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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Inkubator zur Aufnahme einer
Vielzahl von Reaktionsflüssigkeiten
enthaltenden Reaktionsbehältern
und zum Unterbringen der Reaktionsflüssigkeiten in einer temperaturgeregelten
Umgebung. Der Inkubator gemäß der vorliegenden
Erfindung ist Teil eines automatisierten Analysators zur gleichzeitigen
Durchführung einer
Vielzahl von diagnostischen Assays.
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2. Hintergrund der Erfindung
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Ein
Inkubator vom eingangs genannten Typ ist beispielsweise aus der
US 5,470,744 bekannt. Als ein
weiteres Beispiel offenbart die
EP 0 293 782 A1 einen Inkubator, der einen
Antriebsmechanismus aufweist, um ein Schalenlager für eine Vielzahl
von Schalen für
Zellkulturen zu drehen.
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Diagnostische
Assays werden in der klinischen Diagnose und in der Forschung der
Gesundheitswissenschaften häufig
verwendet, um das Vorliegen oder die Menge von biologischen Antigenen, Zellabnormitäten, Krankheitszuständen und
mit einer Krankheit verbundenen Pathogenen, einschließlich Parasiten,
Pilzen, Bakterien und Viren, die in einem Wirtsorganismus oder einer
Probe vorliegen können, nachzuweisen
oder zu quantifizieren. Wo ein diagnostischer Assay die Quantifizierung
ermöglicht,
sind die Anwender besser in der Lage das Ausmaß der Infektion oder Krankheit
einzuschätzen
und den zeitlichen Verlauf des Krankheitszustandes zu bestimmen.
Im Allgemeinen basieren diagnostische Assays entweder auf dem Nachweis
von Antigenen (Immunoassays) oder Nukleinsäuren (Assays auf Nukleinsäurebasis),
die zu einem entsprechenden Organismus oder Virus von Interesse
gehören.
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Assays
auf Nukleinsäurebasis
beinhalten im Allgemeinen mehrere Schritte, die zum Nachweis oder
der Quantifizierung von einer oder mehreren Ziel-Nukleinsäuresequenzen,
die spezifisch für
den entsprechenden Organismus oder Virus sind, in einer Probe führen. Die
Ziel-Nukleinsäuresequenz
kann ebenfalls für
eine zu bestimmende Gruppe von Organismen oder Viren spezifisch
sein, wobei die Gruppe durch wenigstens eine gemeinsame Nukleinsäuresequenz,
die allen Mitgliedern der Gruppe gemein ist, definiert wird und
die spezifisch für
die Gruppe in der getesteten Probe ist. Der Nachweis von einzelnen oder
Gruppen von Organismen und Viren unter Verwendung von Verfahren
auf Nukleinsäurebasis
ist vollständig
von Kohne,
US-Patent Nr. 4,851,330 und Hogan,
US-Patent Nr. 5,541,308 beschrieben
worden.
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Der
erste Schritt in einem Assay auf Nukleinsäurebasis ist es, eine Sonde
zu entwerfen, die unter stringenten Hybridisierungsbedingungen Spezifität für eine Nukleinsäuresequenz,
die zu einem entsprechenden Organismus oder Virus gehört, zeigt.
Während
Assays auf Nukleinsäurebasis
ausgelegt werden können,
um entweder Desoxyribonukleinsäure (DNA)
oder Ribonukleinsäure
(RNA) nachzuweisen, ist ribosomale RNA (rRNA) oder das rRNA kodierende
Gen (rDNA) üblicherweise
die bevorzugte Nukleinsäure
für den
Nachweis eines prokaryotischen oder eukaryotischen Organismus in
einer Probe. Ribosomale RNA-Zielsequenzen
werden aufgrund ihrer relativen Häufigkeit in Zellen und weil
rRNA Bereiche mit Sequenzvariabilitäten enthält, die genutzt werden können, um
Sonden zu entwickeln, die in der Lage sind sogar zwischen eng verwandten
Organismen zu unterscheiden, bevorzugt. (Ribosomale RNA ist die Hauptstrukturkomponente
des Ribosoms, das der Ort der Proteinsynthese in einer Zelle ist).
Viren, die keine rRNA enthalten, und zelluläre Veränderungen werden oft am besten
durch das Targeting einer DNA, RNA oder Boten-RNA (mRNA)-Sequenz, die ein
Nukleinsäurezwischenprodukt
ist, das verwendet wird, um ein Protein zu synthetisieren, nachgewiesen.
Wenn das Ziel des nukleinsäurebasierten
Assays der Nachweis einer genetischen Abnormität ist, werden die Sonden in
der Regel entworfen, um identifizierbare Veränderungen im genetischen Code,
wie z.B. das abnorme Philadelphia-Chromosom, das mit chronischer
myelozytischer Leukämie,
siehe z.B. Stephenson et al.,
US-Patent
Nr. 4,681,840 , verbunden ist, zu detektieren.
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Wenn
man einen nukleinsäurebasierten
Assay durchführt,
ist eine Präparation
der Probe notwendig, um die Ziel-Nukleinsäure, die
in der Probe vorliegen kann, freizusetzen und zu stabilisieren.
Die Probenpräparation
kann ebenfalls dazu dienen, eine Nuklease-Aktivität zu eliminieren
und potentielle Inhibitoren der Nukleinsäureamplifikation (siehe unten) oder
des Nachweises von Ziel-Nukleinsäuren
zu entfernen oder inaktivieren. Siehe z.B. Ryder et al,
US-Patent Nr. 5,639,599 , das Verfahren
zur Herstellung von Nukleinsäuren
für die
Amplifikation, einschließlich
der Verwendung von komplexierenden Mitteln, die in der Lage sind
Eisenionen zu komplexieren, die durch lysierte rote Blutzellen eingebracht werden,
offenbart. Das Verfahren zur Probenpräparation kann variieren und
hängt teilweise
von der Art der Probe die untersucht wird ab (z.B. Blut, Urin, Stuhlgang,
Eiter oder Sputum). Wenn Ziel-Nukleinsäuren aus einer Population weißer Blutzellen,
die in einer verdünnten
oder unverdünnten
Gesamtblutprobe vorliegen, extrahiert werden, folgt im Allgemeinen ein
differenzielles Lyseverfahren. Siehe z.B. Ryder et al.,
Europäische Patentanmeldung Nr. 93304542.9 und
Europäische Patentveröffentlichung
Nr. 0547267 . Differenzielle Lyseverfahren sind im Stand der
Technik gut bekannt und sind entworfen worden, um spezifisch Nukleinsäuren aus
weißen
Blutkörperchen
zu isolieren, während
sie das Auftreten oder die Aktivität von Produkten roter Blutkörperchen,
wie z.B. Häm,
das die Amplifikation oder den Nachweis von Nukleinsäuren stören kann,
begrenzen oder ausschließen.
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Bevor
oder nachdem die extrahierte Nukleinsäure einer Sonde ausgesetzt
wird, kann die Ziel-Nukleinsäure
durch Ziel-Einfang
Mittel entweder direkt oder indirekt durch Verwendung einer „Einfangsonde", die an einen Träger, wie
z.B. ein magnetisches Kügelchen,
gebunden ist, immobilisiert werden. Beispiele für Verfahren zum Einfangen eines
Ziels werden von Ranki et al.,
US-Patent
Nr. 4,486,539 und Stabinsky,
US-Patent Nr. 4,751,177 beschrieben. Ziel-Einfangsonden
sind im Allgemeinen kurze Sequenzen von Nukleinsäuren (d.h. Oligonukleotide), die
unter stringenten Hybridisierungsbedingungen in der Lage sind, an
eine Nukleinsäuresequenz,
die auch die Zielsequenz beinhaltet, zu hybridisieren. Magnete in
unmittelbarer Nähe
des Reaktionsgefäßes werden
verwendet, um das magnetische Kügelchen
an die Seite des Gefäßes zu ziehen
und dort zu halten. Wenn die Ziel-Nukleinsäure somit einmal immobilisiert
ist, kann die hybridisierte Nukleinsäure von nicht-hybridisierter Nukleinsäure durch
das Absaugen der Flüssigkeit
aus dem Reaktionsgefäß und die
optionale Durchführung
eines oder mehrerer Waschschritte getrennt werden.
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In
den meisten Fällen
ist es wünschenswert, die
Zielsequenz durch Verwendung eines von mehreren Verfahren zur Nukleinsäureamplifikation,
die im Stand der Technik gut bekannt sind, zu amplifizieren. Die
Nukleinsäureamplifikation
ist insbesondere die enzymatische Synthese von NukleinsäureAmplikons (Kopien),
die eine Sequenz enthalten, die komplementär zu der Nukleinsäuresequenz
ist, die amplifiziert wird. Beispiele von Verfahren zur Nukleinsäureamplifikation,
die im Stand der Technik durchgeführt werden, beinhalten die
Polymerasekettenreaktion (PCR), die Strangverdrängungs-Amplifikation (SDA), die
Ligasekettenreaktion (LCR) und die Transkriptions-verbundene Amplifikation
(TAA). Die Nukleinsäureamplifikation
ist besonders vorteilhaft, wenn die Menge der Zielsequenz, die in
einer Probe vorliegt, sehr niedrig ist. Durch Amplifizieren der
Zielsequenzen und Nachweis des synthetisierten Amplikons kann die
Empfindlichkeit eines Assays extrem verbessert werden, da zu Beginn
des Assays weniger Zielsequenzen benötigt werden, um den Nachweis der
Nukleinsäure
in der Probe, die zu dem Organismus oder Virus von Interesse gehört, besser
sicherzustellen.
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Verfahren
der Nukleinsäureamplifikation
sind vollständig
in der Literatur beschrieben. PCR Amplifikation zum Beispiel wird
von Mullis et al. in den
US-Patenten
Nr. 4,683,195, 4,683,202 und
4,800,159 und
in Methods in Enzymology, 155:335-350 (1987) beschrieben. Beispiele
für SDA können bei
Walker, PCR Methods and Applications, 3:25-30 (1993), Walker et
al. in Nucleic Acids Res., 20:1691-1996 (1992) und Proc. Natl. Acad.
Sci., 89:392-396 (1991) gefunden werden. LCR wird in den
US-Patenten Nr. 5,427,930 und
5,686,272 beschrieben. Und
verschiedene TAA-Formate werden in Publikationen wie z.B. Burg et
al. in
US-Patent Nr. 5,437,990 ;
Kacian et al. in den
US-Patenten
Nr. 5,399,491 und
5,554,516 ;
und Gingeras et al. in der
internationalen
Anmeldung Nr. PCT/US87/01966 , der
internationalen Veröffentlichung Nr. WO 88/01302 ,
der
internationalen Anmeldung
Nr. PCT/US88/02108 und der
internationalen
Veröffentlichung
Nr. WO 88/10315 bereitgestellt.
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Der
Nachweis einer Ziel-Nukleinsäuresequenz
erfordert die Verwendung einer Sonde mit einer Nukleotidbasensequenz,
die im Wesentlichen zu der Zielsequenz oder alternativ ihrem Amplikon
komplementär
ist. Unter selektiven Assay-Bedingungen wird die Sonde in einer
Weise an die Zielsequenz oder ihr Amplikon hybridisieren, die es
dem Anwender ermöglicht,
das Vorhandensein der Zielsequenz in der Probe nachzuweisen. Wirkungsvolle
Sonden werden entworfen, um eine unspezifische Hybridisierung mit
einer Nukleinsäuresequenz,
die den Nachweis des Vorhandenseins der Zielsequenz stören würde, zu
verhindern. Die Sonden können
einen für den
Nachweis geeigneten Marker beinhalten, wobei der Marker zum Beispiel
ein radioaktiver Marker, ein fluoreszierender Farbstoff, Biotin,
ein Enzym oder eine chemilumineszierende Verbindung ist. Chemilumineszierende
Verbindungen beinhalten Acridiniumester, die in einem Hybridisierungsschutz-Assay (HPA)
verwendet und dann mit einem Luminometer nachgewiesen werden können. Beispiele
für chemilumineszierende
Verbindungen und Verfahren zur Markierung von Sonden mit chemilumineszierenden Verbindungen
können
in Arnold et al.,
US-Patent Nr. 4,950,613 ,
5,185,439 und
5,585,481 ; und in Campbell et al.,
US-Patent Nr. 4,946,958 ,
gefunden werden.
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HPA
ist ein Nachweisverfahren, das auf einer differentiellen Hydrolyse
basiert, die den speziellen Nachweis der Acridiniumester-markierten
Sonde, die an die Zielsequenz oder ein Amplikon davon hybridisiert
ist, erlaubt. HPA wird im Detail von Arnold et al. in den
US-Patenten Nr. 5,283,174 und
5,639,599 beschrieben. Diese
Form des Nachweises erlaubt es, hybridisierte Sonden von nicht-hybridisierten Sonden in
Lösung
zu unterscheiden und beinhaltet sowohl einen Hybridisierungsschritt
als auch einen Selektionsschritt. Im Hybridisierungsschritt wird
ein Überschuss der
Acridiniumester-markierten Sonde in das Reaktionsgefäß gegeben,
so dass sie an die Zielsequenz oder ihr Amplikon binden kann. Im
Anschluss an den Hybridisierungsschritt wird der Marker, der mit
einer nicht-hybridisierten
Sonde assoziiert ist, im Selektionsschritt durch Zugabe eines Alkalireagenzes nicht-chemilumineszierend
gemacht. Das Alkalireagenz hydrolysiert spezifisch nur den Acridiniumester-Marker,
der mit der unhybridisierten Sonde assoziiert ist, wobei der Acridiniumester
des Sonde:Ziel-Hybrids
intakt und nachweisbar bleibt. Die Chemilumineszenz des Acridiniumesters
der hybridisierten Sonde kann dann unter Verwendung eines Luminometers
gemessen und das Signal in relativen Lichteinheiten (RLU) ausgedrückt werden.
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Nachdem
der Assay auf Nukleinsäurebasis durchgeführt wurde
und um die mögliche
Kontamination von folgenden Amplifikationsreaktionen zu vermeiden,
kann die Reaktionsmischung mit einem deaktivierenden Reagenz, welches
Nukleinsäuren und
verwandte Amplifikationsprodukte im Reaktionsgefäß zerstört, behandelt werden. Solche
Reagenzien können
Oxidationsmittel, Reduktionsmittel und reaktive Chemikalien, welche
die primäre
chemische Struktur der Nukleinsäure
modifizieren, beinhalten. Diese Reagenzien arbeiten, indem sie Nukleinsäuren gegenüber einer
Amplifikationsreaktion inert machen, ungeachtet dessen ob die Nukleinsäure RNA oder
DNA ist. Beispiele solcher chemischer Mittel beinhalten Lösungen von
Natriumhypochlorit (Bleiche), Lösungen
von Kaliumpermanganat, Ameisensäure, Hydrazin,
Dimethylsulfat und ähnliche
Verbindungen. Weitere Details des Deaktivierungsprotokolls können in
Dattagupta et al.,
US-Patent Nr. 5,612,200 ,
gefunden werden.
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Die
Komplexität
und Anzahl der Verfahrensschritte, die mit einem auf Nukleinsäure basierenden Assay
verbunden sind, führen,
wenn sie manuell ausgeführt
werden, zu möglichen
Anwendungsfehlern, der Pathogen-Aussetzung und zur Kreuzkontamination
zwischen Assays. Der Anwender muss, wenn er eine manuelle Arbeitsweise
verwendet, die Testproben, Reagenzien, Abfallbehälter, Assaybehälter, Pipettenspitzen,
Saugvorrichtung, Abgabevorrichtung und magnetische Gestelle zum
Ausführen
des Ziel-Einfangens sicher und in geeigneter Weise nebeneinander
stellen, wobei er besonders vorsichtig sein muss, die Gestelle,
Testproben, Assaybehälter und
damit verbundenen Spitzen nicht zu verwechseln oder irgendwelche
Röhrchen,
Spitzen, Behälter oder
Instrumente umzustoßen.
Zusätzlich
muss der Anwender die Absaug- und Zugabeschritte sorgfältig mit
in der Hand gehaltenen, nicht fixierten Instrumenten in einer Weise
ausführen,
die präzise
Ausführung erfordert,
um unerwünschten
Kontakt zwischen den Assaybehältern,
Aerosolbildung oder Absaugen von magnetischen Teilchen oder anderen
Substraten, die im Ziel-Einfang-Assay verwendet werden, zu vermeiden.
Als weitere Vorsichtsmaßnahme
wird das magnetische Feld in einem manuell durchgeführten Ziel-Einfang-Assay
oft nur auf einer Seite der Assaybehälters verwendet, so dass Flüssigkeiten
durch die Pipettenspitze, die entlang der gegenüberliegenden Seite der Assaybehälter eingeführt wurde,
abgesaugt werden können.
Obwohl die Verwendung eines magnetischen Feldes auf nur einer Seite
der Assaybehälter
ein weniger wirksames Mittel zur Durchführung des Ziel-Einfang-Assay
ist, ist es ausgelegt zu verhindern, dass magnetische Teilchen aufgrund
von Ungenauigkeiten des Anwenders unnötigerweise eingesaugt werden.
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Im
Allgemeinen besteht ein Bedarf für
einen automatisierten diagnostischen Analysator, der viele der Probleme
berücksichtigt,
die mit manuellen Ansätzen
zum Durchführen
von Assays auf Nukleinsäurebasis
verbunden sind. Wesentliche Vorteile können durch die Automatisierung
der verschiedenen Verfahrensschritte eines nukleinsäurebasierten
Assays realisiert werden, die die Verringerung des Risikos von Anwenderfehlern,
Pathogen-Aussetzung, Kontamination und Verschütten und gleichzeitig die deutliche
Steigerung der Durchsatzleistung einschließen. Das Automatisieren von
Arbeitsschritten eines nukleinsäurebasierten
Assays wird auch die Menge an Schulungen, die für Anwender nötig sind,
verringern und die Verletzungsquellen, die manuellen Anwendungen
mit großem
Durchsatz zuzuschreiben sind, praktisch beseitigen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt einen Inkubator mit den Merkmalen von
Anspruch 1 oder 2 bereit. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Der
Inkubator ist Teil eines automatisierten klinischen Analysators,
der den Betrieb von verschiedenen automatisierten Stationen oder
Modulen, die an der Durchführung
eines oder mehrerer Assays mit einer Vielzahl von in Reaktionsgefäßen enthaltenen Reaktionsmischungen
beteiligt sind, zusammenfasst und koordiniert. Ein oder mehrere
Inkubatoren tragen mehrere Gefäße in einer
temperaturgeregelten Kammer und ermöglichen es, dass einzelne Gefäße automatisch
in der Kammer platziert oder aus dieser entfernt werden.
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Die
Merkmale und die Eigenschaften der vorliegenden Erfindung, einschließlich der
Verfahren zum Betrieb und der Funktion und der Wechselbeziehung
der Strukturelemente, werden bei Berücksichtigung der folgenden
Beschreibung und der angefügten
Ansprüche
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen, die alle einen Teil dieser Offenbarung bilden, deutlich,
wobei gleiche Bezugszeichen korrespondierende Teile in den verschiedenen
Figuren bezeichnen.
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Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Darstellung eines automatisierten nukleinsäurebasierten
diagnostischen Analysators;
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2 ist
eine perspektivische Darstellung des strukturellen Rahmens des Analysators;
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3 ist
eine Draufsicht eines Teils einer Assay-Verarbeitungsplattform des Analysators;
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4 ist
eine Explosionsdarstellung der Assay-Verarbeitungsplattform;
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5 ist
eine Draufsicht eines Probenringes und eines Rades für Pipettenspitzen
der Assay-Verarbeitungsplattform des Analysators;
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6 ist
eine perspektivische Darstellung, die den Probenring und das Rad
für die
Pipettenspitzen zeigt;
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6A ist eine Darstellung eines Teilquerschnitts
entlang der Linie 6A-6A in 5;
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7 ist
eine perspektivische Darstellung eines mehrachsigen Mischers der
Verarbeitungsplattform des Analysators;
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8 ist
eine Draufsicht des mehrachsigen Mischers;
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9 ist
eine Seitenansicht des mehrachsigen Mischers;
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10 ist eine Draufsicht des mehrachsigen Mischers
mit Behälterhaltern
und einer davon entfernten Drehtellerabdeckung;
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11 ist eine Querschnittsdarstellung des mehrachsigen
Mischers, die in Richtung 11-11 in 10 aufgenommen
worden ist;
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12 ist eine perspektivische Darstellung einer
Antriebsbaugruppe des mehrachsigen Mischers;
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13 ist eine perspektivische Darstellung eines
Transportmechanismus der Verarbeitungsplattform des Analysators;
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14 ist eine perspektivische Darstellung einer
Stellhakenbefestigungsplatte und eines Stellhakenantriebs des Transportmechanismus,
mit dem Stellhakenelement mit einem Reaktionsgefäß in Eingriff und in einer
zurückgezogenen
Position;
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15 ist die gleiche Darstellung wie in 14, mit der Ausnahme, dass das Stellhakenelement
in der ausgefahrenen Position vorliegt;
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16 ist eine Explosionsdarstellung des Transportmechanismus;
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17 ist eine Seitenansicht einer Temperaturanstiegsstation
der Verarbeitungsplattform des Analysators;
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18 ist eine Vorderansicht der Temperaturanstiegsstation;
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19 ist eine perspektivische Darstellung eines
drehbaren Inkubators der Verarbeitungsplattform des Analysators;
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20 ist eine Explosionsdarstellung eines Teils
eines Gehäuses
und von Schließmechanismen für Zugangsöffnungen
entsprechend einer ersten Ausführungsform
des drehbaren Inkubators;
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21 ist eine Teilansicht eines Schrägscheiben-Linearmischers des
drehbaren Inkubators, dargestellt im Eingriff mit dem Reaktionsgefäß, das in einer
bevorzugten Betriebsart des Analysators verwendet wird;
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22 ist eine Explosionsdarstellung der ersten Ausführungsform
des drehbaren Inkubators;
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23 ist eine perspektivische Darstellung des drehbaren
Inkubators entsprechend einer zweiten Ausführungsform des drehbaren Inkubators;
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23A ist eine Explosionsdarstellung der zweiten
Ausführungsform
des drehbaren Inkubators;
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23B ist eine Teilexplosionsdarstellung eines Schließmechanismus
einer Zugangsöffnung der
zweiten Ausführungsform
des drehbaren Inkubators;
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23C ist eine Explosionsdarstellung eines Gefäß-Träger-Karussells
der zweiten Ausführungsform
des drehbaren Inkubators;
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24 ist eine perspektivische Darstellung einer
magnetischen Trenn-Waschstation der Verarbeitungsplattform des Analysators
mit einer davon entfernten Seitenplatte;
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25 ist ein transversaler Teilquerschnitt der magnetischen
Trenn-Waschstation;
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25A ist ein transversaler Teilquerschnitt der
Spitze eines Ansaugröhrchens
der magnetischen Trenn-Waschstation
mit einer kontaminations-limitierenden kleinen Spitze, die an ihrem
Ende getragen wird;
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26 ist eine Explosionsdarstellung einer Gefäß-Trägereinheit,
einer Orbitalmischerbaugruppe und einer Trennplatte der magnetischen Trenn-Waschstation;
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27 ist eine Darstellung eines Teilquerschnitts
einer Waschpuffer-Dispensionsdüse,
eines Ansaugröhrchens
mit einer Kontaminations-limitierenden kleinen Spitze im Eingriff
mit einem Ende davon und einer Gefäß-Trägereinheit der magnetischen Trenn-Waschstation,
wobei ein in einer Betriebsart des Analysators verwendetes Reaktionsgefäß der Mehrfachröhrcheneinheit,
das von der Gefäß-Trägereinheit
getragen wird und das Ansaugröhrchen
und die Kontaminations-limitierende
kleine Spitze, die in ein Reaktionsgefäß der Mehrfachröhrcheneinheit eingebracht
ist, dargestellt wird;
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28 ist eine Darstellung eines Teilquerschnitts
der Waschpuffer-Dispensionsdüse,
des Ansaugröhrchens
und der Gefäß-Trägereinheit
der magnetischen Trenn-Waschstation, wobei die Mehrfachröhrcheneinheit,
die von der Gefäß-Trägereinheit getragen
wird, und das Ansaugröhrchen
im Eingriff mit der Kontaminations-limitierenden kleinen Spitze stehend,
die in einer Kontaminations-limitierenden Element- Haltestruktur der
Mehrfachröhrcheneinheit gehalten
wird, dargestellt wird;
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29A-29D zeigen
einen Teilquerschnitt einer ersten Ausführungsform einer Ablöseöffnung für kleine
Spitzen einer kleine Spitzen-Abstreifplatte der magnetischen Trenn-Waschstation und
einen Ablösevorgang
einer kleine Spitzen mittels der Ablöseöffnung für kleine Spitzen;
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30A-30D zeigen
einen Teilquerschnitt einer zweiten Ausführungsform einer Ablöseöffnung für kleine
Spitzen und einen Ablösevorgang einer
kleinen Spitze mittels der Ablöseöffnung für kleine
Spitzen;
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31A zeigt eine Draufsicht einer dritten Ausführungsform
einer Ablöseöffnung für kleine
Spitzen einer Abstreifplatte für
kleine Spitzen der magnetischen Trenn-Waschstation;
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31B-31C zeigen
einen Teilquerschnitt der dritten Ausführungsform der Ablöseöffnung für kleine
Spitzen und einen Ablösevorgang
einer kleinen Spitze mittels der Ablöseöffnung für kleine Spitzen;
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32 ist eine perspektivische Darstellung eines
Orbitalmischers, von dem eine Frontplatte entfernt worden ist;
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33 ist eine Explosionsdarstellung des Orbitalmischers
der Verarbeitungsplattform des Analysators;
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34 ist eine Draufsicht von oben des Orbitalmischers;
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35 ist eine perspektivische Aufsicht auf eine
Reagenz-Kühlkassette
der Verarbeitungsplattform des Analysators;
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36 ist eine perspektivische Aufsicht auf eine
Reagenz-Kühlkassette
mit dem davon entfernten Behälterträger;
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37 ist eine Draufsicht von unten der Reagenz-Kühlkassette;
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38 ist eine Explosionsdarstellung der Reagenz-Kühlkassette;
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39 ist eine perspektivische Aufsicht auf den modularen
Behälterträger der
Reagenz-Kühlkassette;
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40 ist eine perspektivische Darstellung einer
ersten Ausführungsform
eines Luminometers der Verarbeitungsplattform des Analysators;
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41 ist eine teilweise Explosionsdarstellung des
Luminometers der ersten Ausführungsform;
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42A ist eine perspektivische Teilansicht eines
Transportmechanismus für
Gefäße der ersten Ausführungsform
des Luminometers;
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42B ist eine Seitenansicht des Transportmechanismus
für Gefäße der ersten
Ausführungsform
des Luminometers;
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42C ist eine Draufsicht auf den Transportmechanismus
für Gefäße der ersten
Ausführungsform
des Luminometers;
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43 ist eine Abrissdarstellung der zweiten Ausführungsform
des Luminometers;
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44 ist eine Explosionsdarstellung einer Türbaugruppe
für eine
Mehrfachröhrcheneinheit
des Luminometers der zweiten Ausführungsform;
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45 ist eine Explosionsdarstellung einer Schließbaugruppe
für eine
Photosensorblende des Luminometers der zweiten Ausführungsform;
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45A ist eine perspektivische Darstellung einer
Lochblende der Schließbaugruppe
des Luminometers der zweiten Ausführungsform;
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46 ist eine perspektivische Darstellung einer
Aufnahmebehälter-Positioniererbaugruppe
des Luminometers der zweiten Ausführungsform, die einen Aufnahmebehälter-Positionierer, der
innerhalb eines Rahmen des Aufnahmebehälter-Positionierers angeordnet
ist, beinhaltet;
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47 ist eine perspektivische Darstellung des Aufnahmebehälter-Positionierers;
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48 ist eine Seitenansicht der Aufnahmebehälter-Positioniererbaugruppe;
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49 ist eine perspektivische Darstellung, welche
den Aufnahmebehälter-Positionierer
der Aufnahmebehälter-Positioniererbaugruppe
im Betrieb darstellt, wie er eine Mehrfachröhrcheneinheit, die in einer
Betriebsart des Analysators verwendet wird, ergriffen hat;
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50 ist eine perspektivische Darstellung eines
Transportmechanismus einer Mehrfachröhrcheneinheit des Luminometers
der zweiten Ausführungsform;
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51 ist eine perspektivische Teildarstellung, welche
den Transporter einer Mehrfachröhrcheneinheit
und die Antriebswelle des Transporters der Mehrfachröhrcheneinheit
des Luminometers darstellt;
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52 ist eine perspektivische Darstellung eines
unteren Chassis des Analysators;
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53 ist eine perspektivische Darstellung der rechten
Schublade des unteren Chassis;
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54 ist eine perspektivische Darstellung der linken
Schublade des unteren Chassis;
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55 ist eine perspektivische Darstellung eines
Probenröhrchenkorbes,
wie es in einer Betriebsart des Analysators verwendet wird;
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56 ist eine Grundrissdraufsicht des Probenröhrchenkorbes;
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57 ist ein Teilquerschnitt des Probenröhrchenkorbes
durch die Linie „57-57" in 55;
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58 ist eine perspektivische Darstellung einer
Mehrfachröhrcheneinheit,
wie sie in einer Betriebsart des Analysators verwendet wird;
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59 ist eine Seitenansicht einer Kontaktbegrenzenden
kleinen Pipettenspitze, wie sie in einer Betriebsart des Analysators
der vorliegenden Erfindung verwendet wird und von der in 58 dargestellten Mehrfachröhrcheneinheit getragen wird;
und
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60 ist eine vergrößerte Unteransicht der Mehrfachröhrcheneinheit,
gesehen in Richtung des Pfeils „60" in 58.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform Übersicht über den Analysator Ein automatisierter
diagnostischer Analysator wird allgemein mit der Referenznummer 50 in 1 und 2 bezeichnet.
Der Analysator 50 hat ein Gehäuse 60, das über eine
interne Rahmenstruktur 62, die vorzugsweise aus Stahl hergestellt
ist, gebaut wird. Der Analysator 50 wird bevorzugt durch
Laufräder 64 gestützt, die
strukturell derart an der Rahmenstruktur 62 befestigt sind,
dass sie den Analysator beweglich machen.
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Die
verschiedenen, bei der Durchführung
eines automatisierten Assays involvierten Stationen und die Assayproben
sind innerhalb des Gehäuses 60 untergebracht.
Zusätzlich
sind die verschiedenen Lösungen,
Reagenzien und anderen Materialien, die bei der Durchführung des
Assays verwendet werden, bevorzugt innerhalb des Gehäuses 60 untergebracht,
so wie die Abfallprodukte, die gebildet werden, wenn Assays mit
dem Analysator 50 durchgeführt werden.
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Das
Gehäuse 60 hat
eine Ladeöffnung
für ein
Testgefäß 68,
das in 1 dargestellt wird, zum Anordnen
in einer nach vorne gewandten Platte des Gehäuses 60, die jedoch
ebenso in anderen Platten des Gehäuses 60 angebracht
werden könnte.
Eine Pipettentür 70 mit
einem Sichtfenster 72 und eine Karusselltür 74 mit
einem Sichtfenster 76 sind über einer üblicherweise horizontalen Arbeitsoberfläche 66 angeordnet.
Eine nach vorne herausragende, gebogene Platte 78 nimmt
ein Probenkarussell auf, das weiter unten beschrieben wird. Eine
aufklappbare bogenförmige
Probentür 80 ist
derart mit dem Gehäuse zentral
verbunden, dass sie im Bezug auf die bogenförmige Platte 78 derart
vertikal drehbar gelagert ist, um den Zugang zu einem vorderen Teil
des Probenkarussells hinter der Platte 78 zu ermöglichen.
Sensoren zeigen an, wann die Türen
geschlossen sind, und die Probentür 80, die Karusselltür 74 und
die Pipettentür 70 sind
während
des Betriebs des Analysators verschlossen. Der Schließmechanismus
für jede Tür besteht
bevorzugt aus einem Haken, der mit einem DC-Drehmagneten (ausgelegt
für den
Dauerbetrieb) mit einer Federrückstellung
verbunden ist. Bevorzugte Drehmagneten sind bei Lucas Control Systems
aus Vandalia, Ohio, Model-Nummern L-2670-034 und L-1094-034 erhältlich.
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Ein
Erweiterungsabschnitt 102, der bevorzugt aus einem transparenten
oder durchscheinenden Material hergestellt wird, erstreckt sich über den oberen
Teil des Gehäuses 60,
um einen vertikalen Leerraum für
bewegliche Komponenten innerhalb des Gehäuses 60 bereitzustellen.
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Die
Assays werden primär
auf einer Verarbeitungsplattform 100 durchgeführt, welches
der übliche
Standort der verschiedenen Assaystationen des unten beschriebenen
Analysators 50 ist. Zur Vereinfachung der Darstellung wird
die Verarbeitungsplattform 200 in 2 ohne
jegliche darauf befestigte Assaystationen dargestellt. Die Verarbeitungsplattform 200 umfasst
eine Bezugsplatte 82, an welcher die verschiedenen Stationen
direkt oder indirekt befestigt sind. Die Bezugsplatte 82 umfasst
bevorzugt eine maschinell hergestellte Aluminiumplatte. Die Verarbeitungsplattform 200,
die auch als Chemieplattform bekannt ist, teilt das Innere des Gehäuses in
den Chemiebereich, oder obere Chassis, über der Bezugsplatte 82 und
den Aufbewahrungsbereich, oder untere Chassis 1100, der
unter der Bezugsplatte 82 angeordnet ist.
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Zahlreiche
Gebläse
und Lüftungsöffnungen werden
bevorzugt im oberen Chassiabschnitt des Gehäuses 60 bereitgestellt,
um eine Luftzirkulation durch das obere Chassis zu erzeugen, um
dadurch überhöhte Temperaturen
im oberen Chassis zu vermeiden.
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Da
der Analysator 50 computergesteuert ist, hat der Analysator 50 eine
Computersteuerung, die schematisch als Box 1000 in 2 dargestellt
ist, auf der Hochleistungssoftware zur Analysatorsteuerung läuft, die
als „Assay-Manager-Programm" bekannt ist. Das
Assay-Manager-Programm
hat eine Steuerungsroutine, welche die Bewegungen der Testproben über die
Chemieplattform 200 überwacht
und steuert.
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Das
Computersystem 1000, das den Analysator 50 steuert,
kann ein autonomes Computersystem beinhalten, das einen CPU, eine
Tastatur und einen Monitor hat und wahlweise eine Druckvorrichtung
enthalten kann. Ein transportierbarer Wagen kann ebenso zum Aufbewahren
und Tragen der verschiedenen Computerkomponenten bereitgestellt werden.
Wechselweise kann die Computerhardware zum Betrieb der Software
zur Analysatorsteuerung integral innerhalb des Gehäuses 60 des
Analysators 50 untergebracht sein.
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Die
Analysatorsteuerung für
die einfachen Einheiten, wie z.B. die Steuerung der Elektromotoren und
Heizkörper,
die im ganzen Analysator 50 verwendet werden, und die Überwachung
der Flüssigkeitsstände innerhalb
der Vorratsflüssigkeits-
und Abwasserbehälter
wird durch eine eingebaute Steuerung durchgeführt, die bevorzugt einen Motorola
68332 Mikroprozessor umfasst. Schrittmotoren, die im ganzen Analysator
verwendet werden, werden ebenfalls bevorzugt durch vorprogrammierte,
serienmäßig produzierte
Mikroprozessorchips gesteuert, die bei E-M Technologies, Bala Cynwyd,
Pennsylvania erhältlich sind.
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Die
Verarbeitungsplattform 200 wird schematisch in den 3 und 4 dargestellt. 3 stellt
einen schematischen Grundriss eines Teils der Verarbeitungsplattform 200 dar,
und 4 stellt eine schematische perspektivische Ansicht
des Verarbeitungsdecks dar. Die Bezugsplatte 82 bildet
die Basis der Verarbeitungsplattform 200, auf der alle
Stationen direkt oder indirekt angebracht sind.
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Die
Verarbeitungsplattform 200 hat eine Reaktionsgefäß-Eingabewarteschlange 150,
die von der Öffnung 68 vor
dem Gehäuse 60 ausgeht.
Eine Vielzahl von Reaktionsgefäßen werden
in gestapelter Form in die Eingabewarteschlange 150 geladen.
Der Zweck der Eingabewarteschlange ist es, eine festgesetzte Zahl
von Reaktionsgefäßen zu halten
und sie der Reihe nach in einer Aufnahme-Position zum Aufnehmen
durch einen Transportmechanismus (untenstehend beschrieben) bereitzustellen.
Ein Reflektionssensor in der Aufnahme-Position bestätigt die Anwesenheit eines
Gefäßes in dieser
Position. Die Eingabewarteschlange hat ebenso eine Vorrichtung zum Zählen der
darin befindlichen Gefäße zu einem
jeweils festgelegten Zeitpunkt.
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Eine
Reaktionsgefäß-Transporterbaugruppe
(nicht dargestellt) innerhalb der Warteschlange bewegt die Gefäße entlang
eines Gefäß-Transportweges
in Richtung auf die Aufnahme-Position zu. Optische Sensoren zeigen
an, wann die Transporterbaugruppe in ihrer Ausgangsposition und
in der vollständig
ausgefahrenen Position ist. Die Warteschlange hat eine Schublade,
die zum Laden der Gefäße darin
herausgezogen werden kann. Bevor die Schublade geöffnet wird,
muss sie jedoch entriegelt werden und der Transporter muss den Gefäß-Transportweg freimachen.
Wenn die Schublade wieder hereingeschoben wird, wird sie verschlossen
und der Transporter ergreift die Gefäße und bewegt diese in die Aufnahmeposition.
Optische Sensoren zeigen an, wenn die Schublade geschlossen ist
und wenn der Transporter ein Gefäß ergriffen
hat. Da jedes Gefäß aus der
Aufnahme-Position durch den Transportmechanismus entfernt wird,
befördert
der Gefäßtransporter
die Gefäße eine
Gefäßbreite
weit, so dass das nächste
Gefäß sich in
der Aufnahme-Position befindet.
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Die
Reaktionsgefäße sind
bevorzugt integral ausgebildete lineare Anordnungen von Teströhrchen und
bekannt als Mehrfachröhrcheneinheit
oder MTUs. Die bevorzugten Reaktionsgefäße (MTUs) werden weiter unten
im Detail beschrieben.
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Eine
erste Ringbaugruppe, die in der bevorzugten Ausführungsform einen Probenring 250 umfasst,
ist auf einer schwenkbaren Montageplatte 130 im Abstand über der
Bezugsplatte 82 befestigt. Der Probenring 250 ist
für gewöhnlich kreisförmig und enthält bevorzugt
bis zu 9 Probenkörbe 300 in
einem dazugehörigen
ringförmigen
Flüssigkeitsbehälter-Trägerabschnitt,
und jeder der Probenkörbe
enthält
bevorzugt 20 Proben-enthaltende Behälter oder Teströhrchen 320.
Der Probenring 250 ist ausgebildet und angeordnet, um über eine
erste üblicherweise
vertikale Drehachse drehbar zu sein, und liefert die Probenröhrchen 320 zu
einer Proben-Pipettierbaugruppe 450, bevorzugt einem automatisierten Roboter-Pipettier-System.
Der vordere Abschnitt des Probenrings 250 ist durch die
im Gehäuse 60 vorgesehene
aufklappbare Karusselltür 80 zugänglich,
so dass Körbe 300 mit
Teströhrchen 320 einfach
auf den Probenring 250 geladen und vom Probenring heruntergeladen
werden können.
Der Probenring 250 wird durch einen Motor betrieben, wie
weiter unten noch detaillierter beschrieben wird.
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Eine
zweite Ringbaugruppe, die in der bevorzugten Ausführungsform
ein Rad für
Pipettenspitzen 350 umfasst, ist in einem inneren Abschnitt
des Probenrings 250 angeordnet, so dass zumindest ein Teil des äußeren Umfangs
des Rades für
Pipettenspitzen 350 radial im Inneren der inneren Peripherie
des Rings 250 angeordnet ist. Das Rad für Pipettenspitzen 350 trägt eine
Vielzahl von handelsüblichen
Packungen mit Pipettenspitzen. Das Rad für Pipettenspitzen 350 ist
motorbetrieben, um sich unabhängig vom
Probenring 250 über
eine zweite Drehachse, die im Allgemeinen parallel zur ersten Drehachse
des Probenrings 250 liegt, zu drehen.
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Eine
innere drehbare Baugruppe, die ausgebildet und angeordnet ist, um
eine Vielzahl von Flüssigkeitsbehältern zu
tragen, wird auf einem inneren Abschnitt des Rades für Pipettenspitzen 350 bereitgestellt.
In der bevorzugten Ausführungsform
umfasst die innere drehbare Baugruppe einen mehrachsigen Mischer 400,
der radial im Innern des Rads für Pipettenspitzen 350 (d.h.,
der zweiten Ringbaugruppe) und des Probenringes 250 (d.h.,
die erste Ringbaugruppe) angeordnet ist. Der mehrachsige Mischer 400 hat
einen drehbaren Drehteller 414, der um eine dritte Drehachse
drehbar ist, die im Allgemeinen parallel zur ersten und zweiten
Drehachse liegt und auf der vier unabhängig und exzentrisch drehbare
Behälterhalter 406 befestigt
sind. Jeder der Behälterhalter 406 nimmt
einen Behälter
auf, bevorzugt in Form einer Kunststoffflasche, die eine flüssige Suspension
aus magnetischen Partikeln mit immobilisierten Polynukleotiden und
Polynukleotidsonden zum Einfangen enthält. Jeder Behälterhalter 406 hat für gewöhnlich eine
zylindrische Form und hat eine Symmetrieachse oder Drehachse. Der
mehrachsige Mischer 400 dreht in Bezug auf das Zentrum
des Halters 406 jeden der Behälter exzentrisch, während zur gleichen
Zeit der Drehteller 414 derart um sein Zentrum rotiert,
um ein im Wesentlichen regelmäßiges Schütteln der
Behälter
zu ermöglichen,
damit die magnetischen Partikel innerhalb der Flüssigkeit in Suspension bleiben.
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Die
Proben-Pipettierbaugruppe oder Roboter 450 ist an der Rahmenstruktur 62 (siehe 2)
in einer Position über
dem Probenring 250 und dem Rad für Pipettenspitzen 350 befestigt.
Die Proben-Pipettierbaugruppe 450 hat eine Pipettiereinheit 456 mit
einer röhrchenförmigen Sonde 457,
die an einer Gerüstbaugruppe
befestigt ist, um eine X,Y,Z-Bewegung zu ermöglichen. Besonders die Pipettiereinheit 465 ist
in der Y-Richtung entlang einer in einer lateralen Schiene 454 ausgebildeten
Bahn 458 geradlinig bewegbar, und die laterale Schiene 454 ist
in der X-Richtung entlang der längslaufenden
Bahn 452 der Länge
nach bewegbar. Die Pipettiereinheit 456 ermöglicht eine
vertikale oder eine Bewegung entlang der Z-Achse der Sonde 457. Antriebsmechanismen innerhalb
der Proben-Pipettierbaugruppe 450 bringen die Pipettiereinheit 456 zu
den richtigen X,Y,Z-Koordinaten innerhalb des Analysators 50,
um Flüssigkeiten
zu pipettieren, die Sonde 457 der Pipettiereinheit 456 zu
spülen,
um eine Schutzspitze von einem Ende der Sonder 457 der
Pipettiereinheit 456 abzustreifen oder um die Pipettiereinheit 456 bei Nichtgebrauch
zu verstauen, z.B. in einer „Ausgangs"-Position. Jede Achse der Proben-Pipettierbaugruppe 450 wird
auf bekannte und konventionelle Weise durch einen Schrittmotor betrieben.
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Die
Pipettierbaugruppe ist bevorzugt ein serienmäßig hergestelltes Produkt.
Zurzeit wird der Robotic Sample Processor, Modellnummer RSP9000, erhältlich bei
Cavro Inc. in Sunnyvale, Kalifornien, bevorzugt. Dieses Modell hat
einen einzelnen Gerüstarm.
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Die
Proben-Pipettierbaugruppe 450 ist bevorzugt mit einer Spritzenpumpe
(nicht dargestellt) (Cavro XP 3000 ist verwendet worden) und einer DC-betriebenen
Diaphragmasystem-Flüssigkeitsspülpumpe (nicht
dargestellt) verbunden. Die Spritzenpumpe der Proben-Pipettierbaugruppe 450 ist bevorzugt
mit der internen Rahmenstruktur 62 innerhalb des Gehäuses 60 des
Analysators 50 in einer Position über der linken Seite der Chemieplattform 200 befestigt,
und ist mit der Pipettiereinheit 456 über geeignete Leitungen (nicht
dargestellt) oder andere Verbindungsstrukturen verbunden.
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Eine
Probenbereitstellungsöffnung 252 ist
in der Montageplatte 130 vorgesehen, so dass die Proben-Pipettierbaugruppe 450 Zugang
zu einem Reaktionsgefäß 160 in
der Eingangswarteschlange 150 erhält, die unter der Montageplatte 130 angeordnet ist.
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Die
Proben-Pipettierbaugruppe 450 des Analysators 50 greift
vom Probenring 250 getragene Probenröhrchen 320 durch die Öffnungen 140, 142 einer
erhöhten
Deckplatte 138 und greift sich Pipettenspitzen, die vom
Rad für
Pipettenspitzen 350 nahe der hinteren Abschnitte des Probenrings 250 bzw. des
Rades für
Pipettenspitzen 350 getragen werden. Dementsprechend erhält ein Praktiker
durch das Öffnen
der Karusselltür 80 während des
Betriebs des Analysators Zugang zu den vorderen Abschnitten des
Probenrings 250 und der Rades für Pipettenspitzen 350,
ohne die Pipettiervorgänge
zu beeinträchtigen.
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Eine
Station zum Spülen/Beseitigen
von Spitzen 340 ist neben dem Probenring 250 auf
der Montageplatte 130 angrenzend angeordnet. Die Station 340 hat
eine Röhre
zum Beseitigen der Spitzen 342 und ein Waschbecken 346.
Während
der Probenvorbereitung kann sich die Pipettiereinheit 456 der
Proben-Pipettierbaugruppe 450 in Position über das
Waschbecken 346 bringen, wo die röhrchenförmige Sonde 457 durch
Pumpen von destilliertem Wasser durch die Sonde 457 gespült werden
kann, wobei das Waschbecken 346 bevorzugt durch einen flexiblen
Schlauch (nicht dargestellt) mit einem Behälter für Flüssigkeitsabfälle im unteren
Chassis 1100 verbunden ist.
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Die
Röhre zum
Beseitigen der Spitzen 342 umfasst ein aufrechtes röhrchenförmiges Element. Während der Übertragung
einer Probe von einem Probenröhrchen 320 in
ein Reaktionsgefäß 160 wird eine
verlängerte
Pipettenspitze am Ende der röhrchenförmigen Sonde 457 der
Pipettiereinheit 456 kraftschlüssig befestigt, so dass das
Probenmaterial nicht mit der röhrchenförmigen Sonde 457 der
Pipettiereinheit 456 in Kontakt kommt, wenn Material aus einem
Probenröhrchen 320 in
die verlängerte
Pipettenspitze aufgezogen wird. Nachdem eine Probe von einem Probenröhrchen 320 übertragen
worden ist, ist es wichtig, die zum Übertragen der Probe verwendete
Pipettenspitze nicht noch einmal für eine andere nicht verwendete
Probe zu verwenden. Daher bewegt sich nach dem Übertragen der Probe die Pipettiereinheit 456 in
eine Position über
der Röhre
zum Beseitigen der Spitzen 342 und wirft die verwendete Einweg-Pipettenspitze
in die Röhre
zum Beseitigen der Spitzen 342, die mit einem der im unteren
Chassis 1100 getragenen Behälter für Feststoffabfälle verbunden
ist, ab.
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Eine
verlängerte
Pipettenspitze ist ebenfalls bevorzugt kraftschlüssig mit der Sonde 457 zum Übertragen
des Reagenzes zum Einfangen von Targets aus vom mehrachsigen Mischer 400 getragenen Behältern in
ein Reaktionsgefäß 160 verbunden. Nach
der Übertragung
des Reagenzes wird die Pipettenspitze beseitigt.
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Wie
bereits festgestellt, sind der Probenring 250, das Rad
für die
Pipettenspitzen 350 und der mehrachsige Mischer 400 bevorzugt
auf einer klappbaren Montageplatte 130 (siehe
-
5 und 6),
die über
der Bezugsplatte 82 getragen wird, befestigt. Die Montageplatte 130 ist an
ihrem hinteren Ende 132 klappbar (siehe 6), so
dass die darauf befestigte Platte und der Ring 250, das
Rad 350 und der Mischer 400 aufwärts geschwenkt
werden können,
um den Zugang zum Bereich der Chemieplattform unter der Montageplatte zu
ermöglichen.
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Ein
erster oder rechter Transportmechanismus 500 ist auf der
Bezugsplatte 82 unter der Montageplatte 130 und
dem Probenring 250 im Allgemeinen auf der gleichen Ebene
wie die Eingangswarteschlange 150 befestigt. Der Transportmechanismus 500 hat
einen sich drehenden Hauptabschnitt 504, der eine Gefäß-Trägerbaugruppe
und einen ausfahrbaren Stellhaken 506, der innerhalb des
Hauptabschnitts 504 und in Bezug darauf mit Hilfe einer
angetriebenen Hakenelement-Antriebsbaugruppe ausfahrbar und einziehbar
ist, definiert. Jedes der Reaktionsgefäße 160 hat bevorzugt
handhabbare Strukturen, die in den ausfahrbaren Stellhaken 506 eingreifen
können,
so dass der Transportmechanismus 500 ein Reaktionsgefäß 160 ergreifen
und handhaben kann und es von einem Ort auf der Verarbeitungsplattform 200 zu
einem anderen bewegen kann, da das Reaktionsgefäß während der Durchführung eines
Assays innerhalb des Reaktionsgefäßes 160 der Reihe
nach von einer Station zur anderen bewegt wird.
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Ein
zweiter oder linker Transportmechanismus 502 mit einer
im Wesentlichen identischen Konstruktion wie der erste Verteilerarm 500 ist
ebenso. auf der Verarbeitungsplattform 200 enthalten.
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Eine
Vielzahl von Parkstationen für
Gefäße 210 ist
ebenfalls unter der Montageplatte 130 angeordnet. Die Parkstationen 210,
wie ihr Name bereits impliziert, sind Strukturen zum Halten von
Proben-enthaltenden Reaktionsgefäßen, bis
die Assay-durchführenden
Stationen auf der Verarbeitungsplattform 200 des Analysators 50 bereit sind, die
Reaktionsgefäße aufzunehmen.
Die Reaktionsgefäße werden
durch den Transportmechanismus 500 je nach Erfordernis
in die Stationen zum Abstellen 210 eingeführt und
zurückgeholt.
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Ein
rechter Orbitalmischer 550 ist an der Bezugsplatte 82 befestigt
und nimmt darin eingesetzte Reaktionsgefäße 160 durch den rechten
Transportmechanismus 500 auf. Der Orbitalmischer wird bereitgestellt,
um die Inhalte des Reaktionsgefäßes 160 zu
vermengen. Nachdem das Vermengen beendet ist, entfernt der rechte
Transportmechanismus 500 das Reaktionsgefäß vom rechten
Orbitalmischer 550 und bewegt es zu einem anderen Ort auf
der Verarbeitungsplattform.
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Viele
Inkubatoren 600, 602, 604, 606 mit
im Wesentlichen identischen Aufbau werden bereitgestellt. Inkubatoren 600, 602, 604,
und 606 sind bevorzugt drehbare Inkubatoren. Obgleich das
jeweils durchzuführende
Assay und die gewünschte
Durchsatzleistung die gewünschte
Anzahl der erforderlichen Inkubatoren bestimmen wird, werden bevorzugt vier
Inkubatoren im Analysator 50 bereitgestellt.
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Wie
im Detail weiter unten beschrieben wird, hat jeder Inkubator (600, 602, 604, 606)
eine erste und kann auch eine zweite Gefäßzugangsöffnung haben, durch die ein
Transportmechanismus 500 oder 502 ein Reaktionsgefäß 160 in
den Inkubator einführen
kann oder ein Reaktionsgefäß 160 aus dem
Inkubator herausholen kann. Innerhalb jedes Inkubators (600, 602, 604, 606)
befindet sich ein drehbares Gefäß-Trägerkarussell,
das eine Vielzahl von Reaktiongefäßen 160 innerhalb
einzelner Gefäßstationen
aufweist, während
die Gefäße inkubiert
werden. Für
das diagnostische Assay auf Nukleinsäurebasis, das bevorzugt mit
dem Analysator 50 durchgeführt wird, ist ein erster drehbarer
Inkubator 600 ein Inkubator zum Ziel-Einfangen und Annealing,
ein zweiter drehbarer Inkubator 602 ist ein temperaturgeregelter
Pre- Read-Inkubator
zum Abkühlen
(auch bekannt als ein „AT-Inkubator"), ein dritter drehbarer
Inkubator 604 ist ein Amplifikationsinkubator und ein vierter
drehbarer Inkubator 606 ist ein Hybridisations-Schutzassayinkubator.
Der Aufbau, die Funktion und die Rolle der Inkubatoren bei der allgemeinen Durchführung des
Assays werden im Detail weiter unten beschrieben.
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Die
Verarbeitungsplattform 200 hat bevorzugt ebenfalls eine
Vielzahl von Temperaturanstiegsstationen 700. Zwei dieser
Stationen 700 werden an der Bezugsplatte 82 befestigt
zwischen den Inkubatoren 602 und 604 in 3 dargestellt.
Zusätzliche Anstiegsstationen
können
an anderen Stellen auf der Verarbeitungsplattform 200 angeordnet
sein, wo sie für
einen der Transportmechansimen 500, 502 zugänglich sind.
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Ein
Reaktionsgefäß 160 kann
entweder durch einen Transportmechanismus 500 oder 502 in einer
Temperaturanstiegsstation 700 angeordnet werden oder aus
ihr entfernt werden. Jede Anstiegsstation 700 erhöht entweder
oder erniedrigt die Temperatur des Reaktionsgefäßes und seines Inhaltes bis
auf eine gewünschte
Temperatur, bevor das Gefäß in einem
anderen Inkubator oder einer anderen Temperatur empfindlichen Station
angeordnet wird. Durch das Einstellen des Reaktionsgefäßes und
seines Inhaltes auf eine gewünschte
Temperatur vor dem Einsetzen in einen der Inkubatoren (600, 602, 604, 606),
werden Temperaturveränderungen
innerhalb des Inkubators minimiert.
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Die
Verarbeitungsplattform 200 hat ebenfalls magnetische Trenn-Waschstationen 800 zur
Durchführung
eines magnetischen Trenn-Waschvorganges. Jede magnetische Trenn-Waschstation 800 kann
jeweils einen Waschvorgang an einem Reaktionsgefäß 160 aufnehmen und
durchführen.
Um daher die gewünschte
Durchsatzleistung zu erzielen, werden fünf parallel arbeitende magnetische Trenn-Waschstationen 800 bevorzugt.
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Die
Gefäße 160 werden
durch den linken Transportmechanismus 502 in die magnetischen Trenn-Waschstationen 800 eingesetzt
und aus der magnetischen Trenn-Waschstationen 800 entfernt.
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Eine
Reagenz-Kühlkassette 900 ist
an der Bezugsplatte 82 in etwa zwischen den Inkubatoren 604 und 606 befestigt.
Die Reagenz-Kühlkassette 900 umfasst
eine Karussell-Struktur mit einer Vielzahl von Behältergefäßen zum
Halten der Flaschen mit Temperatur empfindlichen Reagenzien. Das
Karussell befindet sich innerhalb einer gekühlten Gehäusestruktur, die eine Abdeckung
mit darin ausgebildeten Löchern
für den
Pipettenzugang aufweist.
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Ein
zweiter oder linker Orbitalmischer 552, der im Wesentlichen
mit dem rechten Orbitalmischer 550 identisch ist, ist zwischen
den Inkubatoren 606 und 604 angeordnet. Der linke
Orbitalmischer 552 hat Düsen zum Dispensieren und Leitungen
zum Dispensieren von Flüssigkeiten
in das Reaktionsgefäß, das sich
innerhalb des linken Orbitalmischers 552 befindet.
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Eine
Reagenz-Pipettierbaugruppe oder Roboter 470 hat eine doppelte
Gerüststruktur,
die mit der Rahmenstruktur 62 (siehe 2)
verbunden ist und für
gewöhnlich über den
Inkubatoren 604 und 606 auf der linken Seite der
Verarbeitungsplattform 200 angeordnet ist. Insbesondere
hat die Reagenz-Pipettierbaugruppe 470 die Pipettiereinheiten 480 und 482.
Die Pipettiereinheit 480 hat eine röhrchenförmige Sonde 481 und
ist für
lineare Bewegungen ausgerichtet, für gewöhnlich in X-Richtung entlang
der Bahn 474 der seitlichen Schiene 476, und die
Pipettiereinheit 482, die eine röhrchenförmige Sonde 483 hat,
ist ebenso für
eine lineare Bewegung ausgerichtet, für gewöhnlich in X-Richtung entlang der
Bahn 484 der seitlichen Schiene 478. Die seitlichen
Schienen 476 und 478 können für gewöhnlich in Y-Richtung entlang
der senkrechten Bahn 472 versetzt werden. Jede Pipettiereinheit 480, 482 ermöglicht eigenständig eine
vertikale oder Z-Achsenbewegung der entsprechenden Sonde 481, 483.
Antriebsmechanismen innerhalb der Baugruppe 470 bringen die
Pipettiereinheiten 480, 482 an die richtigen X,Y,Z-Koordinaten innerhalb
des Analysators 50, um Flüssigkeiten zu pipettieren,
um die röhrchenförmigen Sonden 481, 483 der
entsprechenden Pipettiereinheiten 480, 482 zu
spülen
oder um die Pipettiereinheiten 480, 482 bei Nichtgebrauch
zu verstauen, z.B. in „Ausgangs"-Positionen. Jede
Achse der Pipettierbaugruppe 470 wird durch einen Schrittmotor
angetrieben.
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Die
Reagenz-Pipettierbaugruppe 470 ist bevorzugt ein serienmäßig hergestelltes
Produkt. Die derzeit bevorzugte Einheit ist der Cavro Robotics Sample
Processor, Modell RSP9000 mit zwei Gerüstarmen.
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Die
Pipettiereinheiten 480, 482 der Reagenz-Pipettierbaugruppe 470 sind
bevorzugt jeweils mit einer entsprechenden Spritzenpumpe (nicht
dargestellt) (die Cavro XP 300 ist verwendet worden) und einer DC-betriebenen
Diaphragmasystem-Flüssigkeitsspülpumpe verbunden.
Die Spritzenpumpen der Reagenz-Pipettierbaugruppe 470 sind
bevorzugt an der inneren Rahmenstruktur 62 innerhalb des
Gehäuses 60 des
Analysators 50 in einer Position über der linken Seite der Chemieplattform 200 befestigt und
sind mit den entsprechenden Pipettiereinheiten 480, 482 über geeignete
Röhren
(nicht dargestellt) oder andere Verbindungsstrukturen verbunden.
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Jede
Pipettiereinheit 480, 482 hat bevorzugt die Fähigkeit
zur Bestimmung kapazitiver Niveaus. Das Bestimmen kapazitiver Niveaus,
die für
gewöhnlich
in der medizinischen Instrumentationstechnik bekannt ist, macht
sich Veränderungen
der Kapazität
zu nutze, wenn das Dielektrikum eines kapazitiven Widerstandes,
der durch die Pipettiereinheit als eine Platte des kapazitiven Widerstandes
und die Struktur und Hardware, welche den durch die Pipettiereinheit ergriffenen
Behälter
umgibt, als gegenüberliegende Platte
gebildet wird, von Luft in Flüssigkeit überwechselt,
um zu bestimmen, wann die Sonde der Pipettiereinheit in die Flüssigkeit
innerhalb eines Behälters eingedrungen
ist. Durch Bestimmen der vertikalen Position der Sonde der Pipettiereinheit,
die durch das Überwachen
des Schrittmotors, der die vertikale Bewegung der Pipettiereinheit
steuert, bekannt sein dürfte,
kann der Flüssigkeitsstand
innerhalb des durch die Pipettiereinheit festgehaltenen Behälters bestimmt
werden.
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Die
Pipettiereinheit 480 überträgt Reagenzien
aus der Reagenz-Kühlkassette 900 in
Reaktionsgefäße, die
innerhalb des Inkubators 606 oder des Orbitalmischers 552 angeordnet
sind, und die Pipettiereinheit 482 überträgt Reagenzmaterialien aus der Reagenz-Kühlkassette 900 in
Reaktionsgefäße, die innerhalb
des Amplifikationsinkubators 604 oder des Orbitalmischers 552 angeordnet
sind.
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Die
Pipettiereinheiten 480, 482 nutzen die Bestimmung
der kapazitiven Niveaus, um den Flüssigkeitsstand innerhalb eines
Behälters
zu bestimmen und tauchen nur einen kleinen Teil des Endes der Sonde
der Pipettiereinheit ein, um Flüssigkeit
aus dem Behälter
zu pipettieren. Die Pipettiereinheiten 480, 482 senken
sich bevorzugt, wenn Flüssigkeit
in die entsprechenden röhrchenförmigen Sonden 481, 483 pipettiert
wird, um das Ende der Sonden in gleichbleibender Tiefe eingetaucht
zu lassen. Nach dem Aufziehen von Reagenz in die röhrchenförmige Sonde
der Pipettiereinheit 480 oder 482 bilden die Pipettiereinheiten
für den
Transport einen minimalen Luftspalt von 10 μl am Ende der entsprechenden Sonde 481 oder 483,
um sicherzustellen, dass keine Tropfen vom Ende der Sonde herunterfallen,
wenn die Pipettiereinheit über
die Chemieplattform 200 zu einer anderen Stelle bewegt
wird.
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Die
Ergebnisse der bevorzugt im Analysator 50 durchgeführten Assays
werden durch die Menge an Chemilumineszenz oder Licht, das von einem
Aufnahmebehälter 162 emittiert
wird, am Ende der entsprechenden Präparationsschritte ermittelt.
Insbesondere werden die Ergebnisse des Assays durch die Menge an
Licht, das durch einen mit hybridisierten Polynukleotidsonden assoziierten
Marker am Ende des Assays emittiert wird, bestimmt. Infolgedessen
hat die Bearbeitungsplattform 200 ein Luminometer 950 zum
Detektieren und/oder Quantifizieren der Menge an Licht, das durch
die Inhalte des Reaktionsgefäßes emittiert
wird. Kurz gesagt, umfasst das Luminometer 950 ein Gehäuse durch
das sich das Reaktionsgefäß unter
dem Einfluss eines Transportmechanismus, eines Photomultipliers
und assoziierter Elektronik bewegt. Verschiedene Ausführungsformen
des Luminometers werden weiter unten im Detail beschrieben.
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Die
Verarbeitungsplattform 200 hat bevorzugt ebenfalls eine
Deaktivierungswarteschlange 750. Das im Analysator 50 durchgeführte Assay schließt die Isolation
und Amplifikation von Nukleinsäuren
mit ein, die zumindest zu einem entsprechenden Organismus oder Zelle
gehören.
Daher ist es wünschenswert,
die Inhalte des Reaktionsgefäßes 160 zu
deaktivieren, üblicherweise
durch Dispensieren eines Reagenzes auf Bleichebasis in das Reaktionsgefäß 160 am
Ende des Assays. Diese Deaktivierung findet innerhalb der Deaktivierungswarteschlange 750 statt.
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Nach
der Deaktivierung werden die deaktivierten Inhalte des Reaktionsgefäßes 160 in
einem der Behälter
für Flüssigabfälle des
unteren Chassis 1100 gelagert und das verwendete Reaktionsgefäß wird in
einen dafür
bestimmten Behälter
für Feststoffabfälle innerhalb
des unteren Chassis 1100 geworfen. Das Reaktionsgefäß wird bevorzugt
nicht wiederverwendet.
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Analysatorbetrieb
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Der
Betrieb des Analysators 50 und der Aufbau, das Zusammenwirken
und das Wechselwirken der oben beschriebenen Stationen, Komponenten und
Module wird durch Beschreiben des Betriebs des Analysators 50 bei
Durchführung
einer Assayform, die mit dem Analysator 50 durchgeführt werden
kann, anhand einer einzelnen Testprobe erläutert. Andere diagnostische
Assays, welche die Verwendung einer oder mehrerer der hier beschriebenen
Stationen, Komponenten und Module erforderlich macht, können ebenso
mit dem Analysator 50 durchgeführt werden.
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Der
Analysator 50 wird anfänglich
durch das Laden von Vorratsflüssigkeiten
in das Gehäuse
zum Lagern von Flüssigkeiten
des untere Chassis 1100 und Verbinden der Vorratsflüssigkeitsbehälter zu
den geeigneten Schläuchen
(nicht dargestellt) für
einen Assaydurchlauf konfiguriert.
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Der
Analysator wird bevorzugt in einem sequentiellen Prozess hochgefahren,
wobei am Anfang Stationen oder Module hochgefahren werden, die im Verfahren
früh benötigt werden
und danach Stationen, die erst später im Verfahren benötigt werden. Das
dient zum Sparen von Energie und vermeidet auch starke Stromüberspannungen,
die ein Einschalten des gesamten Analysators begleiten und die Abschaltungen
auslösen
würden.
Der Analysator benutzt bei Nichtgebrauch auch einen „Schlaf"-Modus. Während des „Schlaf"-Modus wird dem Analysator eine minimale
Menge an Energie zugeführt,
um große
Stromstöße zu vermeiden,
die wiederum notwendig wären,
um einen vollständig
abgeschalteten Analysator hochzufahren.
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Viele
Reaktionsgefäße 160,
bevorzugt in Form von Kunststoff, zusammengefasst ausgebildete Mehrfachröhrcheneinheiten
(MTUs), die im Detail weiter unten beschrieben werden, werden durch
die Öffnung 68 in
die Eingabewarteschlange 150 geladen. Im Weiteren werden
die Reaktionsgefäße 160 in Übereinstimmung
mit der bevorzugten Art der Verwendung des Analysators 50 als
MTUs bezeichnet.
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Die
Reaktionsgefäß-Transporterbaugruppe (nicht
dargestellt) innerhalb der Eingabewarteschlange 150 bewegt
die MTUs von der Ladeöffnung 68 in die
Aufnahme-Position am Ende der Warteschlange 150. Der rechte
Transportmechanismus 500 nimmt eine MTU 160 vom
Ende der Warteschlange 150 auf und bewegt sie zu einem
Strichcode-Leser 253, um das einzigartige Strichcode-Etikett
auf dieser MTU zu lesen, das diese MTU identifiziert. Vom Strichcode-Leser 253 wird
die MTU zu einer verfügbaren Proben-Transportstation 255 unter
der Öffnung 252 bewegt.
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Mehrfachröhrcheneinheiten
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Wie
in 58 dargestellt, umfasst eine MTU 160 eine
Vielzahl von einzelnen Aufnahmebehältern 162, bevorzugt
fünf. Die
Aufnahmebehälter 162,
bevorzugt in Form von zylindrischen Röhrchen mit geöffneten
Kopfenden und geschlossenen Böden,
sind miteinander über
eine Verbindungsrippenstruktur 164 verbunden, die eine
abwärts
gerichtete Schulter definiert, die sich senkrecht entlang beider
Seiten der MTU 160 erstreckt.
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Die
MTU 160 wird bevorzugt aus spritzgegossenem Polypropylen
gebildet. Das am meiste bevorzugte Polyproyplen wird von Montell
Polyolefins, in Wilmington, Delaware, Produkt Nummer PD701NW verkauft.
Das Montell-Material wird verwendet, da es einfach formbar ist,
chemisch kompatibel mit der bevorzugten Betriebsart des Analysators 50 ist
und eine begrenzte Anzahl von statischen Entladungsereignissen aufweist,
die bei dem genauen Nachweis oder der Quantifizierung der Chemilumineszenz
stören
könnten.
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Eine
gebogene Abschirmstruktur 169 wird an einem Ende der MTU 160 bereitgestellt.
Eine Struktur zum Manipulieren der MTU 166, um sie durch
einen der Transportmechanismen 500, 502 zu ergreifen, erstreckt
sich von der Abschirmstruktur 169. Die Struktur zum Manipulieren
der MTU 166 umfasst eine sich seitlich ausstreckende Platte 168,
die sich von der Abschirmstruktur 160 durch einen sich
vertikal ausstreckendes Stück 167 am
gegenüberliegenden Ende
der Platte 168 erstreckt. Eine Verstärkungswand 165 erstreckt
sich von der seitlichen Platte 168 aus nach unten zwischen
die Abschirmstruktur 169 und das vertikale Stück 167.
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Wie
in 60 dargestellt, haben die Abschirmstruktur 169 und
das vertikale Stück 167 sich einander
zuwendende konvexe Oberflächen.
Die MTU 160 wird durch die Transportmechanismen 500, 502 und
andere Komponenten, wie im Folgenden beschrieben wird, durch seitliches
Bewegen eines Elementes zum Ergreifen (in Richtung „A") in die Lücke zwischen
der Abschirmstruktur 169 und dem vertikalen Stück 167,
ergriffen. Die konvexen Oberflächen der
Abschirmstruktur 169 und des vertikalen Stücks 167 gewährleisten
weitere Erfassungspunkte für
ein Element zum Ergreifen, das eine seitliche relative Bewegung
in die Lücke
durchführt.
Die konvexe Oberfläche
des vertikalen Stücks 167 und
der Abschirmstruktur 169 haben erhöhte Abschnitte 171 bzw. 172, die
dort an zentralen Abschnitten ausgebildet werden. Der Zweck der
Abschnitte 171, 172 wird weiter unten beschrieben.
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Eine
Etikettenaufnahmestruktur 174 mit einer flachen Oberfläche zum
Aufnehmen von Etiketten 175 ist an einem Ende des MTU 160 gegenüber der
Abschirmstruktur 169 und der Struktur zum Manipulieren
der MTU 166 bereitgestellt. Etiketten, wie z.B. auslesbare
Strichcodes, können
auf der Oberfläche 165 angebracht
werden, um Informationen zur Identifikation und zur Anweisung auf
der MTU 160 zur Verfügung
zu stellen.
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Die
MTU 160 hat neben der geöffneten Mündung des entsprechenden Aufnahmebehälters 162 bevorzugt
Strukturen zum Halten von kleinen Spitzen 176. Jede Struktur
zum Halten von kleinen Spitzen 176 stellt eine zylindrische Öffnung,
innerhalb der sie eine Kontakt-begrenzende kleine Spitze 170 aufnimmt,
bereit. Der Aufbau und die Funktion der kleinen Spitze 170 wird
weiter unten beschrieben. Jede Haltestruktur 176 ist ausgebildet
und angeordnet, um eine kleine Spitze 170 in einer Weise
kraftschlüssig aufzunehmen,
damit das Herausfallen der kleinen Spitze 170 aus der Haltestruktur 176 verhindert
wird, wenn die MTU 160 in die Gegenrichtung umkehrt, ermöglicht es
der kleinen Spitze 170 jedoch, aus der Haltestruktur 176 entfernt
zu werden, wenn sie durch eine Pipette ergriffen wird.
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Wie
in 59 dargestellt, umfasst die kleine Spitze 170 eine
im Allgemeinen zylindrische Struktur mit einem peripheren Kragenflansch 177 und
einem oberen Kragen 178 mit einem im Allgemeinen größeren Durchmesser
als der untere Abschnitt 169 der kleinen Spitze 170.
Die kleine Spitze 170 wird bevorzugt aus leitfähigem Polypropylen
gebildet. Wenn die kleine Spitze in eine Öffnung einer Haltestruktur 176 eingesetzt
wird, berührt
der Flansch 177 die Oberseite der Struktur 176 und
der Kragen 178 ermöglicht eine
geschützte
jedoch lösbare
Presspassung zwischen der kleinen Spitze 170 und der Haltestruktur 176.
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Eine
sich axial erstreckende durchgehende Bohrung 180 geht durch
die kleine Spitze. Die Bohrung 180 enthält ein nach außen gerichtetes
konisch erweitertes Ende 181 an der Oberseite der kleinen Spitze 170,
die das Einführen
einer röhrchenförmigen Sonde
für Pipetten
(nicht dargestellt) in die kleine Spitze 170 erleichtert.
Zwei ringförmige
Kanten 183 kleiden die innere Wand der Bohrung 180 aus.
Die Kanten 183 ermöglichen
eine kraftschlüssige
Presspassung zwischen der kleinen Spitze 170 und einer in
die kleine Spitze 170 eingeführten röhrchenförmigen Sonde.
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Das
untere Ende der kleinen Spitze 170 hat bevorzugt einen
abgeschrägten
Teil 182. Wenn die kleine Spitze 170 am Ende eines
Ansaugers verwendet wird, der am Boden eines Reaktionsgefäßes, wie z.B.
eines Aufnahmebehälters 162 einer
MTU 160, eingebracht wird, verhindert der abgeschrägte Abschnitt 182 die
Ausbildung eines Vakuums zwischen dem Ende der kleinen Spitze 170 und
dem Boden des Reaktionsaufnahmebehälters.
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Unteres Chassis
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Eine
Ausführungsform
des unteren Chassis ist in den 52-54 dargestellt.
Das untere Chassis 1100 hat einen Stahlrahmen 1101 mit
einer schwarzen Polyurethan-Pulverbeschichtung,
einem zwischen den Behältern
angeordneten herausziehbaren Tropfbehälter 1102, eine rechte
Schublade 1104 und eine linke Schublade 1106.
Die linke Schublade 1106 ist gegenwärtig innerhalb des unteren
Chassis 1100 zentral angeordnet. Die äußere linke Seite des unteren
Chassis 1100 beherbergt verschiedene Systemkomponenten
zur Stromversorgung und andere Mechanismen des Analysators, wie z.B.
sieben auf einer Befestigungsplattform 1154 befestigten
Spritzenpumpen 1152, einer Vakuumpumpe 1162, die
bevorzugt auf dem Boden des unteren Chassis 1100 auf Schwingungsabsorbern
(nicht dargestellt) befestigt ist, eine Stromversorgungseinheit 1156,
Netzfilter 1158 und Gebläse 1160.
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Für jede der
fünf magnetischen Trenn-Waschstationen 800 ist
eine andere Spritzenpumpe 1152 bestimmt, eine ist für den linken
Orbitalmischer 552 bestimmt und eine ist für die Deaktivierungswarteschlange 750 bestimmt.
Obwohl Spritzenpumpen bevorzugt werden, können alternative dazu peristaltische
Pumpen verwendet werden.
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Die
Vakuumpumpe 1162 bedient jede der magnetischen Trenn-Waschstationen 800 und
die Deaktivierungswarteschlange 750. Die bevorzugte Auslegung
der Vakuumpumpe liegt bei 0.15-0.18 m3/min
(5.3-6.5 cfm) bei 0''Hg und 0.12-0.147
m3/min (4.2-5.2 cfm) bei 5''Hg. Eine bevorzugte Vakuumpumpe ist
erhältlich
bei Thomas Industries, Inc. in Sheboygan, Wisconsin mit der Modellnummer 2750CGHI60.
Ein Kondensator 1172 wird in Verbindung mit der Pumpe 1162 verkauft.
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Die
Stromversorgungseinheit 1156 ist bevorzugt ein ASTEC, Modellnummer
VS1-B5-B7-03, erhältlich
bei ASTEC America, Inc., in Carlsbad, Kalifornien. Die Stromversorgungseinheit 1156 arbeitet mit
220 Volt, im Bereich von 50-60 Hz, d.h. Strom aus einer üblichen
220-Volt-Steckdose. Der Netzfilter 1158 ist bevorzugt ein
Corcom Modell 20MV1-Filter, der bei Corcom, Inc. in Libertyville,
Illinois erhältlich ist.
Die Gebläse 1160 sind
bevorzugt Whisper XLDC-Ventilatoren, die bei Comair Rotron, in San Ysidro,
Kalifornien erhältlich
sind. Jedes Gebläse wird über einen
24VDC-Motor mit Strom versorgt und hat eine 2.12 m3/min
(75 cfm) Ausstoßleistung.
Wie in 52 dargestellt, sind die Gebläse 1160 bevorzugt nahe
einer linken äußeren Wand
des unteren Chassis 1100 liegend angeordnet. Die Gebläse 1160 sind bevorzugt
nach außen
gerichtet, um Luft durch das untere Chassis von dessen rechten Seite
zu dessen linken Seite zu ziehen und dadurch übermäßige Hitze aus dem unteren
Chassis abzusaugen.
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Andere
Systemkomponenten zur Stromversorgung sind in der hinteren linken
Seite des unteren Chassis 1100 untergebracht, einschließlich eines Netzschalters 1174,
bevorzugt ein zweipoliger Eaton-Hauptschalter, Serie JA/S, der bei
der Cutler-Hammer Abteilung der Eaton Corporation in Cleveland, Ohio
erhältlich
ist, und ein Modul für
die Stromzufuhr 1176, an dem ein Spannungsversorgungskabel
(nicht dargestellt) zum Verbinden des Analysators 50 an
eine externe Stromquelle angebunden ist. Das Stromversorgungssystem
des Analysators 50 hat einen Verteiler (nicht dargestellt)
zum Anbringen einer Vielzahl von elektrischen Anschlüssen, ein
Festkörperschalter
(nicht dargestellt), der bevorzugt ein Crydom Serie 1 ist, Modellnummer D2425
erhältlich
bei Cal Switch, Carson City, Kalifornien, zum Umschalten zwischen
unterschiedlichen Stromkreisen und ein RS232 9-Pin-Verbindunsgport zum
Verbinden des Analysators 50 mit der externen Computersteuerung 1000.
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Das
rechte Schubladen- und linke Schubladenfach sind bevorzugt hinter
ein oder zwei Türen (nicht
dargestellt) auf der Vorderseite des Analysators eingeschlossen,
die bevorzugt durch das Assay-Manager-Programm während des Betriebs des Analysators
gesperrt wird/werden. Es werden bevorzugt Mikroschalter bereitgestellt,
um den Tür-Geschlossen-Status
zu überprüfen. Der äußere linke Schacht
ist durch eine Frontplatte abgedeckt. Endplatten werden an entgegensetzten
Enden des unteren Chassis bereitgestellt, um das Chassis abzuschließen.
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Vier
höhenverstellbare
Füße 1180 erstrecken
sich unterhalb der vier Ecken des Chassis 1100. Die höhenverstellbaren
Füße 1180 haben
Schraubwellen mit Druckunterlagen an deren unteren Enden. Wenn der
Analysator an seinem gewünschten
Platz steht, können
die Füße 1180 heruntergefahren
werden, bis die Druckflächen
auf den Boden kommen, um den Analysator auszurichten und zu stabilisieren. Die
Füße können auch
angehoben werden, um die Bewegung des Analysators auf seinen Rollen
zu ermöglichen.
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Üblicherweise
in den Behältern
enthaltene Flüssigkeitsvorräte des unteren
Chassis 1100 können
einen Waschpuffer (zum Waschen von immobilisierten Targets) destilliertes
Wasser (zum Spülen
von fixierten Pipettenspitzen), diagnostische Testreagenzien, Silikonöl (wird
als Gleitflüssigkeit
zum Überlagern
von Testreagenzien und Proben verwendet) und ein Reagenz auf Bleiche-Basis
(wird für
die Probendeaktivierung verwendet) beinhalten.
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Die
rechte Schublade 1104 wird im Detail in 53 dargestellt. Die rechte Schublade 1104 beinhaltet
eine kastenähnliche
Schubladenstruktur mit einem vorderen Schubladengriff 1105.
Wenngleich der Schubladengriff 1105 auch als ein üblicher
zugartiger Schubladengriff dargestellt wird, ist in der bevorzugten
Ausführungsform
des Analysators 50 der Griff 1105 eine T-Griffklinke,
wie z.B. die, die bei Southco, Inc. in Concordville, Pennsylvania
erhältlich
sind. Die Schublade 1104 wird im unteren Chassis auf seitlichen
Auslegern (nicht dargestellt) befestigt, so dass die Schublade 1104 in
und aus dem unteren Chassis gezogen werden kann. Ein Sensor (nicht
dargestellt) wird bevorzugt bereitgestellt, um zu überprüfen, ob die
Schublade 1104 geschlossen ist. Der vordere Teil der Schublade
beinhaltet Flaschengefäße 1122 zum Halten
einer Flasche 1128 (dargestellt in 52),
die eine zur Aufnahme von Pipettenspülabfällen gedachte Flasche ist und
eine Flasche 1130 (ebenfalls in 52 dargestellt),
die eine für
Abfällen
bestimmte Flasche zum Aufnehmen von Abfall aus einem magnetischen
Wasch-, Ziel-Einfang-Verfahren ist. Die Flasche 1130 ist
bevorzugt entleert.
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Der
Analysator 50 wird nicht mit der Bearbeitung der Assays
beginnen, wenn eine der benötigten Flaschen
im unteren Chassis 1100 fehlt. Die Flaschengefäße 1122 haben
bevorzugt Flaschen-Anwesenheitssensoren (nicht dargestellt), um
das Vorhandensein einer Flasche in jedem Gefäß 1122 zu überprüfen. Die
Flaschen-Anwesenheitssensoren sind bevorzugt optische Reflektions-Lichtsensoren,
die bei SUNX/Ramco Electric, Inc., in West Des Moines, Iowa, Modell
EX-14A erhältlich
sind.
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Die
rechte Schublade 1104 beinhaltet des Weiteren einen Abfallbehälter 1108 zum
Aufnehmen von verbrauchten MTUs und Probenspitzen. Der Abfallbehälter 1108 hat
die Struktur einer offenen Kiste mit einer Sensorhaltevorrichtung 1112 in
einem oberen Abschnitt für
das Befestigen eines Sensors, bevorzugt eines 24VDC Opto-Reflektionsschalters (nicht
dargestellt), um festzustellen, ob der Abfallbehälter 1108 voll ist.
Ein anderer optischer Reflektions-Lichtsensor (nicht dargestellt)
ist innerhalb der rechten Schublade 1104 angeordnet, um
zu überprüfen, ob
der Abfallbehälter 1108 an
seinem Platz ist. Es werden wiederum optische Reflektions-Lichtsensoren
bevorzugt, die bei SUNX/Ramco Electric, Inc., in West Des Moines,
Iowa, Modell EX-14A erhältlich sind.
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Ein
Ablenkblech 1110 erstreckt sich schräg von einer Seite des Abfallbehälters 1108 aus.
Das Ablenkblech 1100 ist direkt unter einem Schacht angeordnet,
durch den verbrauchte MTUs in den Abfallbehälter 1108 fallengelassen
werden und lenkt die fallengelassenen MTUs zur Mitte des Abfallbehälters 1108,
um Aufhäufungen
in einer Ecke des Abfallbehälters 1108 zu
vermeiden. Das Ablenkblech 1110 ist bevorzugt drehbar gelagert,
so dass es aufwärts
in eine im Allgemeinen vertikale Position geschwenkt werden kann,
so dass, wenn eine Abfalltüte,
welche den Abfallbehälter 1108 auskleidet
und das Ablenkblech 1110 bedeckt, aus dem Abfallbehälter 1108 entfernt
werden soll, sich das Ablenkblech 1110 mit der Tüte aufwärts schwenken
lässt wenn
sie herausgezogen wird und dadurch die Tüte nicht zerreißt.
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Eine
Platine (nicht dargestellt) und Abdeckung 1114 können auf
der Vorderseite des Abfallbehälters 1108 befestigt
werden. Die Sensorhaltevorrichtungen 1116 und 1117 werden ebenso
auf der Vorderseite des Abfallbehälters 1108 befestigt.
Die Sensoren 1118 und 1119 werden an der Sensorhaltevorrichtung 1116 und
die Sensoren 1120 und 1121 werden auf der Sensorhaltevorrichtung 1117 befestigt.
Sensoren 1118, 1119, 1120 und 1121 sind
bevorzugt kapazitive Abstandssensoren. Die oberen Sensoren 1118, 1119 zeigen
an, wann die Flaschen 1128 und 1130 voll sind,
und die unteren Sensoren 1120, 1121 zeigen an,
wann die Flaschen leer sind. Die Sensoren 1118 bis 1121 sind
bevorzugt die von Stedham Electronics Corporation in Reno, Nevada,
Modellnummer C2D45AN1-P erhältlichen,
die ausgewählt
worden sind, da ihr relativ flaches physikalisches Profil weniger
Raum innerhalb der engen Abmessungen des unteren Chassis 1100 benötigt und weil
die Stedham-Sensoren den gewünschten
Abtastdistanzbereich 3-20 mm zur Verfügung stellen.
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Der
Analysator 50 wird bevorzugt nicht mit der Durchführung der
Assays anfangen, wenn das Assay-Mananger-Programm feststellt, dass einer der Behälter für Flüssigkeitsabfälle in der
rechten Schublade 1104 anfänglich nicht leer ist.
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Die
kapazitiven Abstandssensoren 1118 bis 1121 und
der Anwesenheitssensor für
Flaschen, der Anwesenheitssensor des Abfallbehälters und der optische Füllstandssensor
für Abfallbehälter der
rechten Schublade 1104 sind mit der Platine (nicht dargestellt)
hinter der Abdeckung 1114 verbunden, und die Platine ist
mit der eingebauten Steuerung des Analysators 50 verbunden.
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Da
die rechte Schublade 1104 nicht vollständig aus dem unteren Chassis 1100 herausgezogen werden
kann, ist es erforderlich den Abfallbehälter 1108 so nach
vorne zu ziehen zu können,
um einen Zugang zum Abfallbehälter
zum Einsetzen und Entfernen einer eingesetzten Abfalltüte zu ermöglichen. Zu
diesem Zweck ist ein Griff 1126 auf der Vorderseite des Abfallbehälters 1108 befestigt
und Teflonleisten 1124 sind auf dem unteren Boden der rechten Schublade 1104 angeordnet,
um ein Vorwärts-
und Rückwärtsgleiten
des Abfallbehälters 1108 in
der Schublade 1104 zu erleichtern, wenn die Flaschen 1128 und 1130 entfernt
werden.
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Details
der linken Schublade 1106 werden in 54 dargestellt.
Die linke Schublade 1106 beinhaltet eine kistenähnliche
Struktur mit einem auf der Vorderseite befestigten Griff 1107 und
ist innerhalb des unteren Chassis 1100 auf Gleitauslegern
(nicht dargestellt) befestigt. Wenngleich der Griff 1107 als ein üblicher
zugartiger Schubladengriff dargestellt wird, ist in der bevorzugten
Ausführungsform
des Analysators 50 der Griff 1107 eine T-Griffklinke,
wie z.B. die, die bei Southco, Inc. in Concordville, Pennsylvania
erhältlich
sind. Ein Sensor wird zur Überprüfung, ob
die linke Schublade 1106 geschlossen ist, bereitgestellt.
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Die
linke Schublade 1106 beinhaltet einen Abfallbehälter für Spitzen 1134 mit
einer Befestigungsstruktur 1135 zum Befestigen eines Füllstandssensors
für den
Abfallbehälter
für Spitzen
(nicht dargestellt). Ein Anwesenheitssensor für den Abfallbehälter für Spitzen
wird bevorzugt in der linken Schublade 1106 bereitgestellt,
um zu bestätigen,
dass der Abfallbehälter
für Spitzen 1134 richtig
installiert ist. Optische Reflektions-Lichtsensoren, die bei SUNX/Ramo
Electric, Inc., in West Des Moines, Iowa, Modell EX-14A erhältlich sind,
werden sowohl für den
Füllstandssensor
des Abfallbehälters
für Spitzen als
auch den Anwesenheitssensor für
Spitzen verwendet.
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Bündelstrukturen 1132 werden
zum Sichern und Bündeln
zahlreicher Röhren
und/oder Leitungen (nicht dargestellt) innerhalb des unteren Chassis 1100 bereitgestellt.
Die verwendeten Strukturen zum Bündeln
werden bevorzugt von Energy Chain Systems hergestellt und bei Igus,
Inc. in East Providence, Rhode Island, verkauft.
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Eine
Platine 1182 ist hinter einer Platte 1184, die
hinter dem Abfallbehälter
für Spitzen 1134 angeordnet
ist, befestigt. Eine Magnetventil-Befestigungsplatte 1186 ist
unter dem Abfallbehälter
für Spitzen 1134 angeordnet.
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Die
linke Schublade 1106 beinhaltet eine vordere Behälterhalterungsstruktur
zum Halten von sechs ähnlich
großen
Flaschen. Die Behälterstruktur hat
Trennwände 1153, 1155, 1157 und 1159 und
Behälteranschläge 1151,
die eine gekrümmte,
flaschengerechte Vorderseite haben, die zusammen sechs Behälterbereiche
definieren. Untere Sensoren 1148 und obere Sensoren 1150 (sechs
von jedem) sind an den Trennwänden 1155, 1157 und 1159 befestigt.
Die oberen und unteren Sensoren 1148 und 1159 sind bevorzugt
DC-kapazitive Abstandssensoren (bevorzugt Sensoren, die bei Stedham
Electronics Corporation in Reno, Nevada, Modellnummer C2D45AN1-P erhältlich sind
und wegen ihres flachen Profils und Abtastbereichs ausgewählt worden
sind). Die oberen Sensoren 1150 zeigen an, wann die in
der Behälterstruktur
gehaltenen Flaschen voll sind und die unteren Sensoren 1148 zeigen
an, wann die Flaschen leer sind. In der bevorzugten Anordnung enthalten die
zwei linken Flaschen 1146 ein Nachweisagens („Detect
I"), die zwei mittleren
Flaschen 1168 enthalten Silikonöl, und die zwei rechten Flaschen 1170 enthalten
ein anderes Nachweisagens („Detect
II").
-
Flaschen-Anwesenheitssensoren
(nicht dargestellt) werden bevorzugt in jedem der Behälterhalterbereiche,
die durch die Behälteranschläge 1151 und
die Trennwände 1153, 1155, 1157 und 1159 definiert
werden, bereitgestellt, um die Anwesenheit der Flaschen in jedem
Behälterhalterbereich
zu überprüfen. Die
Flaschen-Anwesenheitssensoren sind bevorzugt optische Reflektions-Lichtsensoren,
die bei SUNX/Ramo Electric, Inc., in West Des Moines, Iowa, Modell
EX-14A erhältlich
sind.
-
Ein
großes
zentral angeordnetes Behältergefäß 1164 nimmt
eine Flasche 1140 (dargestellt in 52)
auf, die bevorzugt deionisiertes Wasser enthält. Die Behältergefäße 1166 (nur eines
ist in 54 sichtbar) nehmen die Flaschen 1142 und 1144 (ebenfalls
in 52 dargestellt) auf, die bevorzugt eine Spülpufferlösung enthalten.
An einer Trennwand 1143 zwischen dem Gefäß 1164 und 1166 sind
Sensoren befestigt, wie z.B. Sensor 1141 zur Überwachung
des Flüssigkeitsstandes
in den Flaschen 1140, 1142 und 1144.
Die Sensoren, wie z.B. Sensor 1141, sind bevorzugt DC-kapazitive
Abstandssensoren (bevorzugt Sensoren, die bei Stedham Electronics
Corporation in Reno, Nevada, Modellnummer C2D45AN1-P erhältlich sind).
-
Die
Behältergefäße 1164 und 1166 haben bevorzugt
Flaschen-Anwesenheitssensoren (nicht dargestellt) zum Überprüfen, ob
die Flaschen in ihren entsprechenden Gefäßen richtig angeordnet sind. Die
Flaschen-Anwesenheitssensoren sind bevorzugt optische Reflektions-Lichtsensoren,
die bei SUNX/Ramo Electric, Inc., in West Des Moines, Iowa, Modell
EX-14A erhältlich
sind.
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Der
Analysator 50 wird nicht mit der Bearbeitung von Assays
beginnen, wenn das Assay-Manager-Programm feststellt, dass einer
der Flüssigkeitsvorratsbehälter in
der linken Schublade 1106 anfänglich leer ist.
-
Die
kapazitiven Flüssigkeitsfüllstands-Sensoren,
die verschiedenen Flaschen-Anwesenheitssensoren, der Füllstandssensor
für den
Abfallbehälter
für Spitzen
und die Anwesenheitssensoren für Spitzenabfallbehälter sind
alle mit der Platine 1182 verbunden, und die Platine 1182 ist
mit der eingebauten Steuerung des Analysators 50 verbunden.
-
Vier
Magnetventile (nicht dargestellt) sind unter der Magnetventilbefestigungsplatte 1186 befestigt.
Die Magnetventile verbinden Flaschen für Vorratsflüssigkeit, in denen Flüssigkeiten
in Flaschenpaaren gelagert werden, d.h. die Flaschen 1140, 1142 enthalten
Waschpufferlösung,
die zwei Flaschen 1146 enthalten das „Detect I"-Agens, die zwei Flaschen 1168 enthalten Öl und die
zwei Flaschen 1178 enthalten das „Detect II"-Agens. Die Magnetventile wechseln als
Antwort auf Signale von den entsprechenden kapazitiven Abstandssensoren
zwischen den Flaschen, aus denen Flüssigkeit gezogen wird, wenn
eine der zwei Flaschen, welche die gleiche Flüssigkeit enthält, leer
ist. Zusätzlich
können
die Magnetventile zwischen den Flaschen wechseln, nachdem eine festgelegte
Anzahl von Tests durchgeführt
worden ist. Die bevorzugten Magnetventile sind Teflonmagnetventile,
die bei Beco Manufacturing Co., Inc. in Laguna Hills, Kalifornien,
Modellnummern S313W2DFRT und M223W2DFRLT erhältlich sind. Die zwei unterschiedlichen
Modellnummern gehören zu
Magnetventilen, die für
die Anwendung mit zwei verschiedenen Röhrengrößen angepasst worden sind.
Teflonmagnetventile werden bevorzugt, da die Wahrscheinlichkeit
geringer ist, dass durch die Ventile fließende Flüssigkeiten kontaminiert werden
und die Ventile nicht durch sie hindurchfließende korrosive Flüssigkeiten
beschädigt
werden.
-
Die
Flasche 1136 (siehe 52)
ist eine Vakuumfalle, die in einer Vakuumfallenhalterung 1137 gehalten
wird, und die Flasche 1138 enthält ein Deaktivierungsagens,
wie z.B. ein Bleiche-enthaltendes Reagenz. Auch hier werden Flaschen-Anwesenheitssensoren
bevorzugt, um die Anwesenheit der Flaschen 1136 und 1138 zu überprüfen.
-
Ein
tragbarer Strichcode-Leser 1190 kann am unteren Chassis 1100 zum
Auslesen von Informationen, die auf lesbaren Behälteretiketten bereitgestellt
werden, in dem Assay- Manager-Programm bereitgestellt
werden. Der Leser 1190 ist über eine Leitung mit der Platine 1182 der
linken Schublade 1106 verbunden und wird bevorzugt auf
einem Ausleger (nicht dargestellt) verstaut, der an der Trennwand 1143 befestigt
ist. Leser, die bei Symbol Technologies, Inc., in Holtsville, New
York, Serie LS2100 erhältlich
sind, werden bevorzugt.
-
Probenring und Probenröhrchenbehälter
-
Proben
sind in den Probenröhrchen 320 enthalten,
und die Röhrchen 320 werden
außerhalb
des Analysators 50 in die Röhrchenbehälter 300 geladen. Die
Probenröhrchen 320 tragenden
Körbe 300 werden
auf dem Probenring 250 durch die durch Öffnen der aufklappbaren Karusselltür 80 bereitgestellte
Zugangsöffnung
eingebracht.
-
Bezugnehmend
auf die 5 und 6 wird
die erste Ringbaugruppe oder der Probenring 250 aus ungehärtetem Aluminium
geformt oder gefräst
und hat eine hervortretende Ringstruktur, die eine ringförmige Mulde 251 entlang
der äußeren Peripherie
des Rings 250 mit einer Vielzahl von erhöhten, sich
radial erstreckenden Trennwänden,
die sich über
die Mulde 251 erstrecken, definiert. Bevorzugt trennen
neun Trennwände 254 die
Mulde 251 in neun bogenförmige Aufnahmekammern für Probenröhrchenkörbe 256.
Die Mulde 251 und Kammern 256 definieren einen
ringförmigen
Trägerabschnitt
für Flüssigkeitsbehälter ausgebildet
und angeordnet, um eine Vielzahl von Behältern zu tragen, die weiter
unten beschrieben werden.
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Der
Probenring 250 wird bevorzugt über drei 120°-beabstandete V-Nutlager 257, 258, 260,
die in einen durchgängigen
von der inneren Peripherie des Rings 250 gebildeten V-Keil 262 eingreifen,
drehbar gelagert, wie in den 5 und 6 dargestellt,
so dass der Ring 250 um eine erste zentrale Drehachse drehbar
ist. Die Rollen werden bevorzugt von Bishop-Wisecarver Corp. in
Pittsburg, Kalifornien, Modellnummer W1SSX, hergestellt. Die Rollen 257 und 260 sind
abwechselnd auf fixierten Wellen befestigt, und die Rolle 258 ist
auf einem Ausleger befestigt, der auf einer vertikalen Achse drehbar
befestigt ist und durch eine Feder derart gespannt wird, dass die Rolle 258 radial
nach außen
gegen die innere Peripherie des Rings 250 gezwungen wird.
Mit zwei fixierten Rollen und einer radial bewegbaren Rolle wird es
den drei Rollen ermöglicht,
eine unrunde innere Peripherie des Rings 250 auszugleichen.
Zusätzlich kann
der Ring 250 durch bloßes
Drücken
der drehbaren Rolle 258 radial nach Innen einfach eingesetzt und
entfernt werden, um es dem Probenring 250 zu ermöglichen,
sich seitwärts
zu bewegen, so dass der durchgängige
V-Keil 262 von den fixierten V-Nutlager 257, 260 gelöst werden
kann.
-
Der
Probenring 250 wird durch einen Schrittmotor 264 (VEXTA
Schrittmotoren, die bei Oriental Motor Co., Ltd. in Tokyo, Japan,
unter der Modellnummer PK266-01A erhältlich sind, werden bevorzugt) über ein
Endlosband 270 (bevorzugt erhältlich bei SDP/SI in New Hyde
Park, New York, als Modellnummer A6R3M444080), das sich über die
Führungsrollen 266, 268 und
um die äußere Peripherie des
Rings 250 herum erstreckt, angetrieben. Ein Ausgangspunkt-Sensor
und ein Abschnitts-Sensor (nicht dargestellt), bevorzugt optische
Schlitzsensoren, werden benachbart zum Ring 250 in einer
drehbaren Ausgangsposition, und in einer Position, die einer der
Aufnahmekammern für
Probenröhrchenkörbe 256 entspricht,
bereitgestellt. Der Ring 250 hat eine Markierung für den Ausgangspunkt
(nicht dargestellt), die in einer Ausgangsposition auf dem Rad angeordnet
ist und neun gleichmäßige Abschnittsmarkierungen
(nicht dargestellt), deren Positionen mit jeder der neun Aufnahmekammern
für Probenröhrchenkörbe 256 übereinstimmen.
Die Markierung für den
Ausgangspunkt und die Abschnittsmarkierungen arbeiten mit dem Ausgangspunkt-Sensor
und den Abschnitts-Sensoren zusammen, um Informationen über die
Position des Rings für
das Assay-Manager-Programm bereitzustellen und um den Ring 250 so
zu steuern, dass er an neun einzelnen Positionen stoppt, die den
festgelegten Koordinaten zum Aufladen durch den Anwender und für den Zugang
durch die Pipettiereinheit 450 entsprechen. Bevorzugte Sensoren
für den
Ausgangspunkt-Sensor
und die Abschnitts-Sensoren sind Optek optische Schlitzsensoren,
Modellnummer OPB857, die bei Optek in Carrollton, Texas erhältlich sind.
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Eine
Probenabdeckung ist über
einem Abschnitt des ringförmigen
Trägerabschnitts
für Flüssigkeiten
oder der Mulde 251 angeordnet und umfasst eine bogenförmige Abdeckungsplatte 138,
die in einer erhöhten
Position in Bezug auf das Rad 250 auf drei Befestigungsstützen 136 fixiert
ist. Die Platte 138 hat eine gebogene Form, die im Allgemeinen
mit der Krümmung
der Mulde 251 übereinstimmt.
Eine erste Öffnung 142 ist
in der Platte 138 ausgebildet, und eine zweite Öffnung 140 ist
in einem größeren radialen
Abstand von der Drehachse des Rings 250 ausgebildet als
die Öffnung 142 und
in einer umfangsmäßig beabstandeten
Position von der Öffnung 142 in der
Platte 138.
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Bezugnehmend
auf die 55-57 umfasst
jeder Probenröhrchenkorb 300 eine Rack-Struktur
für Teströhrchen,
die gekrümmt
ist, um mit der Krümmung
des Rings 250 übereinzustimmen. Jeder
Korb 300 umfasst eine zentrale Wandstruktur 304 mit
seitlichen Endwänden 303 und 305,
die an beiden Enden der Wand 304 angeordnet sind. Ein Boden 312 erstreckt
sich entlang der Unterseite des Korbes 300. Der grundsätzliche
Zweck des Probenröhrchenkorbes 300 ist
es, Probenröhrchen
auf dem Probenring 250 für den Zugriff durch die Proben-Pipettierbaugruppe 450 festzuhalten
und um das Laden und Ausladen der zahlreichen Probenröhrchen in
und aus dem Analysator zu erleichtern.
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Eine
Vielzahl von Y-geformten Trennwänden 302 sind äquidistant
entlang der gegenüberliegenden Ränder des
Korbes 300 angeordnet. Jeweils zwei benachbarte Trennwände 302 definieren
einen Aufnahmebereich für
Teströhrchen 330.
Die Abschlusswand 303 hat nach innen gebogene Kanten 316 und 318, und
die Abschlusswand 305 hat nach innen gerichtete Kanten 326 und 328.
Die entsprechend nach innen gebogenen Kanten der Endwände 303 und 305 definieren
zusammen mit den letzten Trennwänden 302 die
letzten Aufnahmebereiche für
Röhrchen 332.
Die Aufnahmebereiche 330, 332 sind bogenförmig entlang
zweier gebogener Reihen auf gegenüberliegenden Seiten der zentralen
Wandstruktur 304 ausgerichtet.
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Bezugnehmend
auf 57 ist innerhalb jedes Aufnahmebereiches
für Röhrchen 330, 332 ein Blattfederelement 310 mit
der zentralen Wand 304 verbunden. Das Blattfederelement 310,
bevorzugt aus rostfreiem Federstahl gefertigt, beugt sich elastisch,
wenn ein Teströhrchen 320 in
den Aufnahmebereich für
Röhrchen 330 oder 332 eingesetzt
wird und zwingt das Röhrchen 320 nach
außen
gegen die Trennwand 302. Dadurch wird das Röhrchen 320 in einer
aufrechten Stellung gesichert. Die Form der Trennwände 302 und
die Elastizität
des Blattfederelements 310 ermöglicht es dem Korb 300,
Probenröhrchen
in unterschiedlichen Formen und Größen, wie z.B. Röhrchen 320 und 324,
aufzunehmen. Jeder Korb 300 hat entlang jeder Kante bevorzugt
neun Trennwände 302,
um zusammen mit den Endwänden 303 und 305 zehn
Aufnahmebereiche für
Röhrchen 330, 332 auf
jeder Seite der zentralen Wandstruktur 304 für eine Gesamtzahl
von 20 Aufnahmebereichen für
Röhrchen
pro Behälter
auszubilden. Markierungen für
bestimmte Aufnahmebereiche für Röhrchen 330 und 332,
wie z.B. die hervorgehobenen Nummerierung 306, können auf
dem Korb, wie z.B. auf der zentralen Wand 304, bereitgestellt
werden.
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Jeder
Korb 300 kann auch Hohlstrukturen 308 beinhalten,
die in der dargestellten Ausführungsform
als integral mit den endständigen
Trennwänden 302 ausgebildet
werden können.
Ein senkrechter, umgedrehter U-förmiger
Griff (nicht dargestellt) kann mit dem Behälter über die Hohlstrukturen 308 oder über eine
andere geeignete Stelle verbunden sein. Senkrechte Griffe können die
Handhabung des Korbes 300 erleichtern, wenn der Korb 300 durch
die bogenförmige
Karusselltür 80 eingesetzt
und herausgenommen wird, sie werden jedoch nicht unbedingt bevorzugt.
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Ein
Spalt ist zwischen benachbarten Trennwänden 302 vorgesehen,
so dass auf Strichcode-Etiketten 334 oder andere lesbare
oder auslesbare Informationen auf den Röhrchen 320 zugegriffen
werden kann, wenn das Röhrchen
in den Korb 320 eingesetzt wird. Wenn ein auf dem Rad 250 getragener Korb 300 unter
der Platte 138 der Probenabdeckung hindurchgeführt wird,
wird ein Röhrchen 320,
in einer kurvenförmigen
Reihe in einer radial innenliegenden Position in Bezug auf die Wandstruktur 304,
an der ersten Öffnung 142 ausgerichtet,
und ein anderes Röhrchen 320,
in einer kurvenförmigen
Reihe in einer radial äußenliegenden
Position in Bezug auf die Wand 304, wird an der zweiten Öffnung 140 ausgerichtet.
Der Ring 250 ist indiziert, um jedes Röhrchen 320 unterhalb
der Öffnungen 140, 142 der
Reihe nach zu verschieben, um so den Zugriff auf die Röhrchen zu
ermöglichen.
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Abermals
auf 5 bezugnehmend werden Strichcode-Leser 272 und 274 benachbart
zum Ring 250 angeordnet. Opticon, Inc. Leser, Modellnummer LHA2126RR1S-032,
die bei Opticon, Inc. in Orangeburg, New York erhältlich sind,
sind bevorzugt. Der Leser 272 ist außerhalb des Rings 250 angeordnet, und
der Leser 274 ist innerhalb des Rings 250 angeordnet.
Die Leser 272 und 274 sind so angeordnet, um Strichcode-Datenetiketten
auf jedem Probenröhrchen 320,
das vom Probenröhrchenkorb 300 getragen
wird, auszulesen, während
der Ring 250 einen Korb 300 mit Probenröhrchen 320 entlang
der Leser 272, 274 bewegt. Zusätzlich lesen die Leser 272, 274 die
Strichcode-Etiketten 337 (siehe 55)
auf dem äußenliegenden
Abschnitt der gebogenen Kanten 316 und 318 der
Abschlusswand 303 von jedem Behälter 300, wenn der
Korb 300 in den Bereich zur Probenvorbereitung gebracht
wird. Zahlreiche Informationen, wie z.B. Proben und Assayidentifikation können auf
den Röhrchen
und/oder jedem Korb 300 angebracht werden und diese Information
kann durch die Leser 272, 274 ausgelesen werden
und in der zentralen Rechnereinheit gespeichert werden. Wenn kein
Probenröhrchen
vorhanden ist, präsentiert
der Korb 300 einen speziellen Code 335 (sieh 55), der von den Lesern 272, 274 ausgelesen wird.
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Rad für
Pipettenspitzen
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Wie
anfänglich
in den 5 und 6 dargestellt,
ist eine zweite Ringbaugruppe der bevorzugten Ausführungsform
ein Rad für
Pipettenspitzen 350 und umfasst einen kreisförmigen Ring 352 in
dessen unterem Abschnitt, eine obere Platte 374, die eine kreisförmige innere
Peripherie definiert und fünf
peripher beabstandete, radial hervorragende Abschnitte 370 und
eine Vielzahl von im Allgemeinen rechteckigen Stufen 354,
welche die obere Platte 374 vom Ring 352 abtrennen
und bevorzugt durch mechanische Befestigungen, welche sich durch
die obere Platte 374 und den Ring 352 in die Stufe 354 ausstrecken,
in Position gehalten wird. Fünf
rechteckige Öffnungen 358 sind
in der oberen Platte 374 jeweils nahe der Abschnitte 370 liegend
ausgebildet und ein rechteckiger Kasten 376 ist unter der
Platte 374 angeordnet, eine an jeder Öffnung 358. Die obere
Platte 374, der Ring 352 und die Stufen 354 sind
bevorzugt aus gefrästem
Aluminium hergestellt und die Kästen 376 sind
bevorzugt aus rostfreiem Stahlblech geformt.
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Die Öffnung 358 und
damit verbundene Kästen 376 sind
ausgebildet und angeordnet, um Behälter 372, die eine
Vielzahl von Einweg-Pipettenspitzen halten, aufzunehmen. Die Behälter für Pipettenspitzen 373 sind
bevorzugt jene, die durch TECAN (TECAN U.S. Inc., Research Triangle
Park, North Carolina) unter dem Markennamen „Disposable Tips for GENESIS
Series" hergestellt
und verkauft werden. Jede Spitze hat eine Kapazität von 1000 μl und ist leitfähig. Jeder
Behälter
hält 96
verlängerte
Einwegspitzen.
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Seitliche
Schlitze 378 und Längsschlitze 380 sind
in der oberen Platte 374 entlang der seitlichen bzw. Längskanten
jeder Öffnung 358 ausgebildet. Die
Schlitze 378, 380 nehmen sich nach unten ausstreckende
Flansche (nicht dargestellt) auf, die entlang der seitlichen und
Längskanten
der Behälter 372 angeordnet
sind. Die Schlitze 378, 380 und die damit verbundenen
Flansche der Behälter 372 dienen
in Bezug auf die Öffnungen 358 dem
genauen Erfassen der Behälter 372 und
um die Behälter 372 auf
der Platte 374 in Position zu halten.
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Das
Rad für
Pipettenspitzen 350 ist bevorzugt durch drei 120°-beabstandete
V-Nutlager 357, 360, 361, die in einen
durchgängigen
V-Keil 362 eingreifen, der, wie in den 5, 6 und 6A dargestellt,
an der inneren Peripherie 352 ausgebildet wird, drehbar
gelagert, so dass das Rad für
Pipettenspitzen 350 über
eine zweite zentrale Drehachse, die im Allgemeinen parallel zur
ersten Drehachse des Probenrings 250 verläuft, drehbar
ist. Die Rollen werden bevorzugt bei der Bishop-Wisecarver Corp.
in Pittsburg, Kalifornien, Modellnummer W1SSX hergestellt. Die Rollen 357 und 360 sind
auf einer fixierten Welle drehbar befestigt und die Rolle 361 ist
auf einem Ausleger befestigt, der auf einer vertikalen Achse drehbar
gelagert ist und durch eine Feder derart gespannt wird, dass die
Rolle 361 radial nach außen gegen die innere Peripherie
des Rings 352 gezwungen wird. Mit zwei fixierten Rollen
und einer radial bewegbaren Rolle wird es den drei Rollen ermöglicht, eine
unrunde innere Peripherie des Rings 352 auszugleichen.
Zusätzlich
kann das Rad 350 durch bloßes Drücken der drehbaren Rollen 361 radial
nach Innen einfach eingesetzt und entfernt werden, um es dem Ring 352 zu
ermöglichen,
sich seitlich zu bewegen, so dass der durchgängige V-Keil 362 von
den fixierten V-Nutlagern 357, 360 gelöst werden
kann.
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Das
Rad für
die Pipettenspitzen 350 wird durch einen Motor 364 angetrieben,
der ein auf einer Welle befestigtes Stirnrad besitzt, das in die
Gegenradzähne,
die auf einem äußeren Umfang
des Rings 352 ausgeprägt
sind, eingreift. Der Motor 364 ist bevorzugt ein Getriebekopf-Schrittmotor,
Modellnummer PK243-A1-SG7.2, mit einer 7.2:1 Untersetzung und ist
erhältlich
bei Oriental Motor Co., Ldt. in Tokyo, Japan. Ein Getriebekopfschrittmotor
mit einer 7.2:1 Untersetzung wird bevorzugt, da er eine ruhige Bewegung
des Rades für
Pipettenspitzen 350 ermöglicht,
wobei das Stirnrad des Motors 364 direkt in den Ring 352 eingreift.
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Ein
Ausgangspunkt-Sensor und ein Abschnitts-Sensor (nicht dargestellt),
bevorzugt optische Schlitzsensoren, werden neben dem Rad für Pipettenspitzen 350 liegend
in einer Ausgangsdrehposition und in der Position einer der Kästen 376 bereitgestellt.
Das Rad für
Pipettenspitzen 350 hat eine Markierung für den Ausgangspunkt
(nicht dargestellt), die in einer Ausgangsposition auf dem Rad angeordnet
ist und fünf
gleichmäßig beabstandete
Abschnittsmarkierungen (nicht dargestellt), deren Positionen mit
jeder der fünf
Kästen 376 übereinstimmt. Die
Markierung für
den Ausgangspunkt und die Abschnittsmarkierungen arbeiten zusammen
mit dem Sensor für den
Ausgangspunkt und den Abschnitts-Sensoren, um dem Assay-Manager-Programm
Informationen über
die Radposition zur Verfügung
zu stellen und um das Rad für
Pipettenspitzen 350 so zu steuern, dass es an fünf festgelegten
Positionen, die mit feststehenden Koordinaten zum Aufladen durch
den Anwender und für
den Zugang durch die Pipettiereinheit 450 übereinstimmen,
stoppt. Bevorzugte Sensoren für
den Ausgangspunkt-Sensor und den Abschnitts-Sensor sind Optek Technology, Inc.
optische Schlitzsensoren, Modellnummer OPB980, die bei Optek Technology,
Inc. in Carrollton, Texas erhältlich
sind.
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Mehrachsiger Mischer
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Bezugnehmend
auf die 7-12 hat der
mehrachsige Mischer 400 eine drehbare Drehtellerstruktur 414 (siehe 10), die auf einer in zentralen Kugellagern 430 gestützten zentralen
Welle 428 an einer fixierten Basisplatte 402,
die an der Montageplatte 130 über mechanische Befestigungsmittel (nicht
dargestellt) befestigt ist, welche sich durch die Öffnungen 419,
die entlang der äußeren Peripherie der
fixierten Basisplatte 402 ausgebildet sind, erstrecken,
drehbar befestigt ist. Ein Abdeckelement 404 ist verbunden
mit und rotiert mit dem Drehteller 414.
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Der
Drehteller 414 liegt bevorzugt in der Form eines rechtwinkligen
Kreuzes vor, das 90°-beabstandete
rechtwinklige Arme 444 gleicher Länge umfasst, die sich vom Zentrum
des Drehtellers 414 radial nach außen ausstrecken und einen vierten
Arm 445, mit einer Erweiterung 417, der den Arm 445 etwas
länger
macht als die Arme 444. Wie in den 10-12 dargestellt,
ist der zentrale Abschnitt des Drehtellers 414 mit der
zentralen Welle 428 durch eine Schraube 429 verbunden.
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Vier
Behälterhalter 406 sind
an den Enden der Arme 444 und 445 des Drehtellerrahmens 414 angeordnet.
Jeder Behälterhalter 406 ist
mit einem der vier vertikalen Achsen 423, die in Behälterhalterkugellagern 415 drehbar
gelagert sind, verbunden. Behälterhalterkugellager 415 sind
in die Arme 444, 445 des Drehtellers 414 gepresst
und sind in gleichmäßiger radialer
Entfernung von der Achse 428 angeordnet.
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Das
Abdeckelement 404 hat vier kreisrunde Öffnungen mit aufwärts gerichteten
peripheren Kragen 401, durch die sich die Wellen 423 hindurch
ausstrecken. Die aufsteigenden Kragen 401 können verspritzte
Flüssigkeiten
vorteilhaft davon abhalten, in die Öffnungen zu fließen.
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Die
Behälterhalter 406 umfassen
im Allgemeinen zylindrische Elemente, die eine geöffnete Unterseite
und eine geöffnete
Oberseite zum Aufnehmen und Halten eines Behälters 440, bevorzugt
einer Kunststoffflasche, mit einem Reagenz zum Einfangen der Targets
aufweisen.
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Das
mit dem bevorzugten Assay verwendete Reagenz zum Einfangen der Targets
beinhaltet auf Magnetismus reagierende Partikel mit immobilisierten
Polynukleotiden, Sonden zum Einfangen von Polynukleotiden und Reagenzien,
die zum Lysieren von Zellen, welche die Ziel-Nukleinsäuren enthalten,
geeignet sind. Nach der Zelllysis sind Ziel-Nukleinsäuren für die Hybridisierung
unter einem ersten Satz vorgegebener Hybridisierungsbedingungen
mit einer oder mehreren Sonden zum Einfangen verfügbar, wobei
jede Sonde zum Einfangen einen Nukleotidbasensequenzabschnitt aufweist,
der in der Lage ist, mit einem Nukleotidbasensequenzabschnitt, der
auf mindestens einer der Ziel-Nukleinsäuren enthalten ist, zu hybridisieren.
Unter einem zweiten Satz vorgegebener Hybridisierungsbedingungen
ist ein Homopolymerschwanz (z.B. Oligo(dT)) der immobilisierten Polynukleotide
in der Lage, mit einem komplementären Homopolymerschwanz (z.B.
Oligo(dA)) zu hybridisieren, der in der Sonden zum Einfangen enthalten ist,
wodurch die Ziel-Nukleinsäuren
immobilisiert werden. Verfahren zum Einfangen der Targets und Lyseverfahren
sind im Stand der Technik gut bekannt und werden ausführlicher
im Abschnitt zum Stand der Technik weiter oben beschrieben.
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Eine
Behälter-Haltefeder 408 überspannt
einen seitlichen Spalt, der in der Wand jedes Behälterhalters 406 ausgebildet
ist und die dabei hilft, den Behälter 440 innerhalb
des Behälterhalters 406 dadurch zu
halten, dass der Behälter 440 an
einen Abschnitt der inneren peripheren Wand des Halters 406 gegenüber der
Feder 408 gedrückt
wird.
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Jeder
Behälterhalter 406 ist
durch eine Wellen-Blockstruktur 432 an
einer zugehörigen
vertikalen Welle 423 gesichert. Die Wellen-Blockstruktur 432 hat
gekrümmte
Endabschnitte, die mit der Innenseite des zylindrischen Behälterhalters 106 zusammenpassen,
und der Behälterhalter 406 ist
an dem Block 432 mit Hilfe von Befestigungsmittel 434 befestigt.
Eine im Allgemeinen kreisförmige Öffnung 449 nimmt
die Welle 423 auf. Ein Schlitz 438 erstreckt sich
von der Öffnung 449 bis
zu einem Ende des Blocks 432 aus, wobei dieser sich nicht
den ganzen Weg bis ins Innere des Behälterhalters 406 erstreckt, und
ein zweiter Schlitz 436 erstreckt sich von einer Kante
des Blocks 432 im Allgemeinen senkrecht zum Schlitz 438 derart
aus, dass ein ausladender Arm 435 definiert wird. Eine
Metallgewindeschraube 437 erstreckt sich durch eine Durchgangsbohrung 441,
die seitlich durch den Block 432 hindurchläuft, aus
und in eine Gewindebohrung 447 hinein, die seitlich im
Arm 435 ausgebildet ist. Wenn die Schraube 437 angezogen
wird, beugt sich der Arm 435, wodurch die Öffnung 449 um
die Welle 423 herum enger wird.
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Die
Wellen-Blockstruktur 432, die Welle 423 und die
Behälterhalterkugellager 415,
die mit jedem Behälterhalter 406 verbunden
sind, definieren eine bevorzugte Befestigungsstruktur für Behälterhalter, die
mit jedem Behälterhalter 406 verbunden
ist, die ausgebildet und angeordnet ist, um den Behälterhalter 406 an
dem Drehteller 414 zu befestigen, und es dem Behälterhalter 406 ermöglicht,
um eine Drehachse 412 der Welle 423 zu rotieren.
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Planetengetriebe
für Behälterhalter 422 sind an
gegenüberliegenden
Enden der Welle 423 befestigt. Die Planetengetriebe 422 greifen
operativ in ein stationäres
Sonnenrad 416 ein. Ein Zahnriemenrad 418 ist mit
der zentralen Welle 428 verbunden und ist über einen
Zahnriemen (nicht dargestellt) mit einem Antriebsmotor 420 gekoppelt.
Der Antriebsmotor 420 ist bevorzugt derart befestigt, dass
er sich durch eine Öffnung
(nicht dargestellt) in der Montageplatte 130 unter der
Basisplatte 402 erstreckt. Der Antriebsmotor 420 ist
bevorzugt ein Schrittmotor und am meisten bevorzugt ein VEXTA Schrittmotor,
Modellnummer PK264-01A,
erhältlich
bei Oriental Motor Co., Ltd. in Tokyo, Japan. Der Antriebsmotor 420 dreht
die zentrale Achse 428 und den daran befestigten Drehteller 414 über einen
Zahnriemen und ein Zahnriemenrad 418. Wenn der Drehtellerrahmen 414 sich
um die zentrale Linie der zentralen Welle 428 dreht, führt das in
das Sonnenrad 416 eingreifende Planetengetriebe 422 dazu,
dass sich die Wellen 423 und die daran gebundenen Behälterhalter 406 an
den Enden der Arme 444 des Drehtellerrahmens 414 drehen.
Jeder Behälterhalter 406 ist
bevorzugt so befestigt, dass die Drehachse 410 von der
Drehachse 412 der verbundenen Welle 423 versetzt
liegt. Daher rotiert jeder Behälterhalter 406 auf
einer exzentrischen Bahn um die Achse 412 der dazugehörigen Welle 423.
Dementsprechend erzeugen die Planetengetriebe 422 und das
Sonnenrad 416 sich drehend bewegende Verbindungselemente,
die ausgebildet und angeordnet sind, damit sich die Behälterhalter 406 um
die entsprechende Drehachse der Welle 423 herum drehen,
wenn der Drehteller 414 sich um die Drehachse der Welle 428 dreht.
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Eine
Strichcode-Leser-Vorrichtung 405 ist bevorzugt auf einem
Ausleger 403 befestigt und liest Strichcode-Informationen der
Behälter 440 durch
einen Schlitz zum Auslesen 407, der in jedem Behälterhalter 406 ausgebildet
ist. Der bevorzugte Leser ist ein Leser der Modellnummer NFT1125/002RL,
der bei Opticon, Inc. in Orangeburg, New York erhältlich ist.
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Der
mehrachsige Mischer 400 dreht sich für gewöhnlich während des Betriebs des Analysators 50,
um die Flüssigkeitsinhalte
der Behälter 440 zu schütteln, um
dadurch das Reagenz zum Einfangen der Targets in Suspension zu halten,
und hält
nur kurzzeitig, um der Pipettiereinheit 456 zu ermöglichen,
eine gewisse Menge der Mischung aus einem Behälter zu entnehmen. Die Pipettiereinheit 456 entnimmt
die Mischung aus einer Flasche jedes Mal an der gleichen Stelle.
Daher ist es wünschenswert,
die Position der Flaschen zu überwachen,
so dass die Flasche, aus der die Mischung entnommen wird, jederzeit
bestimmt werden kann.
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Vier
optisch Schlitzsensoren 426, von denen jeder einen optischen
Emitter und Detektor umfasst, sind um die Peripherie der fixierten
Basisplatte 402 herum in 90°-Intervallabständen angeordnet. Optische Sensoren,
die bei Optek Technology, Inc. in Carrollton, Texas, unter der Modellnummer OPB490P11
erhältlich
sind, werden bevorzugt. Ein Sensorschild 424 erstreckt
sich unterhalb der Erweiterung 417 am Ende des Arms 445 des
Drehtellers 414. Wenn ein Sensorschild 424 an
einem Sensor 426 vorbeiläuft, wird die Kommunikation
zwischen dem Emitter und dem Detektor unterbrochen, wodurch ein „Behälter vorhanden"-Signal gegeben wird. Das
Schild 424 wird nur an einem Ort bereitgestellt, z.B. dem
ersten Behälterstandort.
Infolge der Kenntnis über
die Position des ersten Behälters
sind die Positionen der verbleibenden Behälter, die relativ zum ersten
Behälter
angebracht sind, ebenfalls bekannt.
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Antriebs-
und Steuerungssignale werden dem mehrachsigen Mischer 400 über einen
Netzanschluss und einen Datenanschluss bereitgestellt. Während der
mehrachsige Mischer 400 ein Mischen durch Rotation und
einen exzentrischen Umlauf ermöglicht,
können
andere Mischtechniken, wie z.B. Vibration, Inversion etc., ebenfalls
verwendet werden.
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Probenvorbereitungsverfahren
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Um
mit der Probenvorbereitung zu beginnen, bewegt sich die Pipettiereinheit 456,
um ein Reagenz zum Einfangen von Targets, bevorzugt ein Mag-Oligo-Reagenz,
aus einem Behälter 440,
der von einem mehrachsigen Mischer 400 getragen wird, in
jeden der Aufnahmebehälter 162 der
MTU 160 zu transferieren. Das Reagenz zum Einfangen von
Targets hat ein Trägermaterial,
das in der Lage ist, einen Ziel-Analyten zu binden und zu immobilisieren.
Das Trägermaterial
umfasst bevorzugt auf Magnetismus reagierende Partikel. Zu Beginn
des Probenvorbereitungsverfahrens bewegt sich die Pipettiereinheit 456 der
rechten Pipettierbaugruppe 450 seitlich und senkrecht in
eine Position, in der die Sonde 457 operativ über einer
Pipettenspitze in einem der Behälter 372 angeordnet
ist.
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Die
Spitzenbehälter 372 werden
vom Rad für Pipettenspitzen 350 derart
getragen, um genau angeordnet zu sein, damit eine genaue Erfassung
zwischen der Pipettenspitze und dem röhrchenförmigen Röhrchen 457 der Pipettiereinheit 456 erzielt
wird. Die Pipettiereinheit 456 bewegt sich abwärts, um
das freie Ende der röhrchenförmigen Sonde 457 in das offene
Ende der Pipettenspitze einzuführen
und kraftschlüssig
mit der Pipettenspitze einzurasten. Die bevorzugt für die Pipettiereinheit 456 verwendeten
Anlagen von Cavro haben einen Kragen (nicht dargestellt), der für Anlagen
von Cavro einzigartig ist. Dieser Kragen wird leicht nach oben bewegt,
wenn eine Pipettenspitze mit dem Ende der röhrchenförmigen Sonde 457 kraftschlüssig einrastet,
und der versetzte Kragen löst
einen elektrischen Schalter auf der Pipettiereinheit 456 aus,
um zu bestätigen,
dass eine Pipettenspitze anwesend ist. Wenn die Spitzenaufnahme
nicht erfolgreich ist, (z.B. infolge fehlender Spitzen in den Behältern 372 oder
einem Ausrichtungsfehler), wird ein Signal für eine fehlende Spitze generiert,
und die Pipettiereinheit 456 kann sich fortbewegen, um
ein erneutes Spitzeneingreifen an einem anderen Spitzenstandort
zu versuchen.
-
Das
Assay-Manager-Programm veranlasst den mehrachsigen Mischer 400,
kurz in der Drehung anzuhalten, so dass die Pipettiereinheit 456 in
eine Position mit dem röhrchenförmigen Röhrchen 457 und
der gebundenen Pipettenspitze der Pipettiereinheit 456,
die über
einer der stationären
Behälter 440 ausgerichtet
ist, bewegt werden kann. Die Pipettiereinheit senkt die an das röhrchenförmige Röhrchen 457 gebundene
Pipettenspitze in den Behälter 440 und
zieht eine bestimmte Menge eines Reagenzes zum Einfangen von Targets
in die Pipettenspitze auf. Die Pipettiereinheit 456 bewegt
die Sonde 457 dann aus dem Behälter 440 heraus, der
mehrachsige Mischer 400 nimmt die Drehung wieder auf, und
die Pipettiereinheit 456 bewegt sich in eine Position über der Öffnung 252 und
der Probenübertragungsstation 255.
Als nächstes
senkt sich die Pipettiereinheit 456, welche die Pipettenspitze
und die röhrchenförmige Sonde 457 bewegt,
durch die Öffnung 252 ab
und dispensiert die benötigte
Menge des Reagenzes zum Einfangen von Targets (für gewöhnlich 100- 500 μl)
in einen oder mehrere der Aufnahmebehälter 162 der MTU 160.
Es ist bevorzugt, dass das Reagenz zum Einfangen von Targets nur
in die Pipettenspitze aufgenommen wird und nicht in die Sonde 457 selber. Darüber hinaus
wird bevorzugt, dass die Pipettenspitze eine ausreichende volumetrische
Kapazität aufweist,
um genügend
Reagenz für
alle fünf
Behälter 162 der
MTU 160 aufzunehmen.
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Nach
der Übertragung
des Reagenzes zum Einfangen von Targets bewegt sich die Pipettiereinheit 456 dann
in eine „Spitzen-Abwerf"-Position über der
Röhre zum
Beseitigen der Spitzen 352, wo die Einweg-Pipettenspitze
vom Ende der röhrchenförmigen Sonde 457 der
Pipettiereinheit 456 abgeschoben oder abgestoßen wird
und durch die Röhre 342 in
einen Behälter
für Feststoffabfälle fällt. Ein
optischer Sensor (nicht dargestellt) ist benachbart zur Röhre 342 angeordnet
und bevor die Spitze abgeworfen wird, bewegt die Proben-Pipettierbaugruppe 450 die Pipettiereinheit 456 in
eine Messposition des Sensors. Der Sensor stellt fest, ob die Spitze
in das Ende der röhrchenförmigen Sonde 457 eingerastet
ist, um zu überprüfen, ob
die Spitze immer noch von der röhrchenförmigen Sonde 457 der
Pipettiereinheit 456 gehalten wird und bestätigt dadurch,
dass die Spitze sich während
der Probenvorbereitung auf der röhrchenförmigen Sonde 457 befunden
hat. Ein bevorzugter Sensor ist ein optischer Schlitzsensor mit
breitem Schlitz, Modell OPB900W, der bei Optek Technology, Inc.
in Carrollton, Texas erhältlich
ist.
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Bevorzugt
wird die Pipettenspitze durch den Kragen (nicht dargestellt) an
der röhrchenförmigen Sonde 457 der
Pipettiereinheit 456 abgestoßen. Der Kragen rastet in eine
feste Position ein, wenn die röhrchenförmige Sonde 457 angehoben
wird, so dass, wenn die Sonde 457 fortfährt hochzufahren, der Kragen
fixiert bleibt und gegen das obere Ende der Pipettenspitze stößt und sie
dadurch von der röhrchenförmigen Sonde 457 herunter
zwingt.
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Nach
dem Pipettieren der Reagenzes zum Einfangen von Targets und Verwerfen
der Pipettenspitze kann die Sonde 457 der Pipettiereinheit 456 mit
destilliertem Wasser, das durch die röhrchenförmige Sonde 457 im
Waschbecken für
Spitzen 346 hindurchgeleitet wird, gespült werden. Das Spitzen-Spülwasser
wird gesammelt und läuft
in einen Behälter
für Flüssigabfälle.
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Nach
dem Reagenz-Abgabevorgang bewegt sich die Pipettiereinheit 456 auf
der rechten Pipettierbaugruppe 450 seitlich und senkrecht
in eine Position, in der die röhrchenförmige Sonde 457 der
Pipettiereinheit 456 über
einer neuen Pipettenspitze in einem der Pipettenbehälter 372 ausgerichtet
wird. Nach erfolgreicher Spitzenaufnahme bewegt sich die Pipettiereinheit 456 zurück über den
Probenring 250, benachbart zur Probenvorbereitungsöffnung 252, und
entnimmt eine Testprobe (etwa 25-900 μl) von einem Probenröhrchen 320,
das an einer der Öffnung 140, 142 der
Abdeckplatte 138 ausgerichtet worden ist. Man beachte,
dass beide Öffnungen 140, 142 sich
aufwärts
ausstreckende periphere Flansche enthalten, um alle auf der Platte 138 verspritzten
Flüssigkeiten
davon abzuhalten, in die Öffnungen 140, 142 zu
laufen. Die Pipettiereinheit 456 bewegt sich dann über die
MTU 160 in die Probenübertragungs-Station 255,
bewegt sich abwärts
durch die Öffnung 252 und
dispensiert die Testprobe in einen der Aufnahmebehälter 162 der
MTU 160, die ein Reagenz zum Einfangen von Targets enthält. Die
Pipettiereinheit 456 bewegt sich dann in die „Spitzen-Abwerfen"-Position über der
Röhre zum
Beseitigen der Spitzen und die Einweg-Pipettenspitze wird in die Röhre 342 abgestoßen. Die
Pipettiereinheit 456 nimmt dann eine neue Einweg-Pipettenspitze
aus dem Rad für
Pipettenspitzen 350 auf, den der Probenring 250 anzeigt,
so dass ein neues Probenröhrchen
durch die Pipettiereinheit 456 zugänglich wird, die Einheit 456 bewegt
sich zu und entnimmt Probenflüssigkeit
aus dem Probenröhrchen
in die Einweg-Pipettenspitze,
die Pipettiereinheit 456 bewegt sich dann in eine Position über der Übertragungsstation
für Proben 255 und
dispensiert Probenflüssigkeit in
einen anderen Aufnahmebehälter 162,
der ein Reagenz zum Einfangen von Targets enthält. Dieser Vorgang wird bevorzugt
wiederholt, bis alle fünf
Aufnahmebehälter 162 eine
Kombination aus flüssiger Probenauswahl
und Reagenz zum Einfangen von Targets enthalten.
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Alternativ
dazu kann abhängig
vom Assay-Protokoll oder Protokollen, die vom Analysator 50 durchgeführt werden
sollen, die Pipettiereinheit 456 das gleiche Probenauswahlmaterial
in zwei oder mehr der Aufnahmebehälter 162 dispensieren
und der Analysator kann das gleiche oder unterschiedliche Assays
auf jedem dieser Aliquots durchführen.
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Wie
oben in Bezug auf die Pipettiereinheiten 480, 482 beschrieben,
hat die Pipettiereinheit 456 ebenfalls die Fähigkeit,
kapazitive Niveaus zu registrieren. Die auf den Enden der röhrchenförmigen Sonden 457 verwendeten
Pipettenspitzen sind bevorzugt aus einem leitfähigen Material gefertigt, so
dass das Registrieren von kapazitiven Niveaus mit der Pipettiereinheit 456 durchgeführt werden
kann, auch wenn eine Spitze am Ende der röhrchenförmigen Sonde 457 getragen
wird. Nachdem eine Pipettiereinheit ein Verfahren zum Dispensieren
einer Testprobe vollständig
durchgeführt
hat, bewegt die Pipettiereinheit 456 die röhrchenförmige Sonde 457 zurück abwärts in den
Aufnahmebehälter 162,
bis das obere Ende des Flüssigkeitsstandes
durch die Veränderung
in der Kapazität
detektiert wird. Die vertikale Position der röhrchenförmigen Sonde 457 wird
festgehalten, um zu bestimmen, ob die richtige Menge an flüssigem Material
im Aufnahmebehälter 162 enthalten
ist. Ein Mangel an ausreichendem Material in einem Aufnahmebehälter 162 kann
durch Verklumpung in der Testprobe, welche die Spitze am Ende der
röhrchenförmigen Sonde 457 verstopfen
kann und damit das genaue Ansaugen von Testprobenmaterial in die Spitze
verhindert und/oder geeignetes Dispensieren der Testprobe aus der
Spitze verhindert.
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Nach
der Probenübertragung
wird die Pipettenspitze in die Röhre
zum Beseitigen von Spitzen 142, wie oben beschrieben, abgeworfen.
Wenn es erwünscht
ist, kann die röhrchenförmige Sonde 457 der Pipettiereinheit
abermals mit destilliertem Wasser gespült werden, jedoch ist das Spülen der
Sonde für
gewöhnlich
nicht notwendig, da in dem bevorzugten Betriebsverfahren das Probenmaterial
nur in Kontakt mit der Einweg-Pipettenspitze kommt.
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Das
Assay-Manager-Programm beinhaltet eine Steuerelektronik für die Pipettiereinheit,
welche die Bewegungen der Pipettiereinheiten 456, 480, 482 steuert
und bevorzugt die Pipettiereinheit 456 veranlasst, sich
auf eine Art zu bewegen, dass sie sich niemals über ein Probenröhrchen 320 auf
dem Probenring 250 bewegt, ausgenommen, wenn die Pipettiereinheit 456 die
röhrchenförmige Sonde 457 über einem
Probenröhrchen 320 anordnet,
um eine Testprobe zu entnehmen oder wenn das Probenröhrchen 320 sich
unter der Platte 138 der Probenabdeckung befindet. Auf
diese Weise werden versehentliche Flüssigkeitstropfen von der röhrchenförmigen Sonde 457 der
Pipettiereinheit 450 in andere Probenröhrchen, die zu einer Kreuzkontamination
führen
könnten,
vermieden.
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Nach
der Probenvorbereitung wird die MTU 160 durch den rechten
Transportmechanismus 500 von der Station zur Übertragung
von Proben zum rechten Orbitalmischer 550 bewegt, in dem
die Proben/Reagenzmischungen vermengt werden. Die Struktur und der
Betrieb der Orbitalmischer 550, 552 wird im Detail
weiter unten beschrieben.
-
Nach
dem die MTU 160 von der Station zum Übertragen von Proben durch
den rechten Transportmechanismus 500 zurückgezogen
worden ist, befördert
die Reaktionsgefäß-Transporterbaugruppe
innerhalb der Eingangswarteschlange 150 die nächste MTU
in eine Position zur Aufnahme durch den rechten Transportmechanismus 500,
der die nächste MTU
zur Probenübertragungs-Station
bewegt. Die Verfahren zur Probenvorbereitung werden dann für diese
nächste
MTU wiederholt.
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Transportmechanismen
-
Die
rechten und linken Transportmechanismen 500, 502 werden
nun im Detail beschrieben. Bezugnehmend auf die 13-16 besitzt der rechte Transportmechanismus 500 (als
auch der linke Transportmechanismus 502) ein Stellhakenelement, das,
in der dargestellten Ausführungsform,
einen ausfahrbaren Verteilerhaken 506 hat, der sich von
einer Hakenbefestigungsstruktur 508, die in einer Spalte 510 auf
einer Platte 512 radial und schiebend versetzbar ist. Ein
Gehäuse 504 auf
der Oberseite der Platte 512 hat eine Öffnung 505, die ausgestaltet
ist, um den oberen Abschnitt einer MTU 160 aufzunehmen.
Ein auf der Platte 512 befestigter Schrittmotor 514 dreht
eine Gewindewelle 516, die, in Zusammenarbeit mit einem
Hauptschraubenmechanismus, den Verteilerhaken 506 von der
ausgefahrenen Position, die in den 13 und 15 dargestellt
ist, in die eingezogene Position, die in 14 dargestellt
ist, bewegt, der Motor 514 und die Gewindewelle 516 bildenden
Elemente einer bevorzugten Hakenelement-Antriebsbaugruppe. Der Schrittmotor 514 ist bevorzugt
ein modifizierter HSI, Serie 46000. HSI- Schrittmotoren sind erhältlich bei
Haydon Switch and Instrument, Inc. in Waterbury, Connecticut. Der HSI-Motor
ist durch maschinelle Bearbeitung der Gewinde von einem Ende der
Gewindewelle 516 modifiziert worden, so dass die Welle 516 die
Hakenbefestigungsstruktur 508 aufnehmen kann.
-
Das
Gehäuse 504,
der Motor 514 und die Platte 512 werden bevorzugt
durch ein angepasstes Schutzblech 507 abgedeckt.
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Wie
in 16 dargestellt, dreht ein Schrittmotor 518 eine
Umlenkscheibe 520 über
einen Riemen 519. (VEXTA Schrittmotoren, Modellnummer PK264-01A,
erhältlich
bei Oriental Motor Co., Ltd. in Tokyo, Japan und SDP-Zahnriemen,
Modellnummer A6R51M200060, erhältlich
bei SDP/SI in New Hyde Park, New York werden bevorzugt.) Die Umlenkscheibe 520 ist
bevorzugt eine maßgefertigte
Umlenkscheibe mit einhundertzweiundsechzig (162) axialen Rillen,
die entlang ihres Umfangs angeordnet sind. Eine Hauptwelle 522,
die mit Hilfe eines einzigartig-geformten Halterungsblockes 523 mit
der Platte 512 fest verbunden ist, erstreckt sich abwärts durch eine
Basis 524 und ist an der Umlenkscheibe 520 befestigt.
Die Basis 524 ist mit der Bezugsplatte 82 durch
mechanischer Befestigungen, die sich durch die Öffnungen 525, die
entlang der äußeren Peripherie
der Basis 524 ausgebildet sind, befestigt. Eine Anschlussleitung 526 liefert
Antriebs- und Steuersignale für die Hakenbefestigungsstruktur 508 und
den Motor 514, während
es der Platte 512 (und der auf der Platte getragenen Komponenten)
ermöglicht
wird, sich derart ausreichend zu drehen, dass sie sich in Bezug auf
die Basis 524 bis zu 340° dreht.
Die Transportmechanismus 500, 502 – Baugruppe
hat bevorzugt feste Haltemarkierungen (nicht dargestellt) an beiden
Enden der Strecke, entlang der sich die drehende Einheit bewegt.
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Der
Stellungsgeber für
den Ausleger 531 ist bevorzugt an einem Ende der Hauptwelle 522 befestigt.
Der Stellungsgeber für
den Ausleger ist bevorzugt ein absoluter Stellungsgeber. Stellungsgeber der
Serie A2 von U.S. Digital in Seattle, Washington, Modellnummer A2-S-K-315-H
werden bevorzugt.
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Das
Assay-Manager-Programm stellt Steuerungssignale für die Motoren 518 und 514 und
für die Hakenbefestigungsstruktur 508 bereit,
um den Verteilerhaken 506 zu befehlen, die MTU-Manipulierstruktur 166 auf
der MTU 160 zu ergreifen. Wenn der Haken 506 zugegriffen
hat, kann der Motor 514 eingeschaltet werden, um die Achse 516 zu
drehen und dadurch den Haken 506 zurückzuziehen und die MTU 160 zurück in das
Gehäuse 504.
Die MTU 160 wird durch den Transportmechanismus 500, 502 über einen
Gleiteingriff der Verbindungsrippenstruktur 164 der MTU 160 in
die gegenüberliegenden
Kanten 511 der Platte 512 des anliegenden Spalts 510 sicher
festgehalten. Die Platte 512 bildet dadurch ein Element
einer bevorzugten Gefäß-Trägerbaugruppe, die
ausgebildet und angeordnet ist, um drehbar um eine Drehachse (z.B.
die Achse der Welle 522) angeordnet zu sein und um ein
Reaktionsgefäß (z.B.
die MTU 160) aufzunehmen und zu tragen. Der Motor 518 kann
die Umlenkscheibe 520 und die Welle 522 über den
Riemen 519 rotieren lassen, um dadurch die Platte 512 und
das Gehäuse 504 in
Bezug auf die Basis 524 zu drehen. Die Drehung des Gehäuses 504 verändert auf
diese Weise die Lage der ergriffenen MTU, wodurch die betreffende
MTU in Ausrichtung mit einer anderen Station auf der Verarbeitungsplattform
gebracht wird.
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Die
Sensoren 528, 532 werden auf gegenüberliegenden
Seiten des Gehäuses 504 bereitgestellt,
um die Position des Verteilerhakens 506 innerhalb des Gehäuses 504 zu
bestimmen. Der Sensor 528 ist ein Endpunkt-Sensor und der
Sensor 532 ist ein Ausgangspunkt-Sensor. Die Sensoren 528, 532 sind
bevorzugt optische Schlitzsensoren, die bei Optek Technology, Inc.
in Carrollton, Texas, Modellnummer OPB980T11 erhältlich sind. Für den Ausgangspunkt-Sensor 532 wird
der Sensorstrahl durch eine sich von der Hakenbefestigungsstruktur 508 her
ausbildende Markierung für
den Ausgangspunkt 536 unterbrochen, wenn der Haken 506 in
seiner vollständig zurückgezogenen
Position vorliegt. Der Strahl des Endpunkt-Sensors 528 wird durch eine
Markierung für
das Wegende 534, das sich von der gegenüberliegenden Seite der Hakenbefestigungsstruktur 508 her
ausbildet, unterbrochen, wenn der Haken 506 vollständig ausgefahren
ist.
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Ein
MTU-Vorhanden-Sensor 530, der im Gehäuse 504 an der Seite
befestigt ist, registriert das Vorhandensein einer MTU 160 im Gehäuse 504.
Der Sensor 530 ist bevorzugt ein SUNX, Infrarotsensor, der
bei SUNX/Ramco Electric, Inc., in West Des Moines, Iowa erhältlich ist.
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Temperaturanstiegsstationen
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Eine
oder mehrere Temperaturanstiegsstationen 700 werden bevorzugt
unter der Montageplatte 130 und dem Probenring 250 angeordnet
(keine der Temperaturanstiegsstationen, die unter dem Probenring 250 angeordnet
ist, ist in den Figuren dargestellt). Nach dem Vermengen der Inhalte
der MTU 160 innerhalb der Orbitalmischer 550 kann
der rechte Transportmechanismus 500 die MTU 160 von
dem rechten Orbitalmischer 550, abhängig vom Assay-Protokoll, zu
einer Temperaturanstiegsstationen 700 bewegen.
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Der
Zweck jeder Temperaturanstiegsstation 700 ist es, die Temperatur
einer MTU 160 und seines Inhaltes, je nach Wunsch, herauf-
oder herabzuregulieren. Die Temperatur des MTU und seines Inhaltes kann
ungefähr
auf die Temperatur in einem Inkubator eingestellt werden, bevor
die MTU in den Inkubator eingesetzt wird, um dadurch größere Temperaturschwankungen
innerhalb des Inkubators zu vermeiden.
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Wie
in den 17-18 dargestellt,
hat eine Temperaturanstiegsstation 700 ein Gehäuse 702,
in das eine MTU 160 eingesetzt werden kann. Das Gehäuse 702 hat
Befestigungsflansche 712, 714 zum Befestigen der
Anstiegsstation 700 an der Bezugsplatte 82. Ein
thermoelektrisches Modul 704 (auch bekannt als Peltier-Vorrichtung), das
in thermischem Kontakt mit einer Kühlkörperstruktur 706 steht,
ist mit dem Gehäuse 702,
bevorzugt an der Unterseite 710, verbunden. Bevorzugte
thermoelektrische Module sind solche, die bei Melcor, Inc. in Trenton,
New Jersey, Modellnummer CP1.4-127-06L erhältlich sind. Obgleich nur ein
thermoelektrisches Modul 704 in 17 dargestellt
ist, hat die Anstiegsstation 700 bevorzugt zwei solcher
thermoelektrischen Module. Alternativ dazu könnte die äußere Oberfläche des Gehäuses 702 mit einem
Mylarfilm-Heizwiderstand-Folienmaterial (nicht dargestellt) zum
Aufheizen der Anstiegsstation bedeckt werden. Geeignete Mylarfilm-Folien
zum Aufheizen sind geätzte
Folien, die bei Minco Products, Inc. in Minneapolis, Minnesota und
bei Heatron, Inc. in Leavenworth, Kansas erhältlich sind. Für Ramp-Up
Stationen (d.h. Heizkörper)
werden bevorzugt Heizwiderstandselemente bevorzugt und für Ramp-Down-Stationen
(d.h. Kühlaggregate),
werden bevorzugt thermoelektrische Module 704 verwendet.
Das Gehäuse 702 ist
bevorzugt mit einer thermisch isolierenden Mantelstruktur (nicht
dargestellt), bedeckt.
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Die
Kühlkörperstruktur,
die in Verbindung mit dem thermoelektrischen Modul 704 verwendet
wird, umfasst bevorzugt einen Aluminiumblock mit sich davon erstreckenden
Hitze abführenden
Rippen 708.
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Zwei
Wärmesensoren
(nicht dargestellt) (bevorzugt Thermistoren mit Nennwiderstand 10
KOhm bei 25°C)
werden bevorzugt an einem Standort auf oder innerhalb des Gehäuses 702 bereitgestellt,
um die Temperatur zu überwachen.
Thermistoren der Serie YSI 44036, erhältlich bei YSI, Inc. in Yellow Springs,
Ohio werden bevorzugt. YSI-Thermistoren werden aufgrund ihrer hohen
Genauigkeit und der ±0.1°C Austauschbarkeit,
die durch YSI-Thermistoren von einem Thermistor zum anderen bereitgestellt wird,
bevorzugt. Einer der Wärmesensoren
ist für
die primäre
Temperatursteuerung, d.h. er sendet Signale an die eingebaute Steuerung
zum Steuern der Temperatur innerhalb der Anstiegsstation, und der
andere Wärmesensor
ist zum Überwachen
der Temperatur der Anstiegsstation als Sicherungskontrolle für den Wärmesensor
zur Steuerung der Primärtemperatur.
Die eingebaute Steuerung überwacht
die Wärmesensoren
und steuert die Folien zum Aufheizen oder das thermoelektrische
Modul der Anstiegsstation, um eine im Allgemeinen einheitliche,
bestimmte Temperatur innerhalb der Anstiegsstation 700 aufrechtzuerhalten.
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Ein
MTU 160 kann, gestützt
von den MTU-Stützkanten 718,
welche in die Verbindungsrippenstruktur 164 der MTU 160 eingreifen,
in das Gehäuse
eingesetzt werden. Eine Aussparung 720 ist an der Vorderkante
einer Seitenwand des Gehäuses 702 ausgebildet.
Die Aussparung 720 ermöglicht
einem Verteilerhaken 506 des Transportmechanismus 500 oder 502 die
MTU-Manipulierstruktur 166 einer MTU 160, die
durch seitliche Bewegung in Bezug darauf vollständig in eine Temperaturanstiegsstation 700 eingesetzt
worden ist, zu ergreifen oder loszulassen.
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Drehbare Inkubatoren
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Mit
der allgemeinen Beschreibung des Assay-Verfahrens fortfahrend, holt
der rechte Transportmechanismus 500 nach ausreichendem
Temperatur Ramp-Up in einer Anstiegsstation 700, die MTU aus
der Anstiegsstation 700 heraus und stellt die MTU 160 in
den Inkubator zum Ziel-Einfangen und Annealing 600. In
einer bevorzugten Betriebsart des Analysators 50 inkubiert
der Inkubator zum Ziel-Einfangen und Annealing 600 die
Inhalte der MTU 160 bei etwa 60°C. Für bestimmte Tests ist es wichtig, dass
die Annealing-Inkubationstemperatur um nicht mehr als ±0.5°C variiert
und die Inkubationstemperatur zur Amplifikation (unten beschrieben)
um nicht mehr als ±0.1°C. Infolgedessen
sind die Inkubatoren so ausgelegt, um eine konsistente gleichbleibende Temperatur
bereitzustellen.
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Die
Details der Struktur und des Betriebs der zwei Ausführungsformen
der drehbaren Inkubatoren 600, 602, 604 und 606 werden
nun beschrieben. Bezugnehmend auf die 19-23,
weist jeder der Inkubatoren ein Gehäuse innerhalb eines isolierenden
Mantels 612 und einem isolierenden Deckel 611 mit
einem im allgemeinen zylindrischen Teil 610 auf, der in
geeigneter Weise mit der Bezugsplatte 82 verbunden ist.
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Der
zylindrische Teil 610 ist bevorzugt aus einem vernickelten
Aluminiumguss konstruiert und der Metallanteil des Deckels 611 besteht
bevorzugt aus maschinell bearbeitetem Aluminium. Der zylindrische Teil 610 ist
mit der Bezugsplatte 82 bevorzugt über drei oder mehr Kunstharz-"Füße" 609 befestigt. Die Füße 609 sind
bevorzugt aus UltemȖ-1000 gebildet, das von General Electric
Plastics geliefert wird. Das Material ist ein schwacher Wärmeleiter
und daher dienen die Füße 609 zur
Wärmeisolierung
des Inkubators gegenüber
der Bezugsplatte. Die Isolierung 612 und die Isolierung
des Deckels 611 werden bevorzugt aus 1.27 cm (1/2 inch)
starker Polyethylen bestehen, das von der Boyd Corporation in Pleasantown,
Kalifornien geliefert wird.
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Die
Gefäßzugangsöffnungen 614, 616 werden
im zylindrischen Teil 610 ausgebildet und damit zusammenwirkende
Gefäßzugangsöffnungen 618, 620 werden
im Mantel 612 ausgebildet. Für die Inkubatoren 600 und 602 ist
eine der Gruppen von Zugangsöffnungen
derart angeordnet, damit diese durch den rechten Transportmechanismus 500 zugänglich ist
und die andere Gruppe von Zugangsöffnungen ist derart angeordnet,
damit diese durch den linken Transportmechanismus 502 zugänglich ist. Die
Inkubatoren 604 und 606 müssen nur durch den linken Transportmechanismus 502 zugänglich sein und
weisen daher nur eine einzelne Gefäßzugangsöffnung auf.
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Schließmechanismen
mit Drehtüren 622, 624 sind
innerhalb der Öffnungen 614 und 616 drehbar
angeordnet. Jede Drehtür 622, 624 hat
einen MTU-Schacht 626, der sich durch einen festen zylindrischen
Körper
erstreckt. Der MTU-Schacht 626 ist so ausgestaltet, damit
er mit dem Profil der MTU 160 nahezu übereinstimmt, wobei dieser
im Vergleich zum unteren Abschnitt einen breiteren oberen Abschnitt
aufweist. Eine Laufrolle für
die Tür 628, 630 ist auf
der Oberseite jeder der Türen 622 bzw. 624 angebracht.
Die Drehtüren 622, 624 werden
durch Magneten (nicht dargestellt) betätigt, die durch Befehle vom
Assay-Manager-Programm gesteuert werden, um die Türen 622, 624 zum
richtigen Zeitpunkt zu öffnen
und zu schließen.
Eine Tür 622 oder 624 wird durch
Drehen der Tür 622, 624 geöffnet, so
dass der 626 an der entsprechenden Gefäßzugangsöffnung 614, 616 ausgerichtet
wird, und wird durch Drehen der Tür 622, 624 geschlossen,
so dass der MTU-Schacht 626 sich
quer zur entsprechenden Zugangsöffnung 614, 616 erstreckt.
Der zylindrische Teil 610, der Deckel 611, die
Türen 622, 624 und
eine Bodenplatte (nicht dargestellt) bilden zusammen ein Gehäuse, welches
die Inkubationskammer definiert.
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Die
Türen 622, 624 werden
geöffnet,
um das Einsetzen oder Zurückholen
einer MTU in oder aus einem Inkubator zu ermöglichen und werden zu allen anderen
Zeiten geschlossen, um einen Wärmeverlust
des Inkubators durch die Zugangsöffnungen 614, 616 zu
minimieren.
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Ein
zentral angeordnetes Radialgebläse 632 wird
durch einen internen Gebläsemotor
(nicht dargestellt) angetrieben. Ein Papst, Modellnummer RER 100-25/14
Zentrifugalgebläse,
erhältlich
bei ebm/Papst in Farmington, Connecticut, mit einem 24VDC-Motor
und einem Nennwert von 0.906 m3/min (32
cfm) wird bevorzugt, da seine Form für die Anwendung innerhalb des
Inkubators gut geeignet ist.
-
Im
Folgenden auf 22 Bezug nehmend, ist eine
MTU-Karussellbaugruppe 671 ein
bevorzugter Gefäß-Träger, der
eine Vielzahl von radial ausgerichteten, peripher angeordneten MTUs 160 innerhalb
des Inkubators trägt.
Die MTU-Karussellbaugruppe 671 wird
durch eine Kopfplatte 642 getragen, die durch den zylindrischen
Teil 610 des Gehäuses gestützt wird
und bevorzugt durch einen Drehmotor 640, bevorzugt einen
Schrittmotor, der an einer peripheren Kante der Kopfplatte 642 getragen
wird, angetrieben wird. Der Drehmotor 640 ist bevorzugt
ein VEXTA-Schrittmotor, Modellnummer PK246-01A, der bei Oriental
Motor Co., Ltd. in Tokyo, Japan erhältlich ist.
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Das
MTU-Karussell 671 hat eine Nabe 646, die unter
der Kopfplatte 642 angeordnet ist und über eine sich durch die Kopfplatte 642 erstreckende
Welle 649 mit einer Umlenkscheibe 644 gekoppelt
ist. Die Umlenkscheibe ist bevorzugt eine maßgefertigte Umlenkscheibe mit
einhundertzweiundsechzig (162) axialen Rillen, die entlang ihres äußeren Randes
angeordnet sind, und die mit dem Motor 640 über einen Riemen
gekoppelt ist, so dass der Motor 640 die Nabe 646 drehen
kann. Der Riemen 643 ist bevorzugt ein Zahnriemen der GT®-Serie, der bei SDP/SI in
New Hyde Park, New York erhältlich
ist. Bevorzugt wird ein 9:1-Verhältnis
zwischen der Umlenkscheibe 644 und dem Motor 640 eingestellt.
Die Nabe 646 weist eine Vielzahl von gleichmäßig beabstandeten internen
Luftströmungsschächten 645 auf,
die wahlweise durch radial orientierte, peripher angeordnete Trennwände 647 beabstandet
sind. In der Darstellung werden nur drei Trennwände 647 dargestellt, obwohl
klar gestellt werden soll, dass die Trennwände sich über den gesamten Umfang der
Nabe 646 verteilen können.
In der bevorzugten Ausführungsform
werden die Trennwände 647 weggelassen.
Eine Stützscheibe 670 ist
mit der Nabe 646 verbunden und unter der Kopfplatte 642 in
einer im Allgemeinen parallelen Ausrichtung mit ihr angeordnet.
Eine Vielzahl von radial sich erstreckenden, peripher angeordneten
MTU-Haltelementen 672 sind an der Unterseite der Stützscheibe 670 befestigt
(nur drei MTU-Haltelemente 672 sind deutlich dargestellt
worden). Die MTU-Haltelemente 672 weisen Stützvorsprünge 674 auf,
die sich auf gegenüberliegenden
Seiten erstrecken. Radial ausgerichtete MTUs werden auf der MTU-Karussellbaugruppe 671 innerhalb
der Stationen 676, die durch peripher aneinanderliegenden MTU-Halteelementen 672 definiert
werden, getragen, wobei die Stützvorsprünge 674 die
Lamellenstrukturen 164 jeder durch die MTU-Karussellbaugruppe 671 getragenen
MTU 160 stützen.
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Die
MTU-Karussellbaugruppe dreht sich auf einer Karussellantriebswelle,
an welche die Antriebsumlenkscheibe (644 in der dargestellten
Ausführungsform)
gebunden ist. Ein Stellungsgeber für das Karussell wird bevorzugt
am äußeren Ende
der Karussellantriebswelle befestigt. Der Stellungsgeber für das Karussell
umfasst bevorzugt ein Schlitzrad und eine optische Schlitzschalterkombination
(nicht dargestellt). Das Schlitzrad kann mit der Karussellbaugruppe 671 verbunden
sein, um sich mit ihr zu drehen, und der optische Schlitzschalter
kann mit dem zylindrischen Teil 610 des Gehäuses oder
der Bezugsplatte 642 derart fixiert sein, damit er stationär ist. Die
Schlitzrad/Schlitzschalterkombination kann verwendet werden, um
die Drehposition der Karussellbaugruppe 671 zu bestimmen
und kann eine „Ausgangs"- Position anzeigen (z.B. eine Position,
in der eine MTU-Station 676,
welche als #1-Station bezeichnet wird, vor der Zugangsöffnung 614 liegt). Stellungsgeber
der A2-Serie von U.S. Digital in Seattle, WA, Modellnummer A2-S-K-315-H
werden bevorzugt.
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Eine
Wärmequelle
wird in thermischer Verbindung mit der Inkubationskammer, die innerhalb des
Inkubatorgehäuses,
das den zylindrischen Teil 610 und den Deckel 611 umfasst,
definiert wird, bereitgestellt. In der bevorzugten Ausführungsform
umgeben mit einem Mylar-Film verkleidete elektrische Heizwiderstandsfolien 660 das
Gehäuse 610 und können ebenfalls
am Deckel 611 angebracht sein. Bevorzugte Mylar-Film Heizwiderstandsfolien
sind geätzte
Folien, die bei Minco Products, Inc. in Minneapolis, Minnesota und
Heatron, Inc. in Leavenworth, Kansas erhältlich sind. Alternative Wärmequellen können intern
befestigte Heizwiderstandselemente, thermisch-elektrische Wärmeplatten
(Peltier) oder einen ferngesteuerten Wärme-erzeugenden Mechanismus,
der mit dem Gehäuse
durch eine Leitung oder ähnliches
thermisch verbunden ist, beinhalten.
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Wie
in den 19 und 22 dargestellt, erstreckt
sich ein Pipettenschlitz 662 durch den Inkubatordeckel 611,
radial ausgerichtete Pipettenlöcher 663 erstrecken
sich durch die Kopfplatte 642, und Pipettenschlitze 664 werden
in der Stützscheibe 670 über jeder
MTU-Station 676 ausgebildet, um ein Pipettieren von Reagenzien
in die innerhalb des Inkubators angeordneten MTUs zu ermöglichen.
In der bevorzugten Ausführungsform
des Analysators 50 zur bevorzugten Betriebsart haben nur
zwei der Inkubatoren, der Amplifikations-inkubator 604 und
der Hybridisationsschutzassayinkubator 606 die Pipettenlöcher 663 und
die Pipettenschlitze 662 und 664, da es in der
bevorzugten Betriebsart nur in diesen zwei Inkubatoren zum Dispensieren
von Flüssigkeiten
in die MTUs 160 kommt, während sie im Inkubator sind.
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Zwei
Temperatusensoren 666, bevorzugt Thermistoren (10 KOhm
bei 25°C)
werden in der Kopfplatte 642 angeordnet. Thermistoren der
YSI 44036 Serie, die bei YSI, Inc. in Yellow Springs, Ohio erhältlich sind,
werden bevorzugt. YSI-Thermistoren werden
bevorzugt aufgrund ihrer hohen Genauigkeit und der ±0.1°C Austauschbarkeit,
die bei YSI-Thermistoren
von einem Thermistor zum anderen bereitgestellt werden. Einer der
Sensoren 666 ist zur Regelung der primären Temperatur, d.h. er sendet
Signale zur eingebauten Steuerung zum Regeln der Temperatur innerhalb
des Inkubators und der andere Sensor ist zum Überwachen der Temperatur des
Inkubators als Sicherungskontrolle für den Sensor zur Regelung der
Primärtemperatur.
Die eingebaute Steuerung überwacht
die Sensoren 666 und steuert die Wärmefolien 660 und
das Gebläse 632,
um eine gleichmäßige, bestimmte
Temperatur innerhalb des Inkubatorgehäuses 610 aufrechtzuerhalten.
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Wenn
ein Transportmechanismus 500, 502 das Laden einer
MTU 160 in einen Inkubator 600, 602, 604 oder 606 vorbereitet,
dreht der Motor 640 die Nabe 646, um eine leere
MTU-Station 676 in Ausrichtung mit der Gefäßzugangsöffnung 614 (oder 616)
zu bringen. Wenn dies passiert, dreht der Türbewegende Magnet die Drehtür 623 (oder 624)
entsprechend um eine viertel Drehung, um den MTU-Schacht 626 der
Tür an
der MTU-Station 676 auszurichten. Die Zugangsöffnung 614 ist
derart ausgelegt, um das Einbringen oder Entfernen einer MTU 160 zu
ermöglichen.
Der Transportmechanismus 500 oder 502 befördert dann
den Verteilerhaken 506 aus der zurückgezogenen Position in die
ausgefahrene Position, wobei die MTU 160 aus dem Gehäuse 504 heraus
durch die Zugangsöffnung 614 in
eine MTU-Station 676 im Inkubator hineingeschoben wird. Nachdem der
Verteilerhaken 506 zurückgezogen worden
ist, dreht der Motor 640 die Nabe 646, um die zuvor
eingesetzte MTU 160 von der Zugangsöffnung 614 wegzubewegen,
und die Drehtür 622 schließt sich
wieder. Diese Sequenz wird für
das aufeinanderfolgende Einsetzen von MTUs in den drehbaren Inkubator
wiederholt. Die Inkubation jeder geladenen MTU setzt sich fort,
während
die MTU im Inkubator auf den Ausgangsschacht 618 zu bewegt
wird (entgegen dem Uhrzeigersinn).
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Ein
MTU-Sensor (bevorzugt ein optischer Infrarot-Reflektionssensor) in jeder MTU-Station 676 detektiert
die Anwesenheit einer MTU 160 innerhalb der Station. Optek
Technology, Inc. Sensoren, Modellnummer OPB770T, erhältlich bei
Optek Technology, Inc. in Carrollton, Texas werden bevorzugt, da diese
Sensoren den hohen Umgebungstemperaturen der Inkubatoren widerstehen
können
und da diese Sensoren Strichcode-Daten, die auf der Oberfläche zum
Aufnehmen von Etiketten 175 der Strukturen zum Aufnehmen
von Etiketten 174 der MTUs 160 fixiert sind, lesen
können.
Zusätzlich
hat jede Türenbaugruppe
(Drehtüren 622, 624 oder
Türbaugruppe 650)
bevorzugt optische Schlitzsensoren (nicht dargestellt), um Tür-Geöffnet und
Tür-Geschlossen
Positionen anzuzeigen. Es werden Sensoren von Optek Technology,
Inc. in Carrollton, Texas, Modellnummer OPB980T11 bevorzugt, da
sie eine relativ hohe Auflösung
bieten, um eine genaue Überwachung
der Türposition
zu ermöglichen.
Ein Schrägscheiben-Linearmischer
(ebenso bekannt als Wobbler-Scheibe) 634 wird innerhalb
des Gehäuses 610 benachbart zur
MTU-Karussellbaugruppe 671 bereitgestellt und arbeitet
als Mechanismus zum Mischen der Gefäße. Der Mischer 634 umfasst
eine Scheibe, die auf eine schräge
Weise an die Welle eines Motors 636 befestigt ist, die
sich durch die Öffnung 635 in
das Gehäuse 610 erstreckt.
Der Motor ist bevorzugt ein VEXTA Schrittmotor, Modellnummer PK264-01A,
erhältlich bei
Oriental Motors Ltd. in Tokyo, Japan, welcher der gleiche Motor
ist, der bevorzugt für
die MTU-Karussellbaugruppe 671 verwendet wird. Ein viskoser
harmonischer Dämpfer 638 ist
bevorzugt mit dem Motor 636 verbunden, um harmonische Frequenzen
des Motors abzudämpfen,
die den Motor zum Stillstand bringen können. Bevorzugte harmonische
Dämpfer sind
harmonische Dämpfer
von Vexta, die bei Oriental Motors Ltd. erhältlich sind. Der Betrieb des Schrägscheiben-Linearmischers 634 wird
weiter unten beschrieben werden.
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Nur
zwei der Inkubatoren, der Amplifikationsinkubator 604 und
der Hybridisationsschutzassayinkubator 606 haben einen
Schrägscheiben-Linearmischer 634,
da in der bevorzugten Betriebsart es nur in diesen zwei Inkubatoren
zum Dispensieren von Flüssigkeiten
in die MTUs 160 kommt, während sie im Inkubator sind.
Daher ist es auch nur erforderlich, das lineare Mischen der MTU 160 durch
den Schrägscheiben-Linearmischer 634 im
Amplifikationsinkubator 604 und dem Hybridisationsschutzassay-inkubator 606 zu
ermöglichen.
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Um
ein lineares Mischen einer MTU 160 im Inkubator durch den
Linearmischer 634 zu bewirken, bewegt die MTU-Karussellbaugruppe 671 die
MTU 160 in Ausrichtung mit dem Schrägscheiben-Linearmischer 634,
und die schräge
Scheibe des Schrägscheiben-Linearmischers 634 greift
in die MTU-Manipulierstruktur 166 der
MTU 160 ein. Wenn der Motor 636 die schräg verlaufende
Scheibe des Schrägscheiben-Linearmischers 634 dreht,
bewegt sich der Teil der schräg
stehenden Scheibenstruktur, der in die MTU 160 eingreift,
in Bezug auf die Wand des Gehäuses 610,
radial hinein und heraus, wodurch in das vertikale Stück 167 der
MTU-Manipulierstruktur 166 der
Abschirmstruktur 169 alternierend eingegriffen wird. Dementsprechend
wird die MTU 160, die den Schrägscheiben-Linearmischer 634 ergreift,
radial hinein und heraus bewegt, bevorzugt bei hoher Frequenz, wodurch
ein lineares Mischen der Inhalte der MTU 160 ermöglicht wird.
Für den
Amplifikationsinkubationsschritt der bevorzugten Betriebsart, der innerhalb
des Amplifikationsinkubators 604 stattfindet, wird eine
Frequenz zum Mischen von 10 Hz bevorzugt. Für den Probeninkubationsschritt
der bevorzugten Betriebsart, der innerhalb des Inkubators für den Hybridisationsschutzassay 606 stattfindet,
wird eine Frequenz zum Mischen von 14 Hz bevorzugt. Schließlich wird
für den
Selektionsinkubationsschritt der bevorzugten Betriebsart, der ebenfalls
innerhalb des Inkubators für
den Hybridisationsschutzassay 606 stattfindet, eine Frequenz
zum Mischen von 13 Hz bevorzugt.
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Die
erhöhten
gekrümmten
Abschnitte 171, 172 können in der Mitte der konvexen
Oberfläche
des vertikalen Stücks 167 bzw.
der Abschirmstruktur 169 der MTU 160 (siehe 47) bereitgestellt werden, um den Oberflächenkontakt
zwischen dem Schrägscheiben-Linearmischer 634 und
der MTU 160 derart zu reduzieren, dass die Reibung zwischen
der MTU 160 und dem Schrägscheiben-Linearmischer 634 minimiert
wird.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
wird ein Sensor am Schrägscheiben-Linearmischer 634 bereitgestellt,
um sicherzustellen, dass der Schrägscheiben-Linearmischer 634 in
der „Ausgangs"-Position, dargestellt
in 21, aufhört
sich zu drehen, so dass die MTU-Manipulierstruktur 166 den
Schrägscheiben-Linearmischer 634 ergreifen
und loslassen kann, während
die MTU-Karussellbaugruppe 671 sich dreht. Der bevorzugte „Ausgangs"-Sensor ist ein Stift,
der sich seitlich von der Struktur des Linearmischers mit schräg verlaufender
Scheibe her erstreckt und ein optischer Schlitzschalter, der die
Orientierung der Baugruppe des Schrägscheiben-Linearmischers überprüft, wenn der Stift den Strahl
des optischen Schalters unterbricht. Auf Magnetismus basierende
Hall-Effekt-Sensoren können
ebenso verwendet werden.
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Eine
alternative MTU-Karussellbaugruppe und ein Karussellantriebsmechanismus
sind in den 23A und 23C dargestellt.
Wie in 23A dargestellt, hat der alternative
Inkubator eine Gehäusebaugruppe 1650,
die im Allgemeinen einen zylindrischen Teil 1610, der aus
einem vernickeltem Aluminiumguss gefertigt ist, eine Abdeckung 1676,
die bevorzugt aus maschinell bearbeitetem Aluminium geformt ist,
eine Isolierung 1678 für
die Abdeckung 1676 und einen isolierenden Mantel 1651,
der den zylindrischen Teil 1610 umgibt, umfasst. Wie bei
der bereits zuvor beschriebenen Inkubator-Ausführungsform, kann der Inkubator
einen linearen Misch-Mechanismus haben, der einen linearen Mischmotor 636 mit
einem harmonischen Dämpfer 638 hat.
Ein Schließmechanismus 1600 (untenstehend
beschrieben) arbeitet, um den Zugang durch eine Gefäßzugangsöffnung 1614 abzusperren
oder zu ermöglichen.
Wie in der bereits zuvor beschriebenen Ausführungsform kann der Inkubator
abhängig
vom Standort des Inkubators und seiner Funktion innerhalb des Analysators 50 eine
oder zwei Zugangsöffnungen 1614 haben.
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Ein
Zentrifugalgebläse 632 ist
in einem unteren Abschnitt des Gehäuses 1650 befestigt
und wird durch einen Motor (nicht dargestellt) angetrieben. Eine
Gebläseabdeckung 1652 ist über dem
Gebläse angeordnet
und hat genügend Öffnungen,
um eine Luftströmung
zu ermöglichen,
die durch das Gebläse 632 erzeugte
wird. Die Stützwelle 1654 wird
durch die untere Welle 1692 abgestützt, die sich nach unten in
die Gebläseabdeckung 1652 erstreckt,
wo sie drehbar gestützt
und durch Kugellager (nicht dargestellt) befestigt wird.
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Ein
MTU-Karussell 1656 hat eine obere Scheibe 1658 mit
einem in der Mitte gelegenen Abschnitt 1696. Die Oberseite
der Stützscheibe 1694 rastet
in die und ist verbunden mit der Unterseite des in der Mitte gelegenen
Abschnittes 1696 der oberen Scheibe 1658, so dass
das Gewicht des Karussells 1656 von unten abgestützt wird.
Wie in 23C dargestellt, sind eine
Vielzahl von sich radial erstreckenden, peripher beabstandeten Trennstegen 1660 unter
der oberen Scheibe 1658 befestigt. Eine untere Scheibe 1662 hat
eine Vielzahl von radialen Flanschstücken 1682, die von
einem ringförmigen
inneren Abschnitt 1688 ausgehen. Die radialen Flanschstücke 1682 entsprechen
in ihrer Anzahl und ihrem Abstand denen der Karusselltrennstege 1660,
und die untere Scheibe 1662 ist mit der Oberseite der Karusselltrennstege 1660 verbunden,
wobei jedes Flanschstück 1682 an
einem der Stege 1660 befestigt und damit verbunden ist.
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Die
radialen Flanschstücke 1682 definieren eine
Vielzahl von radialen Schlitzen 1680 zwischen benachbarten
Paaren von Flanschstücken 1682.
Wie anhand der 23C deutlich wird, ist die
Breite in der peripheren Richtung jedes Flanschstückes 1682 an
dessen innerem Ende 1686 geringer als die Breite in peripherer
Richtung des Flanschstückes 1682 an dessen äußerem Ende 1684.
Die konisch zulaufende Form der Flanschstücke 1682 stellt sicher,
dass die gegenüberliegenden
Seiten der Schlitze 1680 im Allgemeinen parallel zueinander
liegen.
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Wenn
die untere Scheibe 1662 unter den Karusselltrennstegen 1660 befestigt
ist, ist die Breite der Flanschstücke entlang zumindest eines
Teils ihrer entsprechenden Länge
größer als
die Breite ihrer entsprechenden Stege 1660, die ebenso
von ihrem äußeren Ende
zu ihrem inneren Ende hin konisch geformt sein können. Die Flanschstücke 1684 definieren
seitliche Kanten entlang der Ränder
benachbarter Paare von Stegen 1660 zum Abstützen der
Verbindungsrippenstruktur 164 einer MTU 160, die
in jede MTU- Station
eingesetzt 1663 ist, die zwischen benachbarten Paaren von
Stegen 1660 ausgebildet wird.
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Eine
Umlenkscheibe 1664 ist an der Oberseite des in der Mitte
gelegenen Abschnitts 1696 der oberen Scheibe 1658 befestigt,
und ein Motor 1672 wird von einer Befestigungshalterung 1670 getragen, die
sich über
den Durchmesser des Gehäuses 1650 hinaus
erstreckt und mit dem zylindrischen Abschnitt 1650 des
Gehäuses
an dessen gegenüberliegenden Enden
befestigt ist. Der Motor ist bevorzugt ein VEXTA PK264-01A Schrittmotor
und ist mit der Umlenkrolle (mit einem 9:1-Verhältnis in Bezug auf den Motor)
durch einen Riemen 1666 gekoppelt, bevorzugt einer, der
von der Gates Rubber Company geliefert worden ist. Ein Stellungsgeber 1674 ist
am oberen zentralen Abschnitt der Befestigungshalterung 1672 befestigt
und ist mit der oberen Welle 1690 der Karussellstützwelle 1654 gekoppelt.
Der Stellungsgeber 1674 (bevorzugt ein absoluter Stellungsgeber
der Serie A2 von U.S. Digital Corporation in Vancouver, Washington)
zeigt die Drehposition des Karussells 1656 an.
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Ein
Inkubatordeckel wird durch eine Inkubatorplatte 1676, die
bevorzugt aus maschinell bearbeitetem Aluminium gebildet ist, und
einem Element zur Isolierung der Abdeckung 1678 definiert.
Die Abdeckplatte 1676 und das Element zur Isolierung 1678 enthalten
passende Öffnungen
zum Aufnehmen des Stellungsgebers 1674 und des Motors 1672 und
können
auch darin ausgebildete radiale Schlitze zum Dispensieren von Flüssigkeiten
in die MTUs, die, wie in Bezug auf die obige Ausführungsform
beschrieben worden ist, innerhalb des Inkubators getragen werden,
enthalten.
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Ein
alternativer und bevorzugter Schließmechanismus 1600 wird
in 23B dargestellt. Der zylindrische
Teil 1610 des Inkubatorgehäuses hat mindestens eine Gefäßzugangsöffnung 1614 mit
nach außen
vorspringenden Wandteilen 1616, 1618, die sich
integral vom zylindrischen Teil 1610 entlang der gegenüberliegenden
Seiten der Zugangsöffnung 1614 ausstrecken.
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Eine
Drehtür 1620 ist
in Bezug auf die Zugangsöffnung 1614 durch
eine Türbefestigungshalterung 1636,
die mit dem zylindrischen Teil 1610 des Gehäuses über der
Zugangsöffnung 1614 verbunden ist,
operativ befestigt. Die Tür 1620 hat
eine bogenförmige
Verschlussplatte 1622 und ein sich quer ausstreckendes
Scharnierplattenteil 1628 mit einem Loch 1634 zum
Aufnehmen eines Befestigungspfostens (nicht dargestellt) der Türbefestigungshalterung 1636.
Die Tür 1622 ist
in Bezug auf die Zugangsöffnung 1614 über der Öffnung 1634 zwischen
einer ersten Position, in der die gebogene Verschlussplatte 1622 mit
den hervorspringenden Wandteilen 1616, 1618 zusammenwirken,
um die Zugangsöffnung 1614 zu
versperren und einer zweiten Position, die in Bezug auf die Zugangsöffnung 1614 nach
außen
rotiert, um die Bewegung eines Gefäßes durch die Zugangsöffnung 1614 zu
ermöglichen,
drehbar. Eine innere gebogene Oberfläche der gebogenen Platte 1622 stimmt
mit der einer gebogenen Oberfläche 1638 der
Türbefestigungshalterung 1636 überein, und
eine gebogene Oberfläche 1619 ist
unter der Gefäßzugangsöffnung 1614 angeordnet,
um die Bewegung der gebogenen Platte 1622 in Bezug auf
die Oberfläche 1638 und 1619 zu
ermöglichen,
während eine
minimale Lücke
zwischen den entsprechenden Oberflächen derart ausgebildet wird,
um den Wärmeverlust
zu minimieren.
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Die
Tür 1620 wird
durch einen Motor 1642, der an dem Inkubatorgehäuse durch
eine Motorbefestigungshalterung 1640 befestigt ist, die
mit dem zylindrischen Teil 1610 des Gehäuses unter der Gefäßzugangsöffnung 1614 befestigt
ist, angetrieben. Die Antriebswelle 1644 ist mit einer
unteren gebogenen Platte 1626 der Drehtür 1620 gekoppelt,
so dass die Rotation der Welle 1644 in eine Drehung der Drehtür 1620 umgesetzt
wird. Der Motor 1624 ist am bevorzugtesten ein HSI 7.5° per Schritt
Motor, der bei Haydon Switch and Instrument, Inc. in Waterbury, Connecticut
erhältlich
ist. Der HSI-Motor wird aufgrund seiner relativ geringen Kosten
ausgewählt
und weil die Verschlussbaugruppe 1600 keinen robusten Motor
mit großem
Drehmoment benötigt.
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Türpositionssensoren 1646 und 1648 (bevorzugt
optische Schlitzsensoren) werden operativ auf den gegenüberliegenden
Seiten der Türbefestigungshalterung 1636 befestigt.
Die Sensoren 1646 und 1648 arbeiten zusammen mit
den Sensorschilden 1632 und 1630 auf der Scharnierplatte 1628 der Tür 1620 zum
Anzeigen der relativen Position der Drehtür 1620 und können so
eingestellt werden, um z.B. einen Tür-Geöffnet- und einen Tür-Geschlossen-Status anzuzeigen.
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Ein
Türverschlusselement 1612 ist
an der Außenseite
des zylindrischen Teils 1610 des Gehäuses so befestigt, dass die
Türbefestigungshalterung 1636 und
ein Teil der Drehtür 1620 abgedeckt
werden. Das Abdeckelement 1612 hat eine Zugangsöffnung 1613,
die an der Zugangsöffnung 1614 des
Inkubatorgehäuses
ausgerichtet ist, und hat desweiteren eine Gefäßbrücke 1615, die sich
seitlich von einer Unterkante der Zugangsöffnung 1613 erstreckt. Die
Gefäßbrücke 1615 erleichtert
das Einsetzen des Gefäßes (z.B.
eine MTU 160) in und das Herausnehmen des Gefäßes aus
dem Inkubator.
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Beim
Aufenthalt im Inkubator 600 zum Ziel-Einfangen und Annealing
werden die MTU 160 und Testproben bevorzugt bei einer Temperatur
von etwa 60°C ±0.5°C über einen
Zeitraum aufbewahrt, der ausreichend ist, um eine Hybridisation
zwischen den Einfangsonden und Ziel-Nukleinsäuren zu ermöglichen. Unter diesen Bedingungen
werden die Einfangsonden bevorzugt nicht mit solchen Polynukleotiden
hybridisieren, die direkt durch die magnetischen Partikel immobilisiert
worden sind.
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Nach
der Inkubation zum Ziel-Einfangen im Inkubator 600 zum
Ziel-Einfangen und Annealing wird die MTU 160 durch das
Inkubatorkarussell zum Eingang der Tür 622 gedreht, die
auch als rechte oder Nummer eins Verteilertür bekannt ist. Die MTU 160 wird
aus ihrer MTU-Station 1676 innerhalb des Inkubators 600 zurückgeholt
und wird dann durch den rechten Transportmechanismus 500 in
eine Temperatur-Ramp-Down-Station (nicht dargestellt) unter dem
Probenring 250 überführt. In
der Ramp-Down-Station wird die Temperatur der MTU auf das Niveau
des nächsten
Inkubators heruntergefahren. Diese Ramp-Down-Station, die dem temperaturgeregelten
Pre-Read-Inkubator zum Abkühlen 602 vorausgeht,
ist im Gegensatz zu einem Kühlaggregat
technisch gesehen eine Heizung, da die Temperatur, auf welche die
MTU heruntergefahren wird, mit etwa 40°C immer noch größer ist,
als die Umgebungstemperatur des Analysators mit etwa 30°C. Dementsprechend
verwendet diese Ramp-Down-Station im Gegensatz zu thermoelektrischen
Modulen bevorzugt Widerstandswärmelemente.
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Von
der Ramp-Down-Station wird die MTU durch den rechten Transportmechanismus 500 in den
temperaturgeregelten Pre-Read-Inkubator
zum Abkühlen 602 überführt. Das
Design und der Betrieb des temperaturgeregelten Pre-Read-Inkubators
zum Abkühlen 602 ist ähnlich dem
Inkubator zum Ziel-Einfangen und Annealing 600, wie weiter
oben beschrieben, mit der Ausnahme, dass der temperaturgeregelte
Pre-Read-Inkubator zum Abkühlen 602 bei
40 ±1.0°C inkubiert.
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Im
AT-Inkubator 602 sind die Hybridisierungsbedingungen derart,
dass der Polythymidinschwanz des immobilisierten Polynukleotids
mit dem Polyaminschwanz der Einfangsonde hybridisieren kann. Vorausgesetzt,
dass die Ziel-Nukleinsäure
mit der Einfangsonde im Inkubator zum Ziel-Einfangen 600 hybridisiert
hat, kann zwischen dem immobilisierten Polynukleotid, der Einfangsonde
und der Ziel-Nukleinsäure
im AT-Inkubator 602 ein Hybridisationskomplex gebildet
werden, wodurch die Ziel-Nukleinsäure immobilisiert wird.
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Während der
Inkubation bei der zum Binden aktiven Temperatur dreht die Karussellbaugruppe 1656 (oder 671)
des temperaturgeregelten Pre-Read-Inkubators zum Abkühlen 602 die
MTU zur Ausgangstür 624,
die auch als Nummer 2 oder linke Verteilertür bekannt ist, von der die
MTU 160 durch den linken Transportmechanismus 502 entfernt
werden kann. Der linke Transportmechanismus 502 entfernt
die MTU 160 vom temperaturgeregelten Pre-Read-Inkubator
zum Abkühlen 602 und
ordnet sie in einer verfügbaren
magnetischen Trenn-Waschstation 800 an.
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Die
Temperaturanstiegsstationen 700 können einen Engpass in der Verarbeitung
einer Reihe von MTUs durch die Chemieplattform 200 sein.
Es kann möglich
sein, nicht voll ausgenutzte MTU-Stationen 676 in einem
oder mehrerer der Inkubatoren, in denen diese Temperaturempfindlichkeit
von geringerer Bedeutung ist, zu verwenden. Zum Beispiel ist der Vorgang
des Bindens bei geregelter Temperatur, der innerhalb des temperaturgeregelten
Pre-Read-Inkubators zum Abkühlen 602 bei
etwa 60°C
stattfindet, nicht so temperaturempfindlich wie die anderen Inkubatoren,
und bis zu fünfzehn
(15) der dreißig
(30) MTU-Stationen 676 der Inkubatoren können jederzeit ungenutzt
sein. Wie gegenwärtig
eingeschätzt
hat die Chemieplattform nur etwa acht Ramp-Up-Stationen oder Heizkörper. Dementsprechend
können deutlich
mehr MTUs innerhalb der nicht genutzten Schächte des temperaturgeregelten
Pre-Read-Inkubators zum Abkühlen 602 vorgewärmt werden
als innerhalb der Ramp-Up-Stationen 700. Darüber hinaus erlaubt
die Verwendung ungenutzter Inkubatorschächte anstatt der Heizkörper das
Weglassen einiger oder aller Heizkörper, wodurch Platz auf der
Chemieplattform geschaffen wird.
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Magnetische Trenn-Waschstationen
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Mit
Bezug auf die 24-25 hat
jede magnetische Trenn-Waschstation 800 ein Gehäusemodul 802 mit
einem oberen Abschnitt 801 und einem unteren Abschnitt 803.
Befestigungsflansche 805, 806 erstrecken sich
vom unteren Abschnitt 803 zum Befestigen der magnetischen
Trenn-Waschstation 800 an
die Bezugsplatte 82 mittels geeigneter mechanischer Befestigungsmittel.
Positionsstifte 807 und 811 erstrecken sich vom
Boden des unteren Abschnitts 803 des Gehäuses 802 aus.
Die Stifte 807 und 811 rasten in Öffnungen
(nicht dargestellt) ein, die in der Bezugsplatte 82 ausgebildet
sind, um die Positionierung der magnetischen Trenn-Waschstation 800 auf
der Bezugsplatte 82 zu erleichtern, bevor das Gehäuse 802 durch
Befestigungsmittel befestigt wird.
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Ein
Ladeschacht 804 erstreckt sich durch die Vorderwand des
unteren Abschnitts 803, um es einem Transportmechanismus
(z.B. 502) zu ermöglichen,
eine MTU 160 in der magnetischen Trennstation 800 zu
platzieren und um eine MTU 160 aus der magnetischen Trennstation 800 zu
entfernen. Eine konische Schachterweiterung 821 umgibt
einen Teil des Ladeschachtes 804, um das Einsetzen der
MTU durch den Schacht 104 zu erleichtern. Eine Trennwand 808 trennt
den oberen Abschnitt 801 vom unteren Abschnitt 803.
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Eine
schwenkbare Magnetbewegungsstruktur 810 ist derart innerhalb
des unteren Abschnitts 803 über einem Drehpunkt 812 befestigt,
dass sie um den Punkt 812 drehbar ist. Die Magnetbewegungsstruktur 810 trägt Permanentmagneten 814,
die auf beiden Seiten eines in der Magnetbewegungsstruktur ausgebildeten
MTU-Schachtes 815 angeordnet sind. Bevorzugt werden fünf Magneten
in einer ausgerichteten Anordnung auf beiden Seiten der Magnetbewegungsstruktur 810 getragen,
wobei sich jeweils einer mit jeweils einem einzelnen Aufnahmebehälter 162 der
MTU 160 deckt. Die Magnete werden bevorzugt aus Neodym-Eisen-Bor
(NdFeB) hergestellt, minimale Güte
n-35 und haben bevorzugte Abmessungen von 1.27 cm (0.5 inch) Breite,
0.76 cm (0.3 inch) Höhe
und 0.76 cm (0.3 inch) Tiefe. Ein elektrisches Steuerelement, allgemein
dargestellt in 816, schwenkt die Magnetbewegungsstruktur 810 hoch
und runter, wodurch die Magnete 814 bewegt werden. Wie
in 25 dargestellt, umfasst das Steuerelement 816 bevorzugt
einen Dreh-Schrittmotor 819, der einen Mechanismus für eine mit
der Magnetbewegungsstruktur 810 gekoppelten Antriebswelle dreht,
um die Magnetbewegungsstruktur 810 gezielt anzuheben und
abzusenken. Der Motor 819 ist bevorzugt ein linearer HSI-Schrittmotor, Modellnummer 26841-05,
der bei Haydon Switch and Instrument, Inc. in Waterbury, Connecticut
erhältlich
ist.
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Ein
Sensor 818, bevorzugt ein optischer Schlitzsensor, wird
innerhalb des unteren Abschnitts 803 des Gehäuses zum
Bestimmen der Unten- oder „Ausgangs"-Position der Magnet
bewegenden Struktur 810, angebracht. Der Sensor 818 ist
bevorzugt ein Optek Technology, Inc., Modellnummer OPB980T11, der
bei Optek Technology, Inc. in Carrollton, Texas erhältlich ist.
Ein anderer Sensor (nicht dargestellt), ebenfalls bevorzugt ein
Optek Technology, Inc., Modellnummer OPB980T11, optischer Schlitzsensor, wird
bevorzugt bereitgestellt, um die Oben- oder Eingegriffen-Position
der Magnet bewegenden Struktur 810 zu bestimmen.
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Eine
MTU-Trägereinheit 820 ist
benachbart zum Ladeschacht 804 unter der Trennwand 808 zum operativen
Unterstützen
einer innerhalb der magnetischen Trenn-Waschstation 800 angeordneten
MTU 160 angeordnet. Nun in Bezug auf 26 besitzt die MTU-Trägereinheit 820 einen
Schacht 822 zum Aufnehmen des oberen Endes einer MTU 160.
Eine untere gegabelte Platte 824 bindet an die Unterseite
der Trägereinheit 820 und
stützt
die Unterseite der Verbindungsrippenstruktur 164 der MTU 160,
wenn diese in die Trägereinheit 820 gleitet
(siehe 28 und 29).
Eine Federklemme 826 ist mit der Trägereinheit 820 durch
ihre sich in den Schacht 822 erstreckenden gegenüberliegenden
Zinken 831, 833 verbunden, um die MTU innerhalb
der Trägereinheit 820 auslösbar festzuhalten.
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Eine
Orbitalmischerbaugruppe 828 ist mit der Trägereinheit 820 zum
orbitalen Mischen der Inhalte einer in der MTU-Trägereinheit 820 festgehaltenen
MTU gekoppelt. Die Orbitalmischerbaugruppe 828 hat einen
Schrittmotor 830, der auf einer Motorbefestigungsplatte 832 befestigt
ist, ein Zahnriemenrad 834 mit einem exzentrischen Stift 836,
ein Umlenkrolle 838 mit einem exzentrischen Stift 840 und
einen Riemen 835, der das Zahnriemenrad 834 mit
der Umlenkrolle 838 verbindet. Der Schrittmotor 830 ist bevorzugt
ein VEXTA, Modellnummer PK245-02A, erhältlich bei Oriental Motors
Ltd. in Tokyo, Japan, und der Riemen 835 ist bevorzugt
ein Zahnriemen, Modellnummer A 6G16-170012, der bei SDP/SI in New
Hyde Park, New York erhältlich
ist. Wie in den 25 und 26 dargestellt,
passt der exzentrische Stift 836 in einen Schlitz 842,
der senkrecht in der MTU-Trägereinheit 820 ausgebildet
ist. Der exzentrische Stift 840 passt in eine kreisförmige Öffnung 844,
die am gegenüberliegenden
Ende der MTU-Trägereinheit 820 ausgebildet
ist. Wenn der Motor 830 das Zahnriemenrad 834 dreht,
rotiert die Umlenkrolle 838 ebenfalls über den Riemen 835 und die
MTU-Trägereinheit 820 wird
mittels der exzentrischen Stifte 836, 840, welche
in die in der Trägereinheit 820 ausgebildeten Öffnungen 842 bzw. 844 eingreifen,
auf einer horizontalen kreisförmigen
Bahn bewegt. Die Drehwelle 839 der Umlenkrolle 838 erstreckt
sich bevorzugt nach oben und weist einen dadurch hindurch ausgebildeten
quer verlaufenden Schacht 841 auf. Ein optischer Schlitzsensor 843 ist auf
der gleichen Ebene wie der Schacht 841 angeordnet und misst
die Frequenz der Umlenkrolle 838 über den Sensorstrahl, der periodisch
direkt durch den Schacht 841 geleitet wird, während die
Welle 839 rotiert. Der Sensor 839 ist bevorzugt
ein Optek Technology, Inc., Modellnummer OPB980T11 Sensor, der bei
Optek Technology, Inc. in Carrollton, Texas erhältlich ist.
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Das
Zahnriemenrad 834 hat auch eine Positioniererplatte 846.
Die Positioniererplatte 846 läuft entlang der optischen Schlitzsensoren 847, 848,
die an einer sich von der Motorbefestigungsplatte 832 her
erstreckenden Sensorbefestigungshalterung 845 befestigt
sind. Die Sensoren 847, 848 sind bevorzugt Sensoren
von Optek Technology, Inc., Modellnummer OPB980T11, die bei Optek
Technology, Inc. in Carrollton, Texas erhältlich sind. Die Positioniererplatte 846 weist
eine Vielzahl von in ihr ausgebildeten umfangsmäßig beabstandeten axialen Öffnungen auf,
die von einem oder beiden Sensoren 847, 848 erfasst
werden, um die Position der Orbitalmischerbaugruppe 828 und
dadurch die Position der MTU-Trägereinheit 820 zu
bestimmen.
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Nun
in Bezug auf die 24 und 25 sind
die Schläuche
zum Befördern
von Waschpufferlösung 854 mit
den Anschlussstücken 856 verbunden
und erstrecken sich über
die Abdeckoberfläche des
Gehäusemoduls 802 hinaus.
Die Schläuche
zum Befördern
des Waschpuffers 854 strecken sich über die Anschlussstücke 856 durch
die Trennwand 808 aus, um ein Waschpufferbeförderungsnetzwerk
auszubilden.
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Wie
in den 28 und 29 dargestellt sind
Waschpuffer-Dispensierdüsen 858,
die sich von den Anschlussstücken 856 her
erstrecken innerhalb der Trennwand 808 angeordnet. In Bezug
auf den Aufnahmebehälter 162 ist
jede Düse über dem
entsprechenden Aufnahmebehälter 162 der MTU 160 in einer
seitlichen, exzentrischen Position angeordnet. Jede Düse hat einen
seitlich ausgerichteten unteren Teil 859 zum Lenken des
Waschpuffers in den entsprechenden Aufnahmebehälter aus der exzentrischen
Position heraus. Das Dispensieren von Flüssigkeiten in die Aufnahmebehälter 162 in
eine Richtung mit einer lateralen Komponente, kann das Verspritzen
eingrenzen, wenn die Flüssigkeit
entlang der Seiten der entsprechenden Aufnahmebehälter 162 herunterläuft. Darüber hinaus
kann die seitlich abgelenkte Flüssigkeit
Materialien abspülen,
die an den Seiten der entsprechenden Aufnahmebehälter 162 hängen geblieben
sind.
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Wie
in den 24 und 25 dargestellt, erstrecken
sich die Ansaugröhrchen 860 durch
einen Röhrchenhalter 862,
an dem die Röhrchen 860 festgelegt
gesichert sind, und erstrecken sich über die Öffnungen 861 in die
Trennwand 808. Eine Röhrchen-Führungsjoch 809 (siehe 26) wird mittels mechanischer Befestigungsmittel
an der Seite der Trennwand 808 unter den Öffnungen 861 befestigt. Ansaugschläuche 864,
die mit den Ansaugröhrchen 860 verbunden
sind, verlaufen bis zur Vakuumpumpe 1162 (siehe 52) innerhalb des Analysators 50, wobei
aufgesogene Flüssigkeit
in einen Behälter
für Flüssigkeitsabfälle befördert wird,
der im unteren Chassis 1100 gehalten wird. Jedes der Ansaugröhrchen 860 hat
eine bevorzugte Länge
von 30.48 cm (12 inch) mit einem Innendurchmesser von 10.4 mm (0.041
inch).
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Der
Röhrchenhalter 862 ist
mit einer Antriebswelle 866 verbunden, die durch einen
Aufzugsmotor 868 angetrieben wird. Der Aufzugsmotor 868 ist
bevorzugt ein VEXTA, Modellnummer PK245-02A, der bei Oriental Motors
Ltd. in Tokyo, Japan erhältlich ist,
und die Antriebswelle 866 ist bevorzugt eine gewundene
Anti-Nachlauf-Hauptwelle (threaded anti-backlash lead screw) der
ZBX Serie, die bei Kerk Motion Products, Inc. in Hollis, New Hampshire
erhältlich
ist. Der Röhrchenhalter 862 ist
an einer Gewindehülse 863 der
Antriebswelle 866 befestigt. Ein Stab 865 und
eine Laufschiene 867 arbeiten als Führung für den Röhrchenhalter 862.
Z-Achsen-Sensoren 829, 827 (optische Schlitzsensoren)
arbeiten zusammen mit einem Schild, das sich von der Gewindehülse 863 her
erstreckt, um die oberen und unteren Hubpositionen der Ansaugröhrchen 860 festzulegen.
Die Z-Achsen-Sensoren sind bevorzugt Optek Technology, Inc., Modellnummer
OPB980T11 Sensoren, die bei Optek Technology, Inc. in Carrollton,
Texas erhältlich
sind.
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Kabel
versorgen die magnetische Trenn-Waschstation 800 über einen
Anschluss 870 mit Energie und Steuersignalen.
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Die
Magnet bewegende Struktur 810 ist, wie durch den Sensor 818 angezeigt,
anfänglich
in einer unteren Position (phantomhaft dargestellt in 25), wenn die MTU 160 durch den Ladeschacht 804 in
die magnetische Trenn-Waschstation 800 und in die MTU-Trägereinheit 820 eingesetzt
wird. Wenn die Magnet bewegende Struktur 810 in der unteren
Position vorliegt, werden die magnetischen Felder der Magneten 814 keine
nennenswerte Wirkung auf die in der MTU 160 enthaltenen
auf Magnetismus reagierenden Partikel haben. Im vorliegenden Kontext
bedeutet „keine
nennenswerte Wirkung",
dass die auf Magnetismus reagierenden Partikel nicht durch die Anziehung
des magnetischen Feldes der Magneten 814 aus der Suspension
herausgezogen werden. Die Orbitalmischerbaugruppe 828 bewegt
die MTU-Trägereinheit 820 so über einen
Vollkreisabschnitt, dass die Trägereinheit 820 und
MTU 160 seitlich bewegt werden, so dass jede der durch
die Spitzenhaltestrukturen 176 der MTU 160 getragenen
kleinen Spitzen 170 in einer Linie mit jedem der Ansaugröhrchen 860 liegt,
wie in 28 dargestellt. Die Position
der MTU-Trägereinheit 820 kann
durch die Positioniererplatte 846 und einem der Sensoren 847, 848 überprüft werden.
Alternativ dazu kann der Schrittmotor 830 eine bekannte
Anzahl von Schritten bewegt werden, um die MTU-Trägereinheit 820 in
der gewünschten
Position zu platzieren, und einer der Sensoren 847, 848 kann
weggelassen werden.
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Die
Röhrchenhalter 862 und
Ansaugröhrchen 860 werden
durch den Aufzugsmotor 868 und die Antriebswelle 866 abgesenkt,
bis jedes der Ansaugröhrchen 860 eine
in einer verbundenen Trägerstruktur 176 auf
der MTU 160 festgehaltene kleine Spitze 170 kraftschlüssig ergreift.
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Wie
in 25A dargestellt, ist das untere Ende
jedes Ansaugröhrchens 860 durch
eine konisch auslaufende Konstruktion gekennzeichnet, wobei das
Röhrchen 860 entlang
des größten Abschnittes
der Ausdehnung des Röhrchens
einen ersten Bereich 851 aufweist, einen zweiten Bereich 853 mit
einem Durchmesser, der kleiner ist als der des ersten Bereiches 851 und
ein dritten Bereich 855 mit einem Durchmesser, der kleiner
ist als der des zweiten Bereichs 853. Der Durchmesser des
dritten Bereichs 855 ist so ausgebildet, dass man das Ende
des Röhrchens 860 in
den konisch erweiterten Bereich 881 der durchgehenden Öffnung 180 der
kleinen Spitze 170 einsetzen kann und eine Pressreibpassung
zwischen der äußeren Oberfläche des
dritten Bereichs 855 und den zwei kreisförmigen Kanten 883 (siehe 46), welche die innere Wand der Öffnung 180 der
kleinen Spitze 170 säumen,
ausbilden kann. Ein ringförmiger
Randvorsprung 857 wird am Übergang zwischen dem zweitem
Teil 853 und dem dritten Teil 855 definiert. Der
Randvorsprung 857 begrenzt die Tiefe, bis zu der das Röhrchen 860 in
die kleine Spitze 170 eingeführt werden kann, so dass die
Spitze nach Gebrauch, wie im weiteren noch beschrieben wird, abgelöst werden
kann.
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Die
kleinen Spitzen 170 sind zumindest zum Teil elektrisch
leitend, so dass die Anwesenheit einer kleinen Spitze 170 auf
einem Ansaugröhrchen 860 durch
die Kapazität
eines kapazitiven Widerstandes, der die Ansaugröhrchen 860 als die
eine Hälfte
des kapazitiven Widerstandes und die umgebende Hardware der magnetischen
Trenn-Waschstation 800 als die andere Hälfte des kapazitiven Widerstandes
umfasst, bestimmt werden kann. Die Kapazität verändert sich, wenn die kleinen
Spitzen 170 in die Enden der Ansaugröhrchen 860 eingreifen.
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Zusätzlich können fünf optische
Schlitzsensoren (nicht dargestellt) strategisch über die Trennwand 808 verteilt
angeordnet werden, um die Anwesenheit einer kleinen Spitze 170 am
Ende jedes Ansaugröhrchens 860 zu überprüfen. Bevorzugte „Spitze-vorhanden"-Sensoren sind Sensoren
von Optek Technology, Inc., Modellnummer OPB930W51, die bei Optek
Technology, Inc. in Carrollton, Texas erhältlich sind. Eine kleine Spitze 170 am
Ende eines Ansaugröhrchens 860 unterbricht
den Strahl eines dazugehörigen
Sensors, um die Anwesenheit einer kleinen Spitze 170 zu
verifizieren. Wenn nach einer Bewegung zum Aufnehmen der kleinen
Spitze das Ergreifen der kleinen Spitze nicht durch die Spitzevorhanden-Sensoren
für alle
fünf Ansaugröhrchen 860 bestätigt wird,
muss die MTU 160 abgebrochen werden. Die abgebrochene MTU
wird aus der magnetischen Trenn-Waschstation 800 zurückgeholt
und zur Deaktivierungswarteschlange 750 befördert und
am Ende beseitigt.
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Nach
dem erfolgreichen Ergreifen der kleinen Spitze befördert die
Orbitalmischerbaugruppe 828 die MTU-Trägereinheit 820 zurück in eine
Position zum Übertragen
von Flüssigkeit,
die in 27 dargestellt wird, was durch
die Positioniererplatte 846 und einen oder beide Sensoren 847, 848 verifiziert
wird.
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Die
Magnet bewegende Struktur 810 wird dann in die in 24 dargestellte obere Position angehoben, so dass
die Magneten 824 auf gegenüberliegenden Seiten der MTU 160 benachbart
angeordnet sind. Mit den Inhalten der den magnetischen Feldern der
Magneten 814 ausgesetzten MTU werden die magnetisch reagierenden
Partikel, die indirekt an die Ziel-Nukleinsäuren gebundenen sind, an die
Seiten der einzelnen Aufnahmebehälter 162,
die neben den Magneten 814 liegen, angezogen. Während so die
Ziel-Nukleinsäuren
isoliert werden, sollte das verbleibende Material innerhalb der
Aufnahmebehälter 162 im
Wesentlichen unbeeinflusst bleiben. Die Magnet bewegende Struktur 810 wird,
so wie es durch das Assay-Protokoll definiert und durch das Assay-Manager-Programm
gesteuert wird, in der angehobenen Position für eine geeignete Zeit stehen
bleiben, damit die magnetischen Partikel an den Seiten der entsprechenden
Aufnahmebehälter 162 anhaften können. Die
Ansaugröhrchen
werden dann in die Aufnahmebehälter 162 der
MTU 160 abgesenkt, um die flüssigen Inhalte der einzelnen
Aufnahmebehälter 162 abzusaugen,
während
die Magnetpartikel in den Aufnahmebehältern 162 verbleiben,
wobei sie an den Seiten den Magneten 814 gegenüberliegend
anhaften. Die kleinen Spitzen 170 an den Enden der Ansaugröhrchen 860 stellen
sicher, dass die Inhalte jedes Aufnahmebehälters 162 während des
Absaugvorganges nicht mit den Seiten der Ansaugröhrchen 860 in Kontakt
kommen. Weil die kleinen Spitzen 170 beseitigt werden bevor
eine weitere MTU in der magnetischen Trenn-Waschstation 800 bearbeitet
wird, wird die Möglichkeit
von Kreuz-Kontaminationen durch die Ansaugröhrchen 860 minimiert.
Elektrisch leitfähige
kleine Spitzen 170 können
in bekannter Weise für
kapazitive Flüssigkeitsstandmessungen
innerhalb der Aufnahmebehälter 162 der
MTUs verwendet werden. Die Ansaugröhrchen 860 und die leitfähigen kleinen
Spitzen 170 umfassen die eine Hälfte eines kapazitiven Widerstandes,
die umgebenden leitfähigen Strukturen
innerhalb der magnetischen Trenn-Waschstation umfassen die zweite
Hälfte
des kapazitiven Widerstandes, und das flüssige Medium zwischen den zwei
Hälften
des kapazitiven Widerstandes erzeugt das Dielektrikum. Veränderungen
der Kapazität
infolge der Veränderung
in der Art des Dielektrikums können
detektiert werden.
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Der
kapazitive Schaltkreis der Ansaugröhrchen 860 kann so
aufgebaut werden, dass alle fünf Ansaugröhrchen 860 als
ein einzelner gemeinsamer Mechanismus zur Flüssigkeitsstandbestimmungsarbeiten.
Als ein einzelner gemeinsamer Mechanismus zur Flüssigkeitsstandsbestimmung wird
der Schaltkreis nur bestimmen, ob der Flüssigkeitsstand in einem der
Aufnahmebehälter 162 hoch
ist, er kann jedoch nicht bestimmen, ob der Flüssigkeitsstand in einem der
Aufnahmebehälter
niedrig ist. Mit anderen Worten, wenn eines der Ansaugröhrchen 860 und seine
dazugehörige
kleine Spitze 170 mit flüssigem Material innerhalb des
Aufnahmebehälters
in Berührung
kommt, verändert
sich die Kapazität
des Systems infolge der Veränderung
im Dielektrikum. Wenn die Z-Position des Ansaugröhrchens 860, an dem
die Veränderung
der Kapazität
auftritt, zu hoch ist, dann wird ein hoher Flüssigkeitsstand in zumindest
einem Aufnahmebehälter
angezeigt, was auf einen möglichen
Ansaugfehler hindeutet. Wenn andererseits die Z-Position der Ansaugröhrchen, bei der die Kapazitätsänderung
auftritt, zutreffend ist, kann der Schaltkreis nicht zwischen einzelnen
Ansaugröhrchen
unterscheiden, und daher wird ein niedriger Flüssigkeitsstand nicht nachgewiesen
werden können, wenn
eines oder mehrere der anderen Röhrchen
infolge des niedrigen Flüssigkeitsstandes
bis dahin die Flüssigkeitsoberfläche noch
nicht berührt
hat.
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Alternativ
dazu kann der kapazitive Schaltkreis der Ansaugröhrchen so angeordnet werden, dass
jedes der fünf Ansaugröhrchen 860 als
ein einzelner Mechanismus für
den Flüssigkeitsstand
arbeitet.
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Mit
fünf einzelnen
Mechanismen für
den Flüssigkeitsstand
kann der kapazitive Flüssigkeitsstand-Messschaltkreis
Fehler beim Ansaugen von Flüssigkeit
in einem oder mehreren der Aufnahmebehälter 162 detektieren,
wenn der Flüssigkeitsstand
in einem oder mehreren der Flüssigkeitsbehälter hoch ist.
Ein einzelner kapazitiver Flüssigkeitsstand-Messschaltkreis
kann Fehler beim Dispensieren von Flüssigkeit in einen oder mehrere
der Aufnahmebehälter 162 detektieren,
wenn der Flüssigkeitsstand
in einem oder mehreren der Flüssigkeitsbehälter niedrig
ist. Darüber
hinaus kann ein kapazitiver Flüssigkeitsstand-Messschaltkreis
zur Volumenbestimmung verwendet werden, um zu überprüfen, ob das Volumen in jedem
Aufnahmebehälter 162 innerhalb
eines festgelegten Bereiches liegt. Eine Volumenbestimmung kann
durch das Stoppen des Absenkvorganges der Ansaugröhrchen 860 in
einer Position über
den erwarteten Flüssigkeitsständen, z.B.
110% der erwarteten Flüssigkeitsstände, durchgeführt werden,
um sicherzustellen, dass keiner der Aufnahmebehälter einen so hohen Stand aufweist,
und dann wird der Absenkvorgang der Ansaugröhrchen 860 in einer
Position unterhalb der erwarteten Flüssigkeitsstände, Z.B. 90% der erwarteten
Flüssigkeitsstände, gestoppt,
um sicherzustellen, dass jeder der Aufnahmebehälter einen Flüssigkeitsstand
aufweist, der zumindest so hoch liegt.
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Nach
dem Absaugen werden die Ansaugröhrchen 860 angehoben,
die Magnet bewegende Struktur 810 wird abgesenkt und ein
festgesetztes Volumen an Waschpuffer wird in jeden Aufnahmebehälter 162 der
MTU 160 durch die Waschpuffer-Dispensierdüsen 858 dispensiert.
Um herunterhängende
Waschpuffertropfen an den Waschpuffer-Dispensierdüsen 858 zu vermeiden,
ist ein kurzes Ansaugen von Luft nach dem Dispensieren bevorzugt.
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Die
Orbitalmischerbaugruppe 828 bewegt dann die MTU-Träger 820 bei
hoher Frequenz in eine horizontale kreisförmige Bahn, um die Inhalte
der MTU 160 zu vermengen. Ein Vermengen durch Bewegen oder
Schütteln
der MTU in einer horizontalen Ebene wird bevorzugt, um so das Verspritzen
der flüssigen
Inhalte der MTU zu verhindern und um die Bildung von Aerosolen zu
verhindern. Nach dem Vermengen hält
die Orbitalmischerbaugruppe 828 die MTU-Trägereinheit 820 in
der Position zum Übertragen
von Flüssigkeit
an.
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Zum
weiteren Reinigen der Ziel-Nukleinsäuren wird die Magnet bewegende
Struktur 810 wiederum angehoben und in der angehobenen
Position für eine
festgesetzte Standzeit gehalten. Nach einer Verweilzeit vor den
Magneten werden die Ansaugröhrchen 860 mit
den ergriffenen kleinen Spitzen 170 auf den Boden der Aufnahmebehälter 162 der
MTU abgesenkt, um die Testprobenflüssigkeit und den Waschpuffer
in einem Absaugvorgang, der im Wesentlichen der gleiche wie der
oben beschriebene ist, abzusaugen.
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Eine
oder mehrere zusätzliche
Waschzyklen, von denen jeder eine Dispensier-, eine Vermengungs-,
eine Verweilzeit vor den Magneten und Ansaugsequenz umfasst, kann
nach Vorgabe durch das Assay-Protokoll durchgeführt werden. Der Durchschnittsfachmann
auf dem Gebiet der diagnostischen Untersuchungen auf Nukleinsäurebasis
wird in der Lage sein, die geeignete Standzeit vor den Magneten,
die Anzahl der Waschzyklen, die Waschpuffer, etc. für ein bestimmtes
Ziel-Einfang-Verfahren
zu bestimmen.
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Während die
Anzahl der magnetischen Trenn-Waschstationen 800 abhängig von
der gewünschten
Durchsatzleistung variieren kann, beinhaltet der Analysator 50 bevorzugt
fünf magnetische Trenn-Waschstationen 800,
so dass ein magnetischer Trenn- Waschvorgang
an fünf
unterschiedlichen MTUs nebeneinander durchgeführt werden kann.
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Nach
dem letzten Waschschritt wird die Magnet bewegende Struktur 810 in
die abgesenkte Position bewegt, und die MTU 160 wird durch
den linken Transportmechanismus 502 aus der magnetischen Trenn-Waschstation 800 entfernt
und dann im linken Orbitalmischer 552 angeordnet.
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Nach
dem die MTU 160 von den Waschstationen entfernt worden
ist, werden die kleinen Spitzen 170 mittels einer Abstreifplatte 872,
die sich auf dem Boden des unteren Abschnitts 803 des Gehäuses 802 befindet,
von den Ansaugröhrchen 860 abgelöst.
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Die
Abstreifplatte 872 weist mehrere ausgerichtete Ablöseöffnungen 871 auf,
deren Anzahl mit der Anzahl an Ansaugröhrchen 860 übereinstimmt, die
in der bevorzugten Ausführungsform
fünf ist.
Wie in den 29A bis 29D dargestellt,
hat jede Ablöseöffnung 871 einen
ersten Abschnitt 873, einen zweiten Abschnitt 875,
der kleiner ist als der erste Abschnitt 873 und eine Schräge 877,
welche die Teile 873 und 875 einfasst. Die Abstreifplatte 872 ist
am Boden des Gehäuses 802 ausgerichtet,
so dass der kleine Abschnitt 875 der Ablöseöffnung 871 im
Allgemeinen an jedem dazugehörigen
Ansaugröhrchen 860,
wie in 29A dargestellt, ausgerichtet
ist. Die Ansaugröhrchen 860 werden
abgesenkt, so dass die kleine Spitze 170 am Ende jedes
Ansaugröhrchens 860 in
die Ablöseöffnung 871 eingreift.
Der kleine Abschnitt 875 ist zu klein, um für den Durchmesser
einer kleinen Spitze 170 Platz zu haben, so dass die Schräge 877 die
kleine Spitze 170 und das Ansaugröhrchen 860 auf den
größeren Abschnitt 873,
wie in 29B dargestellt, zubewegt.
Die Ansaugröhrchen 860 sind
aus einem elastischen flexiblen Material hergestellt, bevorzugt
rostfreiem Stahl, so dass, wenn die Ansaugröhrchen 860 weiter
abgesenkt werden, der abgeschrägte
Teil 877 ein seitliches Ablenken jedes der Ansaugröhrchen 860 bewirkt.
Der kleine Abschnitt 875 der Ablöseöffnung 871 bietet
genügend
Platz für
den Durchmesser des Ansaugröhrchens 860,
so dass, nachdem der Kragen 177 einer kleinen Spitze 170 den
Boden der Ablöseöffnung 871 freigibt,
jedes der Ansaugröhrchen 860,
infolge seiner eigenen Elastizität
in den kleineren Abschnitt 875 der Ablöseöffnung 871 einrastet,
wie in 29C dargestellt. Die Ansaugröhrchen 860 werden
dann angehoben und der Kragen 177 jeder kleinen Spitze 170 greift
in die Unterseite der äußeren Kante
des kleinen Abschnittes 875 der Ablöseöffnung 871. Wenn die
abzulösenden
Röhrchen 860 weiter
angehoben werden, werden die kleinen Spitzen 170 von den
Ansaugröhrchen 860 durch
die Ablöseöffnung 871 (siehe 29D) abgezogen. Die abgelösten kleinen Spitzen 170 werden
durch eine Rutschbahn in einen Behälter für Feststoffabfälle geleitet,
wie z.B. der Abfallbehälter
für Spitzen 1134.
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Die
Kapazität
der Ansaugröhrchen 860 wird zur
Bestätigung,
dass alle kleinen Spitzen 170 abgelöst und beseitigt worden sind, überprüft. Falls
notwendig kann der Ablöseschritt
wiederholt werden.
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Eine
alternative Abstreifplatte 882 wird in den 31A bis 31C dargestellt.
Die Abstreifplatte 882 hat mehrere Ablöseöffnungen 881, entsprechend
der Anzahl der Ansaugröhrchen 860,
die in der bevorzugten Ausführungsform
fünf ist.
Jede Ablöseöffnung 881 hat
eine durchgehende Öffnung 883,
die durch abgeschrägte
konische Senkungen 887 eingefasst wird. Ein Paar Vorsprünge 885 erstrecken
sich seitlich von diametrisch entgegengesetzten Positionen unterhalb
der durchgehenden Öffnung 883.
Die Vorsprünge 885 sind
bevorzugt aus Federstahl hergestellt und haben eine V-Einkerbung 886 an
ihren Enden.
-
Wenn
ein Ansaugröhrchen 860 mit
einer an seinem Ende angeordneten kleinen Spitze 170 in
die Ablöseöffnung 881 abgesenkt
wird, sichert der abgeschrägte
Abschnitt 887, dass alle falsch ausgerichteten Röhrchen in
die durchgehende Öffnung 883 gelenkt
werden. Der Abstand zwischen den Enden der entgegengesetzten Vorsprünge 885 ist
kleiner als der Durchmesser der kleinen Spitze 170, so
dass, wenn das Ansaugröhrchen
und die kleine Spitze 170 abgesenkt werden, die kleine
Spitze gegen die Vorsprünge 885 vorrückt, was
zur Folge hat, dass diese nach unten abgelenkt werden, wenn die
kleine Spitze 170 zwischen die Vorsprünge 885 getrieben
wird. Wenn die Ansaugröhrchen 860 angehoben
werden, greifen die Einkerbungen 886 der Vorsprünge 885 das
relativ weiche Material der kleinen Spitze 170, wodurch
eine relative Aufwärtsbewegung
der kleinen Spitze 170 in Bezug auf die Vorsprünge 885 verhindert
wird. Wenn die Röhrchen
weiter angehoben werden, ziehen die Vorsprünge 885 die kleine
Spitze 170 von dem Röhrchen 860 ab.
Wenn die Ansaugröhrchen 860 nachfolgend
abgesenkt werden, um einen weiteren Satz von kleinen Spitzen abzulösen, wird
die kleine Spitze, die zwischen den Vorsprünge vom vorherigen Ablösevorgang
festgehalten wird, durch die nächste
kleine Spitze durch die Vorsprünge
gedrückt
und in den Abfallbehälter 1134 (siehe 52), der im unteren Chassis 1100 im Allgemeinen
unter den magnetischen Trenn-Waschstationen 800 angeordnet
ist, geleitet.
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Eine
weitere, und derzeit bevorzugte, alternative Abstreifplatte 1400 ist
in den 30A bis 30D dargestellt.
Die Abstreifplatte 1400 hat fünf Hohlräume zum Abstreifen 1402,
wobei jede einen anfangs kegelstumpfförmigen Abschnitt 1404 hat. Der
kegelstumpfförmige
Abschnitt 1404 verjüngt
sich bis zu einem verengten Abschnitt 1406, der mit einem
vergrößerten geraden
Abschnitt 1408 verbunden ist. Der gerade Abschnitt 1408 ist
in Bezug auf das Zentrum des verengten Abschnitts 1406 räumlich verschoben,
so dass eine Seite des geraden Abschnitts 1408 bündig mit
einer Seite des verengten Abschnitts 1406 abschließt, und
eine gegenüberliegende
Seite des geraden Abschnitts 1408 räumlich verschoben ist und diese
Seite des verengten Abschnitts 1406 unterschneidet, wodurch
ein Vorsprung 1414 ausgebildet wird. Dem geraden Abschnitt 1408 folgend
ist ein abgeschrägter
Abschnitt 1410 an einer Seite des Hohlraumes zum Abstreifen 1402 gegenüber dem
Vorsprung 1414 vorhanden. Der abgeschrägte Abschnitt 1410 läuft nach
innen auf eine Bodenöffnung 1412 zu.
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Wenn
das Ansaugröhrchen 860 mit
einer kleinen Spitze 170 auf seinem Ende auf den Hohlraum
zum Abstreifen 1402 zu bewegt wird, lenkt der kegelstumpfförmige Abschnitt 1404 die
kleine Spitze 170 und das Röhrchen 860 auf den
verengten Teil 1406 zu. Das Ansaugröhrchen 860 wird weiter
abgesenkt und die kleine Spitze 170 tritt in den geradlinigen
Abschnitt 1408 ein, wenn der Kragen 177 der kleinen
Spitze 170 den Boden des kegelstumpfförmigen Abschnitts 1404 leert
und durch den verengten Teil 1406 tritt.
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Wenn
das Ansaugröhrchen 860 und
der Hohlraum zum Abstreifen 1402 in einer passenden, bevorzugten
Ausrichtung sind, wird ein Teil des Kragens 177 der kleinen
Spitze 170 unter dem Vorsprung 1414 des Hohlraumes
zum Abstreifen 1402 angeordnet, wenn sich die kleine Spitze 170 durch den
verengten Teil 1406 und in den geradlinigen Abschnitt 1408 bewegt
hat. Um sicherzustellen, dass ein Teil des Kragens 177 unter
dem Vorsprung 1414 angeordnet wird, stößt die kleine Spitze 170 gegen den
unteren abgeschrägten
Abschnitt 1410, wenn sich das Ansaugröhrchen 860 weiter
absenkt, um das Ansaugröhrchen
seitlich abzulenken, damit die kleine Spitze 170 unter
den Vorsprung 1414 gelenkt wird.
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Der
ringförmige
Randvorsprung 857 (siehe 25A),
der am Ende des Ansaugröhrchens 860 ausgebildet
ist, stellt sicher, dass das Röhrchen 860 nicht
weiter in die durchgehende Öffnung 180 der kleinen
Spitze 170 vorangetrieben wird, wenn das Röhrchen 860 in
den Hohlraum zum Abstreifen 1402 abgesenkt wird. Das Ansaugröhrchen 860 steigt dann
auf und der Vorsprung 1414 greift am Kragen 177 an
und löst
die kleine Spitze 170 vom Röhrchen 860 ab. Die
abgelöste
kleine Spitze 170 fällt
durch die Bodenöffnung 1412 und
in den Abfallbehälter 1134 im
unteren Chassis 1100 (siehe 52).
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Nicht
bei jeder der oben beschriebenen Abstreifplatten ist die Position
der Abstreifelemente für die
kleinen Spitzen die gleiche. Zum Beispiel sind die Vorsprünge 1414 der
Hohlräume
zum Abstreifen 1402 der Abstreifplatte 1400 nicht
in allen Hohlräumen
auf gleicher Höhe.
Bevorzugt sind drei Abstreifelemente für die kleinen Spitzen nicht
auf einer Höhe und
zwei Abstreifelemente für
die kleinen Spitzen liegen in einer leicht unterschiedlichen Höhe über oder unter
den anderen drei Elementen. Die räumlich verschobenen Abstreifelemente
für die
kleinen Spitzen haben zur Folge, dass die Reibung der kleinen Spitze 170 am
Ende des Ansaugröhrchens 860 nicht
für alle fünf Röhrchen 860 auf
einmal überwunden
werden oder abreisen muss. Wenn die Ansaugröhrchen 860 beginnen
nach oben zu steigen, wird zuerst die Haftung der kleinen Spitzen 170 für einen
Satz (zwei oder drei) der Ansaugröhrchen 860 abreissen
und dann, wenn die Röhrchen 860 weiter
nach oben gehen, wird die Haftung der kleinen Spitzen 170 der verbleibenden
Röhrchen 860 abreissen.
Dadurch, dass die Haftung der kleinen Spitzen 170 für alle fünf Ansaugröhrchen 860 nicht
auf einmal abreissen muss, wird die Belastung, denen der Röhrchenhalter 862,
die Antriebswelle 866, die Gewindehülse 863 und der Aufzugsmotor 868 ausgesetzt
sind, auf einem niedrigen Niveau gehalten.
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Orbitalmischer
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Der
linke Orbitalmischer 552 (und der rechte Orbitalmischer 550),
wie in den 32-34 dargestellt,
sind so ausgebildet und arbeiten auf die gleiche Weise wie der untere
Gehäuseabschnitt 803 und die
Orbitalmischerbaugruppe 828 der oben beschriebenen magnetischen
Trenn-Waschstationen 800. Genauer hat der Orbitalmischer 550 (552)
ein Gehäuse 554,
das eine Frontplatte 551, eine rückseitige Platte und Befestigungsflansche 555, 556 zum
Befestigen des Orbitalmischers 550 (552) an der
Bezugsplatte 82 hat. Eine Öffnung zum Einsetzen 557 ist
in einer vorderen Kante des Gehäuses 554 ausgebildet.
Ein MTU-Träger 558 weist
eine an seiner Unterseite befestigte gegabelte Platte 560 auf
und eine MTU-Rückhalteklemme 562,
die in einem hinteren Abschnitt des Trägers 558 mit den sich
gegenüberliegenden
Zinken der Klemme 562 verbunden ist, die sich in eine innen
liegende Aussparung des Trägers 558,
welche die MTU aufnimmt, erstreckt. Eine Orbitalmischerbaugruppe 564 hat
einen Antriebsmotor 566, der an einer Motorbefestigungsplatte 567 befestigt
ist, ein Antriebsrad 568 mit einem exzentrischen Stift 570,
einem Zwischenrad 572 mit einem Exzenterstift 573 und
einem Riemen 574. Der Antriebsmotor 566 ist bevorzugt
ein Schrittmotor und am meisten bevorzugt ein VEXTA, Modellnummer
PK245-02A, der bei Oriental Motors Ltd. in Tokyo, Japan erhältlich ist.
Der Riemen 574 ist bevorzugt ein Zahnriemen, Modellnummer
A 6G16-170012, der bei SDP/SI in New Hyde Park, New York erhältlich ist.
Die Orbitalmischerbaugruppe 564 ist mit dem MTU-Träger 558 über die
Exzenterstifte 570, 573 gekoppelt, um den MTU-Träger 558 in
einer kreisförmigen
Bahn zu bewegen, um so die Inhalte der MTU zu schütteln. Das Antriebsrad 568 hat
eine Positioniererplatte 576, welche in Verbindung mit
einem an einer Sensorbefestigungshalterung 579 angebrachten
Sensor 578 die richtige Positionierung des MTU-Trägers 558 für das Einsetzen
einer MTU 160 in den Orbitalmischer 552 (550)
und das Zurückholen
einer MTU 160 aus dem Orbitalmischer überprüft. Der Sensor 578 ist
bevorzugt ein Sensor der Optek Technology, Inc., Modellnummer OP8980T11,
der bei Optek Technology, Inc. in Carrollton, Texas erhältlich ist.
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Eine
Kopfplatte 580 ist oben auf dem Gehäuse 554 angebracht.
Die Kopfplatte 580 des linken Orbitalmischers 552 hat
mehrere Anschlüsse
für Röhrchen 582,
bevorzugt fünf,
an die eine gleiche Anzahl von flexiblen Förderröhrchen zum Befördern (nicht dargestellt)
einer Flüssigkeit über Dispensierdüsen 583 von
einem Flüssigkeitsvorratsbehälter zu
einer innerhalb des Mischers angeordneten MTU 160 gekoppelt
ist. Die Kopfplatte 580 hat ebenfalls eine Vielzahl von Öffnungen
für Pipetten 581,
die in ihrer Anzahl der Anzahl der einzelnen Aufnahmebehälter 162,
die eine einzelne MTU 160 umfasst, entspricht, wobei diese
bevorzugt fünf
ist.
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Während die
MTU 160 im linken Orbitalmischer 552 eingespannt
ist, überträgt die Pipettiereinheit 480 der
linken Pipettierbaugruppe 570 ein festgelegtes Volumen
eines Amplifikationsreagenzes aus einem Behälter innerhalb der Kühlkassette 900 über die Öffnungen
für Pipetten 581 in
jeden Aufnahmebehälter 162 der
MTU 160. Die Art des verwendeten Amplifikationsreagenz
wird von dem nachfolgenden Amplifikationsverfahren abhängen. Zahlreiche Amplifikationsverfahren
sind dem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet der diagnostischen
Untersuchungen auf Nukleinsäurebasis
bekannt, einige davon sind im oben stehenden Abschnitt zum Stand
der Technik diskutiert worden.
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Als
nächstes
werden die Inhalte der MTU durch die Orbitalmischerbaugruppe 564 des
Orbitalmischers 552 vermengt, um ein einwandfreies Aussetzen
der Ziel-Nukleinsäure
gegenüber
dem Amplifikationsreagenz sicherzustellen. Für das gewünschte Amplifikationsverfahren
kann der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet der diagnostischen
Untersuchungen auf Nukleinsäurebasis
die geeigneten Komponenten und Mengen eines Amplifikationsreagenzes
als auch Mischfrequenzen und deren Dauer bestimmen.
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Nach
dem Pipettieren des Amplifikationsreagenzes in die MTU 160 wird
die Pipettiereinheit 480 zu einem Spülbecken (weiter unten beschrieben)
auf der Bearbeitungsplattform 200 bewegt, und die Pipettiereinheit 480 wird
mittels Durchleiten von destilliertem Wasser durch die Sonde 481 gespült . Das destillierte
Wasser wird aus einer Flasche 1140 im unteren Chassis 1100 gepumpt,
und das Spülwasser wird
in einem Behälter
für Flüssigkeitsabfälle 1128 im unteren
Chassis 1100 gesammelt.
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Nach
dem Vermengen der Inhalte der MTU 160 wird über die
Dispenserdüsen 583 eine
Schicht Silikonöl
in jeden Aufnahmebehälter
dispensiert. Die Schicht aus Öl,
die aus den Flaschen 1148 im unteren Chassis 1100 gepumpt
wird, hilft, der Verdunstung und dem Verspritzen der flüssigen Inhalte
der MTU 160 während
der nachfolgenden Handhabung und Inkubation der MTU 160 und
ihrer Inhalte vorzubeugen.
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Reagenzkühlkassette
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Es
wird nun die Reagenzkühlkassette 900 beschrieben.
Bezugnehmend auf die 35-39, hat
die Reagenzkühlkassette 900 einen
Isoliermantel 902, der um ein zylindrisches Gehäuse 904 herumgelegt
ist, bevorzugt aus Aluminium hergestellt. Eine bevorzugt aus Delrin
hergestellte Abdeckung 906, sitzt oben auf dem Gehäuse 904,
wobei eine Bezugsmarkierung 905 der Abdeckung 906 in
die Einkerbung 907 des Gehäuses 904 passt, um
die richtige Orientierung der Abdeckung 906 sicherzustellen.
Ein optischer Sensor kann benachbart zu oder innerhalb der Einkerbung 907 bereitgestellt
werden, um sicherzustellen, dass die Markierung 905 in
der Einkerbung 907 sitzt. Alternativ dazu kann eine optische
Sensorbaugruppe 909 an einer Kante eines oberen Flansches
des Gehäuses 904 befestigt
sein, um sicherzustellen, dass die Abdeckung richtig angeordnet
ist. Die optische Sensorbaugruppe 909 arbeitet mit einer Sensor-Auslöse-Struktur
(nicht dargestellt) auf der Abdeckung 906 zusammen, um
sicherzustellen, dass die Abdeckung in Position ist. Die optische
Sensorbaugruppe 909 enthält bevorzugt einen optischen Schlitzsensor
der Optek Technology, Inc., Modellnummer OPB980T11, der bei Optek
Technology, Inc. in Carrollton, Texas erhältlich ist. Die Abdeckung 906 hat
ebenfalls Öffnungen
für Pipetten 908,
durch welche die Pipettiereinheiten 480, 482 auf
die Reagenzbehälter
innerhalb der Kühlkassette 900 zugreifen können.
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Das
Gehäuse 904 ist
an einer Bodenplatte 910 befestigt, und die Bodenplatte 910 ist
durch geeignete mechanische Befestigungsmittel, die sich über die Öffnungen
erstrecken, welche in den an der Peripherie der Bodenplatte 910 verteilten
Befestigungsflanschen 911 ausgebildet sind, an der Bezugsplatte 82 befestigt.
Es sind Kühleinheiten 912, bevorzugt
zwei, mit der Bodenplatte 910 verbunden. Jede Kühleinheit 912 umfasst
ein thermoelektrisches Modul 914, das mit der gekühlten Seite
nach oben an der Oberfläche
des Bodens der Bodenplatte 910 angebracht ist. Thermoelektrische
Module, die bei Melcor, Inc. in Trenton, New Jersey, Modellnummer CP1.4-127-06L
erhältlich
sind, stellen die gewünschte
Kühlkapazität zur Verfügung. Ein
Kühlkörper 916, der
eine Vielzahl von Wärme-abführenden
Rippen 915 hat, ist verbunden mit oder kann direkt unter
dem thermoelektrischen Modul 914 in die Oberfläche des Bodens
der Bodenplatte 910 eingebaut sein. Eine Gebläseeinheit 918 ist
in einer Position angeordnet, um Wärme vom Kühlkörper 916 abzuleiten.
Die Gebläseeinheiten 918 sind
bevorzugt Orix-Gebläse, Modellnummer
MD825B-24, die bei Oriental Motors Ltd. in Tokyo, Japan erhältlich sind.
Zusammen kühlen
die Kühleinheiten 912 das
Innere des Gehäuses 904 auf
eine vorgeschriebene Temperatur zugunsten temperaturempfindlicher
Reagenzien (z.B. Enzyme), die innerhalb der Kassette 900 gelagert
werden.
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Zwei
Temperatursensoren (nicht dargestellt) sind innerhalb des Gehäuses 904 der
Kühlkassette 900 zur Überwachung
und Regelung der Innentemperatur angeordnet. Die Temperatursensoren
sind bevorzugt Thermistoren (10 KOhm bei 25°C), und Thermistoren der Serie
YSI 44036, die bei YSI, Inc. in Yellow Springs, Ohio erhältlich sind,
sind am meisten bevorzugt. YSI-Thermistoren werden aufgrund ihrer
hohen Genauigkeit und der ±0.1°C Austauschbarkeit,
die bei YSI-Thermistoren
von einem Thermistor zum anderen bereitgestellt werden, bevorzugt. Einer
der Sensoren ist ein primärer
Sensor zur Regelung der Temperatur, und der andere ist ein Sensor zur Überwachung
der Temperatur. Auf der Basis der Temperaturanzeigen vom primären Regelsensor passt
die eingebaute Steuerung die Energiezufuhr zu den thermoelektrischen
Modulen 914 und/oder Energiezufuhr zu den Gebläseeinheiten 918 an,
um die Temperatur der Kühlkassette
zu regeln. Der Sensor zum Überwachen
der Temperatur stellt einen Bestätigungscheck
des primären
Sensors zum Regeln der Temperatur zur Verfügung.
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Wie
in 37 dargestellt, ist der Behälterträger 922 eine einteilige
Drehtellerstruktur mit Ausformungen zum Halten der Flaschen 924,
in abgemessen und geformt sind, um bestimmte Reagenzflaschen 925 aufzunehmen
und zu halten. Ein Antriebssystem für den Behälterträger 922 hat einen
Motor 926, eine kleine Umlenkrolle 931 auf der
Welle des Motors 926, einen Riemen 928, eine Umlenkscheibe 930 und
eine Welle 932. (Ein VEXTA Schrittmotor, Modellnummer PK265-02A,
erhältlich
bei Oriental Motors Co., Ltd. in Tokyo, Japan, und ein SDP Zahnriemen,
GT®-Serie,
erhältlich
bei SDP/SI in New Hyde Park, New York, sind bevorzugt). Der Motor 926 und
die Kühleinheiten 912 erstrecken
sich über
in der Bezugsplatte 82 ausgebildete Öffnungen (nicht dargestellt)
und erstrecken sich bis unter die Bodenplatte 910.
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Der
Behälterträger 922 kann
einen zentralen, aufrechten Griff 923 haben, um die Installation des
Trägers 922 in
und Entfernen des Trägers 922 aus
dem Gehäuse 904 zu
erleichtern. Ein oberer Abschnitt 933 der Welle 932 erstreckt
sich durch die Bodenplatte 910 und wird durch eine im Boden
des Trägers 922 ausgebildete
Verbindungsöffnung
(nicht dargestellt) aufgenommen. Ein Sensor 940, der sich aufwärts durch
die Bodenplatte 910 und in das Gehäuse 904 erstreckt,
stellt sicher, dass der Träger 922 innerhalb
des Gehäuses 904 in
Position ist. Der Sensor 940 ist bevorzugt ein kapazitiver
Abstandssensor, der bei Advanced Controls, Inc., in Bradenton, Florida,
Modellnummer FCP2 erhältlich
ist.
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Ein
Stellungsgeber 934 (bevorzugt eine Schlitzscheibe) kann
in Verbindung mit einem optischen Sensor 935 verwendet
werden, um die Position des Behälterträgers 922 zu
bestimmen, so dass eine bestimmte Reagenzflasche 925 unter
den Öffnungen
für die
Pipette 908 der Abdeckung 906 ausgerichtet werden
kann.
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Wie
in 36 dargestellt, hat eine bevorzugte Alternative
zum Stellungsgeber 934 und zum optischen Sensor 935 vier
optische Schlitzsensoren 937 (nur zwei Sensoren sind in 36 sichtbar), die innerhalb des Gehäuses 904 zusammen
mit einem Markierungsstift (nicht dargestellt), der sich vom Boden
des Behälterträgers 922 erstreckt,
bereitgestellt werden. Ein Sensor wird für jeden Quadranten des Behälterträgers 922 bereitgestellt
und die Markierung löst
einen der vier Sensoren aus, um anzuzeigen, welcher Quadrant des
Behälterträgers 922 an
den Öffnungen
für Pipetten 908 ausgerichtet
ist. Die Sensoren 987 sind bevorzugt Sensoren der Optek
Technology, Inc., Modellnummer OPB980T11, die bei Optek Technology,
Inc. in Carrollton, Texas erhältlich sind.
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Eine
bevorzugte Alternative zum einteiligen Behälterträger 922, dargestellt
in 37, ist ein modularer Träger 1922, dargestellt
in den 35 und 39.
Der Träger 1922 hat
eine kreisförmige
Basisplatte 1926 und einen aufrechten Haltepfosten 1923, der
mit einem zentralen Abschnitt der Basisplatte verbunden ist. Modulare
Teile 1930 mit Ausformungen zum Halten der Flaschen 1924 sind
bevorzugt durch Stifte 1928 und Schrauben (nicht dargestellt)
miteinander und mit der Basisplatte 1926 verbunden, um den
kreisförmigen
Träger 1922 auszubilden.
Andere Mittel zum Befestigen der modularen Teile 1930 können als
Alternative zu den Stiften 1928 und Schrauben verwendet
werden. Die in den Figuren dargestellten modularen Teile 1930 sind
Viertelkreissegmente und es wären
daher selbstverständlich
vier dieser Teile 1930 notwendig, um den Träger 1922 auszufüllen. Obwohl
Viertelkreissegmente bevorzugt werden, können die modularen Teile dennoch
Segmente variabler Größe sein,
wie z.B. 1/2 eines Kreises oder 1/8 eines Kreises.
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Alphanumerische
Standortmarkierungen für Flaschen 1940 werden
bevorzugt auf der Basisplatte 1962 bereitgestellt, um Positionen
für Reagenzbehälter innerhalb
des Trägers 1922 festzulegen.
Das bevorzugte Markierungsschema hat ein eingekreistes Buchstabennummernpaar,
das einen Hauptbuchstaben A, E, P oder S mit einer angehängten Nummer 1,2,
3 oder 4 umfasst. Die Buchstaben, A, E, P und S bestimmen ein Amplifikationsreagenz,
Enzymreagenz, Sondenreagenz bzw. selektives Reagenz entsprechend
der bevorzugten Verwendungsart des Analysators 50, und
die Nummern 1-4 geben ein Viertelkreissegment des Trägers 1922 an.
Jedes modulare Teil 1930 hat eine kreisförmige Vertiefung 1934 am
Boden jeder Ausformung zum Halten einer Flasche 1924. Die
Vertiefungen 1934 sind nach den Standortmarkierungen für Flaschen 1940 ausgerichtet,
so dass die Markierungen 1940 gesehen werden können, wenn
die modularen Teile 1930 auf der Basisplatte 1926 in
Position sind.
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Die
modularen Teile 1930 des Behälterträgers 1922 sind gruppiert,
um Reagenzbehälter
mit unterschiedlichen Größen aufzunehmen,
die Reagenzmengen entsprechen, die zur Durchführung von zweihundertfünfzig (250)
Assays ausreichend sind, oder Reagenzmengen, die zur Durchführung von fünfhundert
(500) Assays ausreichend sind. Vier modulare Viertelkreissegmente
für 250er-Assays
lassen die Reagenzkühlkassette
für 1.000
Assays auffüllen, und
vier modulare Viertelkreissegmente für 500er-Assays lassendie Reagenzkühlkassette
für 2.000
Assays auffüllen.
Modulare Viertelkreissegmente für
250er oder 500er Assay-Reagenz-Kits können vermischt und angepasst
werden, um den Behälterträger zur
Aufnahme einer großen
Anzahl einzelner Assaytypen oder einer großen Anzahl vielfältig verschiedener
Assaytypen zu konfigurieren.
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Eine
Isolationsunterlage 938 ist zwischen dem Behälterträger 922 und
der Bodenplatte 910 angeordnet. Energie-, Steuerungs-,
Temperatur- und Positionssignale werden für und von der Reagenzkühlkassette 900 durch
eine Verbindung 936 und ein Kabel (nicht dargestellt), das mit der eingebauten Steuerung
des Analysators 50 verbunden ist, bereitgestellt.
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Ein
Strichcode-Leser 941 ist an einer aufrecht stehenden Leser-Befestigungsplatte 939 befestigt,
die an der Bodenplatte 910 vor einer Öffnung 942, die in
der Seitenwand der Kühlkassette 900 ausgebildet
ist, angebracht ist. Der Strichcode-Leser 941 ist in der
Lage, Strichcode-Informationen
von jedem der Reagenzbehälter,
die vom Behälterträger 922 getragen
werden, auszulesen. Wie in 39 dargestellt,
sind senkrechte Schlitze 1932 entlang der Ausformungen
zum Halten der Flaschen 1924 ausgebildet, und Strichcode-Informationen,
die an den Seiten der in den Ausformungen zum Halten der Flaschen 1924 gehaltenen
Reagenzbehälter
angeordnet sind, können
an den Schlitzen 1932 ausgerichtet werden, um es den Strichcode-Lesern 941 zu
ermöglichen, die
Strichcode-Informationen auszulesen. Ein bevorzugter Strichcode-Leser
ist bei Microscan, in Newbury Park, Kalifornien unter der Modellnummer FTS-0710-0001
erhältlich.
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Pipettenspülbecken 1942, 1944 sind
an der Seite des Gehäuses 904 angebracht.
Jedes Spülbecken 1942, 1944 stellt
eine abgeschlossene Struktur mit einer Öffnung zum Aufnehmen der Sonde 1941 bzw. 1945 bereit,
die in deren Deckplatte ausgebildet ist, und mit einem Abfall-Abflussröhrchen 1946 bzw. 1948,
das mit deren unterem Teil verbunden ist. Eine Sonde einer Pipettiereinheit
kann durch die Öffnung zum
Aufnehmen der Sonde 1941, 1945 in das Spülbecken 1942, 1944 eingeführt werden,
und eine Wasch- und/oder Spülflüssigkeit
kann durch die Sonde und in das Becken geleitet werden. Die Flüssigkeit im
Spülbecken 1942, 1944 wird
durch das entsprechende Abfall-Abflussröhrchen 1946, 1948 zum
entsprechenden Behälter
für Flüssigkeitsabfälle im unteren
Chassis 1100 geführt.
In der bevorzugten Anordnung und Betriebsart des Analysators 50 wird
die Sonde 481 der Pipettiereinheit 480 im Spülbecken 1942 gespült, und
die Sonde 483 der Pipettiereinheit 482 wird im
Spülbecken 1944 gespült.
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Nachdem
das Amplifikationsreagenz und das Öl zu den Aufnahmebehältern 162 der
MTU 160 im linken Orbitalmischer 552 zugegeben
worden sind, holt der linke Transportmechanismus 502 die MTU 160 aus
dem Orbitalmischer 552 zurück und bewegt die MTU 160 zu
einer verfügbaren
Temperatur-Ramp-Up-Station 700, die für den linken Transportmechanismus 502 zugänglich ist,
d.h. auf der linken Seite der Chemieplattform 200, damit
die Temperatur der MTU 160 und seiner Inhalte auf etwa
60°C angehoben
wird.
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Nach
einer ausreichenden Zeit für
das Ramp-Up in der Ramp-Up-Station 700 bewegt der linke
Transportmechanismus 502 die MTU 160 dann zum
Inkubator zum Ziel-Einfangen und Annealing 600. Die linke
Verteilertür
des Inkubators zum Ziel-Einfangen und Annealing 600 öffnet sich
und die MTU-Karussellbaugruppe 671 innerhalb
des Inkubators 600 präsentiert
eine leere MTU-Station 676, um es dem linken Transportmechanismus
zu ermöglichen,
die MTU in den Inkubator 600 einzuführen. Die MTU 160 und
ihre Inhalte werden dann bei etwa 60°C für eine vorgeschriebene Inkubationszeit
inkubiert. Während
der Inkubation kann sich die MTU-Karussellbaugruppe 671 fortwährend innerhalb
des Inkubators 600 drehen, während andere MTUs 600 aus dem
Inkubator 600 entfernt und in den Inkubator 600 eingesetzt
werden.
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Das
Inkubieren bei 60°C
im Inkubator zum Annealing 600 ermöglicht die Dissoziation des
Hybridisationskomplexes aus Einfangsonde/Ziel-Nukleinsäure- aus
dem immobilisierten Polynukleotid, das in der Assaylösung vorhanden
ist. Bei dieser Temperatur können
Oligonukleotidprimer, die aus der Reagenzkühlkassette 900 eingeführt worden
sind, mit der Ziel- Nukleinsäure hybridisieren,
um daraufhin die Amplifikation der Ziel-Nukleinsäurebasensequenz zu ermöglichen.
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Nach
der Inkubation dreht die MTU-Karussellbaugruppe 671 innerhalb
des Inkubators 600 die MTU 160 zur linken Verteilertür 624,
die linke Verteilertür 624 öffnet sich
und der linke Transportmechanismus 502 holt die MTU aus
der MTU-Karussellbaugruppe 671 des
Inkubators zum Ziel-Einfangen und Annealing 600 zurück. Der
linke Transportmechanismus 502 bewegt dann die MTU 160 zu
einer geeigneten Temperatur Ramp-Down-Station 700,
die für den
linken Transportmechanismus 502 zugänglich ist, und setzt die MTU 160 dort
ein. Die Temperatur der MTU 160 und ihrer Inhalte wird
in der Ramp-Down-Station
auf etwa 40°C
abgesenkt. Die MTU 160 wird dann von der Ramp-Down-Station durch
den linken Transportmechanismus 502 zurückgeholt und zum temperaturgeregelten
Pre-Read-Inkubator zum Abkühlen 602 bewegt.
Die linke Verteilertür
des AT-Inkubators 602 öffnet
sich und die MTU-Karussellbaugruppe 671 innerhalb des Inkubators 602 präsentiert
eine leere MTU-Station 676, so dass der linke Transportmechanismus 502 die
MTU in den Inkubator 602 einführen kann. Innerhalb des temperaturgeregelten
Pre-Read-Inkubators zum Abkühlen 602 wird
die MTU bei etwa 41°C
für den
erforderlichen Zeitraum zum Stabilisieren der Temperatur der MTU
inkubiert.
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Vom
temperaturgeregelten Pre-Read-Inkubator zum Abkühlen 602 wird die
MTU durch den Transportmechanismus 502 zum Amplifikationsinkubator 604 befördert, in
dem die Temperatur der MTU bei 41.5°C stabilisiert ist. Die MTU-Karussellbaugruppe 671 innerhalb
des Amplifikationsinkubators 604 dreht sich, um die MTU
an der Station zum Pipettieren unter den Öffnungen für Pipetten 662, die
im Deckel 611 (siehe z.B. 19)
ausgebildet sind, anzuordnen. Der Behälterträger 922 innerhalb
der Reagenzabkühlkassette 900 dreht
sich, um den Enzymreagenzbehälter
unter einer Öffnung
für Pipetten 908 anzuordnen,
und die Pipettiereinheit 482 der Pipettierbaugruppe 470 überträgt das Enzymreagenz
aus der Reagenzkühlkassette 900 in
jeden der Aufnahmebehälter 162 der
MTU 160.
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Wie
oben beschrieben, verwenden die Pipettiereinheiten 480, 482 kapazitive
Flüssigkeitsstandmessungen,
um den Flüssigkeitsstand
innerhalb eines Behälters
zu ermitteln und tauchen nur einen kleinen Endabschnitt der Sonde 481, 483 der
Pipettiereinheit 480, 482 ein, um Flüssigkeit
aus dem Behälter
zu pipettieren. Die Pipettiereinheiten 480, 482 senken
sich bevorzugt ab, wenn Flüssigkeit
in die entsprechende Sonde 481, 483 aufgezogen
wird, um das Ende der Sonde in einer gleichbleibenden Tiefe eingetaucht
zu lassen. Nach dem Pipettieren des Reagenzes in die Pipettiereinheit 480 oder 482 erzeugt die
Pipettiereinheit für
den Transport einen minimalen Luftspalt von 10 μl am Ende der entsprechenden Sonde 481 oder 483,
um sicherzustellen, dass keine Tropfen vom Ende der Sonde herunterfallen.
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Nachdem
das Enzymreagenz zu jedem Aufnahmebehälter 162 zugegeben
worden ist, dreht die MTU-Karussellbaugruppe 671 des Amplifikationsinkubators 604 die
MTU 160 zum Schrägscheiben-Linearmischer 634 innerhalb
des Amplifikationsinkubators 604 und die MTU 160 und
ihre Inhalte werden, wie oben bereits beschrieben, bei etwa 10 Hz
vermengt, um leichter die Ziel-Nukleinsäure dem hinzugefügten Enzymreagenz
auszusetzen. Die Pipettiereinheit 482 wird zum Spülbecken 1942 bewegt,
und die Sonde 483 wird durch Hindurchleiten von destilliertem
Wasser gespült.
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Die
MTU 160 wird dann innerhalb des Amplifikationsinkubators 604 bei
etwa 41.5°C
für einen vorgeschriebenen
Inkubationszeitraum inkubiert. Der Inkubationszeitraum sollte ausreichend
lang sein, um eine adäquate
Amplifikation zumindest einer Ziel-Nukleinsäurebasensequenz zu ermöglichen,
die auf einer oder mehreren Ziel-Nukleinsäuren enthalten ist, die in
den Gefäßröhrchen 162 vorhanden
sein können.
Obwohl die bevorzugte Ausführungsform
so ausgelegt ist, um eine Amplifikation mittels eines Transkriptions-vermittelten
Amplifikations(TMA)-Verfahrens zu ermöglichen, das im oben stehenden
Abschnitt zum Hintergrund der Erfindung diskutiert worden ist, werden
die Anwender die zur Durchführung anderer
Verfahren mittels des Analysators 50 erforderlichen Modifikationen
leicht abschätzen
können. Darüber hinaus
wird bevorzugt am Anfang des Assays eine interne Kontrollsequenz
zugegeben, um eine Bestätigung
zu erhalten, dass die Amplifikationsbedingungen und Reagenzien für die Amplifikation
geeignet gewesen sind. Interne Kontrollen sind im Stand der Technik
gut bekannt und erfordern hier keine weitere Diskussion.
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Nach
der Amplifikationsinkubation wird die MTU 160 durch den
linken Transportmechanismus 502 vom Amplifikationsinkubator 604 zu
einer verfügbaren
Ramp-Up-Station 700 bewegt,
die dem linken Transportmechanismus 502 zugänglich ist,
um die Temperatur der MTU 160 und seiner Inhalte auf etwa 60°C zu bringen.
Die MTU 160 wird dann durch den linken Transportmechanismus 502 in
den Hybridisationsinkubator 606 befördert. Die MTU 160 wird
zu einer Station zum Pipettieren im Hybridisationsinkubator 606 gedreht,
und ein Sondenreagenz von der Reagenzkühlkassette 900 wird
mittels der Pipettiereinheit 480 in jeden Aufnahmebehälter durch
die Öffnung 662 des
Deckels 611 des Hybridisationsinkubators 606 pipettiert.
Das Sondenreagenz beinhaltet chemilumineszierende Nachweissonden
und bevorzugt Acridiniumester(AE)-markierte Sonden, die mittels
eines Hybridisationsschutzassays (HPA) nachgewiesen werden können.
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Acridiniumester-markierte
Sonden und das HPA-Assay sind im Stand der Technik gut bekannt und
sind vollständig
im oben stehenden Abschnitt zum Stand der Technik beschrieben. Obwohl AE-markierte
Sonden und das HPA-Assay bevorzugt werden, kann der Analysator 50 in
geeigneter Weise angepasst werden, um verschiedenste Nachweisverfahren
und dazugehörigen
Sonden, beide markiert und unmarkiert, aufzunehmen. Eine Bestätigung, dass
die Nachweissonde in die Aufnahmebehälter 162 gegeben worden
ist, kann mittels einer internen Kontrolle erzielt werden, die in
der Lage ist (oder ihr Amplikon ist dazu in der Lage) mit einer
Sonde im Sondenreagenz, die eine andere ist als die Nachweissonde,
unter den bestehenden HPA-Assaybedingungen
in den Aufnahmebehältern 162 im
Hybridisationsinkubator 606 zu hybridisieren. Der Marker dieser
Sonde muss vom Marker der Nachweissonde unterscheidbar sein.
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Nach
dem Dispensieren von Sondenreagenz in jeden der Aufnahmebehälter 162 der
MTU 160 bewegt sich die Pipettiereinheit 480 zum
Pipetten-Spülbecken 1944 und
die Sonde 481 der Pipettiereinheit wird mit destilliertem
Wasser gespült.
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Die
MTU-Karussellbaugruppe 671 dreht die MTU 160 zum
Schrägscheiben-Linearmischer 634, wo
die MTU 160 und ihre Inhalte wie oben beschrieben bei etwa
14 Hz vermengt werden, um leichter das Ziel-Amplikon den zugegebenen
Nachweisssonden auszusetzen. Die MTU 160 wird dann für einen Zeitraum
inkubiert, der ausreichend ist, um die Hybridisation der Nachweissonden
mit dem Ziel-Amplikon zu ermöglichen.
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Nach
der Hybridisationsinkubation wird die MTU wieder innerhalb des Inkubators 606 durch
die MTU-Karussellbaugruppe 671 in die Pipettierposition unter
den Öffnungen
für Pipetten 662 gedreht.
Ein in einem Behälter
in der Reagenzkühlkassette 900 gelagertes
Selektionsreagenz wird durch die Pipettiereinheit 480 in
jeden Aufnahmebehälter 162 pipettiert. Ein
Selektionsreagenz wird beim HPA-Assay verwendet und beinhaltet ein
alkalisches Reagenz, das insbesondere Acridiniumester-Marker hydrolysiert, die
mit unhybridisierten Sonden verbunden sind, wobei ihre Fähigkeit
zur Chemilumineszenz zerstört oder
gehemmt wird, während
Acridiniumester-Marker, die mit einer Sonde verbunden sind, die
mit Ziel-Amplikons (oder Amplikon des internen Standards) hybridisiert
sind, nicht hydrolysiert werden und auf eine detektierbare Weise
unter geeigneten Nachweisbedingungen chemilumineszieren können.
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Nach
der Zugabe der Selektionssonde zu jedem Aufnahmebehälter 162 der
MTU 160 wird die Pipettensonde 481 der Pipettiereinheit 480 mit
destilliertem Wasser im Pipettenspülbecken 1944 gespült. Die
MTU 160 wird durch die MTU-Karussellbaugruppe 671 innerhalb
des Inkubators 606 zum Schrägscheiben-Linearmischer 634 gedreht
und wie oben beschrieben bei etwa 13 Hz vermengt, um das Ziel-Amplikon
dem Selektionsreagenz leichter auszusetzen. Die MTU wird dann im
Inkubator 606 für
einen Zeitraum inkubiert, der ausreichend ist, um die Selektionsvorgang
zu vollenden.
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Nachdem
die Selektionsinkubation vollendet ist, überträgt der linke Transportmechanismus 502 die
MTU 160 in eine verfügbare
Ramp-Down-Station 700, die dem linken Transportmechanismus 502 zugänglich ist,
um die MTU 160 abzukühlen.
Nachdem die MTU 160 abgekühlt worden ist, wird sie durch
den linken Transportmechanismus 502 aus der Ramp-Down-Station zurückgeholt
und durch den Transportmechanismus 502 in den temperaturgeregelten
und Pre-Read-Inkubator zum Abkühlen 602 bewegt,
um die Temperatur der MTU 160 bei etwa 40°C zu stabilisieren.
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Wenn
ein Zeitraum verstrichen ist, der zur Stabilisierung der Temperatur
der MTU 160 ausreichend ist, dreht sich die MTU-Karussellbaugruppe 671 innerhalb
des temperaturgeregelten und- Pre-Read-Inkubators zum Abkühlen 602,
um die MTU 160 an der rechten Verteilertür des Inkubators 602 bereitzustellen.
Die rechte Verteilertür
wird geöffnet,
und die MTU 160 wird vom temperaturgeregelten Pre-Read-Inkubators
zum Abkühlen 602 durch
den rechten Transportmechanismus 500 entfernt.
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Der
rechte Transportmechanismus 500 bewegt die MTU zu einem
Strichcode-Leser (nicht dargestellt), der die MTU-Strichcode-Information,
die auf der Etikettenaufnahmeoberfläche 175 der Etikettenaufnahmestruktur 174 der
MTU 160 angebracht ist, liest. Der Strichcode-Leser ist
bevorzugt an einer äußeren Wand
des Gehäuses
des Luminometers 950 befestigt. Ein bevorzugter Strichcode-Leser
ist bei Opticon, Inc., in Orangeburg, New York, mit der Teilenummer
LHA1127RR1S-032 erhältlich.
Der Leser bestimmt durch Rückmeldung
der richtigen MTU zur richtigen Assayzeit die Gesamtzeit des Assays
vor dem Eintreten in das Luminometer 950. Vom Strichcode-Leser
bewegt der rechte Transportmechanismus 500 die MTU 160 zum
Luminometer 950.
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In
einer bevorzugten Betriebsart bewegt der rechte Transportmechanismus 500 die
MTU 160 in das Luminometer 950, bevor die MTU 160 durch
den rechten Transportmechanismus 500 in eine verfügbare MTU-Ramp-Down-Station
oder ein Kühlaggregat
transportier wird, um die Temperatur der MTU 160 auf 24±3°C abzusenken.
Es ist festgestellt worden, dass die MTU-Inhalte eine beständigere
Chemiluminszenz „light-off" bei dieser Kühltemperatur
erzeugen.
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Luminometer
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Bezugnehmend
auf die 40-42C beinhaltet
eine erste Ausführungsform
des Luminometers 950 eine elektronische Einheit 952 innerhalb
eines Gehäuses 954.
Ein mit der elektronischen Einheit 952 verbundener Photomultiplier
(PMT) 956 erstreckt sich von innerhalb des Gehäuses 954 durch eine
PMT-Platte 955, wobei das vordere Ende des PMT 956 an
der Öffnung 953 ausgerichtet
ist. Ein bevorzugter PMT ist bei Hamamatsu Corp. in Bridgewater,
New Jersey mit der Modellnummer HC 135 erhältlich.
Signalmessungen mittels des bevorzugten PMT basieren auf dem gut
bekannten Photonenzählersystem.
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Die Öffnung 953 ist
in einem Block mit Lochblende 958 vor der PMT-Platte 955 zentriert.
Die Öffnung 953 und
der Block mit Lochblende 958 sind vollständig umhüllt mit
einem Gehäuse,
das durch eine Bodenplatte 964, eine Kopfplatte 966,
die PMT-Platte 955 und einen rückseitigen Rahmen 965 und
eine hintere Platte 967 definiert wird und das Streulicht
daran hindert, in die Öffnung 953 einzudringen,
und das mit der Bezugsplatte 82 verbunden ist. Eine MTU-Transportbahn
erstreckt sich durch das Gehäuse
vor der Öffnung 953,
im Allgemeinen quer zu einer optischen Achse der Öffnung.
Die MTUs 160 laufen durch das Luminometer 950 über die
MTU-Transportbahn.
Eine hintere Schiene 991 und eine vordere Schiene 955 sind
auf gegenüberliegenden
Seiten der MTU-Transportbahn
angeordnet und stellen parallele, horizontale Flansche zur Verfügung, welche
die Verbindungsrippenstruktur 164 einer innerhalb des Luminometers 950 liegenden
MTU 160 stützt.
Drehtüren 960 werden
zum Drehen innerhalb dazugehöriger
Türrahmen 961 gestützt, die
an gegenüberliegenden
Enden der MTU-Transportbahn angeordnet sind und werden durch Türmotoren 962 gedreht,
die Schrittmotoren oder DC-Getriebemotoren umfassen können.
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Die
Türrahmen 961 stellen Öffnungen
bereit, durch welche die MTUs 160 in das Luminometer 950 eintreten
können
oder dieses verlassen können.
Eine MTU 160 tritt in das Luminometer 950 mit
Hilfe des rechten Transportmechanismus 500 ein, der die
MTU 160 durch einen der Türrahmen 961 einführt. Die MTU 160 verlässt das
Luminometer unter der Einwirkung einer MTU-Transportbaugruppe verschiedener Ausführungsformen,
die untenstehend beschrieben werden, die MTUs über die MTU-Transportbahn und letztendlich
aus dem Luminometer durch den anderen Türrahmen 961 herausführt.
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Drehtüren 960 sind
im Allgemeinen zylindrisch und haben ausgesparte Bereiche 963.
Jede Drehtür 960 kann
zwischen einer Offen-Position, in welcher der ausgesparte Bereich 963 im
Allgemeinen an der Öffnung
des dazugehörigen
Türrahmens 961 ausgerichtet
ist, so dass eine MTU 160 durch die Öffnung geleitet werden kann,
und einer Geschlossen-Position, in der eine Seite der Drehtür, die dem ausgesparten
Bereich 963 gegenüber
liegt, sich über die Öffnung des
dazugehörigen
Türrahmens 961 erstreckt,
so dass weder eine MTU 160 noch Licht durch die Öffnung hindurchgelangen
kann, gedreht werden. Mit der Ausnahme, dass eine MTU 160 in das
Luminometer 950 eintritt oder austritt, werden die Drehtüren 960 in
ihren entsprechenden Geschlossen-Positionen verbleiben, um das Eintreten
von Streulicht in das Luminometer zu verhindern. Da die Testergebnisse
durch die Menge an nachgewiesenem Licht durch den PMT 956 bestimmt
werden, kann Streulicht von anderen Quellen als dem untersuchenden
Gefäß 160 fehlerhafte
Ergebnisse verursachen.
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Wie
in den 39-41 dargestellt,
kann die MTU-Transportbaugruppe
einen MTU-Schubmotor 972 haben, der eine Hauptschraube 974 über einen
Zahnriemen (nicht dargestellt) oder Kegelgetriebe 975 antreibt.
Ein mit der Hauptschraube 974 gekuppelten Schraubenmitnehmer 976 ist
mit einem MTU-Ausleger 977 gekoppelt,
der sich von der Hauptschraube 974 her erstreckt, um in
die MTU 160 einzugreifen. Der MTU-Ausleger 977 weist einen Führungsflansch 978 mit
einem darin ausgebildeten länglichen,
leicht gebogenen Führungsloch 979 auf. Ein
Führungsstab 980 erstreckt
sich über
das Luminometer 950 benachbart und parallel zur Hauptschraube 974.
Der Führungsstab 980 erstreckt
sich durch das Führungsloch 979.
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Um
den MTU-Ausleger 977 (von unten bis oben in 40C) anzutreiben, dreht sich die Hauptschraube 974 gegen
den Uhrzeigersinn, wie in 42B zu
sehen. Infolge der Systemreibung werden sich der Schraubenmitnehmer 976 und
der MTU-Ausleger 977 ebenfalls mit der Hauptschraube 974 gegen
den Uhrzeigersinn drehen, bis der Führungsstab 980 mit
der linken Seite des Führungslochs 979 in
Kontakt tritt. Wenn der Führungsstab 980 mit
der Seite des Führungslochs 979 in
Kontakt tritt, können
sich der MTU-Ausleger 977 und der Schraubenmitnehmer 976 nicht
länger
mit der Hauptschraube 974 drehen, und weiteres Drehen der Hauptschraube 974 wird
zur Folge haben, dass der MTU-Ausleger 977 und der Schraubenmitnehmer 976 sich
entlang der Hauptschraube 974 fortbewegen. Die sich vom
MTU-Ausleger 977 erstreckenden Arme 981 werden
sich ebenfalls entlang eines begrenzten Kreisbogens gegen den Uhrzeigersinn
drehen, um in die MTU 160 einzugreifen und sie durch das
Luminometer 950 zu bewegen, während die Hauptschraube 974 sich
dreht.
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Nachdem
die MTU 160 den PMT 956 passiert hat, wird diese
MTU aus dem Luminometer 950 entfernt, und die nächste MTU
kann durch das Luminometer 950 gezogen werden. Der MTU-Ausleger 977 bewegt
sich durch Rotation der Hauptschraube 974 im Uhrzeigersinn
auf das Ende des MTU-Eingangs der MTU-Transportbahn zu. Die Systemreibung
wird beim Schraubenmitnehmer 976 und beim MTU-Ausleger 977 dazu
führen,
dass sie sich im Uhrzeigersinn drehen, bis der Führungsstab 980 mit
der rechten Führungsöffnung 979 in
Kontakt tritt, danach wird eine weitere Drehung der Hauptschraube 974 beim
Schraubenmitnehmer 976 und beim MTU-Ausleger 977 dazu
führen,
dass diese sich entlang der Hauptschraube 947 zurückzuziehen.
Diese Bewegung des MTU-Auslegers 977 im Uhrzeigersinn wird die
Drehung der Arme 981 im Uhrzeigersinn entlang eines begrenzten
Kreisbogens zur Folge haben, um sich von der MTU zu lösen, so
dass der MTU-Ausleger 977 sich zurückziehen kann, ohne mit der
MTU in Kontakt zu kommen. Das heißt, die Arme 981 werden über die
Oberseite der MTU hinweg geführt,
wenn sich der MTU-Ausleger 977 zurückzieht.
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Wie
in 39 dargestellt, bewegt sich eine Verschlussklappe 982,
betrieben durch einen Verschlussklappenmotor 993, im Abgleich
mit der Öffnung 953 senkrecht
auf und ab. Die Verschlussklappe 982 hat eine Frontplatte 983,
die in Bezug auf den Block mit Lochblende 958 so befestigt
ist, das sie sich gleitend bewegen kann, und hat eine darin ausgebildete,
im Allgemeinen rechteckige Öffnung
(nicht dargestellt), die an der Öffnung 953 ausgerichtet
werden kann. Ein Oberteil der Frontplatte 983 blockiert die Öffnung 953,
wenn die in der Platte 983 ausgebildete Öffnung nicht
an der Öffnung 953 ausgerichtet ist,
und arbeitet daher als ein Verschluss für die Öffnung 953. Die Verschlussklappe 982 hat
zwei Seitenwände 987,
die parallel auf gegenüberliegenden
Seiten der Öffnung
und im Allgemeinen senkrecht zur Frontplatte 983 angeordnet
sind, und eine Rückwand 988,
die sich über
die hinteren Kanten der Seitenwände 987 gegenüber der
vorderen Wand 983 und im Allgemeinen parallel zur vorderen
Wand 983 erstreckt. Die Seitenwände 987 und die Rückwand 988 definieren
eine zum Teil rechteckige Einfassung, die in ihrer Abmessung ausgelegt
ist, um einen Aufnahmebehälter 162 der
MTU 160 aufzunehmen, wenn die Verschlussklappe 982 durch
den Verschlussklappenantrieb 993 aufwärts unter einen der Aufnahmebehälter 162 einer
MTU 160 bewegt wird. Der Verschlussklappenantrieb 993 kann
ein linearer Schrittantrieb sein, der einen Schrittmotor 992 und
eine Hauptschraube 994 hat. HSI-lineare Schrittantriebe, erhältlich bei
Haydon Switch and Instrument, Inc. in Waterbury, Connecticut, sind
verwendet worden.
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Nachdem
die MTU 160 mittels des rechten Transportmechanismus 500 im
Luminometer 950 angeordnet worden ist, wird der Motor 972 angeschaltet,
um den ersten Aufnahmebehälter
der MTU in Ausrichtung mit der Öffnung 953 zu
ziehen. Die Verschlussklappe 982, die normalerweise außerhalb
der MTU-Transportbahn gehalten wird, wird durch den Verschlussklappenantrieb 973 angehoben,
bis die Seitenwände 987 und
die Rückwand 988 der
Verschlussklappe 982 den Aufnahmebehälter 962 umgeben und
die in der Frontplatte 983 der Verschlussklappe 982 ausgebildete Öffnung an
der Öffnung 953 ausgerichtet
worden ist. Die Verschlussklappe 982 verhindert im Wesentlichen,
dass Licht von anderen Quellen als dem Aufnahmebehälter 162 vor
der Öffnung 953 die Öffnung 953 erreicht,
so dass der PMT 556 nur Lichtemissionen vom Aufnahmebehälter direkt
vor der Öffnung 953 detektiert.
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Mit
der geöffneten
PMT-Verschlussklappe werden unterschiedliche Nachweisreagenzien
(Detect I und Detect II), die aus den Behältern 1148, 1170 des
unteren Chassis 1100 bezogen werden, nacheinander in den
ausgerichteten Aufnahmebehälter 162 über bestimmte
Beförderungsleitungen
(nicht dargestellt), die sich bis zu einem Anschluss für Reagenzien 984 auf
der Oberseite des Luminometers 950 erstrecken, abgegeben.
Die Detect I und Detect II-Reagenzien sind Wasserstoffperoxid-enthaltende
bzw. Natriumhydroxidenthaltende Reagenzien und werden zusammengegeben,
um eine Wasserstoffperoxid-Stammlösung zu bilden, welche die
Chemilumineszenz der Acridiniumester-Marker, die nicht hydrolysiert
worden sind, verstärkt.
Da basisches Wasserstoffperoxid instabil ist, werden die Detect
I und Detect II-Reagenzien bevorzugt im Gefäßröhrchen 162 kurz vor
dem Nachweis im Luminometer 950 zusammengegeben.
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Nach
der Zugabe von Detect II wird das von den Inhalten der Aufnahmebehälter 102 emittierte Licht
mittels des PMT 956 detektiert, und die PMT-Verschlussklappe
ist währenddessen
geschlossen. Der PMT 956 konvertiert durch Chemilumineszenzmarker
emittiertes Licht in elektrische Signale, die durch die elektronische
Einheit 952 verarbeitet werden und danach zur Steuerung 1000 oder
andere periphere Einheiten über
mit einer Steckverbindung 986 verbundene Leitungen (nicht
dargestellt) gesendet werden.
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In
Fällen,
in denen eine geringere Empfindlichkeit benötigt wird, kann es möglich sein,
anstatt eines Photomultipliers einen optischen Sensor zu verwenden.
Eine Diode ist ein Beispiel für
einen geeigneten optischen Sensor, der mit dem Luminometer 950 verwendet
werden kann. Ein optischer Sensor kann auch geeignet sein, wenn
das Material der MTU 160 relativ transparent ist, eher
als beim lichtdurchlässigen
Aussehen des bevorzugten Polypropylenmaterials. Wenn das Material
für die
MTU 160 ausgewählt
wird, sollte darauf geachtet werden, Materialien zu vermeiden, die
natürlicherweise
lumineszieren oder zu elektrostatischen Aufladungen neigen, da beides
das Risiko von falsch-positiven Ergebnissen oder die Wechselwirkung
bei Mengenbestimmungen erhöhen.
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Das
oben beschriebene Verfahren wird für jeden Aufnahmebehälter 162 der
MTU 160 wiederholt. Nachdem das Chemilumineszenzsignal
jedes Aufnahmebehälters 162 der
MTU 160 gemessen worden ist, befördert der Motor 972 die
MTU 160 durch die Ausgangstür 961 und aus dem
Luminometer 950 heraus und in die Amplikondeaktivierungsstation 750 hinein.
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Ein
alternatives und derzeit bevorzugtes Luminometer wird im Allgemeinen
durch die Referenznummer 1360 in 43 bezeichnet.
Das Luminometer 1360 hat ein Gehäuse 1372 mit einer
unteren Wand 1370, Türbaugruppen 1200 auf gegenüberliegenden
Seiten der unteren Wand 1370, welche die Endbereiche des
Gehäuses 1372 definieren,
eine Verschlussbaugruppe für
den optischen Sensor 1250, die eine vordere Wand des Gehäuses 1370 definiert,
eine obere Wand (nicht dargestellt) und eine Rückwand (nicht dargestellt),
welche das Gehäuse 1370 vervollständigt und
einen Einschluss darin definiert. Die rechte Türbaugruppe 1200 definiert
eine Gefäßeingangsöffnung 1374 und
die linke Türbaugruppe 1200 definiert
eine Gefäßausgangsöffnung 1376,
durch die eine MTU 160 in und aus dem Gehäuse 1370 geführt werden
kann. Jede Türbaugruppe 1200 steuert
den Zugang durch die entsprechende Öffnung 1374 oder 1376 und
umfasst eine Abschlusswand 1202, eine Abdeckplatte 1232 und
eine Drehtür 1220,
die zwischen der Abschlusswand 1202 und der Abdeckplatte 1232 drehbar
angeordnet ist. Die Verschlussbaugruppe für den optischen Sensor 1250 leitet
Licht, das in einen optischen Sensor (in 43 nicht
dargestellt) eintritt, z.B. einen Photomultiplier. Die Baugruppe 1250 hat
eine Befestigungswand zur Lichtaufnahme 1250 und eine Abdeckplatte 1290 mit
einer darin ausgebildeten Blende 1292.
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Ein
Strichcode-Leser 1268 ist an einem Frontabschnitt des Gehäuses 1372 angebracht,
um die MTUs auszulesen, bevor diese in das Luminometer 1360 eintreten.
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Eine
Gefäßtransportbaugruppe 1332 bewegt ein
Gefäß (z.B.
eine MTU 160) durch das Luminometer 1360 von der
Eingangsöffnung 1374 bis
zur Ausgangsöffnung 1376.
Die Baugruppe 1332 beinhaltet einen Transporter 1342,
der auf einer gewundenen Hauptschraube 1340 beweglich gelagert
ist, die durch einen Motor 1336, der mit der Hauptschraube 1340 über einen
Riemen (nicht dargestellt) gekoppelt ist, gedreht wird.
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Eine
Dispensierdüse 1362 ist
in der oberen Wand (nicht dargestellt) angebracht und ist durch Leitungsröhrchen 1362 und 1364 mit
einer Pumpe und am Ende mit Flaschen 1146 und 1170 im
unteren Chassis 1100 verbunden. Die Düse 1362 dispensiert die „Detect
I" und die „Detect
II"-Reagenzien in
die Gefäße 162 der
MTU 160 innerhalb des Gehäuses 1372.
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Eine
Aufnahmebehälter-Positioniererbaugruppe 1300 ist
innerhalb des Gehäuses 1372 angeordnet
und ist ausgebildet und angeordnet, um jedes Röhrchen 162 der MTU 160 vor
der Blende 1292 zu positionieren und um jedes Röhrchen optisch
zu isolieren, das vor benachbarten Röhrchen angeordnet ist, so dass
zur gleichen Zeit nur Licht von einem Röhrchen in die Blende 1292 eintreten
kann. Die Positioniererbaugrupe 1300 umfasst einen Gefäßpositionierer 1304,
der innerhalb eines Positioniererrahmens 1302, der am Boden 1370 des
Gehäuses 1372 befestigt
ist, drehbar befestigt ist.
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Die
Türbaugruppe 1200 für die MTU-Eingangsöffnung 1374 und
Ausgangsöffnung 1376 des Luminometers 1360 wird
in 44 dargestellt. Die Türbaugruppe 1200 beinhaltet
eine Luminometer-Abschlusswand 1202, die eine Abschlusswand des
Luminometergehäuses 1272 bildet.
Die Abschlusswand 1202 hat einen ersten vertieften Bereich 1206 mit
einem zweiten kreisförmig
vertieften Bereich 1208, der den ersten vertieften Bereich 1206 überlagert.
Eine kreisförmige
Fuge 1207 erstreckt sich über die Peripherie des kreisförmig vertieften Bereiches 1208 aus.
Ein Schlitz 1204, der im Allgemeinen eine mit dem senkrechten
Profil einer MTU 160 übereinstimmende
Form aufweist, ist im kreisförmig
vertieften Bereich 1208 zu einer Seite von dessen Zentrum
ausgebildet. Ein kurzer in der Mitte gelegener Stift 1209 erstreckt
sich vom Zentrum des kreisförmig
vertieften Bereiches 1208.
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Die
Drehtür 1220 ist
kreisförmig
in ihrer Form und hat eine axiale Wand 1222, die sich über die
Peripherie der Drehtür 1220 erstreckt.
Die axiale Wand 1222 ist in einem kurzen radialen Abstand
von der äußeren peripheren
Kante der Drehtür 1220 angeordnet,
wodurch ein ringförmiger
Randvorsprung 1230 um die äußerste periphere Kante außerhalb
der axialen Wand 1222 definiert wird. Ein Schlitz 1226, der
eine im Allgemeinen mit dem senkrechten Profil einer MTU übereinstimmende
Form aufweist, ist in der Drehtür 1220 in
einer Position außerhalb
der Mitte ausgebildet.
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Die
Drehtür 1220 ist
im kreisförmig
vertieften Bereich 1208 der Abschlusswand 1202 angebracht. Eine
zentrale Öffnung 1224 nimmt
den in der Mitte liegenden Stift 1209 der Abschlusswand 1202 auf, und
der kreisförmiger
Vorsprung 1207 nimmt die axiale Wand 1222 auf.
Der ringförmige
Randvorsprung 1230 liegt auf der flachen Oberfläche des
vertieften Bereiches 1206 auf, der den kreisförmig vertieften Bereich 1208 umgibt.
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Die
Abschlusswand 1202 hat eine Vertiefung für das Antriebsgetriebe 1210,
welche darin ein Antriebsgetriebe 1212 aufnimmt, das mit
der Antriebswelle eines Motors 1213 (siehe 43, in der nur der Motor 1213 für die rechte
Türbaugruppe 1200 dargestellt
ist) verbunden ist. Der Motor 1213 ist bevorzugt ein DC-Antriebsmotor.
Ein bevorzugter DC-Antriebsmotor
ist bei Micro Mo Electronics, Inc. in Clearwater, Florida, unter
der Modellnummer 1524TO24SR 16/7 66:1 erhältlich. Die äußere Peripherie
der axialen Wand 1222 der Drehtür 1220 weist eine
darauf ausgebildete Getriebeverzahnung auf, die in das Antriebsgetriebe 1212 eingreift,
wenn die Verschlussklappe in der kreisförmigen Vertiefung 1208 installiert ist.
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Die
Abdeckplatte 1232 ist im Allgemeinen rechteckig in ihrer
Form und hat einen hervortretenden Bereich 1234 mit einer
Größe und Form,
die sich im Allgemeinen dem vertieften Bereich 1206 der
Abschlusswand 1202 anpasst. Die Abdeckplatte 1232 weist
darin ausgebildet eine Öffnung 1236 auf,
die eine Form aufweist, die im Allgemeinen mit dem rechteckigen
Profil einer MTU übereinstimmt,
und, wenn die Abdeckplatte 1232 auf der Abschlusswand 1202 installiert
ist, wird der hervorgehobene rechteckige Bereich 1234 innerhalb
des rechteckigen vertieften Bereichs 1206 aufgenommen und
die Öffnung 1236 ist
im Allgemeinen mit der Öffnung 1204 ausgerichtet.
Daher ist die Drehtür 1220 zwischen
der Abdeckplatte 1232 und der Abschlusswand 1202 eingeschoben,
und die Öffnungen 1236 und 1204 zusammen
definieren die Eingangsöffnung 1374 und
Ausgangsöffnung 1376.
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Wenn
das Antriebsgetriebe 1212 durch den Motor 1213 angetrieben
wird, hat dies das Rotieren der mit dem Antriebsgetriebe 1212 gekoppelten Drehtür 1220 um
den in der Mitte gelegenen Stift 1209 zur Folge. Wenn die Öffnung 1226 mit
den Öffnungen 1204 und 1236 ausgerichtet
ist, können
die MTUs 160 durch die Öffnung 1374 (1376)
der Türbaugruppe 1200 hindurchgeführt werden.
Mit der innerhalb des kreisförmig
vertieften Bereiches 1208 angeordneten Drehtür 1220 und
dem hervorgehobenen Bereich 1234 der Abdeckplatte 1232,
der innerhalb des vertieften Bereiches 1206 der Abschlusswand 1202 angeordnet
ist, wird eine im Wesentlichen lichtdichte Struktur erhalten, wobei
wenig oder kein Licht durch die Tür eintritt, wenn die Öffnung 1226 nicht
mit den Öffnungen 1204 und 1236 ausgerichtet ist.
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Optische
Schlitzsensoren sind innerhalb der Schlitze 1214 und 1216 angeordnet,
die auf der äußeren Kante
des kreisförmig
vertieften Bereiches 1208 in diametral gegenüberliegenden
Positionen angeordnet sind. Bevorzugte Sensoren sind erhältlich bei
Optek Technology Inc. in Carrollton, Texas, Modellnummer OPB857.
Die Schlitzsensoren, die innerhalb der Schlitze 1214 und 1216 angeordnet
sind, detektieren die Anwesenheit einer Auskerbung 1228, die
in der axialen Wand 1222 ausgebildet ist, um den Tür-auf- und
den Tür-geschlossen-Status
zu melden.
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Die
Verschlussbaugruppe für
die optische Sensorlochblende 1250 ist in 45 dargestellt. Ein Lichtempfänger, wie z.B. ein Photomultiplier 956,
ist mit einer Lichtempfängeröffnung 1254,
die in einer Befestigungswand für
den Lichtempfänger 1252 ausgebildet
ist, gekoppelt. Die Befestigungswand für einen Lichtempfänger 1252 hat
im Allgemeinen einen rechteckigen, zweistufig hervortretenden Bereich 1256,
der im Allgemeinen ein rechteckigen Randvorsprung 1257 definiert
und einen kreisförmig
vertieften Bereich 1258, welcher dem rechteckig hervorgehobenen
Bereich 1256 übergelagert
ist. Eine kreisförmige
Fuge 1261 erstreckt sich über die Peripherie des kreisförmig vertieften
Bereiches 1258 aus. Ein Mittelstift 1259 ist in
der Mitte des kreisförmig
vertieften Bereiches 1258 angeordnet. Die Lichtdurchlassöffnung 1254 ist
im kreisförmig
vertieften Bereich 1258 ausgebildet. In der dargestellten
Ausführungsform
ist die Lichtdurchlassöffnung 1254 unter
dem Mittelstift 1259 angeordnet, jedoch könnte die
Lichtdurchlassöffnung 1254 in
jeder Position innerhalb des kreisförmig vertieften Bereiches 1258 angeordnet
werden.
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Die
Verschlussbaugruppe der Lochblende 1250 hat eine drehbare
Verschlussklappe 1270 mit einer axialen Wand 1274,
die an ihrer äußeren Peripherie
eine Getriebeverzahnung ausgebildet hat. Die axiale Wand 1274 ist
nahe, jedoch nicht an der äußeren Peripherie
der Verschlussklappe 1270 ausgebildet, wodurch ein ringförmiger Randvorsprung 1276 definiert
wird. Die drehbare Verschlussklappe 1270 ist im kreisförmig vertieften
Bereich 1258 mit dem Mittelstift 1259, der innerhalb
einer zentralen, in der drehbaren Verschlussklappe 1270 ausgebildeten Öffnung 1272 aufgenommen
wird, und mit der axialen Wand 1274, die in der kreisförmigen Fuge 1261 aufgenommen
wird, eingebaut. Ein Antriebsgetriebe 1262, das innerhalb
einer Getriebevertiefung 1260 angeordnet ist und mit einem
Antriebsmotor 1263 gekoppelt ist, greift in die äußere Getriebeverzahnung, die
auf der axialen Wand 1274 der drehbaren Verschlussklappe 1270 ausgebildet
ist, um die drehbare Verschlussklappe 1270 um den Mittelstift 1259 zu drehen.
Ein bevorzugter Antriebsmotor 1263 ist ein DC-Getriebemotor, der
bei Micro Mo Electronics, Inc. in Clearwater, Florida, unter der
Modellnummer 1524TO24SR 16/7 66:1 erhältlich ist. Micro Mo Getriebemotoren
werden bevorzugt, da sie einen Motor hoher Qualität mit wenig
Spiel zur Verfügung
stellen. Eine Öffnung 1280 ist
in der drehbaren Verschlussklappe 1270 ausgebildet, die
sich in und aus der Ausrichtung mit der Lichtdurchlassöffnung 1254 bewegt, wenn
die drehbare Verschlussklappe 1270 gedreht wird.
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Zusammen
mit der im kreisförmig
vertieften Bereich 1258 installierten Verschlussklappe 1270 wird
eine Abdeckplatte oder Sensorblendenwand 1290 auf der Sensorhaltevorrichtung 1252 installiert. Wie
in 45A dargestellt, hat die Sensorblendenwand 1290 einen
im Allgemeinen rechteckigen, zweistufig vertieften Bereich 1296,
der einen im Allgemeinen rechteckige Wandvorsprung 1297 definiert
und der in Abmessung und Form so ausgebildet ist, um darin den rechteckig
hervortretenden Bereich 1256 der Sensorhaltevorrichtung 1252 aufzunehmen.
Eine Sensorblende 1292 ist durch die Blendenwand 1290 ausgebildet
und ist im Allgemeinen mit der Lichtdurchlassöffnung 1254, die in
der Sensorhaltevorrichtung 1252 ausgebildet ist, ausgerichtet.
Die Sensorblende 1292 hat im Allgemeinen die Form eines verlängerten
Ovals mit einer im Allgemeinen mit der Breite eines einzelnen Aufnahmebehälters 162 einer MTU 160 übereinstimmenden
Breite und eine Höhe, die
mit der Höhe
des gewünschten
Sichtfeldes übereinstimmt.
Auch wenn die Öffnung 1280 der
Verschlussklappe 1270 in der dargestellten Ausführungsform
in Kreisform dargestellt ist, kann die Öffnung 1280 andere
Formen haben wie z.B. rechteckig mit einer Breite, die mit der Breite
eines Aufnahmebehälters 162 übereinstimmt,
oder ein verlängertes Oval,
das der Sensorblende 1292 ähnlich ist. Die Drehung der
drehbaren Verschlussklappe 1270 in eine Position, in der
die Öffnung 1280 mit
der Öffnung des
Lichtempfängers 1254 und
der Sensorblende 1292 ausgerichtet ist, ermöglicht es,
dass Licht den Sensor 956 erreicht, und die Drehung der
drehbaren Verschlussklappe 1270 in eine Position, in der
die Öffnung 1280 nicht
mit der Öffnung
des Lichtempfängers 1254 und
der Sensorblende 1292 ausgerichtet ist, hindert das Licht
daran, den Sensor 956 zu erreichen.
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Die
optischen Schlitzsensoren sind in den Schlitzen 1264 und 1266 angeordnet
und detektieren eine in der axialen Wand 1274 der Verschlussklappe 1270 ausgebildete
Auskerbung 1278, um die Geöffnet- und Geschlossen-Position
der Verschlussklappe 1270 zu erfassen. Bevorzugte optische
Schlitzsensoren sind bei Optek Technology, Inc. in Carrollton, Texas
unter der Modellnummer OPB857 erhältlich.
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Die
Blendenwand 1290 hat eine aufwärts gerichtete Kante 1294,
die sich über
deren gesamte Breite erstreckt. Eine nach unten gerichtete Kante der
MTU 160, die durch die Verbindungsrippenstruktur 164 der
MTU 160 (siehe 45)
definiert wird, wird durch die Kante 1294 gestützt, wenn
die MTU 160 durch das Luminometer geschoben wird.
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Die
Aufnahmebehälter-Positioniererbaugruppe 1300 wird
in den 46 und 48-49 dargestellt.
Der Aufnahmebehälter-Positionierer 1304 ist
operativ innerhalb des Rahmens des Aufnahmebehälter-Positionierers 1302 angeordnet.
Der Aufnahmebehälter-Positionierer 1304 ist
im Rahmens des Aufnahmebehälter-Positionierers 1302 drehbar über einer
Welle 1308 befestigt. Die Welle 1308 ist operativ
mit einem drehbaren Magneten gekoppelt oder noch bevorzugter mit
einem Getriebemotor 1306, um den Aufnahmebehälter-Positionierer 1304 zwischen
der zurückgezogenen
Position, dargestellt in 46,
und der vollständig
ausgefahrenen Position, dargestellt in 48,
gezielt zu drehen. Ein bevorzugter Getriebemotorantrieb ist bei
Micro Mo Electronics, Inc. in Clearwater, Florida, unter der Modellnummer
1724TO24S+16/7 134:1+X0520 erhältlich.
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Wie
in 47 dargestellt, hat der Aufnahmebehälter-Positionierer 1304 eine
V-Block-Struktur 1310, die zwei parallele Wände 1312 definiert.
Der Aufnahmebehälter-Positionierer 1304 hat
des Weiteren an seinem unteren Ende einen Bereich, an dem ein Abschnitt
mit einer verringerten Dicke des Aufnahmebehälter-Positionierers 1304 ausgebildet
ist, wodurch ein relativ dünner
gebogener Flansch 1314 definiert wird.
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Wenn
eine MTU 160 in das Luminometer 1360 eingesetzt
wird, liegt der Aufnahmebehälter-Positionierer 1304 in
einer zurückgezogenen
Position vor, die in 46 dargestellt ist. Wenn ein
einzelner Aufnahmebehälter 162 vor
der Sensorblende 1292 (siehe 45A)
angeordnet wird, so dass ein Auslesen der Chemilumineszenz der Inhalte
des Aufnahmebehälters 162 mittels
des Sensors vorgenommen werden kann, dreht sich der Aufnahmebehälter-Positionierer 1304 vorwärts in die
ausgefahrene Position, die in 49 dargestellt
wird. In der ausgefahrenen Position, dargestellt in 49, greift der V-Block 1310 den Aufnahmebehälter 162,
wodurch der Aufnahmebehälter
in der richtigen Position in Ausrichtung mit der Blende des Lichtempfängers 1292 des
Luminometers festgehalten wird. Wie in 45 dargestellt,
hat die Blendenwand 1290 einen Vorsprung 1298,
der sich von der Rückseite
der Wand 1290 in den MTU-Durchgang des Luminometers erstreckt.
Der Vorsprung 1298 ist mit der Blende ausgerichtet, so
dass, wenn der Aufnahmebehälter-Positionierer 1304 einen
Aufnahmebehälter 162 ergreift,
der Aufnahmebehälter
seitlich verschoben wird und gegen den als Haltemarkierung dienenden Vorsprung 1298 fährt, wodurch
der Aufnahmebehälter-Positionierer 1304 davon
abgehalten wird, den Aufnahmebehälter 162 innerhalb
der MTU-Passage merklich zu kippen. Die parallelen Seitenwände 1312 des
V-Blocks 1310 halten Streulicht von benachbarten Aufnahmebehältern 162 der
MTU 160 davon ab, den Lichtempfänger zu erreichen, während eine
Auslesung des direkt vor der Blende 1292 angeordneten Aufnahmebehälters 162 vorgenommen
wird.
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Ein
optischer Schlitzsensor 1318 ist in einem unteren Abschnitt
des Rahmens 1302 befestigt, wobei der gebogene Flansch 1314 in
Bezug auf den Sensor 1318 operativ angeordnet ist. Ein
bevorzugter optischer Schlitzsensor ist bei Optek Technology, Inc.
in Carrollton, Texas unter der Modellnummer OPB930W51 erhältlich.
Eine Öffnung 1316 ist
im Flansch 1314 ausgebildet. Die Öffnung 1316 ist genau
mit dem Sensor 1316 ausgerichtet, wenn der Aufnahmebehälter-Positionierer 1304 einen
Aufnahmebehälter 162 ergreift,
und der Aufnahmebehälter 162 und
der Vorsprung 1298 ein weiteres Drehen des Aufnahmebehälter-Positionierers 1304 verhindern. Wenn
ein Aufnahmebehälter 162 nicht
richtig vor einem Aufnahmebehälter-Positionierer 1304 angeordnet
ist, wird sich der Aufnahmebehälter-Positionierer 1304 vorwärts in die
in 48 dargestellte Position drehen, wobei in diesem
Fall die Öffnung 1316 nicht am
Sensor 1318 ausgerichtet ist und ein Fehlersignal erzeugt
wird.
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Wenn
ein Getriebemotor 1306 zum Drehen des Aufnahmebehälter-Positionierers 1304 verwendet
wird, ist es notwendig, einen zweiten Sensor (nicht dargestellt)
bereitzustellen, um ein Positionierer-Zurückgezogen, d.h. „Ausgangspunkt",-Signal zu erzeugen,
um den Getriebemotor abzuschalten, wenn der Aufnahmebehälter-Positionierer 1304 vollständig zurückgezogen
ist, wie es in 46 dargestellt ist. Ein bevorzugter
Sensor ist bei Optek Technology, Inc. in Carrollton, Texas unter
der Modellnummer OPB900W erhältlich.
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Die
MTU-Transportbaugruppe 1332 ist in 50 dargestellt.
Die MTU-Transportbaugruppe 1322 ist benachbart zu einer
oberen Kante einer Zwischenwand 1330 (nicht dargestellt
in 43) des Luminometers 1360 operativ angeordnet.
Die Zwischenwand 1330, die eine Seite der MTU-Transportbahn durch
das Luminometergehäuse 1372 definiert, hat
eine rechteckige Öffnung 1334.
Der Rahmen des Aufnahmebehälter-Positionierers 1302 (siehe
z.B. 57) ist an der Zwischenwand 1330 nahe
der Öffnung 1334 befestigt,
und der Aufnahmebehälter-Positionierer 1304 dreht
sich zum Ergreifen einer MTU 160 durch die Öffnung 1334.
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Der
MTU-Transporter 1342 wird auf der gewundenen Hauptschraube 1340 getragen
und hat einen Schraubenmitnehmer 1344 mit Gewinde, das
in das Gewinde der Hauptschraube 1340 eingreift, und eine
MTU-Gabel 1346, die integral mit dem Schraubenmitnehmer 1344 ausgebildet
ist. Wie in 51 dargestellt, hat die MTU-Gabel 1346 einen
sich längs erstreckenden
Abschnitt 1356 und zwei sich seitlich ausstreckende Arme 1348 und 1350,
mit einer längsverlaufenden
Verlängerung 1352,
die sich vom Arm 1350 her erstreckt. Die Hauptschraube 1340 wird durch
einen Schrittmotor 1336 über einen Zahnriemen 1338 angetrieben.
Ein bevorzugter Schrittmotor ist ein VEXTA, erhältlich bei Oriental Motors
Co., Ltd. in Tokyo, Japan, Modellnummer PK266-01A, und ein bevorzugter
Zahnriemen ist erhältlich
bei SDP/SI in New Hyde Park, New York.
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Wenn
eine MTU 160 in die MTU-Transportbahn des Luminometers 950 durch
den rechten Transportmechanismus 500 eingesetzt wird, wird
der erste Aufnahmebehälter 162 der
MTU 160 bevorzugt direkt vor der Sensorblende 1292 angeordnet
und ist dadurch für
die erste Auslesung richtig angeordnet. Die Breite der Gabel 1346 zwischen
den seitlichen Armen 1348 und 1340 stimmt mit
der Länge
einer einzelnen MTU 160 überein. Der Transporter 1342 wird
durch Drehen der Hauptschraube 1340 zwischen einer ersten
Position, phantomhaft dargestellt in 50,
und einer zweiten Position bewegt. Optische Schlitzsensoren 1341 bzw. 1343 zeigen
an, ob der Transporter 1342 entweder in der ersten oder zweiten
Position ist. Infolge der Reibung zwischen der Hauptschraube 1340 und
dem Schraubenmitnehmer 1344 wird der MTU-Transporter 1342 die Tendenz
aufweisen, sich mit der Hauptschraube 1340 zu drehen. Die
Drehung des MTU-Transporters 1342 mit der Hauptschraube 1340 wird
jedoch bevorzugt durch Eingreifen eines unteren Abschnitts der Gabel 1346 in
das obere Ende der Zwischenwand 1330 und Eingreifen einer
oberen Haltemarkierung 1354 in die obere Abdeckung (nicht
dargestellt) des Luminometergehäuses 1372,
auf 12° begrenzt.
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Zum
Ergreifen der MTU, die in das Luminometer 1360 eingesetzt
worden ist, dreht sich die Hauptschraube 1340 in eine erste
Richtung, und die Reibung innerhalb der Gewindegänge des Schraubenmitnehmers 1344 und
der Hauptschraube 1340 führen beim Transporter 1342 dazu,
sich mit der Hauptschraube 1340 aufwärts zu drehen, bis die obere
Haltemarkierung 1354 auf die obere Abdeckung (nicht dargestellt)
des Luminometers 1360 stößt. An diesem Punkt führt das
Fortsetzen der Drehung der Hauptschraube 1340 dazu, dass
der Transporter 1342 sich rückwärts in die phantomhaft in 50 dargestellte Position bewegt. Die seitlichen Arme 1348, 1350 bewegen
sich oberhalb der MTU, wenn der Transporter 1342 sich rückwärts bewegt. Die
Rückwärtsbewegung
der Hauptschraube 1340 führt beim Transporter 1342 zuerst
dazu, sich mit der Hauptschraube 1340 abwärts zu drehen,
bis ein unterer Abschnitt der Gabel 1346 auf die obere
Kante der Wand 1330 stößt, wobei
an diesem Punkt die seitlichen Arme 1348 und 1350 der
Gabel 1346 beiderseits der MTU 160 liegen, die
innerhalb des Luminometers 1360 angeordnet ist.
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Der
MTU-Transportmechanismus 1332 wird dann dazu verwendet
die MTU 160 schrittweise vorwärts zu bewegen, um jeden einzelnen
Aufnahmebehälter 162 der
MTU 160 vor der optischen Sensorblende 1292 zu
positionieren. Nachdem der letzte Aufnahmebehälter 162 durch den
Lichtempfänger
innerhalb des Luminometers vermessen worden ist, bewegt der Transporter 1342 die
MTU 160 in eine zur Ausgangstür benachbarte Position, wobei
an diesem Punkt die Hauptschraube 1340 ihre Drehrichtung umkehrt,
wodurch der Transporter 1342, wie oben bereits beschrieben,
in eine Anfangsposition zurückgezogen
wird, die nun hinter der MTU 160 liegt. Die Rotation der
Hauptschraube 1340 wird wiederum umgekehrt und der Transporter 1342 wird
dann, wie oben bereits beschrieben, weiterbewegt. Die Baugruppe
für die
Ausgangstür 1200 wird
geöffnet
und der längslaufende
Ausleger 1352 der Gabel 1346 ergreift die MTU-Manipuliersturktur 166 der
MTU 160, um die MTU 160 aus der Ausgangstür des Luminometers
heraus und in die Deaktivierungswarteschlange 750 zu schieben.
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Deaktivierungsstation
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In
der Amplikondeaktivierungsstation 750 geben dedizierte
Beförderungsleitungen
(nicht dargestellt) eine Deaktivierungslösung, wie z.B. eine gepufferte
Bleiche in die Aufnahmebehälter 162 der MTU 160,
um die verbleibende Flüssigkeit
in der MTU 160 zu deaktivieren. Die flüssigen Inhalte der Aufnahmebehälter werden
durch röhrchenförmige Elemente
(nicht dargestellt), die mit dafür
vorgesehenen Leitungen zum Ansaugen verbunden sind, angesaugt und
in einem dafür
vorgesehenen Behälter
für Flüssigkeitsabfälle im unteren
Chassis 1100 gesammelt. Die röhrchenförmigen Elemente haben bevorzugt
eine Länge
von 11.94 cm (4.7 inch) und einen inneren Durchmesser von 10.4 mm
(0.041 inch).
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Ein
MTU-Transporter (nicht dargestellt) bewegt die MTUs 160 schrittweise
(zur Rechten in 3) bei der Beförderung
jeder nachfolgenden MTU 160 aus dem Luminometers 950 in
die Deaktivierungsstation 750. Bevor eine MTU durch das
Luminometer 950 in die Deaktivierungswarteschlange 750 befördert werden
kann, muss der MTU-Transporter in die Ausgangsposition zurückgezogen
werden, was durch einen strategisch angeordneten optischen Schlitzschalter
angezeigt wird. Nach dem Entgegennehmen einer MTU 160 aus
dem Luminometer bewegt der Transporter die MTU 160 zu einer
Deaktivierungsstation, wo die dafür vorgesehenen Beförderungsleitungen,
die mit dafür
vorgesehenen Injektoren verbunden sind, die Deaktiverungslösung in
jeden Aufnahmebehälter 162 der
MTU 160 dispensieren. Vorhergehende MTUs in der Deaktivierungswarteschlange
werden, wenn vorhanden, über
die durch den MTU-Transporter zurückgelegte Distanz vorwärts geschoben.
Sensoren an der Deaktivierungsstation überprüfen die Anwesenheit sowohl
der MTU als auch des MTU-Transporters, wodurch das Auftreten einer
Injektion von Deaktivierungsflüssigkeit
in eine nichtvorhandene MTU oder eine doppelte Injektion in die
gleiche MTU verhindert wird.
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Eine
Ansaugstation (nicht dargestellt) hat fünf mechanisch gekoppelte Ansaugröhrchen,
die für das
Ausführen
von vertikalen Bewegungen auf einem Ansaugröhrchenhalter befestigt sind
und an einen Auslöser
zum Anheben und Absenken der Ansaugröhrchen gekoppelt sind. Die
Ansaugstation steht in der letzten Position entlang der Deaktivierungswarteschlange,
bevor die MTUs durch ein Loch in der Bezugsplatte 82 abgeworfen
werden und in den Abfallbehälter 1108 gelangen.
Jedes Mal, wenn sich eine MTU in die Deaktivierungsstation bewegt, bewegen
sich die Ansaugröhrchen
auf und ab, ob eine MTU in der Ansaugstation vorhanden ist oder nicht.
Wenn eine MTU anwesend ist, saugen die Ansaugröhrchen die flüssigen Inhalte
aus der MTU. Wenn die nächste
MTU durch den MTU-Transporter in
die Deaktivierungsstation befördert
wird, wird die zuletzt abgesaugte MTU vom Ende der Deaktivierungswarteschlange
weggeschoben und fällt
in den Abfallbehälter 1108.
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Die
Schritte und Reihenfolge des oben beschriebenen Assayverfahrens,
die im Analysator 50 in der bevorzugten Betriebsart durchgeführt werden, sind
graphisch und prägnant
im Dokument Gen-Probe TIGRIS Storyboard v.1.0, 23. Juni 1997, beschrieben,
von dem eine Kopie mit der provisorischen Offenbarung angemeldet
wurde, von der die Priorität
für die
vorliegende Anmeldung beansprucht wird, und von der der Inhalt hierdurch
mit Bezug mit einbezogen ist.
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Idealerweise
kann der Analysator 50 etwa 500 bevorzugte Assays in einem
8-stündigen
Zeitraum oder etwa 1.000 bevorzugte Assays in einem 12-stündigen Zeitraum
durchführen.
Ist der Analysator 50 erst einmal aufgebaut und initialisiert,
bedarf es für
gewöhnlich
wenig oder keiner Assistenz oder Intervention durch den Bediener.
Jede Probe wird für ein
vorgegebenes Assay identisch gehandhabt, obwohl der Analysator in
der Lage ist, vielfache Assaytypen simultan durchzuführen, in
denen unterschiedliche MTUs identisch oder nicht identisch gehandhabt
werden können.
Folglich werden manuelles Pipettieren, die zeitliche Planung zum
Inkubieren, Temperaturregelung und andere Einschränkungen,
die mit einer manuellen Durchführung
zahlreicher Assays verbunden sind, vermieden, wodurch die Verlässlichkeit,
Effizienz und Durchsatzleistung gesteigert werden. Und weil der
Kontakt des Bedieners mit Proben im Allgemeinen auf das Laden der
Proben begrenzt ist, werden Risiken einer möglichen Infektion weitestgehend
reduziert.