FI96637B - Koeastia ja laite biologisten analyysien suorittamiseksi - Google Patents

Description

96637

Koeastia ia laite biologisten analyysien suorittamiseksi Keksinnön ala 5 Tämä keksintö kohdistuu sellaisiin biologisiin analyyseihin, joissa koeastia täytetään aineella, jonka pinnalla on tiettyä sideainetta ja jonka valonsirontakyky muuttuu näytteen lisäyksen johdosta muodostaen ominaista sidosaineosaa ίο pinnan sideaineeseen. Keksinnön kohteena on myös laite, jolla sellaisia analyysejä voidaan suorittaa ja erityisesti tö kohdistuu laitteeseen ja tekniikkaan sen toteamiseksi, onko tietty koeastia sopiva käytettäväksi tietyssä analyysilait-teessa.

15

Keksinnön tausta

Lateksiagglutinaatio on hyvin tunnettu vakiintunut immuu-nianalyysikoe. Tekniikka perustuu mahdollisuuteen päällystää 20 lateksipalloja (halkaisijat 300-800 nm) erityisellä vasta-aineella. Jos pallot asetetaan alttiiksi näytteelle, joka sisältää asianmukaista antigeeniä, sitoutuminen voi tapahtua johtaen lateksipallojen ryhmiin kasaantumisiin. Kokeen vaihtoehtoisessa muodossa käytetään antigeenillä päällystettyjä 25 lateksipalloja, jolloin näytteitä voidaan testata asianmukaisen vasta-aineen esiintymistä varten.

*: Koe on perinteisesti suoritettu manuaalisesti siirtämällä « vertailu- ja koelateksia reagenssitarvikkeiden pienistä lasipulloista mustalle kortinpalalle ja sekoittamalla ne tes-30 tattavan näytteen kanssa. Lateksipallojen agglutinaatio voidaan nähdä selvästi tummaa taustaa vasten.

Tunnetaan myös biologisen analyysin suorittaminen täyttämällä 2 96637 koeastia useilla pienihalkaisijäisillä palloilla (tyypillisesti lateksia), jotka on päällystetty erityisellä sideaineella ja näytemateriaalia lisätään koeastiaan ja havainnoidaan esiintyykö mitään muutosta koeastian sisällön valonsi-5 rontaominaisuuksissa näytteen palloihin sitoutumisen tulok sena. Muutos valonsirontaominaisuuksissa aiheutuu pallojen suurentuneesta halkaisijasta johtuen näytemateriaalin sitoutumisesta niihin ja jos sitoutumista tapahtuu, näytteen oletetaan sisältävän materiaalille ominaista sidosaineosaa ίο palloilla.

Kyseisen keksinnön yhtenä tarkoituksena on aikaansaada paranneltu koeastia, jonka avulla voidaan suorittaa analyysi. Kyseisen keksinnön toisena tarkoituksena on saada aikaan paranneltu analysaattori analyysien suorittamiseksi sellaisia is koeastioita käyttämällä ja joka analysaattori suorittaa koeastialle kelpoisuuden määrityskokeen ennen kuin biologinen analyysi suoritetaan.

Keksinnön tarkoituksena on lisäksi aikaansaada paranneltu menetelmä biologisen analyysin suorittamiseksi.

20

Keksinnön yhteenveto ·«

Keksinnön erään näkökohdan mukaan aikaansaadaan koeastia, joka on sopiva sisältämään pallomaisia partikkeleita, joiden 25 pinnalla on erityistä sideainetta ja joilla on ilmaistavissa oleva, erilainen valonsirontaominaisuus materiaalin läsnäol-: lessa, jossa on ominaista sidosaineosaa sitä varten, joka koeastia sisältää ikkunan, jonka läpi valoa voidaan projisoida tarkoituksena määrittää joku muutos koeastian sisällön 30 valonsirontaominaisuuksissa tunnettu siitä, että optinen elementti koeastian seinämällä aiheuttaa ainakin osan valosta poikkeamisen tiettyä pistettä kohti, kun valo kulkee sen :| : t#=t »III 111«·· 3 96637 läpi.

Käyttämällä sellaista koeastiaa yhdessä valoilmaisimen kanssa, joka on sijoitettu tiettyyn pisteeseen, koeastian kelpoisuus voidaan määrittää tarkastelemalla valon tasoa 5 mainitussa tietyssä pisteessä ennen analyysin suorittamista. Kun koeastia voidaan asettaa testauslaitteeseen yhdellä tavalla, piste on tilaan nähden kiinteä ja tarpeen on vain tarkastaa valon taso mainitussa pisteessä ja määrittää tuleeko sinne valoa.

ίο Jos koeastia voi pyöriä akselinsa ympäri, piste voi si- jäitä missä tahansa kohdassa ympyrän kehällä ja joko valo- isimen täytyy olla liikuteltavissa kehää pitkin ko. tietyn pisteen löytämiseksi tai koeastiaa täytyy pyörittää pis- teen siirtämiseksi ilmaisimelle.

is Koeastia sisältää sinänsä tunnetulla tavalla pieniä lateksi-palloja, jotka on päällystetty erityisellä sideaineella ja reagenssinäytettä tutkitaan määrittämällä, onko mitään muutosta tapahtunut palloista sironneen valon ominaisuuksissa sen jälkeen kun näytereagenssia on lisätty. (Ymmärretään, 20 että muutoksen sironneessa valossa aiheuttaa pallojen kasaan tumisen yhteen johtuen agglutinaatiosta, kun näytereagenssis-sa on ominaista sidosaineosaa).

• t

Optinen elin voi olla hologrammin muodossa tai se voi olla diffraktiohila tai linssi koeastian sisällä tai seinämällä 25 tai jokin niiden yhdistelmä.

Valolle herkkä ilmaisin voi olla valokenno.

” Voidaan järjestää piirivälineet, jotka vasteena ilmaisimen ulostulolle tuottavat sähköisen pulssin, kun optisen elimen fokusoima, taivuttama tai muuten toisaalle suuntaama tulee 30 ilmaisimeen.

Koeastia on sopivasti akselinsa ympäri pyöritettävä ja optinen elin toimii fokusoiden tai taivuttaen tai muuten suun- 4 96637 naten toisaalle akselin suuntaista valoa mainitun akse- liitä syrjässä olevan pisteen kautta, joka valo koeastiaa pyöritettäessä piirtää ympyräviivan keskipisteenä koeastian akseli, ja ilmaisin sijaitsee yhdessä pisteessä tällä ympy- räviival-5 la ja koeastiaa pyöritetään 360° sähköisen pulssin tuottamiseksi ilmaisimen ulostuloon, kun suunnattu valo kulkee mainitun pisteen kautta.

Koska koeastian tulisi tuottaa yksi sähköinen pulssi 360° pyörimisen aikana, voidaan järjestää muita piirivälineitä ίο ilmaistujen pulssien lukumäärän määrittämiseksi niin, että koeastia voidaan identifioida luotettavasti ja se osoittautuu vain tyydyttäväksi, jos vain yksi pulssi havaitaan pyörimisen aikana.

Keksinnön erään toisen näkökohdan mukaan menetelmään sen is tarkistamiseksi, onko koeastialla tietty optinen elin, kuuluu vaiheet joissa koeastiaa valaistaan ja aikaansaadaan suhteellinen pyöriminen koeastian ja ilmaisimen välille ja tutkitaan generoiko ilmaisin erityisen sähkösignaalin pyörimisen aikana, jonka signaalin aiheuttaa optisen elimen heijastama tai 2o taittama tai muuten toisaalle kääntämä valo, joka saapuu ilmaisimelle.

Jos mitään sellaista signaalia ei havaita, voidaan generoida estosignaali, joka estää koeastian lisäkäytön.

Kyseisen keksinnön erään toisen näkökohdan mukaan esite-25 tään laite biologisen analyysin suorittamiseksi koeastian-sisällölle, joka sisältää useita palloja, joiden pinnalla on .· erityistä sideainetta ja johon näytereagenssia on määrä lisätä, joka voi sisältää ominaista sidosaineosaa pallojen päällä olevaan materiaaliin (ominaisen sidosaineosan läsnäolo 30 voidaan havaita pallojen halkaisijan kasvamisesta, joka johtaa erilaiseen valonsirontamalliin palloista sopivan valaistuksen vaikuttaessa) ja johon kuuluvat ilmaisinvälineet

il 1« t III) I i I

5 96637 valonsirontatnallin määrittämiseksi näytereagenssin lisäämistä ennen ja lisäyksen jälkeen tunnettu siitä, että laitteeseen kuuluvat: välineet koeastian valaisemiseksi automaattisesti, 5 välineet edellä mainittujen välineiden liikuttamiseksi ennustettavalla tavalla ainakin koeastian esiliikuttami-sen ajan, valolle herkkä ilmaisin valon esiintymisen tutkimiseksi paikassa reitin varrella, jolle valoa käännetään, jos ίο koeastiaan kuuluu erityinen optinen elin ja piirivälineet, jotka vastaanottavat valolle herkistä välineistä saatavat sähköiset signaalit ja jotka tavallisesti estävät laitteen toiminnan mainitun analyysin suorittamiseksi (tai ainakin estävät tutkimasta muutosta 15 koeastian sisällön valonsirontaominaisuuksissa), mutta jotka generoivat valtuutussignaalin, joka sallii laitteella suoritettavan analyysin, jos ilmaisinvälineet generoivat sopivan signaalin koeastian esiliikuttamisen aikana.

20

Laitteeseen voi kuulua automaattiset näytereagenssin lisää-misvälineet, joiden käyttö voi myös olla estetty kunnes laite on todennut, että laitteeseen kuuluu sopiva optinen elin. Vaihtoehtoisesti näytereagenssia voidaan lisätä koeastiaan 25 ennen kuin koeastia asetetaan laitteeseen ja analyysi suoritetaan tyydyttävän todentamisen jälkeen.

Vaihtoehtoisesti näytteen ja päällystettyjen pallojen sekoittaminen voidaan suorittaa ravistelemalla koeastiaa ennen kuin se asetetaan laitteeseen ja/tai automaattisesti koeastiaa 30 pyörittämällä esipyörittämisen aikana.

Optinen analyysi voidaan suorittaa ennen pyörittämistä, sen aikana tai sen jälkeen ja vain täydentää (tai päästää testi- 6 96637 tuloksena) , jos valtuutussignaali generoidaan pyörittämisen aikana.

Optiseen reittiin laitteen sisällä voi kuulua linssejä, jotka toimivat yhteistyössä optisen elimen kanssa, jos se kuuluu 5 koeastiaan, optisen elimen kääntämän valon keskittämiseksi valoilmaisimeen.

Koeastia soveltuu edullisesti pyöritettäväksi keskiakselinsa ympäri ja laitteeseen järjestetään käyttövälineet pyörimisen aikaansaamiseksi.

ίο Edullisesti todentamisvaiheeseen kuuluu koeastiaan ohjattu pyörittäminen 360° ja piirivälineet tehdään valoilmaisimen ulostulolle herkäksi sen määrittämiseksi, onko valoilmaisimeen saapuneessa valossa kasvua koeastian ohjatun pyörittämisen aikana.

is Koska koeastiaa, jota ei ole todennettu sopivaksi ei voida käyttää, ei ole oleellista että todentamisvaihe suoritetaan ennen kuin näytereagenssi on sekoitettu päällystettyjen pallojen kanssa.

Keksinnön erään toisen näkökohdan mukaan esitetään analysaat-20 tori, jota käytetään koeastian kanssa, johon kuuluu ainakin optinen elin ainakin sen yhden seinämän osana siihen saapuvan valon kääntämiseksi akselista poispäin tiettyyn suuntaan, jolla analysaattorilla voidaan suorittaa biologisia analyysejä, tutkimalla muutosta valonsironnassa päällystetyistä 25 palloista koeastian sisällä johtuen niiden kemiallisesta sitoutumisesta, tunnettu siitä että laitteeseen kuuluvat: a) valonlähde valon projisoimiseksi koeastian seinämään, johon optinen elin on muodostettu, 30 b) ensimmäiset valoilmaisinvälineet, joista sähköisiä signaaleja voidaan saada muutosten määrittämiseksi koeastian sisältämien partikkeleiden sirottamassa valonmal- ;l ' is i m» i!ta· 7 96637 lissa johtuen näytereagenssin lisäämisestä siihen ja c) toiset valoilmaisinvälineet, jotka on sijoitettu säteittäisesti sivulle koeastian akselista optisen elimen kääntämän valon vastaanottamiseksi, jos sitä esiin-5 tyy.

Ensimmäisiin valoilmaisinvälineisiin voi kuulua ilmaisinpari, jotka ilmaisimet sijaitsevat erillään ja joita voi liikuttaa kohti koeastiaa tai siitä poispäin (tai koeastia on liikutel-io tavissa ilmaisimiin nähden) sähköisten signaalien tuottamiseksi, jotka voidaan yhdistää jotta valonsirontamallin kulma voidaan saada selville laskemalla niin saatujen kahden signaalin keskiarvo.

Koeastian sopivuus voidaan todeta asettamalla koeastia niin, ib että optiseen elimeen saapuva valo (jos sitä esiintyy) tulee suunnatuksi toiseen akselilta sivussa olevaan ilmaisimeen. Keksinnön erään toisen näkökulman menetelmä biologisen analyysin suorittamiseksi on tunnettu siitä, että siihen kuuluvat vaiheet, joissa: 20 a) koeastia asetetaan analysaattoriin; . b) valoa suunnataan koeastian läpi niin, että optinen elin ainakin osittain kääntää valoa toisaalle (jos koe-astiaan liittyy optinen elin); 25 c) koeastiaa pyöritetään valoilmaisimen suhteen, joka sijaitsee ympyräviivalla, jonka mainittu käännetty valo piirtää, kun koeastiaa pyöritetään, jos optinen elin on läsnä, niin että generoidaan sähköinen signaali, jos valo lankeaa ilmaisimeen pyörittämisen aikana,· 30 d) määritetään, syntyykö ilmaisimen ulostuloon yksittäi nen sähköinen pulssi koeastian pyörittämisen aikana akselinsa ympäri ja jos syntyy, generoidaan valtuutus- 8 96637 signaali, e) aikaansaadaan näytereagenssin ja päällystettyjen pallojen sekoittuminen koeastiässä, ja f) suoritetaan analyysi vertailemalla valonsirontaa 5 ennen sekoitusta ja sen jälkeen vain, jos valtuutussig- naali generoidaan. Optinen elin voi käsittää holografisia linssejä, joilla on vastaavanlainen taittava ominaisuus kuin kuperalla linssillä.

ίο Koeastian valaisuun käytetty valo on edullisesti kollimoitua tai sillä on ainakin hyvin määritelty konvergenssi.

Ilmaisin valonsironnan ilmaisemiseksi voi olla suuripintainen valoilmaisinmatriisi tai yksittäisten valoilmaisimien muodostama ryhmä tai televisiokamera.

15 Keksintöä voidaan käyttää estämään koeastioiden käyttöä valtuuttamattomasta lähteestä tietyn analysaattorin kanssa järjestämällä siten, että jos todentamista ei saavuteta, analysaattori hylkää koeastian ja/tai lopettaa tai estää välittömästi analyysin ilmaisinvaiheet tai yksinkertaisesti 20 ei suostu tallentamaan analyysin tulosta.

Koeastia voi olla kaksikammioinen koeastia, joka sisältää , koelateksia ja vertailulateksia kahdessa erillisessä kammios- · sa. Sellaisen instrumentin käyttämiseksi käyttäjä ensin lisää näytemateriaalia koeastiaan, joka sisältää sekä koe- että 25 vertailulateksia. Koeastia asetetaan sitten instrumenttiin, joka tarkkailee partikkeleiden agglutinaationopeutta kahdessa ·' kammiossa mittaamalla sironneen valon intensiteettiä ajan « funktiona. Instrumentti voi olla pieni pöydälle sijoitettava yksikkö, joka tuottaa osoituksen suoritettu/epäonnistunut tai 30 "testaa uudelleen" tai epävarmoissa kokeissa "laimenna näy te". Instrumentin tarvitsema energia syötetään yleensä laitteen sisäisistä akuista, jotka voidaan varata uudelleen

Il I liri Mi) l i f St : i 9 96637 standardilla varaajalla.

Koeastia voi sisältää pohjan ja kannen, johon kuuluu kaksi kaltevaa taskua, jotka sisältävät kuivattua lateksia ja jotka estävät lateksia kastumasta ennen kuin koeastia käännetään.

5 Kammion muoto ja koko voivat edesauttaa sekoituskuplan koon säätelyä ja sallivat sen liikkumisen tasaisesti kammiossa. Edullisesti järjestetään ohjausosa säätämään kannen ja pohjan suhteellista suuntautumista + /- 6°, joka antaa vähintään 0,2 mm2 ilmauspinta-alan koeastian sulkemisen aikana. ίο Tämä estää aerosolin muodostumista ja se sulkeutuu heti kun kannen ja pohjan asennus on päätetty.

Ohjausosaan voidaan lisätä visuaalisia osia silmämääräisen suuntaamisen helpottamiseksi.

Kun optisena elimenä on hila, se voi järjestää akselilta is sivussa tapahtuvan todennusvalaistuksen ja ajastussignaalin reaktion tutkimiseksi optisesti. Tyypillisesti järjestetään kaksi 4 mm halkaisijan hilaa ja ne sijoitetaan ulkosivulle samankeskisesti kahden 4 mm halkaisijan tarkasteluikkunan kanssa. Hilat voidaan suunnata säteittäisesti kammion sivul-20 le, joka sisältää vertailulateksia ja tangentiaalisesti sivulle, joka sisältää koelateksia reaktiokammiossa, jolloin instrumentti voi erottaa ohjauskammiosta ja reaktiokammiosta • < tulevan valon.

Hilojen tarkka sijoittuminen reagenssikammioihin nähden on 25 valintakysymys. Täten yhden tyyppisessä koeastiassa hilat voivat olla asetettuja päällekkäin tarkasteluikkunoiden kanssa ja instrumentti mittaa reaktion tilaa tarkasteluik-kunoiden ja hilojen läpi. Toisen tyyppisessä koeastiassa hilat on voitu asettaa kammioiden väliselle alueelle niin, 30 että reaktion tilaa voidaan tarkastella keskeytyksettä ikkunoiden läpi. Instrumentin toimintaan voidaan sisällyttää aikaviive reaktion tutkimisen sallimiseksi kun valo on kulke- 10 96637 nut hilan läpi. Tulisi huomata, että tämän pitäisi vähentää jonkin verran instrumentin virhetoleranssia koeastian täytössä tai näytteen vaahdotuksessa. Hiloilla on tavallisesti uurten nimellisenä välinä 2,33 μιη, joka tuottaa 25° poikkeu-5 tuskulman. Optimi 0,25 μπν nimellinen hilansyvyys antaa hilalle 14 % nimellisen diffraktiotehokkuuden 940 mm:ssä. Diffraktiotehokkuudessa voi olla hävikkiä, kun on kyse valetuista hiloista, mutta diffraktiotehokkuuksien, jotka ovat suurempia kuin noin 5 %, on havaittu antavan hyväksyttäviä ίο signaaleja agglutinaationäytteestä instrumentissa.

Jotta saavutetaan hyväksyttävä kuplan liikkuvuus, koeastiat voidaan plasmaetsata erissä ja ne voidaan käsitellä happi-plasmalla tiettynä aikajaksona (tavallisesti 3 minuuttia) erää kohti.

is 2 päivän sisällä tästä käsittelystä koeastiat kastetaan edullisesti 30 sekunniksi 0,05 % kalsoliniöljyliuokseen (HS), keskipakokuivataan ja sitten tyhjiökuvataan. Koska plasmaet-saaminen ei yleensä tuota pysyvää parannusta kastuvuuteen, tämä jälkikäsittely voi olla tarpeen plasmaetsatun kastavuu-20 den säilyttämiseksi.

Koeastioiden pintakäsittelyn jälkeen kannet voidaan orientoida käyttämällä telasyötintä ennen kuin vertailulateksi ja reagenssilateksi pannaan lateksikammioihin ja kuivataan.

Epäsymmetrinen osa voidaan lisätä kannen kehään tämän tuotan-25 totoimenpiteen orientaation helpottamiseksi. Kannet ja pohjat voidaan pakata tyhjiössä muodostettuihin kaukaloihin sopivien kosteustasojen säilyttämiseksi varastoitaessa ja toissijaisen vuotokaukalon muodostamiseksi käyttäjälle koeastioita asennettaessa .

30 Keksinnössä kuvitellaan, että käyttäjä todennäköisesti ostaa koeastiat tarvikesarjana esim. 20 testin sarjana. Jokainen sarja sisältää joukon yksittäispakattuja koeastioita, !| : iil'S Ut li!» 11 96637 käyttöohjeen, puskuriliuoksen (jos tarpeen) ja ehkä potilas-kortin.

Tavanomainen testitoimenpide voisi olla seuraava: 5 - potilasnäyte valmistellaan sopivaksi, suoritetaan laimennussarjat (jos vaaditaan), avataan koeastiapakkaus, valutetaan neuvottu määrä näytettä koeastian molempiin puoliin käyttämällä pipettiä ja tippapulloa, ίο - toistetaan sama muille laimennussarjan jäsenille (jos vaaditaan), kansi painetaan kiinni koeastiaan, koeastiaa ravistellaan ja asetetaan välittömästi instrumenttiin (tyypillisesti 30 sekunnissa), is - suljetaan instrumentin kansi ja odotetaan testin tulosta, avataan instrumentin kansi agglutinaatioituneen koeastian poistamiseksi ja asetetaan seuraava paikalleen, 20 - tulos talletetaan potilaskorttiin, käytetty koeastia hävitetään.

• ·

Keksintöä selitetään seuraavaksi esimerkinomaisesti viittaamalla oheisiin piirustuksiin, jotka esittävät keksinnön 25 mukaista laitetta ja koeastianmuunnosta ja joissa piirustuksissa: *

Kuvio 1 on kaaviokuva muunnellusta koeastiasta ja ana-lyysilaitteesta, 30 Kuvio 2 on keksinnön suoritusmuodon kaksiosaisen koeastian kannen tasokuvanto,

Kuvio 3 on leikkauskuva kuvion 2 viivaa AA pitkin, 12 96637

Kuvio 4 on koeastian pohjan tasokuvanto,

Kuvio 5 on leikkauskuva kuvion 4 viivaa BB pitkin,

Kuvio 6 on perspektiivikuva testilaitteistosta, joka vastaanottaa kuvioissa 2-5 esitetyn kaltaisia koeastioita ja s Kuvio 7 on kuvion 6 instrumentin piirilohkokaavio.

Piirustusten selitys

Piirustusten kuviossa 1 lähteestä 12 suunnataan kollimoitua ίο valoa 10 kohti koeastiaa, jota yleisesti on merkitty 16, yhtä sivua 14. Sivun 14 päällä on hila tai valon läpäisevä hologrammi 18, jonka taitto-ominaisuus on samanlainen kuin kuperalla linssillä ja koeastiassa on pallomaisia partikkeleita suspensiossa, joista jokainen on päällystetty erityisellä 15 sideaineella.

Jos näytereagenssia, joka sisältää ominaista sidosaineosaa erityiseen aineeseen pallojen pinnalla, lisätään koeastiaan 14, pallojen halkaisija kasvaa ja tämä johtaa erilaiseen valonsirontamalliin koeastiasta kuin tapauksessa, jossa 20 pallot jäävät halkaisijaltaan ensimmäiseen arvoonsa.

Suuripintainen valoilmaisin, valoilmaisimien ryhmä tai televisiokamera tai vastaava on sijoitettu kohtaan 20 ja valonsi-rontamalli määritetään kyselemällä ilmaisimilta tai pyyhkäisemällä televisiokameran kohdetta ja signaali analysoi-25 daan. Piirivälineet analyysin aikaansaamiseksi ovat kohdassa 22.

Koeastian taakse sijoitettu linssi 24 fokusoi kaiken valon, joka on läpäissyt koeastian siroamatta, pisteeseen 26,josta se voidaan siirtää pois tai sulkea niin, että se ei muodosta 30 mitään osaa kuvasta ilmaisimella 20. Linssi 24 kerää valon, joka on sironnut yhdestä tai useammasta pallosta ja valonsi-• rontamalli muodostetaan suuripintaiselle ilmaisimelle.

n 1 i» t tm n m : < i 13 96637

Linssin 18 tarkoituksena koeastian 16 etuseinämällä 14 on kääntää osa koeastiaan saapuvasta valosta akselin sivussa olevaan pisteeseen 28, jonne on sijoitettu toinen valokenno 30. Sähköiset signaalit (jos niitä on) syötetään valokennosta 5 30 ilmaisinpiiriin 32, joka tavallisesti lähettää estosignaa- lin laitteiston muuhun osaan, mutta jos esiintyy sähköinen signaali joka osoittaa että valoa on vastaanotettu valoken-nolla 30, piirivälineet 32 generoivat valtuutussignaalin sallien siten laitteen muun osan suorittaa analyysi. ίο Erityisesti estosignaali ja valtuutussignaalit viedään piirivälineisiin 22.

Koeastia 16 asennetaan niin, että sähkömoottori 34 pyörittää sitä kumisen käyttöpyörän 35 välityksellä. Moottorin käyttö tapahtuu automaattisesti käynnistyspainonappikytkimellä 38, is joka liittyy ohjauspiiriin 36. Asianmukaiset lukitukset ja lähestymiselle herkät kytkentävälineet järjestetään niin, että piiri 36 tehdään kykeneväksi toimimaan vasta sen jälkeen, kun koeastia on tyydyttävästi asetettu pitimeen (ei näy kuviossa). Sen jälkeen painonappikytkimen 38 painaminen saa 20 aikaan moottorin 34 pyörimisen ja siten pidin (ei näy kuvios sa) saadaan pyörimään 360°. Samanaikaisesti ohjaispiiri 36 järjestää tehon valonlähteeseen 12 ja lisäksi valtuuttaa piirin 32 pyörimisen jatkumisen 360°:sta.

Siinä tapauksessa, että koeastia jossa on holograafinen 25 linssi 18 on asetettu kannattimeen ja koeastia on sijoitettu oikein päin, holograafinen linssi 18 tuottaa valotäplän, joka leikkaa ilmaisinta 30 jossakin pisteessä koeastian pyörimisen • >.

aikana ja tuottaa ilmaisimen 30 ulostuloon signaalin, joka poistaa estosignaalin piirivälineiden 32 ulostulosta ja 30 korvaa sen valtuutussignaalilla. Viimeksi mainittu sitten sallii piirin 22 toiminnan.

• Jos on tarpeellista lisätä manuaalisesti testinäytettä, se 14 96637 voidaan nyt lisätä, ja valtuutussignaali voi myös sallia näkö- tai kuulohavaintoon perustuvien merkinantovälineiden osoittaa käyttäjälle, että näytereagenssia voidaan nyt lisätä koeastiaan. Lisäys voidaan suorittaa injektioruiskulla. 5 Vaihtoehtoisesti näytteen lisääminen voi olla automaattista laitteeseen liittyvästä säiliöstä tai injektioruiskusta (ei näy kuviossa) tai se voi tapahtua koeastian ravistamisen tai pyörittämisen seurauksena.

Suuripintaisen ilmaisimen 20 asemesta voidaan sijoittaa kaksi ίο ilmaisinta akseliin 40 nähden kohtisuorassa olevaan tasoon. Kaksi sellaista ilmaisinta on esitetty kohdissa 42 ja 44. Liikuttamalla kahta ilmaisinta 42 ja 44 akselia 40 pitkin koeastiaa kohti ja siitä poispäin, valonsirontamallin inten-siteetiä voidaan määrittää summaamalla ulostulot kahdesta is ilmaisimesta 42 ja 44. Tämä tekniikka toimii edellyttäen, että valonsirontamallissa on ympyräsymmetriaa. Sellainen symmetria voidaan aikaansaada pyörittämällä koeastiaa analyysin aikana.

Kuvioissa 2-5 esitetty koeastia 48 on kaksikammiöinen laite, 20 joka sisältää koelateksia yhdessä kammiossa 50 ja vertailula-teksia erillisessä kammiossa 52. Koeastiaan kuuluu pohja 54 . ja kansi 56. Kansi sisältää kaksi viistoa taskua (joista toinen on esitetty kohdassa 58), jotka sisältävät kuivattua lateksia ja jotka estävät lateksin kastumisen ennen kuin 25 koeastia käännetään. Kammion muoto ja koko edesauttavat sekoituskuplan koon säätelyä ja antavat sen liikkua tasaisesti kammiossa. Kohdassa 59 on valutusura.

Kansi on varustettu ohjausosalla 60 ja samanlainen osa 62 on pohjaosassa ohjaamassa kannen ja pohjan keskinäistä 30 suuntautumista +/- 6°. Tämä antaa 0,2 mm2 minimi-ilmausalan koeastian sulkemisen ajaksi. Tämä estää aerosolin muodostu-• mistä ja ilmaus sulkeutuu heti kun kannen ja pohjan asennus Λ IN f UI! l i 3* .

15 96637 on päätetty.

Ohjausosaan voidaan lisätä visuaalisia osia silmämääräisen suuntaamisen helpottamiseksi.

Kaksi halkaisijaltaan 4 mm hilaa järjestetään kohtaan 64 ja 5 66 ja ne sijoitetaan ulkosivulle samankeskisesti kahden halkaisijaltaan 4 mm tarkasteluikkunan kanssa, joista toinen esitetään kohdassa 68, "vertailu"-kammion 52 yllä oleva hila suunnataan säteittäisesti kun taas "reaktio"-kammion 50 yllä oleva hila suunnataan tangentiaalisesti, jolloin instrumentti ίο voi erottaa "vertailu"-kammiosta ja "reaktio"-kammiosta tulevan valon.

Hiloilla on tavallisesti uurteen nimellisenä välinä 2,33 μπι, joka tuottaa 25° poikkeutuskulman. Optimi 0,25 μτη nimellinen hilasyvyys antaa hilalle 14 % nimellisen diffrak-15 tiotehokkuuden 940 mm:ssä.

Diffraktiotehokkuudessa voi olla hävikkiä, kun on kyse valetuista hiloista, mutta diffratiotehokkuuksien, jotka ovat suurempia kuin noin 5 %, on havaittu antavan hyväksyttäviä signaaleja agglutinaationäytteestä instrumentissa.

.20 Jotta saavutetaan hyväksyttävä kuplan liikkuvuus, koeastiat voidaan plasmaetsäta erissä ja ne voidaan käsitellä happi-v plasmalla tiettynä aikajaksona (tavallisesti 3 minuuttia) erää kohti.

Kuten kuviossa 6 esitetään, instrumentti on pieni pöydälle 25 asetettava yksikkö, joka muodostuu kaksiosaisesta valutuot teesta 72, 74. Aukon, jossa on valoa läpäisemätön kansi 76, kautta asetetaan koeastiat paikalleen analyysiä varten. Nestekidenäyttöyksikköä 78 käytetään antamaan informaatiota käyttäjälle kuten Suoritettu/Epäonnistunut/Testaa uudel-30 leen/Laimenna/Pariston jännite alhainen/Koeastiässä häiriö jne. Välittömästi näytön alapuolelle on sijoitettu kolme • painonappia 80, 82, 44, joita käytetään instrumentin toimin- 16 96637 nan ohjaukseen.

Yhdestä painonapista 80 saadaan tehonsyöttö yksikköön. Se on vipukytkin ts. päälle-pois -tyyppinen. Tätä painonappia käytetään myös keskeyttämään testi.

5 Painonappia 82 käytetään vierittämään näyttöön algoritmin numero. Valittua algoritmia käytetään sitten testidatan saamiseksi koeastiasta kun analyysi on suoritettu tai epäonnistunut. Painonappi 84 on taaksepäin vieritysnappi ja sitä käytetään samalla tavalla kuin painonappia 82, algoritmimme-ίο ron vähentämiseksi.

Yksikkö kytketään päälle painamalla päälle/pois -kytkintä 80. Kun virta on kytketty, näytössä näkyy seuraavaa: algoritmi l jos pariston jännite on liian pieni, paristosymbolia is näytetään kaikki muut näytöt ovat näkymättömiä.

Testin suorittamiseksi käyttäjä suorittaa seuraavan toi-menpidesarj an: 20 testiyksikkö kytketään päälle painamalla kytkintä 80; . - käyttäjä lisää ensiksi näytemateriaalia koeastian kammi oihin 50 ja 52, jotka sisältävät sekä testi- että ver-tailulateksia; 25 - koeastian aukon yläpuolella oleva kansi 70 avataan; eteenpäin- ja taaksepäin vieritysnappeja 82, 84 painetaan kunnes näytössä on oikean algoritmin numero ko. reagenssisarjalle. Valittu algoritmin numero ilmestyy · näyttöön; 30 - koeastia suljetaan ja asetetaan instrumenttiin ja kansi suljetaan. Kannen sulkeminen aiheuttaa instrumentin • käynnistymisen, ts. valodiodi 86 ja moottori 88 saavat il : li» > äiti i i » s» 17 96637 virtaa, ja datankeruujärjestelmän toiminnan sallimisen; sisäinen ajastin ja mikroprosessori ohjaavat mittausse-kvenssiä ja mittausajan lopussa (jonka algoritmin numero määrää) näyttö osoittaa Suoritettu/Epäonnistunut tai s Testaa uudelleen. Testin aikana näyttö esittää sekvens sin laskemista alaspäin, joka osoittaa testin edistymistä.

järjestelmä kytketään pois päältä painamalla päälle/pois -kytkintä uudelleen. Näyttö tyhjenee silloin. Kaikki ίο sisäinen data menetetään poiskytkennässä.

Kun pariston elinaikaa on noin 10 minuuttia jäljellä, paris-tosymboli tulee näkyviin.

Instrumentti käyttää optista diffraktiota agglutinaationopeu-den mittaamiseksi. Lateksipalloihin osuva kollimoitu valonsä-15 de koeastian suspensiossa aiheuttaa osan valosta diffraktoi-tumisen kollimoidun valon pääsäteeseen nähden. Kun agglu-tinaatio tapahtuu, niin tehollinen pallon halkaisija kasvaa, mikä aiheuttaa sironneen valon kulmajakautumisen ja intensiteetin pienenemisen. Testi-instrumentin sisäiset piirit 20 vertaavat testikammiosta ja vertailukammiosta saatavan sironneen valon muutosnopeutta ja aikaansaavat analysoinnin. Yksinkertainen päävalodiodi asennetaan painopiirille 90 ja sitä käytetään tarkkailtaessa sironneen valon intensiteettiä. Tämä valodiodi asetetaan 3,5 mm etäisyydelle järjestel-25 män optisesta akselista. Tämän on havaittu tuottavan optimaalisen herkkyyden. Käytetty ilmaisin on 1 mm2 ilmaisin. Hilailmaisimet ovat samanlaisia valodiodeja, jotka asetetaan < noin 11 mm päähän optisesta akselista. Nämä ilmaisimet on suunniteltu ilmaisemaan hiloista di f f raktoituneen osan kolli-30 moidusta säteestä. Kahta ilmaisinta käytetään, toinen on yläkuolokohdassa ja toinen siihen nähden 90° kulmassa. Toinen • ilmaisin liipaistaan koekammion hilalla ja toinen vertailu- 18 96637 kammion hilalla.

Kahta linssiä käytetään, vaikka ne eivät näy kuviossa 6. Kollimaattorilinssiä ja aukkoa käytetään kollimoidun säteen järjestämiseksi valodiodista koeastian suuntaamiseksi. Toista 5 linssiä käytetään sironneen valon kokoamiseksi. Näiden kahden linssin polttovälin pituus on 25 mm ja ne ovat valumuovia. Fokusoivien linssien tarkoituksena hilasta saatavan diffrak-toituneeseen säteeseen on muodostaa 2,5 x 1 mm2 täplä hilan ilmaisimen tasoon.

ίο Koeastiaa on pyöritettävä instrumentissa näytteen ja lateksi-materiaalin sekoittamiseksi. Tahdistamalla mittaukset pyörimiseen yhtä optista järjestelmää voidaan käyttää sekä koe-että vertailukammion tutkimiseen.

Välttämätön pyörimiskäyttö aikaansaadaan kuuden voltin tasa-25 virtamoottorilla 88 ja vaihteistolla 92.

Magneettista kytkentää (ei näy kuviossa) käytetään voiman siirtoon käyttöpyörään pyörimislaitteistossa, joka voidaan poistaa puhdistuksen helpottamiseksi jos bioaktiivisia materiaaleja pääsee vuotamaan.

20 Koeastian pyörimisnopeus on 15 kierrosta/minuutti -suuruusluokkaa .

Testiyksikön sähköiset ohjaus-, mittaus- ja näyttöpiirit · esitetään kaaviollisesti kuviossa 7.

Tarkoituksenmukaisuussyistä yhdellä mikroprosessorilla 94 25 hallitaan seuraavia toimintoja: painonappien 80, 82, 84 lukeminen; ohjausdatan järjestäminen nestekidenäytölle; moottorin 88 ohjaaminen,· 30 - varmistusvalodiodin 96 ja mittausvalolähteen valodiodin 98 ohjaaminen; • - varmistusvalodiodin 100 ja hilan valodiodien 102, 104 il : ϋ ? l-lii i f 5 19 96637 lukeminen; arvon laskeminen EPROM:iin (94:n sisällä) talletetun algoritmin mukaan ja siten suoritettu/epäonnistunut-tilan generoiminen perustuen mitattuun dataan.

Testi aloitetaan sulkemalla kansi 76, jolloin valodiodit, ohjaimet 106 kytketään päälle. Valodiodit kuluttavat suhteellisen paljon virtaa, ja tehoa voidaan säästää kytkemällä valodiodit päälle vain mittausten ajaksi. Ohjaimet 106 toimi-lo vat niin että valodiodeille viedään vakiovirta, joka varmistaa vakion valontuoton.

Ulostulot hila-valodiodeilla 102, 104 puskuroidaan ja niitä verrataan kynnysjännitteeseen valitsimessa 108 kellosignaalin aikaansaamiseksi prosessoriin 94. Kellosignaalin esiintyminen is osoittaa, että asianmukaista kammiota valaistaan ja että signaalidiodin lukema on kelvollinen. Signaalit vahvistetaan vahvistimella 110 ja vahvistetut signaalit digitoidaan A/D-muuntimellä 112 ja viedään prosessoriyksikköön 94 analyysiä varten.

20 Näytönohjain 114 ohjaa numeroiden näyttöä näyttöyksikössä 78 ja tuottaa informaatiota käyttäjälle instrumentin tilasta ja . . pariston tilasta sekä valitusta algoritmista että testitulok- sesta.

Moottoria 80 käytetään vain kun testi on meneillään, jotta 25 säästetään pariston elinaikaa, ja vakiovirta moottorille saadaan ohjaimilta 106 ja tehonvahvistimelta 116 moottorin nopeuden pitämiseksi vakiona.

Paristot varataan ulkopuolisesta pienjännitevarausyksiköstä (ei näy).

30 Jos on tarpeen liittää instrumentti tietokoneeseen, RS232--liitäntä järjestetään. RS 232 yhteyden kautta siirrettävä • data voi sisältää informaatiota ajasta, jolloin näyte mitat- 20 96637 tiin ja kyseisen näytteen jännitetasosta.

Päätös siitä, onko tietty näyte läpäissyt testin tehdään mittaamalla signaalivalodiodiin osuvan signaalin muutosnopeus, koska tämä gradientti näyttää olevan hyvä infektionin-5 dikaattori.

Kotelo-osat 72, 74 voivat olla ruiskuvalumuovia. Kannen 76 täytyy olla valotiivis. Koeastian ja magneettisesti kytketyn käyttöpyörän vaatiman tilan täytyy olla puhdistettavissa alkoholilla tai muilla steriloivilla aineilla huuhtomalla. ίο Kansimekanismin edullinen ominaisuus on se, että kun kansi avataan, koeastia työntyy poistokanavaan. Tämä sallii seuraa-van koeastian lataamisen ennen kuin viimeksi käytetty koeastia poistetaan lopullisesti.

Instrumentin kanssa käytettäviä reagenssityyppejä voidaan is löytää Orion Diagnostican reagenssisarjasta ts. Rotalex,

Adenalex, Hemolex, Rubalex, Respiralex ja Myolex. Algoritmijoukko, joka kattaa Orion Diagnostican testisarjava-likoiman, on talletettu prosessorin 94 ohjelmoitavaan luku-muistiin.

I I

il »Hiili Hifi-

Claims (14)

21 96637

1. Laite biologisen analyysin suorittamiseksi, johon kuuluu koeastia, (16) joka on sovellettu sisältämään pallomaisia partikkeleita joiden pinnalla on sideainetta ja joilla on 5 havaittavasti erilainen valonsirontaominaisuus silloin kun läsnä on sideaineeseen spesifisesti sitoutuva materiaalia, tunnettu siitä, että siihen kuuluvat välineet koeastian valaisemiseksi (12), koeastian seinämän (14) yhteyteen sijoitettu optinen ίο elin (18) joka kääntää ainakin osan siihen osuvasta valosta sivussa sijaitsevaan pisteeseen, kyseisessä pisteessä sijaitsevat ilmaisinvälineet (30), ja piirivälineet (32) jotka reagoivat ilmaisinvälineiden is lähtösignaaliin siten, että analyysi voi tapahtua ainoastaan kun valoa havaitaan mainitussa sivussa sijaitsevassa pisteessä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että 20 siihen on yhdistetty välineet (34) jotka pyörittävät akselinsa ympäri pyöritettävää koeastiaa siten, että mainittu piste , voi sijaita missä tahansa ympäröivällä kehällä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu 25 siitä, että optinen elin on koeastian seinämän (14) yhteydessä sijaitseva hologrammi tai diffraktiohila tai linssi (18) tai mikä tahansa näiden yhdistelmä. t

4. Menetelmä biologisen analyysin suorittamiseksi, tunnettu 30 siitä, että siihen sisältyy alkutoiminto sen toteamiseksi, onko koeastian (16) seinämän (14) yhteydessä spesifinen optinen elin (18), joka toiminto käsittää koeastian valaise- 22 96637 misen, koeastian pyörittämisen valoherkän, sivussa sijaitsevan ilmaisimen (30) suhteen, tutkimisen tuottaako ilmaisin pyörimisen aikana erityisen sähköisen signaalin johtuen ilmaisimeen osuneesta optisen elimen kääntämästä valosta; ja 5 olennaisesti biologisen analyysin suorittamisen vain jos mainittu erityinen sähköinen signaali tuotetaan.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mikäli mainittua signaalia ei tuoteta, tuotetaan es- io tosignaali estämään koeastian jatkokäyttöä.

6. Laite biologisen analyysin suorittamiseksi koeastian (16) sisällölle, mikä koeastia sisältää joukon palloja joiden pinnalla on spesifinen sideaine ja johon koeastiaan on lisät- 15 tävissä näytereagenssia joka saattaa sisältää sideaineeseen spesifisesti sitoutuvaa ainetta, jolloin spesifisesti sitoutuvan aineen läsnäolo havaitaan pallojen halkaisijan kasvuna mistä johtuu pallojen aiheuttama erilainen valon sirontakuvio sopivissa valaistusoloissa, ja joka sisältää ilmaisinvälineet 20 valonsirontakuvion havaitsemiseksi ennen näytereagenssin lisäystä ja sen jälkeen, tunnettu siitä, että se käsittää välineet (12) koeastian automaattiseksi valaisemiseksi, t liikuttamisvälineet (34) koeastian liikuttamiseksi ennakoidulla tavalla, ainakin koeastian esiliikuttamiseksi, 25 valoherkän ilmaisimen valon toteamiseksi pisteessä joka sijaitsee optisella reitillä, joka valo on kääntynyt koeastian seinämän yhteydessä sijaitsevasta optisesta elimestä, ja piirivälineet (32) jotka reagoivat valoherkän ilmaisimen 3o viesteihin ja jotka normaalisti estävät laitteen toi minnan kyseisen analyysin suorittamiseksi, mutta jotka • generoivat valtuutussignaalin joka sallii laitteiston (| Sfti 11« I l t £1 ' M 23 96637 suorittamaan analyysin jos ilmaisin generoi asianmukaisen signaalipulssin koeastian mainitun esiliikuttamisen aikana.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä että liikuttamisvälineet (34) pyörittävät koeastiaa ja että se edelleen sisältää piirivälineet koeastian yhden pyörähdyksen aikana generoidun pulssimäärän määrittämiseksi sekä koeastian toteamiseksi hyväksyttäväksi jos vain yksi signaalipulssi io generoidaan koeastian yhden pyörähdyksen aikana.

8. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen laite, tunnettu siitä että siihen kuuluvat välineet automaattiselle näytereagenssi-lisäykselle, joiden toiminta on estetty kunnes laitteisto is generoimalla valtuutussignaalin on vahvistanut että koeas-tiässä on asianmukainen optinen elin.

9. Jonkin patenttivaatimuksista 6-8 mukainen laite, tunnettu siitä että optinen reitti sisältää linssejä jotka koeastian 20 seinämän yhteydessä olevan optisen elimen läsnäollessa vaikuttavat yhdessä keskittämään optisen elimen kääntämä valo ilmaisimelle. f

10. Jonkin patenttivaatimuksista 6-9 mukainen laite, tunnettu 25 siitä, että siinä koeastia soveltuu pyöritettäväksi keskiak- selin ympäri ja laitteessa on käyttövälineet (34) pyörimisen aikaansaamiseksi.

11. Analysaattori käytettäväksi koeastian yhteydessä (16) 30 joka sisältää optisen elimen ainakin jonkin seinämänsä osana siihen osuvan valon kääntämiseksi tiettyyn suuntaan ja jolla • biologisia analyysejä voidaan suorittaa tutkimalla koeas- 24 96637 tiassa olevista päällystetyistä palloista lähtevän valon-sironnan muutosta, tunnettu siitä että siihen kuuluvat a) valonlähde (12) valon projisoimiseksi koeastian seinämään, johon optinen elin on muodostettu, 5 b) ensimmäiset valoilmaisinvälineet (20) josta sähköisiä signaaleja on saatavissa niiden koeastiassa olevien partikkeleiden valonsirontakuvioiden muutosten havaitsemiseksi, jotka johtuvat näytereagenssin lisäyksestä koeastiaan, io c) toiset valoilmaisinvälineet (30) sijoitettuna koeas tian akseliin nähden säteen suuntaisesti koeastian optisen elimen kääntämän valon havaitsemiseksi, ja d) piirivälineet jotka reagoivat toisen ilmaisinvälineen signaaliin estämään biologisen analyysin suoritusta jos is mainitulle toiselle ilmaisinvälineelle ei saavu kään tynyttä valoa.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen analysaattori, tunnettu siitä että ensimmäiset valoilmaisinvälineet käsittävät kaksi 20 kiinteästi erilleen sijoitettua ilmaisinta (42,44), jotka ovat parina liikuteltavissa koeastian suhteen, joista saadaan kaksi sähköistä signaalia jotka voidaan yhdistää valonsiron-takuvion kulman johtamiseksi laskemalla saadun kahden sähkö-signaalin keskiarvo.

13. Patenttivaatimuksen 11 tai 12 mukainen analysaattori, tunnettu siitä että koeastian valaisemiseksi käytetty valo on koilimoitua.

14. Menetelmä biologisen analyysin suorittamiseksi tunnettu siitä, että siihen kuuluvissa vaiheissa: * . a) koeastia (16) asetetaan analysaattoriin,· il ' Itt tlilt ma»': ’ 25 96637 b) valoa suunnataan koeastian läpi niin, että koeastian seinämän yhteydessä oleva optinen elin ainakin osittain kääntää valoa toisaalle c) koeastiaa pyöritetään valoilmaisimen suhteen, joka 5 sijaitsee kehällä, jonka mainittu käännetty valo piir tää, kun koeastiaa pyöritetään, niin että generoidaan sähköinen signaali, jos valo osuu ilmaisimeen pyörittämisen aikana; d) määritetään, syntyykö ilmaisimen lähtöviestiin io yksittäinen sähköinen pulssi koeastian pyörimisen aikana akselinsa ympäri ja generoidaan analysaattorille valtuutussignaali, mikäli yksittäinen sähköinen pulssi syntyy; e) aikaansaadaan näytereagenssin ja päällystettyjen is pallojen sekoittuminen koeastiässä, ja f) suoritetaan analyysi vertailemalla valonsirontaa ennen sekoitusta ja sen jälkeen vain, jos valtuutussig-naali generoidaan. 20 •