DE69832098T2

DE69832098T2 - Fluorimeter für immunoassay

Info

Publication number: DE69832098T2
Application number: DE69832098T
Authority: DE
Inventors: F. Kenneth BUECHLER; M. Joseph ANDERBERG; H. Paul MCPHERSON
Original assignee: Biosite Inc
Current assignee: Alere San Diego Inc
Priority date: 1998-01-05
Filing date: 1998-12-15
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2018-12-16
Also published as: WO1999035486A1; US20030049175A1; AU1914799A; DE69832098D1; JP2006153888A; US20040241047A1; US7416700B2; US6830731B1; EP1046028B1; ES2251791T3; CA2314995C; EP1046028A1; EP1657543A1; ATE308038T1; CA2314995A1; JP2002501171A

Description

VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung betrifft das Dokument US 6 074 616 mit dem Titel "Media Carrier for an Assay Device" und das Dokument US 6 194 222 mit dem Titel "Methods for Monitoring the Status of Assays and Immunoassays".
HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein Fluorometer, und insbesondere ein System und Verfahren zum Durchführen von automatisierten Fluoreszenzmessungen.
2. Verwandter Stand der Technik
Herkömmliche zum Durchführen von Fluoreszenzmessungen verwendete medizinische Vorrichtungen sind große, festgelegten Zwecken dienende Einrichtungen. Typische Fluorometer sind Tischgeräte, die sich nicht ohne weiteres von einem Ort zu einem anderen transportieren lassen. Darüber hinaus lassen sich herkömmliche Fluorometer nur schwer durch den Benutzer programmieren oder in sonstiger Weise durch den Benutzer konfigurieren, um mehrere unterschiedliche Arten von Untersuchungen durchführen zu können. Vielmehr sind herkömmliche Fluorometer werkseitig programmiert, um ein vordefiniertes Untersuchungsprotokoll durchzuführen.
Um eine Untersuchung mittels eines herkömmlichen Fluorometers durchzuführen, gewinnt eine Laborfachkraft eine Probe. Die Probe kann ein biologisches Fluid, z.B. Blut, Serum, Plasma, Urin, ein Fäkalextrakt und dergleichen sein, oder kann eine Umweltprobe, z.B. Wasser, eine Bodenprobe, eine Chemikalie und dergleichen sein, oder kann ein Nahrungsmittelextrakt sein. Im Falle einer Blutprobe wird das Blut zunächst mittels einer Zentrifuge in Plasma oder Serum, das schließlich als Probe dient, und in zelluläre Anteile aufgespalten. Die Probe wird anschließend gewöhnlich in ein kleines Teströhrchen eingebracht, das in das Fluorometer eingeführt wird. Da das herkömmliche Fluorometer in der Lage ist, mehrere Proben aufzunehmen, gibt die Fachkraft ein Identifizierung der Probe und die Position des Teströhrchens in das Fluorometer ein.
Nachdem ein oder mehrere Proben enthaltende Teströhrchen in dem Fluorometer positioniert sind, beginnt die Untersuchung. Herkömmliche Fluorometer benutzen Roboter, um die Probe und die Reagenzien zu pipettieren und um ein oder mehrere optische Sensoren an der Probe vorbei zu positionieren, um die erforderlichen Messwerte zu erhalten. Die erfassten Werte werden gemeinsam mit den zugehörigen Positionsbezeichnungen der Teströhrchen aufgezeichnet. Die Positionsbezeichnung dient zur Identifizierung der Probe.
Die US 5 695 949 offenbart eine Glucosetestvorrichtung, in der eine Lichtquelle, beispielsweise eine LED, einen Lichtstrahl auf den Ablesebereich einer Testträger projiziert, und es wird von diesem Ablesebereich diffus reflektiertes Licht durch einen Detektor erfasst, dessen Aus gangssignale durch einen Mikroprozessor unter Verwendung eines Arbeitsspeicher-IC's verarbeitet werden, der Konzentrationsdaten des oder der Analyten auf einem Display ausgibt.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung schafft ein System und Verfahren zum Durchführen von automatisierten Fluoreszenzmessungen. Gemäß der Erfindung ist ein Fluorometer oder Fluoreszensspektrometer geschaffen, das in der Lage ist, verbesserte operative Eigenschaften für das Messen von Analyten in einer Probe zu ermöglichen. Eine besondere Bedeutung des Systems und Verfahrens liegt darin, dass es von ausgebildeten Laboranten oder auch fachfremden Personen in einem Labor oder in einer sonstigen Umgebung als Werkzeug zum raschen und bequemen Erfassen von Analyten verwendet werden kann. Gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen der Erfindung können zu dem Fluorometer gehören: ein optischer Block, ein austauschbares Speichermedium, ein interner Prozessor, eine Datenkommunikationsschnittstelle und interne Datenspeicher.
Das System und das Verfahren enthalten im Allgemeinen das Fluorometer und eine Test- oder Versuchsvorrichtung. Die Testträger wird in Verbindung mit dem Fluorometer verwendet, um ein Ergebnis über die Konzentration oder die Anwesenheit eines Analyten in einer Probe zu erhalten. Zu Beispielen von Analyten zählen Chemikalien, Proteine, Peptide, Bakterien, Viren, Nucleinsäuren, zelluläre Organellen, Zellen, Rezeptoren und dergleichen. Die Testträger kann Reagenzien beinhalten, die zum Durchführen einer immu nologischen oder chemischen Reaktion erforderlich sind, wobei eine solche Reaktion eine Änderung der Fluoreszenz einer mit den Reagenzien behandelten Probe hervorruft. Zu den Reagenzien können Chemikalien, Antikörper, Peptide, Analyte, Analytanaloge gehören, und diese Reagenzien können an fluoreszierende Marker oder an feste Phasen gebunden werden oder nicht.
In einem Ausführungsbeispiel ist das Wechselspeichermedium unter Verwendung eines ROM-Chips oder einer sonstigen Speichereinrichtung verwirklicht, die sich über eine Schnittstelle an das Fluorometer anschließen lässt, um Bedienungsanweisungen sowie Kalibrierkurven und Steuerungs- und Kalibrierungsdaten zur Verfügung zu stellen. Vorzugsweise ist die Speichereinrichtung an einem Träger angebracht, der sich problemlos einsetzen und entfernen lässt, so dass sich eine Vielzahl von Speichereinrichtungen, die spezielle Datensätze enthalten, ohne weiteres austauschen lassen. Auf diese Weise kann das Fluorometer leicht und auch wieder programmiert werden, um unterschiedliche Untersuchungen und Kalibrierungen durchzuführen.
Darüber hinaus kann das Wechselspeichermedium unter Verwendung eines austauschbaren Mediums verwirklicht werden, z.B. durch eine Scheibe (CD/DVD) und ein Plattenlaufwerk. Die CD/DVD kann Testdatensätze für eine oder mehrere Arten von durchzuführenden Untersuchungen enthalten. Die Testdatensätze können Untersuchungsanweisungen und Kalibrierkurven für die Untersuchung sowie sonstige Programmdaten und Kalibrierungs- und Steuerungsdaten für das Instrument beinhalten.
Eine Datenkommunikationsschnittstelle kann enthalten sein, um einen Datenaustausch zwischen dem Fluorometer und einer oder mehreren anderen Vorrichtungen zu erleichtern. Die Datenkommunikationsschnittstelle kann eine verdrahtete oder drahtlose Schnittstelle beinhalten, die unmittelbare oder vernetzte Datenkommunikationen ermöglicht. Die Datenkommunikationsschnittstelle kann verwendet werden, um Testdatensätze herunterzuladen, zu denen beispielsweise Testidentifiktationen, Untersuchungsanweisungen und Kalibrierkurven, sowie sonstige Programmdaten und Kalibrierungs- und Steuerungsdaten gehören. Die Datenkommunikationsschnittstelle ist ferner dazu geeignet, dem Fluorometer zu ermöglichen, Verarbeitungsaufgaben mit anderen Vorrichtungen, beispielsweise mit einem Rechner oder einem anderen Prozessor, zu teilen. Eine derartige Schnittstelle (ob verdrahtet oder drahtlos) kann beispielsweise mittels einer RS-232-, Infrarot- oder Modemschnittstelle für eine unmittelbare Verbindung, oder mittels einer Netzwerkschnittstelle für Netzwerkdatenaustausch mit einem oder mehreren Prozessoren verwirklicht werden.
Bei einem Anwendungsszenario wird die Datenkommunikationsschnittstelle verwendet, um es einem Arzt oder einer sonstigen medizinischen Fachkraft in einer Gesundheitseinrichtung (z.B. einer Arztpraxis, einer Klinik, einem Untersuchungszentrum, einem Hospital, oder einer sonstigen Ge- sundheitsfürsorgestelle oder Einrichtung) zu ermöglichen, mit Blick auf die Auswahl der Untersuchungen, die an einem bestimmten Patienten durchzuführen sind, Untersuchungsanweisungen an das Fluorometer zu übermitteln. Die Schnittstelle kann ferner verwendet werden, um Untersuchungsergebnisse an eine Gesundheitseinrichtung weiterzuleiten, um eine medizinische Fachkraft über die Ergebnisse zu informieren. Untersuchungsergebnisse und eine Liste ausgeführter Untersuchungen können für Zwecke der Patientendiagnose, Datenaktualisierung, Gebührenverrechnung und für sonstige Zwecke an vielfältige Stellen übermittelt werden.
Bei einem alternativen Anwendungsszenario kann ein Patient Tests zu Hause durchführen, und die Daten der Testergebnisse und Anweisungen können über die Datenkommunikationsschnittstelle mit einer Gesundheitseinrichtung ausgetauscht werden. In diesem Ausführungsbeispiel können die erforderlichen Untersuchungen an Patienten, die eine häufige Überwachung benötigen, durchgeführt werden, ohne dass diese sich für jede erforderliche Untersuchung zu einer Gesundheitseinrichtung begeben müssen, wie es beispielsweise möglicherweise im Falle von Patienten erforderlich ist, die tägliche Verabreichungen therapeutischer Medikamente erhalten.
Bei noch einem weiteren Anwendungsszenario kann eine Fachkraft im Feldeinsatz eine Wasser- oder Bodenkontamination erfassen und die Ergebnisse über ein Mobiltelefon oder ein anderes Datenkommunikationsmedium an eine Behörde übermitteln, um diese über den Fortschritt einer Dekontaminierungsmaßnahme zu informieren.
Interne Datenspeicher können verwendet werden, um Programmanweisungen (einschließlich Untersuchungsanweisungen), Kalibrierungskurven, Steuerungs- und Kalibrierungsdaten sowie andere während des Betriebs des Fluorometers verwendete Daten zu speichern. Ein interner Datenspeicher kann ferner Registerspeicherplätze für die Speicherung von Operanden vorsehen. Interne Datenspeicher können beispielsweise mittels RAM- oder DRAM-Technologie oder einer sonstigen Arbeitsspeichertechnologie verwirklicht werden. Plat tenspeicherplätze oder sonstige Speicherräume können verwendet werden, um den internen Datenspeicher mit Blick auf einen Kompromiss zwischen Speicherkosten und Zugriffslatenzzeit zu ergänzen. Ferner können Cache-Technologien verwendet werden, um den Betrieb zu optimieren.
Ein Datenspeicher, ob intern fest oder wechselbar, kann verwendet werden, um Testdaten zu speichern, die eine oder mehrere Untersuchungen betreffen, die an einer oder mehreren Proben durchgeführt wurden oder durchzuführen sind. Zu den Testdaten können Daten gehören, wie z.B. Patientenidentifikation und sonstige Patientendaten, Probenidentifikation, Identifizierung einer oder mehrerer an der Probe durchgeführter Untersuchungen, Datum und Uhrzeit der Durchführung der Untersuchungen, Versuchsbedingungen, Testergebnisse, spezielle Daten von Reagenzien, wie Stückzahlen und Ablaufdatierungen, und sonstige relevante Daten. Die Testdaten können in einem Datensatz gespeichert werden, der sich mittels beispielsweise der Patientenidentifikation oder einer anderen indizierenden Bezeichnung mit einem Index versehen lässt.
Vielfältige Benutzerschnittstellen können vorgesehen sein, um einem Benutzer die Bedienung zu erleichtern und die Handhabung des Fluorometers zu verbessern. Eingabeschnittstellen können Dateneingabevorrichtungen wie z.B. Tastatur, Tastenfeld, Touchscreen-Display, Maus, Spracherkennungseingabe oder eine sonstige Dateneingabevorrichtung umfassen. Zu Ausgabeschnittstellen können ein Bildschirm oder Monitor, Drucker, Lautsprecher oder eine sonstige Ausgabeeinrichtung gehören.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel enthält der Testvor richtungsmechanismus einen motorisch angetriebenen Mechanismus zum Transportieren der Testträger in dem Fluorometer. Zu Beispielen eines solchen motorisch angetriebenen Mechanismus gehören beispielsweise jene, wie sie in den US-Patenten 5 458 852 und US 5 922 615 beschrieben sind. Die Bewegung der Testträger in dem Fluorometer dient dazu, die diagnostische Bahn der Testräger gegenüber einem optischen Block geeignet zu positionieren, so dass ein oder mehrere fluoreszierende Bereiche oder Zonen der Testträger vermessen werden können. Die Intensität oder das Vorhandensein von Fluoreszenz in dem Messweg kennzeichnet die Konzentration oder Anwesenheit eines Analyten in der Probe. Der optische Block kann eine Lichtquelle, einen Detektor und eine Optik beinhalten, die dazu dienen, die Probe anzuregen, bzw. die Fluoreszenz der angeregten Probe zu erfassen. In einem Ausführungsbeispiel ist die Probe auf dem Testträger angeordnet. Der Testvorrichtungsmechanismus kann die Fähigkeit haben, die Testträger an dem optischen Block vorbei zu bewegen, so dass die Fluoreszenz eines oder mehrerer Bereiche längs des Messwegs der Vorrichtung gemessen werden kann. Dementsprechend basiert ein Vorteil der Erfindung gemäß diesem Ausführungsbeispiel darauf, das sich im Bedarfsfall verbesserte Testalgorithmen für die Messung der Fluoreszenz der Probe anwenden lassen.
Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung ist, dass die Datenkommunikationsschnittstelle verwendet werden kann, um den Anschluss des Fluorometers an Netzwerke, beispielsweise einer Klinik oder einer sonstigen Gesundheitseinrichtung, oder an sonstige Datennetzwerke zu ermöglichen, wobei das Fluorometer in der Lage ist, für die Durchführung der Untersuchungen möglicherweise erforderliche Daten abzurufen und andere Daten einschließlich der Testergebnisse herun terzuladen. Darüber hinaus kann die Datenkommunikationsschnittstelle verwendet werden, um in Zusammenwirken mit dem Fluorometer mit einem eigenständigen Rechner, beispielsweise einem PC oder einem Büro- oder einem Behördenrechner verbunden zu werden. In diesen Konfigurationen kann das Fluorometer die Verarbeitungs- und Peripheriegerätekapazitäten des eigenständigen Rechners oder Netzwerkressourcen nutzen, um die eigenen Verarbeitungs- und Schnittstellenkapazitäten zu ergänzen. In noch einer weiteren Konfiguration ist das Fluorometer in der Lage, über eine Schnittstelle Daten mit einem über eine Schnittstelle mit einem Netzwerk verbundenen bestehenden Gerät auszutauschen, beispielsweise einem in der Notfallabteilung oder Intensivstation einer Klinik vorhandenen Gerät, das Medikationen zur Verwendung für das Klinikpersonal ausgibt. Ein Anschließen des Fluorometers über eine Schnittstelle an ein bestehendes Gerät weist Vorteile auf, insofern als der Schnittstellencode des Fluorometers für das Gerät ein spezifischer Kode sein kann, wohingegen der Schnittstellencode des Geräts abhängig von dem Standort des Geräts, beispielsweise in unterschiedlichen Kliniken mit unterschiedlichen Softwareschnittstellencodes, variiert werden kann.
Beispielsweise kann das Fluorometer in einem Ausführungsbeispiel als eine tragbare in der Hand zu haltende Testeinrichtungskomponente betrieben werden, die zum Untersuchen von Blutproben dient. Die tragbare, in der Hand zu haltende Einheit kann in diesem Falle über eine Schnittstelle mit einen Rechner oder einem Rechnernetzwerk verbunden werden, um Testergebnisse hochzuladen, oder um auf einfache Weise sonstige im Zusammenhang mit der Untersuchung stehende Daten auszutauschen und die Prozessorleistung des Rechners oder des Rechnernetzwerks für die Durchführung der aktuellen Testdatenverarbeitung teilweise oder ganz zu nutzen. In noch einem Ausführungsbeispiel lassen sich Testdatensätze oder sonstige relevante Daten von der externen Instanz herunterladen, um das Fluorometer mit einer Anleitung hinsichtlich der an einer speziellen Probe durchzuführenden Untersuchungen auszustatten. Diese Anleitung kann in Form von vollständigen Untersuchungsanweisungen oder einfach als eine Identifizierung einer durchzuführenden Untersuchung vorliegen, für die die Anweisungen intern in dem Fluorometer gespeichert sind. In einem weiteren Ausführungsbeispiel lassen sich die an ein Netzwerk ausgegebenen Daten in Echtzeit nutzen, um Notfallpatienten zu diagnostizieren und zu behandeln.
Noch ein weiteres Merkmal der Erfindung basiert darauf, dass auf dem Testträger ein kodiertes Etikett, beispielsweise ein Strichcodeetikett oder ein Magnetstreifen, vorgesehen ist, um ein Kodieren von Proben-, Untersuchungs- oder Reagensdaten zu ermöglichen. Probendaten können beispielsweise eine Identifizierung der Probe und des Probentyps, eine Identifizierung des Patienten, von dem die Probe genommen wurde, eine Kennzeichnung der ein oder mehrerer an der Probe durchzuführenden Untersuchungen, sowie sonstige Daten beinhalten. Reagensdaten können den Typ der Reagenzien in einer Vorrichtung, artikelspezifische Daten, z.B. Kalibrierungs- und Verfallsdaten beinhalten. Sobald eine Probe einwandfrei etikettiert ist, ist keinerlei manueller Eingriff des Benutzers für eine Eingabe dieser Daten mehr erforderlich. In voll automatisierten Ausführungsbeispielen werden diese Daten gemeinsam mit Testergebnissen und anderen relevanten Daten gespeichert, um einen genauen Datensatz der Untersuchungen und der Testergebnisse zu erzeugen und zu aktualisieren. Auf diese Weise wird die Wahrschein lichkeit für Bedienungsfehler hinsichtlich einer irrtümlichen Identifizierung einer Probe oder einer sonstigen fehlerhaften Eingabe von untersuchungsrelevanten Daten auf ein Minimum reduziert. Darüber hinaus können Testergebnisse und andere die Untersuchung betreffende Daten automatisch gemeinsam mit der Patientenidentifikation und sonstigen zugeordneten Daten gespeichert werden, so dass auf Daten für einen Patienten problemlos zugegriffen werden kann.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung basiert auf dem Einsatz eines Kodierers, beispielsweise eines Magnetstreifenkodierers, in dem Gerät, um Daten auf einem Testträger zu kodieren. Beispielsweise können Patientendaten, die beispielsweise die Patientenidentifiktationsnummer, durchzuführende Untersuchungen und dergleichen betreffen, über das Tastenfeld des Geräts oder über einen zentralisierten Rechner eingegeben werden, der die Daten auf das Fluorometer herunterlädt. Der Kodierer schreibt die Daten auf den Testträger, so dass ein Lesegerät, wenn der Benutzer die Testträger in das Fluorometer einführt, die auf dem Testträger aufgezeichneten Daten ausliest und die Testergebnisse mit den kodierten Daten zusammenführt. Die zusammengeführten Daten können in dem Fluorometer gespeichert werden und für eine Echtzeit- oder für eine spätere Analyse an ein Netzwerk übermittelt werden.
Noch ein weiteres Merkmal der Erfindung basiert darauf, dass eine interne Datenspeicherung vorgesehen sein kann, so dass Patientendaten und Testergebnisse in Form eines Anamneselogbuchs verfolgt werden können. Beispielsweise kann im Falle eines tragbaren, in der Hand zu haltenden Geräts ein Benutzer oder eine Fachkraft in einem vorgegebenen Zeitintervall mehrere Blutproben testen. Die Testergebnisse können gemeinsam mit der Identifizierung des Patienten in der lokalen Datenbank gespeichert werden, damit ein Anamneselogbuch über Untersuchungen und Testergebnissen geführt wird. Dieses Anamneselogbuch kann dann über die Datenkommunikationsschnittstelle heruntergeladen oder auf Wechselmedien gespeichert werden.
Noch ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, dass die Identifizierung des Patienten in Fern- oder in Heimanwendungen auf einer (als ANI (Automatic Number Identification) bezeichneten) automatischen Nummernidentifizierung basieren kann. In diesem Ausführungsbeispiel wird das durch das Telefonnetz übermittelte ANI-Signal, wenn das Fluorometer des Patienten die entfernt angeordnete Gesundheitseinrichtung über ein Telefonnetz anwählt, von der Einrichtung verwendet, um den Patienten, von dem die Datenübertragung ausgegangen ist, zu identifizieren. Die ANI kann anstelle oder zusätzlich zu einer auf dem kodierten Label basierenden Identifizierung des Patienten verwendet werden, um eine Gegenprüfung hinsichtlich potentieller Identifizierungsfehler zu ermöglichen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie die Konstruktion und die Arbeitsweise vielfältiger Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Einzelnen anhand der beigefügten Zeichnungen im folgenden erläutert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt schematisch ein Beispiel einer funktionalen Architektur eines Fluorometers, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 veranschaulicht allgemein ein Anwendungsszenario des Fluorometers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 zeigt schematisch ein Beispiel einer funktionalen Architektur des Testvorrichtungsmechanismus gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4 veranschaulicht in einem Diagramm eine exemplarische Verwirklichung des Fluorometers im Zusammenhang mit einer Gesundheitseinrichtung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
5 zeigt schematisch veranschaulichend ein Anwendungsszenariodes Fluorometers in Verbindung mit einer Gesundheitseinrichtung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
6 veranschaulicht in einem Diagramm eine exemplarische Verwirklichung des Fluorometers in Verbindung mit einem gesonderten Rechner, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
7 veranschaulicht schematisch ein Verfahren zum Testen mehrere Probenbereiche, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
8 veranschaulicht schematisch ein Verfahren zum Eliminieren eines Hintergrundsignals aus den Testergebnissen, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
9 zeigt schematisch veranschaulichend ein Beispiel von Spotorten bezogen auf die Signalamplituden, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
10 veranschaulicht schematisch ein Verfahren zum Integrieren einer Fluoreszenzintensität über den Testbereich, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
11 zeigt schematisch veranschaulichend ein optisches Paket, das verwendet wird, um die Probe anzuregen und das Signal entgegenzunehmen, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
12, die 12A und 12B enthält, veranschaulicht schematisch eine exemplarische Verwirklichung eines Chipträgers, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
13 zeigt schematisch veranschaulichend ein Ausführungsbeispiel einer Vorderkante des in 12 dargestellten Chipträgers mehr im Einzelnen.
14 veranschaulicht in einem Diagramm eine exemplarische Verwirklichung eines auf einer Leiterplatte angebrachten ROM-Chips, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
15 zeigt schematisch veranschaulichend eine Schnittansicht eines Schlitzes und einer Nase, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
16 veranschaulicht in einem Blockdiagramm ein exem plarisches Rechnersystem, in dem Elemente und Funktionalität der Erfindung durchgeführt sind, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und Verfahren zum Durchführen von Fluoreszenzmessungen, einschließlich einer Verbesserung der Funktionalität. 1 zeigt schematisch veranschaulichend ein funktionelles Blockdiagramm eines verbesserten Fluorometers oder Fluoreszensspektrometers, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 veranschaulicht Beispiele der Funktionalitäten, die im Zusammenhang mit dem automatisierten Fluorometer mit Blick auf ein Beispiel einer physikalischen Architektur, nämlich einen zentralen Bus, verwendet werden können. Nach dem Lesen dieser Beschreibung wird es für einen durchschnittlich ausgebildeten Fachmann klar sein, wie sich eine beliebige oder sämtliche der beschriebenen Funktionalitäten mittels einer oder mehrerer alternativer Architekturen verwirklichen lassen.
Zu dem verbesserten Fluorometer oder Fluoreszensspektrometer gehören gemäß dem in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ein Prozessor 104, eine Spannungsquelle 108, eine Benutzerschnittstelle 112, ein Arbeitsspeicher 116, eine Datenkommunikationsschnittstelle 120, eine Testträgeraufnahme 124, eine Speichervorrichtung 128 und Wechelspeichermedien. In dem in 1 veranschaulichten Beispiel gehören zu den auswechselbaren Medien ein ROM-Chip 136 und eine ROM-Chip-Steckfassung 132 sowie ein Plattenlaufwerk 138. Jede beliebige oder sämtliche dieser Funktionalitäten können abhängig von der speziellen Anwendung im Zusammenhang mit einem verbesserten Fluorometer enthalten sein.
Der Prozessor 104 steuert den Betrieb des Fluorometers und ermöglicht außerdem eine Steuerung der vielfältigen Funktionalitäten, die mit dem Fluorometer bereitgestellt sind. Der Prozessor 104 kann ein zentraler Prozessor sein, der die Funktionalität über eine Busarchitektur oder eine sonstige Datenkommunikationsschnittstelle steuert. Alternativ kann der Prozessor 104 beispielsweise durch Verteilung der Verarbeitungsfunktionen auf eine oder mehrere der vielfältigen Komponenten verwirklicht werden, die verwendet werden, um die Funktionalitäten des Fluorometers zu erbringen.
Die Spannungsquelle 108 dient dazu, die erforderliche Stromversorgung für das Fluorometer und seine Komponenten bereitzustellen. Die Spannungsquelle 108 kann durch Akkumulatoren/Batterien, Solarzellen, zum Ändern der Eingangsspanung dienende Transformatoren oder sonstwie verwirklicht werden, die den Komponenten geeignete elektrische Leistung liefern. In einem Ausführungsbeispiel ist die Spannungsquelle 108 durch Akkumulatoren, beispielsweise NiCad- oder Nickel-Metallhydridakkumulatoren verwirklicht, die mit einem Ladegerät wieder aufgeladen werden können, das an die Wechselspannung einer herkömmlichen Steckdose angeschlossen werden kann. Die Verwendung von Akkumulatoren stellt eine praktikable Energiequelle für tragbare Anwendungen dar.
Die Benutzerschnittstelle 112 stellt eine oder mehrere Vorrichtungen zur Verfügung, durch die ein Benutzer in der Lage ist, Daten mit einem Fluorometer auszutauschen. In einem Ausführungsbeispiel enthält die Benutzerschnittstelle 112 ein Tastenfeld 162, ein Display 164 und einen Drucker 166. Zusätzliche oder alternative Schnittstellen können vorgesehen sein, beispielsweise eine Tastatur, eine Maus, ein Trackball, ein Touchscreen-Display oder sonstige Benutzerschnittstelleneinrichtungen.
In einem Ausführungsbeispiel ist das Tastenfeld 162 ein kleines alphanumerisches Tastenfeld, das dem Benutzer Eingabetasten zur Verfügung stellt, um das Steuern der Funktionalität des Fluorometers zu erleichtern. Das Tastenfeld 162 kann auch Spezialfunktionstasten aufweisen, um Vorgänge mit einem einzigen Tastendruck ausführen zu können. Die Funktionstasten können in Abhängigkeit von der Anwendung für eine Durchführung spezifizierter Funktionen oder Anwenderprogramme vorprogrammiert sein. Das Display 164 kann mittels einer Reihe unterschiedlicher Displaygeräte verwirklicht werden, beispielsweise durch ein kleines monochromatisches LCD-Display. Ein kleines LCD-Display ist im Falle von tragbaren Anwendungen bevorzugt, da es einfach abzulesen ist und wenig Strom verbraucht. Für stationäre Anwendungen kann das Display 164 beispielsweise durch ein CRT- oder ein Farb-LCD-Display verwirklicht werden.
Desgleichen kann der Drucker 166 unter Verwendung einer Vielfalt von unterschiedlichen Drucktechniken verwirklicht werden. Beispielsweise kann der Drucker 166 im Falle des tragbaren Ausführungsbeispiels durch einen kleinen Thermodrucker verwirklicht werden, wie er beispielsweise bei Taschenrechnern oder kleinen Addiermaschinen anzutreffen ist. Für stationäre Anwendungen oder im Falle von Anwendungen, in denen ein tragbarer Fluorometer sich zugunsten der Mobilität von dem Drucker abtrennen lässt, ist es möglich größere Drucker zu verwenden.
Der Arbeitsspeicher 116 wird verwendet, um Speicherraum für Programmdaten oder für sonstige von dem Prozessor 104 während des Betriebs verwendete Daten bereitzustellen. Der Arbeitsspeicher 116 kann durch vielfältige RAM- oder ROM-Arbeitsspeichereinrichtungen verwirklicht werden. Der Arbeitsspeicher 116 kann beispielsweise verwendet werden, um Bedienungsanweisungen zu speichern, und um Arbeitsspeicherregister für den Betrieb und die Speicherung bereitzustellen. Der Arbeitsspeicher kann ferner in Verbindung mit einer Speichervorrichtung 128, beispielsweise einer Plattenspeichervorrichtung verwendet werden. Die Speichervorrichtung 128 kann auch verwendet werden, um Programmanweisungen, Steuerungs- und Kalibrierungskurven, operative Daten, Anamneselogbücher und sonstige Daten zu speichern, die möglicherweise auf Wunsch in dem Fluorometer gespeichert werden sollen. Vorzugsweise dient die Speichervorrichtung 128 zum Speichern großer Datenmengen, und der im Allgemeinen kostspieligere jedoch raschere Arbeitsspeicher 116 dient lediglich zum Speichern von Daten, auf die häufiger oder rascher zugegriffen werden muss. Ein Cache-Speicher kann vorgesehen sein, um Latenzzeiten zu minimieren, die mit dem Abrufen häufig verwendeter Daten aus der Speichervorrichtung 128 auftreten.
Die ROM-Chip-Steckfassung 132 kann enthalten sein, um ein Schnittstellenmittel vorzusehen, durch das sich ein ROM-Chip 136, der Programmanweisungen, Kalibrierungskurven, Steuerungsdaten oder sonstige Daten enthält, mit dem Fluorometer verbinden lässt.
Die Datenkommunikationsschnittstelle 120 kann vorgesehen sein, um es dem Fluorometer zu ermöglichen, Daten mit vielfältigen externen Vorrichtungen auszutauschen. In Ab hängigkeit von den gewünschten Anwendungen und der Umgebung, in der das Fluorometer verwendet wird, können vielfältige alternative Datenkommunikationsschnittstellen vorgesehen sein. Die Datenkommunikationsschnittstelle 120 kann verwirklicht werden, in dem verdrahtete und/oder drahtlose Schnittstellen vorgesehen sind, beispielsweise eine RS-232-Schnittstelle, eine Infrarotschnittstelle, eine HF-Schnittstelle, eine Netzwerkschnittstelle oder eine sonstige für die betreffende Anwendung geeignete Datenkommunikationsschnittstelle. Durch den Einsatz der Datenkommunikationsschnittstelle 120 ist das Fluorometer in der Lage, mit anderen Instanzen Daten, wie z.B. Testergebnisse, Untersuchungstatistiken und andere Daten, gemeinsam zu nutzen, sowie Daten und Befehle von externen Instanzen entgegenzunehmen.
Der Testvorrichtungsmechanismus 124 wird verwendet, um die Fluoreszenzmessungen an der Probe durchzuführen, um die Anwesenheit oder Konzentration eines oder mehrerer Analyte abzuklären. In einem Ausführungsbeispiel ist der Testvorrichtungsmechanismus 124 ein Gleitmechanismus, der dazu dient, eine kleine tablettartige Vorrichtung, beispielsweise eine Testträger aufzunehmen. Der Testvorrichtungsmechanismus 124 enthält die optischen Komponenten, die benötigt werden, um die Fluoreszenzmessungen durchzuführen, sowie einen Schlitten, mittels dem die Testträger gleitet, um die zu testenden Bereiche an der richtigen Stelle zu positionieren, damit die Fluoreszenz reproduzierbar gemessen werden kann. In einem Ausführungsbeispiel wird der Mechanismus motorisch angetrieben, so dass es möglich ist, die Testträger automatisch zu beladen und aus dem Fluorometer auszuwerfen, sowie während des Tests gegenüber der Optik zu positionieren. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Testträger mittels dem Schlitten entlang eines Pfades bewegt, an dem die Optik vorgesehen ist, die verwendet wird, um die Probe anzuregen und die Fluoreszenz zu erfassen. Der Pfad auf dem die in dem Testträger vorhandene Fluoreszenz gemessen wird, wird als Messpfad der Vorrichtung bezeichnet.
In einem Ausführungsbeispiel können sämtliche für die Bedienung des Fluorometers erforderlichen Daten und Befehle auf dem ROM-Chip 136 gespeichert sein. In diesem Ausführungsbeispiel besteht wenig oder gar kein Bedarf nach durch den Arbeitsspeicher 116 und die Speichervorrichtung 128 bereitzustellenden Funktionalitäten. Mit anderen Worten, es werden in einem Ausführungsbeispiel sämtliche der Arbeitsspeicheranforderungen des Fluorometers durch den ROM-Chip 136 bedient. In alternativen Ausführungsbeispielen werden die Arbeitsspeicheranforderungen von einer beliebigen oder von sämtlichen dieser Speichervorrichtungen gemeinsam verwendet oder auf diese verteilt.
In einem Ausführungsbeispiel wird ein austauschbares Speichermedium, beispielsweise der ROM-Chip 136 oder eine CD/DVD/Platte in dem Plattenlaufwerk 138 verwendet, um dem Fluorometer Bedienungsanweisungen zur Verfügung zu stellen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist diese Speichereinrichtung ein ROM-Chip 136. Die Funktionalität des Fluorometers ist mit Blick auf dieses bevorzugte Ausführungsbeispiel beschrieben. Nach dem Lesen dieser Beschreibung wird es für einen durchschnittlich ausgebildeten Fachmann klar sein, wie sich ein Wechselspeichermedium auch mittels anderen Speichervorrichtungen verwirklichen lässt. Zusätzlich zu den Bedienungsanweisungen kann der ROM-Chip 136 ferner verwendet werden, um dem Fluorometer andere re levante Daten, die zum Steuern und Kalibrieren des Fluorometers dienen, sowie Kalibrierungskurven zum Durchzuführen der vielfältige Untersuchungen zur Verfügung zu stellen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der ROM-Chip 136 Testsoftware auf, die verwendet wird, um einen oder mehrere Tests durchzuführen. Beispielsweise kann eine Testsoftware Programmanweisungen beinhalten, die dazu dienen, das Fluorometer anzuweisen, einen oder mehrere fluorometrische Tests an einer Probe durchzuführen. In Abhängigkeit von auf dem ROM-Chip verfügbaren Arbeitsspeicherplatz und von dem Umfang der Testsoftware können eine oder mehrere Tests mittels eines einzigen ROM-Chips 136 vorgesehen sein.
In einem Ausführungsbeispiel ist jeder unterschiedliche Typ eines Tests bzw. Untersuchung auf jeweils einem ROM-Chip vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel wird der ROM-Chip 136 in der Fassung 132 jedesmal, wenn die Durchführung eines anderen Typs einer Untersuchung gewünscht ist, durch den die gewünschte Testsoftware enthaltenden passenden ROM-Chip 136 ersetzt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel können die Testsoftware und zugeordnete Kalibrierungs- und Steuerungsdaten, sowie Software für mehrere Untersuchungen auf einem einzigen ROM-Chip 136 vorgesehen sein. In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel lässt sich die Häufigkeit den ROM-Chip 136 auszutauschen auf ein Minimum reduzieren. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Software des ROM-Chips 136 auf das Fluorometer heruntergeladen, so dass von dem Fluorometer auf eine Anzahl von Tests zugegriffen werden kann, ohne den ROM-Chip 136 auszutauschen.
In Fällen, in denen mehrere Tests auf einem einzelnen Chip vorgesehen sein können, ist es möglich, über die Be nutzerschnittstelle 112, oder von fern her über die Datenkommunikationsschnittstelle 120 oder mittels auf den Testträgen vorhandener Strichcodedaten eine durch den Benutzer definierte Wahl unter jenen Tests zu treffen. Eine wichtige Funktionalität, die ebenfalls durch den ROM-Chip 136 vorgesehen sein kann, ist, dass unterschiedliche Tests auf unterschiedlichen ROM-Chips vorgesehen sein können, so dass sich eine "erneute Programmierung" des Fluorometers, um eine Vielzahl unterschiedlicher Tests durchzuführen, durch ein einfaches Austauschen des ROM-Chips 136 erreichen lässt.
Der ROM-Chip 136 kann ferner Kalibrierungskurven enthalten, die zum Durchführen des gewünschten Tests dienen. Da unterschiedliche Tests gewöhnlich unterschiedliche Kalibrierungskurven verwenden, sind in einem Ausführungsbeispiel die Kalibrierungskurven gemeinsam mit der Testsoftware auf dem ROM-Chip 136 vorgesehen. Der ROM-Chip 136 kann ferner Steuerungs- und Kalibrierungsdaten zum Kalibrieren des Fluorometers mittels Prüflösungen enthalten. Da Prüf- und Kalibrierungsdaten sich abhängig von dem durchgeführten Test ändern können, werden diese Daten in einem Ausführungsbeispiel mit jedem ROM-Chip 136 zusammen zur Verfügung gestellt, so dass sich das Fluorometer für eine Durchführung des gewünschten Tests einwandfrei konfigurieren und kalibrieren lässt.
ROM-Chips 136, die instrumentenspezifische, testspezifische und kalibrierungsspezifische Daten enthalten, können gleichartig oder verschieden sein. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden spezifische Chips verwendet, um eine spezifische Funktionalität vorzusehen. Beispiele dieser Funktionalität werden im folgenden gemäß einem Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Eine instrumentenspezifische operative Software für einen oder mehrere Tests befindet sich auf einem einzelnen ROM-Chip 136, der als ein Programm-ROM-Schlüssel bezeichnet wird. Ein als ein Reagenscodechip bezeichneter Chip stellt testspezifische Daten zur Verfügung, zu denen Kalibrierungsdaten für einen oder mehrere Tests und Gruppen von Tests gehören. Prüflösungsdaten, zu denen Konzentrationen und Bereiche von Analyten und eine Verfallsdatierung der Lösungen gehören, befinden sich auf einem weiteren, als QC-Probenkodechip bezeichneten ROM-Chip 136. Kalibrierlösungsdaten, zu denen Konzentrationen und Bereiche von Analyten und eine Verfallsdatierung der Kalibrierlösung gehören, befinden sich auf einem weiteren, als Kalibrierungskodechip bezeichneten ROM-Chip 136. Daten, die sich auf die Zugriffsrechte eines Benutzers beziehen, Fluorometerparameter zu ändern, wie das Hinzufügen und Löschen von Benutzerpasswörtern, normale Bereiche für die gemessenen Analyte, Häufigkeiten des Messens von Prüflösungen und des QC-Simulators, und dergleichen, befinden sich auf noch einem weiteren ROM-Chip 13, der als Überwachercodechip bezeichnet wird. Darüber hinaus befinden sich Daten, die sich auf durch einen QC-Simulator gemessene Soll-Werte beziehen, auf noch einem weiteren, als Instrumentenvalidierungscodechip bezeichneten ROM-Schlüssel 136.
2 veranschaulicht in einem operativen Flussdiagramm im Allgemeinen einen Betrieb des Fluorometers, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. In Schritt 204 wird Software geladen, um den gewünschten Test durchzuführen. In einem Ausführungsbeispiel wird, wie oben beschrieben, ein ROM-Chip oder eine Speichereinrichtung 136 in die Fassung 132 eingesetzt, wobei der ROM-Chip 136 die Software für den durchzuführenden Test aufweist. Alternativ kann die Testsoftware über die Datenkommunikationsschnittstelle 120, das Plattenlaufwerk 138, den ROM-Chip 136, die Speichervorrichtung 128 oder eine sonstige Schnittstelle geladen werden. Das Laden kann das Übertragen eines beliebigen oder sämtlicher Befehle und Daten in den internen Arbeitsspeicher 116 oder in den Speicher 128 beinhalten, oder kann einfach ein Verfügbarmachen dieser Befehle und Daten für den Prozessor 104 über einen Zugriff auf die verwendete Vorrichtung oder Schnittstelle beinhalten.
Für einen neuen Typ eines Tests, oder während eines Tests in periodischen Zeitintervallen, kann es erwünscht sein, das Fluorometer zu kalibrieren. Dementsprechend wird das Fluorometer in einem Schritt 208 kalibriert. Wie oben offenbart, kann die Kalibrierung mittels einer Kalibrierungssoftware mittels geprüfter Prüflösungen ausgeführt werden. In einem Ausführungsbeispiel wird eine als QC-Simulator bezeichneter Testträger, der einen oder mehrere fluoreszierende Bereiche aufweist, in das Fluorometer eingeführt. Der Fluoreszenzwert des QC-Simulators ist ein bekannter Wert, der über eine ROM-Taste oder einen Strichcode auf den Testträger in den Fluorometer geladen werden kann. In noch einem Ausführungsbeispiel befindet sich in dem Fluorometer ein als interner Kalibrator bezeichneter fluoreszierender Chip, der vor jeder Messung an einem Testträger durch das Fluorometer gelesen wird. Die Intensität der Fluoreszenz des internen Kalibrators ist ein bekannter Wert.
In Schritt 212 wird ein Testträger zusammen mit einer zu untersuchenden Probe in das Fluorometer geladen. In einem Ausführungsbeispiel wird dies durch Einführen eines Testträgers erreicht, der die Probe in den Testvor richtungsmechanismus 124 eingibt. In einem Ausführungsbeispiel wird ein Strichcodesymbol oder ein sonstiges kodiertes Etikett verwendet, um eine Identifizierung der zu untersuchenden Probe zu ermöglichen. In diesem Ausführungsbeispiel wird das kodierte Etikett durch das Fluorometer gelesen, so dass sich die Testergebnisse mit der speziellen getesteten Probe korrelieren oder später zuordnen lassen. Zu Beispielen eines kodierten Etiketts können ein Strichcodesymbol, ein kodierter Magnetstreifen, eine Zeichenkennzeichnung, die durch ein optisches Zeichenlesegerät gelesen werden kann, oder ein mittels irgendeiner sonstigen Codierungstechnik hergestelltes Etikett gehören.
In Schritt 216 wird die Probe getestet. Zu testende Proben können beispielsweise sein: biologische Fluide, wie z.B. Blut, Serum, Plasma, Urin; Fäkalextrakte und dergleichen; Umweltproben, beispielsweise Wasser, Bodenproben, Chemikalien und dergleichen; oder Extrakte von Nahrungsmittelprodukten. Das Testen wird gemäß den Befehlen durchgeführt, die durch die in Schritt 204 geladene Software zur Verfügung gestellt sind. Wenn ein Testträger als Träger für die Probe verwendet wird, können vielfältige Testtechniken verwendet werden, um die Testergebnisse zu optimieren. Beispiele solcher Techniken, die sich auf immunologische Reaktionen beziehen, sind in Principles and Practice of Immu- noassay, C. P. Price und D. J. Newman, Macmillian Reference Ltd., 1997, und in den US-Patenten 5 028 535, 5 089 391, 5 143 852, 5 458 852, 5 480 792 und 5 525 524 beschrieben. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird in Verbindung mit einem motorisch angetriebenen Testvorrichtungsmechanismus 124 verwendet, um, das Testen einer Vielzahl von Bereichen oder Regionen von Proben auf einer Testträger zu ermöglichen.
In Schritt 220 werden die Ergebnisse des Tests ausgegeben. Die Testergebnisse können auf dem Drucker 166 ausgedruckt, auf dem Display 164 abgebildet, in einem lokalen Speicher oder einer Speichervorrichtung innerhalb des Fluorometers gespeichert, auf ein Medium, beispielsweise eine CD/DVD in dem Plattenlaufwerk 138, geschrieben oder über die Datenkommunikationsschnittstelle 120 an eine externe Instanz übermittelt werden. Vorzugsweise werden die Testergebnisse zusammen mit der mittels des kodierten Etiketts erlangten Identifizierung der Probe auf einem Display wiedergegeben, ausgedruckt, gespeichert oder übermittelt, so dass sich die Testergebnisse zu jedem Zeitpunkt der richtigen Probe zuordnen lassen. Der Einsatz eines kodierten Etiketts trägt auf diese Weise dazu bei zu gewährleisten, dass die Testergebnisse immer der richtigen Probe zugeordnet werden.
3 veranschaulicht in einem Diagramm eine exemplarische Verwirklichung eines Testvorrichtungsmechanismus oder eines Testvorrichtungsantriebs, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Zu dem Testvorrichtungsantrieb gehören gemäß dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel eine Antriebselektronik 304, ein Positionskodierer 308 und ein Kodeetikettenlesegerät 312, beispielsweise ein Strichcode-Lesegerät. In einem Ausführungsbeispiel gehören zu der Antriebselektronik 304 ein Motor zum Positionieren der Testträger und ein Motorcontroller zum Steuern des Motors. Ein Friktionsantrieb, ein Zahnradantrieb oder ein sonstiger Mechanismus können verwendet werden, um die Drehung des Motors in eine Translationsbewegung der Testträger zu übersetzen. Die Antriebselektronik 304 wird dementsprechend verwendet, um die Testträger zu laden und auszuwerfen, sowie um die Testträger relativ zu der Optik des Fluo rometers, beispielsweise entlang des Messwegs, zu positionieren. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Testträger relativ zu einer stationären Optik bewegt. In alternativen Ausführungsbeispielen kann anstelle der Testträger oder zusätzlich zu diesen die Optik bewegt werden.
Der Positionskodierer 308 wird verwendet, um die Position der Testträger innerhalb des Testvorrichtungsantriebs 300 zu bestimmen. Der Positionskodierer 308 kann Daten über die Position von der Testträger selbst gewinnen, beispielsweise durch Erfassen eines kodierten Labels auf dem Testträger. Alternativ kann der Positionskodierer 308 die Position der Testträger basierend auf der durch den Motor hervorgerufenen Drehung der Antriebswelle mittels hinlänglich bekannten Kodiertechniken bestimmen. Ein Kodiervorrichtungslesegerät 312 wird verwendet, um das auf dem Testträger vorgesehene kodierte Etikett zu lesen. In einem Ausführungsbeispiel ist das Kodeetikettenlesegerät 312 ein Strichcode-Lesegerät, das ein auf der Testträger angebrachtes Strichcodeetikett liest. Alternative können Ausführungsbeispiele ein Magnetstreifenlesegerät, ein induktives Lesegerät, oder eine optische Zeichenerkennungsvorrichtung beinhalten. Ein Kodeetikettenlesegerät 312 erfasst die Kodeetikettdaten anhand des auf dem Testträger vorhandenen Ettiketts und gibt diese Daten an den Prozessor 104 aus. Die kodierten Daten können Daten wie z.B. eine Patientenidentifikationsnummer, eine Identifizierung des an der Probe durchzuführenden Tests, eine Identifizierung des Probentyps oder sonstige geeignete oder relevante Daten beinhalten. Diese Daten können dazu verwendet werden, um die Testergebnisse zu protokollieren, sowie um den Typ des ausgeführten Tests oder die verwendeten Testparameter zu überprüfen.
In einem Ausführungsbeispiel werden die Antriebselektronik 304 und der Positionskodierer 308 verwendet, um das Positionieren der Testträger zu kontrollieren, sowie um die Testträger während eines Tests neu zu positionieren, so dass mehrere Regionen der Testträger vermessen werden können. Diese Fähigkeit, die Testträger so zu positionieren, damit viele Abschnitte der Probe vermessen werden können, ermöglicht ein Verwenden verbesserter Testalgorithmen, um zu verbesserten Messergebnissen zu gelangen. Ein Beispiel verbesserter Testprogrammroutinen, die in Fällen verwendet werden können, in denen unterschiedliche Regionen einer Testträger getestet werden, ist in dem US-Patent 5 763 189 mit dem Titel "Fluorescence Energy Transfer and Intramolecular Energy Transfer in Particles Using Novel Compounds" und dem US-Patent 6 251 687 mit dem Titel "Fluorescence Energy Transfer and Intramolecular Energy Transfer in Particles Using Novel Compounds" umfassend beschrieben.
4 zeigt in einem Blockdiagramm eine exemplarische Verwirklichung eines Fluorometers 100, das zum Datenaustausch mit einem Datensystem 408 verwendet wird, um fluorometrische Tests durchzuführen. Wie oben beschrieben, kann eine Datenkommunikationsschnittstelle 120 vorgesehen sein, um es dem Fluorometer 100 zu ermöglichen, Daten mit externen Instanzen, beispielsweise einem Kliniknetzwerk, einer Arztpraxis, einer Untersuchungsklinik, anderen Laborrechnern oder sonstigen maßgebenden Instanzen auszutauschen. Um die Einsatzfähigkeit der Datenkommunikationsschnittstelle zu veranschaulichen, wird nun ein einfaches exemplarisches Szenario beschrieben. In diesem exemplarischen Szenario ist die externe Instanz ein für Gesundheitsfürsorge verwendetes Datensystem 408 beispielsweise ein Klinikdatensystem, auf das durch einen Arzt oder eine sonstige medizinische Fach kraft zugegriffen werden kann, um Tests für einen Patienten anzufordern und diesen behandeln.
In dem in 4 veranschaulichten Beispiel ist das Datensystem 408 konfiguriert, um ein Dateneingabeterminal 462 und eine Datenspeichervorrichtung 464 zu enthalten. Nach dem Lesen dieser Beschreibung wird es für einen Fachmann klar sein, wie das Datensystem 408 unter Verwendung alternativer Architekturen verwirklicht werden kann. In einem exemplarischen Szenario wird dem Patienten eine Blutprobe abgenommen. Die das Blut enthaltenden Phiolen werden mit einer Identifizierung des Patienten etikettiert und an das Labor versandt, das dann die fluorometrischen Tests durchführt. Die Fachkraft in dem Labor nimmt die Blutprobe entgegen, bereitet die Testträger vor und bringt das kodierte Identifikationslabel 412 auf dem Testträger an. Das Identifikationslabel 412 identifiziert den Testträger als dem Patienten zugeordnet, von dem die Probe entnommen wurde. Das Identifikationslabel 412 kann durch die Laborfachkraft erzeugt werden oder von den erhaltenen Phiolen übernommen werden.
5 veranschaulicht in einem operativen Funktionsflussdiagramm ein exemplarisches Verfahren, durch das die Probe in einer automatisierten Weise getestet werden kann, wobei das Fluorometer 100 über die Datenkommunikationsschnittstelle 120 mit dem Datensystem 408 Daten austauscht. In Schritt 502 wird ein Testträger mit einer Probe vorbereitet und mit einem kodierten Etikett versehen. In Schritt 504 wird die vorbereitete Probe, d.h. ein Testträger, der die Probe trägt, in das Fluorometer 100 geladen. In einem Ausführungsbeispiel ist der Testträger eine Kassette oder ein tablettartiger Behälter. Der Testträger weist ein ko diertes Identifikationsetikett 412, das beispielsweise eine Identifizierung des Patienten, von dem die Probe abgenommen wurde, und eine Angabe über den oder die auszuführenden Tests vorsehen und zusätzliche für die spezielle Anwendung wichtig erscheinende Daten enthalten kann. Beliebige benötigte zusätzliche Daten können durch die medizinische Fachkraft über die Benutzerschnittstelle 112 heruntergeladen oder eingegeben werden.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ermöglicht das kodierte Identifikationsetikett 412 eine Identifizierung des Typs eines Tests, der gerade durchgeführt wird, beispielsweise eines Tests zum Bewerten des Zustands eines Patienten hinsichtlich einer myokardialen Infarktbildung. In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel gibt die Laborfachkraft über das Tastenfeld 162 Patientendaten, beispielsweise die Patientenidentifiktationsnummer ein. In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird kein kodiertes Label verwendet, sondern sämtliche erforderlichen Daten werden durch Herunterladen, eine manuelle Eingabe oder durch eine Kombination davon gewonnen.
In Schritt 508 liest das Fluorometer 100 das kodierte Etikett auf der Testträger aus. In Schritt 512 werden von dem kodierten Etikett 412 stammende Daten und/oder beliebige heruntergeladene und/oder eingegebene zusätzliche Daten, oder eine Übersetzung derselben an das Datensystem 408 übermittelt, um auf Daten zuzugreifen, oder um Daten über den Patienten oder über Tests herunterzuladen, die für den betreffenden Patienten in Auftrag gegeben sind.
Beispielsweise kann die medizinische Fachkraft an der Klinik, die Tests für einen Patienten in Auftrag gibt, den Namen des Patienten oder eine sonstige Identifizierung, sowie eine Liste oder Identifizierung von Tests, die für den betreffenden Patienten in Auftrag gegeben sind, in das Datensystem 408 eingeben. Der Name des Patienten oder die Identifizierung und des für den Patienten durchzuführenden Tests werden in der Datenbank 464 gespeichert, so dass ein Datensatz der für den betreffenden Patienten in Auftrag gegebenen Tests angelegt ist. Somit werden in Schritt 512 die an das Datensystem 408 übermittelten Daten verwendet, um auf die Datenbank zuzugreifen, um dadurch Daten abzurufen, die angeben, welche Tests für den Patienten in Auftrag gegeben wurden. In Schritt 516 werden Untersuchungsanweisungen, die beispielsweise Anweisungen zum Durchführen eines gewünschten Tests oder eine Identifizierung des oder der für den Patienten in Auftrag gegebenen Tests beinhalten können, über die Datenkommunikationsschnittstelle 120 an das Fluorometer 100 heruntergeladen.
In Schritt 520 führt das Fluorometer 100 den Test durch, nachdem die Fachkraft basierend auf einer Identifizierung des von dem Datensystem 408 entgegengenommenen Tests die Testträger entweder durch Ausführen der heruntergeladenen Befehle oder durch lokales Zugreifen auf die Befehle (z.B. über lokale Speicher, durch eine Eingabe über das Tastenfeld 162 oder von dem ROM-Chip aus) geladen hat. In Fällen, wo ein unterschiedlicher ROM-Chip 136 eingesetzt oder eine CD/DVD/Platte einzuführen ist, um den erforderlichen Test durchzuführen, wird der Benutzer über die Benutzerschnittstelle 112 informiert.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Testen automatisch ohne ein Eingreifen des Benutzers durchgeführt. In einem Ausführungsbeispiel werden Zeit steuerungsalgorithmen, wie sie weiter unten beschrieben sind, durchgeführt, um die Zeitsteuerung des Testvorgangs zu steuern. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Test ohne manuellem Eingriff automatisch durchgeführt und zu Ende gebracht. Alternative Ausführungsbeispiele können die Fähigkeit des Systems bereitstellen, den Benutzer aufzufordern, gewisse als geeignet erscheinende Eingaben einzugeben.
Wenn die Tests zu Ende geführt sind, werden in einem Schritt 524 die Ergebnisse an das Datensystem 408 ausgegeben. Die Ergebnisse können in der Datenbank 464 gespeichert werden und werden als dem Patienten zugeordnet identifiziert. Die Ergebnisse des Tests selbst können durch medizinisches Fachpersonal unter Verwendung des Terminals 462 ausgewertet werden und ausgedruckt werden, um über einen Ausdruck der Ergebnisse zu verfügen.
Außerdem können zusätzliche Daten, die an der Probe durchgeführte Tests betreffen, an das Datensystem 408 übermittelt werden. Die zusätzlichen Testdaten können beispielsweise eine Identifizierung des Patienten und sonstige Patientendaten, eine Probenidentifikation, eine Identifizierung eines oder mehrerer an der Probe durchgeführter Tests, eine Datums- und Uhrzeitangabe hinsichtlich der durchgeführten Tests, Versuchsbedingungen, Testergebnisse und sonstige relevante Daten beinhalten. Diese Testdaten können verwendet werden, um die Datenbank 464 zu aktualisieren, so dass das Datensystem 408 über einen vollständigen Datensatz von Tests, Ergebnissen und zugeordneten Daten für einen Patient verfügt. Darüber hinaus können die Testdaten in dem Fluorometer in dem lokalen Speicher 128, dem Arbeitsspeicher 116 oder auf einem austauschbaren Speicher medium (z.B. dem ROM-Chip 136, der austauschbaren CD/DVD, usw.) gespeichert sein.
Um sicherzustellen, dass sämtliche erforderlichen Tests durchgeführt sind, und um außerdem sicherzustellen, dass keine Doppeluntersuchungen erfolgen, können Datensatzflags oder sonstige Techniken verwendet werden, wenn auf die Datenbank 464 zugegriffen wird, um Untersuchungsanweisungen abzurufen. Wenn das Fluorometer 100 auf das Datensystem 408 zugreift, um beispielsweise Befehle für einen speziellen Test entgegenzunehmen, wird jener Test mit einem Flag als ausgeführt gekennzeichnet, so dass nachfolgende Zugriffe durch dieses oder ein anderes Fluorometer 100 nicht dieselben Untersuchungsanweisungen abrufen werden. Wenn ein Test abgeschlossen ist und die Ergebnisse an das Datensystem 408 ausgegeben sind, kann ein weiteres Flag gesetzt werden, das den Status des Tests als abgeschlossen anzeigt.
Zu beachten ist, dass in Fällen, in denen Tests in Auftrag gegeben sind, die von der Art der zu testenden Probe abhängen, kann das Identifikationlabel 412 auch eine Probenidentifikation oder eine Probentypidentifikation enthalten. In Fällen, in denen eine zubereitete Probe beispielsweise Plasma ist, ist eine diesbezügliche Angabe auf dem Identifikationlabel 412 enthalten oder kann alternativ durch den Benutzer über das Tastenfeld oder ein sonstiges an dem Fluorometer 100 vorhandenes Eingabegerät eingegeben werden. Auf diese Weise werden, wenn das Fluorometer 100 das Datensystem 408 auffordert, für eine Plasmauntersuchung in Auftrag gegebene Tests auf Untersuchungsanweisungen zuzugreifen, überprüft, und falls solche vorhanden sind, aus der Datenbank 464 ausgelesen. Wie durch dieses exemplari sche Szenario veranschaulicht, ist die Wahrscheinlichkeit für Bedienungsfehler bei der Identifizierung der Probe und bei einem Durchführen der richtigen Tests an der Probe für das Fluorometer auf ein Minimum reduziert. In diesem Szenario werden durch den Arzt oder das medizinische Personal an der Klinik angeforderte Tests, wenn die Probe mit der richtigen Identifikation ausgestattet ist, elektronisch ausgelesen, automatisch ausgeführt und elektronisch an das Datensystem 408 zurückgemeldet. Dementsprechend besteht neben dem Anordnen der Probe in dem Testträger und dem Einfügen desselben in das Fluorometer durch die Fachkraft wenig oder gar keinen menschlichen Eingriff in dieses System notwendig.
In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Label 412 verwendet werden, um das Testverfahren auch in einer eigenständigen Umgebung weiter zu automatisieren. Beispielsweise weist, wenn die Fachkraft die Blutprobe vorbereitet, der Kode des Labels 412 in einem Ausführungsbeispiel eine Erläuterung oder Anzeige über den an der Probe durchzuführenden Test auf. Nachdem das Fluorometer die Testerläuterung oder -anzeige ausgelesen. hat, wird der geeignete Test durchgeführt. Wie im Falle des oben beschriebenen entfernt angeordneten Beispiels, kann auf den Test aus einem lokalen Speicher automatisch zugegriffen werden, oder der Benutzer kann aufgefordert werden, die testbezogenen Daten über das ROM-Chip 136, eine CD oder einen anderen Arbeitsspeicher oder sonstige Speichervorrichtung abzurufen. Von dem Etikett/Label 412 stammende Daten sowie ausgeführte Tests und deren Ergebnisse können verwendet werden, um einen Datensatz entweder lokal auf fest eingebauten oder auf auswechselbaren Medien und/oder über die Datenkommunikationsschnittstelle 120 an einem entfernten Ort zu erstel len. Die Daten aus dem Datensatz können zur Patientendiagnose, Abrechnung, Gebührenverrechnung und für statistische und sonstige Zwecke verwendet werden.
Wie einem durchschnittlich ausgebildeten Fachmann nach dem Lesen der obigen Beschreibungen klar, sind zahllose Szenarien denkbar, um Vorteile aus den Fähigkeiten des Fluorometers 100 ziehen zu können, das ein kodiertes Identifikationslabel 412 und eine Datenkommunikationsschnittstelle 120 verwendet. Außerdem kann die Datenkommunikationsschnittstelle, wie oben beschrieben, in Form vielfältiger unterschiedlicher physikalischer Ausführungsbeispiele verwirklicht werden, so dass ein Datenaustausch zwischen dem Fluorometer 100 und dem Datensystem 408 unter Verwendung einer drahtlosen Kommunikationsverbindung, einer Hardwarekommunikationsverbindung, einer Netzwerkdatenübertragung oder sonstiger Datenübertragungseinrichtungen durchgeführt werden kann.
Als exemplarische, gegenüber der oben anhand von 4 und 5 beschriebenen Anwendung alternative Anwendung, sei eine Anwendung betrachtet, in der ein Patient das Fluorometer 100 zum Durchführen von Tests zu Hause verwendet. In dieser Anwendung gewinnt der Patient eine Probe und plaziert diese in dem Testträger oder der Kassette. Die Probe kann eine beispielsweise mittels einer Fingerbeerenpunktierung gewonnene Blutprobe, eine Urinprobe oder eine sonstige geeignete Probe sein.
Das Fluorometer 100 kann mit Untersuchungsanweisungen vorprogrammiert sein, die für den speziellen Patienten angemessen sind. Alternativ kann das Fluorometer 100 die Datenübertragungsschnittstelle 120 verwenden, um auf Untersu chungsanweisungen aus der Klinik, Arztpraxis, Hospital oder einer sonstigen Gesundheitsfürsorgeeinrichtung zuzugreifen. Der Patient lädt die Probe in das Fluorometer 100 und der oder die passenden Tests werden durchgeführt.
Die Testergebnisse werden über die Datenkommunikationsschnittstelle 120 an die Gesundheitseinrichtung weitergeleitet, so dass die Patientendatensätze aktualisiert werden können, und die geeignete medizinische Fachkraft kann über die Ergebnisse informiert werden.
Das Fluorometer 100 kann eine Warnsignalfunktion aufweisen, durch die der Patient automatisch informiert oder erinnert wird, wenn ein Test erforderlich ist. Diese Funktion kann beispielsweise unter Verwendung eines integrierten programmierbaren Zeitgebers verwirklicht werden. Der Zeitgeber kann manuell oder durch ein Installieren von Terminplanungsanweisungen programmiert werden. Beispielsweise kann ein Terminplanungsprogramm, das Einzelheiten über den oder die Typen durchzuführender Tests und über den Termin solcher Tests enthält, installiert werden, bevor das Fluorometer 100 dem Patienten zugestellt wird. Die Installation kann beispielsweise mittels der Wechelspeichermedien durchgeführt werden. Ferner kann die Terminprogrammierung sowohl zu Beginn als auch während des Fortschreitens der Behandlung über die Datenkommunikationsschnittstelle 120 heruntergeladen werden. Beispielsweise möchte der behandelnde Arzt möglicherweise das Testzeitschema durch Hinzufügen neuer Tests, Verändern des Testintervalls oder Abbrechen bestimmter Tests aktualisieren. Der Arzt kann das Datensystem 408 mit Rücksicht auf eine derartige Änderung aktualisieren, und die Änderungen lassen sich über die Datenkommunikationsschnittstelle 120 herunterladen. Auf diese Weise kann das Testen individuell angepasst und aktualisiert werden, um aktuelle Bedürfnisse des Patienten zu berücksichtigen.
In einem Ausführungsbeispiel zeigt das Terminplanungsprogramm anlässlich eines planmäßigen Tests den Typ des durchzuführenden Tests an. Den Testtyp betreffende Daten können dem Patienten angezeigt werden, eine derartige Anzeige ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Diese Daten werden allerdings gemeinsam mit Testergebnissen vorzugsweise über die Datenkommunikationsschnittstelle 120 bereitgestellt, um den Datensatz des Patienten zu aktualisieren oder den Arzt über die Testergebnisse zu informieren. Das Terminplanungsprogramm kann außerdem den für einen speziellen Test erforderlichen Probentyp anzeigen.
In Ausführungsbeispielen, in denen die Datenkommunikationsschnittstelle ein Telefon ist, kann eine Identifizierung des Patienten für die Gesundheitsfürsorgeeinrichtung mittels automatischer Nummernidentifizierung oder ANI auf der Grundlage der Telefonnummer erfolgen, über die das Testgerät anruft. In Fällen, in denen eine ANI nicht verfügbar ist, oder in denen der Patient von einem Ort aus anruft, an dem seine ANI nicht erkannt wird, kann das System den Patienten auffordern eine Identifizierung einzugeben.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Datenkommunikationsschnittstelle 120 verwendet werden, um den Patienten zu informieren, dass ein persönliches Aufsuchen der medizinischen Fachkraft erforderlich ist. Beispielsweise sei ein Szenario angenommen, in dem der betreuende Arzt Ergebnissen von regelmäßig durchgeführten Tests erhält und begutachtet. Der Arzt kann eine Veränderung der Bedingung entdecken, die einen persönlichen Termin verlangt. Der Arzt kann diese Daten in das Gesundheitsfürsorgedatensystem eingeben und der Patient wird über den erforderlichen Termin benachrichtigt.
In einem Ausführungsbeispiel führt das Gesundheitsfürsorgedatensystem Buch über verfügbare Terminzeitfenster des betreuenden Arztes. Die Termine können auf dem PC des Arztes oder auf einem Datenserver oder in einer sonstigen innerhalb des Gesundheitsfürsorgedatensystems zugänglichen Datenbank bereitgestellt werden, um dem medizinische Fachpersonal ein gemeinsames Verwenden von Terminplanungsdaten zu ermöglichen.
Über die Datenkommunikationsschnittstelle 120 wird dem Patient eine Liste verfügbarer Termine übermittelt. Der Patient überprüft über die Benutzerschnittstelle 112 die verfügbaren Terminzeitfenster und wählt ein zu seinem Zeitschema passendes Terminzeitfenster aus. Das Fluorometer 100 stellt diese Daten dem Gesundheitsfürsorgedatensystem zur Verfügung, um das betreffende Fenster für den Patienten zu reservieren. In dem internen Zeitgeber des Fluorometers 100 kann eine Erinnerung an den Termin einprogrammiert werden, um den Patienten innerhalb eines dem Termin vorausgehenden gewünschten Zeitraums zu erinnern. Alternativ kann das Gesundheitsfürsorgedatensystem diese Daten speichern und eine geeignete Erinnerung über die Datenkommunikationsschnittstelle 120 an den Patienten senden.
Die Verwendung der Datenkommunikationsschnittstelle 120 in den für eine Hausanwendung geeigneten Ausführungsbeispielen ermöglicht eine Echtzeit- oder nahezu Echtzeit interaktion zwischen dem Patienten und der versorgenden medizinischen Fachkraft, obwohl sich der Patient und die medizinische Fachkraft nicht an demselben Ort befinden. Die Tests können durchgeführt werden, und die Ergebnisse können während der Durchführung berichtet und analysiert werden. Die Testzeitschemata können aktualisiert und in sonstiger Weise modifiziert werden, wenn die medizinische Fachkraft dies basierend auf Ergebnissen aktuellerer Tests für geeignet erachtet.
Wie oben beschrieben, kann das Fluorometer in Verbindung mit einem gesonderten Prozessor beispielsweise einer Workstation oder einem PC verwendet werden. In diesem Ausführungsbeispiel können vielfältige Funktionalitäten des Fluorometers auf den gesonderten Prozessor übertragen werden oder mit diesem geteilt werden. Um diese Fähigkeit eingehender zu veranschaulichen, wird dies im folgenden anhand eines exemplarischen Szenarios beschrieben. In diesem exemplarischen Szenario ist das Fluorometer 100, wie in 6 veranschaulicht, über eine Schnittstelle mit einem PC 604 verbunden. In einem Ausführungsbeispiel ist die Schnittstelle in Form einer RS-232-Datenkommunikationsschnittstelle verwirklicht, obwohl basierend auf Kompromissen hinsichtlich Geschwindigkeit, Kosten und Zuverlässigkeit andere Datenkommunikationsschnittstellen ausgewählt werden können.
Als ein Beispiel der Art und Weise, in der ein Prozessor, beispielsweise ein PC 604 verwendet werden kann, um die Leistung des Fluorometers 100 zu verbessern, sei ein Szenario angenommen, in dem das Fluorometer 100 mehrere Tests an Blutproben durchführt. Nach einem Durchführen der geeigneten Messungen und Ablesungen, gibt das Fluorometer diese Ergebnisse an den PC 604 aus. In einem gewissen Sinne kann das Fluorometer 100 als ein Gerät angesehen werden, das Rohdaten an den PC 604 ausgibt, obwohl ein gewisser Teil der Verarbeitung auch durch das Fluorometer 100 durchgeführt werden kann. Der PC 604 nimmt die Rohdaten entgegen und analysiert und verarbeitet diese Daten, um das Gewinnen von maßgeblichen Testergebnissen zu erleichtern, oder um basierend auf den Testergebnissen eine Therapie für den Patienten zu interpretieren. Testergebnisse und Daten können alphanumerisch und/oder graphisch auf dem Bildschirm des PCs 604 wiedergegeben werden. Über Benutzerschnittstellen an dem PC 604 ist ein Bediener in der Lage, die Funktionalität des Tests sowie Untersuchungsparameter einzustellen, um optimale Ergebnisse zu erhalten.
Wie oben offenbart, wird in einem Ausführungsbeispiel die Testträger während eines Tests neu positioniert, so dass unterschiedliche Bereiche der Probe angeregt werden können und die Fluoreszenz sämtlicher dieser Bereiche gemessen werden kann. Im folgenden wird nun ein exemplarisches Verfahren beschrieben, mittels dessen sich dies erreichen lässt und das die Daten analysiert. 7 veranschaulicht in einem Funktionsflussdiagramm dieses Verfahren an Hand eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. In Schritt 704 wird die Testträger schrittweise entlang dem Messweg bewegt, so dass in jedem Schritt eine unterschiedliche Region des Testträgers angeregt wird und aus jener Region stammende Fluoreszenzmesswerte erfasst werden. In einem Ausführungsbeispiel wird die Testträger schrittweise lediglich entlang einer Richtung (z.B. der Länge nach oder seitlich hin und her) bewegt und die Regionen oder Bereiche sind daher entlang einer Richtung der Testträger geteilt. In alternativen Ausführungsbeispielen kann der Testträger schrittweise, beispielsweise sowohl der Länge nach als auch seitlich, hin und her bewegt werden, um zusätzliche Regionen auf der Testträger definieren zu können.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Testträger schrittweise entlang dem Messweg in diskreten Schritten bewegt, und die Fluoreszenz in jedem Schritt gemessen. In alternativen bevorzugten Ausführungsbeispielen wird die Testträger kontinuierlich mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit entlang dem Messweg bewegt, und Messwerte werden über den gesamten Vorgang hinweg erfasst. In beiden Ausführungsbeispielen können die Messungen selbst in bestimmten Intervallen oder kontinuierlich erfolgen.
In Schritt 708 werden die Ergebnisse jeder Region aufgezeichnet. In Ausführungsbeispielen, bei denen die Vorrichtung ein fluoreszierendes Ergebnis aufweist, repräsentieren die aufgezeichneten Ergebnisse optische Amplituden, die aus der angeregten Region erfasst wurden. Vorzugsweise werden die Daten einer speziellen Probe aufgezeichnet und eine Verarbeitung wird an aufgezeichneten Daten durchgeführt, so dass die Verarbeitung nicht in Echtzeit stattfinden muss, und die gesamten Daten der Probe in der Verarbeitung berücksichtigt werden können.
In Schritt 710 beginnt die Verarbeitung der Daten mit einem Überprüfen der Qualität der Spur. Die Einzelheiten dieses Schritts sind gemäß einem Ausführungsbeispiel in dem US-Patent 5 763 189 mit dem Titel "Fluorescence Energy Transfer and Intramolecular Energy Transfer in Particles Using Novel Compounds" und in dem US-Patent 6 251 687 mit dem Titel "Fluorescence Energy Transfer and Intramolecular Energy Transfer in Particles Using Novel Compounds" umfas send beschrieben.
Während der Testträger schrittweise entlang relativ der Optik bewegt wird, bewirkt eine unspezifische Bindung des fluoreszierenden Labels ein Restfluoreszenzsignal. Dieses Signal ist ein Hintergrundsignal, das von Probe zu Probe sehr unterschiedlich sein kann. Folglich ist es in einem Schritt 712 erwünscht, dieses Signal zu eliminieren, bevor die Fluoreszenzintensität berechnet wird, die auf jedem Bereich des Messwegs für jede getestete Probe fixiert ist. Die für jeden getesteten Bereich bzw. Region gemessenen Fluoreszenzintensitäten werden integriert, um ein Ergebnis zu bestimmen, beispielsweise im Falle einer immunologischen Bindungsreaktion, den Gesamtwert des fixierten fluoreszierenden Markers.
In Schritt 716 wird das verarbeitete Signal ohne den Hintergrund integriert, um die Gesamtfluoreszenz der Probe zu ermitteln. In Schritt 718 wird das Ergebnis beispielsweise durch einen Vergleich mit einem Schwellwert verarbeitet, um zu ermitteln, ob der Test positiv ist, oder es wird die Konzentration jedes getesteten Analyten bestimmt.
In Ausführungsbeispielen von Fluorometern hängt die erfasste Menge an fluoreszierendem Marker von dem Akquisitionsverfahren ab. Insbesondere ist die erfasste Menge an fluoreszierendem Marker für eine vorgegebene Region das Produkt der durch die Region emittierten Fluoreszenzintensität und der Breite der Region. Falls die Bewegung der Testträger von der Soll-Bewegung abweicht, werden die erhaltenen Ergebnisse daher inkonsistent und nicht reproduzierbar sein. Falls die Bewegung beispielsweise kürzer als erwartet ist, wird die Menge an fluoreszierendem Marker für eine vorgegebene Probe in der Region als höher berichtet.
Um Änderungen oder Inkonsistenzen der Positionierung auszugleichen, kann der Positionskodierer 308 verwendet werden, um einen Messwert für die tatsächliche oder relative Verschiebung während des Untersuchungsvorgangs zu erhalten. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Position durch Überwachen der Rotation des Motors kodiert, d.h. unter Verwendung eines Drehpositionskodierers. Nach dem Lesen dieser Beschreibung wird es für einen durchschnittlich ausgebildeten Fachmann klar sein, wie sich diese Funktionalität unter Verwendung von alternativen Ausführungsbeispielen eines Drehpositionskodierers verwirklichen lässt. Auf diese Weise werden Fehler in der Soll-Bewegung, die auf Schwankungen der Motordrehzahl zurückzuführen sind, rechnerisch eliminiert.
Allerdings können Unvollkommenheiten der Antriebsmechanik und Schwankungen der Last an der Antriebsmechanik Fehler zwischen der gemessenen Motorposition und der tatsächlichen Position der Testträger hervorrufen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der mittlere Fehler zwischen der gemessenen Motorposition und der Position der Testträger als Funktion der Position der Testträger aufgezeichnet. Diese Daten werden verwendet, um die gemessene Motorposition in eine tatsächliche Position der Testträger abzubilden. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Position kodiert, indem die Position der Testträger bezüglich der Optik, d.h. unter Verwendung eines linearen Positionskodierers, überwacht wird. Nach dem Lesen dieser Beschreibung wird es für einen durchschnittlich ausgebildeten Fachmann klar sein, wie sich diese Funktionalität unter Verwendung von alternativen Ausführungs beispielen linearer Kodierer verwirklichen lässt. Als Ergebnis dieses Verfahrens lassen sich Inkonsistenzen der Bewegung rechnerisch eliminieren, um ein genaueres und reproduzierbares Testergebnis zu erhalten.
8 veranschaulicht in einem operativen Flussdiagramm einen Weg, um das Hintergrundsignal gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zu eliminieren. In Schritt 804 werden die Orte oder Bereiche mit Fluoreszenz als Ergebnis des Testvorgangs bestimmt, indem erfasst wird, wo ein Signal empfangen wird. Alternativ werden in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel Spot-Positionen oder zu testende Bereiche durch die Fluorometersoftware definiert, so dass das Fluorometer programmiert ist, um die Fluoreszenz an einem oder mehreren speziellen Orten entlang dem Messweg der Testträger zu messen. Diese Spot-Positionen oder -bereiche sind die Punkte entlang der Länge des Messwegs der Testträger, bei denen eine Amplitude oberhalb eines bestimmten Schwellwerts erhalten wird.
9 zeigt zur schematischen Veranschaulichung ein Beispiel von Spot-Positionen über die Länge des Messwegs. In 9 bezeichnet die Ordinate die Amplitude des empfangenen Fluoreszenzsignals, und die Abszisse bezeichnet die Länge entlang dem Messweg. Da sich die Testträger entlang dem Messweg bewegt, wird hierdurch auch die Position der Testträger relativ zu der Optik repräsentiert. Somit repräsentiert die Weglänge entlang der Abszisse eine Position in dem Messweg entlang des Testträgers.
Wie in 9 zu sehen, existieren Bereiche, in denen es offensichtlich ist, dass ein Signal empfangen wird, wie durch einen Spot 920 veranschaulicht, wobei diese Bereiche durch Bereiche getrennt sind, in denen lediglich Hintergrundrauschen 914 vorhanden ist. Bereiche von offensichtlichen Signalwerten werden als Spot-Positionen oder (Test-) Spotbereiche 920 bezeichnet.
In Schritt 808 wird der Pegel des Hintergrundsignals 914 zu beiden Seiten eines Spots 920 bestimmt. In Schritt 812 wird angenommen, das der Pegel des Hintergrundsignals von der einen Seite des Spots zu der anderen Seite eine konstante Veränderung aufweist. Dieser Pegel wird als Hintergrund erachtet und wird in einem Schritt 816 von dem Signalpegel des Spots subtrahiert. Mittels dieses Verfahrens lässt sich ein Wert des tatsächlichen Signalpegels ohne den Anteil des Hintergrundrauschens bestimmen. 10 veranschaulicht schematisch ein Verfahren, durch das die Fluoreszenzintensität über jeden Spot 920 integriert wird, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. In Schritt 1002 wird die Summe der berichtigten Fluoreszenzintensitäten berechnet.
In Schritt 1004 wird diese Intensität mit der Schrittweite zwischen jedem Punkt multipliziert. Die Schrittweite bezieht sich auf den Betrag, um den die Testträger entlang der diagnostische Spur zwischen jedem Datenlesen bewegt wird. In einem Ausführungsbeispiel werden in Schritt 1004 Schwankungen der Schrittweite rechnerisch aus den erfassten Werten eliminiert, indem die Schrittweite entsprechend zuvor gemessenen Kalibrierungsdaten korrigiert wird.
In Schritt 1006 wird dieses Ergebnis durch den passenden Messgeräteverstärkungsgrad normiert. Der Messgeräteverstärkungsgrad (G) ist ein Skalierungsfaktor, der die relative Intensität der Anregungsquelle und die relative Emp findlichkeit des Detektors repräsentiert. Das erfasste Signal ist das Produkt aus der Quellenintensität, der Fluoreszenzintensität, und der Empfindlichkeit des Detektors. In einem Ausführungsbeispiel wird das Ergebnis durch die Breite des Spots normiert und steht daher mit der aufgrund des Testvorgangs sich ergebenden durchschnittlichen Menge an fluoreszierendem Marker in Beziehung. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Ergebnis nicht durch die Breite des Spots normiert und steht daher mit der aufgrund des Testvorgangs sich ergebenden Gesamtmenge des fluoreszierenden Markers in Beziehung.
Die Quelle ist sowohl Frequenz- als auch Intensitätsabweichungen unterworfen. Diese Veränderungen werden gemeinsam mit einem fluoreszierenden Spot in dem Messgerät verfolgt, wobei ein Ansprechen bei der Nenn-Intensität und -wellenlänge der Quelle bekannt ist. Folglich wird sich das Fluoreszenzsignal der Testzone von dem internen Standard aus proportional zur Veränderung des gemessenen Signals ändern. Der Fachmann wird erkennen, dass der interne Standard auch jede Schwankung in der Empfindlichkeit des Detektors korrigieren wird. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird in Schritt 1006 ferner das Ergebnis mit Blick auf das gemessene Signal des inneren Standards normiert.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Intensität (I_j), wie in 8 veranschaulicht, in jeder Region durch Subtraktion des Basispeaksignals (BL) von dem gemessenen Signal (MI) gemessen, d.h. I_j = MI_j – BL_j. Die Intensität jeder Region wird anschließend mit der Länge jeder Region multipliziert, beispielsweise mit dem bekannten Abstand zwischen Messungen. Die Länge jeder Region, DX_j, kann eine Funktion der Position entlang dem Messweg sein und ist nicht notwendig eine Konstante.
Die Summe dieses Produkts für jede Region innerhalb eines Bereichs repräsentiert den nicht korrigierten fluoreszierenden Marker (UFL = Uncorrected Fluorescent Label) innerhalb des Bereichs (UFL = ΣI_jΔX_j). Das UFL wird mit dem Messgeräteverstärkungsgrad multipliziert, der das Ergebnis skaliert, um es instrumentenunabhängig zu machen. Der UFL wird ferner mit dem erwarteten internen Standardwert (EISV = Expected Internal Standard Value) multipliziert und wird durch den gemessenen internen Standardwert (MISV = Measured Internal Standard Value) geteilt, wobei ein von dem Gerät unabhängiges Ergebnis des gesamten fluoreszierenden Markers (TF = Total Fluorescent label) ergibt.
Herkömmliche Fluorometer, die verwendet werden, um die Fluoreszenz einer Probe zu messen, arbeiten gewöhnlich in einem sichtbaren oder einem dem sichtbaren Bereich nahen Wellenlängenbereich. Diese Versuchsverfahrensweisen nutzen Farbstoffe, die im Allgemeinen zwischen 400 nm und 500 nm fluoreszieren. Zu solchen Farbstoffe gehören, jedoch ohne darauf beschränken zu wollen, Fluorescein und Methylumbelliferylphosphat. Allerdings absorbieren und fluoreszieren Blut, Plasma und Serumproben selbst im ultravioletten und im sichtbaren Spektrum bis etwa 600 nm. Als Folge hiervon wird das Verhältnis von Signal zu Hintergrundrauschen des anhand des fluoreszierenden Kontrastmittels erfassten Signals eliminiert oder vermindert.
Um dieses Probleme zu beseitigen, verwendet ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung Farbstoffe, die im infraroten oder infrarotnahen Bereich, insbesondere zwischen etwa 600 nm bis 1300 nm zu erregen sind und ausstrah len. Infolge dieser Eigenschaften lassen sich gewissen Vorteile gewinnen. Erstens ist die Anregungswellenlänge des Kontrastmittels keine Wellenlänge, die beispielsweise von Blut oder dem Serum absorbiert wird. Dementsprechend geht keine von der Anregungsquelle stammende Energie verloren. Zweitens entspricht die Emissionswellenlänge nicht der Absorption der Probe, so dass kein fluoreszierendes Licht verloren geht. Schließlich wird, da das Blut und das Serum nicht bei diesen Wellenlängen fluoreszieren, ein vermindertes Hintergrundrauschen durch den Detektor erfasst.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel verwendet Farbstoffe, die Stokes-Verschiebungen größer als etwa 90 nm aufweisen. Stokes-Verschiebungen größer als 90 nm ermöglichen eine Vereinfachung der Konstruktion des optischen Blocks, insofern als keine speziellen Bandpassfilter erforderlich sind, um Anregungslichtenergie zu blockieren. Mit anderen Worten, die Überlappung der Anregung und des Emissionslichts wird auf ein Minimum begrenzt, während die Stokes-Verschiebung ansteigt, wodurch sich die Rückgewinnung an aus der Testträger stammenden fluoreszierenden Licht erhöht. Der Fachmann erkennt, dass das Überlappen der Wellenlängen des Anregungs- und Emissionslichts den Einsatz von Bandpassfiltern erfordert, um zu verhindern, dass das Anregungslicht gemessen wird, wenn ein Messen des emittierten Lichts gewünscht ist. Die Verwendung von Bandpassfiltern weist die Nachteile höherer Kosten und geringerer Ausbeute an gemessenem fluoreszierenden Licht auf.
Farbstoffe/Kontrastmittel, die Eigenschaften von Anregungs- und Emissionswellenlängen im Infrarotbereich und im nahen Infrarotbereich zeigen und Stokes-Verschiebungen aufweisen, die größer als etwa 90 nm sind, sind eingehend offenbart in den Patenten US-6 238 931 mit dem Titel "Fluorescence Energy Transfer in-Particles", US 5 763 189 mit dem Titel "Fluorescence Energy Transfer and Intramolecular Energy Transfer in Particles Using Novel Compounds", und US 6 251 687 mit dem Titel "Fluorescence Energy Transfer and Intramolecular Energy Transfer in Particles Using Novel Compound". Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel verwendet Farbstoffe und Kontrastmittelsysteme von Phthalocyaninen und hybriden Phthalocyaninderivaten, die Fluoreszenzenergieübertragung in Partikeln verwenden, insbesondere in Latexpartikeln, die gebundene Antikörper, Proteine, Liganden und Ligandenanaloge aufweisen.
11 zeigt in einem Blockdiagramm eine exemplarische Verwirklichung eines optischen Pakets, das wirkungsvoll mit Farbstoffen arbeitet, die diese gewünschten Eigenschaften aufweisen, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das in 11 veranschaulichte optische Paket enthält eine Energiequelle 1102 und einen Energiedetektor 1104 (d.h. einen optischen Sender und Empfänger). Darüber hinaus können Unterdrückungs- oder Bandpassfilter 1108, 1110 vorgesehen sein, um aus der Energiequelle 1102 oder sonstigen Quellen Hintergrundsignale zu filtern.
Die Energiequelle 1102 ist vorzugsweise eine optische Energiequelle 1102, die Licht im infraroten oder infrarotnahen Bereich des Spektrums emittiert, kann jedoch auch Licht mit ultravioletten oder sichtbaren Wellenlängen ausstrahlen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel emittiert die optische Energiequelle 1102 Energie bei einer Wellenlänge von etwa 670 nm. Die Wellenlänge dieser Energie wird durch Blut oder Serum mangelhaft absorbiert und bewirkt überhaupt kein oder zumindest kein ausreichendes Fluoreszieren von Blut oder Serum. Bevorzugte Energiequellen sind Blitzlampen, Leuchtdioden und Laserdioden. Besonders bevorzugte Energiequellen sind Laserdioden.
In Abhängigkeit von dem verwendeten Kontrastmittel, tritt die von der Probe emittierte fluoreszierende Energie bei einer Wellenlänge auf, die sich von derjenigen der angeregten Energie unterscheidet. Insbesondere liegt in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Wellenlänge der aufgrund der Fluoreszenz des Kontrastmittels emittierten Energie bei etwa 760 nm. Diese Wellenlänge unterscheidet sich ausreichend von derjenigen der Anregungswellenlänge (670 nm), so dass die Energie-(Anregungs)-Quelle 1102 nicht wesentlich zu dem durch den Energiedetektor 1104 gemessenen Hintergrundsignal beitragen wird. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine steilflankiges Filter verwendet, um Licht mit Wellenlängen größer als etwa 690 nm aus der Quelle zu minimieren.
Um das Verhältnis Signal zu Hintergrundrauschen des Systems weiter zu verbessern, können ein oder mehrere Filter enthalten sein. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird beispielsweise ein Hochpassfilter 1108 verwendet, um Frequenzen der Energiequelle bei Frequenzen unterhalb (d.h. Wellenlängen oberhalb) der bevorzugten Anregungswellenlänge zu unterdrücken, die möglicherweise eine Hintergrundquelle für den Energiedetektor 1104 darstellen könnten. Darüber hinaus oder alternativ kann ein Tiefpassfilter 1110 enthalten sein, um Frequenzen der Energiequelle bei Frequenzen oberhalb (d.h. Wellenlängen unterhalb) der bevorzugten Detektionsfrequenz zu unterdrücken. Bevorzugte Energiedetektoren sind Fotomultiplier und Siliziumfotodioden. Besonders bevorzugte Energiedetektoren sind Silizium fotodioden.
In einem Ausführungsbeispiel sind die Energiequelle 1102 und der Energiedetektor 1104 so positioniert, dass die von der Energiequelle 1102 emittiert Anregungsenergie unter einem Winkel von etwa 45 Grad auf der Probe auftrifft. Alternativ können Konfigurationen eingerichtet werden, die andere Winkel verwenden. Darüber hinaus können mehrere Energiequellen 1102 und/oder Detektoren 1104 verwendet werden, um die Energiemesswerte zu optimieren. Der Fachmann wird erkennen, dass die Quellen im Allgemeinen keine gleichmäßige Ausleuchtung vorsehen, und ein Einfallswinkel von 45 Grad außerdem eine Veränderung der Ausleuchtung über die Probe hinweg zur Folge hat. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Quelle 1102 eine spezielle Optik auf, die ein homogenes Ausleuchten der Probe ermöglicht. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist diese spezielle Optik ein Mikrolinsenarray. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die spezielle Optik eine Beugungsoptik, die eine homogene Ausleuchtung einschließlich einer Korrektur für den Einfallswinkels von 45 Grad vorsieht.
Da das abgestrahlte Licht von Lichtquellen wie Laserdioden häufig Schwankungen aufweist, werden möglicherweise von einer Lichtquelle zur nächsten inkonsistente Ergebnisse erhalten. Um diese Schwankungen zu berücksichtigen, kann in einem Ausführungsbeispiel eine Glättungseinrichtung verwendet werden, um ein gleichmäßiger verteiltes Strahlmuster zu erreichen. Zu Beispielen solcher Glättungseinrichtungen können Diffusoren und Beugungsoptiken gehören.
Wie oben beschrieben, kann ein austauschbares Speichermedium enthalten sein, um die Bedienung eines Fluoro meters zu erleichtern oder zu verbessern. Insbesondere ist in einem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ein austauschbares Speichermedium unter Verwendung eines Fassung 132 und eines ROM-Chips 136 verwirklicht. Vorzugsweise ist in diesem Ausführungsbeispiel der ROM-Chip 136 in einem Chipträger montiert, der Kontaktstücke enthält, um mit der Fassung 132 eine Schnittstellenverbindung herzustellen. In diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, den Chipträger in die Fassung 132 einzuführen und aus dieser wieder zu entnehmen, um den Wechsel oder Austausch von ROM-Chips 136 zu erleichtern. Ein Beispiel eines ROM-Chipträgers wird im folgenden beschrieben.
12, die 12A und 12B umfasst, veranschaulicht in einem Diagramm eine exemplarische Verwirklichung eines Chipträgers 1200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 12A zeigt eine perspektivische Ansicht einer Komponente, die als die Oberseite des Chipträgers 1200 bezeichnet wird. Wie in 12A zu sehen, weist der Chipträger 1200 einen Grundkörperabschnitt 1203 und eine rückwärtige Nase 1209 auf. Der Grundkörperabschnitt 1203 enthält eine Struktur, die als Träger für einen ROM-Chip 136 sowie als Führung für den ROM-Chip 136 in die Fassung 132 hinein dient. Die rückwärtige Nase 1209 sieht eine nasenartige Konstruktion vor, die die Handhabung des Trägers 1200 und das Einsetzen und Entfernen des Träger 1200 in und aus der Fassung 132 erleichtert.
In dem in 12 veranschaulichten Ausführungsbeispiel weist der Träger 1200 eine obere Fläche 1204 mit einem offenen Bereich 1205 auf. Der offene Bereich 1205 stellt eine Öffnung zur Verfügung, durch die in der Fassung 132 vorhandene Kontakte in der Lage sind an (in 14 veranschaulichte) elektrische Kontaktstücke 1408 zu gelangen. Seitliche Elemente 1206 definieren die Seiten des Trägers 1200 und bilden Begrenzungen des offenen Bereichs 1205. Ein zentrales Element 1206 kann enthalten sein, um zusätzliche mechanische Stabilität zu verleihen, sowie um die Führung des Trägers 1200 in der Fassung 132 zu unterstützen. Die Vorderkante 1208 des Trägers 1200 ist vorzugsweise verjüngt, ebenso wie die seitlichen Elemente 1206. Da diese Elemente verjüngt sind, weisen sie mehrere Ränder und Flächen auf, die ein fluchtendes Ausrichten während des Einführens sowie einen festen Sitz des Trägers 1200 innerhalb der Fassung 132 ermöglichen. Die Vorderkantenbasis 1212 verleiht den seitlichen Elemente 1206 und dem zentralen Element 1207 mechanische Festigkeit.
12B zeigt schematisch veranschaulichend eine Unteransicht des Trägers 1200, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie in 12B zu sehen, bilden die seitlichen Elemente 1206, das Querträgerelement 1207 und die Vorderkantenbasis 1212 einen Rahmen um einen Chipaufnahmeraum 1236. Es ist der Chipaufnahmeraum 1236, in dem der ROM-Chip 136 angeordnet wird. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der ROM-Chip 136 an einer verhältnismäßig flachen Struktur, beispielsweise einer Leiterplatte befestigt. Eine exemplarische Verwirklichung dieses Ausführungsbeispiels ist in 14 veranschaulicht. Wie in 14 zu sehen, ist der ROM-Chip 136 an einer Leiterplatte 1404 befestigt. Eine Leiterplatte 1404 umfasst mehrere Kontaktstücke 1408, die verwendet werden, um einen elektrischen Kontakt mit entsprechenden Kontaktstücken in der Fassung 132 herzustellen. Anschlussleitungen 1406 dienen dazu, die Anschlussleitungen des ROM-Chips 136 mit den Kontaktstücken 1408 zu verbinden.
In einem Ausführungsbeispiel sind die (nicht dargestellten) Kontaktstücke in der Fassung 132 mittels Gleit kontakten verwirklicht, die jenen ähneln, wie sie in Telefonsteckern oder Randsteckverbindungen von Flachbaugruppen zu finden sind. Um einen sicheren elektrischen Kontakt aufrecht zu erhalten, können die Gleitkontakte durch Federkraft beispielsweise unter der Verwendung von Federn oder der Federkraft des gebogenen Kontaktmetalls selbst vorgespannt sein. Sowohl die Kontakte in der Fassung 132 als auch die Kontaktstücke 1408 und die Anschlussleitungen 1406 sind unter Verwendung eines leitenden Materials, beispielsweise Kupfer, Gold, Silber oder einem sonstigen leitenden Material verwirklicht.
Die Breite und Dicke der Kontakte in der Fassung 132, der Anschlussleitungen 1406 und der Kontaktstücke 1408, in der auf der Leiterplatte 1404 angeordneten Form, können variiert werden, um in Abhängigkeit von ihrer Ausführung das geeignete Maß an elektrischer Leitfähigkeit zu ermöglichen. Darüber hinaus ist die für eine Masseebene oder Masseleitung 146 vorgesehen Fläche und Dicke geeignet gewählt, um eine angemessene Stromtragfähigkeit für die Masse vorzusehen.
Die Leiterplatte 1404 weist in einem Ausführungsbeispiel Nasen 1412 auf. Die Nasen 1412 fluchten mit Aussparungen 1214, um ein Unterbringen des ROM-Chips 136 und der Leiterplatte 1404 innerhalb des Chipaufnahmeraums 1236 zu erleichtern. Eine elastische Nase 1234 hält die Leiterplatte 1404 an Ort und Stelle. Eine mit Zinnen versehene oder sonstige Konstruktion 1242 kann ferner vorgesehen sein, um ein Festhalten der Leiterplatte 1404 an ihrem Ort zu erleichtern. Die Konstruktion 1242 kann, wie in 12B ver anschaulicht, mit Zinnen versehen sein, eine zusammenhängende Konstruktion oder eine sonstige alternative Konstruktion sein. Die Kombination der Konstruktion 1242 mit der Nase 1234 ermöglicht der Leiterplatte 1404 ein Gleiten unter die Konstruktion 1242 und ein Einrasten an dem unterhalb eines Randes der Nase 1234 vorgesehenen Ort. Ein Kamm 1244, der sich um das Innere des Chipaufnahmeraums 1236 oder teilweise um diesen herum erstreckt, bildet eine Stütze, auf der die gedruckte Leiterplatte 1404 ruhen kann. Die Kombination des Kamms 1244 in Verbindung mit der Konstruktion 1242 und der Nase 1234 hält die Leiterplatte 1404 innerhalb des Chipaufnahmeraums 1236 an Ort und Stelle fest. In einem Ausführungsbeispiel ist eine Aussparung 1237 als Artefakt des Spritzverfahrens vorgesehen.
Der Chipträger 1200 kann unter Verwendung eines gespritzten Acrylonitrilbutadienstyren-Polymers (ABS), eines Polyoxymethlyen-(POM)-Polymers, eines Styren-Polymers oder mittels Styren-Copolymeren verwirklicht werden. In einem Ausführungsbeispiel ragt die Nase 1234 aus dem Spalt 1210, um die Nachgiebigkeit der Nase 1234 für ein Einsetzen und Entfernen der Leiterplatte 1404 zu fördern. 15 zeigt schematisch veranschaulichend eine Schnittansicht des Spalts 1210 und der Nase 1234. Wie zu sehen, ist die Nase 1234 in diesem Ausführungsbeispiel als Abschnitt der Oberteilbasis 1204 gespritzt. Das Vorhandensein des Spalts 1210 schafft zusätzliche Flexibilität für die Nase 1234, ohne die Fläche zu belasten, auf der die Nase 1234 auf die obere Fläche 1204 trifft. Außerdem sind in 15 die Grenzfläche zwischen der Nase 1234, der Unterseite der oberen Fläche 1204 und der Leiterplatte 1404 veranschaulicht.
13 zeigt schematisch veranschaulichend ein Aus führungsbeispiel der Vorderkante 1208 im Einzelnen. In diesem Ausführungsbeispiel sind auf der Vorderkantenbasis 1212 mehrere Zähne 1304 angeordnet. Diese Zähne 1304 können verwirklicht werden, um ein Einführen des Chipträgers 1200 in die Fassung 132 zu erleichtern. In dem in 13 veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind die Zähne 1304 als abgeschnittene gerade Prismen oder pyramidenförmige Stümpfe durchgeführt. Alternative Formen können verwirklicht werden, jedoch vereinfacht die abgewinkelte Vorderkante der Zähne 1304 die Führung des Trägers 1200. Darüber hinaus erstrecken sich die Zähne 1304 in dem in 13 veranschaulichten Ausführungsbeispiel nicht über die Vorderkantenbasis 1212 hinaus. In diesem Ausführungsbeispiel ragen die Zähne 1304 nicht zwischen die Kontaktstücke 1408 auf der gedruckten Leiterplatte 1404.
Die vielfältigen oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung können mittels Hardware, Software oder einer Kombination davon verwirklicht werden und können in einem Rechnersystem oder einem sonstigen Verarbeitungssystem durchgeführt werden. In der Tat sind diese Elemente in einem Ausführungsbeispiel unter Verwendung eines Rechnersystems verwirklicht, das in der Lage ist, die im Zusammenhang mit diesen beschriebene Funktionalität durchzuführen. Ein exemplarisches Rechnersystem ist beispielsweise von der in 1 veranschaulichten Art.
16 veranschaulicht in einem Blockdiagramm ein Universalrechnersystem, das beispielsweise von einem Rechner auslesbare Medien enthält, um Rechnersoftware oder Befehle für ein Ausführen der hier beschriebenen Funktionalität zu schaffen. Das veranschaulichte Rechnersystem 1602 enthält einen oder mehrere Prozessoren, z.B. einen Prozes sor 1604. Der Prozessor 1604 ist mit einem Datenübertragungsbus 1606 verbunden. Vielfältige Softwareausführungsbeispiele sind hier anhand dieses exemplarischen Rechnersystems beschrieben. Nach dem Lesen dieser Beschreibung wird einem auf dem Gebiet bewanderten Fachmann klar sein, wie die Erfindung mittels anderer Rechnersysteme oder Rechnerarchitekturen zu verwirklichen ist, einschließlich beispielsweise durch die in 1 veranschaulichte Architektur.
Das Rechnersystem 1602 enthält ferner einen Hauptarbeitsspeicher 1608, vorzugsweise einen RAM-Speicher (RAM), und kann auch einen Sekundärspeicher 1610 aufweisen. Der Sekundärspeicher 1610 kann beispielsweise ein Festplattenlaufwerk 1612 und/oder ein Wechselspeicherlaufwerk 1614 beinhalten, z.B. ein Diskettenlaufwerk, ein Magnetbandlaufwerk, ein optisches Plattenlaufwerk, usw. Das Wechselspeicherlaufwerk 1614 liest aus einem Wechselspeichermedium 1618 und/oder zeichnet auf dieses auf. Zu den Wechelspeichermedien 1618 zählen beispielsweise Disketten, Magnetbänder, optische Platten, usw., die durch das Wechselspeicherlaufwerk 1614 ausgelesen und auf die von diesem geschrieben wird. Es ist klar, dass zu den Wechelspeichermedien 1618 ein rechnerkompatibles Speichermedium gehört, das darauf gespeicherte Rechnersoftware und/oder Daten enthält.
In alternativen Ausführungsbeispielen kann der Sekundärspeicher 1610 andere ähnliche Mittel enthalten, die es ermöglichen, Rechnerprogramme oder sonstige Befehle in das Rechnersystem 1602 zu laden. Zu solchen Mitteln können beispielsweise eine Wechselspeichereinheit 1622 und eine Schnittstelle 1620 zählen. Beispiele hierfür können eine Programmcartrige und Cartrigeschnittstelle (wie sie bei spielsweise in Videospielvorrichtungen zu finden ist), ein Wechselspeicherchip (beispielsweise ein EPROM, PROM oder eine sonstige Speichereinrichtung) und zugeordnete Sockel sowie sonstige Wechselspeichereinheiten 1622 und Schnittstellen 1620 beinhalten, die es ermöglichen, Software und Daten von der Wechselspeichereinheit 1622 zu dem Rechnersystem 1602 zu übertragen. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Wechselspeichereinheit 1622 dauerhaft mit der Schnittstelle 1620 der Wechselspeichereinheit verbunden sein.
Das Rechnersystem 1602 kann auch eine Datenkommunikationsschnittstelle 1624 enthalten. Die Datenkommunikationsschnittstelle 1624 ermöglicht es, Software und Daten zwischen dem Rechnersystem 1602 und externen Vorrichtungen auszutauschen. Zu Beispielen der Datenkommunikationsschnittstelle 1624 können ein Modem, eine Netzwerkschnittstelle (beispielsweise eine Ethernetkarte), ein Datenkommunikationskanal, ein PCMCIA-Slot für entsprechende Karten, usw. zählen. Über die Datenkommunikationsschnittstelle 1624 transferierte Software und Daten liegen in Form von Signalen vor, die elektronische, elektromagnetische, optische oder sonstige Signale sein können, die sich von der Datenkommunikationsschnittstelle 1624 entgegennehmen lassen. Diese Signale werden über einen Kanal 1628 an die Datenkommunikationsschnittstelle ausgegeben. Dieser Kanal 1628 überträgt Signale und kann durch drahtlose Medien, durch Draht oder Kabel, durch Glasfaseroptik oder durch sonstige Datenkommunikationsmedien verwirklicht werden. Zu einigen Beispiele eines Kanals können ein Telefonleitung, ein Mobiltelefonverbindungselement, ein HF-Verbindungselement, ein Netzwerk, das Internet und sonstige Datenkommunikationskanäle zählen.
Im vorliegenden Schriftstück werden die Begriffe "Rechnerprogrammmedium" und "von einem Rechner verwendbares Medium" verwendet, um im Allgemeinen Medien wie die Wechelspeichermedien 1618, eine in dem Festplattenlaufwerk 1612 eingebaute Festplatte, die Wechselspeichereinheit 1622 und Signale auf dem Kanal 1628 zu bezeichnen. Diese Begriffe können sich auch auf den Hauptarbeitsspeicher 1608 beziehen, wobei der Hauptarbeitsspeicher 1608 ein Rechnerprogramm oder eine Komponente davon speichert. Diese Softwareprodukte sind Mittel, die dazu dienen, dem Rechnersystem 1602 Software zur Verfügung zu stellen.
(Auch als Rechnersteuerlogik bezeichnete) Rechnerprogramme oder Rechnerbefehle können in dem Hauptarbeitsspeicher 1608 und/oder in dem Sekundärspeicher 1610 gespeichert werden. Die Rechnerprogramme können auch über die Datenkommunikationsschnittstelle 1624 entgegengenommen werden. Wenn solche Rechnerprogramme ausgeführt werden, ermöglichen sie dem Rechnersystem 1602 die Merkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hier erörtert sind, durchzuführen. Insbesondere ermöglichen die Rechnerprogramme während ihrer Ausführung dem Prozessor 1604 die Merkmale der vorliegenden Erfindung durchzuführen. Dementsprechend repräsentieren derartige Rechnerprogramme Controller des Rechnersystems 1602.
In einem Ausführungsbeispiel, in dem die Elemente mittels Software verwirklicht sind, kann die Software in einem Softwareprodukt gespeichert sein und mittels des Wechselspeicherlaufwerks 1614, der Wechselspeichereinheit 1622, der Festplatte 1612 oder der Datenkommunikationsschnittstelle 1624 in das Rechnersystem 1602 geladen werden. Wenn die Steuerlogik (Software) durch den Prozessor 1604 ausge führt wird, veranlasst sie den Prozessor 1604 die Funktionen der Erfindung, wie sie hier beschrieben sind, durchzuführen.
In noch einem Ausführungsbeispiel sind die Elemente hauptsächlich in Form von Hardware verwirklicht, beispielsweise unter Verwendung von Hardwarekomponenten, wie z.B. anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreisen (ASICs = Application Specific Integrated Circuits). Eine Verwirklichung der Hardwarevorrichtung zum Durchführen der hier beschriebenen Funktionen wird dem mit dem betreffenden Gebieten befassten Fachmann einleuchten. Obwohl die Hardwarekomponenten im herkömmlichen Sinne kein "Rechnerprogramm" sind, können sie als ein (wenn auch möglicherweise fest verdrahtetes) Rechnerprogrammmedium aufgefasst werden, das es dem System ermöglicht, die beschriebenen Funktionen durchzuführen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden Elemente unter Verwendung einer sowohl Hardware als auch Software verwendenden Kombination verwirklicht. In diesem Ausführungsbeispiel kann die Kombination von Hardware und Software in ähnlicher Weise als ein Rechnerprogrammmedium angesehen werden, das dem System eine Durchführung der beschriebenen Funktionen ermöglicht.
Während im Vorausgehenden vielfältige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, sollte es klar sein, dass diese lediglich als Beispiele erörtert wurden und nicht beschränken sollen. Somit sollte der Schutzumfang und Gegenstand der vorliegenden Erfindung durch keines der oben beschriebenen exemplarischen Ausführungsbeispiele beschränkt werden, sondern sollte ausschließlich gemäß den folgenden Ansprüchen definiert sein.

Claims

Fluorometer zum Gewinnen von Fluoreszenzmesswerten an einer Probe, zu dem gehören: eine Versuchsvorrichtung um die zu untersuchende Probe zu tragen; eine optische Energiequelle, die dazu dient, die die Probe tragende Versuchsvorrichtung durch Bestrahlen mit optischer Energie anzuregen; ein optischer Energiedetektor, um Energie zu erfassen, die von der angeregten Versuchsvorrichtung aufgrund der Bestrahlung emittiert wird; ein auf der Versuchsvorrichtung angeordnetes kodiertes Label, das dazu dient, kodierte Probendaten bereitzustellen, die sich auf die in der Versuchsvorrichtung getragene Probe beziehen; eine Codelesegerät zum Lesen des kodierten Labels; eine Antriebselektronik, um die Versuchsvorrichtung gegenüber der optischen Energiequelle und des optischen Energiedetektors so zu positionieren, dass zumindest in einer von mehreren Versuchszonen der Versuchsvorrichtung gemessen werden kann; ein Prozessor, der dazu dient, den Ablauf der Untersuchung gemäß Prüfbefehlen zu steuern und die emittierte Energie zu verarbeiten, die bei der/den vermessenen Versuchszone(n) erfasst wurde, um Testergebnisse zu ermitteln; ein ROM-Chip-Stecksockel, der geeignet ist, mindesten einen von mehreren ROM-Chips aufzunehmen; wenigstens einen zum Einstecken in den ROM-Chip-Stecksockel geeigneten ROM-Chip, der Daten speichert, die mindestens einen der folgenden Aufzählungspunkte betreffen: Gerätespezifische operative Software für eine oder mehrere Untersuchungen, eine oder mehrere untersuchungsspezifische Analysekurven, ein oder mehrere Versuchsbedienelemente, eine oder mehrere Versuchskalibrierungen, ein oder mehrere durch einen Anwender kodierte Fluorometerparameter und eine oder mehrere erwartete Werte, die durch eine Simulation einer Qualitätskontrolle ermittelt wurden; und eine bidirektionale Datenkommunikationsschnittstelle zum Datenaustausch von Testdaten zwischen dem Fluorometer und einer externen Instanz.
Fluorometer nach Anspruch 1, bei dem die Probendaten mindestens einen Posten der Gruppe beinhalten, zu der Patientenidentifikation, Probenidentifikation, Probentyp und Identifizierung des Typs der an der Probe durchzuführenden Untersuchung gehören.
Fluorometer nach Anspruch 1, bei dem das kodierte Label mindestens einen Posten der Gruppe beinhaltet, zu der optische Strichcodes, Magnetstreifen, induktiver Schaltkreis und alphanumerische Zeichen gehören.
Fluorometer nach Anspruch 1, zu dem ferner eine Energiequelle gehört, und bei dem das Fluorometer in einem in der Hand zu haltenden tragbaren Gehäuse untergebracht ist.
Fluorometer nach Anspruch 1, zu dem ferner eine Benutzerschnittstelle gehört.
Fluorometer nach Anspruch 1, zu dem ferner eine Speichervorrichtung gehört, die dazu dient einen Datensatz einer oder mehrerer getesteter Proben und Testergebnisse für die eine oder mehreren Proben zu speichern.
Fluorometer nach Anspruch 6, bei dem der Datensatz mindestens einen Posten der Gruppe aufweist, zu der Patientenidentifikation, Probenidentifikation, Identifizierung einer an der Probe durchgeführten Untersuchung, Datum und Uhrzeit, zu der die Untersuchungen durchgeführt wurden, und Testergebnisse gehören.
Fluorometer nach Anspruch 7, bei dem die Datenkommunikationsschnittstelle den Datensatz an eine Gesundheitseinrichtung übermittelt.
Fluorometer nach Anspruch 1, bei dem die optische Energiequelle den Versuch mit Energie einer ersten Wellenlänge anregt, und bei dem der optische Energiedetektor eine von der Versuchsvorrichtung emittierte Energie einer zweiten Wellenlänge erfasst, wobei die erste Wellenlänge sich von der zweiten Wellenlänge unterscheidet.
Fluorometer nach Anspruch 9, bei dem die erste Wellenlänge etwa 670 Nanometer und die zweite Wellenlänge etwa 760 Nanometer beträgt.
Fluorometer nach Anspruch 9, zu dem ferner gehören: ein erstes Filter, um von der optischen Energiequelle emittierte Frequenzen zu unterdrücken, die nahe der zweite Wellenlänge sind, und ein zweites Filter, um Frequenzen, die die erste Wellenlänge aufweisen zu unterdrücken, bevor diese von dem optischen Energiedetektor entgegengenommen werden, um dadurch die Wirkung der optischen Energiequelle als Hintergrundquelle für den optischen Energiedetektor zu reduzieren.
Fluorometer nach Anspruch 11, bei dem das erste Filter Frequenzen mit Wellenlängen unterdrückt, die länger als etwa 690 Nanometer sind, und das zweite Filter Frequenzen mit Wellenlängen unterdrückt, die kürzer als etwa 710 Nanometer sind.
Verfahren, das das Fluorometer nach Anspruch 1 verwendet, wobei die Probe aus der Gruppe ausgewählt ist, zu der gehören: Blut, Serum, Plasma, Urin, Stuhlextrakt, Speiseextrakt, chemische Zusammensetzungen, Umweltproben, Abwasser und Bodenprobenextrakt.
Verfahren nach Anspruch 13, bei der die Versuchsvorrichtung mit optischer Energie einer Wellenlänge von etwa 670 Nanometer bestrahlt wird und die angeregte Versuchsvorrichtung Energie einer Wellenlänge von etwa 760 Nanometer emittiert.
Fluorometer nach Anspruch 1, bei der die externe Instanz mindestens einen Posten der Gruppe umfasst, zu der eine Klinik, eine Arztpraxis, eine Untersuchungsklinik und/oder ein Labor gehören.
Fluorometer nach Anspruch 7, bei dem der Datensatz über die bidirektionale Datenkommunikationsschnitt stelle an die externe Instanz übermittelt wird.
Fluorometer nach Anspruch 1, bei der die externe Instanz über die bidirektionale Datenkommunikationsschnittstelle mindestens entweder gerätespezifische operative Software für eine oder mehrere Untersuchungen, untersuchungsspezifische Analysekurven, Versuchsbedienelemente, Versuchskalibrierung, durch Benutzer kodierte Fluorometerparameter und/oder aufgrund einer Simulation einer Qualitätskontrolle ermittelte erwartete Werte an den ROM-Chip liefert.
Fluorometer nach Anspruch 1, bei dem das eine oder die mehreren Versuchsbedienelemente mindestens entweder eine Konzentration eines Analyten, einen Konzentrationsbereich eines Analyten und/oder ein Ablaufdatum einer Prüflösung umfassen.
Fluorometer nach Anspruch 1, bei dem die eine oder mehreren Versuchskalibrierungen mindestens entweder eine Konzentration eines Analyten, einen Konzentrationsbereich eines Analyten und/oder ein Ablaufdatum einer Kalibrierlösung beinhalten.
Fluorometer nach Anspruch 1, bei dem zu der Antriebselektronik gehören: ein Motor zum Positionieren der Versuchsvorrichtung, ein Motorcontroller zum Steuern des Motors und ein Reibungsantrieb oder Getriebe für eine Umsetzung der Drehbewegung des Motors in eine Bewegung der Versuchsvorrichtung.
Fluorometer nach Anspruch 1, bei dem das Codelesegerät das kodierte Label automatisch liest.