2A) der Bezugsplatte (2) von einer Ausgangslage des Antriebs (93) und der Entfernung (SP) der Bezugsöffnungen (2A) von der Durchgangsöffnung (91B), wobei aufgrund der bestimmten Lagen und der daraus ermittelten Entfernungen die Hauptsteuereinheit (1) unter Durchführung eines vorbestimmten Rechenvorgangs eine Messungs-Startposition bezüglich der Reaktionsgefäße (100A) der Objektträgerplatte (100) für den Antrieb (93) bestimmt und eine Starteinstellung für den CCD-Liniensensor (101) ermittelt.
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