ES2258695T3 - Procedimiento de operacion de una maquina automatica de ensayo de muestras. - Google Patents
Procedimiento de operacion de una maquina automatica de ensayo de muestras.Info
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Abstract
Un procedimiento para realizar un ensayo de identificación y susceptibilidad de un agente biológico en una muestra de fluido en una máquina automática de ensayo de muestras, la mencionada muestra de fluido contiene dicho agente biológico colocado en un primer receptáculo abierto, en donde el procedimiento comprende: (a) la colocación de dicho primer receptáculo (30A) en un dispositivo (22) de contención de muestras con dicha muestra de fluido situada en comunicación fluida con una tarjeta de muestras de ensayo de identificación recibida por dicho dispositivo de contención de muestras; (b) la colocación de un segundo receptáculo abierto (30) en dicho dispositivo de contención de muestras, dicho segundo receptáculo abierto está en comunicación fluida con una tarjeta de muestras de ensayo de susceptibilidad recibida por dicho dispositivo de contención de muestras; (c) la colocación de dicho dispositivo (22) de contención de muestras con dicho primer y segundo receptáculos (30A, 30B) y las tarjetas (28) de muestras de ensayo de identificación y de susceptibilidad dentro de dicha máquina automática de ensayo de muestras; posteriormente, dentro de dicha máquina, (d) la adición de un volumen predeterminado de diluyente a dicho segundo receptáculo (30B); (e) la transferencia de una parte de dicha muestra de fluido desde dicho primer receptáculo (30A) al mencionado segundo receptáculo (30B); (f) la carga de dichas tarjetas (28) de identificación y susceptibilidad con fluidos de los mencionados primer y segundo receptáculos (30A, 30B), respectivamente; y (g) la realización de un análisis óptico de dichas tarjetas (28) de identificación y susceptibilidad.
Description
Procedimiento de operación de una máquina
automática de ensayo de muestras.
La invención se refiere a máquinas y sistemas
para cargar automáticamente una tarjeta de muestras de ensayo, que
tiene uno o más pocillos para muestras, con muestras de fluidos (por
ej., muestras que contienen agentes microbiológicos), y para
realizar análisis ópticos de las muestras después de la reacción con
los reactivos. La invención es particularmente adecuada para su uso
en máquinas de análisis biológicos, de sangre o químicos, así como
en máquinas de ensayo de inmunoquímica y de sondas de ácidos
nucleicos.
Las muestras biológicas pueden reaccionar y ser
expuestas a un análisis químico u óptico utilizando diferentes
técnicas, que incluyen el análisis óptico de la transmitancia y/o de
la fluorescencia. El propósito del análisis puede ser identificar un
agente biológico desconocido o diana en la muestra, para determinar
la concentración de al sustancia en la muestra o para determinar si
el agente biológico es susceptible a ciertos antibióticos, así como
la concentración de antibióticos que podía ser efectiva en el
tratamiento de una infección provocada por el agente.
Se ha desarrollado una técnica para realizar
análisis ópticos de muestras biológicas que comprende el uso de una
tarjeta de muestras de ensayo sellada que contiene una serie de
pequeños pocillos para las muestras. Típicamente, durante la
fabricación de las tarjetas, por ejemplo, para análisis biológicos,
los pocillos se rellenan bien con diferentes tipos de medios de
crecimiento para diferentes agentes biológicos o bien con diferentes
concentraciones de antibióticos diferentes. Las tarjetas tienen una
estructura interna de conductos para el fluido que permite que el
fluido penetre en los pocillos de la tarjeta a través de un puerto
de un tubo de transferencia. Un tubo de transferencia integral en
forma de L se extiende hacia el exterior desde el puerto del tubo de
transferencia. Un procedimiento de la técnica anterior se presenta
en la patente nº 4118280. Este comprende la inserción manual de un
extremo del tubo de transferencia dentro de la tarjeta y el otro
extremo dentro de un tubo de ensayo y entonces la colocación manual
de la tarjeta con el tubo de transferencia sujeto y el tubo de
ensayo dentro de una máquina de llenado mediante vacío y de sellado,
tal como la Vitek® Filler Sealer. La máquina de llenado y sellado
genera un vacío que provoca que el fluido del tubo de ensayo sea
aspirado al interior de los pocillos de la tarjeta de muestras.
Después de que los pocillos de la tarjeta de muestras se carguen con
la muestra, las tarjetas se insertan manualmente dentro de una
ranura en un módulo sellador de la máquina, en donde el tubo de
transferencia se corta y se funde, sellando el interior de la
tarjeta. Entonces las tarjetas se sacan manualmente del módulo de
llenado/sellado y se cargan dentro de una máquina lectora e
incubadora, tal como la VITEK® Reader. La máquina lectora e
incubadora incuba las tarjetas a la temperatura deseada. Se dispone
un lector óptico para realizar un ensayo de transmitancia de los
pocillos de la tarjeta. Básicamente las tarjetas se apilan en
columnas en la máquina lectora y un sistema óptico se mueve arriba y
debajo de la columna de tarjetas, introduciendo las tarjetas en el
interior de la óptica de transmitancia de una en una, leyendo las
tarjetas y colocando las tarjetas de nuevo en la columna de
tarjetas.
Esta disposición tiene limitaciones consistentes
en que se necesitan dos máquinas una de llenado/sellado y una de
lectura, para procesar y analizar las tarjetas. Además, se requiere
tiempo y trabajo adicional para realizar el análisis completo de la
tarjeta.
La combinación de las diferentes funciones de
procesamiento y lectura óptica de las muestras biológicas en una
máquina automática simple para el procesamiento y la lectura de las
muestras presenta importantes retos. Un reto particularmente difícil
es suministrar una forma para realizar la carga de vacío en las
tarjetas y suministrar una manera para mover la tarjeta de muestras
cargada a los puntos de incubación y de lectura óptica. Otro reto es
diseñar un sistema de transporte para mover las tarjetas de muestras
y los receptáculos a través de la máquina hasta los diferentes
puestos.
De acuerdo con un aspecto de la presente
invención, se proporciona un procedimiento para realizar un ensayo
de identificación y susceptibilidad de un agente biológico en una
muestra de fluido en un máquina automática de ensayo de muestras,
dicha muestra del fluido que contiene el mencionado agente biológico
se coloca en un primer receptáculo abierto, el procedimiento
comprende: la colocación del mencionado primer receptáculo en un
soporte para muestras con la mencionada muestra de fluido colocada
en comunicación fluida con una tarjeta de identificación de muestras
de ensayo recibida por el mencionado soporte; la colocación de un
segundo receptáculo abierto en dicho soporte para muestras, el
mencionado segundo receptáculo abierto está en comunicación fluida
con una tarjeta de muestras de ensayo de susceptibilidad recibida
por dicho soporte de muestras; la colocación del mencionado soporte
de muestras con los mencionados primer y segundo receptáculo y las
tarjetas de muestras de ensayo de identificación y susceptibilidad
dentro de dicha máquina automática de ensayo de muestras;
posteriormente, la adicción en el interior de dicha máquina de un
volumen predeterminado de diluyente a dicho segundo receptáculo; la
transferencia una parte de la mencionada muestra de fluido del
mencionado primer receptáculo al mencionado segundo receptáculo; la
carga de las tarjetas de identificación y susceptibilidad con
fluidos procedentes de los mencionados primer y segundo
receptáculos,
respectivamente; y la realización de un análisis óptico de las mencionadas tarjetas de identificación y susceptibilidad.
respectivamente; y la realización de un análisis óptico de las mencionadas tarjetas de identificación y susceptibilidad.
Ahora las realizaciones preferidas de la
invención se representan en los dibujos en los que números de
referencia similares se refieren a elementos similares de las
diferentes vistas y en los que:
La figura 1 es una vista en perspectiva de una
máquina automática de ensayo de muestras biológicas. La estación de
evacuación de la tarjeta y los paneles de la carcasa de la máquina
se han eliminado para mostrar más claramente otras características
de la máquina.
La figura 1A es un diagrama de bloques de todos
las estaciones principales de la máquina de la figura 1.
La figura 2 es una vista en perspectiva de la
máquina de la figura 1, con las estaciones de dilución y de pipetado
eliminadas para ilustrar mejor la estación de vacío de la máquina y
con la estación de evacuación y apilado incluida para mostrar su
relación con la estación de transporte de tarjetas de muestras y los
sistemas ópticos.
La figura 3 es una vista lateral de la máquina,
parcialmente en sección, según se ve desde el lado derecho de la
máquina mirando hacia el soporte central.
La figura 4 es una vista en perspectiva
detallada de la cámara de vacío de la estación de vacío de la figura
2 en acoplamiento con la superficie superior de la navecilla, tal
como estaría cuando las muestras de fluido están cargadas dentro de
las tarjetas.
La figura 5 es una vista en perspectiva
detallada de la estación de corte y sellado, que muestra el cable de
corte caliente cortando a través de los tubos de transferencia de
las tarjetas cuando la navecilla avanza más allá del cable de corte
caliente, sellando de esta forma el interior de las tarjetas.
La figura 6 es una vista en perspectiva
detallada del sistema de posicionamiento de las muestras de ensayo
de las figuras 1 y 2.
La figura 7 es una vista en perspectiva
detallada de la navecilla y de la casete de las figuras
1-3.
La figura 8 es una vista en planta de la casete
y la navecilla de la figura 7 en una posición ensamblada.
La figura 9 es una vista lateral de la casete y
la navecilla de la figura 7.
La figura 10 es una vista en sección de la
casete y la navecilla de la figura 9 a lo largo de las líneas
10-10.
La figura 11 es una vista lateral de la casete y
la navecilla de la figura 7, según se ve desde el lado opuesto de la
figura 9, mostrando las aberturas de la casete que reciben los
botones de memoria de contacto que almacenan la información a medida
que las tarjetas son transportadas por la casete.
La figura 12 es una vista en planta inferior de
la navecilla de las figuras 1 y 7-11.
La figura 13 es una vista en planta de la
bandeja de base de la figura 6.
La figura 14 es una vista en perspectiva más
detallada de las estaciones de dilución y pipetado de la figura
1.
La figura 15 es una vista en alzada de las
estaciones de dilución y pipetado de la figura 14.
La figura 16 es una vista lateral de la estación
de dilución de la figura 15.
La figura 17 es una vista despiezada del montaje
de solenoide y tubo de inyección de la figura 14.
La figura 18 es una vista aislada de la estación
de dilución de la figura 14, parcialmente en sección, mostrando el
tubo de inyección y la válvula de dedal con mayor detalle.
La figura 19 es una vista en sección aislada de
la válvula de dedal de la figura 18.
La figura 20 es una vista en sección aislada del
tubo de inyección y la válvula de dedal de la figura 18, mostrando
la relación del émbolo con respecto a la válvula de dedal cuando la
válvula está en una condición cerrada con relación al puerto de
admisión de fluido.
La figura 21 es una vista en sección aislada del
tubo de inyección y de la válvula de dedal de la figura 18,
mostrando la relación del émbolo con respecto a la válvula de dedal
cuando la válvula está en una condición abierta con relación al
cuerpo de admisión de fluido.
La figura 22 es una vista posterior del sistema
de tolva de pipetado que muestra el movimiento de una corredera
horizontal entre dos posiciones, controlando la capacidad de las
pipetas para salir del alojamiento a través de una ranura del
alojamiento.
La figura 23 es una vista despiezada del sistema
de tolva de pipetas de la figura 22.
La figura 23A es una vista despiezada más
detallada del tambor giratorio de la figura 23, que muestra los
acoplamientos que acoplan el motor 312 con el tambor 340.
\newpage
La figura 24 es una vista en perspectiva del
sistema de tolva de pipetas de la figura 1 cuando se hace girar el
alojamiento de las pipetas hasta una posición de llenado de la
pipeta, con la cubierta inclinada y abierta para permitir que el
alojamiento se llene con pipetas.
La figura 25 es una visa en alzada de la
estación 300 de pipetado con el montaje de varilla de transferencia
tubular cónica girado hasta la posición de extracción de fluido en
la que puede hacerse descender la pajita al interior del
receptáculo.
La figura 26 es una vista lateral del montaje de
varilla de transferencia tubular cónica según se ve desde la tolva
304 para las pajitas de la figura 25.
La figura 27 es una vista en planta superior del
montaje de varilla de transferencia tubular cónica a lo largo de las
líneas 27-27 de la figura 26.
La figura 28 es una vista detallada,
parcialmente en sección, de una parte del sistema de tolva de
pipetas de la figura 25, que muera la inserción de la varilla de
transferencia cónica tubular dentro de una pipeta para efectuar un
acoplamiento por fricción con la pipeta, que permite sacar la pipeta
del alojamiento para las pipetas.
La figura 29 es un diagrama esquemático de la
estación de vacío de la figura 3.
La figura 30 es un gráfico que muestra el cambio
en el vacío dentro de la cámara de vacío de la figura 29 como
función del tiempo durante la carga de las tarjetas.
La figura 31 es una vista en alzada de un
sistema de transporte de tarjetas de muestras para la máquina de las
figuras 1 y 2.
La figura 32 es una vista lateral de la estación
de transporte de tarjetas de muestras de la figura 31, según se mira
en dirección al carrusel y a la estación de incubación de las
figuras 1 y 2.
La figura 33 es una vista en sección del montaje
de carro y corredera de las figuras 31, que permite impulsar el
submontaje para moverse con relación a la pared.
La figura 34 es una vista en perspectiva de un
mecanismo de empuje que saca las tarjetas de las ranuras del
carrusel de la figura 2 para introducirlas en el sistema de
transporte de tarjetas de muestras de la figura 31.
La figura 35 es una vista en perspectiva del
mecanismo de empuje según se ve desde la parte trasera de la
pared.
La figura 36 es una vista en alzada del
movimiento de la tarjeta hacia el exterior de la estación de
transporte de tarjetas de muestras para ser introducida en la
estación de evacuación y apilado.
La figura 37 es una vista en perspectiva de la
subestación óptica de fluorescencia del sistema de lectura óptica de
las figuras 1 y 2, con el montaje de reflector en una posición
abierta para ilustrar mejor la cabeza óptica.
La figura 38A es una vista en planta de la parte
frontal del montaje de reflector de la figura 37.
La figura 38B es una vista en planta de la parte
trasera del montaje de reflector de la figura 37.
La figura 38C es una vista lateral del montaje
de reflector de la figura 37.
La figura 39 es una vista despiezada de la
casete de la lámpara de destellos de la figura 37.
La figura 40 es una vista en sección de la
subestación óptica de fluorescencia de la figura 37.
La figura 40A es un gráfico de la reflectancia
como función de la longitud de onda para el espejo frío de UV de la
figura 40.
La figura 40B es un gráfico de la transmitancia
del filtro como función de la longitud de onda para el filtro de
paso de banda de 365 nM de la figura 40.
La figura 41 es una sección de corte del
montante sólido de la figura 40.
La figura 42 es un gráfico de la excitación y
del espectro de emisiones del montante sólido de la figura 40.
La figura 43 es una vista frontal de la cabeza
óptica de la figura 37, que muestra el canal de interrupción óptica
y los seis canales para leer los seis pocillos de la tarjeta.
La figura 44 es una vista trasera de la cabeza
óptica de la figura 37.
La figura 45A es una vista superior del soporte
del montaje de las lentes de la figura 37.
La figura 45B es una vista trasera del soporte
del montaje de las lentes.
La figura 45C es una vista lateral del soporte
del montaje de lentes.
La figura 45D es una vista posterior del soporte
del montaje de lentes.
La figura 46 es un diagrama esquemático que
muestra la relación de la lámpara de destellos de la figura 39 y los
canales ópticos de la cabeza óptica de la figura 40.
La figura 47A es una vista trasera del bloque de
la interfaz óptica de la figura 37, que muestra la tarjeta detectora
montada en el bloque de la interfaz óptica.
La figura 47B es una vista frontal del bloque de
la interfaz óptica de la figura 47A, que muestra la colocación de
los filtros de paso de banda enfrente de los canales ópticos.
La figura 48A es una vista frontal de la tarjeta
detectora de la figura 40, que muestra los detectores de fotodiodo
que se colocan detrás de los seis canales del bloque de la interfaz
óptica.
La figura 48B es una vista trasera de la tarjeta
detectora de la figura 48A.
La figura 49 es un diagrama de bloques de una
tarjeta detectora de picos preferida para la subestación de
fluorescencia de la figura 37.
La figura 50 es un gráfico de la responsividad
como función de la longitud de onda de la radiación incidente de los
detectores de fotodiodo de la figura 48A.
La figura 51 es un gráfico de la transmitancia
del filtro como función de la longitud de onda para el filtro de
paso de banda de 445 nM de la figura 40.
La figura 52 es un gráfico de la reflectancia (y
la transmitancia) como función de la longitud de onda para el
divisor del haz de la figura 40.
La figura 53 es una vista en alzada detallada de
la subestación de transmitancia de la figura 3.
La figura 54 es una vista en perspectiva de una
de las tres fuentes de emisión de transmitancia LED de la figura
53.
La figura 55 es una vista en sección de la
subestación de transmitancia de la figura 53, que muestra la
relación entre la fuente de luz de transmitancia LED, el pocillo de
la muestra y el detector de fotodiodo.
La figura 56 es una vista en alzada del pocillo
para las muestras y de la salida del LED para la subestación de
transmitancia de la figura 55.
La figura 57 es una vista en perspectiva aislada
de la estación de evacuación y apilado de la figura 2.
La figura 58 es otra vista en perspectiva de la
estación de evacuación y apilado de la figura 57, con el pestillo y
la placa de presión eliminados para ilustrar mejor la ranura para la
tarjeta y el elemento 910A de retención.
La figura 59 es una vista en perspectiva de la
estación de evacuación y apilado de las figuras 57 y 58, según se ve
desde debajo, mostrando el par de rieles de guía a lo largo de los
cuales se desliza la placa de presión.
La figura 60 es otra vista en perspectiva del
sistema de evacuación y apilado de la figura 57, según se ve desde
debajo y desde el lado opuesto mostrado en la figura 57.
La figura 61 es otra vista en perspectiva del
sistema de evacuación y apilado de la figura 60 según se ve desde
debajo y desde detrás de la placa izquierda o frontal de soporte de
la figura 57.
La figura 62 es una vista fragmentaria en planta
superior del sistema de evacuación y apilado de las figuras
57-61, que muestra la inserción de una tarjeta dentro de la ranura para tarjetas y la placa de empuje empujando la tarjeta sobre los elementos de retención para unirse con las otras tarjetas apiladas en la zona entre la superficie trasera de los elementos de retención y la placa de presión.
57-61, que muestra la inserción de una tarjeta dentro de la ranura para tarjetas y la placa de empuje empujando la tarjeta sobre los elementos de retención para unirse con las otras tarjetas apiladas en la zona entre la superficie trasera de los elementos de retención y la placa de presión.
La figura 63 es una vista en alzada de una
tarjeta de muestras de ensayo preferida para su uso por el sistema
de evacuación y apilado y de la máquina de ensayo de muestras en
conjunto.
La figura 64 es una vista en alzada,
parcialmente en sección, que muestra la carga de las tarjetas dentro
de la ranura para tarjetas mediante el sistema 700 de transporte de
tarjetas de muestras de la figura 1.
La figura 65 es una vista en perspectiva aislada
del soporte frontal de la figura 57.
La figura 66 es una vista en perspectiva aislada
del soporte vertical inferior de la figura 61.
La figura 67 es una vista en perspectiva aislada
del cargador de la figura 60.
La figura 68 es una vista en perspectiva aislada
del soporte horizontal de la figura 60.
La figura 69 es una vista en perspectiva de la
placa de presión de la figura 57.
La figura 70 es una vista lateral, parcialmente
en sección, de la placa de presión de la figura 69.
La figura 71 es una vista posterior de la placa
de presión de la figura 69.
La figura 72 es una vista en perspectiva aislada
de la placa de empuje de la figura 57.
La figura 73 es una vista en perspectiva de la
corredera de empuje vista desde el montaje de impulsión de la placa
de empuje de la figura 61.
La figura 74 es una vista en alzada frontal de
la corredera de empuje de la figura 61.
La figura 75 es una vista lateral de la
corredera de empuje de la figura 74.
La figura 76 es una vista en perspectiva de la
cremallera de empuje del montaje de impulsión de la placa de empuje
de la figura 61.
La figura 77 es una vista en perspectiva de una
estación de entrada de datos autónoma que carga información a partir
de los códigos de barras colocados a través de la parte superior de
las tarjetas 28 sobre un par de botones de memoria de contacto.
La figura 78 es una ilustración de una parte del
soporte central y de la bandeja de base de la figura 1, que muestra
la colocación de la estación de lectura de los botones de memoria de
contacto a lo largo del lado del soporte central. Los dos contactos
de la estación de lectura tocan los dos botones de memoria de
contacto sobre el lado de la casete a medida que la navecilla y la
casete se mueven más allá de la estación.
La figura 79 es una vista lateral de una parte
de las tarjetas y de la casete a medida que pasan por el dispositivo
de separación de tarjetas y los códigos de barras de las tarjetas
son leídos por una estación de lectura de códigos de barras.
La figura 1 es una vista en perspectiva de una
máquina 20 de ensayo de muestras biológicas que realiza un análisis
de las tarjetas 28 llenas con muestras de ensayo.
La máquina tiene un conjunto de paneles de
cubierta móviles que cubren la máquina y que muestran una apariencia
estética agradable y que permiten que el usuario acceda a los
componentes del sistema que no se muestran para ilustrar mejor los
aspectos funcionales de la máquina. En la figura 1, la estación de
evacuación y apilado de tarjetas para las tarjetas 28 se ha
eliminado para ilustrar los otros componentes de la máquina. La
estación 900 de evacuación de tarjetas se muestra en la figura 2. La
figura 3 es una vista posterior de la máquina, parcialmente en
sección, que muestra la posición de las tarjetas 28 de muestras de
ensayo a medida que son procesadas en varias estaciones de la
máquina 20. La figura 1A es un diagrama de bloques de la máquina 20
tomada en conjunto, que muestra la disposición de las estaciones y
la trayectoria de un montaje de navecilla y casete y de las tarjetas
de muestras de ensayo a través de la máquina.
Refiriéndonos ahora inicialmente a las figuras
1, 1A y 3, la máquina 20 de ensayo de muestras biológicas incluye un
sistema 100 de posicionamiento de muestras de ensayo biológicas,
compuesto de cuatro palas independientes impulsadas por un motor,
que arrastra una cubeta 22 de muestras (denominada de aquí en
adelante "navecilla"), que incorpora una casete 26, a través de
una bandeja 24 de base a lo largo de la máquina 20 hasta diferentes
estaciones discretas, en las que se realizan diferentes operaciones
sobre las tarjetas y los receptáculos de la casete 26. Antes del
inicio del procedimiento, un técnico carga una casete 26 con una
serie de tarjetas 28 de ensayo y de receptáculos tales como tubos 30
de ensayo que contienen muestras biológicas o de control a analizar.
Cada tarjeta 28 de ensayo tiene un tubo 32 de transferencia en forma
de "L" que sobresale de la misma para permitir que los fluidos
que contienen las muestras biológicas sean extraídos de los tubos 30
de ensayo y puestos en los pocillos llenos de reactivo de las
tarjetas 28 de ensayo. El técnico coloca la casete cargada 26 dentro
de la navecilla 22 en una estación de carga de la máquina, tal como
la esquina frontal de la derecha de la bandeja 24 de base mostrada
en la figura 1. La navecilla 22 y la casete cargada 26 en
combinación se mueven entonces como una unidad sobre la superficie
de la bandeja 24 de base a través de la máquina 20 mediante el
sistema 100 de posicionamiento de muestras de ensayo.
En un escenario típico de un ensayo
microbiológico, descrito a continuación con propósitos ilustrativos
pero no limitativos, las tarjetas 28 de ensayo llegan en dos
variedades: (1) tarjetas de identificación, en las cuales se colocan
diferentes medios de crecimiento en cada uno de los pocillos de la
tarjeta 28 cuando se fabrican las tarjetas, y (2) tarjetas de
susceptibilidad, en las cuales también se han colocado en cada uno
de los pocillos de la tarjeta 28 diferentes concentraciones de
diferentes antibióticos. Las tarjetas de identificación se utilizan
para identificar un agente biológico desconocido en particular, por
ejemplo el microorganismo presente en la muestra. Las tarjetas de
susceptibilidad se utilizan para determinar la susceptibilidad del
agente biológico para diferentes concentraciones de antibióticos u
otros medicamentos. En el procedimiento de ensayo descrito a
continuación, los ensayos de identificación y susceptibilidad pueden
realizarse sobre una muestra simple en un ciclo de funcionamiento de
la máquina 20 (es decir, la ejecución de un ensayo). Para
realizarlo, la casete 26 se carga de forma que un tubo 30A de ensayo
que contiene una muestra biológica, conectado a través de un tubo 32
de transferencia con una tarjeta 28A de identificación se coloca al
lado de un tubo 30B de ensayo vacío conectado a través de un tubo 32
de transferencia con una tarjeta 28B de susceptibilidad.
Las tarjetas 28 contienen preferiblemente
códigos de barras, así como otras marcas de identificación, sobre la
tarjeta para su lectura por una lectora de códigos de barras
incorporada en la máquina 20. Los códigos de barras son únicos para
cada tarjeta e identifican la información de la tarjeta tal como el
tipo de tarjeta, la fecha de expiración y el número de serie, y se
utilizan para correlacionar los datos del ensayo y/o los resultados
de las tarjetas con el paciente y la muestra biológica. Además, la
navecilla o la casete completa puede tener información de las
muestras de todas las tarjetas cargadas en la casete que se almacena
sobre uno o más dispositivos de memoria fijados en la casete 26, tal
como un botón de memoria o "botón de contacto" que puede
encontrarse en Dallas Semiconductor Corp., 4401 S. Bellwood Parkway,
Dallas, Texas.
En el ejemplo representativo mostrado en la
figura 1, siete u ocho de los tubos 30 de ensayo de la navecilla 22
contienen muestras biológicas y están en comunicación fluida con las
tarjetas 28A de identificación mediante el tubo 32 de transferencia
en forma de pajita. El tubo 30A de ensayo de la muestra biológica y
su tarjeta 28A de identificación asociada pueden considerarse un
conjunto. Los tubos de ensayo de muestras biológicas y las tarjetas
de identificación se disponen típicamente de forma alternativa en la
casete 26. Cada tubo 30A de ensayo de muestras biológicas y cada
tarjeta 28A de identificación es adyacente a un tubo 30B de ensayo
vacío colocado en comunicación con una tarjeta 28B de
susceptibilidad a través de un tubo 32 de transferencia. Debe
apreciarse que las tarjetas y los tubos de ensayo asociados pueden
ordenarse en cualquier orden en la casete 26 dependiendo de las
necesidades del ensayo en particular de las diferentes muestras. Por
ejemplo, las tarjetas podrían disponerse como sigue: identificación
(ID), susceptibilidad (SU), ID, ID, ID, SU, SU, ID, SU... Ejemplos
adicionales podrían ser todas las tarjetas de identificación y todas
las tarjetas de susceptibilidad.
El sistema 100 de posicionamiento de las
muestras de ensayo funciona para mover la navecilla 22 y la casete
26 sobre la bandeja 24 de base primero hasta una estación 200 de
dilución. La estación de dilución contiene un tubo 202 de inyección
giratorio, mediante el cual se añade un volumen predeterminado de
diluyente (tal como solución salina) a los tubos de ensayo de
susceptibilidad vacíos de la casete 26, por ejemplo el tubo 30B de
ensayo. Pueden añadirse otros tipos de fluidos, tales como
reactivos, a los tubos de ensayo mediante un tubo de inyección
giratorio, así la estación 200 de dilución no está limitada a añadir
solo un diluyente a los tubos de ensayo. A medida que el borde
delantero de la navecilla 22 se mueve hacia la izquierda durante
este proceso, pasa por debajo de una estación 300 de pipetado. La
estación 300 de pipetado incluye un mecanismo que separa
automáticamente una pipeta 302 de una fuente de pipetas 304, hace
descender la pipeta 302 al interior del tubo 30A de ensayo de
muestras biológicas y saca mediante vacío un volumen predeterminado
de fluido biológico del tubo 30A de ensayo de muestras biológicas
utilizando la pipeta 302.
El sistema 100 de posicionamiento de muestras de
ensayo mueve entonces la navecilla 22 hacia la izquierda en un
recorrido igual a la distancia de separación entre tubos 30A y 30B
de ensayo adyacentes, por ejemplo 15 mm. Entonces la estación 300 de
pipetado hace descender la pipeta 302 que contiene el fluido
biológico del tubo 30A de ensayo de muestras biológicas al interior
del tubo adyacente 30B de ensayo de susceptibilidad (que ya ha
recibido una cantidad de diluyente de la estación 200 de dilución),
expulsa el fluido al interior del tubo 30B de ensayo y deja caer la
pipeta 302 dentro del tubo 30B de ensayo de susceptibilidad. El
proceso de movimiento de la navecilla 22 mediante el sistema 100 de
posicionamiento de muestras de ensayo, añadiendo diluyente a los
tubos 30B de ensayo de susceptibilidad en la estación 200 de
dilución y transfiriendo muestras biológicas de los tubos 30A de
ensayo de muestras biológicas a los tubos 30B de ensayo de
susceptibilidad en la estación 300 de pipetado, continua hasta que
todos los tubos de ensayo de identificación y/o susceptibilidad (si
es que hay alguno) dispuestos en la navecilla 22 hayan sido así
procesados. En virtud de la estrecha separación de la estación 300
de pipetado y la estación 200 de dilución, pueden realizarse
operaciones simultáneas de dilución y pipetado sobre múltiples tubos
de ensayo en una navecilla simple 22. Después de que se haya
efectuado la última operación de pipetado, el sistema 100 de
posicionamiento de muestras de ensayo mueve entonces la navecilla 22
a todo lo largo del borde izquierdo de la bandeja 24 de base.
Las personas expertas en la materia entenderán
que la casete 26 puede cargarse completamente con muestras
biológicas en los tubos 30 de ensayo y en las tarjetas 28 de
identificación, como es el caso en el que un lote de muestras
biológicas tiene que analizarse para identificar los contenidos de
las muestras. En este ejemplo, las operaciones de dilución y
pipetado no son necesarias. Sin embargo, en otros tipos de ensayos
de muestras, pueden añadirse o extraerse de los tubos de ensayos
otros diluyentes o reactivos o fluidos. En el ejemplo en el que no
se realizan las operaciones de dilución o pipetado (por ejemplo,
cuando las operaciones de pipetado y dilución se realizaron de forma
autónoma) la casete 26 se carga con tubos de ensayo y tarjetas y el
sistema 100 de posicionamiento podría simplemente mover sin
detenerse la navecilla 22 y la casete cargada 26 directamente más
allá de la estación 200 de dilución y de la estación 300 de
pipetado, a todo lo largo del borde izquierdo de la bandeja 24 de
base.
Una vez en el borde izquierdo de la bandeja 24
de base, el sistema 100 de posicionamiento de las muestras de ensayo
funciona para mover la navecilla 22 a lo largo del borde izquierdo
hasta la estación 400 de vacío. La estación 400 de vacío se ve mejor
en la figura 2, que es una vista en perspectiva de la máquina 20 con
la estación 200 de dilución y la estación 300 de pipetado
eliminadas, así como en las figuras 4, 5 y 29. En la estación 400 de
vacío, se hace descender una cámara 402 de vacío sobre la navecilla
22 de forma que la superficie inferior de la cámara 402 de vacío se
acople de herméticamente con la superficie periférica superior 23 de
la navecilla 22. La cámara de vacío tiene mangueras 406, 408 (figura
4) que están en comunicación con una fuente de vacío convencional de
la máquina (no mostrada en la figura 4). Se aplica vacío a la cámara
402 bajo el control de un microprocesador, provocando que el aire
del interior de las tarjetas 28 de muestras de ensayo salga de sus
tubos de ensayo asociados y sea extraído de la cámara 402. El ciclo
de vacío es gestionado de forma precisa para optimizar el llenado
utilizando un sistema servo de circuito cerrado para regular la
velocidad de cambio en el vacío y la sincronización del ciclo de
vacío completo. Después de un período predeterminado, la cámara 402
se pone en comunicación con la atmósfera bajo el control del
microprocesador. La ventilación se las tarjetas provoca que el
fluido de los tubos 30 de ensayo sea extraído al interior de las
tarjetas 28, llenando los pocillos de las tarjetas 28. Después de
que la cámara 402 se ventile, la cámara es elevada mediante un
mecanismo 410 de impulsión de la cámara de vacío de forma que
permita que la navecilla se mueva a otras estaciones de la máquina
20.
El sistema 100 de posicionamiento de muestras de
ensayo funciona entonces para hacer avanzar la navecilla 22 hacia la
derecha a través de la parte trasera de la bandeja 24 de base hasta
una estación 500 de corte y sellado situada detrás del soporte
central 34 en las figuras 1 y 2. Con referencia a las figuras 4 y 5,
la estación 500 de corte y sellado consta de un cable 506 de corte
caliente y de una placa 504 de soporte adosada y de un mecanismo
impulsor 502 (por ejemplo, un motor paso a paso, una correa de
transmisión y un husillo madre) que hace descender el cable de corte
y la placa 504 de soporte a la misma altura que la parte superior de
los tubos 32 de transferencia al lado de donde los tubos 32 de
transferencia penetran en las tarjetas 28 de ensayo. A medida que la
navecilla 22 avanza más allá de la estación 500 de corte y sellado,
los tubos 32 de transferencia se hacen pasar a través del cable 506
de corte caliente. En virtud de las restricciones delantera y
trasera constituidas sobre el movimiento de las tarjetas 28 por las
paredes de la casete 26, y las restricciones laterales sobre el
movimiento de la tarjeta 28 constituidas por la casete y las
estructuras de las paredes de la máquina 20, el cable de corte
caliente corta los tubos 32 de transferencia fundiendo el material
de los tubos de transferencia a medida que la navecilla 22 avanza
lentamente más allá del cable 506 del corte caliente. Sobre el
exterior de la tarjeta 28 queda un pequeño tetón del material del
tubo de transferencia. El tetón sella el interior de la tarjeta 28
con respecto a la atmósfera (excepto en ciertos tipos de tarjetas,
para la posible difusión de gases tales como oxígeno a través de una
tapa permeable al oxígeno que cubre los pocillos de las muestras).
Cuando la navecilla avanza más allá de la estación 500, el cable 506
se levanta hasta su posición superior.
Con referencia a las figuras 1 y 2, el sistema
100 de posicionamiento de muestras de ensayo hace avanzar entonces
la navecilla 22 a través de la parte trasera de la bandeja 24 de
base detrás del soporte central 34 hasta una estación 600 de
incubación de carrusel. Un dispositivo motriz 610 de cremallera y
piñón, que efectúa un movimiento de vaivén, se monta en el soporte
central 34 en el lado opuesto de una ranura 602 en la máquina y
empuja las tarjetas de la casete 26 de una en una a través de la
ranura 602 al interior del carrusel 604. El carrusel 604 está
alojado en una caja que se mantiene a una temperatura de incubación
adecuada. La caja se muestra parcialmente abierta en las figuras 1 y
2 para mostrar el carrusel 604. El carrusel 604 es hecho girar por
un sistema motriz 612 en sincronismo con el movimiento de la
navecilla 22 sobre la parte trasera de la bandeja 24 de base
mediante el sistema 100 de posicionamiento de muestras de ensayo, de
manera que la siguiente ranura del carrusel 604 se coloque en línea
con la ranura 602 opuesta a la siguiente tarjeta de la casete 26. Si
el carrusel está cargado con tarjetas solamente de forma parcial, el
sistema operativo de la máquina puede controlar la rotación del
carrusel 604 para cargar las tarjetas en ranuras no adyacentes para
distribuir equitativamente las tarjetas en el carrusel para
equilibrar la distribución del peso en el carrusel 604. Por ejemplo,
cuando el carrusel tiene 60 ranuras y solamente van a procesarse 30
tarjetas, las tarjetas pueden cargarse cada dos ranuras.
Puede disponerse una capacidad adicional de
incubación requerida para procesar un gran número de tarjetas a la
vez añadiendo una o unas estaciones de incubación adicionales a la
parte trasera de la bandeja de base y ajustando las dimensiones de
la bandeja de base y de los componentes del sistema motriz según se
necesite. Pueden disponerse estaciones ópticas adicionales para
carruseles adicionales. Por ejemplo, si el carrusel 604 tiene 60
ranuras y cada casete contiene 15 tarjetas, pueden procesarse 4
navecillas a la vez. Si se añade un segundo carrusel, pueden
procesarse hasta 120 tarjetas a la vez. Por supuesto, pueden
disponerse diferentes capacidades en la casete 26 en el carrusel
604.
Después de que se hayan cargado todas las
tarjetas 28 dentro de las ranuras del carrusel 604, la navecilla 22
se hace avanzar a lo largo del borde derecho de la bandeja 24 de
base de nuevo hasta su posición de inicio (mostrada en las figuras 1
y 2) o hasta una posición de salida para la evacuación de la casete
26 que contiene los tubos de ensayo, las pipetas 302, si las
hubiera, y los restos de los tubos de transferencia) y recibir una
nueva casete. Alternativamente, la navecilla 22 podría moverse hacia
una estación de salida situada, por ejemplo, en el lado trasero
derecho de la bandeja 24 de base.
A medida que se incuban las tarjetas 28 en la
estación 600 de incubación, las tarjetas son empujadas de forma
periódica y secuencial fuera de las ranuras del carrusel 604 en la
parte superior del carrusel 604, de una en una, mediante un
dispositivo de impulsión 620 de cremallera y piñón que efectúa un
movimiento de vaivén y un motor paso a paso asociado. Las tarjetas
28 son movidas por una estación 700 de transporte de tarjetas de un
escáner óptico más allá de una estación 800 de óptica de
fluorescencia y transmitancia que tiene una subestación 802 de
transmitancia y una subestación 804 de fluorescencia. Los pocillos
de la tarjeta 28 se exponen selectivamente a conjuntos de ensayos
ópticos de transmitancia y/o fluorescencia de acuerdo con las
necesidades del análisis a realizar por la estación 800 de óptica de
transmitancia y fluorescencia. La estación 800 de óptica de
transmitancia y fluorescencia incluye detectores y circuitería de
procesamiento para generar datos de transmitancia y fluorescencia
relativos a los pocillos de las tarjetas 28 y para enviar los datos
a una unidad de procesamiento central de la máquina 20. Si el ensayo
no está completo, la estación 700 de transporte mueve la tarjeta 28
de nuevo al interior de su ranura en el carrusel 604 para su
incubación adicional y nueva lectura.
Típicamente, cada tarjeta se leerá cada 15
minutos a medida que el carrusel efectúa una revolución. Tiempos de
incubación típicos para las tarjetas 28 están en el orden de entre 2
y 80 horas, constando de aproximadamente 4 conjuntos de datos de
transmitancia y/o fluorescencia por hora, cada conjunto de datos
consta de múltiples lecturas de cada uno de los pocillos de la
tarjeta 28 expuesta a los requerimientos del análisis óptico.
Después de finalizar el ensayo, las tarjetas son
movidas por el sistema 700 del transporte del escáner óptico al
interior de una estación 900 de salida de tarjetas mostrada en la
figura 2 y en la figura 3. La estación 900 de salida de tarjetas
consta de una cubeta o depósito desmontable 902 y de la estructura
de soporte asociada que se sitúa al lado de la estación óptica 800
aproximadamente a la misma altura que la estación óptica 800. La
estación 900 tiene una corredera 914 de presión que puede moverse
dentro del depósito 902 y un muelle de una fuerza constante que
empuja la corredera de presión hacia la parte frontal del depósito.
Las tarjetas están apiladas en el depósito entre la corredera 914 de
presión y elementos de retención elásticos dispuestos de forma
opuesta e integralmente formados en los lados del depósito 902. El
técnico quita el depósito 902 de la máquina 20 según se necesite o
cuando el depósito está lleno de tarjetas, vacía las tarjetas en una
unidad adecuada de evacuación de agentes biológicos peligrosos y
pone el depósito 902 de nuevo dentro de la máquina 20.
De esta forma se describe un sistema o máquina
automática 20 para ensayos microbiológicos para analizar fluidos que
contiene muestras microbiológicas contenidas en receptáculos
abiertos 30. El sistema 20 se usa en conjunción con tarjetas 28 de
muestras de ensayo que tiene una serie de pocillos para las
muestras. Las tarjetas de muestras comprenden tarjetas de
susceptibilidad y tarjetas de identificación. El sistema comprende
una bandeja de base, una cubeta 22 para llevar los receptáculos 30 y
las tarjetas de ensayo a través de la bandeja de base 24, una
estación 200 de dilución para añadir un volumen predeterminado de
fluido a al menos uno de dichos receptáculos 30 y una estación 300
de pipetado para transferir muestras de ensayo de uno de los
receptáculos de la cubeta 22 a otro de los receptáculos 30B de la
cubeta 22. Se dispone una estación 400, 402 de vacío que puede
moverse con respecto a la cubeta 22 y que coopera con el borde
periférico de la cubeta 23 para formar una caja de vacío alrededor
de los receptáculos 30 y de las tarjetas 28. La estación de vacío
comprende además una fuente de vacío para cargar las muestras de
fluido dentro de los pocillos de las tarjetas 28. Se dispone una
estación 500 de sellado para sellar las tarjetas después de cargar
las tarjetas 28. Se dispone una estación 600 de incubación para
incubar las tarjetas 28 y se dispone un sistema 802, 804 de lectura
para efectuar el análisis óptico de los pocillos de las tarjetas 28.
Un sistema 100 de posicionamiento mueve la cubeta 22 sobre la
bandeja 24 de base desde la estación 400 de vacío hasta la estación
600 de incubación y tiene un dispositivo motriz 610 que carga las
tarjetas desde la cubeta 22 al interior de la estación 600 de
incubación. Se dispone un sistema motriz 700 para mover las tarjetas
desde la estación 600 de incubación hasta la estación 802, 804 de
lectura. Así, el proceso completo para el procesamiento de las
tarjetas y la realización del análisis óptico de las tarjetas es
automático.
Así, una realización de la invención lleva a
cabo un procedimiento para realizar ensayos de identificación y
susceptibilidad de un agente biológico en una muestra de fluido, la
muestra de fluido que contiene el agente biológico se coloca en un
primer receptáculo abierto o tubo 30A de ensayo. El procedimiento
comprende los pasos de:
colocar el primer receptáculo 30A en un soporte
de muestras o casetes 26 con la muestra de fluido colocada en
comunicación fluida a través del tubo de transferencia en forma de L
con una tarjeta 28A de muestras de ensayo de identificación recibida
por dicho soporte 26 de muestras;
colocar un segundo receptáculo abierto 30B en el
soporte 26 para las muestras, el segundo receptáculo abierto 30B
está en comunicación fluida con una tarjeta 28B de muestras de
ensayo de susceptibilidad recibida por el soporte 26 para las
muestras;
colocar el soporte 26 para las muestras con el
primer y el segundo receptáculos 30A y 30B y las tarjetas 28A y 28B
de muestras de ensayo de identificación y susceptibilidad dentro de
la máquina automática 20 de ensayo de muestras;
posteriormente, dentro de dicha máquina,
añadir un volumen predeterminado de diluyente en
el segundo receptáculo 30B (a través de la estación 200 de
dilución);
transferir una parte de la muestra de fluido
desde el primer receptáculo 30A al segundo receptáculo 30B (a través
de la estación 300 de pipetado);
cargar las tarjetas de identificación y
susceptibilidad con fluidos del primer y segundo receptáculos 30A,
30B, respectivamente, en la estación 400 de vacío; y
posteriormente
realizar un análisis óptico en las estaciones
802 y/o 804 de las tarjetas 30A y 30B de identificación y
susceptibilidad.
En el anterior procedimiento es una ventaja
significativa que los pasos de añadir un volumen predeterminado al
diluyente al receptáculo 30B, transferir una parte del fluido desde
el receptáculo 30A al receptáculo 30B, cargar vacío y realizar el
análisis óptico de las tarjetas de identificación y susceptibilidad
se realicen automáticamente dentro de una máquina automática 30 de
ensayo de muestras sin ninguna intervención humana.
Preferiblemente, la navecilla 22 no se hace
girar durante su ciclo de movimiento alrededor de la máquina y por
lo tanto la orientación general de la navecilla 22 permanece
invariable. Ya que la navecilla se mueve a lo largo de los cuatros
lados de un rectángulo, la navecilla 22 tiene preferiblemente una
forma rectangular con cuatro lados, cada lado tiene una superficie
complementaria para acoplarse con una de las cuatro palas
38A-D del sistema motriz 100 (consulte la figura
6).
La navecilla 22 y la casete 26 se muestran en
diferentes vistas en las figuras 7-12. La navecilla
y la casete son unidades separadas permaneciendo la navecilla 22
típicamente en la máquina 20 después del procesamiento de las
tarjetas de la casete 26 (excepto para su desmontaje y limpieza). La
casete 26 se carga con tarjetas 28 y tubos 30 de ensayo en un
proceso separado y, después de las funciones de introducción de
datos descritas posteriormente, la casete cargada es colocada en la
navecilla 22 de la máquina 30 por el técnico en el inicio del
procedimiento del procesamiento completo. Alternativamente, la
navecilla y la casete pueden ser un soporte unitario e integral de
las muestras que se quita de la máquina 20 para cargarse con
tarjetas y tubos de ensayo y se coloca dentro de la estación de
carga de la máquina para su posterior procesamiento.
Con referencia a las figuras
7-12 la navecilla 22 tiene una superficie 60A de
acoplamiento con las palas que está inclinada formando un ángulo con
relación a la pared lateral 81 de la navecilla 22. Esta superficie
plana 60A se acopla con una superficie plana angulada complementaria
de la cabeza de la pala 38A a medida que la pala desliza la
navecilla sobre el lado frontal de la bandeja 24 de base. Se dispone
una segunda superficie angulada 60AA de acoplamiento, que permite
que la pala 38A (figura 6) se acople con una segunda superficie de
la navecilla 22. La segunda superficie 60AA de acoplamiento reduce
el movimiento del collar sobre eje 42A necesario para mover la
navecilla 22 hasta la esquina del extremo frontal izquierdo de la
bandeja 24 de base. La pala 38A puede hacerse girar para
desacoplarse de la superficie 60A, hacer descender el eje 42A hasta
una posición adyacente a la superficie 60AA y girarse para ponerse
de nuevo en acoplamiento con la superficie 60AA.
El lado derecho de la navecilla 22 tiene una
superficie 60D que se acopla con la pala 38D cuando la pala 38D
mueve la navecilla a lo largo del lado derecho de la bandeja 24 de
base. Superficies de acoplamiento similares se disponen en los lados
trasero e izquierdo de la navecilla 22.
La casete 26 tiene una serie de ranuras 61 para
las tarjetas 28 de muestras (figura 1), cada una de las cuales es
adyacente a una ranura 62 de retención de tubos de ensayo para
retener de forma segura un tubo de ensayo. Una lengüeta 64 u otro
miembro elástico adecuado se extiende hacia el interior de la ranura
62 de retención de tubos de ensayo y evita que los tubos de ensayo
se muevan dentro de la ranura 62.
Las ranuras 61 para las tarjetas están separadas
entre sí por una pared 70. Las ranuras 61 tienen una dimensión
adecuada para permitir una leve cantidad de movimiento hacia delante
y hacia atrás de las tarjetas de muestras entre paredes adyacentes
70. Las paredes 70 se extienden solamente alrededor de un tercio de
la distancia hasta las tarjetas 28, lo que permite un movimiento de
avance y de balanceo de las tarjetas por parte del dispositivo 94 de
separación (consulte las figuras 3, 79), permitiendo que una lectora
de códigos de barras lea los códigos de barras colocados en la parte
superior de las tarjetas.
Las tarjetas 28 descansan sobre el suelo 66 de
las ranuras 61. Un lado abierto 68 en las ranuras permite deslizar
las tarjetas fuera de la casete 26 al interior de la estación 600
de incubación (figura 1).
Con referencia a la figura 7, la navecilla 22
tiene un suelo plano 74 que recoge cualquier salpicadura de los
tubos de ensayo. El suelo 74 tiene una forma adecuada para recibir
de forma ajustada la casete 26 cuando la casete 26 se carga dentro
de la navecilla 22.
La navecilla 22 tiene una superficie superior 23
substancialmente plana que está soportada por una serie de
nervaduras 76 de refuerzo a lo l argo de los lados y del fondo de la
navecilla 22. La superficie 23 se acopla de forma hermética con la
superficie inferior de la cámara 402 de vacío (figura 2). Las
nervaduras 76 ayudan a que la navecilla 22 soporte las fuerzas de
compresión situadas sobre la superficie periférica 23 de sellado de
la navecilla 22 ejercidas por la cámara 402.
Con referencia a la figura 11, se dispone un par
de aberturas 78 en la parte trasera de la casete 26 que reciben los
botones de almacenamiento de la memoria de contacto (no mostrados).
Los botones de contacto identifican el contenido de las tarjetas 28
cargadas en la casete 26. Esta información es leída entonces por
lectoras 85 de botones de contacto montadas en el soporte central 34
de la máquina 20 (consulte figura 3). Preferiblemente, para la
máquina 20 se dispone una estación de identificación de casetes
autónoma. La estación tiene un terminal informático y contactos de
botones de contacto. Los contactos cargan información acerca de las
tarjetas de la casete en dos botones de contacto colocados en las
aberturas 78 de los botones de contacto.
Ahora con referencia en particular a las figuras
6 y 13, se describirá en detalle el sistema 100 de posicionamiento
de muestras de ensayo. El sistema 6 se muestra en una vista en
perspectiva en la figura 6 con todas las estaciones montadas en el
soporte central 34 y la estación 600 de incubación separada para
ilustrar más claramente los componentes del sistema 100 de
posicionamiento.
El sistema 100 tiene una bandeja 24 de base
montada en una estructura 18 de soporte de repisa, a través de la
cual la navecilla 22 es arrastrada de estación a estación en la
máquina 22. La bandeja 24 de base tiene forma rectangular y ángulos
rectos entre sí, un lado frontal, un lado izquierdo (LHS), un lado
trasero y un lado derecho (RHS). Los cuatro lados permiten que la
navecilla 22 se mueva en el sentido de las agujas del reloj en un
bucle alrededor de la máquina hasta alcanzar de nuevo su posición de
inicio en una estación de carga (mostrada en las figuras
1-2) después de que se hayan completado todas las
operaciones sobre la tarjeta 28 de muestras. Sin embargo, los
principios de la invención del sistema de posicionamiento de
muestras de ensayo son aplicables a otras geometrías de bandeja 24
de base. Adicionalmente, las palas y los motores son capaces de
mover la navecilla en la dirección contraria a las agujas del
reloj.
La navecilla 22 tiene cuatro patas 72 que
cuelgan hacia abajo (figura 9 y 10) en sus cuatro esquinas que
ajustan en un patrón de unas secciones de carril que comprenden
acanaladuras 36 formadas entre un conjunto de lomos elevados 37 y
rebordes elevados 39 que se extienden alrededor del perímetro 24 de
base. Las acanaladuras 36 ayudan a evitar cualquier rotación de la
navecilla 22 a medida que la navecilla es arrastrada sobre la
bandeja 24 de base.
Cuando la navecilla 22 se sitúa inicialmente en
la estación de carga, según se muestra en la figura 13, la pata
frontal izquierda LF y la pata frontal derecha RF de la navecilla 22
se sitúan en una acanaladura 36A, la pata trasera derecha 72 (RR)
está en una acanaladura 36D, con la pata RF en la intersección de
las acanaladuras 36A y 36D. Se dispone una serie de ranuras 35 en
los lomos elevados 37 de manera que permitan que las patas de la
navecilla 22 se muevan a través de los lomos 36 a medida que la
navecilla 22 se mueve alrededor de la bandeja 24 de base. Por
ejemplo, la ranura 36D permite que la pata trasera derecha RR se
mueva más allá del lomo elevado 37D y la ranura 35B permite que la
pata trasera izquierda LR se mueva más allá del lomo 37D dentro de
la acanaladura 36B. El soporte central 34 tiene una esquina 33 que
tiene preferiblemente un contorno vivo, según se muestra, de manera
que evite que la navecilla efectúe una rotación a medida que se
desliza a lo largo del lado izquierdo de la bandeja de base.
Para mover la navecilla 22 en el sentido de las
agujas del reloj alrededor de la bandeja de base, se disponen cuatro
sistemas motrices independientes. Cada sistema motriz mueve la
navecilla 22 en una dirección a lo largo de uno de los cuatros lados
de la bandeja 24 de base. Ahora con referencia particular a la
figura 6 se suministra un primer sistema motriz para mover la
navecilla 22 a lo largo del borde frontal de la bandeja 24 de base
que consta de un eje giratorio 42A que tiene una sección de corte
cuadrada, un collar 40A montado de forma deslizante sobre el eje
42A, una correa 44A de transmisión montada en el collar para
deslizar el collar 40A a lo largo del eje 42A, un motor paso a paso
48A que impulsa una correa 50A, una polea 52A para mover la correa
44A de transmisión hacia atrás y hacia adelante a lo largo del borde
frontal de la bandeja de base y una segunda polea 46A para la correa
44A de transmisión. Se monta una pala 38A en el collar 40A y se
dispone para acoplarse con una o más superficies complementarias
(por ejemplo la superficie 60A) del lateral de la navecilla 22.
Cuando el motor 48A está operativo mueve la correa 44A de forma que
el collar 40A se mueva hacia la izquierda a lo largo del eje 42A y
la pala 38A tira de la navecilla 22 hacia la izquierda a través de
la bandeja 24 de base.
También se dispone un motor 54A para el giro del
eje con su correa y polea asociadas (no mostradas) para hacer girar
el eje 42A en un ángulo de 90º. Cuando el motor 54A de giro del eje
hace girar el eje 42A de forma que la cabeza de la pala 38A esté en
una posición horizontal en la dirección de la navecilla 22, la pala
38A está en una posición adecuada para acoplarse con una superficie
complementaria sobre el lateral de la navecilla 22 de forma que tire
de la navecilla 22 a medida que la pala 38A y el collar 40A se
mueven a lo largo del eje 42A. Cuando la navecilla ha alcanzado el
final de su recorrido a lo largo del borde frontal de la bandeja 24
de base, el motor 54 de giro del eje hace girar el eje 42A 90º en
una dirección tal que la pala 38A gire hacia arriba y se separe del
lateral de la navecilla 22, desacoplándose así la pala 38A de la
navecilla 22.
Cada uno de los otros tres sistemas del sistema
100 de posicionamiento de muestras es funcionalmente equivalente al
sistema motriz descrito anteriormente para el borde frontal de la
bandeja 24 de base, y cada uno de ellos está compuesto de
componentes similares. Por ejemplo, el sistema motriz LHS del lado
izquierdo tiene un eje 42B, un collar 40B con una pala 38B unida, un
motor 48B de correa de transmisión, un motor 54B de rotación del
eje, etc. Componentes similares para el borde trasero de la bandeja
de base incluyen un eje giratorio 42C, un motor 48C de impulsión de
la correa, etc. Similarmente, el sistema motriz (RHS) del lado
derecho tiene un eje giratorio 42B, un collar 40B y una pala 38D
unida, etc.
\newpage
La estación 200 de dilución de la figura 1 se
muestra con más detalle en las figuras 14-16. La
figura 14 es una vista en perspectiva de las estaciones 200 y 300 de
dilución y pipetado, respectivamente. La figura 15 es una vista en
alzada de las estaciones y la figura 16 es una vista en alzada
lateral de la estación 200 de dilución.
Con referencia a las figuras
14-16, la estación 200 de dilución puede
considerarse como un sistema para dispensar un volumen controlado de
fluido al interior de un receptáculo tal como un tubo de ensayo. La
estación 200 tiene una fuente de fluido diluyente 204, tal como una
bolsa flexible de solución salina, que descansa sobre un estante
inclinado adecuado 203. Un tubo 202 de inyección giratorio, que
tiene un volumen predeterminado, recibe el fluido de la fuente 204 a
través de un conducto o tubo 206. Se coloca un filtro 208 en el
conducto 206 y sirve para evitar que los contaminantes penetren en
la conducción 206.
Se dispone un solenoide 220 para controlar la
abertura de una válvula de dedal colocada dentro de un extremo
abierto 201 del tubo 202 de inyección. La válvula de dedal controla
el flujo de fluido desde el conducto 206 al interior del tubo 202 de
inyección. Ya que la fuente de fluido 204 se coloca por encima del
tubo 202 de inyección, el fluido llena el tubo 202 de inyección por
gravedad. El tubo 202 de inyección se monta en el alojamiento del
solenoide 220. El solenoide 220 y el tubo de inyección unido giran
con relación a la pared 214 por medio de un motor 219 (figura 16)
que tiene una correa de transmisión y una polea (no mostrada). El
motor 219 se coloca directamente detrás del solenoide 202 sobre el
lado trasero de la pared 214.
Cuando se hace girar el tubo 202 de inyección
hasta una orientación generalmente ascendente (es decir, la punta
del tubo de inyección se eleva con respecto al extremo 201 del tubo
de inyección), tal como la mostrada en las figuras 14 - 16, el tubo
de inyección puede llenarse con fluido de forma que el tubo de
inyección se ceba automáticamente según se llena. La orientación
ascendente del tubo 202 de inyección permite que el aire dentro del
tubo de inyección se elimine del tubo 202 de inyección a medida que
el fluido penetra en el extremo 201 del tubo de inyección y se abre
camino hasta la punta del tubo 202 de inyección. Se dispone un
sensor óptico 218 montado en un soporte 216 para detectar cuándo el
diluyente llena el tubo de inyección hasta la zona de llenado
adyacente a la punta del tubo 202 de inyección.
Cuando el tubo de inyección está lleno, el motor
219 detrás de la pared 214 hace girar el solenoide 220 y el tubo 202
de inyección en la dirección de la flecha 222 (figura 15) hasta una
segunda posición, en la que la parte de la punta del tubo 202 de
inyección se orienta en sentido descendente hacia un tubo de ensayo
en la navecilla 22 (figura 1). Se dispone un segundo conducto 210
que está en comunicación con una fuente de aire comprimido 217
montada detrás de la pared 214. Se dispone un filtro 212 en el
conducto 210 que evita que los contaminantes penetren en la
conducción 210. El conducto 210 se acopla sobre un tubo de salida en
el tubo 202 de inyección en la proximidad de la válvula de dedal.
Cuando el tubo 202 de inyección está en la segunda posición
descendente, se inyecta aire comprimido al interior del tubo de
inyección en una corriente para hacer salir el diluyente del tubo
202 de inyección al interior del tubo 30B de ensayo (figura 1).
Ahora con referencia a la figura 17, se muestran
el solenoide 220 y el tubo 202 de inyección en una vista despiezada.
El solenoide 220, cuando se activa acciona una corredera 256 de leva
colocada dentro de la abertura 225 a lo largo del eje 221 del
solenoide. El solenoide 220 tiene un muelle 258 de leva que empuja
la corredera 236 de leva hacia la posición cerrada de la válvula,
hacia la izquierda en la figura 17. Un aro tórico 223 de caucho se
asienta sobre la cabeza 253 de la corredera 256 de leva. La
corredera 256 de leva tiene una superficie 258 de leva que coopera
con una superficie 259 de leva de un émbolo 224 de manera que
transforma el movimiento de la corredera de leva a lo largo del eje
221 en un movimiento ortogonal del émbolo 224 a lo largo del eje S
del tubo de inyección. El émbolo 224 se mueve acoplándose y
desacoplándose con la válvula 226 de dedal según se describe más
adelante y abre la válvula 226 cuando el émbolo es movido por la
corredera 256 de leva hasta una posición extendida. Esta disposición
permite que el solenoide se monte en ángulo recto en el tubo 202 de
inyección disminuyendo la cantidad de espacio entre las estaciones
de pipetado y dilución y haciendo posible realizar de forma
simultánea las operaciones de pipetado y dilución sobre diferentes
tubos de ensayo en la navecilla.
El montaje de solenoide de la figura 17 incluye
además una abertura 266 de tubo de inyección que recibe el tubo 202
de inyección y la válvula 226 de dedal cuando el tubo 202 de
inyección está en una condición ensamblada. El tubo 202 de inyección
tiene un tubo de salida 230 conectado al conducto 210 de salida y un
tubo 228 de llenado conectado al conducto 206 de diluyente. Se
disponen una varilla 260 de liberación, un muelle 262 y un tapón 264
de varilla de liberación para permitir que el usuario acople y
desacople el tubo 202 de inyección y la válvula de dedal del resto
del montaje, tal como cuando el usuario sustituye la bolsa salina
204 y el tubo 202 de inyección. La varilla 260 de liberación se
monta en la parte superior del alojamiento 221 a través de una
abertura y de una región ahuecada 261 del alojamiento 221. Cuando se
hace girar el tapón 264 de la varilla de liberación, el muelle 262
levanta la varilla 264 de liberación desacoplándola del extremo 201
del tubo 202 de inyección, permitiendo que el tubo 202 de inyección
pueda quitarse del alojamiento 221.
Ahora con referencia a la figura 18, el tubo 202
de inyección, el solenoide 220 y el sensor óptico 218 se muestran
aislados de la máquina 20, con el tubo 202 de inyección y la válvula
226 de dedal presentados en sección. El solenoide 220 incluye un
émbolo 224 de válvula que se dispone dentro del interior de la
válvula 226 de dedal. Con referencia a la figura 19, la válvula 226
de dedal se muestra aislada en una vista en sección. La válvula 226
de dedal es un miembro en forma de dedal hecho de material elástico
tal como silicona. La válvula 226 tiene una parte 244 de pared y una
nervadura 240 de sellado frontal que se acopla de forma hermética
con el interior del tubo de inyección en un acoplamiento de
compresión para sellar el tubo 228 de llenado conectado a la fuente
204 de diluyente. La válvula 226 de dedal tiene una parte 242 de
cuerpo anular que define nervaduras traseras 248 de sellado que se
acoplan dentro de unas zonas ahuecadas complementarias del interior
del tubo 202 de inyección adyacentes al extremo 201 del tubo 202 de
inyección y sujetan la válvula 226 de dedal en el extremo abierto
del tubo 202 de inyección. La parte 242 del cuerpo define una cámara
central 246 para recibir el émbolo 224.
La figura 20 muestra la posición del émbolo 224,
de la válvula 226 de dedal, del tubo 228 de llenado y del tubo 202
de inyección cuando la válvula 226 de dedal está en la posición
cerrada. La nervadura 240 de sellado frontal sella el tubo 228 de
llenado, evitando que el fluido penetre en el interior de la zona o
cámara 254 del tubo 202 de inyección. La figura 21 muestra la
posición del émbolo 224 y de la válvula 226 de dedal cuando el
émbolo 224 es empujado por el solenoide 220 contra la pared 244
hasta una posición extendida. El émbolo 224 empuja contra la pared
244 para extender la válvula 226 de dedal de forma que provoque que
la nervadura 240 de sellado frontal se separe de la superficie
interior del tubo 202 de inyección en dirección al interior 254 del
tubo 202 de inyección, permitiendo que el fluido fluya desde el
puerto 250 del tubo de llenado alrededor y adelante de la nervadura
240 hacia el interior 254 del tubo 202 de inyección.
Con referencia a las figuras
18-21, cuando el tubo 202 se llena con diluyente
hasta la zona 232 del sensor óptico del tubo de inyección, el émbolo
224 se contrae hasta la posición mostrada en la figura 20, cortando
el flujo de fluido. Preferentemente, la zona 232 de llenado del
sensor óptico tiene una forma cónica, tal como se muestra, de manera
que defina un pequeño volumen para el diluyente, permitiendo el
llenado del tubo de inyección con precisión. La zona 232 de llenado,
el sensor óptico y el pequeño volumen resultante permite que
solamente un volumen muy pequeño de fluido vaya más allá del sensor
óptico 218 durante el cierre de la válvula 336 de dedal. Entonces se
hace girar el tubo 202 de inyección hasta una posición vertical
descendente por encima del tubo de ensayo de susceptibilidad,
después de lo cual se suministra aire comprimido a través del
conducto 210 y del tubo de salida 230 hasta un puerto de salida 252
y al interior del tubo 202 de inyección. La corriente de aire
comprimido empuja al fluido del interior de la zona al exterior de
la punta 234 del tubo 202 de inyección.
En las figuras 20-21 puede
observarse que en su posición normal la válvula 226 de dedal está
cerrada. La contracción del émbolo 224 desde la pared 244 de la
válvula 226 de dedal para cerrar la válvula ayuda a evitar la
generación de cualquier pico de presión o efecto de "golpe de
ariete" en el tubo 202 de inyección lleno, tal como sería el caso
si la válvula de dedal estuviera diseñada para ser empujada hasta
una posición extendida para cerrar el puerto 250. Si se produjeran
picos de presión se provocaría la expulsión del diluyente al
exterior de la punta 234 del tubo 202 de inyección dando como
resultado la contaminación potencial del tubo de inyección. Por lo
tanto, un diseño de válvula 226 de dedal que se contraiga para
cerrar la válvula, evitando los picos de presión, es un diseño
preferido.
Preferiblemente, la bolsa salina 204, el
conducto 206 y el tubo 202 de inyección se combinan y se instalan en
la máquina 20 como una unidad de suministro de fluido desechable y
sustituible. Cuando la bolsa salina 204 está vacía, el usuario
simplemente sustituye la bolsa salina 204, el tubo 2032 de inyección
(incluyendo la válvula 226 de dedal) y el conducto 206 como una
unidad simple, evitando cualquier problema con la contaminación o
desinfección del tubo 202 de inyección. El conducto 210 podría ser o
no parte de la unidad de suministro de fluido, y si no lo fuera, se
acoplaría sobre el tubo 230 de salida cuando el tubo 202 de
inyección y la bolsa salina 204 estuvieran montados en la máquina
22.
Refiriéndonos de nuevo a las figuras
14-16, el solenoide 220 se orienta con relación al
tubo 202 de inyección de forma que ahorre espacio y permita que el
tubo 202 de inyección y el solenoide 220 puedan colocarse tan cerca
como sea posible de la estación 300 de pipetado. El eje del tubo de
inyección es perpendicular al eje del movimiento 221 del solenoide
(figura 15). La corredera 256 de leva en el solenoide 220 transforma
el movimiento en la dirección del eje 221 (figura 16) en el
movimiento del émbolo en la dirección de la válvula de dedal y del
tubo 202 de inyección a lo largo del eje S del tubo 202 de
inyección. Esto se muestra en la figura 17.
De esta forma, se describe un sistema 200 para
dispensar un volumen controlado de fluido al interior de un
receptáculo tal como un tubo de ensayo, el sistema comprende una
fuente de dicho fluido (tal como un diluyente almacenado en una
bolsa flexible 204), un tubo 202 de inyección que comprende una
parte 230 de punta, un cuerpo hueco y un puerto de entrada de
fluido, y un conducto 206 para conducir dicho fluido desde dicha
fuente 204 hacia el puerto para el fluido del tubo 202 de inyección.
Un motor 219 hace girar el tubo de inyección desde una primera
posición o posición de llenado, en la que la parte de la punta del
tubo 202 de inyección está orientada en un plano inclinado por
encima de la horizontal con relación al cuerpo hueco durante el
llenado del tubo de inyección, hasta una segunda posición o posición
de dispensación, en la que la parte de la punta se orienta de forma
descendente hacia el receptáculo durante la dispensación del fluido.
Una válvula controla el flujo de fluido al interior del cuerpo
hueco del tubo 202 de inyección. En virtud de las disposiciones
anteriores, el aire dentro del tubo 202 de inyección puede
eliminarse del tubo de inyección a través de la parte elevada 230 de
la punta durante el llenado del tubo de inyección, dando como
resultado un cebado efectivo del tubo de inyección y una carga del
tubo de inyección con una cantidad precisa de fluido.
La estación 300 de pipetado se muestra en las
figuras 14 y 15 en un aspecto general. La estación 300 incluye una
tolva 304 de pipetas y un montaje de dispensación mostrado en una
vista posterior en la figura 22 y en una vista despiezada en la
figura 13.
Con referencia a las figuras 14, 15 y
22-24 en particular, la estación 300 incluye un
alojamiento generalmente cilíndrico o tolva 304 que contiene una
serie de pajitas 320 de pipeta huecas. Según se ve en la figura 22,
el alojamiento 304 tiene una ranura 350 de extracción de pajitas,
horizontalmente dispuesta, en la parte inferior del alojamiento 304.
El alojamiento 304 se monta en un bloque 306 que puede girar con
relación a una pared 310 mediante una varilla 308 fijada a la pared
310, de manera que se permita que el alojamiento 304 gire
ascendentemente desde la orientación mostrada en la figura 1 hasta
la orientación mostrada en la figura 24. El alojamiento incluye una
carcasa 305 de plástico transparente que evita que las pajitas 320
caigan al exterior del alojamiento 304. La carcasa 305 de plástico
se monta en el alojamiento 304 a través de un tornillo 303 y de un
orificio 307 de montaje (figura 23) en el alojamiento 304. Según se
muestra en la figura 24, la carcasa 305 de plástico se aparta de una
posición en la cubre la abertura del alojamiento 304 de manera que
permita que un técnico recargue el alojamiento 304 con pajitas
320.
Cuando el alojamiento 304 está en la posición
horizontal normal mostrada en las figuras 1 y 22, la ranura 350 se
sitúa inmediatamente por encima de un miembro 214 de corredera
horizontal. Con referencia a la figura 22, el lado horizontal 314
tiene un solenoide 336 que se monta en el lado posterior de la pared
310 para mover la corredera entre posiciones extendida y contraída.
El solenoide 336 podría montarse en la parte frontal de la pared en
una configuración diferente si así se desea. El movimiento de la
corredera 314 se efectúa moviendo un eje 338 sobre el que está
montada la corredera 314, hacia atrás y hacia delante. La corredera
314 se desliza a lo largo de guías 337.
Se dispone un motor paso a paso 312 (figura 15 y
23) montado en la pared trasera del tambor 340 para efectuar un
barrido por un tambor giratorio 340 que tiene tres uñetas 342
equidistantemente separadas alrededor de la superficie interior del
alojamiento 304. Cada una de las uñetas 340 definen un ángulo de
barrido \alpha de aproximadamente 60º. Como se ve mejor en la
figura 22, a medida que las uñetas 342 efectúan el barrido a lo
largo de la superficie interior del alojamiento 304, una de las
uñetas empuja una pajita 320 del alojamiento 304 al interior de la
ranura 350. Las uñetas 342 detienen su movimiento de manera que una
parte de la uñeta 342 cubra la ranura 350, con una pajita situada
por debajo de la uñeta en la ranura, según se muestra en la figura
22. Cuando la corredera horizontal 314 está en la posición 314'
mostrada por las líneas discontinuas de la figura 22, la superficie
superior 354 de la parte 356 del extremo de la corredera 314 se
sitúa por debajo de la ranura 350 en contacto con una superficie
inferior 352 del alojamiento, evitando que una pajita 320 caiga al
exterior del alojamiento 304 a través de la ranura 350. Como se
muestra mejor en la figura 22, los lados de la ranura 350, la uñeta
342 y la corredera 314 cooperan conjuntamente para sujetar
firmemente la pajita 320 en la ranura, permitiendo que la varilla
tubular cónica 330 se inserte dentro del extremo de la pajita
320.
Con referencia a la figura 22, el alojamiento
304 está hecho de un material de baja fricción. Preferiblemente, el
alojamiento 304 está construido de forma que el diámetro interno del
alojamiento 304 sea menor que la longitud del alojamiento, de manera
que mantenga las pajitas 320 en una condición de orientación
paralela a la longitud del alojamiento 304, de forma que puedan ser
fácilmente barridas hacia el interior de la ranura 350.
Refiriéndonos ahora en particular a la figura
23A, el tambor 340 se muestra con mayor detalle. Una orejeta de
impulsión 348 se hace girar mediante el motor 312 de la figura 23.
La orejeta 348 de impulsión tiene un par de huecos circunferenciales
348. Un par de aros tóricos 346 ajustan sobre los huecos 349. La
orejeta 348 de impulsión ajusta dentro de un manguito 344 de
sujeción por medio de un conjunto de tres puntos 345 que se
proyectan hacia el interior, que sujetan de forma segura los aros
tóricos 346. El manguito 344 de sujeción a su vez está montado en la
abertura central 341 de la pared trasera del tambor 340. Cuando el
motor 312 hace girar la orejeta 348, el tambor 340 es hecho girar
alrededor del motor y del eje M del tambor. La construcción del
manguito de retención y aro tórico de la figura 23A reduce el ruido
y las vibraciones.
Mientras que la corredera 314 está en la
posición extendida 314' y la pajita está atrapada en la ranura 350,
según se muestra en la figura 22, una varilla 330 de transferencia
tubular cónica (figuras 15, 23) se mueve desde una posición
contraída en un montaje 316 de varilla de transferencia a una
posición extendida directamente dentro de la pajita 320 de la ranura
350, de manera que se acople friccionalmente con la punta de la
pajita 320. En este punto, la corredera horizontal 314 se contrae
hacia la pared 310. La varilla 330 de transferencia se hace girar
ahora mediante el motor 360 (figuras 24-26) hasta
una posición vertical tal como se muestra en la figura 1,
permitiendo que la pajita 320 se mueva a través de la ranura 350 al
exterior del alojamiento 304. Tan pronto como la pajita 320 gira
hacia el exterior de la ranura 350, la corredera 314 se mueve hacia
atrás hasta la posición 314' mostrada mediante las líneas
discontinuas de la figura 22, y se acciona el motor 312 para
efectuar el barrido de otra pajita 320 hacia el interior de la
ranura 350.
La varilla 330 de transferencia tubular cónica
con la pajita 302 unida, ahora en una orientación vertical
directamente por encima de uno de los tubos de ensayo de la casete
26, se hace descender de forma que el extremo de la pajita 302
(figura 1) se sumerja suficientemente dentro del fluido de uno de
los tubos de ensayo (por ejemplo el tubo de ensayo 30A), tal como un
tubo de ensayo que contenga una muestra de fluido biológico o de
control. Se aplica vacío a la varilla 330 de transferencia tubular y
a la pajita 302 unida durante un período de tiempo predeterminado,
extrayendo un volumen preciso y controlado de fluido al interior de
la pajita 302. La varilla 330 de transferencia tubular y la pajita
unida (con el fluido) se levanta de manera que deje libre la parte
superior del tubo de ensayo. La navecilla y el tubo de ensayo se
hacen avanzar mediante el sistema 100 de posicionamiento una
longitud igual a la distancia de separación de los tubos de ensayo
adyacentes. La varilla 330 de transferencia tubular y la pajita 302
se hacen descender al interior del tubo 30B de ensayo de
susceptibilidad, después de lo cual se elimina el vacío aplicado a
la varilla 330 de transferencia, provocando que el contenido de
fluido de la pajita 302 caiga al interior del tubo 30B de ensayo de
susceptibilidad. En este punto, la varilla 330 de transferencia
tubular se mueve hasta una posición completamente dentro del
alojamiento de la varilla de transferencia tubular de manera que
expulse la pajita 302, dejando caer la pajita dentro del tubo de
ensayo de susceptibilidad. El montaje 316 de varilla de
transferencia se eleva de nuevo hasta la altura de la tolva 304, se
hace girar a una posición horizontal y se repite el proceso.
Con referencia a las figuras
25-27, el montaje 316 de la varilla de transferencia
y el motor y el sistema de vacío asociados para la varilla 330 de
transferencia se ilustran con mayor detalle. Con referencia a la
figura 25 en particular, un motor 322 se monta detrás de la pared e
incluye una correa 324 de transmisión que hace girar una polea 326 y
un eje roscado 362, denominado en la técnica como rosca trapezoidal
o husillo madre. Una placa 361 de varilla de transferencia se monta
en el eje roscado a través de un par de collares 364. Dependiendo de
la dirección en la que el motor 322 hace girar el eje 362, el
montaje de placa 361 y la varilla de transferencia asociada se
desliza bien hacia arriba o bien hacia abajo de los dos pilares 359
entre una posición superior, en la cual la varilla 330 de
transferencia está a la misma altura que la ranura 350 de extracción
de pajitas en el alojamiento 304, y una posición inferior en la cual
la pajita 302 está en una posición adecuada para extraer fluido del
receptáculo colocado debajo del montaje 316 de varilla de
transferencia.
Un segundo motor 360 que tiene una correa 363 de
transmisión y una polea 365 se monta en la parte trasera de la placa
361 de la varilla de transferencia y funciona para hacer girar el
montaje completo 316 de la varilla de transferencia en la dirección
de la flecha de la figura 25, entre una primera posición en la cual
la varilla 330 de transferencia está orientada en la dirección de la
ranura 350 de extracción de pajitas, y una segunda posición en la
cual la pajita 302 se orienta verticalmente hacia abajo en la
posición mostrada en las figuras 1 y 25.
Con referencia a la figura 26, se ilustra el
montaje 316 de la varilla de transferencia en una vista lateral
según se ve desde el alojamiento 304 de pipetas. El montaje de la
varilla de transferencia tiene un alojamiento 331 de varilla de
transferencia que define una abertura 368 de varilla de
transferencia. La varilla 330 de transferencia tubular cónica
(figura 27) efectúa un movimiento de vaivén entre una posición
contraída dentro del alojamiento (mostrada en las figuras 26 y 27) y
una posición extendida, mostrada en la figura 25, en la cual se
acopla con una pajita en la ranura 350 de extracción de pajitas
según se muestra en la figura 28. Un solenoide 370 de accionamiento
de la varilla de transferencia se monta en la parte trasera del
montaje 316 de la varilla de transferencia para mover la varilla 330
de transferencia tubular cónica entre las posiciones contraída y
extendida. Una fuente de vacío 366 se monta al lado del alojamiento
331 de la varilla de transferencia y suministra vacío al extremo de
la varilla 330 de transferencia a través de un tubo 372. Se dispone
un transductor P de presión de vacío que controla el vacío generado
por la fuente 366 para asegurar que una pajita se una a la varilla
330 de transferencia tubular cónica, que el fluido sea extraído al
interior de la pajita y que se transfiera un volumen suficiente de
líquido. Este transductor P de presión se sitúa en el extremo de una
conducción secundaria 373 de vacío que está en comunicación con la
fuente de vacío. Un transductor P de presión adecuado es el sensor
de Motorola modelo MPX 5010D.
Cuando la varilla 330 de transferencia y la
pajita 302 se hacen girar desde una posición horizontal hasta la
posición vertical mostrada en la figura 25, la pajita 302 se hace
girar fuera de la ranura 350 del el alojamiento 304. Entonces el
motor 322 funciona para hacer descender el montaje 316 de varilla de
transferencia hasta el nivel adecuado de manera que la pajita 302
se sumerja en el tubo 30A de ensayo. Después de la extracción del
fluido del tubo 30A de ensayo, el motor 322 eleva el montaje 316 de
la varilla de transferencia hasta que la pajita 302 deje libre la
parte superior del tubo 30A de ensayo, y entonces hace descender el
montaje 316 al interior del tubo 30B de ensayo después de que el
tubo 30B de ensayo se sitúe debajo de la pajita 302. Para quitar la
pajita 302, el tubo 330 de transferencia se contrae al interior del
alojamiento 331 del tubo de transferencia. El diámetro de la pajita
302 es levemente mayor que el diámetro de la abertura 368 de la
varilla de transferencia, sacando la pajita 302 de la varilla 330 de
transferencia a medida que la varilla 330 de transferencia se
introduce por completo dentro del alojamiento 331 de la varilla de
transferencia en la posición mostrada en la figura 27. La pajita 302
cae al interior del tubo 30B de ensayo. Entonces el montaje de la
varilla de transferencia se hace girar de nuevo a la posición
horizontal y se levanta hasta el nivel de la ranura 350 de
extracción de pajitas en el alojamiento 304 y se repite el proceso
para el siguiente conjunto de tubos de ensayo.
Se apreciará, a partir de la anterior
descripción, que se ha descrito un procedimiento para dispensar
automáticamente pajitas que comprende los pasos de colocar las
pajitas en un alojamiento cilíndrico 304 que tiene una superficie
interior, el alojamiento cilíndrico define en el mismo una ranura
350 de extracción de pajitas; efectuar un barrido de las pajitas
alrededor de la periferia de la región interior del alojamiento y
empujar una pajita al interior de la ranura 350 de extracción de
pajitas; colocar una obstrucción (por ejemplo, la corredera
horizontal 314) enfrente de la ranura 350 de extracción de pajitas
durante el período de tiempo en el cual la pajita no tiene que
sacarse del alojamiento cilíndrico 350 y quitar la obstrucción 314
de enfrente de la ranura 350 de extracción de pajitas durante un
período de tiempo en el cual tiene que sacarse la pajita de dicho
alojamiento cilíndrico. La varilla de transferencia se acopla con la
pajita cuando está retenida en la ranura 350 de extracción de
pajitas por la obstrucción 314 y hace girar la pajita fuera de la
ranura 350 a una posición de pipetado cuando se ha quitado la
obstrucción 314 de la ranura. Se apreciará que puede efectuarse una
alternativa a la separación rotacional de la pajita de la ranura
mediante un movimiento de contracción lineal de la varilla de
transferencia.
También se ha descrito un sistema para sacar
líquido de un receptáculo 30, que comprende un alojamiento 304 que
contiene una serie de pajitas huecas y que define una abertura 350
de extracción de pajitas, una varilla 330 de transferencia tubular
cónica que tiene una punta, una fuente de vacío conectada a dicha
varilla de transferencia y un mecanismo motriz para dicha varilla
330 de transferencia. El mecanismo motriz comprende un medio de
solenoide 370 para mover la varilla de transferencia a lo largo de
un primer eje efectuando un movimiento de vaivén desde la abertura
350 de extracción de pajitas, la parte de la punta de la varilla 330
se acopla con una pajita dispuesta en la abertura 350 de extracción
de pajitas cuando la varilla 330 de transferencia se mueve hacia la
abertura 330 de extracción de pajitas; un medio 360 para hacer girar
la varilla de transferencia y la pajita en una condición ensamblada
hasta una orientación vertical encima del receptáculo 30 y un medio
322 para hacer descender la varilla de transferencia y la pajita de
forma que la pajita se coloque en contacto con el líquido dentro del
receptáculo y para elevar la varilla de transferencia de manera que
extraiga fluido del receptáculo 330 cuando se aplique vacío a la
varilla 330 de transferencia.
En la estación 400 de vacío de la figura 1,
tiene lugar la carga mediante vacío de las tarjetas 28 con muestras
de fluido de los tubos de ensayo. El vacío creado en la cámara 402
de vacío se controla de forma que se evite la formación de burbujas
en los pocillos de las tarjetas 28. Dichas burbujas pueden
interferir con la exactitud de la lectura de los pocillos efectuada
por las estaciones ópticas. La estación 400 de carga de vacío
preferida se muestra esquemáticamente en la figura 29.
La estación 400 de llenado mediante vacío consta
de los siguientes componentes:
- -
- Una bomba 420 de vacío (Gast N/R: SAA-V110-NB, 115 V CA, 50/60 Hz, 29,5 pulgadas (74,93 cm) de mercurio max. Vacío: 1,75 cfm (0,049554 m^{3}/min) a pleno caudal.
- -
- Una válvula 422 de reducción de control de vacío (Honeywell/Skinner N/R: BP2EV0006, 12-24 V CC, control 0-5 V CC. 0,078 pulgadas (0,198 cm) de diámetro de orificio.
- -
- Una válvula 424 solenoide de actuación directa de 4 vías (Humphrey N/R: 420, 24 V CC, 60 scfm (1,69901 m^{3}/min en condiciones estándar) @ 1.100 PSIG (7584500 Pa manométricos) de presión de entrada, 24 V CC, 0,250 pulgadas (0,635 cm) de diámetro del orificio).
- -
- Un filtro 426 de aire (Norgren N/R: F39-222EOTA, 4 scfm (0,11327 m^{3}/min en condiciones estándar) @ 100 PSIG (689.500 Pa manométricos) de presión de entrada, 0,01 micrones de filtrado).
- -
- Un transductor 428 de presión absoluta (Dara Instruments N/R: XCA415AN, banda: 0-15 PSIA (0-103.425 Pa absolutos), 5 V CC de excitación, 0,25-4,25 V F.S.O., +/-5% de F.S.O. Linealidad e histéresis combinadas +/-0,3% de F.S.O. repetitividad).
- -
- Una tarjeta 430 de circuito impreso de nodo de preparación de muestras estándar (SPN).
- -
- Canalización 432 de vacío, 0,250 pulgadas (0,635 cm) de diámetro interior.
El sistema 410 motriz para la estación 400
incluye un motor 438 paso a paso y las correas 440 de transmisión y
los ejes roscados 442 asociados que elevan y descienden la cámara
402 de vacío. Un codificador óptico 434 y un interruptor óptico 436
detectan cuándo la cámara 402 de vacío está en sus posiciones
superior e inferior, respectivamente.
Cuando la bomba 420 de vacío se conecta, extrae
el aire libre a través del filtro/silenciador 444 unido a la válvula
424 de solenoide de 4 vías. Para llenar la tarjeta 28 de la
navecilla 22, se produce la siguiente secuencia: la cámara 402 de
vacío desciende sobre la navecilla 22 con las tarjetas 28 de
muestras. La válvula 422 de reducción de control de vacío se abre
al 100%. La válvula 424 de solenoide de 4 vías se activa y el aire
es bombeado fuera de la cámara 402 de vacío a través del filtro 426
de aire y de la válvula 424 de solenoide de 4 vías. El transductor
428 de presión absoluta mide el descenso de presión en la cámara 402
de vacío y envía una salida de tensión proporcional continuamente
cambiante a la tarjeta 430 SPN. La tensión continuamente variable es
muestreada por la tarjeta 430 SPN a intervalos regulares y el ritmo
de variación se compara con el ritmo de variación programado para
evacuar la cámara de
vacío.
vacío.
Si el ritmo de variación es demasiado rápido, la
válvula de reducción recibe una tensión de control mayor para
abrirse más, si esto fuera posible, e incrementar el tamaño de la
fuga de aire al interior de la conducción 406 de vacío. Si el ritmo
de variación es demasiado lento, la válvula 422 de reducción recibe
una tensión de control inferior para cerrarse, si esto fuera
posible, y disminuir el cantidad de fuga de aire al interior de la
conducción 406 de vacío. El control del ritmo de variación de la
presión asegura que el vacío no se constituya demasiado rápidamente,
lo podría provocar salpicaduras y burbujas en los tubos 30 de
ensayo. Esto podría ocasionar que las burbujas penetraran en la
tarjeta 28 cuando se ventila la cámara, interfiriendo con el
análisis óptico de la tarjeta.
El transductor 428 de presión absoluta continúa
midiendo la presión de la cámara 402 de vacío y envía la tensión
proporcional a la presión a la tarjeta 430 SPN mientras que la
válvula 424 de solenoide se desexcita. La bomba 420 de vacío se
desactiva y la válvula 422 de reducción se cierra completamente
durante 5 segundos cuando se alcanza una presión de vacío diana (o
valor de referencia) de 0,90 PSIA (6.205,5 Pa absolutos). Esto evita
la posibilidad de que la presión de la cámara de vacío varíe arriba
y abajo lo suficiente como para permitir que el fluido de la muestra
sea transportado al interior y al exterior de la tarjeta 28 de
ensayo durante un período de residencia de 5 segundos.
El transductor 428 de presión absoluta continúa
midiendo la presión de la cámara 402 de vacío y envía una tensión
proporcional a la presión a la tarjeta 430 SPN, mientras que la
válvula 422 de reducción se abre gradualmente al final del período
de residencia del vacío de 5 segundos hasta que se consigue el ritmo
de variación programado de incremento de presión.
La tensión continuamente variable del
transductor 428 de presión es muestreada por la tarjeta 430 SPN a
intervalos regulares y el ritmo de variación de retorno a la presión
atmosférica se compara con el ritmo de variación programado
predeterminado. Si el ritmo de variación es demasiado rápido, la
válvula 422 de reducción recibe una tensión de control inferior para
cerrarse, si fuera posible, y disminuir la cantidad de fuga de aire
al interior de la conducción 406 de vacío. Si el ritmo de variación
es demasiado lento, la válvula 422 de reducción recibe una tensión
de control más alta para abrirse más, si fuera posible, e
incrementar la cantidad de la fuga de aire al interior de la
conducción 406 de vacío. Esta ventilación continuamente controlada
permite que las muestras de fluido sean extraídas al interior de las
tarjetas 28 de muestras de forma que se reduzca el riesgo de
formación de burbujas en los pocillos de la tarjeta 28 y que se
asegure el llenado completo de la tarjeta 28.
La válvula 422 de reducción se abre al 100% en
el retorno completo a la presión atmosférica y se mantiene abierta
mientras que la cámara 402 de vacío se eleva desde la navecilla 22.
Esto evita que se produzca un vacío residual en la cámara 402 y que
se levante la navecilla 22 dentro de la cámara 402. La válvula de
reducción se cierra y el sistema está listo para repetir el
ciclo.
El ciclo de generación de vacío, permanencia y
ventilación se ilustra de forma gráfica en la figura 30. Obsérvese
la curva 450 de reducción lineal de aproximadamente -0,54 \pm 0,07
PSIA (-3.723,3 \pm 482,65 Pa absolutos) por segundo, el período
452 de permanencia de 5 segundos a 0,90 PSIA (6.205,5 Pa absolutos)
y la curva 454 de índice de ventilación de aproximadamente +0,45
\pm 0,07 PSIA (+3.102,75 \pm 482,65 Pa absolutos) por
segundo.
La presión relativa entre la tarjeta 28 de
ensayo y el medio atmosférico circundante dentro de la cámara 402 de
vacío se asume que es de 0 PSI (0 Pa). En realidad, debería de haber
una diferencia de presión muy pequeña dentro de la tarjeta 28 de
ensayo frente al exterior de la tarjeta 28 de ensayo en la cámara de
vacío a todo lo largo del ciclo de llenado. Sin embargo, si se
considera el cambio de presión interior frente al exterior de la
cámara de vacío, entonces se aplica la siguiente información
cíclica. Inicial: la presión atmosférica local (varía con la presión
barométrica local). Inicio del ciclo de llenado: -0,53 +/- 0,07
PSI/seg (-3654,35 +/- 482,65 Pa/seg) (23-30 segundos
de evacuación). Duración del vacío: aproximadamente 5 segundos.
Retorno a la presión atmosférica: +0,53 +/-0,07 PSI/seg (+3654,35
+/- 482,65 Pa/seg) (23-30 segundos de retorno). Un
índice de retorno a la presión atmosférica más rápida que ésta puede
provocar que el llenado de algunas tarjetas de ensayo sea
incompleto. Final: Presión Atmosférica Local (igual que la
inicial).
Así, se presenta un procedimiento para cargar
una tarjeta de muestras de ensayo con una muestra de fluido que
comprende los pasos de colocar la tarjeta 28 de muestras de ensayo
en comunicación fluida con dicha muestra de fluido en el tubo 30 de
ensayo, colocar la tarjeta 28 de muestras de ensayo y la muestra de
fluido del tubo 30 de ensayo dentro de una cámara 402 de vacío y
descender la presión en la cámara 402 de vacío a una velocidad
básicamente constante y predeterminada hasta un nivel de vacío de
referencia, la velocidad (por ej. la mostrada en la figura 30) se
selecciona de manera que no provoque la formación de burbujas de
aire en la muestra de fluido a medida que se saca el aire de la
tarjeta durante el nivel de vacío. El vacío se mantiene en el nivel
del valor de referencia durante un período de tiempo predeterminado
(tal como se muestra en la figura 30) y se libera a una velocidad
predeterminada de forma que se evite la formación de burbujas en la
muestra de fluido de la tarjeta.
Los pasos de disminuir, mantener y liberar dicho
vacío se realizan en una estación 400 de vacío de la máquina
automática de ensayo de muestras, la máquina tiene una cubeta 22
para las muestras que se mueve dentro de la máquina desde una
estación de carga (por ej., en la esquina frontal derecha de la
bandeja de base) hasta dicha estación 400 de vacío.
La estación 400 de vacío tiene una válvula 422
de control de vacío en comunicación con la cámara 402 de vacío
operativa para asegurar que la velocidad de descenso de la presión
en la cámara de vacío se produzca a un régimen predeterminado, tal
como se muestra en la figura 30.
En otro aspecto, se ha descrito un sistema 400
de carga de vacío para tarjetas 28 de muestras de ensayo colocadas
en comunicación fluida con una muestra de ensayo fluida almacenada
en un receptáculo abierto 30, que comprende una cámara 402 de vacío
en comunicación con una fuente de vacío, la cámara tiene una
superficie de sellado periférica inferior en la parte de la
periferia del fondo de la cámara 402; una cubeta 22 para contener
las tarjetas 28 y las muestras de ensayo fluidas en los tubos 30 de
ensayo, y que tiene una superficie periférica 23 que se acopla
herméticamente con la superficie de sellado periférica inferior de
la cámara 402 de vacío; y un sistema 100 de posicionamiento para
mover la cubeta 22 desde una estación de carga hasta la cámara 402
de vacío. Se dispone un sistema o medio 410 de impulsión para subir
y bajar la cámara 402 de vacío de manera que permita que la cubeta
22 se mueva por debajo de la cámara 402 y que permita que la cubeta
22 se mueva desde la cámara 402 de vacío hasta la estación 600 de
incubación. Cuando la cámara 402 está en la posición inferior su
borde inferior se acopla con la superficie periférica 23 de la
cubeta 22, haciendo posible la generación de vacío en el interior de
la cámara 402.
Una vez que la tarjeta se llena con la muestra
en la cámara 402, la casete 26 se mueve a través de la estación 500
de corte y sellado de tubos de transferencia, que se muestra mejor
en las figuras 1, 2 y 5. Un cable 506 formado de nicromo se calienta
hasta una temperatura exacta para cortar los tubos 30 de
transferencia utilizando una fuente de corriente constante (no
mostrada) controlada por un microprocesador.
La casete 26 se mueve más allá del cable
caliente 506 a baja velocidad para permitir que el cable corte y
selle los tubos 30 de transferencia cerca de la tarjeta 28, formando
un tetón de transferencia externo. El resto del tubo 30 de
transferencia sobrante se deja en el tubo de ensayo para su
evacuación, según se muestra en el lado del extremo derecho de la
navecilla 22 en la figura 5.
El cable 506 de corte caliente se monta en un
mecanismo que incluye placas 504 que son levantadas y descendidas
por un montaje de motor paso a paso/polea/correa de transmisión
(figura 1), que permite que el cable 506 se mueva fuera de la
trayectoria para permitir que los tubos de transferencia sin cortar
se muevan más allá de la estación 500 de corte y sellado. Esta
función puede utilizarse para casetes múltiples de carga por lotes o
para propósitos de recuperación de errores.
La estación 500 de corte y sellado, en
cooperación con el sistema 100 de posicionamiento de muestras de
ensayo, hace posible el corte de múltiples tubos de transferencia
básicamente a la vez a medida que la navecilla 22 avanza más allá
del cable 506 de corte caliente. El control del corte del tubo 32 de
transferencia para producir un sellado fiable se realiza utilizando
una fuente de corriente constante para controlar la salida de calor
del cable 506 de corte caliente y controlando la velocidad a la cual
la navecilla 22, y la casete 26, se mueve más allá del cable 506. Ya
que el cable 506 posee propiedades eléctricas predeterminadas,
manteniendo constante la corriente y controlando la velocidad a la
cual el cable pasa a través del tubo 30 de transferencia de plástico
(es decir, la velocidad del motor 48C), la estación 500 puede
controlar de forma simple y precisa el corte y el sellado del tubo
32 de transferencia. El diseño del control de calor es muy simple y
no necesita calibración de temperatura. El cable 506 se calienta muy
rápidamente, por lo tanto el alambre no necesita estar activado todo
el tiempo. Esta característica ofrece ventajas de seguridad y ahorro
de energía.
En la estación de corte y sellado Vitek® de la
técnica anterior, se dispone un bloque de metal con un calentador de
cartucho embebido en un termopar conectado a un control de
temperatura convencional. Este es un dispositivo voluminoso y
bastante caro que necesita calibración, corta solamente una pajita
cada vez y necesita largo tiempo de calentamiento estando
constantemente "activado". En contraste, la estación 500 de
sellado es mucho más pequeña, más fiable y más barata de fabricar.
En vez de controlar la temperatura, como en la técnica anterior, la
estación 500 controla la potencia con una fuente de corriente
constante aplicada al cable 506 de corte y sellado para controlar el
calor. El calor es función del cuadrado de la corriente ya que la
potencia (P) = I^{2}R. Típicamente, el ajuste para la fuente de
corriente continua se fija en la fábrica una vez y podría no tener
que ajustarse después de su instalación en la zona de trabajo.
Después de haber cargado las tarjetas 28 con
muestras y haberlas sellado, se insertan dentro del carrusel 600 y
se incuban. Periódicamente, las tarjetas se sacan de las ranuras del
carrusel y se mueven a las estaciones de lectura óptica para leerlas
y se devuelven al carrusel o se envían a un sistema de evacuación y
apilado. El mecanismo responsable de mover las tarjetas entre el
carrusel y la estación óptica y el sistema de evacuación y apilado
es la estación 700 de transporte de tarjetas de muestras, mostrada
en la figura 1 y con mayor detalle en la figura 31.
Refiriéndonos ahora a la figura 31, se muestra
una vista en alzada de la estación 700 de transporte de tarjetas de
muestra para los dispositivos de exploración óptica. La estación 700
incluye un montaje motriz 702 que tiene una placa 704 de cubierta
que se monta en una pared o soporte 708. El sistema 800 de lectura
óptica consta de una subestación 802 de transmitancia y de una
estación 804 de fluorescencia montadas en la pared 706, cuyos
contornos se muestran en la figura 31. La tarjeta 28 de muestras se
mueve desde la parte superior del carrusel 604 mediante el montaje
motriz 702 a través del sistema 800 de lectura óptica y de nuevo al
carrusel 604 si la tarjeta 28 necesita incubación y lecturas
adicionales. Si la tarjeta ha sido suficientemente incubada
(basándose en el análisis de datos del sistema 800 de lectura
ópti-
ca), la tarjeta se mueve a una cubeta 902 de expulsión de tarjetas (figuras 2 y 3) a la izquierda del sistema óptico 800.
ca), la tarjeta se mueve a una cubeta 902 de expulsión de tarjetas (figuras 2 y 3) a la izquierda del sistema óptico 800.
El montaje motriz 702 consta de un motor 708
paso a paso mostrado en líneas discontinuas situado detrás del
soporte 709 de montaje. El motor 708 impulsa una polea 711 de
sincronización que mueve una correa 710 de transmisión sinfín y
substancialmente no elástica que tiene dientes 710' sobre una serie
de rodillos 712. La correa 710 está soportada en la parte superior
de la placa 704 de cubierta mediante un conjunto de rodillos 712. La
trayectoria de la correa a través de los rodillos 712 se muestra en
líneas discontinuas en la figura 31. Puede verse que la correa 710
pasa a través de la superficie superior 704 de cubierta y por detrás
de la óptica de las subestaciones ópticas 802 y 804. La correa
motriz 710 engrana con el borde inferior de la tarjeta 28 a lo largo
de la parte superior de la placa 704 de cubierta. Una correa motriz
710 adecuada puede obtenerse en Gates Rubber Company, de Denver,
Colorado, EE.UU.
Un perfil 718 montado en la pared 706 se dispone
encima de la correa 710 y del sistema 800 de lectura óptica. El
perfil tiene una ranura 720 que recibe el borde superior de la
tarjeta 28. El perfil 718 y la ranura 720 definen una dirección de
movimiento de la tarjeta. Cuando la tarjeta 28 es empujada fuera del
carrusel 604, la tarjeta 28 se sitúa cómodamente en el espacio entre
la ranura 720 y la correa 710. El montaje motriz 702 completo, que
incluye la placa 704 de cubierta, el motor 708 paso a paso y la
correa 710 de transmisión, puede moverse con relación a la pared 706
de soporte. Para permitir el movimiento relativo, se dispone un
conjunto de montajes 716 de carro y corredera, uno de los cuales se
muestra con más detalle en la figura 33. Según se ve en la figura
33, cada montaje de carro y corredera 716 incluye una corredera 730
montada en la pared 706 mediante un perno 734. El carro 726 se monta
en la placa 704 de cubierta mediante un conjunto de 4 tornillos 724.
El carro 726 se desliza con relación al miembro 730 de corredera por
medio de cojinetes 728 de bolas que se deslizan a lo largo de una
acanaladura 732.
Se disponen dos montajes 716 de carro y
corredera, uno a cada lado de la placa 704 de cubierta.
El montaje motriz 702 completo es empujado
ascendentemente hacia el perfil 718 mediante muelles 714. Los
muelles tienen un extremo superior 713 que se acopla en una varilla
montada en la pared 706 y un extremo inferior 715 que se acopla en
una varilla montada en la placa 704 de cubierta. De todas formas se
prefieren 4 muelles 714 que se colocan en el centro y en los lados
de la placa 704 de cubierta. Los muelles 714 tienen cada uno una
constante K de elasticidad de 16,5 libras/pulgada (113.767,5 Pa),
con un total de 49,5 libras/pulgada (341.302,5 Pa) para los tres
muelles. El propósito de los muelles 714 es mantener constantemente
la presión ascendente apropiada sobre la tarjeta 28 mediante la
correa 710, tal como en el caso de presentarse alguna variación de
tolerancia en la altura de las tarjetas. La correa 710 de
transmisión debe suministrar suficiente fuerza ascendente como para
permitir que la correa engrane con la parte inferior de la tarjeta
28 y mueva la tarjeta a lo largo de la ranura 720, pero no demasiada
como para provocar el agarrotamiento del motor de impulsión o muy
poca fuerza que podría provocar que la correa se deslizase con
relación a la parte inferior de la tarjeta. Manteniendo la fuerza
ascendente adecuada sobre la tarjeta, de forma que el movimiento de
la correa se transforme directamente en el movimiento de la tarjeta,
el movimiento preciso del motor 708 paso a paso da como resultado el
movimiento preciso de la tarjeta 28 con relación al sistema óptico
800. Este movimiento preciso se tratará con más detalle con relación
al funcionamiento de la subestación 802 de
transmitancia.
transmitancia.
Con referencia a la figura 32, el montaje motriz
702 y la pared 706 se muestran en la vista lateral, mirando hacia el
carrusel 604 y la estación 600 de incubación de la figura 1. Los
rodillos 712 en la parte superior de la placa 704 de cubierta forman
una ranura según se muestra, que ayuda a soportar el borde inferior
de la tarjeta 28. La tarjeta 28 se sitúa cómodamente entre la correa
710 y la ranura 720 en el perfil 718. La fuerza ascendente sobre la
tarjeta 28 efectuada por los muelles 714 provoca que la correa 710
agarre el borde inferior de la tarjeta 28, de manera que la tarjeta
se deslice a lo largo del perfil 718 por la acción de la correa 710
de transmisión sin ningún deslizamiento significativo entre la
correa 710 y la tarjeta 28. Para facilitar el movimiento deslizante,
la ranura 720 está hecha de un material de baja fricción tal como
Delrin o con un revestimiento dado de baja fricción. El borde
inferior de la tarjeta 28 puede estar provisto de una superficie de
una textura moleteada tal como unos lomos paralelos para facilitar
que la correa 710 agarre la tarjeta 28 a medida que la correa 710 se
mueve hacia atrás y hacia adelante sobre los rodillos 712.
Con referencia a las figuras 34 y 35, para
colocar la tarjeta dentro del sistema 700 de transporte de tarjetas
de muestras, se dispone un mecanismo 648 de empuje para empujar la
tarjeta 28 fuera del carrusel 604. La figura 34 es una vista en
perspectiva del carrusel 604 que muestra el mecanismo 648 de empuje
montado en el frontal de la pared 652 del carrusel y la figura 35
muestra el mecanismo 648 según se ve desde la parte trasera de la
pared 652. El mecanismo 648 de empuje incluye un bloque 654 de
alineamiento montado en la pared 652 y un dispositivo motriz 656 que
efectúa un movimiento de vaivén hacia atrás y hacia adelante con
relación al bloque 654. Un motor 648 que tiene un engranaje 662 se
monta detrás de la pared 652. Los dientes del engranaje 662 cooperan
con un conjunto de dientes 658 del dispositivo motriz 656, de forma
que la rotación del engranaje 662 hacia atrás y hacia adelante
provoque que el dispositivo motriz 658 se mueva en la dirección
mostrada por la flecha 654 (figura 35) en el espacio entre la ranura
inferior 666 y la ranura superior 668 del bloque 654. El extremo del
dispositivo motriz 656 se sitúa en alineamiento con la ranura
superior 614 del carrusel 604. Cuando el dispositivo motriz 656 es
accionado por el motor 648 de forma que el dispositivo motriz 656
sea empujado al interior de la ranura 614, la tarjeta 28 dentro de
la ranura 614 es empujada fuera de la ranura al interior del espacio
entre el perfil 718 y la correa 710 de transmisión. (La construcción
y el funcionamiento del mecanismo de leva de vaivén que carga las
tarjetas 28 dentro del carrusel desde la casete 26 son esencialmente
el iguales que los del mecanismo 648 de empuje). Un detector óptico
650 (figura 34) se dispone directamente encima de la ranura 614 de
manera que controle la rotación del carrusel 604 de forma que la
ranura 614 se sitúe apropiadamente al lado del dispositivo motriz
656 y del perfil 718.
El montaje 648 de empuje desliza la tarjeta 28
fuera de la ranura 614 en la parte superior del carrusel 604 y
coloca la tarjeta 28 en el borde del extremo derecho del montaje
motriz 702 al lado del rodillo motriz 712A del extremo superior
derecho. El motor 708 paso a paso se acciona en una dirección de
avance (girando la tracción 711 de sincronización en la dirección
contraria a las agujas del reloj), provocando que la correa 710 de
transmisión se mueva hacia la izquierda y mueva la tarjeta 28 hacia
la derecha en dirección a la subestación 802 de transmitancia.
Cuando el borde delantero de la tarjeta 28
alcanza la subestación 802 de transmitancia, un LED de interrupción
óptica en la subestación de transmitancia transmite radiación a
través de una abertura 112 de interrupción óptica (figura 31)
dispuesta en la base de la tarjeta 28. Un detector de interrupción
óptica detecta la radiación y envía una señal al sistema de control
para provocar la detención del motor 708. Cuando el motor 708 se
detiene, la primera columna de pocillos 110 de la tarjeta 28 está
situada directamente de forma opuesta a un conjunto de ocho LED de
transmitancia en la subestación 802 de transmitancia que realizan
ensayos de transmitancia de la columna de pocillos de la tarjeta
28.
Después de una iluminación inicial de los LED,
el motor 708 es accionado para mover rápidamente la correa 710 en
una serie de pequeños pasos, de forma que la óptica de transmitancia
ilumine los pocillos individuales en una serie de posiciones a
través de la anchura de los pocillos. Este movimiento preciso de la
tarjeta 28 consigue un gran conjunto de datos para los pocillos 110.
En las pruebas de transmitancia en múltiples posiciones a través de
los pocillos 110 se incluirá probablemente una detección de
cualquier bolsa de aire o impurezas en los pocillos, haciendo
posible que el sistema de procesamiento de datos detecte y
posiblemente rechace una medición anormal de transmitancia.
Cuando se requiera una prueba de fluorescencia,
después de que todos los pocillos de la tarjeta 28 hayan sido
expuestos al ensayo de transmitancia mediante la subestación 802 de
transmitancia, el motor 708 y la correa 710 deslizan la tarjeta 28
hasta la subestación 804 de fluorescencia, en donde tiene lugar el
ensayo de fluorescencia de los pocillos 110.
Dependiendo del estado de la prueba, la tarjeta
28 bien se devuelve al carrusel 604 mediante el movimiento del motor
708 y la correa 710 en la dirección inversa o bien el motor 708 y la
correa 710 son accionados para mover la tarjeta a todo lo largo
hasta el borde izquierdo del montaje motriz 702 para colocar la
tarjeta 28 en el mecanismo 900 de evacuación de tarjetas.
Así, se ha descrito un procedimiento para
transportar una tarjeta 28 de muestras que tiene un primer y un
segundo bordes (superior e inferior) desde una estación 600 de
incubación hasta una estación 800 de lectura en una máquina 20 de
ensayo de muestras, que comprende los pasos de:
colocar la tarjeta 28 de muestras en un espacio
definido por (1) una ranura 719 en un perfil 718, la ranura 719
recibe dicho borde superior de la tarjeta y define una dirección de
movimiento de la tarjeta, y (2) una correa (710) de transmisión
situada de forma paralela a la ranura 719 y que soporta el borde
inferior de la tarjeta 28;
empujar (con los muelles 714) la correa 710 de
transmisión hacia el perfil de manera que mantenga una presión entre
la correa de transmisión, la tarjeta y la ranura;
mover la correa de transmisión en la dirección
de movimiento de la tarjeta de manera que se deslice la tarjeta a
través de la ranura 719 hasta la estación óptica 800 sin
deslizamiento substancial de la tarjeta 28 con relación a la correa
710, permitiendo de esta forma el movimiento preciso de la tarjeta
con relación al sistema óptico debido al movimiento preciso de la
correa efectuado por la polea 711 de sincronización y el motor 708
paso a paso.
Ahora, con relación a las figuras 2, 3, 31 y 36,
el mecanismo 900 de evacuación de tarjetas tiene una cubeta 902 en
la cual se apilan las tarjetas a medida que salen del sistema 700 de
transporte de tarjetas de muestras. El perfil 718 está provisto de
una parte inclinada 719 en el extremo izquierdo del perfil 718.
Cuando la tarjeta 28 se mueve más allá del extremo de la placa 704
de cubierta sobre la cubeta 902, el respaldo superior derecho 114 de
la tarjeta 28 se coloca en contacto con la parte inclinada 719. La
cubeta 902 está levemente más baja que la altura de la correa 710 en
la parte superior de la placa 704 de cubierta, ayudando a la
colocación del respaldo superior 114 contra la pendiente 719. Una
fuerza resultante F (figura 36) impartida a la tarjeta 28 por la
correa 710 de transmisión y la parte inclinada 719 provoca que la
tarjeta 28 salte del montaje motriz 702 al interior de la cubeta 902
de expulsión de tarjetas.
Ahora con referencia a la figura 37, se muestra
la subestación 804 de óptica de fluorescencia en una vista en
perspectiva aislada de la máquina 20. La subestación 804 incluye un
montaje 806 de reflector selectivo montado a través de una
articulación 808 en una cabeza óptica 810. La cabeza óptica 810
tiene una pluralidad de aberturas superficiales 812 que definen seis
canales ópticos entre una fuente de iluminación de fluorescencia y
los seis pocillos de la mitad de una columna de pocillos 100 en la
tarjeta 28. La colocación y el número de canales ópticos depende del
tamaño de la lámpara (o de su número) y de la geometría de los
pocillos para las muestras de la tarjeta 28. La fuente de
iluminación se coloca dentro de una casete 810 de lámpara de
destellos. Un LED y un detector cooperan con la abertura 112 de
interrupción óptica a lo largo de la base de la tarjeta 28 para
situar de forma precisa de la tarjeta en el espacio entre las
aberturas de la superficie frontal y el montaje de reflector.
Cuando la articulación 808 está en una condición
cerrada, el montaje 806 de reflector selectivo se sitúa paralelo a
las aberturas 812. La tarjeta 28 se mueve hacia atrás y hacia
adelante en el espacio definido por las aberturas 812 de la
superficie frontal y el montaje 806 de reflector.
El montaje 806 de reflector selectivo tiene un
motor 801 paso a paso que mueve una lanzadera óptica 803 hacia atrás
y hacia adelante. Un reflector 852 y un sólido de referencia 850 se
montan en la lanzadera óptica 803. El propósito del reflector y del
sólido de referencia se describe con más detalle a continuación.
Con referencia a la figura 38A, se muestra el
frontal del montaje 806 de reflector selectivo aislado del resto de
la estación 804 en una vista en planta. La lanzadera óptica 803 se
mueve hacia atrás y hacia adelante a lo largo de un par de guías
807A y 807B. Durante su funcionamiento normal, la lanzadera 803 está
en una posición tal que el reflector 852 se coloca directamente al
lado opuesto a las aberturas 812 de la cabeza óptica 810. Siempre
que se realice una calibración de los detectores de la cabeza óptica
810, el motor 801 mueve la lanzadera 803 de manera que el sólido de
referencia 850 se coloque en la trayectoria óptica opuesta a las
aberturas 812. El alojamiento del montaje de reflector selectivo
incluye un alojamiento para un LED para la abertura 112 de
interrupción óptica de la tarjeta 28. Se dispone una pinza elástica
805 para fijar el montaje de reflector selectivo en la cabeza 110
cuando el montaje 806 está en una condición cerrada.
La figura 38B muestra la parte trasera del
montaje 806 de reflector selectivo. El montaje 806 de reflector
selectivo se muestra en una vista lateral en la figura 38C. Detrás
de la lanzadera 803, se dispone una cavidad 1000 para un eje (no
mostrado) del motor 801 paso a paso. El eje del motor paso a paso
pasa a través del hueco 1002 en la cavidad y se fija a una pieza 809
que se extiende hacia arriba desde la superficie trasera de la
lanzadera óptica 803. Una placa de cubierta (no mostrada) cubre la
cavidad 1000 mediante su montaje en los orificios 1001 para los
tornillos. El movimiento hacia atrás y hacia adelante del eje del
motor 801 paso a paso provoca que la lanzadera 803 se deslice hacia
atrás y hacia adelante a lo largo de las guías 807A y 807B.
Refiriéndonos de nuevo a la figura 37, la casete
816 de la lámpara de destellos desmontable contiene una lámpara
alargada de destellos lineales de xenón, que sirve como fuente de
iluminación de fluorescencia para los fluoróforos colocados en los
pocillos 110 de la tarjeta 28. La casete 816 de la lámpara de
destellos se conecta con una fuente 820 de alimentación de alta
tensión. La lámpara 824 de destellos tiene una conexión con
capacidad para una alta corriente que permite la sustitución in
situ de la lámpara. Esto es único para este tipo de lámpara
debido a las corrientes de altos impulsos generadas durante el
destello (aproximadamente 350 amperios).
Un módulo 814 de detector de picos y de
circuitos electrónicos se monta detrás de la cabeza óptica 810. La
casete 812 de la lámpara de destellos incluye un bloque 854 de
interfaz y un casquillo 856 de lámpara que se muestran con mayor
detalle en la figura 39.
Refiriéndonos ahora a la figura 40, la
subestación 804 de óptica de fluorescencia se muestra en una vista
en sección perpendicular al eje de la lámpara 824 de destellos y de
los seis detectores de fotodiodos. La casete 816 de la lámpara de
destellos aloja una lámpara 824 de xenón, que se monta en el foco
de un espejo reflectante parabólico alargado y cilíndrico 822. La
radiación R de la lámpara de destellos es reflejada por un espejo
frío 826 sobre un filtro 828 de 365 mm, que filtra la radiación S
para pasar la radiación a la longitud de onda de excitación de los
fluoróforos. Las especificaciones del filtro para el espejo frío 826
y el filtro 828 se muestran en las figuras 40A y 40B,
respectivamente. Después de pasar a través del filtro 828, la
radiación R se refleja en un divisor 830 de haz dicromático a lo
largo de su trayectoria óptica 833 y al exterior de las aberturas
812 y al interior de los pocillos 110 de la tarjeta. Cualquier
radiación que pasa a través de los pocillos 110 es reflejada por el
reflector 852 en el montaje 806 de reflector selectivo y se refleja
de nuevo hacia interior de los pocillos 110. La radiación excita los
fluoróforos en el pocillo 110, provocando que el fluoróforo emita
radiación brevemente. La radiación emitida se muestra como una línea
discontinua en la figura 40. La radiación de emisión pasa a través
del divisor 830 de haz dicromático, a través de una lente 836 de
enfoque y de un filtro 838 de paso de banda hasta un detector 840 de
fotodiodo. Hay seis detectores de fotodiodo en total para los seis
canales ópticos.
El uso de un reflector 852 selectivo mejora la
relación señal-ruido y minimiza las perturbaciones
ópticas doblando la trayectoria óptica. Además, cuando la tarjeta 28
se sitúa para ser leída por la estación de fluorescencia por medio
del interruptor óptico, los pocillos de la tarjeta se orientan para
promover la separación óptica de los pocillos para minimizar las
perturbaciones ópticas y maximizar la señal de fluorescencia. El
material de la tarjeta 28 es preferiblemente opaco para minimizar
las interferencias y preferiblemente blanco para maximizar la señal
de fluorescencia.
El divisor 830 de haz dicromático es altamente
reflectante a la radiación en la longitud de onda de excitación de
los fluoróforos, reflejando aproximadamente el 95% de la radiación
hacia el interior del pocillo 110. Sin embargo, el divisor 830 de
haz dicromático es altamente transmisivo para la radiación en la
longitud de onda de emisión de los fluoróforos, pasando la mayoría
de la radiación del fluoróforo a lo largo de la misma trayectoria
óptica 830 a los detectores 840.
Aproximadamente el 5% de la radiación de la
lámpara 824 que no es reflejada desde el divisor 830 de haz
dicromático se transmite a lo largo de una trayectoria óptica 834
hasta un espejo 832. El espejo 832 refleja la radiación a través de
una lente 836A de enfoque y de un filtro 846 de paso de banda hasta
un detector 844 de fotodiodo de referencia. El detector 844 de
referencia es utilizado por el circuito detector de picos 814 para
calcular el cociente de la señal detectada por los detectores 8400
dividida por la señal detectada por el detector 844 de referencia.
La salida de la lámpara 824 puede variar a lo largo del tiempo, sin
embargo el cociente de la salida del detector 840 de canal dividida
por la salida del detector 844 de referencia permanece constante, es
decir, independiente de los cambios en la salida de la lámpara a lo
largo del tiempo. Además para compensar los cambios en la intensidad
de la lámpara, el canal 844 de referencia también puede utilizarse
para determinar si la lámpara 824 está suministrando suficiente luz
para el funcionamiento adecuado del sistema óptico de fluorescencia.
Monitorizando la salida de la lámpara en el detector 844 de
referencia, el sistema puede determinar automáticamente cuándo
necesita cambiarse la lámpara 824.
Aún con referencia a la figura 40, el montaje
806 de reflector también incluye un sólido de referencia 850 que
emite radiación a la longitud de onda de emisión del fluoróforo
cuando la referencia 850 se mueve dentro de la trayectoria óptica
833. La construcción de un sólido de referencia preferido se muestra
en la figura 41. Preferiblemente, el sólido de referencia 850 es una
fuente 555 de europio fosforescente encerrada entre placas 853 de
vidrio y que tiene un filtro 851 de 450 nM colocado sobre la
superficie frontal del vidrio.
Con referencia a la figura 42, la excitación y
emisión típicas del europio se muestra como función de la longitud
de onda. Debe observarse a partir de la curva 895 de excitación que
el europio responde a una radiación de excitación de entre 200 y
aproximadamente 375 nM. Así, el europio se excita a la longitud de
onda que ilumina los fluoróforos en los pocillos 110, es decir
aproximadamente a 365 nM. El espectro 896 de emisión del europio
tiene un pico entre aproximadamente 455y 460 nM, que
substancialmente se superpone con la longitud de onda de emisión de
los fluoróforos en los pocillos 110 de la tarjeta 28. Así, cuando el
sólido de referencia 850 se coloca en la trayectoria óptica 833 y la
lámpara 824 de destellos se hace destellar, el sólido de referencia
850 emite radiación a una longitud de onda similar a la de los
fluoróforos de los pocillos 110 de la tarjeta 28. El sólido de
referencia 850 se usa de esta forma para compensar la calibración de
la salida de los detectores 840, según se describe más adelante.
Debe apreciarse que podrían utilizase otros sólidos de referencia
aparte del sólido de referencia de europio de la figura 41. La
elección de la longitud de onda de emisión depende del tipo de
fluoróforo que se utilice en los pocillos.
Refiriéndonos ahora a la figura 39, se muestra
la casete 816 de la lámpara de destellos en una vista despiezada. La
casete 816 de la lámpara de destellos incluye un casquillo 856 de
lámpara que recibe el reflector parabólico 822 para la lámpara 824
de destellos. La lámpara 824 de destellos se monta en un par de
piezas 858 de ajuste y se fija en su sitio mediante tornillos 864 de
montaje. Las piezas 858 de ajuste reciben un par de muelles 860 de
ajuste y de tornillos 862 de ajuste. Los tornillos 862 de ajuste
pasan a través de aberturas en el bloque 854 de interfaz y se
asientan en las piezas 858 de ajuste. Aflojando y apretando los
tornillos 862 de ajuste, se ajusta la inclinación de la lámpara 824
de destellos con relación al reflector parabólico cilíndrico 822 de
manera que se consiga que el eje largo de la lámpara 824 descanse en
el foco del reflector parabólico cilíndrico 822. El bloque 854 de
interfaz incluye una abertura 857 para permitir que la radiación de
la lámpara 824 de destellos pase al exterior del bloque 854 de
interfaz, lejos del espejo frío 826 (figura 40) y en dirección al
divisor 830 de haz dicromático y a los pocillos 110 para las
muestras.
La cabeza óptica 810 se muestra en las figuras
43 y 44. La figura 43 es una vista en planta de la cara de la cabeza
óptica 810, según se ve desde la tarjeta 28 a medida que pasa por la
estación 804 de fluorescencia. La cabeza 810 incluye una placa 866
de cabeza dentro de la cual se sitúan las aberturas 812 y una
abertura 811 de interrupción óptica. Un fotodetector se coloca
detrás de la abertura de interrupción óptica y se utiliza en
combinación con la abertura 112 de interrupción óptica de la tarjeta
28 para determinar cuándo la tarjeta está posicionada de forma
precisa dentro de la subestación 804 de fluorescencia. Refiriéndonos
ahora a la figura 44, se muestra la parte trasera de la placa 866 de
la cabeza. El espejo frío 826 y el divisor 830 de haz dicromático se
colocan dentro de la placa 866 de la cabeza óptica y se extienden
longitudinalmente a través de un conjunto de seis canales 837
situados en paralelo en alineamiento con los seis pocillos de la
mitad de una columna de pocillos en la tarjeta 28. Por supuesto, las
personas expertas en la materia reconocerán que la cabeza óptica
puede suministrar un canal para cada pocillo de la columna de
pocillos, incluyendo los pocillos de los extremos de las
columnas.
Ahora, con referencia a las figuras
45A-45D, las lentes 836 y 836A de la figura 40 están
sujetas mediante una pieza 848 de sujeción de lentes. El dispositivo
848 de sujeción de lentes se muestra en una vista en planta superior
en la figura 45A, en una vista en planta inferior en la figura 45 B,
en una vista lateral en la figura 45C y en un vista posterior en la
figura 45D. El dispositivo 848 de sujeción de lentes incluye una
parte 849 de pico que ajusta detrás del divisor 830 de haz
dicromático (consulte las figuras 40 y 44). Las lentes 846 se
colocan en la base de paredes curvadas 839 que cooperan con los
canales 837 de la figura 44 para formar una trayectoria óptica entre
las lentes 836 y los detectores 840 y 844. Las paredes 839 evitan
las interferencias entre canales adyacentes bloqueando la luz de los
canales adyacentes.
La relación de la lámpara 824 de destellos con
los seis canales ópticos se muestra en la figura 46. La lámpara 824
de destellos tiene una longitud suficiente como para que el espacio
entre el ánodo y el cátodo de la lámpara 824 sea mayor o igual que
la distancia entre las seis aberturas 812 de la cabeza óptica. La
figura 45 también muestra la colocación relativa de la interrupción
óptica 811 y el canal 874 de referencia con relación a las seis
aberturas 812. La lámpara 824 de destellos tiene un cable 825 de
disparo enrollado alrededor de la superficie de la lámpara 824 que
provoca los destellos de la lámpara. Una lámpara 824 de destellos
adecuada puede obtenerse en ILC Technology Inc. de Sunnyvale,
California, con el número de referencia L7752.
Ahora con referencia a las figuras 47A y 47B, el
sistema óptico 804 de fluorescencia incluye un bloque 868 de
interfaz óptica que se monta detrás de la cabeza óptica 810 y del
dispositivo 848 de sujeción de la lente. El bloque 868 de interfaz
óptica tiene una zona abierta 870 que permite que la radiación
procedente de la lámpara 824 (figura 40) pase a través del bloque
868 y se refleje en el espejo frío 826. La parte trasera del bloque
868 se muestra en la figura 47A e incluye seis canales o conductos
872 para la radiación procedente de los seis pocillos de la tarjeta,
y un canal o conducto 874 de referencia para la radiación 834
procedente de la lámpara 824 (consulte la figura 40). La tarjeta 842
de detectores de fotodiodo se monta en la parte trasera del bloque
868, tal como se muestra con líneas discontinuas en la figura 47A.
Con referencia a la figura 47B, el frontal del bloque 868 incluye un
conjunto de varillas 878 de montaje para montar el dispositivo 848
de sujeción de la lente en el bloque 868. El filtro 838 de paso de
banda de 445 nM de la figura 40 se fija en el bloque 868, al igual
que el filtro 846 de paso de banda de 365 nM para el canal 874
de
referencia.
referencia.
Ahora con referencia a la figura 48A, se muestra
la tarjeta 842 de detectores de fotodiodo en una vista en planta.
Los seis detectores 840 de fotodiodo se colocan directamente sobre
los seis canales 872 cuando la tarjeta 842 está montada en la parte
posterior del bloque 868 según se muestra en las figuras 40 y 47A.
Se dispone un detector 882 de interrupción óptica para detectar
cuándo pasa la luz procedente de un LED de interrupción óptica a
través de la abertura 112 de interrupción óptica de la tarjeta 48,
indicando el alineamiento adecuado de la tarjeta 28 en la
subestación 804 de fluorescencia.
Con referencia a la figura 48B, el lado
posterior de la tarjeta 842 de detectores tiene trazas 880 de
circuito convencionales que reciben la salida de los detectores 840
y 844 de fotodiodo y pasan las señales a los dispositivos
electrónicos del detector 814 de picos.
Ahora con referencia a la figura 49, se muestra
el detector 814 de picos de la figura 37 en forma de diagrama de
bloques. En el lado de la derecha de la ilustración, los seis
canales ópticos CH1, CH2, CH3, CH4, CH5 y CH6 representan las
entradas de los seis detectores de fotodiodo. Esas señales son
introducidas en un conjunto de seis detectores y de seis
amplificadores 844 de ganancia fija que convierten la corriente del
fotodiodo en una señal de tensión. La señal de entrada del canal de
referencia se suministra a un detector y amplificador 844A. La
salida de los detectores y de los amplificadores de ganancia fija se
introduce en un conjunto de amplificadores 886 de ganancia variable.
Similarmente, la salida del detector amplificador 844A se introduce
en un amplificador 886A de ganancia variable. Los amplificadores
de
ganancia variable 886 y 886A suministran una señal de salida a un conjunto de detectores 888 de picos electrónicos.
ganancia variable 886 y 886A suministran una señal de salida a un conjunto de detectores 888 de picos electrónicos.
Los detectores 888 de picos son todos
básicamente iguales que el detector de picos descrito en el libro de
texto "The Art of Electronics" de Horowitz y Hill, en la página
218, figura 4.40. El circuito estándar se modifica levemente en lo
que se refiere a un amplificador de transconductancia que se usa
como primer amplificador de etapa, en vez del amplificador
operacional estándar. Este dispositivo es un amplificador de entrada
de tensión, salida de corriente que permite que el circuito 888
funcione muy rápido con un mínimo de distorsión de señal.
La salida de los detectores 888 de picos se
compensa mediante un amplificador separador y se suministra a un
convertidor 890 analógico-digital
(A-D) de entrada multicanal. La salida del detector
888A de picos procedente del canal de referencia es similarmente
compensada y suministrada a una entrada 892 de referencia del
convertidor A-D 890. Se suministra un bus 894 de
datos que envía la salida del convertidor A-D 890 a
una tarjeta controladora basada en un microprocesador (no mostrada)
que realiza el procesamiento de las señales de los seis canales y
del fotodetector de referencia. En particular, la tarjeta
controladora toma el cociente de la salida de los seis canales CH1 a
CH6 dividida por la salida del canal de referencia, para calcular
así una medición de fluorescencia relativa que es independiente de
la salida de la lámpara 824.
Una vez que la tarjeta 28 se sitúa en la
subestación de fluorescencia, se hace destellar la lámpara 824 a una
velocidad de 25 Hz un número dado de veces, tal como diez veces.
Después de cada destello, el convertidor A-D 890
calcula el cociente de cada canal con la referencia y la tarjeta
controladora lee los resultados. Después de 10 destellos, los
resultados se promedian para cada canal. Este proceso se realiza en
paralelo para cada uno de los seis canales.
El bus 894 de datos también suministra señales
de control a los detectores 888 de picos y a los amplificadores 886
de ganancia variable. En la calibración de los detectores, la
tarjeta controladora ajusta los amplificadores 886 de ganancia
variable de manera que se suministren una señal de salida para cada
canal que coincida con la señal de salida de cuando se efectuó la
calibración inicial de los detectores. Por ejemplo, en el momento de
la instalación de la máquina, los canales se calibran con una
tarjeta que tiene pocillos llenos de una solución de control y se
almacenan la lectura inicial de los detectores en una memoria.
La curva de respuesta de los detectores 840 se
muestra en la figura 50. La curva 897 de respuesta tiene una
respuesta espectral típica (A/W) de entre 0,2 y 0,35 en la región de
interés de 400 a 500 nM. Las características del filtro 838 de paso
de 445 nM (figura 40), se muestran en la figura 51. La curva 898 de
transmitancia tiene un máximo de un 50% de transmitancia a 445 nM.
La curva de transmitancia cae bruscamente por debajo de 440 nM y
por encima de 450 nM, evitando así que la radiación parásita incida
sobre los detectores 840 de fotodiodo.
Las especificaciones de reflectancia del divisor
830 de haz dicromático de la figura 40 se muestran en la figura 42.
La curva 899 de reflectancia muestra una reflectancia del 95% y una
transmitancia del 5% a la longitud de onda de salida de la lámpara
de destellos de 365 nM. La curva de reflectancia cae bruscamente por
encima de 380 nM hasta un mínimo de aproximadamente el 6,5% de
reflectancia y el 93,5% de transmitancia a la frecuencia de emisión
de los fluoróforos, aproximadamente 445-450 nM. Así,
de la figura 52 se desprende que el divisor 830 de haz dicromático
es altamente reflectivo para la radiación de excitación de la
lámpara 824 de destellos, pero altamente transmisivo para la
radiación de emisión del fluoróforo de los pocillos 110 de la
tarjeta y del sólido de referencia 850.
De lo anterior, puede observarse que se ha
descrito un procedimiento para realizar un análisis de fluorescencia
de una serie de muestras almacenadas en una serie de pocillos de una
tarjeta de muestras de ensayo. Los pocillos 110 se disponen en una
columna de pocillos y contienen un fluoróforo que emite radiación a
una longitud de onda de emisión. El procedimiento comprende los
pasos de:
posicionar la columna de pocillos junto a la
lámpara 824 de destellos lineal (es decir, en su trayectoria óptica)
que emite radiación a una longitud de onda de excitación;
hacer destellar la lámpara 824 de forma que
ilumine simultáneamente los pocillos con la radiación a la longitud
de onda de excitación, la radiación viaja a lo largo de la
trayectoria óptica;
transmitir una parte de la radiación procedente
de la lámpara de destellos a un fotodetector 844 de referencia, el
fotodetector de referencia genera como respuesta una señal de
salida;
recibir en una serie de detectores 840 la
radiación procedente de los pocillos a la longitud de onda de
emisión a lo largo de la trayectoria óptica, los detectores generan
como respuesta señales de salida de detector; y
comparar la relación de las señales de salida de
los detectores 840 con respecto a la señal de salida de referencia
844 para así determinar la fluorescencia del fluoróforo en el
pocillo independientemente de la salida de la lámpara.
Preferiblemente, la lámpara 824 se acciona para que efectúe un
número de destellos (por ejemplo 10) en una sucesión rápida de
manera que genere un conjunto substancial de puntos de datos para
generar datos de fluorescencia de los pocillos.
Ahora con referencia a la figura 53, se muestra
una subestación 802 de transmitancia en una vista en alzada. La
subestación 802 tiene hasta tres fuentes ópticas 770A, 770B y 770C
de transmitancia, cada una de las cuales comprende ocho fuentes LED
(una para cada pocillo de la columna de pocillos) y una fuente LED
de interrupción óptica. Las fuentes ópticas 770A-C
están separadas entre sí por una distancia D de separación igual a
la distancia de separación entre las columnas de pocillos 110 de la
tarjeta 28. Se disponen tres fuentes 770A-C de
manera que se haga posible la comprobación de la transmitancia en
tres conjuntos diferentes de longitudes de onda. La fuente 770A se
muestra en una vista en perspectiva en la figura 54 y tiene ocho LED
797 que están separados entre sí por una distancia L igual a la
distancia entre pocillos adyacentes 110 en la dirección de la
columna de la tarjeta 28. El LED 789 de interrupción óptica emite
luz a través de la interrupción óptica 112 a lo largo de la base de
la tarjeta 28. Se coloca un conjunto de tres columnas de detectores
de transmitancia detrás de las tres fuentes 770A-C
para recoger la radiación procedente de los LED 797 y 789 y
suministrar de una forma ya conocida los datos de transmisión a la
tarjeta controladora.
Con referencia a la figura 55, se muestran la
fuente 770A de transmitancia y su detector asociado 791 en una vista
en sección, tomada a lo largo de las líneas 55-55 de
la figura 53. La fuente 797 LED se monta en un substrato 798 de la
forma ya conocida y transmite luz 790 a través de la abertura 793
hasta el pocillo 110 de muestras. La radiación cae sobre el detector
791 de fotodiodo, que también está montado en un substrato 792 de
una forma ya conocida. El detector 795 se monta en un alojamiento
que se extiende verticalmente oponiéndose directamente al detector
770A. La relación entre el haz 790 y la dimensión del pocillo 110 se
muestra en la figura 56 para una de las mediciones de transmisión,
debe apreciarse que la longitud del pocillo es mayor que el tamaño
del haz, haciendo posible la obtención de mediciones de transmisión
en múltiples lugares del pocillo a medida que la tarjeta se mueve
más allá de la estación de transmitancia. La construcción de la
fuente 770A de luz y del detector 795 es igual para las otras dos
fuentes y detectores de la estación 802 de transmitancia.
Para realizar un análisis de transmitancia del
pocillo completo 110, la tarjeta 28 se mueve rápidamente en una
serie de pequeños incrementos con relación a la fuente 770A, por
ejemplo en diez o catorce posiciones, y se realizan iluminaciones
múltiples del pocillo en cada posición. Un ensayo de iluminación de
transmitancia actualmente preferido es de catorce posiciones
equidistantes a través de la anchura completa del pocillo 110 y diez
eventos de iluminación en cada una de las catorce posiciones. El
ensayo puede realizarse hasta en tres longitudes de onda de
transmitancia diferentes para cada pocillo, dando como resultado un
gran conjunto de datos de transmitancia.
Con referencia a la figura 53, a medida que la
tarjeta 28 se mueve hacia el exterior del carrusel 604, la primera
columna 110' de la tarjeta se mueve hacia la fuente 770C que tiene
unos LED de una primera longitud de onda, mediante lo cual se
realizan los catorce pasos de movimiento y los diez eventos de
iluminación. La tarjeta 28 se hace avanzar entonces de forma que la
columna 110' se sitúe en el lado opuesto a la fuente 770B que tiene
unos LED de una segunda longitud de onda. La fuente 770B ilumina la
primera columna 110' mientras que la fuente 770C ilumina la segunda
columna. Entonces la tarjeta 28 se mueve de manera que la columna
110' se sitúe en el lado opuesto de la fuente 770A, que tiene unos
LED de una tercera longitud de onda, y ahora las fuentes
770A-C funcionan todas de manera concertada para
iluminar las tres columnas de pocillos de forma simultánea. La
tarjeta 28 se hace avanzar hacia la izquierda de manera que todas
las columnas estén expuestas a la iluminación de transmitancia en
los tres conjuntos de longitudes de onda. Una columna de LED podría
contener hasta ocho longitudes de onda diferentes en una misma
columna si así se desea. Cuando la última columna ha sido iluminada
por la fuente 770A, la tarjeta 28 se mueve hacia la subestación 804
de fluorescencia para realizar el ensayo de fluorescencia.
Por supuesto, el funcionamiento del sistema 700
de transporte y de la subestación 802 de transmitancia podría
controlarse de manera que la tarjeta 28 se moviese a todo lo largo
de la estación 802 desde la izquierda hasta la derecha en vez de
desde la derecha hasta la izquierda. Además, si se desea podrían
utilizarse un láser o incluso un mayor número de fuentes 770 de
transmitancia.
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Con referencia a la figura 57, se muestra la
estación 900 de evacuación y apilado de tarjetas de muestras de
ensayo aislada de la máquina 220 en una vista en perspectiva, según
se ve desde arriba y en la misma perspectiva que en la figura 2. Las
figuras 58-61 muestran la estación 900 en diferentes
vistas adicionales en perspectiva, tanto por encima como por debajo
de la altura del cargador 902 para ilustrar mejor los diferentes
componentes de la estación 900.
Con referencia a estas figuras, y en particular
a la figura 57, la estación 900 tiene un soporte izquierdo o frontal
904, un soporte derecho o trasero 906 y un cargador separable o
cubeta de tarjetas 902 que se coloca entre los soportes frontal y
trasero 904 y 906 respectivamente,. El cargador 904 tiene una
superficie inferior 903, partes laterales 905 y 907 y una parte
posterior 909 adyacente al soporte trasero 906. Cuando se instala en
la estación 900, el cargador descansa sobre un soporte horizontal
936, tal como se ve mejor en las figuras 60 y 61.
Cuando una tarjeta está lista para ser apilada
en la estación, penetra en la estación 900 por una ranura 901 de
entrada de tarjetas. Una placa 908 de empuje se dispone en el lado
opuesto al extremo frontal del cargador 902 sobre el otro lado de la
ranura 901 de entrada de tarjetas. La placa 908 de empuje efectúa un
movimiento de vaivén hacia atrás y hacia adelante dentro de la
ranura 901 de entrada de tarjetas entre una posición contraída,
mostrada en la figura 57, y una posición extendida. Cuando la placa
908 de empuje está en la posición contraída puede insertarse una
tarjeta 28 dentro de la ranura 901 desde la estación 700 de
transporte de tarjeta de muestras (figuras 2 y 31).
Un par de elementos elásticos 910A y 910B de
sujeción rápida están moldeados en los lados 905 y 907 del cargador
902 de forma adyacente a la ranura 901 de entrada de tarjetas.
Cuando la placa 908 de empuje se mueve hacia su posición extendida,
la tarjeta 28 en la ranura 901 de entrada de tarjetas es empujada
por la placa de empuje más allá de los elementos 910 de sujeción
rápida y se apila de forma vertical entre una placa 914 de presión y
los elementos 910 de sujeción rápida. Si ya hay tarjetas cargadas en
el cargador 902, la tarjeta se apila en el montón de tarjetas
situadas entre los elementos 910 de sujeción rápida y la placa 914
de presión, según se muestra en la figura 62 y se describe con más
de talle a continuación.
La placa 914 de presión tiene una parte 915 de
contacto con las tarjetas que se sitúa por encima de la parte
inferior del cargador 902 aproximadamente a la altura de la parte
media de las tarjetas. La placa 914 de presión puede moverse a lo
largo de un par de correderas 916 y 918 de presión (o rieles de
guía, figura 59), de forma que la placa 914 de presión se mueva
hacia la parte trasera 909 del cargador 902 a medida que se apilan
más tarjetas en el cargador 902.
Un par de retenes 912 de cargador están montados
en un miembro horizontal 936 de soporte (figuras 59, 61, 65). Cuando
el cargador 902 se monta en la estación 900 según se muestra en la
figura 57, los retenes 912 mantienen de forma segura el cargador 902
entre los soportes frontal y trasero 904 y 906. El cargador 902
tiene una parte 940 de asa en el lateral 907 que permite que el
usuario agarre el cargador 902 y lo deslice entre los retenes 912
para levantar así el cargador 902 fuera de la estación 900 para la
evacuación de las tarjetas apiladas en el cargador 902. El asa 914
se sitúa en la parte inferior del lado 907 del cargador para evitar
su contacto accidental con una de las tarjetas 28 durante la
operación de separación del cargador.
Con referencia al lado derecho de la figura 57,
se dispone un par de tuercas 926 para fijar las correderas 916 y 918
de presión contra el soporte trasero 906. Se monta un sensor óptico
924 en el soporte trasero 906, adyacente y por debajo del extremo
909 de la cubeta 902. El sensor 924 detecta cuándo la placa 914 de
presión se sitúa en la parte trasera del cargador 902, indicando que
el cargador 902 está lleno.
Ahora con referencia al lado izquierdo de la
figura 57, se monta un motor 950 paso a paso detrás del soporte
frontal 904. El motor 950 mueve la placa 908 de empuje hacia atrás y
hacia adelante entre posiciones extendida y contraída con relación a
la entrada 901 de tarjetas según se describió anteriormente. La
placa 908 de empuje tiene una superficie 919 en ángulo de
deslizamiento de tarjetas que facilita la inserción de la tarjeta
dentro de la ranura 901. Se monta un pestillo 930 mediante un
soporte 934 en el soporte frontal 904. El pestillo 930 tiene una
superficie 931A de deslizamiento de tarjetas que ayuda a la tarjeta
a penetrar fácilmente en la ranura 901 de entrada de tarjetas,
haciendo que el pestillo 930 pivote alrededor de una varilla 932 de
pivotado (figura 61). El peso del pestillo 930 hace que una segunda
superficie 931B de contacto con las tarjetas empuje la tarjeta 28
dentro de la ranura 901, usando un efecto de cuña para asegurar que
la tarjeta 28 se libere de la estación 700 de transporte de tarjetas
de ensayo y esté en su totalidad dentro de la estación 900 de
evacuación y apilado.
Ahora con referencia a la figura 58, se ilustra
la estación 900 de evacuación y apilado en una vista en perspectiva
con la placa 914 de presión y el pestillo 930 de la figura 57
eliminados. El elemento 910A de sujeción tiene una superficie 911
inclinada y un superficie 913 trasera. Cuando la placa 908 de empuje
empuja la tarjeta contra el elemento 910A de sujeción, la tarjeta se
acopla con la superficie inclinada 911 y empuja el elemento elástico
910A de sujeción rápida para que se flexione hacia el exterior de
manera que la tarjeta sea empujada más allá del elemento 910A de
sujeción rápida, en ese momento el elemento elástico 910 de sujeción
rápida vuelve de nuevo a la posición mostrada en la figura 58. En
esta posición, la tarjeta es empujada contra la superficie trasera
913 del elemento 910A de sujeción rápida por la placa 914 de presión
(figura 57). La estructura y el funcionamiento del elemento 910 de
sujeción rápida es la misma que la que se acaba de describir para el
elemento 910A de sujeción rápida.
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Ahora con referencia a la figura 59, se muestra
la estación 900 de evacuación y apilado en una vista en perspectiva
ligeramente desde debajo y en dirección al soporte 906 de la
estación 900. Los retenes 912 de la cubeta están montados en el
miembro horizontal 936 de soporte que soporta el cargador 902. El
miembro horizontal 936 de soporte se monta en miembros frontal y
trasero 904 y 906 de soporte respectivamente mediante tornillos u
otros dispositivos de fijación adecuados. Se dispone un miembro 938
de soporte de refuerzo vertical para soportar la masa del miembro
horizontal 936 de soporte y del cargador 902.
La placa 914 de presión se monta en el
dispositivo 900 mediante un par de correderas 916 y 918 de presión
que se extienden transversalmente por debajo del cargador 902. Las
correderas 916 y 918 de presión están recibidas en aberturas
complementarias de la placa 914 de presión. Un muelle 920 de fuerza
constante que comprende una espiral de metal está provisto de un
primer extremo fijo con relación al soporte izquierdo 904 y un
segundo extremo que es recibido en un hueco de la corredera 914 de
presión. A medida que el cargador 902 se carga con tarjetas de una
en una, la placa 914 de presión se mueve paso a paso hacia la
derecha hacia la parte trasera 909 de la cubeta 902. Sin embargo, el
muelle 920 de fuerza constante empuja de manera continua la placa
914 de presión hacia los elementos 910 de sujeción con una fuerza
que es independiente de la posición de la placa 914 de presión
dentro del cargador 902 (y de esta forma independiente del número de
tarjetas cargadas en el cargador).
Ahora con referencia a la figura 60, se muestra
de nuevo la estación 900 desde debajo y ligeramente hacia el lado de
la estación 900, sobre el lado opuesto al mostrado en la figura 57.
La placa 914 de presión tiene un elemento 922 de señalización que se
extiende hacia el exterior desde su superficie trasera. Cuando el
cargador 902 está completamente cargado, la placa 914 de presión ha
sido movida hasta el extremo del cargador 902 y la presencia de la
señalización 922 al lado del soporte trasero 906 es detectada por un
detector óptico 924. Tal como se muestra mejor en la figura 61, el
detector óptico 924 se coloca en el soporte trasero 906.
Con referencia a la figura 61, la placa 914 de
presión tiene una superficie 915 de contacto con las tarjetas que
empuja contra la parte central de la tarjeta insertada dentro de la
ranura 901 para las tarjetas. La figura 61 también muestra el
dispositivo motriz para empujar la placa 908. El motor 950 paso a
paso de la placa de empuje se monta como un soporte 952 de corredera
de empuje. El motor 950 tiene un engranaje 951 que tiene un conjunto
de dientes que engranan en dientes complementarios dispuestos sobre
el borde superior de una cremallera 954 de empuje. La cremallera 954
de empuje está montada en la parte trasera de la placa 908 de empuje
por medio de tornillos 956 y se desliza hacia atrás y hacia delante
sobre la corredera 952 de empuje. El funcionamiento del motor 950,
del engranaje 951 y de la cremallera 954 de empuje hace que la placa
908 de empuje se mueva hacia atrás y hacia adelante en la ranura 901
de entrada de tarjetas entre una posición contraída mostrada en la
figura 61 y una posición extendida, en la cual la placa 908 de
empuje empuja una tarjeta más allá de los elementos elásticos 910A y
910B de sujeción rápida.
La figura 62 es una vista en planta superior de
la parte frontal del cargador 902, que ilustra la operación de
apilado con mayor detalle. Cuando la tarjeta 28 de muestras de
ensayo se carga dentro de la ranura 901 para las tarjetas, se sitúa
en una posición 28' mostrada en líneas discontinuas en la figura 62.
El motor 950 hace que la placa 908 de empuje se mueva hacia su
posición extendida, empujando la tarjeta 28 contra la superficie
inclinada 911 de los elementos elásticos 910A y 910B de sujeción
rápida. Esto hace que los elementos 910 de sujeción rápida se
flexionen hacia el exterior, tal como se muestra en líneas
discontinuas, empujando y apilando la tarjeta contra las otras
tarjetas 28'' que se han situado entre los elementos 910 de sujeción
rápida y la placa 914 de presión. La fuerza del motor 950 empuja la
placa 914 de presión hacia la parte trasera del cargador 902.
Después de que la tarjeta 28 haya sido cargada dentro del cargador
902, el motor 950 funciona para contraer la placa 908 de empuje
permitiendo de esta forma que se sitúe otra tarjeta 28 dentro de la
ranura 901 para las tarjetas.
La tarjeta 28 se muestra en una vista en alzada
en la figura 63. La tarjeta 28 tiene una serie de pocillos 110 de
muestras que se exponen al análisis óptico en la estación 800 de
lectura. Se dispone un respaldo 114 inclinado en el borde superior
de la tarjeta 28. La carga de la tarjeta 28 dentro de la ranura 901
de entrada de tarjetas se muestra en la figura 64, que es una vista
en sección de la estación 900 a lo largo de las líneas
64-64 de la figura 62. Según se describió
anteriormente, la estación 700 de transporte de tarjetas de
muestras, tiene un motor paso a paso que impulsa una correa 710 de
transmisión a lo largo de una serie de rodillos 712 montados en una
placa 704 de cubierta. La tarjeta 28 se sitúa cómodamente entre la
correa 710 de transmisión y un perfil 718 montado en una pared. El
perfil 719 tiene una ranura interna para las tarjetas que recibe el
borde superior de la tarjeta 28. La ranura para las tarjetas tiene
una parte inclinada 719 en el extremo izquierdo del perfil 718.
Cuando la tarjeta 28 se mueve más allá del extremo de la placa 704
de cubierta sobre la cubeta 904, el respaldo inclinado 114 de la
tarjeta 28 se pone en contacto con la parte inclinada 719. La cubeta
902 está ligeramente más baja que la altura de la correa 710 en la
parte superior de la placa 704 de cubierta, ayudando a la colocación
del respaldo superior 114 contra la inclinación 719. Se imparte una
fuerza resultante F de pinza a la tarjeta 28 mediante la correa 710
de transmisión y la parte 719 inclinada en la dirección del cargador
902, haciendo que la tarjeta 28 salte del montaje 700 de impulsión
al interior de la ranura 901.
Refiriéndonos ahora a la figura 65, se muestra
el soporte izquierdo o frontal 904 de la figura 57 aislado en una
vista en perspectiva. El soporte izquierdo 904 incluye un par de
orificios 972 y 974 que reciben las guías 918 y 916 para la placa
914 de presión. Se dispone un par de orificios 943A de montaje para
el miembro vertical 938 de soporte mostrado en las figuras 59 y 66.
Se dispone un par de orificios 927 de montaje para fijar el miembro
horizontal 936 de soporte. El soporte 904 tiene un perfil 970 que
soporta el extremo izquierdo más alejado del cargador 902. Unas
partes cónicas 975 en el lado del soporte 904 ayudan a facilitar la
inserción del cargador 902 en la estación 900. El soporte 904 tiene
una parte 971 de pared que define una abertura para la placa 908 de
empuje.
El cargador 902 se muestra aislado en una vista
en perspectiva en la figura 67. La posición del elemento 910 de
sujeción del lado izquierdo 907 del cargador 902 se fija de manera
que no interfiera con el tetón del tubo 32 de transferencia que
puede estar presente sobre la superficie exterior de la tarjeta 28.
Los elementos 910A y 910B de sujeción rápida están diseñados de
manera que son una parte moldeada de los lados del cargador. La
superficie inferior 903 del cargador 902 tiene un par de elementos
elevados 976, 979 en forma de lomo que soportan la tarjeta 28
ligeramente por encima de la superficie inferior 903 del cargador
902. El cargador está diseñado para retener una pequeña cantidad de
fluido si se produjese alguna fuga de una tarjeta. Preferiblemente,
el cargador 902 está hecho de policarbonato. Este material puede
resistir altas temperaturas, puede esterilizarse en autoclave y
tiene excelentes propiedades flexionales para los elementos 910A y
910B de sujeción rápida. El policarbonato puede deformarse sin
romperse. Por lo tanto, no es probable que un elemento 910A y 910B
de sujeción rápida se rompa cuando las tarjetas son empujadas sobre
dichos elementos de sujeción rápida.
Ahora con referencia a la figura 66, se muestra
aislado el soporte vertical 938. El soporte 938 tiene un par de
orificios 943 que reciben los tornillos de montaje para montar el
soporte 938 en el soporte izquierdo 904. Los orificios 941 están
dispuestos para montar el soporte 908 en el soporte trasero 906. Los
orificios 939 sirven para fijar el soporte 938 en el soporte
horizontal 936. El soporte horizontal se muestra aislado en la
figura 68 e incluye un conjunto de tres huecos 935 para un
dispositivo de fijación que sujeta el soporte vertical 938 en el
soporte horizontal 936. El soporte horizontal tiene un conjunto de
orificios 929 que reciben tornillos para montar el soporte
horizontal 936 en el soporte izquierdo o frontal 904 y un conjunto
de orificios para montar el soporte 36 en el soporte trasero 936.
Los orificios 913 reciben los tornillos para los retenes 912 del
cargador de la figura 57.
Ahora con referencia a las figuras 60 y 69, el
muelle 920 de fuerza constante se instala en un hueco 920A de la
placa 914 de presión, eliminando de esta forma el eje para el muelle
920. El muelle 920 se sitúa de forma que ayude a evitar el
agarrotamiento de la placa 914 de presión suministrando un momento
en la dirección opuesta del momento provocado por una tarjeta que
presiona contra la superficie 914 de contacto con la tarjeta de la
placa 914 de presión. Se suministra un orificio 916A en la placa 914
de presión para la guía 916 de forma que no sea crítico el
alineamiento en paralelo de los dos rieles 916 y 918 de guía. Las
correderas 916 y 918 se sitúan debajo del montaje 900 de manera que
estén separadas del usuario.
Con referencia a las figuras
69-71, la placa 914 de presión tiene un brazo 982 de
contacto con la tarjeta que tiene una superficie 915 de contacto con
la tarjeta, un collar deslizante 913 que recibe el riel 918 de guía
de la corredera de presión en la abertura 918A y una parte 981 de
cuerpo integral que conecta el collar deslizante 983 con el brazo
982 de contacto con la tarjeta. Cuando se instala la placa 914 de
presión, la parte 982 de contacto con la tarjeta se sitúa por encima
de la parte inferior de la cubeta 902, extendiéndose la parte 981
del cuerpo sobre el exterior del cargador 902 de forma adyacente a
la parte lateral 905. Cuando el cargador 902 se inserta en la
estación 900, la corredera 905 del cargador 902 se desliza por
debajo del brazo 982 de contacto con la tarjeta.
Un análisis de la fuerza de la corredera y del
montaje de la placa de presión de las figuras 59 y 70 indica que,
para que la placa 914 de presión se mueva hacia la parte trasera de
la cubeta 902 y no se agarrote, la fuerza impartida por la placa 908
de empuje sobre la superficie 915 de contacto con la tarjeta, Fa,
debe ser mayor que las fuerzas fricciónales aplicadas a la placa 914
de presión en los puntos d y e. Las fuerzas fricciónales en d y e
son suministradas por el momento creado alrededor del punto C, el
centro del collar 983. La longitud L de la superficie dentro de la
parte 983 del collar que se apoya sobre la varilla 918 de corredera
se selecciona para que sea suficientemente grande de manera que la
fuerza friccional entre la parte 983 de collar y las correderas 916
sea siempre inferior que la fuerza aplicada por la placa 908 de
empuje sobre las tarjetas 28. Esto evita el agarrotamiento de la
placa 914 de presión. El ajuste móvil entre la placa 914 de presión
y las correderas 916 y 918 de presión es un ajuste móvil métrico
basado en el orificio ANSI, nº H8/f7. El material de la placa 914 de
presión se selecciona para que sea Acetron GP que tiene un
coeficiente de fricción de 0,25. La placa 914 tiene una altura H
entre el centro de la abertura 918A y el centro de la superficie 915
de contacto con la tarjeta de 59 mm, y la longitud L debe ser
superior a 14,75 mm, y preferiblemente es 21,4 mm. La proporción de
la longitud del collar 983 (distancia entre d y e) con respecto a la
distancia H entre el riel de la corredera y el brazo de contacto con
las tarjetas se selecciona de manera que la fuerza de fricción entre
el collar 983 y el riel 918 sea
siempre inferior a la fuerza aplicada por la placa 908 de empuje, evitando así que la placa 914 de presión se agarrote.
siempre inferior a la fuerza aplicada por la placa 908 de empuje, evitando así que la placa 914 de presión se agarrote.
Las guías 916 y 917 son preferiblemente ejes de
acero inoxidable para evitar la corrosión que podría producirse a
causa de que partes del montaje pudieran ser químicamente
contaminadas. Preferiblemente, la placa 914 de presión se selecciona
de un material de color claro para ayudar a determinar cuándo es
necesaria su limpieza.
La placa 908 de empuje se muestra aislada en una
vista en perspectiva en la figura 72. La placa de empuje está
provista de superficies superior e inferior 1002 y 1000 de contacto
con las tarjetas que se ponen en contacto con las partes superior e
inferior de la tarjeta 28. La placa 908 de empuje está hecha de
plástico dimensionalmente estable de color claro con un coeficiente
de fricción dado, tal como White Acetron GP. Las superficies
inclinadas superior e inferior 919 facilitan la inserción de la
tarjeta dentro de la ranura 901 de tarjetas mostrada en la figura
57. Extendiéndose hacia el exterior desde el lado trasero de la
placa 908 de empuje, se dispone un miembro 917 de fijación que se
extiende horizontalmente para montar la placa de empuje en la
cremallera 954 de empuje, tal como se muestra en la figura 61.
Preferiblemente, la cremallera 954 de empuje está hecha también de
White Acetron GP.
Con referencia a las figuras 61 y 73, la
corredera 952 de empuje tiene una abertura central 953 que recibe el
motor 950 de la placa de empuje. Un conjunto de tres orificios 953
alargados para el montaje del motor se disponen en la corredera 952
de empuje. Los orificios 963 de montaje alargados permiten efectuar
el ajuste de la posición del motor 950 de forma que el engranaje 951
del motor 950 no haga ruido. La corredera 952 de empuje también
contiene una abertura 964 de montaje del sensor óptico que recibe un
sensor óptico (no mostrado) para detectar cuándo la placa 908 de
empuje está en la posición contraída. La corredera 952 de empuje
también tiene una corredera 950 de cremallera de empuje en forma de
C que define una abertura 962 que recibe la cremallera 954 de
empuje. Se dispone una superficie 966 de soporte horizontal para
soportar el extremo posterior de la cremallera 954 de empuje a
medida que se desliza hacia atrás y hacia adelante mediante la
acción del motor 950 dentro de la corredera 960 en forma de C. La
corredera 952 de empuje se muestra en una vista en alzada en la
figura 74. La corredera 952 de empuje se muestra en una vista
lateral en la figura 75. Con referencia a la figura 72, un elemento
921 de señalización se extiende horizontalmente desde la superficie
trasera de la placa 908 de empuje. Cuando la placa de empuje está en
la posición contraída, el elemento 921 de señalización es detectado
por el sensor óptico instalado en la abertura 964 de la corredera
952 de empuje.
Con referencia a la figura 76, la cremallera 954
de empuje tiene un conjunto de dientes que engranan con el engranaje
951 del motor 950. Se dispone un conjunto de orificios 958 de
montaje para fijar la cremallera 954 de empuje en el miembro 917 de
montaje sobre la placa 908 de empuje (figura 72).
El código de programa fijo de la estación 900
está diseñado para contar el número de pasos que efectúa el motor
950 paso a paso para mover la placa 908 de empuje desde su posición
contraída hasta su posición extendida y para contar el número de
pasos para contraer la placa 908 de empuje de nuevo a su posición
contraída. Este proceso de recuento sirve para detectar una
obstrucción en la ranura para las tarjetas. Por ejemplo, el código
de programa fijo puede contar 140 pasos para mover la placa 908 de
empuje hasta su posición extendida. Cuando la placa 908 de empuje se
contrae hasta su posición contraída, el programa cuenta el número de
pasos para mover la placa 908 de empuje hacia atrás hasta que el
sensor detecta la señalización 919 en la parte trasera de la placa
908 de empuje. Entonces el código compara el número de pasos hacia
el exterior con el número de pasos hacia el interior. Sino coincide,
el ciclo se repite, asumiendo que debe haber un atasco si el número
de pasos no coincide. Si el número de pasos no coincide después de
diez ciclos, entonces se aborta el procedimiento y se notifica al
usuario del atasco. Preferiblemente, el tamaño del engranaje para el
motor 950 se selecciona para maximizar la velocidad del motor
mientras que se minimiza la velocidad de la placa de empuje,
suministrando de esta forma un número de recuento relativamente
alto. Los circuitos electrónicos que controlan el motor 950
utilizan un controlador rectificador para suministrar la fuerza de
torsión necesaria.
Con referencia a la figura 77, se suministra una
estación autónoma 80 de identificación de casetes para facilitar el
procesamiento de las tarjetas 28 por la máquina 20. La estación 80
consta de un terminal informático que tiene un monitor 84 y un
teclado adjunto 86 y una lectora 88 de códigos de barras. Una CPU y
una memoria convencionales, que no se muestran, están contenidas en
la estación 80. La CPU ejecuta un programa de software controlado
mediante un menú que demanda al técnico la introducción de la
información del paciente o de la muestra que tiene que asociarse con
cada una de las tarjetas 28. La estación 80 tiene un puerto de datos
que permite la comunicación con la máquina 20 u otro ordenador.
La estación 80 recibe los datos del paciente y
de las muestras del técnico a través de un escáner de códigos de
barras y/o un teclado 86, almacena la información en su memoria y
asocia esa información con el código 89 de barras que se aplica a la
parte superior de las tarjetas 28 de muestras de ensayo. La estación
80 puede tener una lectora 88 de códigos de barras que lee los
códigos 89 de barras aplicados a las tarjetas 28. Después de que las
tarjetas hayan sido leídas, se demanda al usuario que escanée o que
introduzca la información del paciente u otro tipo de información
que se asociará con las tarjetas 28. Las tarjetas 83 de códigos de
barras pueden estar ya provistas de los datos más habitualmente
introducidos para minimizar la cantidad de información a introducir.
Después de que cada tarjeta 28 haya sido leída y la información
asociada con la misma cargada en el ordenador de la estación 80, el
técnico carga las tarjetas 28 dentro de una casete 26.
La parte de la base de la estación 80 por debajo
de la pantalla 84 tiene un contorno moldeado de forma que reciba
cómodamente la casete 26 y sitúe la casete 26 según se muestra, de
manera que los dos botones de contacto montados en la parte trasera
de la casete 26 se coloquen en contacto con los terminales 82 de
escritura de datos de botones de contacto de la estación 80. Después
de que todas las tarjetas 28 hayan sido cargadas en la casete, la
información asociada con todas las tarjetas se carga en los botones
de contacto a través de los terminales 82. La casete 26 está ahora
lista para cargarse dentro de una navecilla 22 de la máquina 20.
Con referencia a la figura 78, los botones de
contacto son leídos en una estación de recuperación de información
de la máquina que comprende terminales 85 de lectura de botones de
contacto unidos al lateral del montaje 34 central. A medida que la
navecilla 22 se mueve a lo largo de la bandeja 24 de base, los
botones de contacto se ponen en contacto con los terminales 85 de
lectura. Los datos de los botones de contacto pasan a través de
conductores 87 a una unidad central de procesamiento de la máquina
20, que asocia los datos con los datos ópticos procedentes de la
estación 800 de óptica.
Con referencia a las figuras 3 y 79, la máquina
20 incluye además una estación 90 de lectura de códigos de barras
para leer los códigos 89 de barras aplicados a las tarjetas 28. Los
códigos son leídos por una lectora 90 de códigos de barras montada
en una estructura 92 de soporte de lectora de códigos de barras
fijada al soporte central 34. Los códigos de barras se aplican a las
tarjetas 28 en una posición tal que cuando las tarjetas 28 son
cargadas en la casete 26, los códigos de barras se sitúan a lo largo
de la parte superior de las tarjetas 28, donde pueden ser leídos más
fácilmente.
A medida que la navecilla 22 y la casete 26
avanzan hacia la izquierda a lo largo del frontal de la máquina 22,
pasan por debajo de un dispositivo 94 de separación de tarjetas que
consta de una rueda 94 montada en una pieza 96 de soporte. La pieza
96 de soporte se monta por medio de una varilla 98 en una pared
unida al soporte central 34. La pieza 96 de soporte puede pivotar
alrededor de la varilla 98 según se muestra mediante la flecha en la
figura 79, permitiendo que la rueda 94 se coloque a la altura y pase
por encima de las tarjetas medida que las tarjetas 28 pasan por
debajo de la rueda 94. En el proceso en el que la rueda se coloca a
la altura y pasa por encima de las tarjetas 28, la rueda 94 hace
oscilar o empuja las tarjetas a una posición inclinada según se
muestra en la figura 79, donde pueden ser más fácilmente leídas por
una lectora 90 de códigos de barras. Con referencia a la figura 79
en particular, a medida que la tarjeta 28C pasa por debajo de la
rueda 94, la rueda empuja la tarjeta 28C en su ranura hasta la
orientación inclinada que se muestra. La rueda 94 se coloca sobre la
parte superior y pasa por encima de la tarjeta y realiza la misma
operación sobre la siguiente tarjeta 28C, empujando la tarjeta 28C
hacia la posición 28E mostrada en líneas discontinuas. La altura de
la pared 70 y la distancia entre paredes adyacentes 70 de la casete
26 se selecciona de forma que permita un movimiento de oscilación
suficiente para las tarjetas 28, pero no lo suficientemente grande
como para crear demasiado juego en el posicionamiento de las
tarjetas 28 dentro de la casete 26.
La estación de la lectora 90 de códigos de
barras se sitúa a lo largo del lado frontal de la máquina entre la
estación de carga y la estación 200 de dilución. En esta posición,
la estación de lectura es capaz de comprobar la validez del ensayo
antes de llenar la tarjeta con la muestra. Esto permite ahorrarse
muestra de ensayo en el caso de que se produzca un error del
operador o del instrumento.
De esta forma, se suministra un sistema de
identificación para una tarjeta 28 procesada por una máquina 20 de
ensayo de muestras, con la tarjeta 28 que tiene un indicador legible
por la máquina (por ej. un código 89 de barras) aplicado a la misma,
que comprende una casete 26 que contiene una serie de tarjetas 28,
una lectora 90 para el indicador 89 legible por la máquina situada
en la máquina 20 y un dispositivo 94 de separación de tarjetas en la
máquina 20 para separar las tarjetas entre sí a medida que la casete
26 se mueve con relación al dispositivo 94 de separación de
tarjetas, el dispositivo 94 de separación de tarjetas ayuda a la
lectora 90 a leer de forma remota el indicador 89 legible por la
máquina aplicado a la tarjeta.
El dispositivo 94 de separación de tarjetas
comprende un cuerpo situado aproximadamente a la altura de la parte
superior de las tarjetas 28 cuando las tarjetas están cargadas en la
casete y la casete 26 se coloca dentro y se mueve con relación al
dispositivo 94 de la máquina. El dispositivo 94 de separación de
tarjetas empuja las tarjetas hacia una posición inclinada en las
ranuras para las tarjetas de la casete 26 a medida que el
dispositivo de separación de tarjetas y la combinación de
casete/tarjetas se mueven uno con relación a la otra, la posición
inclinada facilita que la lectora 90 de tarjetas lea de forma remota
las tarjetas 28.
La rueda 94 de separación de tarjetas está
pivotantemente montada en la máquina, permitiendo que la rueda 94 se
mueva hacia arriba y hacia abajo en una dirección vertical con
respecto a las tarjetas 28, de manera que ayude a que las tarjetas
28 pasen por debajo de la rueda a medida que la casete 26 avanza más
allá de la rueda 94.
Además, se suministra un sistema de
identificación para una máquina 20 de ensayo de muestras que
comprende un indicador 89 legible por la máquina que se identifica
con cada una de las tarjetas 28 de muestras de ensayo; un
dispositivo de almacenamiento de memoria legible por la máquina (por
ej. botones de contacto) aplicado a dicha casete 26 que lleva las
tarjetas en la máquina 20; una estación 80 de carga de información
que lee los indicadores 89 legibles por la máquina de una serie de
tarjetas de muestras a cargar en la casete 26, almacenando la
información relativa a las tarjetas de muestras de ensayo en una
memoria legible por la máquina (por ej., un botón de contacto); y
una estación 85 de recuperación de información en la máquina de
ensayo de muestras que recupera la información almacenada en el
dispositivo de almacenamiento de memoria legible por la máquina.
Mientras que las discusiones e ilustraciones
precedentes sobre la máquina 20 han descrito en detalle la
construcción y funcionamiento de la máquina 20, deberá entenderse
que la máquina per se tiene un panel agradable y de fácil
manejo para el usuario que se incluye para propósitos estéticos y de
seguridad. Una interfaz de usuario conectada a la CPU de la máquina
está preferiblemente incluida sobre el panel frontal y comprende una
pantalla LED (pantalla de cristal líquido) y un ratón táctil para
presentar la información del estado del instrumento al operador.
También se utiliza para cosas tales como iniciar los ensayos, pedir
información y realizar diagnósticos del instrumental.
Claims (3)
1. Un procedimiento para realizar un ensayo de
identificación y susceptibilidad de un agente biológico en una
muestra de fluido en una máquina automática de ensayo de muestras,
la mencionada muestra de fluido contiene dicho agente biológico
colocado en un primer receptáculo abierto, en donde el procedimiento
comprende:
- (a)
- la colocación de dicho primer receptáculo (30A) en un dispositivo (22) de contención de muestras con dicha muestra de fluido situada en comunicación fluida con una tarjeta de muestras de ensayo de identificación recibida por dicho dispositivo de contención de muestras;
- (b)
- la colocación de un segundo receptáculo abierto (30) en dicho dispositivo de contención de muestras, dicho segundo receptáculo abierto está en comunicación fluida con una tarjeta de muestras de ensayo de susceptibilidad recibida por dicho dispositivo de contención de muestras;
- (c)
- la colocación de dicho dispositivo (22) de contención de muestras con dicho primer y segundo receptáculos (30A, 30B) y las tarjetas (28) de muestras de ensayo de identificación y de susceptibilidad dentro de dicha máquina automática de ensayo de muestras;
- posteriormente, dentro de dicha máquina,
- (d)
- la adición de un volumen predeterminado de diluyente a dicho segundo receptáculo (30B);
- (e)
- la transferencia de una parte de dicha muestra de fluido desde dicho primer receptáculo (30A) al mencionado segundo receptáculo (30B);
- (f)
- la carga de dichas tarjetas (28) de identificación y susceptibilidad con fluidos de los mencionados primer y segundo receptáculos (30A, 30B), respectivamente; y
- (g)
- la realización de un análisis óptico de dichas tarjetas (28) de identificación y susceptibilidad.
2. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1 que además comprende la incubación de dichas
tarjetas de identificación después de su carga y antes de la
realización del análisis óptico.
3. Un procedimiento como el reivindicado en la
reivindicación 1 ó 2, en el que las mencionadas tarjetas (28) de
muestras de ensayo están en comunicación fluida con dichos
receptáculos (30) por medio de tubos de transferencia que se
extienden hacia el exterior desde dichas tarjetas de muestras de
ensayo, y en el que el procedimiento comprende además el corte de
dichos tubos (32) de transferencia después de la carga de las
muestras para sellar substancialmente las mencionadas tarjetas de
muestras de ensayo.
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