DE4436470A1

DE4436470A1 - Analysegerät

Info

Publication number: DE4436470A1
Application number: DE4436470A
Authority: DE
Inventors: David Robinson; Ernest Bate; Simon Kellard; Mark Watson; Donald E Mahan; Thomas M Shimei; Kevin R Kearney
Original assignee: BP Corp North America Inc
Current assignee: BP Corp North America Inc
Priority date: 1993-10-14
Filing date: 1994-10-12
Publication date: 1995-04-20
Also published as: ITMI942083A0; IT1270130B; GB9420220D0; US5374395A; GB2283318A; ITMI942083A1; JPH07191042A

Description

Die Erfindung betrifft ein klinisches Analysegerät, ins besondere ein automatisches Gerät zum Bearbeiten und zum Ana lysieren von Proben in Testpackungen, das heißt ein Gerät zum Untersuchen von Proben, die sich Testpackungen befinden, auf das Vorhandensein eines Analyten. Das Analyseergebnis kann dann z. B. einem Arzt für Diagnosezwecke zur Verfügung gestellt werden.

Die Feststellung von infektiösen Mikroorganismen erfolgt hauptsächlich entweder mittels einer Kulturtechnik oder durch eine Antikörpererfassung. Die Kulturtechnik wird seit vielen Jahrzehnten routinemäßig angewendet, sie ist in Verbindung mit einigen biochemischen Tests in der Lage, die meisten herkömm lichen pathogenen Keime zu identifizieren. Vor etwa zwei Jahr zehnten kam im Labor die Antikörpererfassung routinemäßig in Gebrauch. Obwohl im allgemeinen empfindlicher als die Kultur technik, ist die Antikörpertechnik jedoch nur für die Erfas sung einer begrenzten Gruppe von Mikroorganismen brauchbar.

Die klassische Kulturtechnik, wie sie auch heute noch angewendet wird, besteht aus dem Beimpfen einer Schale, die einen speziellen Nährstoff enthält, mit einer Probe eines menschlichen Gewebes oder einer Flüssigkeit unter sterilen Verhältnissen. Der Nährstoff wird so ausgewählt, daß bestimmte Mikroorganismen gefördert werden, die sich in der Probe befin den können. Nachdem die Nährstoffschalen beimpft sind, werden sie für 12 bis 24 Stunden im Brutschrank gehalten. Dann werden die Schalen makroskopisch auf das Wachstum des oder der Mikro organismen geprüft. Wenn Wachstum vorhanden ist, werden ein oder zwei biochemische Tests ausgeführt, um den Organismus auf der Basis seiner bekannten Stoffwechselreaktionen zu identifi zieren. Die biochemische Identifikation besteht aus dem Be impfen eines bestimmten Materials mit dem reinen Isolat des Bakteriums. Die biochemischen Reaktionen werden für 24 bis 48 Stunden im Brutschrank gehalten und dann auf das Vorhandensein einer positiven oder negativen chemischen Reaktion geprüft. Oft wird auch ein Objektträger für eine mikroskopische Über prüfung vorbereitet, die die Identifikation sichern hilft. Schalen, auf denen anfänglich kein Wachstum festzustellen ist, werden für insgesamt 48 bis 72 Stunden im Brutschrank gehal ten, um den Negativstatus eindeutig festzustellen.

In den achtziger Jahren wurden Verfahren entwickelt, um schneller zu einem Ergebnis zu kommen. Bei diesen Verfahren werden nach den ersten 24 Stunden Wachstum Isolate in schnell reagierende biochemische Materialen eingeimpft. Bei manchen dieser Verfahren ist innerhalb von vier Stunden eine vorläufi ge Identifikation möglich, wobei die Primärkultur innerhalb 12 bis 24 Stunden voll identifiziert werden kann. Das Prinzip der meisten der Schnelltests ist das gleiche wie bei den klassi schen biochemischen Verfahren, mit einer Anpassung an ein schnelles, automatisiertes oder halbautomatisiertes Vorgehen.

Das Tuberkulosebakterium, der Auslöser von Tuberkulose, kann durch die klassische Kulturtechnik festgestellt werden. Die Schwierigkeit liegt nur darin, daß das Tuberkulosebakte rium ein sehr langsam wachsender Mikroorganismus ist, der vier bis sechs Wochen benötigt, um zu wachsen und identifiziert zu werden. Nach Erhalt einer Probe kann jedoch ein Objektträger für die mikroskopische Untersuchung vorbereitet werden, die ein vorläufiges Ergebnis bringt, wenn ein Mikroorganismus auf dem Objektträger festgestellt wird, der wie das Tuberkulose bakterium aussieht. Dies ist zwar kein zuverlässiges Verfah ren, kann jedoch im positiven Fall dem Arzt einen Hinweis da rauf geben, daß der Patient möglicherweise Tuberkulose hat.

Die Antikörpererfassung macht von Antikörpern Gebrauch. Ein Antikörper ist ein Proteinmolekül, das im normalen Immun system als Immunreaktion auf fremdes (nicht körpereigenes) Material erzeugt wird. Das fremde Material wird Antigen ge nannt und die Erzeugung einer Immunreaktion Antigenreaktion. Für den menschlichen Körper sind viele Mikroorganismen Anti gene, so daß Antikörper erzeugt werden, wenn eine Berührung mit dem Mikroorganismus erfolgt ist.

Das ursprüngliche Verfahren zur Erfassung von Antikörpern umfaßt das Feststellen und oft die Quantifizierung des Anti körpers im Blut des Patienten. Das Verfahren beruht auf der sehr speziellen Bindung, die Antikörper und Antigen eingehen. Wenn sowohl das Antigen als auch der Antikörper vorhanden sind, bilden sie eine chemische Bindung, die dem Verhältnis von Schlüssel und Schloß entspricht. Bei dem einfachsten dieser Verfahren wird die Blutprobe, die möglicherweise den Antikörper enthält, mit einem Antigen vermischt, in das radio aktives Material eingebaut wurde. Wenn sowohl der Antikörper als auch das Antigen vorhanden sind, binden sie sich aneinan der, so daß ein radioaktives Signal auf die positive Reaktion hinweist. Wenn die Probe keinen Antikörper enthält, wird das Antigen weggewaschen, und es gibt keine Reaktion mit einem radioaktiven Signal. Wegen der Gefahren beim Umgang mit radio aktivem Material wurde die ursprüngliche Methode größtenteils durch enzymatische Verfahren ersetzt, die im positiven Fall eine Farbreaktion zeigen. Auf der Basis der Antikörper-Anti gen-Bindung wurden noch weitere Verfahren entwickelt, bei denen mehrere Antikörper-Antigensysteme kombiniert werden, um die Spezifität zu verbessern. Da die Antikörper aus Proteinen bestehen, können sie auch durch die üblichen Proteinerfas sungsverfahren festgestellt werden, etwa durch die Elektro phorese.

Die klinische Analyse von Proben in einem Reagenzglas oder einer Testpackung war somit bisher mühsam und zeitaufwen dig, wobei oft Tage auf das Ergebnis gewartet werden mußte, und sie war mit viel manueller Arbeit verbunden und oft noch unzuverlässig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Analysegerät zu schaffen, mit dem das Analyseergebnis auf einfache Weise schnell und zuverlässig erhalten werden kann.

Das erfindungsgemäße, automatisierte Analysegerät des Patentanspruchs 1 ist für die schnelle, effiziente und effek tive Analyse von Proben in Testpackungen vorgesehen. Das er findungsgemäße Analysegerät ist leicht zu bedienen, zuverläs sig und sicher. Die Testpackungen werden durch das benutzer freundliche Analysegerät automatisch, schnell und wiederholt analysiert, ohne daß die Proben in den verschlossenen Test packungen von Menschen berührt werden müssen. Jede Kontamina tion ist daher ausgeschlossen und die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Untersuchungsergebnisse sichergestellt.

Dazu weist das erfindungsgemäße Analysegerät eine beweg liche Bearbeitungsstation auf, die Proben in Testpackungen mit wenigstens einem Reagens in Kontakt bringt, um einen optisch erfaßbaren Analyten zu bilden. Die Bearbeitungsstation berei tet die Untersuchung der Testpackungen vor. Um beste Ergebnis se zu erzielen, werden vorzugsweise Nukleinsäureuntersuchungen angewendet, obwohl es manchmal auch besser sein kann, Immunun tersuchungen oder andere Untersuchen vorzunehmen. Die Bearbei tungsstation kann sich vertikal, horizontal, vorwärts, seit lich und in alle anderen Richtungen bewegen, falls dies erfor derlich ist. Die Bearbeitungsstation kann wenigstens eine Rolle und/oder einen hin- und herbeweglichen Gleitschuh auf weisen, um die Reagenzien in den Testpackungen zu vermischen. Der optisch feststellbare Analyt wird durch eine optische Erfassungseinrichtung optisch erfaßt und festgestellt.

Räumlich getrennt von der Bearbeitungsstation ist ein Testpackungsträger vorgesehen, der die Testpackungen hält. Der Testpackungsträger kann die Form eines Drehtisches, eines Karussells, eines Förderbandes oder eines anderes Trage- oder Haltemechanismusses haben. Um den Testpackungsträger und die optische Erfassungseinrichtung relativ zueinander zu bewegen, ist ein Motor oder eine andere dynamische Bewegungsvorrichtung vorgesehen, so daß die Testpackungen in zeitlichen Abständen von der optischen Erfassungseinrichtung erfaßt werden können. Bei der gezeigten Ausführungsform sind sowohl der Test packungsträger als auch die optische Erfassungseinrichtung beweglich und werden von Motoren angetrieben.

Bei dem mit dem erfindungsgemäßen Analysegerät durchge führten Analyseverfahren werden durch aufeinanderfolgendes Aufgeben, Rollen und Vermischen von Reagenzien mit Proben in Reaktionsbereichen einer geschlossenen Einweg-Testpackung optisch erfaßbare Analyten erzeugt. Der Abfallanteil der Proben wird in der Testpackung vom Analyten getrennt und durch Rollen oder anderweitig in Abfalltaschen in der Testpackung geleitet, die dann verschlossen werden. Während der Bearbei tung wird die Temperatur der Testpackung kontrolliert, um die Zuverlässigkeit der Tests zu erhöhen. Die Testpackung wird dann wiederholt an der Abtaststation vorbeibewegt, an der sie optisch abgetastet und auf den optisch erfaßbaren Analyten geprüft wird.

Bei dem bevorzugten Vorgehen werden in den verschlossenen Einmal-Testpackungen Blasen mit Reagenzien durch hin- und her gehende Druckelemente wie Gleitschuhe oder Rollen zusammenge drückt, so daß der Verschluß der Blasen aufbricht. Der Abfall anteil der Proben wird magnetisch vom Analyten getrennt und in Abfalltaschen verbracht, die dann durch Wärme verschlossen werden. Vorzugsweise werden die Testpackungen durch ein Karus sell in aufrechter Stellung an der Abtaststation vorbeige dreht.

In der bevorzugten Form weist das erfindungsgemäße Analy segerät eine spezielle Bearbeitungsstation mit einer bewegli chen Schlittenanordnung auf, die mit den Testpackungen in Eingriff kommt. Die Schlittenanordnung bringt in den Test packungen die Reagenzien mit den Proben in Kontakt und vermischt sie, um den optisch erfaßbaren Analyten zu bilden, und sie trennt die Abfallanteile der Proben vom Analyten und schließt sie in den Abfalltaschen der Testpackungen ein. Bei der gezeigten Ausführungsform umfaßt die Schlittenanordnung eine Rollenanordnung, eine Gleitschuh-Misch-Anordnung und eine Verschließeinrichtung, die untereinander verbunden sind. Die Rollenanordnung mischt die Reagenzien und die Proben im Reak tionsbereich der Testpackungen und bewegt das Hintergrund material mit dem Abfallanteil in die Abfalltaschen der Test packungen. Die Gleitschuh-Misch-Anordnung manipuliert und mischt die Reagenzien in den Blasen und in den Testpackungen und bricht die Blasen auf, um die Reagenzien aus den Blasen in die Reaktionsbereiche der Testpackungen zu drücken. Die Ver schließeinrichtung verschließt die leeren Reagensblasen, leere Reaktionsbereiche und gefüllte Abfalltaschen. Vorzugsweise umfaßt die Bearbeitungsstation auch eine Klemmplatte, um die Testpackungen in aufrechter Stellung zu halten. Pneumatisch betätigte Magneten sind mit der Klemmplatte so verbunden, daß sie mit den Testpackungen in Eingriff kommen können. Die Magneten ziehen magnetische Kügelchen (metallische Teilchen) in den Testpackungen an, an denen der optisch erfaßbare Analyt angelagert ist. Bei der gezeigten Ausführungsform umfaßt die Bearbeitungsstation auch eine Abfallsperranordnung, um die Abfalltaschen in den Testpackungen vorübergehend verschließen zu können.

Vorzugsweise werden in der Bearbeitungsstation die Unter suchungstechniken und Mechanismen für eine Nukleinsäureunter suchung der Proben in den Testpackungen durch reversible Targetanlagerung (RTC) durchgeführt. Die bevorzugte Untersu chungstechnik umfaßt das Hybridisieren der Proben mit Nuklein säuresequenztargets, die den Analyten enthalten; das Anlagern der hybridisierten Proben und Targets an die Kügelchen; das magnetische Entfernen der Kügelchen aus der Suspension in den Testpackungen; das Auswaschen des Hintergrundmateriales aus den Proben; das Entfernen der Targets von den Kügelchen durch ein Eluierungsmittel und das Duplizieren der Detektorprobe mit Q-Beta-Replikaseenzym zur Verstärkung.

Das erfindungsgemäße Analysegerät weist eine Erfassungs einrichtung zum optischen Erfassen des Analyten in den Test packungen auf. In der bevorzugten Form umfaßt die Erfassungs einrichtung einen Lesekopf zum Erfassen des hybridisierten, fluoreszierenden Analyten. Es ist ein Karussell vorgesehen, um eine Gruppe von Testpackungen in im wesentlichen aufrechter Stellung zu halten und um die Testpackungen intermittierend, wiederholt und genau an der optischen Erfassungseinrichtung so vorbeizubewegen und zu drehen, daß die optische Erfassungsein richtung sich ändernde, transitorische optische Eigenschaften des Analyten in den Testpackungen in bestimmten periodischen Intervallen optisch erfassen kann und die Analyse bestätigen kann.

Es ist eine Temperatursteuerung vorgesehen, um die Tempe ratur der Proben in den Testpackungen während der Bearbeitung, der Untersuchung, der Analyse und dem Auslesen zu steuern. Die Temperatursteuerung umfaßt eine Inkubatorheizung, die vorzugs weise um das Karussell angeordnet ist, um die Gruppe von Test packungen im Karussell zu erwärmen. Die Temperatursteuerung umfaßt auch Heizelemente um die Bearbeitungsstation, um die Testpackungen dort zu erwärmen.

Das erfindungsgemäße Analysegerät weist auch eine Bela dungsstation für die Zugabe und Abgabe (das Einführen und Herausnehmen) der Testpackungen auf. Es ist eine Beförderungs vorrichtung vorgesehen, um die Testpackungen von der Bela dungsstation zum Karussell und zurück zu transportieren. Eine weitere Beförderungsvorrichtung ist dafür vorgesehen, die Testpackungen vom Karussell zur Bearbeitungsstation und zurück zu transportieren. Vorzugsweise schließt wenigstens eine der Beförderungsvorrichtungen einen Riemenförderer ein. Am Riemen förderer ist eine Aufnahmevorrichtung angebracht, um die Test packungen abnehmbar in aufrechter Stellung festzuhalten.

Es können bei dem erfindungsgemäßen Analysegerät ver schiedene Typen, Formen und Größen von Testpackungen und ande ren Behältern für die Aufnahme der Proben verwendet werden. Vorzugsweise bestehen jedoch, um die besten Ergebnisse zu erzielen, die Testpackungen aus verschlossenen Einwegpackun gen, die auf stoßfesten Trägern angeordnet sind, die eine verstärkende und unterstützende Rückwand darstellen. Die ver schlossenen Einwegpackungen weisen Blasen mit den Reagenzien für die vorgesehenen Tests auf, die zum Platzen gebracht wer den können. Vorzugsweise bestehen die verschlossenen Einweg packungen aus einem flexiblen, lichtdurchlässigen Kunststoff wie einem transparenten oder transluzenten Kunststoff mit durchsichtigen Abschnitten, um die Reagenzien und die Probe im Inneren der Packung betrachten zu können. Der Träger mit der die Rückwand bildenden Rückplatte steht mit der verschlossenen Einwegpackung passend im Eingriff und ist daran befestigt. In der bevorzugten Form weist der Träger einen Ankoppelmechanis mus um die Ablesezelle und das optisch transparente Fenster auf, um das Feststellen des optisch erfaßbaren Analyten zu erleichtern. Auch weisen die Testpackungen vorzugsweise eine thermisch leitende Platte für die Wärmeleitung von der Heizung zur Verbesserung der Hervorhebung auf. Bei der gezeigten Aus führungsform weisen die Träger einen seitlich geschlitzten oberen und unteren Trägerabschnitt auf, um mit der Aufnahme vorrichtung und dem Karussell in Eingriff zu kommen. Jeder der Träger ist mit Hinweisen auf den jeweiligen Test und auf die Identität der Probe und des Patienten versehen. Vorzugsweise umfaßt das erfindungsgemäße Analysegerät in der Nähe der Beladungsstation ein Lesegerät wie einen Strichcodeleser, um den Hinweis zu lesen und den Träger zu identifizieren.

Es können eine oder mehrere zentrale Verarbeitungsein heiten wie Computer mit einem Anzeigeschirm vorgesehen sein, denen die Signale vom Strichcode- oder Hinweisleser sowie die Signale vom optischen Lesekopf der Erfassungseinrichtung zuge führt werden. Vorzugsweise steht die zentrale Verarbeitungs einheit mit der Bearbeitungsstation in Verbindung, um die Abfolge der Arbeitsschritte in der Bearbeitungsstation zu steuern.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung genauer erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht des Analysegeräts;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Beladungstür des Analysegeräts mit einer Testpackung;

Fig. 3 die Seitenansicht der Beladungstür beim Beladen mit einer Testpackung;

Fig. 4 eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer Testpackung, bevor der Einfüllabschnitt der verschlossenen Einwegpackung mit Reagenzien und Flüssigkeiten gefüllt und abgetrennt wurde;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der Testpackung, nachdem der Einfüllabschnitt der Einwegpackung mit Reagenzien und Flüssigkeiten gefüllt und abgetrennt wurde;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der Testpackung;

Fig. 7 eine auseinandergezogene Ansicht der Testpackung;

Fig. 8 eine Vorderansicht des Inneren des Analysegerätes;

Fig. 9 eine Aufsicht auf das Innere des Analysegerätes;

Fig. 10 eine Vorderansicht der Lade-Beförderungsvorrich tung und des Strichcodelesers des Analysegerätes, wobei an der Aufnahmevorrichtung der Beförderungsvorrichtung eine Test packung befestigt ist;

Fig. 11 eine vergrößerte Teilansicht des linken unteren Abschnitts der Lade-Beförderungsvorrichtung;

Fig. 12 eine vergrößerte Teilansicht des rechten oberen Abschnitts der Lade-Beförderungsvorrichtung;

Fig. 13 eine vergrößerte Teilansicht des rechten unteren Abschnitts der Lade-Beförderungsvorrichtung;

Fig. 14 eine Vorderansicht der Aufnahmevorrichtung der Bearbeitungs-Beförderungsvorrichtung des Analysegerätes für die Testpackung;

Fig. 15 eine vergrößerte Teilansicht des linken oberen Abschnitts der Bearbeitungs-Beförderungsvorrichtung;

Fig. 16 eine vergrößerte Teilansicht des linken unteren Abschnitts der Bearbeitungs-Beförderungsvorrichtung;

Fig. 17 eine vergrößerte Teilansicht des rechten unteren Abschnitts der Bearbeitungs-Beförderungsvorrichtung;

Fig. 18 eine perspektivische Ansicht der Schlittenanord nung des Analysegeräts;

Fig. 19 eine Seitenansicht der Schlittenanordnung;

Fig. 20 eine Vorderansicht der Schlittenanordnung;

Fig. 21 eine Aufsicht auf die Schlittenanordnung, gesehen von der Rückseite des Analysegerätes;

Fig. 22 eine perspektivische Ansicht einer Ablesezelle der Testpackung, gesehen von der Rückseite der Testpackung;

Fig. 23 eine auseinandergezogene Ansicht einer Abdeckung und einer Probenöffnung der Testpackung, gesehen von der Rück seite der Testpackung;

Fig. 24 eine auseinandergezogene Ansicht von Strichcode aufklebern und Abschnitten des Trägers, der die Rückseite der Testpackung bildet;

Fig. 25 eine auseinandergezogene Ansicht der Testpackung und der Klemmplatte des Analysegerätes;

Fig. 26 eine perspektivische Ansicht der Klemmplatte, aus der die Bewegungsrichtung der Magneten hervorgeht;

Fig. 27 das Pneumatik-Schaltbild des Analysegerätes;

Fig. 28 schematisch eine perspektivische Ansicht des Inneren des Analysegeräts;

Fig. 29 eine Seitenansicht der Bearbeitungseinheit;

Fig. 30 eine perspektivische Ansicht des Lesekopfes des optischen Lesers des Analysegeräts;

Fig. 31 eine schematische Ansicht des Bearbeitungs-Heiz systems des Analysegeräts;

Fig. 32 eine perspektivische Ansicht eines Teils der Abfalltaschensperranordnung des Analysegerätes;

Fig. 33 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Verschlußabschnittes der Abfalltaschensperranordnung;

Fig. 34 einen Querschnitt durch einen Teil einer der Magnetanordnungen des Analysegerätes;

Fig. 35 eine perspektivische Ansicht der Magnetanordnung;

Fig. 36 einen Querschnitt durch einen Teil des unteren Antriebsabschnittes für das Karussell und einen Verschlußstift des Analysegerätes;

Fig. 37 einen Querschnitt durch den unteren Antriebsab schnitt des Karussells des Analysegerätes;

Fig. 38 einen Querschnitt durch den Lesekopf und das Ablesezellenfenster der Testpackung;

Fig. 39 eine Vorderansicht des Lesekopfes und eines optischen Lesegerätes, das am Analysegerätes angebracht ist;

Fig. 40 eine perspektivische Ansicht von Teilen der Schlittenanordnung;

Fig. 41 eine vergrößerte perspektivische Ansicht der Schlittenanordnung und Teilen der Bearbeitungsanordnung des Analysegerätes;

Fig. 42 eine auseinandergezogene Ansicht einer Rollen anordnung für das Analysegerät;

Fig. 43 einen Querschnitt durch eine Verschließeinrichtung des Analysegerätes;

Fig. 44 einen Querschnitt durch die Verschließeinrichtung in einer anderen Position;

Fig. 45 eine perspektivische Ansicht des Lampengehäuses für das optische Lesegerät;

Fig. 46 eine schematische Ansicht der Anregungskanal komponenten des optischen Lesegerätes;

Fig. 47 einen vergrößerten Querschnitt durch die Anre gungskanalkomponenten des optischen Lesegerätes;

Fig. 48 eine vergrößerte Teilansicht des Glasfaserbündels des optischen Lesegerätes, wobei die Abdeckung an einer Ver zweigung entfernt ist;

Fig. 49 einen Querschnitt durch den Emissionssignalkanal des optischen Lesegeräts; und

Fig. 50 eine schematische Aufsicht auf das Karussell- Heizsystem des Analysegerätes.

Übersicht über eine Ausführungsform des Analysegerätes

Das in der Fig. 1 gezeigte klinische Analysegerät 100 stellt eine automatische Maschine zum Untersuchen von Proben, die sich in Testpackungen 200 (Fig. 2) befinden, auf das Vorhandensein eines Analyten dar. Das Analysegerät ist eine eigenständige Einheit, die automatisch eine Reihe von Reak tionen, Prozessen, Tests und Analysen an den Testpackungen durchführt. Insbesondere dient das automatische Analysegerät zur Durchführung aller Reaktionen, die zur Untersuchung einer Testpackung erforderlich sind.

Das Analysegerät 100 umfaßt ein Gehäuse 102 (Fig. 1), Bedienungsfelder wie ein vorderes Bedienungsfeld 104 und ein seitliches Bedienungsfeld 106, eine zentrale Verarbeitungsein heit 108, eine Beladungstür 110, eine Lade-Beförderungsvor richtung 300 (Fig. 9) und eine Bearbeitungs-Beförderungsvor richtung 302, Strichcodeleser 304 und 306 (Fig. 10), ein sich drehendes Karussell 400 (Fig. 9), ein Optikmodul 500, das mittels Glasfaseroptik an ein optisches Lesegerät oder einen optischen Scanner 502 mit einem Lesekopf 504 angeschlossen ist, eine Bearbeitungseinheit 600 und eine Bearbeitungsstation 602. Die Bearbeitungsstation 602 mit der Bearbeitungseinheit 600 umfaßt eine Klemmplatte 604 (Fig. 25), eine Magnetanord nung 606, eine Abfalltaschensperranordnung 608 (Fig. 29) und eine Schlittenanordnung 610. Die Schlittenanordnung 610 umfaßt eine Rollenanordnung 612 (Fig. 18) mit oberen und unteren Bearbeitungsrollen 614 und 616, eine Mischanordnung 618 mit hin- und hergehenden Gleitschuhen 620 und 622 und eine Ver schließeinrichtung 624 mit einem seitlichen Verschließelement 626 und einem Reaktionsbereich-Verschließelement 628. Die Bearbeitungseinheit 600 wird durch ein pneumatisches System 700 (Fig. 27) gesteuert. Die Testpackungen in der Bearbei tungsstation werden durch ein Bearbeitungs-Heizsystem 630 (Fig. 31) aufgeheizt. Die Testpackungen im Karussell 400 (Fig. 9) werden durch ein Karussell-Heizsystem 402 aufgeheizt. Zur Steuerung und Regelung der Geschwindigkeit und Bewegung der Beförderungsvorrichtungen, des Karussells, des Lesekopfs und der Nocken in der Schlittenanordnung sind elektrische Steuer einheiten vorgesehen.

Eine Sperrstiftanordnung 112 (Fig. 37) mit einem beweg lichen Sperrstift 115 (Fig. 37) dient zum lösbaren Festhalten des Karussells in verschiedenen Stellungen. Die Sperrstift anordnung dient dazu, die Testpackung vor dem Lesekopf zu positionieren, so daß der Lesekopf den optisch erfaßbaren Analyten in der Ablesezelle feststellen kann. Die Sperrstift anordnung unterstützt außerdem das Positionieren und Aus richten der Testpackungen beim Eingeben in die oder dem Herausnehmen aus der Lade-Beförderungsvorrichtung und der Bearbeitungs-Beförderungsvorrichtung.

Gehäuse und Bedienungsfelder

Das Gehäuse 102 (Fig. 1) des Analysegeräts kann aus einer verstärkten Metallkonstruktion oder aus einem stoßfesten Kunststoff bestehen, so daß das Analysegerät auf einen Labor tisch oder dergleichen gestellt werden kann. Das vordere Bedienungsfeld 104 des Analysegeräts enthält vier LEDs (Leuchtdioden) für Netz, Beladen, Entladen und in Betrieb. Die LEDs zeigen den jeweiligen Status des Analysegeräts an. Die Netz-LED leuchtet, wenn das Analysegerät eingeschaltet ist. Die Lade-LED leuchtet, wenn Testpackungen geladen werden können. Die Entlade-LED leuchtet, wenn eine Testpackung zur Entladung bereit ist. Die in Betrieb-LED leuchtet, wenn die Beladungstür 110 nicht geöffnet werden kann.

Das seitliche Bedienungsfeld 106 (Fig. 1) des Analysege räts stellt die Energie für das gesamte Gerät zur Verfügung und ermöglicht die Kommunikation des Geräts mit anderen Vor richtungen. Das seitliche Bedienungsfeld 106 umfaßt ein Plattenlaufwerk, vier Interfaceanschlüsse, ein paralleles Interface, ein serielles Interface, einen Videoanschluß, einen Verbindungsstecker, einen Netzschalter und eine Sicherung. Das Plattenlaufwerk kopiert Informationen von und auf Disketten. Über die vier Interfaceanschlüsse können Komponenten an das Analysegerät angeschlossen werden. Das parallele Interface kann für einen Drucker verwendet werden. Das serielle Inter face kann zum Anschluß eines weiteren Computers dienen. An den Videoanschluß kann ein Monitor 116 mit einem Bildschirm 118 angeschlossen werden und an den Verbindungsstecker eine Com puter-Tastatur 120. Ein Netzstecker dient zum Anschluß eines dreipoligen Netzkabels. Mit dem EIN/AUS-Netzschalter wird das Analysegerät ein- und ausgeschaltet. Die Sicherung schützt das Gerät vor Überspannungen.

Das Gehäuse 102 dient auch als externe Abschirmung, die die Emission von Hochfrequenzwellen aus den Elektronikkompo nenten im Gehäuse verhindert. Eine Isolierung trägt dazu bei, im Analysegerät eine konstante Temperatur einzuhalten, die sicherstellt, daß die Testpackungen im Karussell, in der Bear beitungsstation und in den Beförderungsvorrichtungen die richtige Temperatur haben.

Die zentrale Verarbeitungseinheit

Der Monitor 116 (Fig. 1) und die Tastatur 120 ermöglichen es dem Bediener, Informationen über die Tests und den Geräte betrieb einzusehen und einzugeben. Der Monitor 116 kann ein 14 Zoll-Standard-VGA-Farbmonitor sein. Mit Drehknöpfen 122 am Boden des Monitors 116 kann der Kontrast und die Helligkeit der Anzeige eingestellt werden. Über die Tastatur 120 gibt der Bediener Informationen wie den Namen des Patienten ein. Das Drücken spezieller Funktionstasten läßt bestimmte Informatio nen auf dem Monitor erscheinen, etwa einen Bericht über die Ergebnisse der Tests. Das Plattenlaufwerk im seitlichen Be dienungsfeld ermöglicht es dem Bediener, patientenbezogene Ergebnisse auf entfernbare Disketten (Floppy Disks) zu kopie ren. Das Laufwerk akzeptiert 3,5 Zoll-HD-Disketten mit DOS- Formatierung. Wahlweise kann an das Analysegerät auch ein Drucker angeschlossen werden, der in Verbindung mit einem Probenprozessor verwendet wird. Es kann jeder Drucker verwen det werden, der ein paralleles Interface aufweist, auf dem Centronics-Standard beruht, Epson-kompatibel ist und eine 80-spaltige Ausgabe besitzt.

Das Elektronikmodul 124 (Fig. 9) an der Rückseite des Analysegeräts enthält zwei Computer mit Mikroprozessoren, die die verschiedenen internen Anordnungen steuern. Der Tester gebniscomputer steht mit dem Monitor, der Tastatur und gege benenfalls dem Drucker in Verbindung. Auf der Festplatte dieses Computers sind zusammen mit den Programmen, mit denen der Benutzer über Tastatur und Monitor Informationen abruft und eingibt, Testergebnisse und Berichte über die Geräte leistung gespeichert. Der Systemcomputer steuert die Bear beitung einer jeden Testpackung und bewegt die verschiedenen Anordnungen im Analysegerät. Die Programme, mittels denen die Anordnungen laufen und die sicherstellen, daß alle Bearbei tungsschritte planmäßig ausgeführt werden, sind auf der Fest platte dieses Computers gespeichert. Die Verwendung von zwei Computern stellt sicher, daß der Systemcomputer von den Akti vitäten des Bedieners nicht betroffen ist. Der Systemcomputer ist dafür vorgesehen, das Analysegerät zu steuern, so daß die Zeitgebung für alle Bearbeitungsschritte exakt, präzise und genau erfolgt. Die Schaltkreise zur Bestimmung oder Überwa chung der Gesamtfunktion des Analysegerätes befinden sich alle im Elektronikmodul 124.

Das Elektronikmodul 124 des Analysegeräts kann zwei IBM- kompatible PC-Hauptplatinen in Master-Slave-Konfiguration ent halten, um die für das Analysegerät erforderliche Mikroprozes sorleistung bereitzustellen. Das Mastersystem kann eine 33 MHz-386-Hauptplatine mit Festplatte, Diskettenlaufwerk und VGA-Graphikkarte umfassen. Die Slave-Hauptplatine kann eine 33 MHz-386er mit VGA-Graphik sein. Eine Interfacekarte kann ein EPROM mit Slave-Software darin für einen Bus zu der Hauptsy stem-Hauptplatine enthalten. An die System-Hauptplatine sind vier Hauptelektronik-Leiterplatten angeschlossen, die die Signale verteilen und die Analyseinstrumente ansteuern. Die vier Haupt-Leiterplatten sind: (1) Eine digitale Leiterplatte für die Dekodierung der Servomotor-Kodierer und das Auslesen der Optoschalter; (2) eine Servo-Leiterplatte, die die Leistungstreiber für die Motoren und Heizungen enthält; (3) eine Pneumatik-Leiterplatte für die Treiber der pneumatischen Ventile und Pumpen und für die Regelung der Heizungssensoren; und (4) eine Leseelektronik. Die Hauptfunktion dieser vier Leiterplatten ist es, Sensoren und Treiber bereitzustellen, die eine Anzahl von Regel-Servosystemen bilden. Zusätzliche Leiterplatten können für einen programmierbaren Konstantstrom treiber zur Ansteuerung der Verschließelemente und des Lese photodioden-Vorverstärkers vorgesehen sein. Die Strichcode leser stehen über ein Interface mit der Slaveplatine in Ver bindung. Das Elektronikmodul 124 mit den Computern, der Tastatur und dem Anzeigeschirm ist mit dem Strichcodeleser und dem Lesekopf verbunden und erhält davon Signale. Die Computer sind auch mit der Bearbeitungsstation verbunden, um die Abfolge der Vorgänge in der Bearbeitungsstation entsprechend dem gewünschten Test für die Proben in den Testpackungen zu steuern.

Die Beladungstür

Die Beladungstür 110 (Fig. 2) ist Teil einer Beladungs station 126, über die der Bediener Testpackungen 200 in das Analysegerät eingibt und daraus entnimmt. Das Öffnen der Beladungstür gibt die Beladungskammer frei, in die der Bedie ner die Testpackungen einsetzt. Der Bediener kann zu einem Zeitpunkt immer nur eine Testpackung einsetzen, wie es in der Fig. 3 gezeigt ist, und er schließt die Beladungstür nach dem Einsetzen jeder Testpackung. Das Schließen der Beladungstür läßt das Analysegerät mit der Bearbeitung der Testpackung beginnen. Vorzugsweise kann die Beladungstür nur dann geöffnet werden, wenn das Gerät zur Annahme oder Ausgabe einer Test packung bereit ist. Die Beladungstür ist geschlossen und verriegelt, wenn temperaturempfindliche oder lichtempfindliche Vorgänge im Analysegerät ablaufen.

Die Beladungstür gibt den Zugang zum Eingeben der zu testenden und analysierenden Testpackungen in das Analysegerät frei. Die Beladungstür gibt auch den Zugang zum Herausnehmen der getesteten und analysierten Testpackungen frei bzw. sperrt ihn, solange der Test läuft.

Die Beladungstür 110 ist Teil einer Anordnung, die eine Leuchtdioden-(LED)-Statusanzeige und Kennzeichnung 128, ein Türschloß 130, einen Näherungsschalter 132, eine Beladungstür- Anschlagplatte 134 und einen Zuhaltemagneten 136 umfaßt. Das Türschloß 130 verriegelt die Beladungstür 110, nachdem die Testpackung eingegeben wurde, um eine kontrollierte und nicht unterbrochene Behandlung sicherzustellen. Die LED-Anzeige 128 zeigt den Status des Analysegeräts 100 an. Der Zuhaltemagnet 136 unterstützt und erleichtert das Verschließen der Bela dungstür. Der Näherungsschalter 132 sperrt den Antrieb für die Lade-Beförderungsvorrichtung, solange die Türe offen ist. Die Beladungstür kann mit einer Hand geöffnet werden, während die andere Hand die Testpackung hält. Die Beladungstür kann nur geöffnet werden, wenn das Türschloß 130 entriegelt ist und die LED-Anzeige 128 für das Beladen leuchtet. Die Testpackung wird so in die Beladungsstation eingegeben, daß der untere Rand der Testpackung im unteren Teil der Aufnahmevorrichtung der Lade beförderungsvorrichtung plaziert und die untere Federplatte heruntergedrückt wird. Dann wird der obere Rand der Test packung in den oberen Teil der Aufnahmevorrichtung gedrückt. Nach dem Beladen wird die Beladungstür geschlossen, und vor dem nächsten Arbeitsschritt wird der Magnet und das Türschloß aktiviert. Das Entnehmen der bearbeiteten und getesteten Test packung erfolgt in der umgekehrten Reihenfolge.

Die Beförderungsvorrichtungen

Die Lade- und Bearbeitungs-Beförderungsvorrichtungen 300 und 302 (Fig. 9) umfassen Fördervorrichtungen, die die Test packung im Analysegerät bewegen. Die Lade-Beförderungsvor richtung 300 bewegt die Testpackungen zwischen der Beladungs tür und dem Karussell 400 hin und her. Der Bediener gibt die Testpackung direkt in die Lade-Beförderungsvorrichtung 300 ein und entfernt die bearbeitete Testpackung direkt aus der Lade beförderungsvorrichtung. Die Bearbeitungs-Beförderungsvor richtung 302 bewegt die Testpackungen zwischen dem Karussell 400 und der Bearbeitungsstation 602 hin und her. Jede der Beförderungsvorrichtungen 300 und 302 weist einen Satz von endlosen Antriebsriemen 308 und 310 (Fig. 10) auf, einen oben und einen unten, die sich zusammen als Einheit bewegen. Um die Testpackung an der Beförderungsvorrichtung zu halten, fluchtet ein Aufnahmeelement 312 am unteren Antriebsriemen 310 mit einem Aufnahmeelement 314 am oberen Antriebsriemen 308. Die Aufnahmeelemente 312 und 314 sind fest an den Antriebsriemen 308 und 310 angebracht, entsprechen den Abmessungen der Test packungen und bewegen sich als Paar, wenn sich die Antriebs riemen bewegen. Um die Testpackung bei der Bewegung weiter zu unterstützen, greift eine Führungsschiene 316 in den Beförde rungsvorrichtung-Durchgängen in eine Nut 202 in der Rückplatte 204 der Testpackung ein (Fig. 6, 23 und 24). Bei ihrer Bewe gung wird die Testpackung an dieser Schiene 316 entlangge führt. Jeder der Antriebsriemen 308 und 310 wird durch seine eigene Riemenscheibe 318-321 bewegt, die jeweils von einem Motor angetrieben wird, der eine weiche und genaue Bewegung ermöglicht.

Wie erwähnt, weisen die Lade- und die Bearbeitungs-Beför derungsvorrichtung je ein Paar von Antriebsriemen 308 und 310 auf, die sich jeweils im wesentlichen in einer horizontalen Ebene bewegen. Jedes Antriebsriemenpaar besteht aus dem oberen Antriebsriemen 308 und dem unteren Antriebsriemen 310. Der obere und der untere Antriebsriemen 308, 310 einer jeden Beförderungsvorrichtung sind zueinander so ausgerichtet, daß sie vertikal übereinanderstehen. Jede der Beförderungsvorrich tungen umfaßt auch den Satz Riemenscheiben 318-321, wobei die Riemenscheiben horizontal angeordnet sind, um die Antriebs riemen 308 und 310 in horizontaler Richtung zu bewegen. Auch weist jede der Beförderungsvorrichtungen eine Aufnahmevorrich tung 322 auf, die am oberen und unteren Antriebsriemen 308 und 310 angebracht ist. Die Aufnahmevorrichtung 322 umfaßt obere und untere Aufnahmeelemente 312 und 314, die am oberen und unteren Antriebsriemen angebracht sind. Das untere Aufnahme element 312 weist eine Führungsschiene 316 auf, die in die sich seitlich erstreckende, horizontale Nut 202 des oberen Abschnittes 206 des Trägers 204 der Testpackung 200 eingreift. Die Aufnahmeelemente besitzen Verbindungsabschnitte, die mit den unteren Abschnitten 246 der Träger 204 in Eingriff kommen. Die Aufnahmevorrichtung und die Antriebsriemen wirken so zusammen, daß die Testpackungen in aufrechter, vertikaler Stellung gehalten und befördert werden.

Wie in der Fig. 10 gezeigt, umfaßt die Lade-Beförderungs vorrichtung 300 eine obere Beförderungsanordnung 324, eine Halterung 326, eine Motor-Getriebeeinheit 328 mit Kodierer, eine Feder 330, eine untere Beförderungsanordnung 332, eine thermische Türanordnung 334, eine Antriebswelle 336 und einen sich drehenden Zylinder 338. Die beiden Antriebsriemen 308 und 310 der oberen und unteren Beförderungsanordnung 324 und 326 werden von der Motor-Getriebeeinheit 328 angetrieben. Der Kodierer an der Motor-Getriebeeinheit unterstützt die genaue Plazierung der Testpackung auf dem Karussell. Die Antriebs riemen 308 und 310 können Stahl/Kevlarverstärkt sein, um eine Dehnung zu vermeiden und das Spiel zu verringern. Spannplatten 340 und 341 (Fig. 10, 12 und 13) an jedem Ende der oberen und unteren Beförderungsanordnung dienen zum Einstellung der Spannung der Antriebsriemen 308 und 310. Kupplungen 344 (Fig. 11) ermöglichen eine einfache antreibende Verbindung mit der Welle 336 für die obere und untere Beförderungsanordnung. Es ist eine untere Antriebsklammer 348 (Fig. 11) vorgesehen, um die Motor-Getriebeeinheit mit dem Kodierer am Antriebssystem anzubringen. Die luftbetriebene thermische Türanordnung 334 (Fig. 10) dient zum thermischen Verschließen der Beförderungs vorrichtung. Ein optischer Endschalter 346 (Fig. 13) an der unteren Führungsschiene erlaubt die anfängliche Kalibrierung beim Einschalten des Analysegerätes.

Im Betrieb wird die Testpackung mittels der Beladungs feder 330 (Fig. 10) an der unteren Beförderungsanordnung 332 mit der Unterseite voraus in die Aufnahmevorrichtung einge setzt, woraufhin die Oberseite der Testpackung an der oberen Beförderungsanordnung plaziert wird. Die Beladungsfeder 330 bewirkt eine Haltekraft im Beladungsbereich. Die Strichcode leser 304 und 306 lesen und identifizieren die Testpackung vor der Weitergabe zum Karussell und zum Brutschrank. Mittels des sich drehenden Zylinders 338 wird vor dem Transport zum Karus sell die thermische Türanordnung 334 geöffnet. Über die An triebsriemen 308 und 310 der Lade-Beförderungsvorrichtung werden die Testpackungen mittels der Aufnahmevorrichtung be wegt. Von der Motor-Getriebeeinheit 328 werden die Antriebs riemen 308 und 310 in eine bestimmte Position am Karussell ge bracht. Nachdem sich das Karussell zu einem leeren Fach ge dreht hat, läuft die Motor-Getriebeeinheit 328 rückwärts, um zur Beladungsposition zurückzukehren und die nächste Test packung aufzunehmen.

Wie in der Fig. 14 gezeigt, umfaßt die Bearbeitungs-Be förderungsvorrichtung 302 eine obere Beförderungsanordnung 350, Verbindungsstäbe 352 und 353, eine Antriebswelle 354, eine untere Beförderungsanordnung 356, eine Motor-Getriebeein heit 358 mit Kodierer und Testpackungs-Haltefedern 360 und 361. Die beiden Antriebsriemen 308 und 310 der oberen und unteren Beförderungsanordnung 350 und 356 werden von der Motor-Getriebeeinheit 358 angetrieben. Der Kodierer an der Motor-Getriebeeinheit 358 unterstützt die genaue Positionie rung der Testpackungen. Kupplungen 362 (Fig. 17) ermöglichen eine einfache antreibende Verbindung mit der Welle 354 für die obere und untere Beförderungsanordnung. Die Antriebsriemen 308 und 310 können Stahl/Kevlarverstärkt sein, um eine Dehnung zu vermeiden und das Spiel zu verringern. Spannplatten 364 und 366 (Fig. 14-16) an jedem Ende der oberen und unteren Beför derungsanordnung dienen zum Einstellung der Spannung der Antriebsriemen 308 und 310. Ein optischer Endschalter 368 (Fig. 16) an der unteren Führungsschiene der Beförderungsan ordnung erlaubt die anfängliche Kalibrierung beim Einschalten des Analysegerätes. Es ist eine untere Antriebsklammer 370 (Fig. 17) vorgesehen, um die Motor-Getriebeeinheit 358 mit dem Kodierer am Antriebssystem anzubringen.

Im Betrieb wird die Testpackung durch die Bearbeitungs beförderungsvorrichtung 302 von der Bearbeitungsstation zum Karussell und zurück befördert. Dazu befindet sich die Test packung 200 in der Aufnahmevorrichtung 322 der Bearbeitungs beförderungsvorrichtung. Von den Antriebsriemen 308 und 310 der Bearbeitungs-Beförderungsvorrichtung wird die Testpackung zu einer Stelle in der Bearbeitungseinheit befördert, an der sie bearbeitet werden kann. Die Testpackungen werden durch flache Federn 360 und 361 an die obere und untere Beförde rungsanordnung angeklemmt und dort festgehalten, bis die Bearbeitungs-Klemmplatte in Eingriff gelangt und die Bearbei tung begonnen wird. Nachdem die Testpackung in der Bearbei tungsstation bearbeitet wurde, befördert die Bearbeitungs beförderungsvorrichtung die Testpackung zur Inkubation, dem Drehen und dem optischen Erfassen zurück zum Karussell.

Der Strichcodeleser

Wenn der Bediener die Beladungstür schließt, tasten die Strichcodeleser 304 und 306 (Fig. 8, 10) automatisch die beiden Strichcodeaufkleber 206 und 208 (Fig. 24) an der Seite der Testpackung ab. Die Strichcodeleser 304 und 306 sind neben der Lade-Beförderungsvorrichtung 300 angebracht, um die Pa tientenidentifikationscodes und die Testpackungsidentifika tionscodes auf den Testpackungen abzulesen. Das System verwen det die abgetastete Proben-Identifikationsnummer zur Verfol gung der Probe. Weitere abgetastete Informationen ermöglichen die Aufzeichnung von Herstellungsdetails wie der Losnummer. Die Strichcodeleser 304 und 306 sind stationäre Einheiten, die in der Beladungskammer untergebracht sind. Das rote Licht der Strichcodeleser ist sichtbar, wenn die Beladungstür wie in der Fig. 2 gezeigt offen ist.

Die Strichcodeleser 304 und 306 befinden sich neben der Beladungsstation der aufrechten Halterahmen-Überstruktur der Lade-Beförderungsvorrichtung 300 gegenüber. Die Strichcode leser tasten die Strichcodes auf den Markierungen der Test packung ab, um die Probe zu identifizieren und die Tests abzulesen, die vom Analysegerät auszuführen sind.

Das Karussell

Das Karussell 400 (Fig. 8, 9 und 28) stellt die zentrale Halterung für die Testpackungen dar. Die folgenden Aktivitäten finden am Karussell statt: Das anfängliche Aufwärmen, bevor die Testpackungen das erste Mal in die Bearbeitungsstation gelangen; die Inkubation zwischen den Aufenthalten in der Bearbeitungsstation; und die Erfassung der Fluoreszenz während der abschließenden Analyse, bevor die Testpackung wieder aus dem Analysegerät entnommen wird. Das Karussell weist eine obere und eine untere Scheibe 404 und 406 auf, die an einer zentralen Welle 408 angebracht sind. Die zentrale Welle des Karussells und damit das ganze Karussell dreht sich um die vertikale Achse. Das Karussell besitzt Aufnahmeschlitze 410 und 412 für die Testpackungen, die gleichmäßig um das Karus sell verteilt sind, um zehn Testpackungen in vertikaler, auf rechter Stellung festzuhalten. Die Testpackungen werden in den Schlitzen 410 und 412 des Karussells durch eine Rippe in den oberen Schlitzen festgehalten, die in die Nut an der Rück platte der Testpackung eingreift. Das Karussell dreht sich langsam vor- und rückwärts und hält gelegentlich an, um Test packungen aufzunehmen oder sie an die Beförderungsvorrich tungen abzugeben. Das Karussell macht in etwa 40 Sekunden eine volle Umdrehung gegen den Uhrzeigersinn. Die Hin- und Herbe wegung des Karussells verhindert, daß die Testpackungen vor dem Fluoreszenz-Erfassungsstadium für längere Zeit in der Nähe des roten Lichts am Eingang bleiben, und sie verhindert Tempe raturschwankungen. Das Karussell wird von einem Motor 413 angetrieben, der ein kleines Zahnrad dreht, das seinerseits die Scheiben des Karussells in Drehung versetzt.

Zu verschiedenen Zeiten muß das Karussell (a) zu der Lade-Beförderungsvorrichtung 300 ausgerichtet sein, um neue Testpackungen aufzunehmen oder bearbeitete Testpackungen abzugeben; (b) zu der Bearbeitungs-Beförderungsvorrichtung 302 ausgerichtet sein, um Testpackungen zu der Bearbeitungsstation 602 zu liefern oder nach der Bearbeitung wieder aufzunehmen; und (c) auf den Lesekopf 504 (Fig. 9) ausgerichtet sein, um die Testpackungen auf Fluoreszenz zu überprüfen. Ein Sperr stift 115 (Fig. 37) hält dabei das Karussell fest. Wenn das Karussell seine Drehung wieder aufnehmen soll, zieht sich der Sperrstift 115 zurück, und der Karussellmotor dreht das Karussell weiter.

Das Karussell 400 ist ein Karussell mit zwei sich drehen den Scheiben, einer oberen, horizontalen Scheibe 404, die exzentrische Schlitze 410 aufweist, und einer unteren Scheibe 406, die exzentrische Schlitze 412 aufweist, die federbelastet sind. Die Schlitze 410 und 412 sind in vertikaler Richtung zueinander ausgerichtet, um mit den Trägern der Testpackungen oben und unten in Eingriff zu kommen und um die Testpackungen im Karussell in aufrechter Stellung zu halten. Unterhalb der unteren Scheibe 406 ist daran ein großes Antriebsrad 414 be festigt. Das Antriebsrad befindet sich über einer horizontalen Grundplatte 415 (Fig. 37). Die vertikale zentrale Welle 408 (Fig. 28) erstreckt sich zwischen der oberen und der unteren Scheibe 404 und 406 und verbindet diese. Die Welle ist durch Schweißen, eine andere Verbindung oder mit einem Verbindungs stück wie einem Splint oder Keil am Antriebsrad befestigt. Das Karussell weist einen Antriebsmotor mit einer hervor stehenden Motorwelle auf. Am Ende der Motorwelle sitzt ein Ritzel, das in das Antriebsrad 414 eingreift, um die beiden Scheiben des Karussells in Drehung zu versetzen.

Das Karussell dient zum Ablegen, der Inkubation, der Rotation, dem Transport und dem Ablesen der Testpackungen. Die Testpackungen werden durch die Lade- und die Bearbeitungs beförderungsvorrichtung zum Karussell gebracht. Sie werden im Karussell gehalten, bis die erforderliche Inkubationstempe ratur erreicht ist. Das Ablesen der Testpackungen wird durch den Lesekopfmechanismus 502 (Fig. 9) in Verbindung mit dem Hauptkörper des Karussells erreicht. Bei der gezeigten Aus führungsform werden im Karussell zehn Testpackungen gehalten. Der Winkel und die Position der zehn Schlitze 410 und 412 (Fig. 28) im Karussell sind so gewählt, daß jeweils zwei um 1800 gegenüberliegende Schlitze für die Bewegung einer Test packung von dem eine Ende des Analysegerätes zum anderen, z. B. von links nach rechts, und zurück zur Verfügung stehen. Der dem Lesekopf 504 (Fig. 9) am nächsten liegende Schlitz des Karussells ist so ausgerichtet, daß der Lesekopf und das Ab lesezellenfenster 212 (Fig. 22) der Testpackung exakt gegen überliegen und zueinander ausgerichtet sind. Manchmal ist es vorteilhaft, ein Karussell zu verwenden, das mehr oder weniger als zehn Testpackungen halten kann.

Bei der bevorzugten Ausführungsform wird jede der Test packungen in den Schlitzen 410 und 412 der oberen und unteren Karussellscheibe 404 und 406 mittels Bogenfedern 418 (Fig. 36) gehalten, die der oberen bzw. unteren Scheibe zugeordnet sind und damit zusammenwirken. Die Federkraft der Bogenfedern hält die Testpackungen während der Drehung des Karussells und dem Ablesen (optischen Abtasten) am Lesekopf 504 fest und stellt gegen die Wirkung des Eigengewichts eine gleichbleibende Position der Testpackungen sicher, bis diese von einer der Beförderungsvorrichtungen 300 oder 302 entfernt werden.

Das Karussell wird über das Antriebsrad 414 und das An triebsritzel von einem servogesteuerten 12V-Gleichstrommotor angetrieben. Der Sperrstift 115 (Fig. 37) verhindert während des Zuführens und Entnehmens der Testpackungen durch die Lade- und Bearbeitungs-Beförderungsvorrichtung sowie während des Ablesens durch den Lesekopf die Drehung des Karussells. Der Sperrstift 115 kann aus rostfreiem Stahl bestehen. Der Sperr stift 115 wird von einem doppeltwirkenden Pneumatikzylinder 418 hin- und herbewegt, der an einem Winkel 420 befestigt ist. Reedschalter können die Stellung des Sperrstiftes steuern und überwachen. Der Sperrstift selbst weist ein konisches Ende 117 auf, das dafür vorgesehen ist, in einen Schlitz 420 im Antriebsrad 414 einzugreifen, ohne ganz hindurchzugehen, womit durch Formschluß eine genaue Positionierung erreicht wird. Der Sperrstift gleitet in einem Lager 422.

Das optische Lesegerät

Das Analysegerät 100 weist ein optisches Lese- und Abtastgerät 502 (Fig. 9) auf, das einen optischen Detektor darstellt. Das Lesegerät besitzt einen beweglichen optischen Lesekopf 504, der im Bereich der Unterseite des Karussells angebracht ist, um mit den Ablesezellenfenster 212 (Fig. 22) der Testpackungen in Kontakt zu kommen und so zusammenzuwir ken, daß der optisch erfaßbare Analyt in den Ablesezellen der Testpackungen festgestellt werden kann. Vorzugsweise umfaßt der Lesekopf 504 (Fig. 30) einen Fluoreszenzdetektor, um fluoreszierende Analyten feststellen zu können. Der Lesekopf 504 stellt eine sich entwickelnde Fluoreszenz in den Proben fest, um einen Analyten auf die folgende Weise zu erfassen: Das Karussell 400 stoppt, und der Lesekopf 504 bewegt sich zum Ablesezellenfenster 212 (Fig. 38) auf der Rückseite der Test packung. Der Lesekopf 504 leitet das Licht einer Halogenlampe mittels eines Glasfaserbündels 506 zur Ablesezelle und führt Fluoreszenzlicht vom Lesekopf 504 zu einem Fluoreszenzdetektor zurück, der die Intensität des zurückkommenden Lichts mißt. Das Ablesen kann in weniger als einer Sekunde erfolgen, nach der sich der Lesekopf 504 wieder zurückzieht und das Karussell weiterdreht. Zum Überprüfen des Ergebnisses wird das Ablesen mehrmals wiederholt. Um eine exakte Erfassung der Fluoreszenz in der Probe sicherzustellen, ist die Ablesezelle 212 der Testpackung so aufgebaut, daß dem Ablesen eine genaue Weglänge zugrundeliegt. Der Lesekopf und der Fluoreszenzdetektor können optimal dafür ausgelegt sein, die Fluoreszenz von Propidium iodid ("PI") zu erfassen, das der die Fluoreszenz erzeugende Farbstoff ist, der der Probe hinzugefügt werden kann. Es wird nur dann eine Fluoreszenz erhalten, wenn die gesuchte Nuklein säurestruktur in der Probe vorhanden ist. Die Halogenlampe ist immer an, solange das Analysegerat eingeschaltet ist. Der Lesekopf 504 wird von einem Zahnriemen 508 (Fig. 39) bewegt, der von motorgetriebenen Riemenscheiben 510 und 512 geführt wird. Wenn keine Testpackung abzulesen ist, bleibt der Lese kopf in seiner zurückgezogenen Stellung.

Das optische Lesegerät 502 umfaßt einen Lesekopfmechanis mus, der einen Scanner mit einem Frontflächen-Fluorometer dar stellt, wobei die - chemisch getestete Probe mit Wellenlängen zwischen 527,5 und 552,5 Nanometern angeregt und die sich ergebende Fluoreszenz über eine Bandbreite von 607,5 bis 656,6 Nanometern gemessen wird. Dies entspricht geeigneten Abschnit ten des Absorptions- und Emissionspektrums von Propidiumiodid (PI). PI ist der zum Testen der Proben in den Testpackungen vorzugsweise verwendete Farbstoff.

Das optische System bzw. Modul 500 (Fig. 9) kann in fünf Unterabschnitte unterteilt werden: (1) Die Lichtquelle und das Lampengehäuse 514 (Fig. 45); (2) den Anregungskanal 516 (Fig. 47); (3) das Glasfaserbündel 506 (Fig. 30 und 48); (4) die Probenquelle mit dem Ablesezellenfenster 212 (Fig. 38) und der Probe; und (5) den Emissions-(Signal)-Kanal 518 (Fig. 49). Die Lichtquelle des optischen Lesegerätes muß über die gesamte Anregungsbandbreite, d. h. das Absorptionsspektrum von PI, ge nügend Lichtenergie abgeben. Bei der bevorzugten Ausführungs form wird eine 12V/20W Wolfram-Halogenlampe 520 (Fig. 45) mit kontinuierlicher Wellenlängenverteilung und offenem Glühfaden verwendet. Die Lampe hat eine Strahlaufweitung von ± 5° und einen Strahldurchmesser von wenigstens 35 mm. Das Lampenge häuse 514 ist mit einem Infrarot absorbierenden Glasfenster 522 versehen, das von einem Aluminiumring 524 umgeben ist, wodurch die Übertragung von thermischer Energie zum Rest des optischen Moduls gering ist. Das Lampengehäuse besitzt auch zahlreiche Lüftungsöffnungen 526 und 528. Die Lampe des optischen Lesegerätes wird von hinten in das Lampengehäuse eingesetzt und kann ausgetauscht werden. Das Lampengehäuse sorgt für eine ausreichende Belüftung der Lampe, schirmt die Lampe jedoch vor direkten Luftströmungen ab. Die optische Achse des Lampengehäuses stimmt mit der des übrigen Moduls überein.

Der Anregungskanal 516 (Fig. 46 und 47) des optischen Lesegerätes umfaßt die Infrarot (IR) absorbierende Alumini um-Fensterfassung 528 und das Fenster 530; ein Anregungsfilter 532, einen Aluminium-Anregungsblock 534; Acetal-Anregungska näle 536; eine Linse 538, einen Strahlteiler 540; einen Lam pendetektor 542 und eine Aufnahmefläche 544. Das Licht von der Lichtquelle des optischen Lesegerätes läuft zur Abschwächung des thermischen Anteils der Strahlung durch das IR-absorbie rende Glasfenster 530, um die optischen Komponenten vor einer übermäßigen Aufheizung zu schützen. Die absorbierte Energie wird über das massive Aluminium-Anregungskanalgehäuse abge führt. Ein großer thermischer Gradient bzw. eine hohe Isola tion kann dadurch erhalten werden, daß der Anregungskanal aus schwarzem Acetal hergestellt wird. Der Acetal-Anregungskanal 536 weist einen zylindrischen Abschnitt auf, der nach der Ausrüstung mit den optischen Komponenten des Anregungskanals in das Gehäuse eingeführt und dort befestigt wird. Der nahezu parallele Anregungs-Lichtstrahl des optischen Lesegeräts kann durch ein Bandpaß-Interferenzfilter mit 25 mm Durchmesser und einer Mitten-Wellenlänge (CWL) von 540 nm mit 23 nm Gesamt durchlaßbreite bei halbem Maximalwert (FWHM) gefiltert werden. Ein solches Filter blockt von Röntgenstrahlen bis zur 1200-nm- IR-Strahlung alles ab, wobei das Filter eine minimale optische Dichte von 6 und typischerweise von 8 hat und eine minimale Durchlässigkeit von 60%. Die effektive Mitten-Wellenlänge des Filters ist bei einem Einfallswinkel von 5° etwa 539,25 nm, was vernachlässigbar ist. Die bikonvexe Objektivlinse 538 bündelt das Anregungslicht so, daß es unter einem Raumwinkel von 60° auf die Aufnahmefläche 544 des Glasfaserbündels 506 mit 3 mm Durchmesser fällt, was weniger ist als die 70° Akzep tanzwinkel des Glasfaserbündels. Die Aufnahmefläche 544 befin det sich innerhalb der Brennweite der Objektivlinse, so daß sie maximal beleuchtet wird. Die Glasfasern sind fein zufällig verteilt, so daß das Abbild der Lichtquelle wirksam diffus verteilt wird. Unter einem Winkel von 45° ist im Sammelwinkel bereich des Anregungslicht der Strahlteiler 540 untergebracht, der etwa 5% des Anregungslichts auf eine Silizium-Photodiode reflektiert, um die Lampe des optischen Lesegerätes zu über wachen.

Wie in der Fig. 48 gezeigt, hat das Glasfaserbündel 506 des optischen Lesegerätes eine Y-artige Form mit einem Endring 546 und einer metallischen Umhüllung 548 um den zusammenge faßten Glasfaserbund, einer Y-förmigen Verzweigung 550 mit einer Trennstelle 552, einer metallischen Umhüllung 554 und einem Endring 556 um das Emissionssignalbündel sowie einer metallischen Umhüllung 558 und einem Endring 560 um das Anre gungslichtbündel. Das zusammengefaßte Bündel besteht aus etwa 8000 Glasfasern, die in einem Rohr 546 aus rostfreiem Stahl verlaufen, das in der Nähe des Probenfensters endet. In diesem Rohr werden sowohl die Anregungs- als auch die Emissionslicht strahlen geführt. Das zusammengefaßte Glasfaserbündel 562 teilt sich dann an der Verzweigung 550, wobei 64% der Glasfa sern dem Emissions-(Signal)-Kanal zugeordnet sind. Die Glas fasern sind entweder am gemeinsamen Endring 546 oder an der Verzweigung 506 zufällig verteilt, abhängig von der Gesamtlän ge des Lichtleiters, und sie sind von der metallischen Umhül lung 548 geschützt. Die Glasfaserbündel sind an den jeweiligen Endflächen mit den Endringen verkittet, wobei die Oberflächen fein geschliffen und poliert sind. Der Kitt ist so gewählt, daß er für die Anregungs- und Emissionswellenlängen durchläs sig ist. Damit werden Hintergrundemissionen durch Selbstfluo reszenz des Lichtleiters vermieden.

Die Größe und Form der Probenquelle mit dem Ablesezellen fenster 212 (Fig. 38) des Ankoppelmechanismusses für das optische Lesegerät ist derart, daß die Emission auf einen Raumwinkel von 30° begrenzt ist, um innerhalb des Akzeptanz winkels (70°) der Faseroptik zu liegen und das Signal maximal aufzunehmen. Das Ablesezellenfenster 212 besitzt eine nach außen weisende, kegelstumpfförmige Konfiguration und der Lesekopf 504 eine nach innen weisende kegelstumpfförmige Konfiguration, die einen kegelstumpfförmigen Sockel darstellt. Die Form des Lesekopfes 504 ist daher zu der des Ablesezellen fensters 212 komplementär, um entsprechend mit dem Ablesezel lenfenster 212 selbstjustierend in Eingriff zu kommen. Vor zugsweise ist der Abstand zwischen der Endfläche der Faser optik und der Probenquelle so gewählt, daß die Empfindlichkeit auf Bewegungen der Probenquelle in der Testpackung minimal, die Aufnahme des Emissionslichtstrahls maximal und die Aufnah me von Hintergrundstrahlung, z. B. Kittfluoreszenz, minimal ist, wobei die Kittfluoreszenz von der Quellenoberfläche der Testpackung unter Winkeln von mehr als 70° zur Faseroptik zurückreflektiert wird.

Der Emissionssignalkanal 518 (Fig. 49) umfaßt ein Anre gungssignalglasfaserbündel 564 mit einem Endring 566, einen Aluminiumblock 568; ein Anregungsfilter 570; einen Signalde tektor 572; einen Photodioden-Aluminium-Abstandshalter 574; eine Leiterplatte 576 und eine Aluminium-Abdeckkappe 578. Das von der getesteten Probe in der Testpackung erzeugte Fluores zenzlicht wird zusammen mit etwas reflektiertem Anregungslicht über die Faseroptik zum Signaldetektor 572 und dem Anregungs kanal 516 zurückgeführt. Vorzugsweise erreichen wenigstens 64% des Emissionssignales den Signaldetektor. Das Emissionssignal kann mittels des Bandpaß-Interferenzfilters 570 mit 25 mm Durchmesser und mit einer Mitten-Wellenlänge (CWL) von 632 nm und einer Gesamtdurchlaßbreite bei halbem Maximalwert (FWHM) von 49 nm gefiltert werden. Dieses Filter blockt zwischen Röntgenstrahlung und IR-Strahlung von 1200 nm alles ab. Das Filter 570 besitzt eine minimale optische Dichte (OD) von 6 (typischerweise 8) und eine minimale Durchlässigkeit von 70%. Die effektive Mitten-Wellenlänge des Filters 570 kann für Hintergrundemissionen mit 35° Einfallswinkel gleich 592,59 nm und für das Signal mit 15° Einfallswinkel gleich 624,18 nm sein. Die Hintergrundemission kann sich bis zu 14,91 nm außer halb der vorgesehenen unteren Grenzwellenlänge für das Emis sionssignal (607,5 nm) erstrecken. Um die unerwünschten Emis sionen unterhalb von 607,5 nm weiter abzuschwächen, kann vor dem Emissionsfilter ein gefärbtes Glasfilter angebracht wer den. Das gefilterte Signal wird von einer großflächigen (100 mm²) Silizium-Photodiode erfaßt. Der hochverstärkende einstu fige Vorverstärker für diesen Wandler weist ein niedriges Ausgangsrauschen (weniger als 1 mV), ein hohes Gleichtakt unterdrückungsverhältnis (90 dB) und einen hohen Signal- Rausch-Abstand (83 dB bei maximalem Ausgangssignal) auf. Das Frequenzverhalten des Verstärkers ist den Eigenschaften der Photodiode angepaßt, um die Rauschverstärkung minimal zu halten und die Stabilität zu erhöhen. Die Photodiode ist auf der Leiterplatte 576 angeordnet. Der eloxierte Aluminium-Ab standhalter 574 schützt die kurzen Photodiodenelektroden, wobei der Abstandhalter mit dem Massepunkt der Schaltung ver bunden ist. Zur Verbesserung des Rauschverhaltens und der Stabilität ist der Schaltkreis durch die geerdete metallische Kappe 578 und den Block 568 mit dem Emissionsfilter 570 elek tromagnetisch abgeschirmt, und der Detektor 572 wird geregelt auf einer geeigneten Temperatur gehalten.

Das optische Lesegerät bzw. der Scanner 502 (Fig. 39) umfaßt einen Lesekopfmechanismus 580, der das Glasfaserbündel 506 des Optikmoduls zu den Zeitpunkten, die durch den Prozeß ablauf im Analysegerät vorgegeben werden, in die richtige Stellung zu den Ablesezellen der Testpackungen bringt. Der Lesekopfmechanismus manövriert und positioniert die Test packungen so, daß wiederholbar die gewünschte Beziehung zwi schen der Testpackung und dem Glasfaserbündel 506 erhalten wird. Ein servogesteuerter 12V-Gleichstrommotor 584, Antriebs- Riemenscheiben 510 und 512 und ein endloser Antriebsriemen 508 bilden den Lesekopfantrieb 582. Der Antriebsriemen 508 ist an der verlängerten Basis 586 des Lesekopfmechanismusses ange bracht. Die Basis 586 ist auf einer linearen Führung 588 ange ordnet, um eine weiche und genaue lineare Bewegung sicherzu stellen. Am Lesekopfgehäusekörper 592 ist eine gerade Keil welle 590 angebracht, die mittels einer Hülse 594 an einem Ende das Glasfaserbündel 506 aufnimmt. Am anderen Ende der Keilwelle 590 sitzt der konisch zulaufende Lesekopf 504. Eine Lesekopf-Druckfeder 596 stellt als Teil des Ankoppelmechanis musses den erforderlichen Kontakt zwischen dem Lesekopf 504 und dem Ablesezellenfenster 212 der Testpackung her. Die Keilwelle 590 bewirkt, daß sich das Glasfaserkabel 506 nicht drehen kann, um eine Änderung des in der Ablesezelle der Testpackung betrachteten Bereiches zu verhindern. Die Lese kopffeder 596 sorgt für den richtigen Druck, mit dem die Test packung bei jedem Ablesevorgang über die schrägen Anpreßflä chen positioniert und vorübergehend festgehalten wird. Vor zugsweise ist der Lesekopf 504 für den inneren und äußeren Kontakt mit dem Ablesezellenfenster der Testpackung doppelt verjüngt. Die Grobeinstellung bei der Ankopplung erfolgt mittels der äußeren Verjüngung. Die innere Verjüngung sorgt dann für die Feineinstellung. An der sich verschiebenden Keilwelle kann eine Markierung angebracht sein, die an einem Kontrollpunkt einen Lichtstrahl unterbricht, um die Position des Lesekopfes zu überwachen und eine Rückkoppelinformation für den Computer zu erhalten.

Die Bearbeitungsstation

Die Bearbeitungsstation 602 (Fig. 8, 9) ist diejenige Station, in der das Analysegerät an den Testpackungen ver schiedene mechanische Operationen ausführt. Die Bearbeitungs einheit 600 der Bearbeitungsstation drückt Reagenzien aus den Tastpackungsblasen in die Testpackungsprobe; mischt die Materialien in den Testpackungen; befördert Flüssigkeiten in Abfalltaschen in den Testpackungen und verschließt die Blasen und Abfalltaschen in den Testpackungen wieder, um sicherzu stellen, daß keine Flüssigkeiten zu ungeeigneten Zeiten in bestimmte Bereiche der Testpackungen gelangen.

Die Bearbeitungseinheit 600 der Bearbeitungsstation umfaßt drei Hauptabschnitte: Eine Klemmplattenanordnung 604 (Fig. 29), eine Abfalltaschensperranordnung 608 und eine Schlittenanordnung 610. Die Klemmplattenanordnung umfaßt eine Klemmplatte 632, an der die Tastpackung während der Bearbei tung festgehalten wird. Die Abfalltaschensperranordnung 608 öffnet und verschließt die Abfalltaschen in der Testpackung. Die Schlittenanordnung 610 führt Bearbeitungsschritte aus, etwa das Ausdrücken von Reagenzien und das Mischen von Flüs sigkeiten in der Testpackung. Die Testpackung wird zwischen der Klemmplattenanordnung und der Schlittenanordnung gehalten. Die Vorderseite der Testpackung liegt der Schlittenanordnung gegenüber, während die Rückseite der Testpackung an der Klemm plattenanordnung anliegt. Die Bearbeitungseinheit 600 kann auch einen Lüfter 634 und eine Ketten- oder Kabelführung 634 umfassen.

Das Testen der Proben in den Testpackungen wird automa tisch durch die Bearbeitungsstation 602 ausgeführt. Die Bear beitungsstation drückt die Reagenzien aus und vermischt sie in der für den jeweiligen Test richtigen Reihenfolge mit den Proben in den Testpackungen. Die Klemmplattenanordnung 604 hält die Testpackungen in aufrechter Stellung fest. Durch hin- und hergehende Kolben sind pneumatisch betätigte Magneten 606 mit der Klemmplattenanordnung 604 verbunden, die mit den Trägern der Testpackungen in Eingriff kommen und die metalli schen Kügelchen in den Testpackungen magnetisch anziehen, die den optisch erfaßbaren Analyten tragen. Die Klemmplattenanord nung bewegt sich längs einer geraden Führung 638. Die Bearbei tungsstation enthält auch die aufrechte Abfalltaschensperr anordnung 608, die die Abfalltaschen in den verschlossenen Einmalpackungen vorübergehend öffnet und schließt. Mit der vertikal bewegbaren Schlittenanordnung 610 ist eine vertikale Riemenförderanordnung verbunden und daran durch Verbindungs teile befestigt, uni die Schlittenanordnung vertikal so zu bewegen, daß die Rollen, Gleitschuhe, Verschließelemente und anderen Komponenten der Schlittenanordnung mit den verschiede nen Bereichen der geschlossenen Einwegpackungen in Kontakt und in Eingriff kommen können.

Die Klemmplatte und die Magnetanordnung

Die Klemmplattenanordnung 604 (Fig. 25 und 26) weist eine Klemmplatte 632 auf, die einen Haltemechanismus für die Bear beitungsstation darstellt, d. h. die Klemmplatte hält die Test packungen fest, während sie sich in der Bearbeitungsstation befinden. Die Oberfläche der Klemmplatte stimmt genau mit der Rückseite der Testpackungen überein, so daß alle Teile der Testpackung voll unterstützt sind, wenn die Schlittenanordnung bei der Bearbeitung Druck auf die Testpackung ausübt. Die Klemmplatte drückt eine neue angelieferte Testpackung gegen die Schlittenanordnung. Am Ende des Aufenthalts der Test packung in der Bearbeitungsstation zieht sich die Klemmplatte zurück und ermöglicht es der Bearbeitungs-Beförderungsvor richtung, die Testpackung zum Karussell zurückzubringen. Vier rechteckig ausgeschnittene Bereiche 640 in der Klemmplatte ermöglichen es den Magneten 606, sich vorwärtszubewegen und vier Bereiche 214 an der Rückplatte 204 der Testpackung 200 zu berühren, um magnetische Kügelchen aus der Lösung zu ziehen. Jeder Magnet wird durch ein eigenes pneumatisches Element bewegt.

Die primäre Funktion der Klemmplattenanordnung ist das Festhalten der Testpackungen in der richtigen Position, während sie durch die Bearbeitungsstation bearbeitet werden. Die Klemmplattenanordnung stellt auch die Gegenkraft zur Verfügung, um während der chemischen Bearbeitung der Test packung das Gleichgewicht zu bewahren. Die Klemmplatte bewegt sich längs der linearen Führung 638 (Fig. 26) und wird von pneumatischen Elementen an der Ober- und Unterseite der Klemm platte angetrieben. Die lineare Führung nimmt das Gewicht der gesamten Klemmplatte auf und sorgt für eine genaue lineare Verschiebung. Die Klemmplattenanordnung wird von zwei doppelt wirkenden Pneumatikzylindern 642 angetrieben, die über Reed schalter betätigt werden. Die Pneumatikzylinder sind mittels Buchsen und Stiften an die Klemmplatte angekoppelt, um sicherzustellen, daß die Kraft in der richtigen Richtung aufgebracht wird.

Bei der chemischen Bearbeitung der Testpackungen soll die Separation der magnetischen Teilchen in jedem der vier Reak tionsbereiche zu verschiedenen Zeiten erfolgen. Dies wird durch die vier Magnetanordnungen 606 erreicht, die zusammen eine Bearbeitungs-Magnetanordnung bilden. Jede der Magnetan ordnungen 606 weist einen laminierten Magnetblock 648 (Fig. 35) auf, der mit Stiften 649 an einem U-förmigen Joch 650 befestigt ist. Das Joch 650 ist an einem Stift 649 aufgehängt, der ringförmig von einem Rohr 651 umgeben ist (Fig. 34), so daß das Joch um den Stift schwenkbar ist. Durch eine Druckfe der 652 wird der Magnet aus dem Joch 650 herausgedrängt. Von den Stiften 649, die in Langlöcher im Joch 650 eingreifen, wird der Magnet jedoch im Joch 650 gehalten. Das Joch 650 dient als Träger und Führung für den Magneten. Die Feder 652 unter dem Magneten gibt diesem eine gewisse Vorspannung. Die Stifte 649 begrenzen die radiale und axiale Bewegung des Magneten, damit sich die Vorderseite des Magneten an die biegsame Kunststoff-Rückplatte 204 (Fig. 25) der Testpackung anlegen kann. Der Magnet liegt an der Rückseite der Test packung-Rückplatte 204 in dem besonders dünnen Bereich 214 an, damit er den Taschen in der Testpackung mit den Testreagenzien und magnetischen Teilchen möglichst nahe ist. Der Magnet selbst kann aus einem Bor/Neodym/Eisenmaterial mit der sehr hohen Festigkeit von 35 MGO bestehen. Vorzugsweise ist der Magnet horizontal laminiert, damit das Magnetfeld in einem kleinen, genau vorgegebenen Bereich der Testpackung konzen triert ist. Die horizontale Art des Magnetfeldes bewahrt die magnetischen Teilchen davor, bei den Manipulationen an der Testpackung aus dem Magnetfeld herauszurutschen.

Die Magnetanordnung ist so an die doppeltwirkenden Pneu matikzylinder für die hin- und hergehende Bewegung der Magne ten angekoppelt, daß die erforderliche lineare Bewegung der Magneten zum Anlegen der Magneten an die Testpackung und das Zurückziehen möglich ist. Die Bewegung der Pneumatikzylinder und damit die der Magneten wird über Reedschalter gesteuert, die an den Pneumatikzylindern angebracht sind. Die Verbindung der Magnetanordnung mit den Pneumatikzylindern erfolgt durch einen Druckstift, der in das Joch der Magneten eingesetzt wird, nachdem ein Verbindungsstab eingesetzt wurde, der von dem Kunststoffrohr 651 (Fig. 34) umgeben ist. Diese Verbindung erlaubt in jeder Raumachse eine gewisse Bewegungsfreiheit, die ein Festklemmen des Magneten verhindert, wenn er von dem fest angebrachten Pneumatikzylinder durch den fest angebrachten Führungsblock bewegt wird.

Die Abfalltaschensperranordnung

Die Abfalltaschensperranordnung 608 (Fig. 29) stellt den verschließbaren Eingang zu den Abfalltaschen der Testpackungen dar. Sie öffnet und schließt die Abfalltaschen in den Test packungen, so daß nur zur richtigen Zeit Flüssigkeit in die Abfalltaschen fließt. Dazu stehen vier T-förmige Schließele mente 654 der Abfalltaschensperranordnung den vier Abfall taschen der Testpackung gegenüber. Eine Nockenwelle 656 (Fig. 32) sorgt dafür, daß die Schließelemente zum Öffnen der Abfalltaschen von der Testpackung zurückgezogen und zum vorübergehenden Verschließen der Abfalltaschen vorgeschoben werden.

Die Abfalltaschensperranordnung verschließt jeden der vier Abfallbereiche der Testpackung vorübergehend auf mecha nische Weise. Dazu bringt ein Luft-Betätigungselement die Antriebskraft über einen rotierenden exzentrischen Nocken 658 aus rostfreiem Stahl auf, der seinerseits die vier unabhängi gen Schließelemente 654 betätigt (Fig. 32). Der Nocken 658 besitzt mehrere Nockenabschnitte 659, die bei einer 180°- Umdrehung eine lineare Verschiebung der Sperranordnung bewir ken. Acetal-Nockenfolger 660 stellen eine Verbindung zwischen dem Nocken 658 und federbelasteten Absperrfüßen 666 dar. Die Absperrfüße sind über Stifte 654 an den Nockenfolgern 660 befestigt. Damit können die Absperrfüße gegen die Kraft der Federn zurückgezogen werden. Die Federn in den Absperrfüßen sorgen für eine Vorspannung, die beim Kontakt mit den Abfall taschenoberflächen der Testpackungen übertragen wird, um beim Verschließen die Absperrkraft und den erforderlichen Druck aufzubringen. Jeder der Absperrfüße wird von einem Führungs block 670 geführt, der Acetallager für eine weiche und freie Bewegung aufweist. An den freien Enden der Absperrfüße 666 sind Verschlußeinsätze 672 angebracht, die mit den Abfallta schen in den Testpackungen in Kontakt kommen und diese ver schließen. Die Verschlußeinsätze 672 weisen Ausgleichsab schnitte 673 (Fig. 33), einen Befestigungsabschnitt 674 und eine scharfe Kante 675 auf, die das eigentliche Verschlußele ment darstellt, mit dem die Abfalltaschen in den Testpackungen verschlossen werden.

Die Schlittenanordnung: Rollen, Mischer und Verschließelemente

Die Schlittenanordnung 610 (Fig. 18) ist das Arbeitspferd der Bearbeitungsstation. Die Schlittenanordnung manipuliert die Testpackung - drückt Reagenzien in die Probe vom Patien ten, mischt Flüssigkeiten und spült Hintergrundmaterial aus den Proben aus - so, daß die Untersuchung durchgeführt wird. Die Schlittenanordnung 610 weist einen Spritzschutz 611 auf und enthält drei Unterabschnitte, die die Testpackung bearbei ten: (1) Eine Rollenanordnung 612, die Flüssigkeiten im Reak tionsbereich der Testpackung mischt und sie in der verschlos senen Testpackung herumbefördert; (2) eine Mischanordnung 618 mit Gleitschuhen, die die Testpackungs-Reagensblasen manipu lieren, um deren Inhalt zu vermischen und um den Blaseninhalt in den Reaktionsbereich der Testpackung zu drücken; und (3) eine Verschließeinrichtung 624, die leere Blasen, verlassene Reaktionsbereiche und gefüllte Abfalltaschen endgültig ver schließt, damit keine Flüssigkeiten dahin zurückgedrückt werden. Wenn das Analysegerät eine Testpackung manipuliert, bewegt sich die ganze Schlittenanordnung 610 auf und ab, um die Rollen 614 und 616, die Mischer 620 und 622 und die Ver schließelemente 626 und 628 über der jeweils geeigneten Stelle der Testpackung zu positionieren. Die Schlittenanordnung 610 bewegt sich längs einer linearen Führung. Die Unterabschnitte bewegen sich hinein und heraus, wie es zur Manipulation der Testpackung jeweils erforderlich ist. Rotierende Nocken bewe gen dabei die Unterabschnitte hinein und heraus und drücken sie gegen die Testpackung.

Die Rollenanordnung 612 mischt die Flüssigkeiten im Reak tionsbereich und bewegt sie vom Reaktionsbereich zu anderen Stellen in der Testpackung. Dazu wird zuerst eine der Rollen 614 und 616 am Boden des Reaktionsbereiches der verschlossenen Testpackung positioniert. Die Schlittenanordnung bewegt sich dann mit der Rolle nach oben, bis sich die Flüssigkeit im Reaktionsbereich oben befindet. Dann wird die Rolle über der Flüssigkeit positioniert und nach unten bewegt, wobei die Flüssigkeit zum Boden des Reaktionsbereiches gedrückt wird.

Dies wird genügend oft wiederholt, um die Flüssigkeiten im Reaktionsbereich der geschlossenen Testpackung gut durchzumi schen.

Die Rollenanordnung 612 bewegt auch Flüssigkeiten in die Abfalltaschen der Testpackung. Dazu wird zuerst wieder eine der Rollen 614 und 616 am Boden des Reaktionsbereiches posi tioniert. Die Abfalltaschensperranordnung öffnet die Abfall tasche. Dann rollt die Rolle zur Oberseite des Reaktionsbe reiches und drückt dabei die Flüssigkeit in die Abfalltasche. Daraufhin verschließt die Abfalltaschensperranordnung die Abfalltasche wieder. Nachdem alle Reaktionen erfolgt sind, wird die Abfalltasche von der Verschließeinrichtung mittels Wärme dauerhaft verschlossen.

Die Rollenanordnung 612 befördert auch Flüssigkeiten in den nächsten Reaktionsbereich. Dazu wird eine der Rollen 614 und 616 an der Oberseite des Reaktionsbereiches positioniert und anschließend nach unten bewegt. Der Druck der Flüssigkeit im Reaktionsbereich bricht den Verschluß zwischen den Reak tionsbereichen der Testpackung auf, und die Flüssigkeit wird in einen unteren Reaktionsbereich der Testpackung gedrückt. Dann wird über einen Abschnitt der Testpackung von der Ver schließeinrichtung 624 mittels Wärme der obere Reaktionsbe reich dauerhaft verschlossen.

Die Mischanordnung 618 drückt den Inhalt der Test packungsblasen in den Reaktionsbereich und mischt den Blasen inhalt, bevor er in den Reaktionsbereich gedrückt wird, um z. B. magnetische Kügelchen in Suspension zu halten. Dazu manipulieren die Gleitschuhe 620 und 622 die Blasen wie folgt: Ein Gleitschuh 620 bzw. 622 bewegt sich kurz nach vorn, drückt auf die eine Seite der Blase und zieht sich dann zurück. Dann drückt der andere Gleitschuh auf die andere Seite der Blase und zieht sich wieder zurück usw., wodurch die Flüssigkeit in der Blase hin- und herbewegt wird. Beim Ausdrücken des Inhalts der Blase in den Reaktionsbereich drückt der äußere Gleitschuh 622 die äußere Hälfte der Blase (die Hälfte, die vom Reak tionsbereich weiter weg ist) zusammen. Dann drückt der andere Gleitschuh 620 mit genügend Druck nach unten, um den aufbrech baren Verschluß der Blase aufzudrücken und der Flüssigkeit aus der Blase den Weg in den Reaktionsbereich freizumachen. Dann verschließt die Verschließeinrichtung 624 die Blase mittels Wärme wieder permanent.

Die Verschließeinrichtung 624 verschließt mittels Wärme leere Blasen, verlassene Reaktionsbereiche und gefüllte Abfalltaschen. Das Seitenverschließelement 626 erzeugt einen vertikalen Verschluß, der leere Blasen verschließt. Das Reak tionsbereichverschließelement 628 erzeugt einen horizontalen Verschluß, um einen Reaktionsbereich zu verschließen, nachdem dessen Inhalt zum nächsten Reaktionsbereich darunter befördert wurde. Das Reaktionsbereichverschließelement 628 kann auch zum permanenten Verschließen des Eingangs von Abfalltaschen ver wendet werden. Dazu wird das Verschließelement 628 an der Testpackung positioniert. Für kurze Zeit wird Wärme erzeugt. Dann bleibt das Verschließelement 628 an der verschlossenen Testpackung, um den Eingang während des Abkühlens geschlossen zu halten. Bevor sich die Schlittenanordnung bewegt, wird das Verschließelement 628 zurückgezogen.

Wie erwähnt, weist die Schlittenanordnung 610 eine Rol lenanordnung 612, eine Mischanordnung 618 und eine Verschließ einrichtung 624 auf. Die Rollenanordnung 612 besitzt hin- und hergehende, nockengesteuerte Rollen 614 und 616, um Reagenzien und Proben in den Reaktionsbereichen der verschlossenen Test packungen zu mischen. Die Rollen 614 und 616 befördern auch Hintergrundmaterial und Abfall in die Abfalltaschen der Test packungen. Die Mischanordnung 618 besitzt horizontal hin- und hergehende, nockengesteuerte Stoßelemente 620 und 622. Die Stoßelemente 620 und 622 bestehen vorzugsweise aus metalli schen Gleitschuhen, um die Reagenzien in den Blasen der Test packungen zu mischen und zu manipulieren. Die Gleitschuhe 620 und 622 werden auch dazu verwendet, die Blasen aufzudrücken, um die Reagenzien aus den Blasen in die Reaktionsbereiche der Testpackungen zu drücken. Die Verschließeinrichtung 624 besitzt horizontal hin- und hergehende, nockengesteuerte Verschließelement 626 und 628 bzw. ein Seitenverschließelement 626 und ein Reaktionsbereichverschließelement 628. Das Seiten ve 80503 00070 552 001000280000000200012000285918039200040 0002004436470 00004 80384rschließelement 626 verschließt leere Blasen und das Reak tionsbereichverschließelement 628 gebrauchte und verlassene Reaktionsbereiche sowie teilweise oder vollständig gefüllte Abfalltaschen mit dem Hintergrundmaterial und dem Abfall der Proben.

Die Rollenanordnung 612 besitzt zwei mehrschichtige Rollen 614 und 616. Eine der Rollen, die Hochdruckrolle 614, ist für das Rollen mit hoher Kraft vorgesehen. Die andere Rolle 616 ist eine Niederdruckrolle für eine geringe Kraftan wendung. Bei der Bearbeitung befördern die Rollen Flüssigkei ten durch die Testpackung. Die äußere Silikonschicht 676 (Fig. 42) der Rollen entspricht der Kontur der Testpackungen, um möglichst geringe Restvolumen zu erhalten, und sie kann eine 3 mm-Aufstandsfläche besitzen, die als Absperrung dient, um einen Rückfluß aus dem Abfallbereich der Testpackung zu ver hindern. Der Nylonkern 677 jeder Rolle stellt die Unter stützung und die Lagerfläche für die äußere Silikonschicht 676 der Rollen dar. Auch zeigt der Nylonkern 677 ein gutes Bin dungsverhalten mit Silikon, was eine Auflösung der Rollen verhindert. Die Rollen werden von einem Rollenstift 678 und einem E-Clip 679 auf einem Joch 680 gehalten. Federn 681 und ein Nockenfolger 683 drücken die Rollen gegen die Test packungen. Eine Rückstellfeder 682 dient zur Rückstellung der Rollen. Der Nockenfolger 683 wird von einem Nocken 684 ge steuert, er weist einen Lagerstift 685 und einen Rückstell stift 686 auf.

Die Schlittenanordnung 610 (Fig. 18) stellt einen kom pakten Mechanismus dar, der vertikal bewegbar ist. Sein Zweck ist es, die Reagenzien und die Proben zu manipulieren, um die jeweilige Untersuchung auszuführen. Die Manipulationen an der Testpackung sind: (a) Die Vorbereitung der Blasen; (b) das Ausdrücken der Blasen; (c) das Verschließen der Blasen nach dem Ausdrücken; (d) das Befördern von Abfallflüssigkeit in die Abfalltaschen; (e) das Fixieren des Reaktionsbereiches; (f) das Befördern der gewünschten Flüssigkeit in den nächsten Reaktionsbereich; (g) das Verschließen eines Reaktionsberei ches nach Gebrauch und (h) das Drücken der bearbeiteten Probe in die Ablesezelle. Um diese Manipulationen auszuführen, werden sechs Schlitten-Betätigungselemente verwendet. Die Betätigungselemente werden über einen Satz von überlappenden Kurvenscheiben 684 auf zwei Kurvenscheibenwellen mittels zweier Servomotoren angetrieben. Die Kurvenscheibenwellen bestehen aus einer Rollen-Kurvenscheibenwelle 687 (Fig. 41) und einer Druck-Kurvenscheibenwelle 688, die jeweils ver schiedene Stellungen oder Zustände einnehmen können, z. B. eine Ruhestellung. Die Stellungen/Zustände der Rollen-Kurvenschei benwelle 687 sind: (1) Rollen mit hohem Druck und Verschließen des Reaktionsbereiches; (2) Rollen mit hohem Druck; (3) beide Rollen aktiv; (4) Rollen mit geringem Druck; (5) Aus und (6) Seitenverschließelement aktiv. Die Stellungen/Zustände der Druck-Kurvenscheibe 688 sind: (1) Beide Gleitschuhe aktiv; (2) hinterer Gleitschuh aktiv; (3) Aus und (4) vorderer Gleitschuh aktiv. Die verschiedenen Stellungen/Zustände der Kurvenschei benwellen haben einen Abstand von 60°. Durch eine komplemen täre Form der Verschließelement-Kurvenscheiben wird die Rollen-Kurvenscheibenwelle 687 physisch daran gehindert, in einen Zwischenzustand zwischen dem Betätigen des Seitenver schließelements 626 und dem Betätigen des Hochdruckverschließ elements 628 zu gelangen. Die Kurvenscheiben 684 werden durch optoelektronische Vorrichtungen sicher in ihre Ausgangsstel lung gebracht. Wenn die Optovorrichtung blockiert ist, wird in die andere Richtung zurückgesetzt.

Die Kurvenscheiben 684 bestehen aus im wesentlichen ähnlichen Rollen-Kurvenscheiben, Schließ-Kurvenscheiben 689 und Misch-Kurvenscheiben 690. Die Kurvenscheiben haben ein doppeltes Profil, das heißt ein äußeres Profil 691 für das Aufbringen der erforderlichen Betätigungskräfte am Nocken bzw. Kurvenfolger und ein zweites inneres Profil 692 für einen Rückziehmechanismus. Die Kurvenprofile selbst bestehen über 57,5° aus einfachen harmonischen Bewegungskurven mit 5° nomineller Ruhe an der Nase, verbunden mit konstanten Radien zwischen entsprechenden Zuständen. Zwischen den Positionen- Zuständen der Kurvenscheibenwellen können 8 mm Anstieg/Abfall vorgesehen sein. Das Kurvenprofil ist so gewählt, daß sich zur Minimierung der Seitenbelastung des Systems der geringstmögli che Druckwinkel ergibt. Die Kurvenscheiben wirken auf Rollen lager in den Nockenfolgern 683, die sich im Führungsblock bewegen. Die Nockenfolger 683 der Rollenanordnung, der Ver schließeinrichtung und der Mischanordnung sind einander ähn lich. Die Kurven- oder Nockenfolger sind durch Rückstellfedern an den Sperrstiften 114 gegen die Kurvenscheiben federbe lastet. Wenn die Sperrstifte 114 herausgeschraubt und entfernt werden, können die Betätigungselemente leicht herausgezogen werden. Bei den Rollen 614 und 616 und den Gleitschuhen 620 und 622 wird die Kraft durch Hauptfedern auf das Betätigungs joch übertragen, während bei den Verschließelementen 624 und 626 ein Ausgleichsmechanismus verwendet wird. Die Rollen 614 und 616 haben Nylonkerne, auf denen Silikongummi aufgebracht ist. Die Gleitschuhe 620 und 622 sind abgeknickt, um eine horizontale Versetzung von der vertikalen Nockenwelle zu erreichen. Dadurch werden die Gleitschuhe in die Lage ver setzt, die Flüssigkeit in einer Blase durch abwechselndes Drücken auf je eine Hälfte der Blase zu durchmischen.

Die Schlittenanordnung wird von servogesteuerten Gleich strommotoren angetrieben, die über Getriebe und Kupplungen mit den Nockenwellen verbunden sind. Diese können abgeschrägt sein, um sie leichter im Bearbeitungsbereich unterzubringen. Die vertikale Bewegung der Schlittenanordnung erfolgt durch einen Servomotor am Gehäuse des Geräts, der einen Zahnriemen antreibt. Die Schlittenanordnung wird mit einer Riemenklemme 693 (Fig. 40) an diesen Riemen befestigt, die eine entspre chende Querschnittsfläche beibehält, während die Querschnitts form verändert wird. Dadurch wird der Riemen sicher befestigt.

Mit einem Schlittenwagen für die vertikale lineare Führung ist die Schlittenanordnung direkt an der Bearbeitungs einheit befestigt. Der Schlittenwagen ist gegen eine vertikale Kante 694 (Fig. 40) an der Rückseite der Schlittenanordnung angeschraubt. Die obere und untere Platte sind auf die gleiche Kante ausgerichtet. Die oberen und unteren Plattenkanten sind ihrerseits zum Führungsblock ausgerichtet, der die Stellung der Betätigungselemente bestimmt. Der Führungsblock 695 (Fig. 18) ist in drei Teile aufgeteilt, die zu den Betätigungsele menten ausgerichtet sind, um zu der Anlegekante einen guten Rückbezug zu haben.

Die Verschließelemente 626 und 628 (Fig. 18) basieren auf einem Heizelement aus rostfreiem Stahl oder einem anderen Material, das durch ein Polytetrafluorethylen-(PTFE)-beschich tetes Glasgewebeband geschützt ist. Das PTFE-Band verhindert, daß geschmolzener Kunststoff von den Testpackungen am Heizele ment klebenbleibt. Das gezeigte Analysegerät macht von Ver schließelementen Gebrauch, bei denen ein Fuß die mechanische Halterung für das Heizelement, das PTFE-Band und die elektri schen Verbindungen darstellt. Der Ausgleichsmechanismus der Verschließelemente basiert auf zwei Stiften 696 und 697 (Fig. 43 und 44), die sich in zwei Schlitzen mit Übermaß selbst ausrichten. Die Verschließelemente werden durch Federn 699 gegen die Testpackungen gedrückt. Wenn die Verschließelemente nicht mit einer Testpackung in Kontakt sind, bleiben sie in einer rechteckigen Stellung. Wenn eine Ecke des Verschließele mentes anstößt, dreht sich das Verschließelement um diesen Punkt, bis es vollständig sitzt. Das kurze Verschließelement ist so ausgespart, daß es den Reaktionsbereich überspannt, ohne die Flüssigkeit im Reaktionsbereich zusammenzudrücken, wenn das Heizelement an der Testpackung anliegt.

Die Schlittenanordnung kann mit dem Rahmen des Bearbei tungsgerätes über ein Leitungsbündel verbunden sein, durch das Kabel 138 (Fig. 18), Gummikabel und besonders flexible Ver schließelementkabel laufen. Diese Kabel können zu einem Ver teiler geführt sein, an dem die Motoren, Kodierer und Opto vorrichtungen angeschlossen sind. Die Verschließelemente können auch mittels flexibler Kabel angeschlossen sein, die in einer Schutzumhüllung zum Verteiler laufen.

Das pneumatische System

Das pneumatische Schaltbild der Fig. 27 zeigt schematisch den Pneumatikkreis 700 des Analysegerätes. Der Pneumatikkreis 700 steuert alle Anordnungen, Komponenten und Module des Analysegerätes, die die eine oder andere Form pneumatischer Betätigung aufweisen. Der Pneumatikkreis 700 besitzt ein Luft reservoir 702. Über ein Rückschlagventil 704 ist ein Pumpe (ein Kompressor) 706 mit einem Schalldämpfer 708 an das Luft reservoir 702 angeschlossen. Mit dem Luftreservoir 702 sind ebenfalls verbunden: Ein Druckregler 710, elektropneumatische Druckschalter 712 und 714, Manometer 716 und 718 (mit Druck schaltern) und ein Ablaßventil 720, das elektrisch aus- und eingeschaltet wird. Ein Zehnfach-Verteiler 722 mit direktwir kenden Magnet-Pneumatikventilen 724-731 ist pneumatisch mit Pneumatikzylindern 732-740 und dem Druckregler 710 verbunden. Der Verteiler 722 umfaßt ein Sperrstiftventil 724, ein Türven til 725, ein Abfalltaschensperrventil 726, ein Klemmplatten ventil 727 und Ventile 728-731 für die Kügelchen-Magneten. Das Sperrstiftventil 724 ist über einen Sechswegeverbinder 742 mit einem Karussell-Sperrstiftzylinder 732 verbunden. Das Tür ventil 725 ist über den Sechswegeverbinder 742 mit einem Tür zylinder 733 für die thermische Tür der Lade-Beförderungsvor richtung verbunden. Das Abfalltaschensperrventil 726 ist über einen Zwölfwegeverbinder 744 mit einem Abfalltaschensperr zylinder 734 verbunden. Das Klemmplattenventil 727 ist mit dem oberen und unteren Klemmplattenzylinder 735 und 736 verbunden. Die Ventile 728-731 sind mit den Zylindern 737-740 für die Magneten 606 verbunden.

Die Pumpe 706 benötigt bis zu 90 Sekunden, bis am Mano meter oberhalb des Luftreservoirs ein Druck von 4 bar ansteht. Die Pumpe startet immer dann, wenn der Druck am Manometer 716 unter 4 bar abfällt und ein Signal zur zentralen Verarbei tungseinheit gesendet wird. Das Rückschlagventil 704 verhin dert den Luftrückstrom zur Pumpe und ermöglicht der Pumpe einen leichteren Start, da kein Rückdruck anliegt, der die Pumpe festlegen kann. Das Luftreservoir 702 kann auf 3,75 bar eingeregelt werden, es wird vom zweiten Manometer 718 über wacht, das den Druck nach dem Reservoir anzeigt. Der Verteiler 722 mit den magnetisch betätigten, direktwirkenden Ventilen 724-731 dient zur Steuerung des Luftflusses zu den einzelnen Anordnungen und den pneumatisch betriebenen Komponenten und stellt mittels Signale von der zentralen Verarbeitungseinheit sicher, daß sie jeweils zur richtigen Zeit betätigt werden. Der Pneumatikkreis weist Schalldämpfer 708 und 746-748 auf, um den Geräuschpegel bei der Abgabe von Luft zu verringern.

Das Karussell-Heizsystem

Eine Temperaturregelanordnung 140 (Fig. 50) aus einem Karussell-Heizsystem 402 und einem Bearbeitungsstation-Heiz system 630 (Fig. 31) steuert die Temperatur der Proben in den Testpackungen innerhalb des Analysegerätes 100. Das Karussell- Heizsystem 402 stellt ein Inkubations-Heizsystem dar. Dazu heizt es den Satz von Testpackungen im Karussell auf, es beinhaltet Heizdrähte und Heizelemente an der unteren Scheibe des Karussells und den das Karussell umgebenden, gekrümmten Wänden.

Die Temperatursteuerung des Karussells beruht auf einem schwerkraftbetriebenen Konvektionssystem, um die Temperatur der Testpackungen auf 2°C genau einzustellen und zu halten. Die Temperatursteuerung des Karussell-Heizsystems 402 beinhal tet eine Heizmatte 430 an der Oberseite der unteren Scheibe des Karussells, einen Rückwandheizer 432 auf der hinteren Isolation 434 und einen Frontwandheizer 436 auf der vorderen Isolation 438. Die inneren vertikalen Wände des Karussell zylinders stellen die Wärmequelle dar. Dazu sind zwei Voll flächen-Heizmatten an den Metallplatten befestigt, die die beiden Hälften der Isolierung bedecken und strukturelle Kompo nenten des Systems sind. Die Gesamtleistung der Heizmatten an den vertikalen Wänden ist 120 Watt, die Temperatur kann inner halb 37-39°C gehalten werden. An der unteren Scheibe des Karussells kann eine 60-Watt-Heizmatte angebracht sein. Dadurch wird die Wärmeerzeugung gleichmäßiger, in Verbindung mit den niedrigen Wärmeverlusten ist ein minimaler thermischer Gradient möglich. Die Luft, die mit den Heizmatten in Kontakt steht, erwärmt sich durch Wärmeleitung. Konvektionsvorgänge verteilen dann die erwärmte Luft im ganzen System. Die Test packungen werden durch Wärmeleitung von der sie umgebenden Luft erwärmt. Der Ablesezellenbereich 212 (Fig. 22) der Test packungen ist von besonderer Bedeutung, dieser Bereich wird durch direkte Wärmeleitung erwärmt. Die Isolierung des Karus sell-Heizsystems besteht aus festem Polyurethan mit einer Dichte im Bereich von 140 kg/mm bis zu 180 kg/m³. Dieser Schaum geringer Dichte hat eine thermische Leitfähigkeit von nur etwa 0,03-0,04 W/mK, wodurch wenig Energie verbraucht wird.

In der Karussell-Heizmatte ist ein Thermistorsensor ein gebettet, um die Temperatur in jedem Abschnitt des Karussells aufzunehmen. Die Testpackungen sind durch Bogenfedern in den Schlitzen der Karussellscheiben befestigt. Die Bogenfedern erzeugen genügend Kraft, um die Testpackungen in Position zu halten, und sie drücken die Rückseite der Ablesezelle gegen die Oberfläche der unteren Karussellscheibe. Die Ablesezelle wird in Kontakt mit der thermisch leitenden Ablesezellen-Rück seite gehalten, um eine effektive Wärmeleitung von der Karus sellscheibe bis zum Inhalt der Ablesezelle sicherzustellen. Dieser Temperaturkanal wird durch die zentrale Verarbeitungs einheit kontrolliert.

Der Lesekopfmechanismus wird von einer Heizmatte erwärmt, die an der Basis des Lesekopfes angebracht ist. In der Lese kopf-Heizmatte ist ein Thermistorsensor eingebettet, die Temperatur kann zwischen 37 und 39°C eingestellt werden. Die Lesekopf-Heizmatte wird mit einer Spannung im Bereich zwischen 0 und -15 V versorgt, alle anderen Matten mit ± 15 V. Die Lesekopf-Heizmatte hat eine Gesamtleistung von 15 W. Die Heizmatten bestehen vorzugsweise aus Silikongummi mit einge bauten Thermistorsensoren. Die Karussell- und die Lesekopf- Heizmatte enthalten innere thermische Ausschalter. Die Heiz matten an den Wänden können äußere thermische Ausschalter besitzen. In der Aufwärmphase wird allen Heizmatten volle Leistung zugeführt. Beim Erreichen des thermischen Gleichge wichts wird die Leistung auf 25% der vollen Leistung redu ziert.

Das Heizsystem der Bearbeitungseinheit

Die Temperaturkontrolle der Bearbeitungseinheit besteht aus einem Heizsystem 630 (Fig. 31) mit einer Zwangsluftum wälzung, um die Lufttemperatur dort konstant zu halten, wo die Testpackungen bearbeitet werden, und mit einem Wärmeleitungs system, um den Testpackungen dort direkt Wärme zuzuführen, wo die Testpackungen in eingeklemmter Stellung bearbeitet werden. Um die Testpackungen auf der gewünschten Temperatur zu halten, werden vorzugsweise das Konvektions- und das Wärmeleitungs system gleichzeitig betrieben. Die Heizelemente des Bearbei tungs-Heizsystems sind durch Polyurethan geringer Dichte isoliert.

Das Konvektionssystem besteht aus einem Heizelement 631 für die linke Seitenwand, einem Heizelement 633 für die rechte Seitenwand und einem Gebläse 634 zum Umwälzen der erwärmten Luft. Die Seitenwand-Heizelemente 631 und 633 bestehen aus Heizmatten, die an Metallplatten an den Wänden der Bearbei tungseinheit befestigt sind. Die Wände mit den Heizmatten befinden sich an der vorderen linken und rechten Seite des Bearbeitungsmodules. Zur Steuerung und Regelung der Temperatur der Seitenwand-Heizelemente 631 und 633 wird ein Thermistor verwendet, der in der rechten Heizmatte (dem Heizelement an der rechten Seitenwand) 633 angeordnet ist. Die Heizmatten der Seitenwand-Heizelemente 631 und 633 werden auf einer Tempera tur von 41,5°C gehalten. Das Gebläse 634 an der Vorderseite der Bearbeitungseinheit wälzt die erwärmte Luft zwischen den Platten um und richtet die erwärmte Luft mit etwa 38°C auf die Testpackungen.

Das Wärmeleitungssystem der Bearbeitungsstation umfaßt ein Klemmplattenheizelement 635 mit einer Silikonheizmatte. Das Klemmplattenheizelement 635 ist an der Klemmplattenanord nung befestigt, die die Testpackungen in der Bearbeitungs station festhält. Die Klemmplattenheizmatte hat eine Wärmelei stung von 60 W und weist einen Thermistor auf, um die Klemm plattenfläche, an der die Testpackungen anliegen, auf einer Temperatur zwischen 37 und 39°C zu halten.

Die Heizmatten des Bearbeitungs-Heizsystems 630 können aus Silikongummi bestehen und innere Sensoren mit Thermistoren aufweisen. Die Klemmplattenheizmatte kann einen inneren ther mischen Ausschalter enthalten, die Seitenwandheizmatten können einen äußeren Ausschalter enthalten. Die Abtastrate kann 10 Hz betragen, und eine Impulsbreitenmodulation wird zur effektiven Leistungsumsetzung angewendet. Während der Aufwärmphase wird den Heizmatten die volle Leistung zugeführt. Beim Erreichen des thermischen Gleichgewichts und beim Abfallen des Tastver hältnisses unter einen vorgegebenen Wert wird die den Heiz matten zugeführte Energie auf 25% der vollen Leistung verrin gert. Mit dem Bearbeitungs-Heizsystem werden die Metallplatten dort so erwärmt, daß die Temperatur der Proben in den Test packungen konstant gehalten wird.

Die elektrische Steuerung

Die Motoren des Analysegerätes werden durch ein Servo- Steuersystem gesteuert. Das Servo-Steuersystem weist Servo- Regelschleifen auf, die für die Positionierung und die Bewe gung der Servo-Gleichstrommotoren mit integriertem Getriebe zuständig sind. Durch einen Motorpositionskodierer mit einem Zähler wird die Stellung des Servomotors angezeigt. Der Zähler wird bei einer Drehung im Uhrzeigersinn hochgezählt und bei einer Drehung gegen den Uhrzeigersinn heruntergezählt. Nachdem eine bekannte Stellung eingenommen wurde, kann der Motor mit großer Genauigkeit zu jeder anderen Stellung bewegt werden. Eine Motor-Ansteuerschaltung liefert den für die Bewegung des Motors erforderlichen Strom und die Spannung. Die bevorzugte Schaltung ist in der Lage, bei 12 Volt bis zu zwei Ampere abzugeben, um den Motor in jeder Richtung zu drehen. Servo kanäle dienen zur Steuerung der Bewegung und der Betätigung der folgenden mechanischen Anordnungen:

a) Der Lade-Beförderungsvorrichtung, die die Test packungen einzeln von der Beladungstür zu einer der zehn Positionen des Karussells und umgekehrt liefert und die es ermöglicht, die Testpackungen in das Analysegerät einzugeben und daraus zu entnehmen;
b) der Bearbeitungs-Beförderungsvorrichtung, die die Testpackungen einzeln von der Bearbeitungsstation, an der sie getestet werden, zu einer der zehn Positionen des Karussells und umgekehrt liefert;
c) des Karussells, das die Testpackungen am Lesekopf vorbei und zu der Lade- und der Bearbeitungs-Beförde rungsvorrichtung bewegt;
d) des Lesekopfs, der das Vorhandensein einer Fluores zenz in den Testpackungen erfaßt;
e) der Rollennocken der Schlittenanordnung, die die Hochdruck- und die Niederdruckrolle sowie das Reaktions bereich- und das Blasenverschließelement vor- und zurück ziehen; und
f) des Druckgleitschuhs der Schlittenanordnung, das die Aufsuspensierung und das Ausdrücken der Blasen bewirkt.

Die Testpackung

Die Testpackung 200 (Fig. 6) ist eine Einwegpackung, mit der an einer Patientenprobe ein vollständiger Test durchge führt wird. Jede Testpackung ist (a) testspezifisch - zum Beispiel enthält die MTB-Testpackung Reagenzien, die den Test auf das Vorhandensein des Mycobakteriums tuberculosis in der Probe ausführen; (b) wegwerfbar - für jede Probe wird eine eigene Testpackung verwendet, die nach Gebrauch weggeworfen wird; und (c) verschlossen - der Inhalt der Testpackung ist gegen jede Kontamination geschützt, die das Testergebnis verfälschen würde. Gleichzeitig ist dadurch das Risiko des Bedieners herabgesetzt, biologisch gefährlichem Material ausgesetzt zu werden. Die Testpackungen stellen verschlossene Behälter dar, die mit allen erforderlichen Reagenzien vorge füllt sind, in die die Probe injiziert wird und die dann für die Untersuchung wie in der Fig. 2 gezeigt in das automatische Untersuchungsgerät eingegeben werden.

Die Testpackung 200 umfaßt eine flexible, transparente, verschlossene Kunststoff-Einwegpackung 216, eine durchschei nende weiße, halbstarre Kunststoff-Rückplatte (Verstärkungs platte) 204, die einen Träger darstellt; ein transparentes Ablesezellenfester 212 aus Kunststoff, eine thermisch lei tende, schwarze Abdeckplatte 218, die eine Heizplatte und ein Ablesezellenheizelement darstellt; und eine Probeneingabe öffnung 220. Die Einwegpackung 216 umfaßt eine Ablesezelle 213, eine Reihe, einen Satz oder eine Anordnung von Blasen (aufdrückbaren Blasen) 222 mit Reagenzien; fünf Reaktionsbe reiche 224-228, einen Überfließ- und Aufnahmebereich 229; vier Abfalltaschen 230-233; eine Probenzuleitung 221 und einen Ver stärkungs-Durchgang 237. Die thermisch leitende Abdeckplatte 218 kann aus Metall oder einem anderen thermisch leitenden Material bestehen. Die Ablesezelle 213 ist ein integraler Bestandteil der verschlossenen Einwegpackung 216. Die Ablese zelle 213 liegt genau unter dem Ablesezellenfenster 212, zu dem sie ausgerichtet ist und von dem sie geschützt wird. Bei der Herstellung und zum Einfüllen der Reagenzien ist die Einwegpackung 200 (Fig. 7) mit Befüllblasen 234 versehen, die mit den Reagenzien gefüllt werden und die nach der Injektion, dem Einbringen oder dem Hineindrücken der Reagenzien in die Blasen 222 entfernt (abgetrennt) werden. Die Befüllblasen 234 können mit Fülldüsen, Zuleitungen usw. zusammenwirken. Nach dem Umfüllen der Reagenzien in die Blasen 222 werden diese verschlossen und damit zu geschlossenen Zellen. Bei manchen Tests sind nicht alle Blasen mit Reagenzien gefüllt.

Wie am besten aus der Fig. 7 hervorgeht, umfaßt die Vorderseite 235 der Rückplatte 204 (a) Verbindungsstifte 236 mit Sockeln zur Aufnahme der Packung 216 und der Abdeckplatte 218, die dann durch Wärme versiegelt werden; (b) eine vertief te Probenzugabeöffnung 238, die die Probeneingabeöffnung 220 aufnimmt; (c) eine schlüssellochförmige Ablesezellenöffnung 240 zur Aufnahme des Ablesezellenfensters 212; und (d) längliche Abfalltaschenkammern oder -vertiefungen 242, die die Abfalltaschen 224-228 halten und aufnehmen. Die Rückseite 243 der Rückplatte 204 umfaßt den oberen Trageabschnitt 206 (Fig. 23) mit der seitlichen Führungsnut 202 zur Aufnahme der Führungsschiene der Beförderungsvorrichtungen; eine U-förmige Nut bzw. einen Sockel 244 zur Sperrstiftaufnahme; einen unteren Trageabschnitt 246 (Fig. 22) mit einer kreisförmigen Nut bzw. einem Sockel 248 zur Sperrstiftaufnahme; einer U-förmigen Ausnehmung 250 zur Aufnahme des Lesekopfes; und vier Lesezellen-Ankoppelflügel 252-255, deren Längsachsen sich im Ablesezellenfester 212 bzw. in der Ablesezelle 213 schnei den und die Teil des Ankoppelmechanismusses sind, mit dem der Lesekopf teleskopisch aufgenommen, ausgerichtet und in Ein griff gebracht wird. In die Sockel 244 und 248 greifen in der Bearbeitungsstation Sperrstifte ein, die die Testpackung bei der Bearbeitung sichern. Das transparente Ablesezellenfenster 212 und die Ablesezelle 213 weisen jeweils einen länglichen Ablesezellenansatz 256 bzw. 257 auf. Der mittlere hintere Abschnitt der Rückplatte 204 weist vier rechteckige Bereiche oder Vertiefungen 258 (Fig. 10) für die Magneten 606 auf. Die seitliche Identifikationsstelle 260 (Fig. 24) der Rückplatte kann mit Identifikationsaufklebern oder Markierungen 206 und 208 versehen werden, um den Test und die Probe zu identifi zieren.

Wie in der Fig. 23 gezeigt, weist die Probeneingabeöff nung 220 einen konischen Sockel 262 mit einem Verschluß 264 und einem Schaft 266 auf. Eine abnehmbare Probeneingabekappe 268 bedeckt die Probeneingabeöffnung 220. Bei der Injektion der einzugebenden Probe wird die Kappe 268 entfernt.

Die thermisch leitende Abdeckplatte (Heizplatte) 218 (Fig. 7) besitzt eine schlüssellochförmige Aufnahmekammer oder Vertiefung 270 für das Ablesezellenfenster 212, die mit einer seitlichen Aufnahmekammer oder Vertiefung 272 für den Durch gang in Verbindung steht. Die Abdeckplatte 218 nimmt das Able sezellenfenster 212 auf, deckt die Ablesezelle 213 ab und leitet Wärme zu dieser.

Die Testpackungen werden vorzugsweise in festen Kartons ausgeliefert, wobei alle Testpackungen im Karton vom gleichen Testtyp und dem gleichen Los sind. Jede der Testpackungen im Karton ist einzeln in eine Schutzfolie und eine lichtdichte Umhüllung verpackt. Auf jedem Karton ist der Testtyp (z. B. MTB für Mycobakterium tuberculosis); die Losnummer dafür, wann und wie die Packungen hergestellt wurden; und das Verfallsdatum für die Testpackungen angegeben. Jeder Karton enthält auch zwei Proben zur Qualitätssicherung, die der Bediener in Test packungen injiziert und als Teil einer Eingangsprüfung durch das Gerät laufen läßt, um die Leistungsfähigkeit des Geräts und der Testpackungen sicherzustellen.

Es können Probenbearbeitungsröhrchen benutzt werden, die die Proben vor der Injektion in die Testpackungen aufnehmen. Das Bearbeitungsröhrchen kann dafür vorgesehen sein, mit einer Probenübertragungsvorrichtung zusammenzuwirken, und sie können für eine bestimmte Vorbehandlung optimal sein, die die Probe erfordert. Die Probenübertragungsvorrichtung kann dazu verwen det werden, die richtige Menge der Probe direkt aus dem Probenbearbeitungsröhrchen in die Testpackung zu injizieren. Dazu wird ein Ende am Bearbeitungsröhrchen angebracht und das andere Ende an der Testpackung. Die Probenübertragungsvorrich tung kann ein Filter aufweisen, damit nur eine klare Probe in die Testpackung eingegeben wird. Es kann eine Befüllstation vorgesehen sein, in der die Testpackung gehalten wird, während die Probe injiziert wird. Die Befüllstation verhindert auch jede Bewegung, wenn die Probenübertragungsvorrichtung an der Testpackung angebracht wird.

Jede neue, unbenutzte Testpackung enthält Reagenzien und Materialien wie Prüfmittel, Verdünner, magnetische Kügelchen, Waschmittel, Eluierungsmittel, Nukleotidmischungen und Q-Beta- Replikaseenzym. Die Reagenzien können die umkehrbare Targetan lagerung (RTC) auslösen. Die Reagenzien befinden sich in den Blasen 222 auf der einen Seite der Testpackung. Das Prüfmittel verbindet sich mit der Target-Nukleinsäuresequenz, so daß diese isoliert und festgestellt werden kann. Es können zwei Arten von Prüfmitteln verwendet werden: Detektorproben und Anlagerungsproben. Der Verdünner verringert die Konzentration von Lösungen, um die Anlagerung von Target-Prüfmittel-Komple xen zu erleichtern. Die Target-Prüfmittel-Komplexe lagern sich an den magnetischen Kügelchen an. Das Waschmittel entfernt Hintergrundmaterial und nicht benötigte Reagenzien. Die Eluierungsmittel entfernen die Target-Nukleinsäuresequenz wieder von den magnetischen Kügelchen. Die Nukleotidmischung stellt eine Umgebung her, die die Hervorhebung eines Nuklein säuresegments begünstigt, sie kann auch den Fluoreszenzfarb stoff Propidiumiodid (PI) enthalten, der in die Nukleinsäure segmente eingebaut wird, die hervorgehoben werden sollen. Das Q-Beta-Replikaseenzym verstärkt die Hervorhebung des Nuklein säuresegments, dessen Fluoreszenz dann vom Lesekopf des optischen Lesegerätes erfaßt werden kann.

Die Probeneingabeöffnung 220 (Fig. 23) erlaubt die In jektion der zu untersuchenden Probe in die Testpackung. Die Eingabeöffnung befindet sich auf der Rückseite der Test packung. In den Reaktionsbereichen der Einwegpackung werden die Probe und die Reagenzien vermischt. Die fünf Reaktionsbe reiche 224-228 (Fig. 6) der Einwegpackung sind längs der Mittellinie der Packung angeordnet. In den Abfalltaschen 230-233 der Testpackung werden die Abfallflüssigkeiten aus den einzelnen Stufen des Untersuchungsvorganges untergebracht. Die vier Abfalltaschen, die entlang der rechten Identifikations seite der Testpackung angeordnet sind, sind bei einer neuen Testpackung leer. In der Ablesezelle 212 (Fig. 22) befindet sich das Ergebnis der Reaktion, das das optische Lesegerät über die Fluoreszenz abliest. Die Vorderseite der Ablesezelle wird von der Abdeckplatte 218 geschützt.

Die Blasen 222 (Fig. 4) für die Reagenzien, die Befüll blasen 234 und die Abfalltaschen 230-233 der Testpackung können aus einem Bogen eines klaren, nicht reaktiven Materials hergestellt werden. Das Formstück wird dann an dem Träger be festigt, der die steife Rückplatte der Testpackung darstellt.

Die Probeneingabeöffnung ist als Teil der Rückplatte ausgebil det. Die Ablesezelle besteht aus einem optisch klaren und starren Kunststoff, sie wird bei der Herstellung an der Rück platte befestigt. Die aufdrückbaren Verschlüsse in den Test packungen verschließen die Blasen für die Reagenzien und trennen die Reaktionsbereiche voneinander. Bei der Bearbeitung der Testpackung drückt das Analysegerät die Verschlüsse auf, um Reagenzien in einen Reaktionsbereich einzuführen und um den Inhalt von einem Reaktionsbereich in den nächsten zu beför dern. Bei der Bearbeitung werden leere Blasen, geleerte Reaktionsbereiche und gefüllte Abfalltaschen dauerhaft durch Hitze verschlossen, um den Rückfluß von Flüssigkeiten zu verhindern.

Die Probe von einem Patienten wird in die Probeneingabe öffnung 220 (Fig. 23) auf der Rückseite 243 der Testpackung injiziert. Die Probeneingabeöffnung umfaßt einen konischen Sockel 262 mit einem Verschluß 264 des Luer-Typs, der genau zu einer Probenübertragungsvorrichtung paßt, damit die richtige Menge der Probe injiziert wird und bei der Injektion nichts daneben geht. Die Abdeckkappe 268 besteht aus einer konischen Abdeckung des Luer-Typs, die die Probeneingabeöffnung abdeckt. Die Abdeckkappe wird vorzugsweise bei der Herstellung ange bracht und nur entfernt, um die Probe einzugeben. Dann wird die Kappe wieder aufgesetzt.

Das optische Lesegerät des Analysegeräts bestimmt durch das Ablesen des Grades der Fluoreszenz in der Ablesezelle nach der Bearbeitung der Testpackung das Ergebnis der Untersuchung. Um für das Ablesen eine genau definierte Form zu haben, weist das Ablesezellenfenster 212 (Fig. 22) auf der Rückseite der Testpackung eine starre, ebene Oberfläche auf, die optisch klar ist. Zum Schutz vor Beschädigung, Fingerabdrücken, Kratzern und Schmutz ist das Ablesezellenfenster vertieft angeordnet. Die Rückseite der Ablesezelle 212 ist durch die thermisch leitende Metall-Abdeckplatte 218 verstärkt, die an der Vorderseite der Testpackung sichtbar ist. Die Abdeckplatte 218 führt auch von der Karussellbasis Wärme zu und steuert so die Temperatur in der Ablesezelle. Die Flüssigkeitsmenge in der Ablesezelle wird durch genaue Reagenz- und Probenmengen vorgegeben und durch den Rückdruck gesteuert, der durch die aus der Ablesezelle in die Ablesezellentasche an der Vorder seite und den Ablesezellenansatz an der Rückseite des Trägers (der Rückplatte) der Testpackung gedrückte Luft bewirkt wird.

Wie in der Fig. 24 gezeigt, kann bei der Herstellung der Testpackung ein Strichcodeaufkleber 206 angebracht werden. Bei der Vorbereitung der Testpackung kann darüberhinaus ein weite rer Proben-Strichcodeaufkleber 208 angebracht werden. Bei der gezeigten Ausführungsform wird die Probe durch eine mehr stellige Identifikationsnummer an diesem Aufkleber eindeutig identifiziert. Der Strichcodeaufkleber enthält Informationen zur eindeutigen Identifikation der Testpackung, wodurch De tails bei dessen Herstellung nachprüfbar sind. Die Strichcode aufkleber geben den Testtyp, die Losnummer der Herstellung, eine Seriennummer zur eindeutigen Identifikation der Test packung und ein Verfallsdatum (Monat und Jahr) an. Der Auf kleber eines Herstellers würde den Test, die Losnummer und die Seriennummer angeben. Der bevorzugte Aufkleber erlaubt es, jedes Testergebnis zu überprüfen. Es sind zwei Arten von Aufklebern möglich: (1) Probenaufkleber, um in jedem Karton der Testpackungen eindeutige Identifikationsnummern anzugeben, und (2) Qualitätssicherungsaufkleber, um für jede Probe eine eindeutige Qualitätssicherungsnummer anzugeben. Die Identifi kationsnummer auf dem Aufkleber kann eine Zahl (1, 2 oder 3) enthalten, die den Inhalt der Testpackung angibt, wobei "1" eine Patientenprobe bezeichnet, "2" eine Kontrollprobe für ein positives Ergebnis und "3" eine Kontrollprobe für ein negati ves Ergebnis. Jeder Aufkleber kann eine mehrstellige Proben- Identifikationsnummer und eine mehrstellige interne Kontroll nummer aufweisen.

Die Testpackung 200 (Fig. 7) umfaßt die verschlossene Einwegpackung 216 und den stoßfesten Träger (die Rückplatte) 204. Die Einwegpackung besteht aus flexiblem, transparenten Kunststoff, damit die Reagenzien und Proben in der Packung betrachtet werden können.

Die stoßfesten Träger sind aus Kunststoff geformt und stellen Rückplatten zum Halten der Einwegpackungen dar. Die Oberfläche der Träger ist komplementär zu der der Einweg packungen geformt. Jeder der Träger besitzt eine Öffnung 240 zur Aufnahme des Ablesefensters, das zu der Ablesezelle der Einwegpackung ausgerichtet ist. Auch ist jeder Träger mit einem oberen Trageabschnitt 206 (Fig. 23) mit der sich seit lich erstreckenden Nut 202 und mit einem unteren Trageab schnitt 246 (Fig. 22) versehen. Die Träger weisen auch Stifte 236 (Fig. 7) auf, mittels denen der Träger und die Einweg packung durch Wärme verbunden werden.

Das transparente, stoßfeste Ablesezellenfenster 212 (Fig. 22) ist in der Aufnahmeöffnung 240 des Trägers befestigt. Das Ablesezellenfenster 212 steht mit der Ablesezelle in engem Kontakt, damit der optisch erfaßbare Analyt in der Ablesezelle korrekt festgestellt wird. Die Schlüssellochform der Ablese zelle und die schrägen Koppelflügel 252-255 um die Ablesezelle erleichtern das Ausrichten und Ankoppeln des Lesekopfes des optischen Lesegerätes mit dem Ablesezellenfenster.

Auch die thermisch leitende Abdeckplatte 218 (Fig. 6 und 7) ist an einigen der Stifte 236 des Trägers befestigt. Dazu werden über stehende Abschnitte der Stifte über ihren Schmelz punkt hinaus erhitzt, so daß sie sich verformen. Ein kreis förmiger Abschnitt 270 der Abdeckplatte umgibt die Ablesezelle in dem Bereich, in dem sie den Analyten enthält.

Die Befüllblasen 234 der Testpackung dienen zur kontami nationsfreien und luftfreien, vertikalen Befüllung. Das Be füllsystem erlaubt auch die korrekte Beseitigung von über flüssigen Flüssigkeiten. Die Ablesezelle 213 (Fig. 27) der Testpackung ist in der vollständig geschlossenen Umhüllung der Testpackung enthalten und so konstruiert, daß sie immer blasenfrei unter leichtem Überdruck gefüllt ist, so daß ihre Form erhalten bleibt. Das Ablesezellenfenster weist eine gute optische Qualität auf. Die thermisch leitende Abdeckplatte 218 (Fig. 6) sorgt für eine gute thermische Stabilität in der Ab lesezelle. Die Ablesezelle wird von dem Lesekopf abgelesen, der zur besseren Positionierung konisch geformt ist, so daß eine sehr gute Reproduzierbarkeit erhalten wird.

Während der Untersuchung werden die eingeschlossene Flüssigkeit und die magnetischen Teilchen magnetisch durch Rollen und eine Reihe von Magneten getrennt. Dazu können eine oder zwei Rollen erforderlich sein, um die Fließgeschwindig keit zu verringern und die magnetischen Teilchen durch das vorhandene magnetische Feld abzutrennen.

Die Einwegpackungen können aus einem Kunststoffilm her gestellt werden. Die Kammern und Hohlräume werden vorzugsweise durch Verschweißen zweier Filme ausgebildet. Der bevorzugte Kunststoffilm wird von DuPont de NeMours hergestellt und unter dem Handelsnamen (Warenzeichen) Surlyn verkauft. Surlyn ist ein thermoplastisches Ionomer, das sowohl kovalente als auch Ionenbindungen enthält. Die ionische elektrostatische Wechsel wirkung ist sehr stark und im Temperaturbereich zwischen 175°C und 290°C thermisch reversibel. Bei der Herstellung können zwei Surlyn-Bögen aufeinandergelegt werden, wobei einer oder beide der Bögen in einem kontinuierlichen Herstellungsvorgang durch Wärme in die erforderliche Form gebracht wurde. Zur Ausbildung der Kammern, Durchgänge usw. werden die beiden Schichten dauerhaft verbunden. Als auf drückbare Verschlüsse können halbfeste Verbindungen vorgesehen werden. Die Verbin dungen werden durch Heizelemente oder mit anderen Kunststoff- Verschweißtechniken ausgebildet. Die Art der Verbindungen wird durch die Dauer der Hitzeeinwirkung, den ausgeübten Druck, die Temperatur und die Abkühlzeit beeinflußt.

Der Unterschied zwischen den auf drückbaren (aufbrechba ren) Verschlüssen der Testpackung und den festen Wänden von z. B. Reaktionsbereichen ist graduell. Die festen Wände bleiben bis zu einem Druck von etwa 3,5 bis 4,2 bar (50-60 psi) intakt. Die aufbrechbaren Verschlüsse brechen bei einem Druck von etwa 0,7 bis 2 bar (10-30 psi). Die festen Wände werden mit einem Heizelement hergestellt, das breiter ist und bei höherer Temperatur arbeitet. Außerdem wird das Heizelement dabei mit größerem Druck und für mehr Zeit angelegt und lang samer abgekühlt als bei den aufbrechbaren Verschlüssen.

Der erste Reaktionsbereich der Testpackung ist dafür vorgesehen, eine festes Trägermaterial, eine Testprobe und wenigstens ein erstes Prüfmaterial aufzunehmen, das sich mit dem Trägermaterial und dem Target verbindet und nach Einstel len der Konditionen für die Verbindung einen Trägermaterial- Prüfmaterial-Targetkomplex bildet, wobei Probenabfall frei in Lösung bleibt. Durch die Probeneingabeöffnung wird die Probe in den ersten Reaktionsbereich eingegeben. Danach kann die Probeneingabeöffnung verschlossen werden. Das Prüfmaterial kann in einer der Blasen für die Reagenzien enthalten sein, es wird durch Druck auf die Blase in den ersten Reaktionsbereich befördert. Der spitz zulaufende Mittelpunkt des aufbrechbaren Verschlusses der Blasen oder zwischen den Reaktionsbereichen ist der schwächste Punkt und wird durch den Druck auf gebro chen, der durch eine Rolle oder einen Gleitschuh ausgeübt wird. Das Hinzufügen des Prüfmateriales im Reaktionsbereich läßt vor der Verbindung mit dem Trägermaterial einen Prüf material-Target-Komplex entstehen, wenn sich das Prüfmaterial und eine das Target enthaltende Probe im Reaktionsbereich befinden.

Bei Untersuchungen mit einem System mit zwei Prüfmitteln, bei denen das eine Prüfmittel in der Lage ist, eine feststell bare Reaktion zu erzeugen, und das andere Prüfmittel das Anlagern des feststellbaren Prüfmittel-Target-Komplexes an ein festes Trägermaterial ermöglicht, kann es vorteilhaft sein, vor der Anlagerung an das Trägermaterial eine Hybridisierung von Probe und Prüfmittel durchzuführen. Ansonsten wird die Kinetik der Verbindung Prüfmittel-Target durch das Anlagern des Prüfmaterial am Trägermaterial vor der Hybridiserung verschlechtert, wodurch für die Hybridisierung mehr Zeit erforderlich ist oder eine weniger effektive Hybridisierung erfolgt. Die Testpackung begünstigt die Hybridisierung des Prüfmittels mit dem Target, da das Trägermaterial während der anfänglichen Hybridisierung von der Probe getrennt ist. Die Hybridisierung kann in jedem Reaktionsbereich erfolgen, typischerweise wird sie im ersten und/oder zweiten Reaktions bereich durchgeführt.

Nach der Hybridisierung wird ein magnetisches Trägerma terial, d. h. die magnetischen Kügelchen, in die erste Reak tionskammer eingebracht. Die metallischen Kügelchen sind in einer Trägermaterialkammer enthalten, d. h. in einer Blase für die Reagenzien.

Die magnetischen Kügelchen können mit funktionalen primären Amin- oder Karboxylgruppen versehen sein, die eine kovalente Bindung oder die Verbindung des Prüfmittels mit den magnetischen Trägerteilchen begünstigen. Das Trägermaterial kann aus superparamagnetischen Ein-Domänen-Magneten mit geringem oder ohne Restmagnetismus bestehen. Das magnetische Trägermaterial ist zu einer homogenen Dispersion im Proben medium in der Lage und enthält wenigstens einen Antiligandan teil, der sich unter bestimmten Bedingungen unter Bildung eines Target-Prüfmittel-Trägermaterialkomplexes an einen Liganden bindet.

Nachdem das Target und die Prüfmittel unter den richtigen Bedingungen im Reaktionsbereich hybridisieren konnten, wird das magnetische Trägermaterial von den Gleitschuhen aus der entsprechenden Blase in den Reaktionsbereich gedrückt. Nach dem Eintritt des magnetischen Trägermaterials in den Reak tionsbereich wird die Blase, aus der das Trägermaterial her ausgedrückt wurde, dauerhaft verschlossen, um einen Rückfluß in diese Blase auszuschließen.

Das magnetische Trägermaterial wird im Reaktionsbereich mit den darin enthaltenen Lösungen für einen guten Kontakt und eine gute Dispersion durchmischt. Der flexible Kunststoff der Testpackung erlaubt das Durchmischen durch einfaches Hin- und Herrollen der Rollen über die verschlossene Testpackung. Der Prüfmittel-Target-Komplex kann sich gut an das magnetische Trägermaterial binden, und das magnetische Trägermaterial wird unbeweglich gemacht.

Die Rückplatte oder der Träger der Testpackung können mit vertieften Bereichen versehen sein, damit die Magneten nahe an das Trägermaterial gebracht werden können. Das Erfordernis für solche Vertiefungen hängt von der Dicke der Rückplatte und der Stärke der Magneten ab, die für die Immobilisierung verwendet werden. Während der Immobilisierung wird durch Zusammendrücken des Reaktionsbereiches, um Lösungsmittel durch den Lösungsmit teldurchgang und in eine Lösungsmittelkammer zu drücken, der Probenabfall vom Target-Prüfmittel-Komplex getrennt. Durch Zusammendrücken des Durchganges zwischen der Lösungsmittelkam mer und dem ersten Reaktionsbereich kann diese verschlossen werden.

Nach dem Entfernen der Lösungsmittel/Reagenzien mit dem Probenabfall aus dem ersten Reaktionsbereich können am magne tischen Trägermaterial und an den Wänden des Reaktionsberei ches noch unspezifisch gebundener Probenabfall haften. Um diesen Probenabfall in Lösung zu bringen oder zu suspendieren, wird das magnetische Trägermaterial weiter gespült bzw. ge waschen. Dazu ist in der Testpackung eine Reihe von Waschkam mern 230-233 ausgebildet. Jede Waschkammer ist blasenförmig, und jede Testpackung weist Füllkammern zur Aufnahme von Düsen, Röhren, Trichtern usw. auf, um die Waschkammer mit Lösungsmit teln zu füllen. Nach dem Füllen wird jede Waschkammer dauer haft verschlossen.

Die Waschkammern sind mit den Reaktionsbereichen über aufbrechbare Verschlüsse verbunden. Beim Aufsetzen eines Gleitschuhs auf die erste Waschkammer bricht der entsprechende Verschluß auf, so daß die in der Waschkammer enthaltene Flüs sigkeit in den Reaktionsbereich eintritt. Nach dem Durchmi schen wird das magnetische Trägermaterial im ersten Reaktions bereich immobilisiert, und die Waschlösung wird durch die Abflußöffnung in die Abflußkammer entfernt. Um den Rückfluß der Lösung in die offene Waschkammer zu verhindern, kann jede Kammer nach dem Herausdrücken des Lösungsmittels dauerhaft verschlossen werden. Nach dem Waschen mit dem Lösungsmittel aus der ersten Waschkammer wird das Trägermaterial im Reak tionsbereich mit dem Lösungsmittel aus der zweiten Waschkammer und daraufhin mit dem Lösungsmittel aus der dritten Waschkam mer gewaschen. Das Waschen kann noch öfter wiederholt werden, wenn es genügend Blasen mit Lösungsmittel gibt. Während des Waschens wird das magnetische Trägermaterial im Reaktionsbe reich festgehalten, und die Waschlösungen werden aus dem Reaktionsbereich über Abflußöffnungen in Abflußkammern befördert.

Das Antiligandsystem von Trägermaterial und Prüfmittel ist reversibel, damit der Prüfmittel-Target-Komplex wieder vom magnetischen Trägermaterial abgelöst werden kann. Die Test packung kann homopolymere Nukleinsäuren, Liganden und Antili ganden enthalten. Eine der homopolymeren Nukleinsäuren kann mit den magnetischen Teilchen und eine dazu komplementäre homopolymere Nukleinsäure mit dem Prüfmittel verbunden sein. Unter entsprechenden Freigabebedingungen wie Änderungen der Temperatur, des pH-Wertes, des Salzgehaltes usw. können solche Homopolymere freigegeben werden.

Das magnetische Trägermaterial im Reaktionsbereich der Testpackung kann nicht akzeptable Mengen von unspezifisch gebundenem Prüfmittel- und Probenabfall enthalten. Deshalb wird der Target-Prüfmittel-Komplex aus dem ersten Reaktions bereich über einen aufbrechbaren Verschluß in einen zweiten Reaktionsbereich befördert. Der zweite Reaktionsbereich der Testpackung ist wie der erste zwischen der oberen und unteren Schicht der Testpackung ausgebildet und zur Aufnahme von Flüssigkeiten blasenförmig.

Um den Target-Prüfmittel-Komplex vom Trägermaterial zu lösen, enthält die Testpackung in einer Eluierungsmittelkammer ein Eluierungsmittel. Die Eluierungsmittelkammer ist vom ersten Reaktionsbereich durch einen aufbrechbaren Verschluß getrennt. Das Drücken auf die Eluierungsmittelkammer befördert das Eluierungsmittel durch den aufbrechbaren Verschluß in den ersten Reaktionsbereich. Im Reaktionsbereich wird die Lösung gerollt, um das Eluierungsmittel mit dem magnetischen Träger material zu vermischen. Unter den geeigneten Freigabebedingun gen löst sich dabei der Target-Prüfmittel-Komplex vom Träger material. Die den Target-Prüfmittel-Komplex enthaltende Lösung wird dann durch einen aufbrechbaren Verschluß aus dem ersten Reaktionsbereich in den zweiten Reaktionsbereich gedrängt.

Der erste, zweite, dritte und vierte Reaktionsbereich der Testpackung sind voneinander jeweils durch einen dauerhaften Verschluß getrennt. Die ersten, zweiten, dritten und vierten Reaktionsbereiche, die entsprechenden Blasen usw. sind sich strukturell und funktionell ähnlich. Nach dem erneuten Anla gern des Target-Prüfmittel-Komplexes am Trägermaterial und dem darauffolgenden Waschen mit Waschlösungen aus ersten, zweiten und dritten Waschkammern und dem Entfernen der Lösung über eine Abflußöffnung in eine Abflußkammer wird der Target-Prüf mittel- Komplex vom zweiten Trägermaterial durch ein Eluie rungsmittel gelöst, das wie im ersten Reaktionsbereich in einer Eluierungsmittelkammer enthalten ist. Wie im ersten Reaktionsbereich können auch hier nach dem Herausbefördern der Lösungen aus den Waschkammern und den Eluierungsmittelkammern die Kammern dauerhaft verschlossen werden, um einen Rückfluß der Lösungen in diese Kammern zu verhindern.

Die Eluierungsmittellösung mit dem Target-Prüfmittel- Komplex wird dann durch einen aufbrechbaren Verschluß in den dritten Reaktionsbereich gedrückt. Nach dem Eintritt der Lösungsmittel in den dritten Reaktionsbereich kann dieser durch einen dauerhaften Verschluß vom zweiten Reaktionsbereich getrennt werden. Die Funktionen der Komponenten und Elemente des dritten Reaktionsbereiches und deren Arbeitsweise ent spricht denen bzw. der des zweiten Reaktionsbereiches. Nach dem Anlagern des Target-Prüfmittel-Komplexes an ein Träger material und den folgenden Waschvorgängen wird der Target- Prüfmittel-Komplex wieder vom Trägermaterial gelöst.

Durch Zusammendrücken des dritten Reaktionsbereiches wird die Eluierungsmittellösung mit dem Target-Prüfmittel-Komplex dann über einen aufbrechbaren Verschluß in den vierten Reak tionsbereich befördert. Die Funktionen der Komponenten und Elemente des vierten Reaktionsbereiches und deren Arbeitsweise entspricht denen bzw. der des zweiten und dritten Reaktions bereiches. Mittels eines aufbrechbaren Verschlusses kann die Eluierungsmittellösung zum Lösen des Target-Prüfmittel- Komplexes nach dem Waschen getrennt vom vierten Reaktionsbe reich in einer Eluierungsmittelkammer gehalten werden. Wenn zusätzliche Waschvorgänge oder Eluierungsmittellösungen ge wünscht sind, können sie in Extrakammern ausgeführt werden.

Nach dem Anlagern an ein Trägermaterial, dem Waschen und Lösen vom Trägermaterial wird die Eluierungsmittellösung schließlich aus dem vierten Reaktionsbereich durch einen aufbrechbaren Verschluß ein einen fünften Reaktionsbereich gedrückt. Zum Verschließen des fünften Reaktionsbereiches gegen den vierten Reaktionsbereich wird ein dauerhafter Verschluß durch Verschweißen der oberen und unteren Schicht der Testpackung ausgebildet. Die Ablesezelle ist vom fünften Reaktionsbereich getrennt, damit die Reagenzien vor der Beförderung in die Ablesezelle durchmischt werden können. Ein vollständiges Durchmischen von dem Ablesen des Signals verbessert die Ableseergebnisse.

Vorzugsweise enthält eines der Prüfmittel eine erfaßbare Kennzeichnung. In der Erfassungskammer können Reagenzien ent halten sein, die das Hervorbringen einer feststellbaren Reak tion begünstigen. Wenn das Prüfmittel duplizierbare Größen wie MDV-1 oder ähnliche Sequenzen enthält, kann die Erfassungs kammer ein Enzym wie Q-Beta-Replikase enthalten sowie die erforderlichen Co-Faktoren und Mittel. Wenn das Prüfmittel MDV-1 oder ähnliche Sequenzen enthält, die vom Enzym Q-Beta- Replikase während der Erfassungsphase dupliziert werden, kann eine der Feststellungsreagenzien Propidiumiodid enthalten. In der Ablesezelle kann dann die Fluoreszenz von Propidiumiodid außerhalb des fünften Reaktionsbereiches festgestellt werden.

In der Testpackung können vier reversible Target-Anla gerungszyklen in einer geschlossenen Umgebung mit einer Her vorhebung des feststellbaren Anteils durchgeführt werden. Das Signal vom feststellbaren Anteil wird außerhalb des Behälters erfaßt. Die verschlossenen Testpackungen können zur Durchfüh rung verschiedener Tests in der Bearbeitungsstation des Analysegerätes verschiedene Reagenzien enthalten.

Der Betrieb des Analysegeräts

Wenn eine Testpackung 200 (Fig. 2 und 3) mit einer Probe von einem Patienten in die Beladungstür 110 eingehängt und die Tür geschlossen wird, werden automatisch viele Funktionen aus geführt. Die Strichcodeleser 304 und 306 (Fig. 10) tasten die Strichcodes 206 und 208 (Fig. 24) auf der Testpackung ab, die eindeutige Zahlen enthalten, von denen das Analysegerät Ge brauch macht, um jede Probe laufend zu verfolgen. Die Lade- Beförderungsvorrichtung 300 (Fig. 10) befördert die Test packungen von der Beladungstür zum Karussell 400 (Fig. 9). Das Karussell hält die Testpackungen fest, während die Proben die Inkubationszeit durchmachen, und auch zwischen verschiedenen Bearbeitungsschritten. Die Bearbeitungs-Beförderungsvor richtung 302 (Fig. 9 und 14) befördert die Testpackungen vom Karussell 400 zur Bearbeitungsstation 602 und zurück zum Karussell. Die Bearbeitungseinheit 600 an der Bearbeitungssta tion 602 (Fig. 8 und 9) manipuliert jeweils bestimmte Ab schnitte der Testpackung, um Reagenzien einzuführen und mit der Probe zu vermischen und um an den sich ergebenden Mischun gen mechanische Operationen durchzuführen. Der Lesekopf 504 (Fig. 9 und 30) tastet jede Testpackung in der letzten Reak tionsstufe auf Fluoreszenz ab, um festzustellen, ob die Probe positiv oder negativ ist. Schließlich befördert die Lade-Be förderungsvorrichtung 300 die bearbeitete Testpackung wieder zur Beladungstür 110 zurück, wo sie entnommen werden kann.

Zur Untersuchung auf infektiöse Krankheiten kann bei dem Analysegerät die Nukleinsäure-Prüfmitteltechnologie angewendet werden. Dieses Testprinzip umfaßt das Isolieren einer Nuklein säuresequenz, die ein Target enthält, das für einen bestimmten Mikroorganismus charakteristisch ist. Mit dem Verfahren können kleine Mengen des Targets unmittelbar von einer klinischen Probe erhalten werden. Das Target kann durch eine Reihe von Anlagerungs- und Reinigungsschritten isoliert werden, die als reversible Targetanlagerung (RTC) bezeichnet werden, wobei die Anlagerung des Targets vorübergehend erfolgt, während Hinter grundmaterial entfernt wird. Zur weiteren Reinigung wird das Target dann wieder freigegeben. Schließlich wird das Target durch Hervorheben eines Detektormateriales erfaßt, das an das Target gebunden ist. Die Verbindungsschritte können auf dem Watson-Crick-Prinzip beruhen, wonach komplementäre Nukleotide voraussagbare Basenpaare (A-T, G-C usw.) bilden. Bestimmte Nukleinsäuresequenzen, die Prüfmittel genannt werden, sind dafür vorgesehen, sich mit einem bekannten Target zu verbinden (damit zu hybridisieren). Die Prüfmittel hybridisieren, da sie Sequenzen enthalten, die zur Nukleinsäuresequenz des Targets genau komplementär sind. Zusätzlich zu der Sequenz, die sich an das Target anlagert, haben die Prüfmittel Endstücke, die bei anderen Reaktionen Verwendung finden, etwa bei der Target-Anlagerung. Die "Prüfmittelsequenz" bezeichnet eine bestimmte Nukleinsäuresequenz, die zur Targetsequenz genau komplementär ist und die mit dem Target unter optimalen chemischen Bedingungen hybridisiert. Das Prüfmittel ermöglicht es dann, daß sich die Target-Nukleinsäuresequenz anlagert und in der Probe festgestellt werden kann. Ein Anlagerungsprüf mittel verbindet sich zuerst mit dem Target und dann mit dem magnetischen Trägermaterial, wodurch sich das Target an das Trägermaterial anlagert. Ein Detektorprüfmittel verbindet sich so mit dem Target, daß das Analysegerät das Target in der Probe feststellen kann. Beim Verbinden des Anlagerungs- und des Detektorprüfmittels bildet sich ein Target-Prüfmittel-Kom plex. Die Hybridisierung ist somit der Prozeß des Ausbildens einer Verbindung zwischen einer bestimmten Target-Nuklein säuresequenz und der komplementären Sequenz des Prüfmittels, mit dem Ergebnis eines ternären Komplexes, der Target-Prüf mittel-Komplex genannt wird. Das Anlagern ist der Prozeß des Verbindens des Endstückes des Anlagerungsprüfmittels mit einem magnetisch anziehbaren Metallkügelchen. Durch das Anlagern kann der Target-Prüfmittel-Komplex mittels eines Magneten aus der Suspension entfernt werden, während Hintergrundmaterial zusammen mit nicht hybridisiertem Prüfmittel aus der Probe herausgewaschen wird. Ein Verdünner ist ein Lösungsmittel, das zur Verdünnung der Konzentration eines in einer Lösung ge lösten Stoffes verwendet wird. Eine Elution ist der Vorgang des Einführens einer chemischen Lösung (eines Eluierungsmit tels) zur Beseitigung absorbierten Materiales (gelöster Stoffe). Bei den vorliegenden Tests wird das Eluierungsmittel dazu verwendet, das Target durch das Aufbrechen von Bindungen entweder zwischen ihm und dem Anlagerungs-Prüfmittel oder zwischen dem Anlagerungs-Prüfmittel und dem magnetischen Trägermaterial aus dem Anlagerungszustand vom magnetischen Trägermaterial zu lösen. Ein eingelagerter Farbstoff ist ein Farbstoff, der sich mit Basenpaaren in einer duplizierenden Nukleinsäurestruktur verbindet, die dadurch fluoreszierend und erfaßbar wird. Hervorhebung ist der Vorgang des Stimulierens der Duplikation einer Nukleinsäuresequenz. Q-Beta-Replikase ist das Duplikationsenzym, das verwendet wird, um viele Kopien des Detektorprüfmittels herzustellen.

Das Analysegerät führt die Untersuchung an Proben aus, deren Target-Nukleinsäuren aus den Zellen von Mikroorganismen freigesetzt wurden. Der Freisetzungsmechanismus unterscheidet sich von Organismus zu Organismus. Die Testpackungen werden daher mit Analyt-spezifischen Testreagenzien versehen, die durch die Strichcodeaufkleber identifiziert werden.

Nachdem die Testpackung mit der Probe in das Analysegerät eingelegt wurde, werden verschiedene Schritte ausgeführt, um das Target anzulagern, Hintergrundmaterial zu entfernen und dann das Target wieder freizugeben. Der erste Schritt ist die Hybridisierung, bei der die Prüfmittel mit den Target-Nuklein säuresequenzen in der Probe hybridisieren. Zur Hybridisierung werden zwei Prüfmittel in den ersten Reaktionsbereich einge führt: Das Anlagerungs-Prüfmittel und das Detektor-Prüfmittel. Die Magneten entfernen das magnetische Trägermaterial mit dem angelagerten Target-Prüfmittel-Komplex aus der Suspension, während Hintergrundmaterial zusammen mit nicht hybridisiertem Prüfmittel ausgewaschen wird. Ein Eluierungsmittel löst das Target vom Trägermaterial wieder ab, so daß das Target weiter gereinigt werden kann. Um die Art und Menge des aus der Probe entfernten Hintergrundmaterials zu erhöhen, wird im Analyse gerät ein zweiter Zyklus mit Hybridisierung, Anlagerung, Waschen und Elution mit einer anderen Anlagerungs- und Frei gabechemie durchgeführt. Daraufhin isolieren zwei weitere Anlagerungs- und Freigabezyklen das Target im Reaktionsgemisch weiter. Die Verwendung einer Reihe von verschiedenen Anlage rungs- und Freigabemechanismen, von denen jeder die Probe von einem anderen Material reinigt, wird duale Anlagerung genannt. Die Kombination der umkehrbaren Targetanlagerung (RTC) und der dualen Anlagerung trägt zur Reinigung der Target-Nukleinsäure bei. Es werden vier verschiedene RTC-Zyklen durchgeführt. In jedem Zyklus wird weiteres Hintergrundmaterial und unhybridi siertes Prüfmittel aus dem Reaktionsgemisch entfernt. Im ersten RTC-Zyklus hybrisisieren das Anlagerungs-Prüfmittel und das Detektor-Prüfmittel mit dem Target. Das magnetische Trägermaterial bindet und hält das Anlagerungs-Prüfmittel. Im zweiten RTC-Zyklus hybridisiert ein anderes Anlagerungs-Prüf mittel mit dem Target. Ein neues magnetisches Trägermaterial dient zur Anlagerung des Prüfmittels, das bei der Elution wieder freigegeben wird. Im dritten RTC-Zyklus wird der Target-Prüfmittel-Komplex erneut angelagert und freigegeben. Im vierten RTC-Zyklus wird eine abschließende Runde aus Anlagerung, Waschen und Freigeben durchgeführt. Nach den RTC-Zyklen ist die Probe im wesentlichen frei von Hintergrund material und für die Hervorhebungs- und Erfassungsstufe bereit. Nach den vier RTC-Zyklen ergibt sich eines der folgen den Ergebnisse: (a) Durch das Vorhandensein von Fluoreszenz (das fluoreszierende Prüfmittel befindet sich am Target) wird ein positives Ergebnis angezeigt; (b) keine Fluoreszenz zeigt ein negatives Ergebnis für den Target-Analyten an. Wenn das Target vorhanden ist, hybridisiert es sowohl mit dem Detektor als auch dem Anlagerungs-Prüfmittel. Das Detektor-Prüfmittel wird dupliziert (hervorgehoben), und die Fluoreszenz kann erfaßt werden. Wenn das Target nicht vorhanden ist, wurde das Detektor-Prüfmittel aus der Probe herausgewaschen. Weder eine Hervorhebung noch eine Fluoreszenz tritt auf.

Die Bearbeitungseinheit 600 in der Bearbeitungsstation 602 des Analysegerätes führt bei der Untersuchung alle Schritte der umkehrbaren Targetanlagerung (RTC) aus, die oben erläutert sind. Dabei erfolgen alle Bearbeitungsschritte und die darauffolgende Erfassung an einer geschlossenen Test packung, die alle erforderlichen Reagenzien enthält. Das Analysegerät manipuliert die Testpackung zur Freigabe von Reagenzien in Reaktionsbereiche und dem Vermischen mit der Probe, dem Trennen und Waschen der Probe usw. Alle Vorgänge erfolgen genau zur richtigen Zeit, und die Mengen sind genau gesteuert, damit die optimale Chemie erhalten wird.

Die Testpackung wird dadurch vorbereitet, daß die Probe in die Probeneingabeöffnung 220 auf der Rückseite der Test packung injiziert wird. Dann wird die Testpackung in der Beladungskammer plaziert und die Beladungstür 110 geschlossen, wodurch das Analysegerät mit der Bearbeitung der Testpackung beginnt. In der Bearbeitungsstation des Analysegeräts werden durch die aufbrechbaren Verschlüsse der entsprechenden Blasen das Anlagerungs- und das Detektor-Prüfmittel in den Reaktions bereich gedrückt, wonach die Blasen mittels der Verschließein richtung dauerhaft durch Anwendung von Wärme verschlossen werden. Eine oder beide Rollen 614 und 616 der Schlittenanord nung 610 vermischen den Inhalt im ersten Reaktionsbereich. Während der Anlagerung in der ersten Stufe werden in den Reaktionsbereich ein Verdünner, der als Puffer dient, um die Konzentration des Salzes herabzusetzen, das bei der Hybridi sierung verwendet wurde, und magnetisch anziehbare Metall kügelchen eingeführt, die eine Verbindung mit den Endstücken des Anlagerungs-Prüfmittels eingehen. In der Bearbeitungs station wird der Verdünner aus zwei der Blasen in den Reak tionsbereich gedrückt, wonach die Blasen von der Verschließ einrichtung dauerhaft durch Anwendung von Wärme verschlossen werden. Die Metallkügelchen werden zuerst in ihrer Blase aufgemischt, um sie in Suspension zu bringen, die dann in den ersten Reaktionsbereich gedrückt wird, wonach die Blase von der Verschließeinrichtung 624 wieder dauerhaft verschlossen wird. Eine oder beide Rollen 614 und 616 der Schlittenanord nung vermischen den Inhalt des ersten Reaktionsbereiches. Dann bewegen die Rollen den Inhalt zum Boden des ersten Reaktions bereiches und weg von der Abfalltasche. Zur Inkubation kann die Testpackung dann von der Bearbeitungs-Beförderungsvorrich tung zum Karussell befördert werden, wobei sich der Target- Prüfmittel-Komplex an den Metallkügelchen anlagert.

Während des Waschens in der ersten Stufe wird in den Reaktionsbereich eine Waschflüssigkeit eingeführt, um das Hintergrundmaterial von der Probe zu entfernen. Es werden drei aufeinanderfolgende Waschvorgänge ausgeführt. Dabei ziehen die Magneten 606 der Klemmanordnung 604 der Bearbeitungseinheit 600 die Metallkügelchen an die Rückplatte 204, so daß sich die Kügelchen zusammen mit dem anlagernden Target-Prüfmittel-Kom plex nicht mehr in der Lösung befinden und nicht ausgewaschen werden. Danach trennt sich das Anlagerungs-Prüfmittel vom Target, während das Detektor-Prüfmittel angelagert bleibt. Das Anlagerungs-Prüfmittel wird später zusammen mit den Metallkü gelchen beseitigt. Nacheinander werden drei getrennte Wasch vorgänge im Reaktionsbereich ausgeführt. Nachdem die Wasch flüssigkeit herausgedrückt ist, wird jede Waschmittelblase wieder dauerhaft Wärme-verschlossen. Nach dem Einbringen der Waschflüssigkeit in den Reaktionsbereich rollen eine oder beide Rollen 614 und 616 die Flüssigkeit gut durch und drücken dann die Waschflüssigkeit in die Abfalltasche. Dann wird die nächste Waschflüssigkeit eingeführt. Beim ersten Waschvorgang wird der aufbrechbare Verschluß geöffnet, der den Eingang zur Abfalltasche darstellt. Nach dem letzten Waschen wird der Eingang zur Abfalltasche von der Verschließeinrichtung 624 dauerhaft verschlossen. Dazwischen kann der Eingang zur Abfalltasche von der Abfalltaschensperranordnung bei Bedarf verschlossen und wieder geöffnet werden.

Bei der Elution der ersten Stufe wird aus einer Blase der Testpackung eine bestimmte Menge eines Elutions-Puffers in den Reaktionsbereich eingeführt, um die Bindung zwischen dem Anlagerungs-Prüfmittel und dem Target (Analyten) aufzubrechen. Die Blase wird dann wieder verschlossen.

Während des zweiten RTC-Zyklusses treten folgende Pro zesse auf: (a) Hybridisierung - der Target-Detektor-Komplex hybridisiert mit dem zweiten Anlagerungs-Prüfmittel; (b) Anlagerung - der Target-Prüfmittel-Komplex lagert sich am magnetischen Trägermaterial (den Metallkügelchen) an; (c) Waschen - das Hintergrundmaterial wird aus der Lösung heraus gewaschen; und (d) Elution - der Target-Prüfmittel-Komplex wird vom magnetischen Trägermaterial gelöst. Für die zweite Hybridisierung wird eine andere Art von Anlagerungs-Prüfmittel verwendet wie bei der ersten. In der Bearbeitungsstation wird die Abfalltasche von der Abfalltaschensperranordnung 608 vorübergehend verschlossen. Das Anlagerungs-Prüfmittel wird in den zweiten Reaktionsbereich ausgedrückt, wonach die entspre chende Prüfmittelblase von der Verschließeinrichtung 624 dauerhaft verschlossen wird. Die Rollen 614 und 616 verteilen die Lösung im zweiten Reaktionsbereich. Die Magneten 606 ziehen die Metallkügelchen im ersten Reaktionsbereich aus der Suspension, woraufhin die Rollen 614 und 616 die Flüssigkeit durch den aufbrechbaren Verschluß, der die Reaktionsbereiche trennt, in den zweiten Reaktionsbereich drücken. Die Öffnung zwischen dem ersten und zweiten Reaktionsbereich wird dann von der Verschließeinrichtung 624 wieder dauerhaft verschlossen. Die Rollen vermischen den Inhalt des zweiten Reaktionsberei ches. Dann drücken die Rollen 614 und 616 den Inhalt zum Boden des zweiten Reaktionsbereiches und weg von der Abfalltasche. Die Testpackung kann dann von der Bearbeitungs-Beförderungs vorrichtung 302 zur Inkubation zum Karussell 400 befördert werden. Während dieser Zeit hybridisiert das Anlagerungs-Prüf mittel mit dem Target-Detektor-Komplex.

Während der Anlagerung werden die folgenden Reagenzien in den zweiten Reaktionsbereich eingeführt: (a) ein Verdünner - es wird der gleiche Puffer verwendet wie bei der ersten Anlage rung; und (b) Metallkügelchen des Typs "B", die sich mit den Endstücken des Anlagerungs-Prüfmittels verbinden. Die Abfall tasche wird von der Abfalltaschensperranordnung vorübergehend verschlossen. Aus zwei Blasen wird ein Verdünner in den zweiten Reaktionsbereich gedrückt. Die Blasen werden dann von der Verschließeinrichtung 624 wieder dauerhaft verschlossen. Die Metallkügelchen werden in ihrer Blase gemischt, um sie in eine Suspension zu überführen, die dann in den zweiten Reak tionsbereich gedrückt wird. Die Rollen 614 und 616 mischen den Inhalt des zweiten Reaktionsbereiches. Dann drücken die Rollen 614 und 616 den Inhalt zum Boden des Reaktiosbereiches, weg von der Abfalltasche. Die Bearbeitungs-Beförderungsvorrichtung 302 befördert die Testpackung dann zur Inkubation zum Karus sell 400. Während dieser Zeit lagert sich der Target-Prüf mittel-Komplex an die neuen Metallkügelchen an.

Zum Waschen wird in der zweiten Stufe ein hoch salzhalti ger Puffer zur Entfernung des Hintergrundmateriales verwendet. Ansonsten erfolgt ein dreifacher Waschvorgang wie in der ersten Stufe.

Die Elution wird in der zweiten Stufe mit einem gering salzhaltigen Elutionspuffer durchgeführt, um die Salzkonzen tration herabzusetzen und dadurch die Hybrid-Endstücke aufzu brechen. Dazu wird das Eluierungsmittel in den Reaktionsbe reich gepreßt und nach dem Mischen des Inhalts des zweiten Reaktionsbereiches die Testpackung zur Inkubation zum Karussell befördert. Dabei trennt sich das Anlagerungs-Prüfmittel von den magnetischen Kügelchen. Am Target bleiben sowohl das Anla gerungs-Prüfmittel als auch das Detektor-Prüfmittel angela gert.

Im dritten RTC-Zyklus werden dieselben Anlagerungs- (mit den gleichen Kügelchen des Typs "B"), Wasch- und Elutions schritte ausgeführt wie im zweiten Zyklus, mit der Ausnahme, daß keine anfängliche Hybridisierung erforderlich ist, da am Ende des zweiten Zyklusses das Anlagerungs-Prüfmittel am Target angelagert bleibt.

Im vierten RTC-Zyklus wird der gleiche Anlagerungsschritt ausgeführt wie im dritten und zweiten Zyklus. Bei den Wasch- und Elutionsschritten werden jedoch andere Chemikalien verwen det. Das Waschmittel ist ein vorverstärkender Waschpuffer, der mit der Q-Beta-Hervorhebung kompatibel ist. Diese Lösung kann bei allen drei Waschvorgängen verwendet werden. Das Eluie rungsmittel kann ein vorverstärkender Freigabepuffer sein, etwa ein gering salzhaltiger Puffer, in dem die Q-Beta-Repli kase arbeiten kann. Nach der Inkubation verbleiben sowohl das Anlagerungs-Prüfmittel als auch das Detektor-Prüfmittel am Target (Analyten). Das Eluierungsmittel trennt den Target- Prüfmittel-Komplex lediglich von den Metallkügelchen.

Die folgenden Prozesse treten während der fünften Stufe auf: (a) wahlweise eine Hervorhebung (Verstärkung), und (b) die Erfassung, bei der die Ablesezelle 213 der Testpackung vom Lesekopf 504 des optischen Lesegerätes auf Fluoreszenz abge tastet wird. Um die Hervorhebung zu beschleunigen, können die folgenden Lösungen in den fünften Reaktionsbereich eingeführt werden: (a) das Q-Beta-Replikaseenzym, das die Duplikation des Detektor-Prüfmittels bewirkt, und (b) eine Nukleotidmischung, etwa eine Kombination aus Nukleotiden, Propidiumiodid und einem Puffer. Propidiumiodid ist ein Farbstoff, der sich an die Basenpaare in der Nukleinsäurestruktur anlagert und zu fluoreszieren beginnt. Im vorliegenden Fall verbindet es sich mit den sich duplizierenden Detektor-Prüfmittelsequenzen. Aus dem fünften Reaktionsbereich, in dem das Enzym Q-Beta-Repli kase und die Nukleotide zugemischt werden, wird die Lösung von den Rollen 614 und 615 in die Ablesezelle 213 gedrückt. Der Bereich um die Ablesezelle wird von der Verschließeinrichtung 610 vollständig verschlossen, damit für die Hervorhebung eine geschlossene Umgebung mit festem Volumen entsteht. Zur Inkuba tion kann dabei die Testpackung zum Karussell befördert werden. Die Testpackung wird vor dem ersten Ablesen durch den Lesekopf 504 kurz inkubiert, wobei die Hervorhebung beginnt. Bei einer Probe ohne die Target-Nukleinsäuresequenz wird das Detektor- Prüfmittel nicht bis zum fünften Reaktionsbereich geliefert.

Während des Ablesezyklusses wird die Ablesezelle 213 durch den Lesekopf 504 des optischen Lesegerätes mehrmals auf Fluoreszenz abgetastet. Bei jeder Abtastung wird das Ausmaß der erfaßten Fluoreszenz im Computer registriert. Wenn kein Target-Prüfmittel-Komplex vorhanden ist, fluoresziert das Propidiumiodid nicht genug, um vom Lesekopf 504 erfaßt zu werden. Nach der letzten Abtastung werden die Ablesewerte vom Analysegerät bewertet, um festzustellen, ob das Ausmaß der gemessenen Fluoreszenz das Vorhandensein des Targets in der Probe anzeigt. Auf der Basis dieser Bewertung zeigt das Ana lysegerät 100 eines der folgenden Ergebnisse an: (a) Positiv, wenn die Fluoreszenz auf die Anwesenheit des Targets in der Probe hinweist, und (b) negativ, wenn keine Fluoreszenz aufge treten ist. Das Ergebnis wird auf dem Bildschirm des Monitors 116 angezeigt und kann gegebenenfalls an einem Drucker, falls vorhanden, ausgedruckt werden.

Die zu analysierenden Testpackungen werden in die Bela dungstür 110 der Beladungsstation eingesetzt, wo sie von den Strichcodelesern 304 und 306 abgetastet und identifiziert werden. Von der Beladungsstation werden die Testpackungen von der Lade-Beförderungsvorrichtung 300 zum Karussell 400 beför dert. Das Karussell hält die Testpackungen fest und bewegt sie in Umfangsrichtung kreisförmig herum. Die Bearbeitungs-Beför derungsvorrichtung 302 transportiert die Testpackungen vom Karussell zur Bearbeitungsstation 602, in der die erforder lichen Tests an den Proben in den Testpackungen durchgeführt werden. Beim Testen wird als Ergebnis des wiederholt aufeinan derfolgenden Ausdrückens, Rollens und Mischens von Reagenzien mit den Proben in den Reaktionsbereichen der Testpackungen ein optisch erfaßbarer Analyt gebildet. Um die Tests durchzufüh ren, werden Blasen mit den Reagenzien durch die hin- und her gehenden Gleitschuhe 620 und 622 der Mischanordnung 618 zusammengedrückt, bis der aufbrechbare Verschluß aufgeht und die Reagenzien in die Reaktionsbereiche gedrückt werden. Während der Anlagerungs- und Waschvorgänge lagern sich die Targets an den magnetischen Teilchen an, die aus der Lösung herausgehalten werden können. Der Abfall bleibt in der Lösung und kann von den Teilchen weggedrückt werden. Bei der Elution werden die Targets von den Partikeln abgelöst, wobei etwas Restabfall an den Teilchen hängenbleiben kann. Die Targets, die sich nun frei in Lösung befinden, können von den Teilchen weggedrückt und in den nächsten Reaktionsbereich befördert werden. Das Hintergrundmaterial und der Abfall werden von den Rollen 614 und 616 in die Abfalltaschen gedrückt, die an schließend von der Verschließeinrichtung 610 verschlossen werden. Dann transportiert die Beförderungsvorrichtung 302 die Testpackungen wieder zum Karussell zurück. Das Karussell 400 bewegt die Testpackungen in aufrechter Position wiederholt an der Abtaststation vorbei, so daß der Lesekopf 504 den Analyten in der Testpackung so lange optisch abtasten kann, bis die Analyse und das Testergebnis bestätigt und alle transito rischen optische Änderungen im Analyten erfaßt worden sind. Dann werden die Testpackungen 200 von der Lade-Beförderungs vorrichtung 300 vom Karussell 400 zur Beladungsstation gebracht.

Allgemeines

Das erfindungsgemäße Analysegerät führt vorzugsweise Tests aus, die auf der Erfassung von Nukleinsäuren beruhen, die für einen bestimmten Mikroorganismus charakteristisch sind. Die vom erfindungsgemäßen Analysegerät ausgeführten Tests sind empfindlicher als die Kulturmethode und können empfindlicher als das Antikörperverfahren sein. Die Tests können schnell, genau und automatisch in etwa vier Stunden ausgeführt werden. Im Gegensatz dazu werden für herkömmliche bakterielle Techniken 24-48 Stunden benötigt und für herkömm liche Tuberkulosetests 4-6 Wochen. Die Testzeit des automa tischen Analysegeräts ist mit der von Antikörpertechniken vergleichbar, die Antikörpererfassung ist jedoch nicht zuver lässig, bevor der Patient den Antikörper entwickelt hat, was individuell verschieden lange dauert und wenigstens 2-6 Wochen nach der Infektion benötigt. Bei Patienten, deren Immunsystem geschwächt ist, etwa bei AIDS-Patienten, sind Antikörpertests generell unzuverlässig.

Die Tests werden vom erfindungsgemäßen Analysegerät automatisch und vollständig in geschlossenen Testpackungen durchgeführt. Die herkömmliche Kulturtechnik ist dagegen arbeitsintensiv, mühsam, erfordert eine manuelle Interpreta tion der Testergebnisse, und die Probe ist gegen die Umgebung offen.

Von den vielen Vorteilen des erfindungsgemäßen Analyse gerätes sind insbesondere zu nennen:

1. Die Leistungsfähigkeit der Automatik.
2. Die hervorragende Empfindlichkeit.
3. Die geringe Probenkontamination.
4. Die leichte Handhabung.
5. Die geringe Fehler- und Störanfälligkeit.
6. Die gleichmäßige Probenvorbereitung.
7. Die automatische Handhabung der Testpackungen.
8. Das genaue Testen.
9. Die exakte Analyse.
10. Die ausgezeichnete Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit der Ergebnisse.
11. Die optische Erfassung und die Strichcodeabtastung.
12. Die Qualitätssicherung.
13. Der hohe Durchsatz.
14. Die hohe Belegungsdichte.
15. Die kurze Zyklus- und Testzeit.
16. Das geringe Kontaminationsrisiko für Bediener, Techniker und Ärzte.
17. Der einfache Gebrauch.
18. Die hohe Sicherheit.
19. Die Wirtschaftlichkeit.
20. Die Effektivität und Effizienz.

Claims

1. Analysegerät zum Untersuchen von Proben in Testpackungen, gekennzeichnet durch
eine Bearbeitungsstation (602) zum Einbringen und Ver mischen von Reagenzien mit den Proben in den Testpackungen (200), um einen optisch erfaßbaren Analyten zu bilden und um Abfallanteile der Proben vom Analyten zu trennen und in Ab falltaschen (230-233) in den Testpackungen zu verbringen;
eine Erfassungseinrichtung (500, 502, 504) zum optischen Erfassen des Analyten;
ein Karussell (400) zum Festhalten einer Gruppe von Test packungen in aufrechter Stellung und zum intermittierenden und kreisförmigen Vorbeibewegen der Testpackungen an der Erfas sungseinrichtung (504), so daß die Erfassungseinrichtung eine sich ändernde, transitorische optische Eigenschaft des Ana lyten in bestimmten periodischen Intervallen feststellen und bestätigen kann;
eine Temperaturregeleinrichtung (140; 402, 630) zum Steuern der Temperatur der Proben, mit einem Inkubator zum Erwärmen der Gruppe von Testpackungen im Karussell und mit einer Heizeinrichtung zum Erwärmen der Testpackungen in der Bearbeitungsstation;
eine Bearbeitungs-Beförderungsvorrichtung (302), die die Testpackungen vom Karussell zu der Bearbeitungsstation und zurück befördert;
eine Beladungsstation (126) mit einer Beladungstür (110) zum Eingeben und Herausnehmen der Testpackungen in bzw. aus dem Analysegerät;
eine Lade-Beförderungsvorrichtung (300), die die Test packungen von der Beladungsstation zum Karussell und zurück befördert;
wobei wenigstens eine der Beförderungsvorrichtungen (300; 302) einen Riemenförderer (308, 310) mit einer daran befestig ten Aufnahmevorrichtung (322) zum abnehmbaren Festhalten der Testpackungen in aufrechter Stellung aufweist; und
wobei die Testpackungen jeweils umfassen
eine verschlossene Einwegpackung (216) mit aufbrechbaren Blasen (222), die die Reagenzien für die gewünschten Tests enthalten, wobei die Einwegpackungen flexible, lichtdurch lässige Kunststoffabschnitte zum Betrachten und Untersuchen der Reagenzien und der Probe aufweisen; und
einen stoßfesten Träger mit einer Rückplatte (204), die mit der verschlossenen Einwegpackung passend in Eingriff steht und die verschlossene Einwegpackung hält, wobei der Träger eine Öffnung zur Aufnahme eines Ablesezellenfensters (212), das auf eine Ablesezelle (213) ausgerichtet ist, obere und untere Trageabschnitte (206, 246) mit horizontalen Nuten (202) und Stifte (236) aufweist, die zum Verbinden mit der ver schlossenen Einwegpackung dienen; wobei
um die Ablesezelle (213) eine thermische leitende Abdeck platte (218) vorgesehen ist, die mittels der Stifte (236) des Trägers befestigt ist und die mit der verschlossenen Einweg packung in Kontakt steht.

2. Analysegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Träger (204) mit einer Kennzeichnung (206, 208) versehen ist, die dem gewünschten Test entspricht und die der Identifikation der Probe und des Patienten dient; daß
das Analysegerät eine Kennzeichnungs-Leseeinrichtung (304, 306) aufweist, die in der Beladungsstation (126) ange ordnet ist, um optisch die Kennzeichnung abzulesen und die Träger zu identifizieren; und daß
eine zentrale Verarbeitungseinheit (108, 124) vorgesehen ist, die von der Kennzeichnungs-Leseeinrichtung Signale erhält und die mit der Bearbeitungsstation (602) verbunden ist, um die Abfolge der Arbeitsschritte in der Bearbeitungsstation entsprechend dem gewünschten Test zu steuern.

3. Analysegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsstation (602) eine Untersuchungseinrich tung zur Durchführung einer Nukleinsäure-Prüfmittelunter suchung der Proben in den Testpackungen durch reversible Targetanlagerung einschließlich einer Hybridisierung der Prüfmittel mit Nukleinsäuresequenztargets des Analyten in den Proben aufweist, wobei die hybridisierten Prüfmittel und Targets an ein magnetisches Trägermaterial angelagert werden, das magnetische Trägermaterial magnetisch aus der Suspension in den Testpackungen entfernt, Hintergrundmaterial der Probe ausgewaschen und die Targets durch ein Eluierungsmittel wieder vom magnetischen Trägermaterial gelöst werden; und daß
die Erfassungseinrichtung einen Lesekopf (504) zum Erfassen des fluoreszierenden, hybridisierten Analyten aufweist.

4. Analysegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsstation (602) eine bewegliche Schlittenanord nung (610) umfaßt, die mit den Testpackungen in Eingriff kommt, wobei die Schlittenanordnung aufweist
Rollen (614, 616) zum Vermischen der Reagenzien und der Proben in Reaktionsbereichen (224-228) der Testpackungen und zum Befördern von Hintergrundmaterial, das den Abfallanteil der Probe enthält, in Abfalltaschen (230-233) in den Test packungen;
Gleitschuhe (620, 622), die zusammen mit den Rollen die Reagenzien in den Blasen (222) der Testpackungen manipulieren und mischen und die die Blasen aufbrechen, um die Reagenzien aus den Blasen in die Reaktionsbereiche der Testpackungen zu drücken; und
eine Verschließeinrichtung (626, 628) zum permanenten Verschließen von geleerten Reagensblasen, verlassenen Reaktionsbereichen und gefüllten Abfalltaschen in den Testpackungen.

5. Analysegerät nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsstation (602) aufweist
eine Klemmplatte (604) zum Festhalten und Unterstützen der Testpackungen in aufrechter Stellung; und
pneumatisch betätigte Magneten (606), die mit der Klemm platte zusammenwirken, um mit den Testpackungen in Eingriff zu kommen und das metallische Trägermaterial in den Testpackun gen, an das der optisch erfaßbare Analyt angelagert ist, magnetisch anzuziehen.

6. Analysegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsstation (602) eine Abfalltaschensperranordnung (608) zum vorübergehenden Öffnen und Verschließen der Abfall taschen in den Testpackungen aufweist.

7. Analysegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Testpackungen jeweils umfassen
eine verschlossene Einwegpackung (216) mit aufbrechbaren Blasen (222), die die Reagenzien für die gewünschten Tests enthalten, mit Reaktionsbereichen (224-228) und mit Abfall taschen (230-233), wobei die Einwegpackungen aus einem flexi blen, lichtdurchlässigen Kunststoff bestehen und Ablesezellen (213) zur Aufnahme und zur Darstellung des optisch erfaßbaren Analyten enthalten;
einen stoßfesten Träger mit einer Kunststoff-Rückplatte (204), deren Oberfläche zu der Oberfläche der verschlossenen Einwegpackung komplementär ist, um damit passend in Eingriff zu kommen und die verschlossene Einwegpackung zu halten, wobei der Träger eine Öffnung zur Aufnahme eines Ablesezellen fensters (212), das auf die Ablesezelle (213) ausgerichtet ist, obere und untere Trageabschnitte (206, 246) mit horizon talen Nuten (202) und Stifte (236) aufweist, die zum Verbinden mit der verschlossenen Einwegpackung dienen; und
eine thermische leitende Abdeckplatte (218), die mittels der Stifte (236) befestigt ist und die mit der verschlossenen Einwegpackung in Kontakt steht, um Wärme zu der Ablesezelle (213) zu leiten.

8. Analysegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennzeichnungen Strichcodemarkierungen (206, 208) sind und die Leseeinrichtung ein Strichcodeleser (304; 306) ist.

9. Analysegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Karussell (400) eine obere Scheibe (404) mit exzentrisch verlaufenden Schlitzen (410) und eine untere Scheibe (406) mit exzentrisch verlaufenden, federbelasteten Schlitzen (412) aufweist, wobei die exzentrischen Schlitze in der oberen und unteren Scheibe zueinander in vertikaler Richtung ausgerichtet sind, um mit dem oberen bzw. unteren Trageabschnitt des Test packungs-Trägers (204) in Eingriff zu kommen und die Test packungen in aufrechter Stellung festzuhalten, wobei unter der unteren Scheibe ein Antriebsrad (414) und eine Basis angeord net und damit verbunden ist, und wobei sich eine im wesent lichen vertikale zentrale Welle zwischen der oberen und unteren Scheibe erstreckt und diese verbindet, um mittels des Antriebsrades das Karussell und die Scheiben mit den Test packungen zu drehen.

10. Analysegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung ein optischer Detektor mit einem bewegbaren optischen Lesekopf (504) ist, der in der Nähe der Basis des Karussells angeordnet ist, um mit dem Ablesezellen fenster (212) in Kontakt zu kommen und den optisch erfaßbaren Analyten in der Ablesezelle (213) der Testpackungen festzu stellen.

11. Analysegerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine im wesentlichen vertikal bewegbare Schlittenanordnung (610) mit
einer Rollenanordnung (612) mit im wesentlichen horizon tal hin- und hergehenden, nockengesteuerten Rollen (614, 616) zum Mischen der Reagenzien und Proben im Reaktionsbereich der verschlossenen Einmalpackungen und zum Hinausdrücken von Hitergrundmaterial mit dem Abfallanteil der Proben in die Abfalltaschen der Einmalpackungen;
einer Mischanordnung (618) mit im wesentlichen horizontal hin- und hergehenden, nockengesteuerten Stoßelementen mit Gleitschuhen (620, 622) zum Manipulieren und Mischen von Reagenzien in Blasen (222) in der verschlossenen Einmalpackung und zum Aufbrechen der Blasen, um die Reagenzien aus den Blasen in die Reaktionsbereiche der Einmalpackungen zu drücken;
einer Verschließeinrichtung (624) mit im wesentlichen horizontal hin- und hergehenden, nockengesteuerten Verschließ elementen einschließlich eines Seitenverschließelementes (626) zum Verschließen von im wesentlichen geleerten Blasen durch Wärme und eines Reaktionsbereichverschließelementes (628) zum Verschließen von benutzten und im wesentlichen leeren Reak tionsbereichen und von Abfalltaschen mit dem Abfallanteil durch Wärme; und mit
einer senkrechten Riemenförderanordnung, die mit der Schlittenanordnung so verbunden ist, daß die Schlittenanord nung im wesentlich vertikal bewegt wird, so daß die Rollen, Gleitschuhe und Verschließelemente mit verschiedenen Bereichen der verschlossenen Einmalpackungen in Kontakt kommen können.

12. Analysegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Beförderungsvorrichtungen (300, 302) ein Paar von Förderriemen (308, 310), die in im wesentlichen horizontaler Richtung bewegbar sind und die aus einem oberen Förderriemen und einem unteren Förderriemen bestehen, die zueinander in vertikaler Richtung ausgerichtet sind; einen Satz von im wesentlichen horizontal angeordneten Riemenscheiben (318-321), die die Förderriemen in horizontaler Richtung antreiben; und eine Aufnahmevorrichtung (322) mit einem oberen Aufnahmeele ment (314), das am oberen Förderriemen angebracht ist und eine Führungsschiene (316) zum sicheren Ergreifen des oberen Trage abschnittes (206) der Träger (204) aufweist, und mit einem unteren Aufnahmeelement (312) umfaßt, das am unteren Förder riemen angebracht ist, um mit dem unteren Trageabschnitt (246) der Träger in Eingriff zu kommen, wobei die Aufnahmevorrich tung und die Förderriemen so zusammenwirken, daß die Test packungen in im wesentlich vertikaler Stellung gehalten und befördert werden.

13. Analysegerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Sperrstift (115) zum lösbaren Sichern der Testpackungen am Karussell.

14. Analysegerat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablesezellen (213) schlüssellochförmig sind, und daß die Träger geneigte Flügel um das Ablesezellenfenster aufweisen, die Teil eines Ankoppelmechanismusses sind, der das Ausrichten und das Ankoppeln der optischen Erfassungseinrichtung am Ablesezellenfenster erleichtert.