專利名稱：用于保持試樣的載帶器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于保持和移動試樣裝置、使其通過樣品自動檢測儀器的載帶器(carrier)。試樣裝置用于檢測生物、微生物、化學或其它類型的樣品。
相關技術的介紹生物和其它類型的樣品可進行反應，并利用各種技術進行化學或者光學分析，包括透射比和/或熒光光學分析。分析的目的是鑒別樣品中的未知生物試劑或目標物，以便確定樣品中的某物質的濃度，或確定生物試劑是否容易易受某些抗生素的作用，以及確定可有效地用于治療該試劑所致感染的抗生素的濃度。
在20世紀70年代中后期，與本申請人的受讓人一起工作的科學家和工程師及其前輩研制了一種技術，其利用包含多個小樣品集池(well)的密封式試樣卡對生物樣品進行光學分析。這種技術、相關儀器及設備在業(yè)界中稱為″Vitek系統(tǒng)″。Vitek系統(tǒng)屬于(并且繼續(xù)成為)商業(yè)成功的典范。
Vitek系統(tǒng)中使用的試樣卡在專利文獻中是已知的，例如參見美國專利4,118,280、3,963,355、4,018,65；4,116,775和4,038,151。在美國專利Des.382,647、Des.414,272、5,609,828、5,746,980、5,766,553、5,843,380、5,869,005、5,916,812、5,932,177、5,951,952和6,045,758中描述了試樣卡的最近版本研制出這樣的試樣卡，其可識別樣品中可能存在的不明微生物和已知生物的敏感性，以確切抗生素的校準濃度。在試樣卡的制造過程中，集池填充了用于各種生物試劑的各種培養(yǎng)基，或不同濃度的抗生素，并蓋上透明的密封膠帶。
試樣卡具有外部移液管端口，其可作為允許流體樣品進入試樣卡中的機構。該試樣卡還包括內部流體通道結構，其用于使流體從移液管端口進入試樣卡的集池內。麥桿狀移液管的一端插入到移液管端口內。另一端插入到含有待測流體樣品的敞口容器(例如試管)中。根據(jù)現(xiàn)有技術的Charles等人的美國專利No.4,188,280，試樣卡與相關移液管和試管放置在獨立的真空及充填密封機中，其已知為Vitek充填器密封器。充填及密封機產生真空。當真空釋放時，會將流體樣品從試管抽吸到移液管內，并穿過試樣卡的內部通道而進入所有的集池中。在現(xiàn)有技術的Charles等人的′280專利儀器中，在試樣卡的集池中都裝有樣品之后，將試樣卡手工插入到機器的密封模塊的凹槽中，在凹槽中將移液管切斷、融化，并密封試樣卡的內部。
之后，從充填器/密封器模塊中手工取出試樣卡，并裝載到讀取和培養(yǎng)機中，其已知為Vitek閱讀器，Charles等人的′280專利中對此也有敘述。讀取和培養(yǎng)機在所需的溫度下培養(yǎng)試樣卡。光學閱讀器用于對試樣卡的集池進行透射比檢測?；旧?，試樣卡在讀取機中是成縱列地堆疊的，光學系統(tǒng)沿著試樣卡的縱列而上下移動，將試樣卡一次一個地拉到透射光學元件中，讀取試樣卡，并將試樣卡放回試樣卡縱列內。
早期Vitek系統(tǒng)(如Charles等人的′280專利中所述)的設置具有若干限制，因為需要兩種機器、即充填器/密封器和閱讀器來處理和分析試樣卡。此外，需要額外的時間和勞動對試樣卡進行全面分析。本申請的受讓人之后還研制并售賣了完全自動化的儀器，即本領域中所知的本文所稱的″Vitek 2″儀器。Vitek 2儀器使真空裝載和密封的操作自動化，并將其與培養(yǎng)及讀取操作一起結合在單臺儀器中。在多個專利中描述了這整個儀器，包括美國專利5,762,873和6,086,824，其內容通過引用而結合在本文中。
簡單地說，″Vitek 2″系統(tǒng)提供了一種自動的樣品檢測機，其可執(zhí)行敏感性檢測所需的稀釋操作，在真空工位對試樣卡填充樣品，通過切斷移液管來密封試樣卡，并對試樣卡進行培養(yǎng)和光透射及熒光分析，所有這些都是自動的。這種機器可提供新穎的移液及稀釋工位，允許將流體添加到試管內，或由一個試管轉移到另一試管內。該機器可以對放置在單個試管內的樣品同時進行敏感性檢測和鑒定檢測。該機器提供了對樣品的快速自動的識別和敏感性檢測。
該儀器使用樣品托盤或″船形器皿″以及試樣定位和傳送系統(tǒng)，其可處于環(huán)繞矩形底盤的四條路徑中，在各工位之間移動″船形器皿″。使用者在裝載工位處將裝載了試樣卡和含樣品試管的檢測盒或者載帶器放置到船形器皿中。定位系統(tǒng)的設計包括電動機驅動的槳葉或臂，其與該船形器皿的側面相接合，并沿四條路徑之中的一條路徑拉動器皿。在美國專利5,736,102、5,762,874、5,798,182、5,798,084、5,853,667和5,897,835中，介紹了Vitek 2儀器的試樣定位系統(tǒng)和載帶器。
本發(fā)明提供了對上述專利中所描述的那類檢測盒或載帶器的改進。本發(fā)明的載帶器的主要優(yōu)勢在于，它提供了內置的定位特征，其允許載帶器以及保持在載帶器中的試樣裝置的位置通過使用固定的光中斷傳感器(optical interrupt sensor)而得以精確確定，光中斷傳感器沿著載帶器在儀器內行進的路徑來設置。
雖然這種背景描述已結合最接近的已知現(xiàn)有技術而闡明了本發(fā)明的范圍，但是，本發(fā)明的載帶器的各個方面和特征也適用于本領域目前已知或以后可能開發(fā)出的其它類型的樣品檢測和處理系統(tǒng)。因此，本發(fā)明人并不將本發(fā)明的范圍限于任何特定的試樣裝置規(guī)格、儀器或檢測協(xié)議。此外，除了本說明書中所介紹的生物樣品檢測儀器和特定儀器之外，本發(fā)明載帶器的特征還適用于其它類型的檢測和其它儀器構造。所有關于本發(fā)明范圍的問題都將參考所附權利要求來解答。
發(fā)明概要在第一方面，本發(fā)明提供了一種載帶器，其在試樣裝置穿過樣品檢測儀器時，可保持N個試樣裝置。每個試樣裝置都保持在載帶器的凹槽中。載帶器還包括N個光中斷定位特征，每個定位特征設置成與其中一個凹槽配準(從而與試樣裝置配準)。該儀器包括固定的光中斷傳感器，其用于在載帶器運動穿過儀器時檢測定位特征的位置。在所示的實施例中，定位特征包括在載帶器下表面上的肋條中所形成的空隙。光中斷傳感器定位在載帶器行進路徑的下方，從而當載帶器穿過傳感器時，可檢測到空隙，并因此而檢測試樣裝置的位置。
在另一方面，提供了一種載帶器，其在試樣裝置穿過樣品自動檢測儀器的過程中用于保持試樣裝置。該儀器包括主體，其具有上部分，下部分，第一側面部分和第二側面部分，位于上部分中并用于保持多達N個試樣裝置及多達N個含有試樣的試管的接受結構，包含把手的前部分，以及具有用于接收機器可讀標記(如條形碼)的平面板的后部分。載帶器還包括N個光中斷定位特征，每個定位特征都設置成與其中一個凹槽配準。在所示的實施例中，N等于10。通過樣品檢測儀器中的固定的光中斷傳感器對其中一個定位特征進行檢測，可檢測出放置在與定位特征相對應的凹槽中的試樣裝置的位置。
附圖簡介

圖1是用于處理試樣和試樣裝置的緊湊型集成系統(tǒng)的一種優(yōu)選實施例的透視圖。該儀器包括位于左邊的用于真空裝載被安置在載帶器中的試樣裝置的真空工位，以及位于右邊的分開的載帶器及試樣裝置處理子系統(tǒng)，在真空工位裝載了試樣裝置之后，該載帶器及試樣裝置處理子系統(tǒng)就對載帶器及試樣裝置進行處理。
圖2是圖1儀器的正面圖。
圖3是圖1儀器的頂視圖。
圖3A是圖1儀器在前門及面板打開、且頂部面板和頂部使用者入口被取下時的正視圖。
圖3B是真空室在門打開時的詳細正視圖，顯示了已裝載的載帶器與試樣裝置和試管一起定位在真空室內的位置。
圖4和5分別是圖1儀器的頂視圖和正視圖，其顯示了特定子組件和子系統(tǒng)在儀器中的大致位置；了解這些圖將有助于理解后圖中的更詳細附圖，尤其是圖16至21。
圖6是為帶多個集池式試樣卡形式的試樣裝置的正視圖。圖1-5的儀器設計成可通過載帶器來一次處理一批圖6的試樣卡。該載帶器可容納多個圖6中的試樣卡和多個含有待測流體樣品的敞口容器，例如試管。
圖7是裝載有試樣裝置及流體樣品容納用敞口容器的載帶器的透視圖。當將試樣裝置和容器放置在載帶器中時，每個試樣裝置就設置成通過移液管而與敞口容器保持流體連通，如圖所示。
圖8是圖7所示的空載帶器的透視圖。
圖9是圖7所示空載帶器的另一透視圖。
圖10是圖7所示載帶器的頂視圖。
圖11是圖7所示載帶器的側視圖。
圖12是圖7所示載帶器的側視圖，該圖是與圖11所示相反的側視圖。
圖13是圖7所示載帶器的端視圖，其顯示了把手。
圖14是圖7所示載帶器的相反的端視圖。
圖15是圖7所示載帶器的底視圖，其顯示了形成為與試樣裝置的接受凹槽配準的肋條和光中斷定位特征。
圖16是圖1所示儀器的正面透視圖，其中廢物收集器和載帶器裝載/卸載門已取下，并且使用者進入前門已取下。
圖17是圖1至16所示儀器在拆除了所有儀器面板和門時的透視圖，其大致顯示了儀器的正面?zhèn)群妥笫謧?，以便更好地顯示儀器的子系統(tǒng)和子組件，尤其是真空室、廢物處理裝置和試樣裝置閱讀器子系統(tǒng)。
圖18是圖1至16所示儀器在拆除了所有儀器面板和門時的另一透視圖，其大致顯示了儀器的正面?zhèn)群陀沂謧?，以便更好地顯示儀器的子系統(tǒng)和子組件，尤其是廢物處理裝置、密封器和培養(yǎng)工位子系統(tǒng)。
圖19是圖16和17的儀器的頂視平面圖。
圖20是圖16至19的儀器的正視圖。
圖21是儀器在取下頂部面板時的頂部透視圖，以便更好地顯示儀器的各種部件和子系統(tǒng)。
圖22是圖20的密封器工位的分解透視圖。
圖23是圖22的密封器工位的另一分解透視圖。
圖24是密封器組件的裝配透視圖。
圖25是試樣卡自動裝載器子組件側視圖。
圖26是圖25所示試樣卡自動裝載器的透視圖。
圖27和28是兩個透視圖，顯示了圖25和26所示試樣卡自動裝載器子組件將試樣卡裝載到圖1所示儀器的培養(yǎng)工位中的操作。
圖29是傳送組件的分解透視圖，其移動圖7-17的載帶器而使其通過圖1所示儀器的載帶器及試樣裝置處理子系統(tǒng)的各種模塊或工位。
圖30是圖29所示傳送組件的頂視圖。
圖31是圖29和30所示傳送組件的端視圖。
圖32是圖29-31所示載帶器接合塊的透視圖。
圖33是顯示了已裝載的載帶器經過光中斷傳感器的運動的視圖，所述光中斷傳感器用于檢測載帶器相對于儀器中特定處理模塊的位置，該處理模塊在這里為圖25和26所示的試樣卡自動裝載器子組件。
圖34是詳細的流程圖，顯示了在使用儀器及相關載帶器、試容器和試樣裝置時的工作流程和步驟順序。
優(yōu)選實施例的詳細描述本發(fā)明涉及載帶器，其在試樣裝置運動通過自動的樣品檢測機或檢測儀器10時，用于保持試樣裝置。在圖7-15中顯示了載帶器200本身。在以下的章節(jié)中將首先介紹儀器10的概況，之后將更加詳細地介紹該儀器的各個方面和其模塊，以便更好地說明如何制作和使用優(yōu)選實施例中的載帶器200。應該理解，對優(yōu)選實施例和相關樣品檢測機器的該介紹是說明性的而非具有限制性，在不脫離本發(fā)明范圍的條件下，當然可以考慮對所公開實施例的各種變型。
系統(tǒng)概述現(xiàn)在將結合圖1-5來介紹用于處理試樣的高吞吐量的緊湊型儀器的一個當前優(yōu)選實施例的概況。在后文中將結合圖6-34來介紹的儀器構造和操作方面的細節(jié)。
在所示的實施例中，儀器10處理成批的多個集池式試樣卡形式的試樣裝置。圖6中顯示了代表性的試樣卡100，隨后將對其進行介紹。試樣卡100最初裝載在圖7-15所示的檢測盒(載帶器)200上。載帶器200還攜帶有一組含有流體樣品的流體容器(試管)106(圖7)。每個試樣裝置100設置成可借助于移液管102而與相關的流體容器106流體連通，如圖6和7所示。樣品借助于儀器10中的真空裝載工位以如下方式而裝入到試樣卡中。
圖1-5的儀器10是整個樣品檢測系統(tǒng)的樣品處理和數(shù)據(jù)收集部分。該整個系統(tǒng)包括分開的獨立識別工位，在該識別工位處對試樣裝置上的條形碼進行掃描，將試樣卡裝入載帶器200中，將載帶器貼上條形碼，并掃描條形碼。這些功能類似于Fanning等人的美國專利5,869,006中所描述的單獨的識別系統(tǒng)，該專利通過引用而結合在本文中。所述整個系統(tǒng)還包括具有計算機處理系統(tǒng)的工作站，其從該儀器的讀取系統(tǒng)中接收數(shù)據(jù)。整個系統(tǒng)的這些識別方面和計算機處理方面并不是固有地與本發(fā)明特別相關，因此只在其相關的有限范圍內進行進一步論述。
所示儀器設計成為對更復雜樣品檢測儀器的更小且更低成本的備選儀器，所述更復雜的一起例如上述Fanning等人專利中所介紹的系統(tǒng)，其用于臨床和工業(yè)市場的中低端范圍內的應用。該儀器提供了試樣裝置的半自動化充填、密封及裝載操作，如下將進行詳細介紹。然而，雖然現(xiàn)有技術的Fanning等人的′006專利和Vitek 2儀器支持自動稀釋和移液功能，但是，這些功能在脫機狀態(tài)下由使用者手工操作或利用其它設備來完成。換句話說，使用者準備樣品，使樣品可從其相關試管直接裝載進試樣裝置中。這些脫機任務將結合圖34的工作流程圖進行更詳細的討論。
如通在Vitek 2儀器的情況下一樣，圖1-5的儀器10提供了真空工位300，其用于將流體樣品灌輸?shù)綀D6所示試樣卡100的集池104中。然而，在本系統(tǒng)中，真空裝載如本文所述是半自動的，而非全自動的。具體地說，使用者將裝載后的載帶器手工放入真空工位內。當流體樣品進入試樣卡100的集池104中時，流體樣品將與之前在制造時裝入試樣卡的集池內的試劑發(fā)生再水合作用。
在真空裝載之后，將載帶器200手工放置在儀器10的單獨隔室內，其包含有載帶器及試樣裝置處理子系統(tǒng)50。這個子系統(tǒng)50包括密封工位400，其通過切斷移液管102而用來密封試樣卡。儀器10包括試樣卡自動裝載器子系統(tǒng)500，其自動地將試樣卡100一次一個地裝載到培養(yǎng)工位600內。培養(yǎng)工位600包括保持住試樣卡的旋轉圓盤傳送帶(carousel)。試樣卡保持在精確控制的溫度下。培養(yǎng)系統(tǒng)包括試樣卡彈射機構，其可從圓盤傳送帶中一次一個地彈出試樣卡，并將試樣卡放置在傳送組件700上，傳送組件700將試樣卡攜帶至試樣卡閱讀器子系統(tǒng)800。試樣卡閱讀器子系統(tǒng)800包括透射比光學元件工位，其對試樣卡100的集池104進行定期的比色讀數(shù)。一種軟件算法可確定單個試劑槽104的圖樣變化，并將這些圖樣轉變成生物識別或成組抗微生物劑的結果。當認為讀取讀數(shù)的工作完成時，通過試樣卡傳送組件700將試樣卡100傳送至試樣卡處置系統(tǒng)900，其保持住試樣卡，以便將其由使用者將其從儀器中取出。如果還需要讀取試樣卡，那么就將試樣卡移回培養(yǎng)工位600，以便進行進一步的培養(yǎng)和讀取。
在該儀器中設有載帶器傳送系統(tǒng)1000，其用于使已裝載的載帶器200在儀器10的載帶器及試樣裝置處理子系統(tǒng)50內來回移動。傳送組件1000將結合圖29至33來進行介紹。
圖1-5和16-33的儀器可按比例放大或縮小，以提供能同時處理60個試樣卡或甚至更多的能力。本次討論將集中在處理6個滿負荷裝載的(60個試樣裝置)載帶器的一個實施例上。應該理解，通過提供更大的圓盤傳送帶式培養(yǎng)工位或第二培養(yǎng)工位以及第二光學元件工位和相關的試樣卡傳送組件，那么這種能力就可以翻番。
儀器10執(zhí)行對集池(試樣卡)填充及培養(yǎng)/光學讀數(shù)的所有控制。儀器10還支持使用者分兩步進行檢測預處理的工作流程試劑水合作用和樣品灌輸(真空裝載)。在檢測預處理后，在儀器中自動進行如下步驟使用儀器中的條形碼閱讀器對檢測盒和測試裝備進行驗證，試樣卡移液管的密封，將試樣卡裝入培養(yǎng)工位，讀取試樣卡，以及將處理后的載帶器及試管卸載并將其返回給使用者。通過在將試樣卡100裝載到培養(yǎng)系統(tǒng)600中，儀器就在檢測處理期間控制培養(yǎng)溫度、光測讀數(shù)、以及至工作站計算機處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。之后，通過將試樣卡傳送到試樣卡處置系統(tǒng)900中，儀器就在檢測完成后彈出試樣卡。
門和使用者界面特征(圖1-3B)
現(xiàn)在主要參照圖1-3B，儀器10包括一組覆蓋內部樣品處理裝置的面板12。在圖16中更詳細地顯示了該內部處理裝置。該面板12包括鉸鏈式真空門302，其提供了通往真空室304的入口，真空室304是儀器中的真空裝載系統(tǒng)300的一部分。使用者可以如圖3B所示的方式將全部或部分裝載的檢測盒200(一組多達10個試樣卡100，每個試樣卡都通過移液管102而與相關聯(lián)的試管106相連，如圖7所示)放入真空室304中，并關閉真空門302。將真空室304抽成真空，通過釋放真空，就可將流體樣品裝載到試樣卡100的集池內。如圖4所示，真空系統(tǒng)300還包括真空泵組件306，其可為真空室304提供真空環(huán)境。
該儀器還包括裝有鉸鏈的裝載/卸載門14。使用者打開該門以露出載帶器裝載及卸載工位16，如圖3A中最佳所示，并將(已裝載的)載帶器引入載帶器及試樣裝置處理子系統(tǒng)50中。已裝載的載帶器200(剛好在真空裝載完成后)放置在該機器中的載帶器裝載工位16處，便于在該儀器中進行后續(xù)處理(密封、培養(yǎng)、讀取讀數(shù)、丟棄處置)。該儀器中的傳送系統(tǒng)1000與裝載后的載帶器200相接合，并繼續(xù)將載帶器作為一個單元而移動到該儀器的工位上，如下詳細所述。
該儀器還包括屬于試樣卡處置系統(tǒng)900一部分的廢物入口門902。該門902是使用者可通向廢物隔間904的裝置。桶(906，圖16)形式的可拆卸式容器放置在廢物隔間904中。試樣卡在讀取處理過程完成后就被丟棄到桶906中。當桶充滿時，將桶取下，將試樣卡丟棄，并將桶重新放回到廢物隔間904中。
該儀器還包括了使用者通道前門18、使用者通道頂門20以及頂部維護面板側和后面板，它們與現(xiàn)在的討論無關。這些門提供了周期性清洗該儀器或對該儀器的部件進行維護的入口。在處理過程中，為了使用者的安全以及確保試樣卡的不間斷處理，通往儀器10內部是受到限制的。儀器10通過傳感器來監(jiān)測所有門的狀態(tài)?？赏ㄍ苿硬考拈T，例如使用者通道前門18和裝載/卸載門14，還具有受監(jiān)控的門鎖。
真空門302和裝載/卸載門14是圓形的凹入式門。這些門可在相反方向上樞軸轉動，從而可將檢測盒200從真空室304無障礙地傳送到裝載工位16上。這些門的鉸鏈中的掣子允許門保持打開大于90°的狀態(tài)，直到使用者準備關閉它。這些鉸鏈是凹入式的，并且在門關閉時隱藏起來看不見。
該儀器包括緊湊的使用者界面22。該使用者界面包括小鍵盤和LCD屏幕，它們設在使用者界面前面板上，位于儀器10的左上方，如圖1所示。該儀器使用屏幕來傳達其操作和其狀態(tài)的信息。聲音指示器還可與LCD顯示器結合起來使用，以便在任務完成或者有錯誤發(fā)生時通知使用者。該小鍵盤用于響應于指示，發(fā)出指令給儀器，以及執(zhí)行其它功能。定位在真空門和裝載/卸載門附近的指示燈還為使用者提供了另外的狀態(tài)信息。
試樣裝置100的特征(圖6)所示實施例設計成可處理多個集池式試樣卡形式的試樣裝置。本領域中的技術人員可以理解，該儀器及其組成部分可構造成用于處理其它類型的試樣裝置，并且本發(fā)明并不限于試樣裝置的任何特定規(guī)格或設計。
圖6顯示了典型的試樣卡。試樣卡100是一種具有前、后表面的扁平薄物體，該前、后表面覆蓋有清楚的氧氣可透過的透明密封膠帶。試樣卡包含64個集池104，以及內部流體通道網絡108，其將每個集池連接到流體入口110和流體分配歧管上。利用O’Bear等人的美國專利6,309,890所授的技術，可將移液管102以如圖所示的方式自動地插入到流體入口108中，并鎖定就位。在真空裝載試樣卡的過程中，流體樣品120從移液管102進入試樣卡100，并沿著內部流體通道網絡108的線路行進。流體樣品填充了試樣卡的集池104，在集池104中，流體與干燥試劑或培養(yǎng)基發(fā)生再水合作用。在培養(yǎng)條件下，試樣卡的集池中的試劑和流體樣品中的微生物之間發(fā)生反應。由于這種反應，穿過集池的光的透射比將發(fā)生變化。儀器10中的光學元件通過在特定波長下光測量透射比，來定期地讀取試樣卡100的集池的讀數(shù)。
所示實施例所使用的試樣卡在專利文獻中有詳細描述，因此在這里省略了更詳細的討論。以下美國專利涉及閱讀器的詳細細節(jié)5,609,828；5,746,980；5,670,375，5,932,177；5,916,812；5,951,952；6,309,890與5,804,437。這些專利都通過引用而結合在本文中。
載帶器200的特征(圖7-15)現(xiàn)在參看圖7-15，載帶器200或檢測盒是由塑料注塑而成的具有上、下、第一和第二側面部分的物體。載帶器包括用于保持一組多達N個試樣卡100和N個相關試管106的接受結構。在所示的實施例中，載帶器200保持有最多10個處于專用裝配插槽202中的試樣卡。檢測盒200的側面部分204具有用于每個試管106的試管插槽206。試管插槽206包括垂直間隔(圖9)，其可使使用者看到試管中的流體液面。出于識別用的目的，在檢測盒的前面對試樣卡插槽202進行編號為1-10。也可使用其它字母數(shù)字混合編制的標記，例如″A″，″B″等來標示試樣卡插槽202。位于前面的把手208允許單手就可攜帶的能力。可去除的條形碼標簽210施加在載帶器200的后方，并且位于平面板部分215中(見圖7和14)。當由儀器10中的條形碼閱讀器進行閱讀時，條形碼210就提供了對檢測盒的識別。每個試樣卡都設有條形碼120，如圖7中所示。
載帶器200沿著某一路徑穿過儀器10中的處理系統(tǒng)的50，在所示實施例中，該路徑是具有從入口工位至儀器后部的縱向方向上的單一路徑。密封工位400、試樣卡裝載工位500和條形碼閱讀工位60定位在載帶器200的行進路徑附近。試樣卡100定位在載帶器200中，使得試樣卡定向成與載帶器200的行進方向正交。這一特征有助于試樣卡橫向滑動脫離載帶器，而進入培養(yǎng)工位600。
在將載帶器放置到真空室304(圖3A)中進行充填處理之前，使用者將含病人分離物(或更廣泛而言為流體樣品)的試管106和試樣卡100裝載到載帶器200上。如圖3B所示，真空室304中的載帶器200和接受結構的不對稱形狀可確保將載帶器200正確裝入儀器中(即，把手208朝向儀器的前面)。在完成真空裝載過程后，使用者打開通向真空室304的門302，從真空室304中取出載帶器200并將其放置在裝載/卸載工位16中。
載帶器200是傳送系統(tǒng)1000的主要部件。傳送系統(tǒng)1000中的特殊塊特征使得傳送系統(tǒng)可移動載帶器，使其穿過載帶器及試樣裝置處理子系統(tǒng)50中的處理工位，并返回到裝載/卸載工位16。
載帶器200包括一組N個形成于載帶器上的光中斷定位特征212(圖8，9和15)。每個特征212都定位成與其中一個插槽202配準，因而通過樣品檢測儀器10中的光中斷傳感器對其中一個定位特征的檢測，就可檢測出放置在與定位特征212相對應的插槽中的試樣裝置的位置。
具體地說來，載帶器包括N個光中斷凹槽212，其是在肋條214中形成的U型空隙，肋條214形成于載帶器200的底部或下部分中。肋條214定位在載帶器行進路徑的上方，這樣光中斷傳感器就可在載帶器沿著路徑移動時檢測到凹槽212。圖33顯示了裝載后的載帶器200穿過光中斷傳感器1050的運動，光中斷傳感器1050可檢測載帶器相對于儀器中特定處理模塊的位置，該處理模塊在這里指圖25和26的試樣卡自動裝載器子組件。各個凹槽212定位在與直接位于其上方的試樣卡100配準的位置。在傳送系統(tǒng)中的光中斷傳感器1050A-C(圖29)檢測在載帶器200底部形成的凹槽212(圖8，9和15)。光中斷傳感器1050A-C和凹槽212就允許儀器微控制器追蹤記錄檢測盒的位置以及試樣裝置的位置。因此，當光中斷傳感器1050到檢測凹槽212的位置時，光中斷傳感器1050還可檢測相關試樣卡的位置。這一特征有利于載帶器的精確定位，以便于試樣卡的自動密封操作以及將試樣卡100從載帶器200自動裝載到培養(yǎng)工位600入口插槽中的操作。
真空工位300的特征(圖1-4，7，17)現(xiàn)參看圖1-4和7，使用者將載有例如如圖7所示的試樣卡100及試管106的載帶器200放入圖3A所示真空室304中，并關閉門302。通過使用者界面22的小鍵盤，來啟動真空處理過程。在真空室門302上的硅酮密封件306壓靠在前面板表面308上，從而將真空室304密封。真空泵組件306(圖4，17)中的真空泵開始抽空腔室304中的空氣?？諝饨浻梢埔汗軓脑嚇涌ǖ耐ǖ篮图刂幸莩觯⑸闲写┻^試管106中的懸浮液或流體樣品。各試樣卡內的通道和集池現(xiàn)在處于真空狀態(tài)。
真空工位利用Fanning等人的美國專利5,965,090中所講述的真空遷移原理而將試管106中的培養(yǎng)懸浮液填充到試樣卡中，所述專利5,965,090的內容通過引用而結合在本文中。在微控制器的控制下，通過氣壓伺服反饋系統(tǒng)，可對真空變化速率進行監(jiān)測和調節(jié)。
具體地說，在較短一段時間之后，以受控速率釋放真空腔室的真空。該真空腔室內的增大氣壓將迫使懸浮液從各試管106通過移液管102而進入試樣卡100的內部流體通道和集池104中。這個過程當然是對真空室中的載帶器上所有的試樣卡同時進行的。結果，就將所有試樣卡100都真空裝載在載帶器200中。載帶器200現(xiàn)在準備號插入圖3A的裝載工位16中，并通過儀器10其余部分中的載帶器及試樣裝置處理子系統(tǒng)50在工位16中進行處理。
載帶器及試樣裝置處理子系統(tǒng)(圖1，4，5，16-33)由于載帶器200和試樣裝置100已經在真空工位300中進行了處理，那么現(xiàn)在載帶器200就準備好放置到裝載工位16中，并通過儀器子系統(tǒng)其余部分、統(tǒng)稱為載帶器及試樣裝置處理子系統(tǒng)50來進行處理。這組部件包括傳送系統(tǒng)1000、密封工位400、試樣卡自動裝載器子組件500、培養(yǎng)工位600、試樣卡傳送子系統(tǒng)700、光學閱讀工位800和處置系統(tǒng)900。這些特征將在本節(jié)中進行進一步的詳細描述。
載帶器裝載及卸載工位16(圖1，3A，16)裝載/卸載工位16是操作員手工裝載已進行了填充的試樣卡的載帶器，以便開始進行密封、培養(yǎng)、讀取等處理過程之處。裝載/卸載門14(圖1)仍將一直保持鎖定狀態(tài)，除非使用者準備裝載或卸載載帶器。圖16中顯示門14從儀器上拆下，以便更好地顯示裝載/卸載工位16。
通過打開裝載/卸載工位的門14可將裝載后的載帶器200(圖3B，圖7)裝入儀器10中。裝載區(qū)域中的反射傳感器1040(圖17)用于檢測在裝載/卸載工位16中是否存在載帶器200。裝載/卸載工位16上方的指示燈32為使用者指示裝載/卸載工位的狀態(tài)。一旦門14關閉，即可自動開始處理循環(huán)。
傳送系統(tǒng)1000(圖29-33)通過拉動或推動載帶器200而使其移動，使其以如下方式通過儀器10的每個處理工位。利用模制在載帶器底部的凹槽212(如上所述)和特意設置在傳送系統(tǒng)1000中的光中斷傳感器1050A-C(圖29)，儀器的微控制器就可持續(xù)追蹤載帶器200所在位置以及傳送系統(tǒng)的狀態(tài)。傳送系統(tǒng)1000將載帶器從裝載/卸載工位16移動至可讀取載帶器條形碼(圖7)和試樣條形碼的條形碼掃描器、密封器工位400，以及試樣卡自動裝載器工位500，在這里將試樣卡裝入圓盤傳送帶式培養(yǎng)工位600中，并返回到裝載/卸載工位16，以便取下載帶器200和試管及移液管102的殘余物。將該載帶器放置在裝載/卸載工位16上，門14被解鎖，并通過裝載/卸載指示燈32通知操作員。然后可取下載帶器200，以便允許丟棄處理后的試管106及移液管102的廢物，使載帶器為用于下一批試樣卡及相關的流體樣品做好準備。
條形碼閱讀器工位60(圖4，5，20，17)條形碼閱讀器工位60(圖4，5)定位在儀器10中，大致位于閱讀工位800的下方。當載帶器200及載帶器200中的試樣卡經過工位60時，工位60自動掃描各載帶器200及載帶器200中的試樣卡的條形碼信息(見圖7)。條形碼閱讀器工位60由條形碼掃描器62(圖20)和試樣卡傳感器1042(圖17)組成。試樣卡傳感器1042定位在培養(yǎng)組件600的外殼上，并盡可能地接近檢測盒中的試樣卡。試樣卡傳感器1042確認載帶器200中是否存在試樣卡100以及凹槽的位置。位于載帶器底部的凹槽212允許傳送系統(tǒng)1000將每個試樣卡定位在條形碼掃描器62的前面。
如圖7所示，每個試樣卡100都具有出廠配置的條形碼120，其包括測試類型、批號、有效期和獨一無二的序列號等信息。當試樣卡裝載到載帶器200中時在單獨的工作站處掃描試樣卡條形碼120時，儀器的條形碼閱讀器62就通過由使用者指示確證試樣卡100已裝入而提供了額外的安全等級。如果在單獨的工作站處未掃描到條形碼(″裝載并運行″模式)，則實驗室技術員的工作表就可用于證實試樣卡100如所示地已裝載在載帶器200中。
成功掃描后的載帶器200和試樣卡100可繼續(xù)前進至密封器工位400。由于諸如丟失或損壞條形碼、過期試樣卡和不支持的試樣卡類型等錯誤而不能在工位60處讀取的載帶器200和試樣卡100將返回至裝載/卸載工位16，并通過使用者界面22或指示燈32通知使用者。使用者就有機會糾正問題，并在有限的時間內重新裝載載帶器200。
密封器工位400(圖4，6，7和17-24)
現(xiàn)在參見圖4，6，7和17-24，在可培養(yǎng)并讀取試樣卡100之前，必須將試樣卡的集池104與外部環(huán)境密封隔開。密封器工位400為所有裝入載帶器200中的試樣卡提供了這一密封功能，一次一個地進行密封。密封器工位400利用受熱可收縮的鎳鉻合金線402將移液管102熔斷并密封，從而使試樣卡密封。以下將詳細介紹這項操作。
在將載帶器200裝入儀器中之后，傳送系統(tǒng)1000的傳送塊與載帶器200相接合，并沿傳送系統(tǒng)路徑拉動檢測盒200，使其經過載帶器傳感器1040、試樣卡傳感器1042和條形碼掃描器62。如果載帶器通過檢測，那么就將其沿傳送系統(tǒng)1000的路徑軌跡返回至裝載/卸載門14，在這里來操作密封器工位400，以便切斷和密封載帶器200中的所有試樣卡。
具體地說，在載帶器200移動通過工位400時，熱導線402向下平移并以某一角度穿過外罩或外殼406上的孔404，而到達與載帶器200中的移液管102相同的高度，從而暴露于各個移液管102中。隨著載帶器200通過傳送系統(tǒng)1000而慢慢前進，各移液管被迫經過熱導線402。熱導線402導致塑料移液管102熔融，從而將移液管的落入試管106中的主要部分分離開。移液管的其余部分形成了從試樣卡中的流體入口110(圖6)向外延伸的密封短管(例如1.5mm的長度)。在完成密封處理之后，切斷通往導線402的電力，并將其收回至其外殼406中，以免使用者接觸到。導線402的溫度由微控制器控制的恒流電源進行控制，例如Karl等人的美國專利5,891,396中介紹了這種恒流電源，該專利通過引用而結合在本文中。
密封器切斷移液管102的整個操作類似于Karl等人的’396專利中所描述的處理過程。當試樣卡100移動經過該密封器時，移液管102被迫經過熱導線402，從而熔斷塑料，并使試樣卡密封。之后，導線402及其相關組件408縮回外殼406中。然后使載帶器200移動至試樣卡自動裝載器工位500，該工位500將使試樣卡橫向地移動離開載帶器200，而進入培養(yǎng)系統(tǒng)600的入口孔中。
密封器組件400在若干方面是獨特的a)其電子控制的方法，b)其機械對準，c)在切斷和密封移液管之前，在此處可將各個試樣卡偏壓在儀器的固定結構上的預加載特征，和d)防止未授權使用者使用的特征。
至于特征a)，微控制器通過在每一次試樣卡/檢測盒循環(huán)時需要導線402通過孔404縮回或伸出的同時保持熱導線402中的恒定電流，這樣就可保證可靠的切割及密封。
至于特征b)、密封器的外殼或外罩406將導線組件408及相關驅動機構410定向在允許導線402對準的某一角度上，以便只利用一個電動機412來控制橫向和縱向位置。通過調整外殼406在儀器中的安裝，或驅動機構410與外殼的對準，和/或在固件中設定電動機412的極限位置，從而就可實現(xiàn)導線的對準。
至于特征c)和d)，導線402和其相關組件408以及驅動機構410通常放置在外殼406中。護罩416覆蓋了入口孔406。當試樣卡處于要進行密封的位置時，電動機412被啟動，并操作電動機而使導線組件408以某一角度向下運動穿過孔406。這一動作導致護罩416運動離開而到達收回位置。位于導線組件408中且位于導線402前面的彈簧加載的墊片414與試樣卡100的邊緣形成接觸，并利用螺旋彈簧415將試樣卡100預加載或偏壓在儀器中的固定結構或止擋結構上。該固定結構為沿著培養(yǎng)工位600外殼602的表面而縱向延伸的導軌604的形式。其它結構當然也是可以的。之后，當試樣卡100移動經過固定的密封器導線402時，導線402就切斷移液管，以產生統(tǒng)一長度的短管。在密封操作完成后，啟動電動機412，以將導線組件408收回到外殼406中。當這樣做時，旋轉的護罩416就因重力而縮回到覆蓋住孔404的密封位置。對孔404的這種覆蓋可防止使用者接觸到縮回的熱導線402。
當載帶器200接近密封器工位時，傳送系統(tǒng)1000將其運動減緩到低速。密封器工位400中的電動機412啟動，以便使導線組件408通過孔404，并使導線402露出。墊片或″墊塊″414安裝在密封器導線402前面的大約2.0mm處。墊塊由圖22所示的壓縮彈簧41 5來進行彈簧加載。墊塊或墊片414用單個軸位螺釘420進行安裝，并且包括防旋轉的特征。當試樣卡100接近熱導線402時，墊塊414與試樣卡形成初次接觸，使彈簧415偏轉，并將試樣卡100預加載在培養(yǎng)組件面板602上的導軌604(圖27)上。這就保證了移液管短管長度的一致性。載帶器200向前運動經過熱導線402，切斷移液管102，使塑料移液管熔化，并對每個試樣卡102進行密封。在將載帶器中的所有試樣卡100密封之后，傳送系統(tǒng)100沿其軌道再次使方向反向，并將各試樣卡放在與試樣卡自動裝載器系統(tǒng)500相配準的位置，以便裝載到圓盤傳送帶式培養(yǎng)工位600中來進行培養(yǎng)。
優(yōu)選實施例中的密封器導線402是安裝在金屬外罩或外殼406內的塊機構422上的被加熱的標準規(guī)格為18的鎳鉻合金A型導線。外殼406以某一角度將驅動機構410進行定位，并將延伸的密封器導線/預加載的墊塊414定位在合適的高度，并防止使用者接觸到密封器導線402和驅動機構。驅動機構410安裝在某個角度上，以簡化水平和垂直方向上的對準。步進電動機412使熱導線安裝塊426以與水平方向成30°的角度而延伸，從而可同時調節(jié)水平位置和垂直位置。這個角度當然可以在不同的實施例中變化，例如可在20至70度之間變化?？赏ㄟ^控制電動機412極限的固件，來對密封器導線402的精確對準進行調節(jié)，以保證一致的短管長度在1.0至2.5毫米之間。當切割和密封操作結束時，步進電動機412收回熱導線組件408，直到原始位置傳感器428檢測到驅動系統(tǒng)的塊426上的標志424時為止(見圖22)。該組件包括鏈條448，其用于保護為切割線402供電的導線446。
隨著熱導線組件408和安裝塊426縮回，旋轉護罩416也因重力而下降，并覆蓋住外殼的開孔404。護罩416具有柄腳(tang)430和法蘭452。當組件進行裝配時，法蘭452定位在外殼406的細長孔454中。當塊426接近縮回的原始位置時，法蘭452與安裝塊426的臺肩相接觸。柄腳430和法蘭452可防止使用者在舉起護罩416時接觸到該熱導線。當密封器電動機412被啟動時，它就導致銷462滑動穿過驅動機構410中的凹槽460，從而使熱導線安裝塊422延伸。防護罩406通過與塊422的表面相接觸而被推開，這就導致護罩向上旋轉，從而露出熱導線402和預加載墊塊414。微控制器為導線402提供恒定電流，該恒定電流足以產生用于在試樣卡經過時切斷移液管的合適溫度，使塑料融化，并留下移液管的較小短管，從而將試樣卡的內部與大氣層密封隔離開。
試樣卡自動裝載器工位500(圖20和25-28)現(xiàn)在參看圖20和25-28，儀器10還包括試樣卡自動裝載器工位500，其將密封的試樣卡100裝載到培養(yǎng)工位600中。在將試樣卡密封之后，載帶器200移動至自動裝載器工位500。位于載帶器200底部的凹槽212(圖8)允許傳送系統(tǒng)1000將每個試樣卡直接定位在培養(yǎng)器600的入口凹槽610前面，如圖28中最佳地所示。通過該儀器的內部控制器，可確定并自動跟蹤載帶器中的凹槽的位置。
自動裝載器工位500包括往復運動的電動機驅動的推動器機構502，其定位于載帶器200上方。這一機構502橫向推動試樣卡100，使之脫離載帶器200而移動到培養(yǎng)工位600中的圓盤傳送帶(未示出)。培養(yǎng)工位600的圓盤傳送帶是一種定向成在其側面上具有30或60個凹槽的圓盤傳送帶(繞水平軸線旋轉)。其中一個凹槽定位在6點鐘位置，與試樣卡的入口凹槽610直接對準。推動器機構502返回原位置，并且傳送系統(tǒng)1000和圓盤傳送帶分度運動至下一試樣卡位置。在載帶器200中裝載下一試樣卡的操作以同樣的方式進行。當所有試樣卡裝載完畢時，傳送系統(tǒng)1000使載帶器200和試管106返回到裝載/卸載工位14，并通過指示器32和使用者界面22來通知使用者。
現(xiàn)在具體參看圖25-28，自動裝載器包括電動機504，其驅動與試樣卡推動器機構502相連的塊506。塊506具有內螺紋，其與在載帶器200路徑上橫向延伸的螺紋510相接合。當電動機504驅動塊506時，塊506和相連的推動器502沿著導桿508滑動。推動器502與載帶器中的試樣卡100相接觸，并將其自動插入傳送到培養(yǎng)工位600的凹槽610中。軸510和導桿508的端部512和514容納在板612的孔內，板612安裝在培養(yǎng)工位的外殼602上，如圖27和28所示。一對引導件612將試樣卡100引導到凹槽610中。
培養(yǎng)工位600(圖16-20)現(xiàn)在將結合圖16-20來介紹儀器10中的培養(yǎng)工位600。培養(yǎng)工位包括圓盤傳送帶。圖中沒有顯示圓盤傳送帶，因為它被形成了培養(yǎng)外罩的可拆式入口蓋630覆蓋住。圓盤傳送帶通過電動機632而旋轉，如圖18所示。培養(yǎng)工位600及其相關的圓盤傳送帶的結構和操作基本上與專利文獻美國專利6,024,921；6,136,270和6,155,565所述的相同，這些專利文獻的內容通過引用而結合在本文中。還見美國專利5,762,873。因此，出于簡潔目的，省略了對培養(yǎng)工位600構造的詳細描述。
一旦將試樣卡密封并通過入口凹槽610并將試樣卡裝入圓盤傳送帶中，試樣卡就會在整個檢測期間(長達18小時)一直留在圓盤傳送帶內，或者直到達到了預定的分配時間為止。分配時間對于每種試劑或試樣卡類型是不同的。圓盤傳送帶容納在溫度受控的腔室(培養(yǎng)器)內，該腔室被入口蓋630封閉。
一種優(yōu)選實施例中的圓盤傳送帶本身由四個四分之一圓周(稱為四象限圓周或四分部)組成，如美國專利6,136,270所講述，這四個部分組合在一起就能夠在培養(yǎng)器內容納多達60個試樣卡。其它結構也是可以的。通過位于圓盤傳送帶頂部和底部的光學傳感器，可實現(xiàn)圓盤傳送帶的定位，所述光學傳感器讀取圓盤傳送帶外邊緣上的定位槽。圓盤傳送帶的每個四分部都可單獨拆下來進行清洗。然而，圓盤傳送帶的全部四個四分部必須放置就位，以便處理試樣卡。
培養(yǎng)器系統(tǒng)調節(jié)圓盤傳送帶中的試樣卡的溫度。通過使用微控制器監(jiān)控的精密熱敏電阻，可監(jiān)測并控制該溫度，從而將圓盤傳送帶的平均溫度保持在35±1℃。通往單獨的使用者安裝的溫度計探頭的通道設在培養(yǎng)器蓋的前面。這就允許使用者利用獨立的已校準溫度計來校驗培養(yǎng)器溫度的精確性。旋轉圓盤傳送帶送系統(tǒng)將試樣卡傳送到試樣卡傳送系統(tǒng)700上，其以一小時四次的頻率將試樣卡移動到閱讀器工位800上，直到檢測完成。閱讀器光學元件頭掃描每一試樣卡，并將其返回至培養(yǎng)器。圓盤傳送帶包括如圖18中最佳地所示的試樣卡彈射機構640，其從圓盤傳送帶的12點鐘位置彈出試樣卡，并將其放置在試樣卡傳送系統(tǒng)700(圖16)中，以便將其傳送到光學元件工位800上，然后返回到培養(yǎng)工位600中。這與諸如美國專利5,762,873中的描述是一樣的。
試樣卡傳送系統(tǒng)700(圖16，17和20)如圖16，17和20中最佳顯示，該儀器包括試樣卡傳送系統(tǒng)700，其將試樣卡從培養(yǎng)工位600傳送經過光學閱讀工位800，以便于讀取試樣卡100中的集池104。試樣卡傳送系統(tǒng)700與現(xiàn)有美國專利5,798,085；5,853,666和5,888,455中的描述是基本上相同的，這些專利通過引用而結合在本文中。因此，出于簡潔目的，省略了對其更詳細的描述。試樣卡基本上保持在垂直位置中，處于皮帶704和凸緣(ledge)702之間，并通過驅動皮帶704往復運動的電動機而從右至左和從左至右地來回運動。該凸緣包括凹槽特征，當皮帶驅動試樣卡來回運動時，該凹槽特征用于將試樣卡保持在垂直位置中。當試樣卡經過透射比光學元件頭時，試樣卡以如下所述的精確方式移動，以便在集池寬度上的多個位置處獲得試樣卡中各集池的透射比測量數(shù)據(jù)。試樣卡包括內置的對準傳感器止擋孔130(圖6)，以便將集池精確地定位在光學系統(tǒng)中。
閱讀工位800(圖4，5，16和17)一旦將試樣卡放置在傳送系統(tǒng)700上，試樣卡將運動而經過閱讀工位800。閱讀工位包括兩個透射比光學元件模塊802(見圖16，17)，其垂直地定向在與試樣卡的集池的縱列相同的方向上。每個模塊802從其中一列集池中獲得測量數(shù)據(jù)。模塊802組合起來就可同時獲得兩列集池中的試樣卡集池的測量數(shù)據(jù)。光學閱讀器工位800的構造和操作方式與現(xiàn)有美國專利5,798,085；5,853,666和5,888,455中所述基本上相同，因此，出于簡潔目的，這里只進行大致介紹和討論。與這些專利不同的是，所示實施例僅提供了透射比測量，但是如同這些專利中所述，當然，可通過用熒光模塊(見美國專利5,925,884)替代模塊802，或者添加上熒光模塊從而提供三個模塊，這樣就能進行熒光測定。當然，還可以提供更多的模塊。
試樣卡100被定位，并由透射比光學系統(tǒng)模塊802讀取讀數(shù)，然后返回到將其彈出的圓盤傳送帶凹槽中。在儀器中未進行數(shù)據(jù)分析；光學數(shù)據(jù)被收集并傳輸?shù)竭h程工作站上，以便進行分析。如果工作站和儀器之間沒有連通上，那么就可將原始數(shù)據(jù)進行排隊，之后傳輸?shù)皆摴ぷ髡旧稀?br> 閱讀器工位800每15分鐘對試樣卡100掃描一次，即每小時掃描四次。每次讀取試樣卡之后，就將試樣卡返回到圓盤傳送帶進行培養(yǎng)，直到下一讀取循環(huán)。在完成最后一次讀取循環(huán)之后，試樣卡被傳送通過該光學元件而到達試樣卡處置系統(tǒng)900，以便將試樣卡彈射到廢物收集箱內。
閱讀器系統(tǒng)800和試樣卡傳送系統(tǒng)700一起執(zhí)行試樣卡的定位和光學數(shù)據(jù)的收集，以便于定期監(jiān)測樣卡的集池內的生物的生長情況。通過測量每個集池相對于時間的光透射比，光透射比數(shù)據(jù)就可用于量化生物的生長情況。所示實施例目前支持兩種光學模塊802。第一模塊802具有用于每個集池的660nm的LED光源。另一模塊802具有用于每個集池的428nm和568nm的LED。當然，也可以研制出具有其它波長的第三模塊。
每個光學模塊802具有8個測量LED，這樣它每列可讀取8個集池。每個試樣卡具有8(或16)列集池，這樣每個試樣卡共64個集池。每個模塊802不僅包括針對每個集池的透射比LED光源，而且包括針對每個集池的檢測器，其可捕獲穿過集池后的LED光線。該檢測器采用硅光電二極管。隨著帶8列(每列8個集池)的試樣卡移動通過模塊802的光路徑(由LED至光電二極管)，就產生了采樣過程。當傳送系統(tǒng)700在16個空間分隔開的步驟中移動試樣卡時，讀取系統(tǒng)就掃描每個集池，每一步驟讀取三次讀數(shù)。之后對這一數(shù)據(jù)進行處理，以減少可能在集池中形成的任何泡沫的影響。讀數(shù)經過平滑處理，并選擇峰值。
模塊802中的發(fā)射器和檢測器的外殼是鉸鏈式連接的，以便于維護和便于光學元件部位的清潔。這種檢測系統(tǒng)能夠自動校準30％至100％透射比的內部透過空氣(無光到全部光)。在讀取每個試樣卡之前，光學元件自動地校準到通過空氣的100％透射比。
處置系統(tǒng)900(圖16，17，20)一旦完成試樣卡100的培養(yǎng)和光學檢測，就將試樣卡自動地從培養(yǎng)工位600的圓盤傳送帶上取下，使其移動通過閱讀器工位800，并傳送到處置系統(tǒng)900中。處置系統(tǒng)包括保持廢物容器906的處置盒904，以及坡面(ramp)908，該坡面908將試樣卡從試樣卡傳送系統(tǒng)700的邊緣導入到直接位于廢物容器906上方的斜槽910中。廢物容器可從儀器10上拆卸下來，并可通過圖1所示的門902而接觸到該廢物容器。簡單地通過將傳送系統(tǒng)700中的皮帶操作至左邊，以攜帶試樣卡經過左手凸緣702的邊緣，就可將試樣卡傳送到坡面908上。
廢物收集工位900定位在真空工位300的下方，位于儀器10的前面。它容納有可拆卸的廢物容器906(見圖16)和用以檢測何時安裝容器的傳感器(未示出)。當廢物容器906已滿或被堵塞時，使用者界面22就通知使用者這一情況。在容器被清空之后，儀器中的軟件追蹤添加至容器中的試樣卡的數(shù)量。
載帶器傳送系統(tǒng)1000(圖29-33)儀器10包括系統(tǒng)1000，其用于將載帶器200從裝載及卸載工位16傳送至載帶器及試樣裝置處理子系統(tǒng)50。圖29-33單獨顯示了傳送系統(tǒng)1000，以便更好地顯示該系統(tǒng)的部件。從其余附圖、如圖17，19和20來看以及從以下的討論中，可以理解傳送系統(tǒng)1000的部件與儀器10中的各模塊之間的關系。
基本上，傳送系統(tǒng)1000包括載帶器200，以及使載帶器200來回移動的傳送子組件1002。傳送子組件1002包括塊形式的檢測盒接合部件1004，其適合于以如下所述方式與載帶器相接合。傳送子組件1002構造并設置成可驅動塊1004和載帶器200沿著單一縱向軸線，而在裝載及卸載工位16、密封工位400以及培養(yǎng)工位500之間來回移動。
傳送子組件1002包括使螺紋軸1010旋轉的線性促動器電動機1006。螺紋軸1010安置在螺母1005(圖32)中，該螺母連接在塊1004上。圓柱形的引導部件1008在電動機/導桿支架1018和前軸承支架1020之間延伸。前軸承支架1020固定在傳送子組件1002的底座1016上，如圖29所示。一對頂升桿1012從驅動螺母接合滑塊1022向上延伸，穿過塊1004中的孔1024。彈簧1026將頂升桿偏壓到下方位置，這樣，當塊1004定位在裝載/卸載工位14時，頂升桿1012的下邊緣將同在底座1016上形成的坡面或凸輪面1014相接觸。當電動機1006使塊1004朝儀器后部移動時，頂升桿將向上抬起坡面1014，從而穿過孔1024。在這個上方位置，頂升桿然后可以與載帶器200底下側上的特征結構相接觸，因此當電動機1006使塊1004朝向儀器后部而移動至條形碼閱讀工位60時，頂升桿將沿著軌道1030來拉動載帶器。
在操作過程中，如圖17所示定位在培養(yǎng)工位外殼側面上的反射傳感器1040檢測裝載及卸載工位16上是否存在載帶器。隨著線性促動器電動機1006驅動軸1010旋轉，塊1004將從儀器10的前面移動，并且兩個頂升桿1012被抬起來而與試樣載帶器200相接合。通過模制在傳送子組件1002的底座1016上的凸輪面1014，就可抬起頂升桿1012。頂升桿1012連接在驅動螺母的接合滑塊1022上，其保持住球軸承支承輪(未示出)。當電動機1006分度運動而將塊1004移動至儀器后面時，該球軸承頂起凸輪面1014，從而抬起桿1012。載帶器200然后被拖入儀器中并經過第二反射傳感器1042(也在圖17中顯示出)，其對試樣卡的數(shù)量進行計數(shù)，并確定試樣卡在載帶器上的位置。載帶器200及其試樣卡然后被送至條形碼閱讀器工位60，該工位60讀取試樣卡100和載帶器200上的條形碼。
在讀取了條形碼之后，電動機反向轉動，并將載帶器朝著儀器前面而移動至裝載/卸載工位14。在向前行進過程中，密封工位400中的熱導線402被用來對試樣卡進行密封。電動機1006再次反轉，并使載帶器200運動至試樣卡自動裝載器工位500而使其放置就位，在這里，試樣卡可被推離開載帶器200而進入培養(yǎng)工位600。
三個光中斷傳感器1050A，1050B和1050C(圖29和30)在整個行進過程中追蹤載帶器200的位置。這三個傳感器1050安裝在單塊印刷電路板1052上，該電路板卡扣在傳送子組件的底座1016上。載帶器200在可拆卸且可替換的耐磨襯條1054上滑動。耐磨襯條1054最大程度地減小了載帶器200和底座1016之間的摩擦。
如上所述，線性促動器步進電動機1006使塊1004移動。塊1004約束頂升桿1012。該電動機的軸1010幾乎在整個子組件1002的長度上延伸。軸1010的末端在圖29中最佳顯示的座架1020上旋轉。電動機末端安裝在鋁支架1018中。電動機1006通過四個振動控制孔圈和有肩螺釘而間接安裝在支架1018上。
旋轉的電動機1006沿著軸1010的長度來驅動梯形螺紋的螺母1005(圖32)上。螺母1005被壓入鋁支架1056中，并且通過兩個振動控制孔圈1058和有肩螺釘1060而間接連接在驅動塊1004上。有肩螺釘1060允許螺母1005自對準，防止螺母1005與軸1010粘結在一起?？兹?058防止螺母1005所產生的噪音經由驅動塊1004而傳播到底座1016中。
螺母1005可使驅動塊1004水平移動。當朝著儀器前方移動時，塊1004上的支承面1060會推壓載帶器200的后表面220(圖14)。當朝著儀器的后面移動時，兩個頂升桿112穿過驅動塊中的孔1024，而與試樣載帶器底側上的肋條222相接合(見圖15)。
當驅動塊1004處于前面時，該驅動塊可用作插入到儀器中的新試樣載帶器200的止擋件。當驅動塊1004處于儀器后面時，反射傳感器1064(圖29)檢測到它，并指示儀器的微控制器，告知塊1004現(xiàn)在處于其原始位置。
三個光中斷傳感器1050A，1050B和1050C安裝在印刷電路板1052上。使用電路板1052可消除將傳感器直接安裝在底座1016上時所需要的導線螺釘。如上所述，傳感器1050A，1050B和1050C檢測載帶器200底側上的切口212。每個切口對應于一個試樣卡的位置。這些傳感器定位在印刷電路板上，位于試樣卡的與反射傳感器相反的位置(傳感器1050A)，條形碼讀取位置(傳感器1050B)和培養(yǎng)器裝載位置(1050C傳感器)。這些傳感器1050A-C使得載帶器位置得以持續(xù)地監(jiān)測。
頂升桿子組件包括兩個安裝在鋁塊1022中的垂直頂桿1012，鋁塊1022在頂桿的基部包含兩個球軸承滾柱，其用作支承輪。支承輪在其上滾動的水平面1066在儀器前面附近是臺階狀的，以便提供凸輪面或坡面1014。該臺階是成角度的，以允許支承輪上下滾動，從而使頂桿1012升降。壓縮彈簧1070位于頂桿上且處于頂升桿子組件的主體和驅動塊1004之間，從而保證頂升桿子組件在沿著凸輪1014向下滾動時下落。
導軌1072用于約束載帶器的來回運動。耐磨襯條1054安裝在底座1016的左右水平面上，如圖29所示，以便提供可供載帶器200在其上滑動的低摩擦且耐磨的表面。
儀器的培養(yǎng)器工位600的前蓋602為傳送系統(tǒng)提供三種功能。首先，水平肋條1080(圖17)防止試樣卡在插入到培養(yǎng)工位600中之前滑動而脫離載帶器200的右側。其次，安裝在前面附近的反射傳感器1040(也見圖17)確定載帶器200何時設在工位中。第三，剛好安裝在傳感器1040后面的傳感器1042對試樣卡100進行計數(shù)，并確定其在載帶器200上的位置。
如圖3A和16中最佳地所示，儀器的前面板具有進入裝載及卸載工位16的錐形通道，以便于裝載載帶器200。將載帶器200插入，直到它與驅動塊1014形成接觸。將門14關閉，而傳感器1040記錄載帶器的存在。門14和驅動塊1004之間的空間設置成使得反射傳感器1040在載帶器200處于裝載及卸載工位中時將一直檢測載帶器200的存在。
電子控制器件和固件儀器10包括用于控制儀器的各模塊和子系統(tǒng)操作的電子控制器件和固件。電子控制器件是傳統(tǒng)的。如果給出了現(xiàn)有技術的目前技術現(xiàn)狀，那么本領域中的技術人員就可在普通努力下從本說明書公開中研制出這種電子裝置和固件。
工作流程(圖34)現(xiàn)在將結合圖34和其它附圖一起，來介紹儀器10的工作流程及處理步驟。在步驟1100，使用者以離線方式來準備培養(yǎng)液樣品，將該流體樣品裝入試管內，掃描試樣卡100上的條形碼，并將試樣卡100和試管裝載到載帶器(檢測盒)200中。條形碼可利用單獨的條形碼掃描器進行離線式的掃描。該掃描步驟可以在具有工作站或計算機的單獨識別工位處進行，所述工作站或計算機被編程，以便接收正在檢測的樣品的相關信息，掃描正在使用的試樣卡的條形碼，并掃描載帶器的條形碼。
在步驟1102，使用者打開真空室門302，并將裝載后的載帶器(如圖7)裝載到真空室304中，見圖3A。然而使用者關閉門302，從而密封該真空室。
在步驟1104，使用者借助于使用者界面22的小鍵盤來啟動真空循環(huán)，以便充填試樣卡。
在步驟1106，通電啟動真空泵，從而在真空室304中產生真空。這種真空排代就以上述方式充填了載帶器中的試樣卡。
在步驟1108，進行檢測，看看試劑是否成功填充。真空形成的斜率和時間受到監(jiān)測，以保證試劑填充。
在步驟1110中，如果填充試劑沒有成功，那么如在1112步驟中所示中止載帶器處理過程，使用者從真空工位300上取下載帶器200。
在步驟1114中，如果成功填充試劑，那么使用者從真空室304上卸載載帶器200。
在步驟1116中，使用者打開門14，并手工將載帶器放置在裝載及卸載工位16中。通過傳感器1040對載帶器進行檢測(圖17)。
在步驟1118中，傳送系統(tǒng)1000將載帶器200移動到條形碼閱讀器工位60上。在途中，試樣卡傳感器1042會對裝入載帶器內的試樣卡100進行檢測(圖17)。
在步驟1120中，位于閱讀器工位60中的條形碼掃描器讀取載帶器和試樣卡上的條形碼。將載帶器和試樣卡上的條形碼同離線掃描的條形碼進行比較(如果已經進行過這種掃描的話)。
在步驟1122中，儀器確定條形碼讀取是否成功。如果不成功，該處理程序繼續(xù)進行到步驟1124，在該步驟中，傳送系統(tǒng)1000移動載帶器，使其返回到裝載/卸載工位16，并且門14被解鎖。在步驟1126中，使用者可改正可能出現(xiàn)的錯誤。
如果條形碼讀取成功，那么處理程序繼續(xù)進行到步驟1128。在這個步驟中，傳送系統(tǒng)將載帶器移動到密封器工位400上。
在步驟1130中，密封器400對載帶器中的每個試樣卡都以上述的方式進行密封。移液管內殘留物掉落到試管中。其余短管密封了試樣卡。
在步驟1132中，進行檢查，以確定所有試樣卡的密封是否成功。這可通過監(jiān)測熱密封器導線電流、監(jiān)測密封器電動機的步進幅度、以及監(jiān)測傳送電動機的步進幅度來進行，如果沒有錯誤，那么密封器就起了作用。
如果密封步驟沒有成功，那么處理程序繼續(xù)進行至步驟1142，并中止檢測，程序繼續(xù)進行至步驟1138。
如果密封步驟是成功的，那么傳送系統(tǒng)1000將載帶器200移動至試樣卡自動裝載器系統(tǒng)500上，如步驟1134所示。之前已經介紹過這種試樣卡自動裝載器。
在步驟1136中，試樣卡自動裝載器工位500將試樣卡一次一個地裝載到培養(yǎng)工位600中的圓盤傳送帶上。培養(yǎng)器圓盤傳送帶可以旋轉或分度移動到任何可用位置，以容納下一試樣卡。
在步驟1138中，在完成步驟1136之后，傳送系統(tǒng)1000將帶有試管和移液管殘留物的載帶器200移動到裝載及卸載工位16。
在步驟1140中，使用者拆下載帶器200，并丟棄試管及其內容物。載帶器現(xiàn)在可以重復使用。
在步驟1144中，試樣卡100現(xiàn)在被安置在培養(yǎng)器工位600中，在這里，試樣卡將在恒溫下進行培養(yǎng)。
在步驟1146中，將試樣卡周期性地從圓盤傳送帶上的凹槽中推出，而將其放入試樣卡傳送系統(tǒng)700中，在該傳送系統(tǒng)內，試樣卡往返于讀取系統(tǒng)800地往復穿梭。對試樣卡中所有集池的讀取設計成每15分鐘進行一次。
在步驟1148中，通過光學模塊802獲得的透射比測量數(shù)據(jù)經由儀器10中的通訊端口或接口而傳送到單獨的工作站。
在步驟1150中，進行檢查，以確定試樣卡的讀取是否完成。例如通過檢查一個或多個集池中是否進行了反應，使得對試樣卡的周期性讀取可確定樣品的識別或樣品的敏感性。如果沒有完成檢測(即需要更多讀取工作)，那么程序繼續(xù)進行至路線1152，并將試樣卡送回圓盤傳送帶上的其凹槽中，以便進行更進一步的培養(yǎng)和另外的讀取工作，并重復步驟1144，1146，1148和1150。
如果在步驟1150中完成了讀取，那么就進行檢查，看看處置工位外罩904中的廢物容器是否填滿。如果已填滿，那么就在步驟1158通知使用者。如果未填滿，試樣卡傳送系統(tǒng)700將試樣卡一直移動到左邊并經過凸緣702的末端，并且試樣卡落入處置系統(tǒng)的斜槽910中，并掉在外罩904中的廢物容器中。
在步驟1162中，使用者定期清空廢物容器。
從以上所述中應該理解，已經介紹了一種利用試樣裝置對多個包含在敞口容器106中的試樣進行處理的方法，所述容器和試樣裝置100由載帶器200載帶；每個試樣裝置100都具有移液管102，其提供了試樣裝置100和其中一個容納在載帶器200中的流體容器106之間的流體連通，如圖7所示。該方法包括如下步驟將載帶器200手工放置到具有真空室304的真空工位300中，并對真空工位的真空室304施加真空，以便由此而將試樣成批傳送到試樣裝置100中；在已經完成移液操作之后，從真空工位的真空室304中手工取出載帶器200；
將載帶器200手工放置在遠離真空工位300的自動載帶器及試樣裝置處理子系統(tǒng)50中，并且利用傳送系統(tǒng)1000來自動地傳送載帶器。載帶器在試樣裝置處理子系統(tǒng)50中移動，該試樣裝置處理子系統(tǒng)具有能夠自動地進行以下操作的多個模塊a)密封試樣裝置(密封器工位400)、b)培養(yǎng)試樣裝置(培養(yǎng)工位600)和c)讀取試樣裝置(閱讀工位800)。如附圖所示，真空工位300和載帶器及試樣裝置處理子系統(tǒng)50集成在單個一體式的緊湊型試樣處理儀器10中。
根據(jù)試樣裝置的結構及其它因素，可構思出與所公開實施例的細節(jié)不同的變型。鑒于上述內容，本發(fā)明的范圍通過參考所附權利要求來確定。
權利要求
1.在一種使試樣裝置運動通過自動樣品檢測儀器的載帶器中，所述載帶器具有用于接受N個試樣裝置的N個接受結構，其中N是大于一的整數(shù)，每個接受結構用于接受一個試樣裝置，所進行的改進包括提供N個在所述載帶器中形成的光中斷定位特征，每個所述定位特征定位成與其中一個所述接受結構相配準，從而通過所述樣品檢測儀器中的固定的光中斷傳感器對其中一個所述定位特征的檢測，就檢測出放置在與所述定位特征相對應的所述接受結構中的試樣裝置的位置。
2.根據(jù)權利要求1所述的改進，其特征在于，所述載帶器在具有縱向軸線的方向上運動通過所述儀器，所述試樣裝置定向成在所述載帶器中處于與所述縱向軸線正交的方向上，其中，所述定位特征設置在所述載帶器上并且處于與所述載帶器在所述儀器中的運動方向平行的方向上。
3.根據(jù)權利要求2所述的改進，其特征在于，所述載帶器包括上表面和下表面以及第一側面區(qū)域及第二側面區(qū)域，其中，所述定位特征包括在從所述下表面上懸垂出的肋條中形成的空隙，所述肋條設置在所述第一側面區(qū)域與第二側面區(qū)域之間，所述固定的光中斷傳感器沿著所述載帶器的其中所述肋條越過所述光中斷傳感器的運動路徑而定位在所述儀器中。
4.根據(jù)權利要求1所述的改進，其特征在于，所述載帶器還包括具有把手的第一部分，以及相對的具有平面板的第二部分，所述面板用于接受與所述載帶器相關聯(lián)的條形碼。
5.根據(jù)權利要求1所述的改進，其特征在于，所述載帶器還包括N個試管接受結構，其定位成與所述N個試樣裝置接受結構相配準。
6.根據(jù)權利要求1所述的改進，其特征在于，所述載帶器還包括用于所述接受結構的字母數(shù)字混合編制的標記。
7.根據(jù)權利要求6所述的改進，其特征在于，所述字母數(shù)字混合編制的標記包括設在所述載帶器上的與所述接受結構相配準的數(shù)字1...N。
8.根據(jù)權利要求1所述的改進，其特征在于，所述試樣裝置包括具有多個集池的試樣卡。
9.一種用于在試樣裝置通過自動樣品檢測儀器的過程中保持住試樣裝置的載帶器，其包括具有上部分、下部分以及第一側面部分及第二側面部分的主體；位于所述上部分中的接受結構，其用于保持住多達N個試樣裝置以及多達N個含有試樣的試管；包括把手的部分，以及具有用于接受機器可讀標記的平面板的相對部分；和N個光中斷定位特征，每個所述定位特征都定位成與其中一個所述接受結構相配準，因而通過所述樣品檢測儀器中的固定的光中斷傳感器對其中一個所述定位特征的檢測，就檢測出放置在與所述定位特征相對應的接受結構中的所述試樣裝置的位置。
10.根據(jù)權利要求9所述的載帶器，其特征在于，所述試樣裝置包括具有多個集池的試樣卡。
11.根據(jù)權利要求9所述的載帶器，其特征在于，所述載帶器還包括用于所述接受結構的字母數(shù)字混合編制的標記。
12.根據(jù)權利要求11所述的載帶器，其特征在于，所述字母數(shù)字混合編制的標記包括設于所述載帶器上的與所述接受結構相配準的數(shù)字1...N。
全文摘要
一種用于在試樣裝置移動通過樣品檢測儀器過程中保持住N個試樣裝置的載帶器。每個試樣裝置都保持在載帶器的接受結構如凹槽中。這種載帶器還包括N個光中斷定位特征，每個定位特征都設置成與其中一個接受結構配準(從而與試樣裝置配準)。該儀器包括固定式光中斷傳感器，其用于在載帶器穿過儀器時檢測定位特征的位置。在所示的實施例中，該定位特征包括在載帶器下表面的肋條上形成的空隙。光中斷傳感器定位在載帶器的行進路徑的下方，因而當載帶器運動經過傳感器時，就可檢測到該空隙，從而檢測該試樣裝置的位置。
文檔編號G01N35/00GK1882390SQ200480031305
公開日2006年12月20日 申請日期2004年8月13日 優(yōu)先權日2003年10月28日
發(fā)明者M·J·朱斯丁, J·C·畢曉普, D·L·霍珀, M·J·范寧 申請人:拜奧梅留克斯公司