ES2333131T3 - Aparato y metodo para manejar fluidos para analisis. - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo de manejo de espécimen, que incluye: una plataforma (22) que tiene una pluralidad de posiciones definidas en la misma, incluyendo una pluralidad de receptáculos de parte superior abierta (52), cada uno adaptado para contener un reactivo en el mismo; un cabezal (30) adaptado para llevar fluidos seleccionados en X pipetas (62) sobre dicha plataforma (22), siendo X 3 o más; un accionamiento y controlador que controla el movimiento de dicho cabezal (30) para coger pipetas (62) dispuestas en una hilera con un espaciado uniforme entre las mismas; caracterizado por que dicho dispositivo de manejo incluye además rejillas (34) sobre dicha plataforma (22) para soportar tubos de parte superior abierta individuales (36) en grupos de X, soportando dichas rejillas (34) dichos tubos (36) en cada grupo con dicho espaciado uniforme, adaptándose dicho controlador para controlar el movimiento de dicho cabezal (30) para mover la hilera recogida de pipetas (62) a uno de dichos receptáculos de parte superior abierta (52) para recoger un reactivo apropiado a través de la parte superior abierta de dicho un receptáculo (52), mover las pipetas (62) con los reactivos recogidos desde dichos receptáculos de parte superior abierta (52) a un grupo seleccionado de dichos tubos (36), adaptándose a dicho controlador para mover dicho cabezal (30) sobre grupos de dichos tubos (36) diferentes a dicho grupo seleccionado de dichos tubos (36) con dichas pipetas (62) entre los tubos (36) cuando pasan sobre dichos otros grupos de tubos (36).
Description
Aparato y método para manejar fluidos para
análisis.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de manejo de especímenes.
El ensayo de especímenes biológicos de muestra
se realiza de forma común, por ejemplo, para comprobar la presencia
de un punto de interés, punto que puede ser o incluir todo o
porciones de una región específica de ADN, ARN o fragmentos de los
mismos, complementos, péptidos, polipéptidos, enzimas, priones,
proteínas, ARN mensajero, ARN de transferencia, ARN o ADN
mitocondrial, anticuerpos, antígenos, alérgenos, partes de entidades
biológicas tales como células, viriones o similares, proteínas de
superficie, equivalentes funcionales de lo anterior, etc. Los
especímenes tales como los fluidos corporales de un paciente (por
ejemplo, suero, sangre completa, orina, frotis, plasma, líquido
cefalorraquídeo, fluidos linfáticos, sólidos tisulares) se pueden
analizar usando varios ensayos diferentes para proporcionar
información con respecto a la salud de un paciente.
En tal ensayo, es imperativo que los especímenes
se manejen de un modo que evite que se introduzcan contaminantes en
los especímenes, desde el entorno externo o entre especímenes. Por
ejemplo, cuando se deja que el virus de VIH de un espécimen
contamine de forma inadvertida el espécimen de un paciente
diferente, el resultado de ensayo de falso positivo resultante
podría potencialmente tener un efecto psicológico catastrófico en el
paciente, incluso si un ensayo posterior descubriera más tarde el
error. Además, ya que tal ensayo es altamente sensible, incluso las
menores cantidades de contaminación pueden provocar resultados de
ensayo erróneos. Dicho de forma simple, es imperativo que los
especímenes se manejen de forma apropiada.
En tal ensayo sofisticado, también es imperativo
que los diversos reactivos que se pueden usar en el ensayo se
manejen asimismo de forma apropiada, no solamente para evitar
contaminantes, sino también para garantizar que se usa el reactivo
apropiado en cantidades apropiadas en los momentos apropiados.
De forma común, tal ensayo se consigue usando
dispositivos automatizados que manejan múltiples especímenes y
fluidos (típicamente, reactivos). Tales dispositivos automatizados
usarán típicamente conjuntos de pipetas para mover diversos fluidos
entre sus recipientes originales (habitualmente receptáculos tales
como tubos de parte superior abierta) y recipientes en los que se
tienen que procesar los especímenes. Por ejemplo, un conjunto de 8
especímenes puede estar contenido en 8 tubos u otros receptáculos
cargados en una rejilla del dispositivo y un cabezal que lleva 8
pipetas moverá mediante un movimiento programado las pipetas a esos
8 tubos, donde se aplicará un vacío para extraer una cantidad
seleccionada de cada espécimen de su tubo al interior de las
pipetas. Después, el cabezal retirará las pipetas de los tubos y se
moverá a otro conjunto de tubos localizados en una estación de
procesamiento, depositando las cantidades extraídas de cada
espécimen de las pipetas en los conjuntos de tubos de ensayo.
En la estación de procesamiento de tales
dispositivos automatizados, los especímenes se manejan de forma
diversa de acuerdo con el propósito del ensayo (por ejemplo, se
incuban, preparan, lisan, eluyen, analizan, leen, etc.). Por
ejemplo, los especímenes se pueden preparar para el análisis, como
por ejemplo, separando ADN o ARN del espécimen. Los especímenes
también, o alternativamente, se pueden analizar. De forma común,
tales procesos implican la adición de diversos fluidos (típicamente
reactivos) al espécimen en cada tubo. Por ejemplo, en una primera
etapa, se puede añadir un reactivo a cada uno de los tubos para
lavar los especímenes y se pueden añadir un segundo y un tercer (y
más) reactivos a los especímenes en el transcurso de la realización
de otros procesos, por ejemplo, para desunir y/o separar el ADN o
ARN de interés de forma que se pueda extraer del espécimen en cada
tubo para ensayo posterior. También pueden tener lugar procesos
similares, en los que se añaden los mismos o diferentes reactivos a
los tubos, después de que el espécimen se haya preparado como parte
del análisis de los especímenes preparados.
El manejo de los reactivos y otros fluidos puede
ser problemático con tales dispositivos automatizados. Aunque los
reactivos se pueden mover automáticamente de los receptáculos a los
tubos que contienen espécimen en la estación de procesamiento
mediante el uso del cabezal y las pipetas como se ha señalado, en
primer lugar es necesario cargar el reactivo apropiado en el
receptáculo apropiado en el dispositivo para garantizar que el
cabezal y las pipetas estén añadiendo el reactivo apropiado al tubo
que contiene espécimen apropiado en el momento apropiado en el
proceso. Además, se debe reconocer que es necesario que los
receptáculos se limpien de forma sencilla, para eliminar posibles
contaminantes o para permitir el uso de diferentes fluidos junto
con diferentes procesos. Como resultado de tales requisitos, los
receptáculos típicamente se pueden retirar de forma sencilla del
aparato para tal acción.
Hasta la fecha, la carga del reactivo apropiado
en el receptáculo apropiado se ha conseguido de varios modos
diferentes. En un procedimiento de este tipo, el individuo que está
controlando el dispositivo mide y añade manualmente los reactivos a
los receptáculos y después pone esos receptáculos en el dispositivo.
En otro procedimiento de este tipo, la carga de los reactivos se
consigue automáticamente mediante el propio dispositivo, que usa
algún aparato de transferencia (tal como un cabezal y una pipeta o
pipetas como se ha descrito previamente) para mover los reactivos
del suministro a granel de los reactivos proporcionado con el
dispositivo.
Sin embargo, como ya se ha señalado, cualquiera
de los anteriores procedimientos puede ser problemático. Por
ejemplo, la adición manualmente de los reactivos puede introducir un
error humano, preparando erróneamente el reactivo, añadiendo
reactivos a los receptáculos incorrectos o incluso montando el
receptáculo incorrectamente en el dispositivo. En el último caso,
incluso si se cargan los reactivos correctos en las cantidades
correctas, estarán en una localización equivocada en el dispositivo
de tal forma que cuando el cabezal y las pipetas extraen
automáticamente un reactivo para usar en una cierta etapa del
procesamiento, puede ser el reactivo equivocado o podría no haber
reactivo de ningún tipo donde el cabezal y las pipetas van a extraer
el mismo. Además, aunque tales errores se pueden reducir usando el
segundo procedimiento (en el que el propio dispositivo carga los
reactivos desde los suministros a granel), los propios suministros a
granel pueden ocupar más espacio de lo que es deseable para el
dispositivo. Además, el permitir que se realice este proceso por el
dispositivo, naturalmente, interrumpirá el dispositivo mientras que
realiza estas etapas. La interrupción del dispositivo puede reducir
la cantidad de ensayos que se realizan durante un día dado, y por lo
tanto, retrasar la finalización de ensayos o requerir una inversión
adicional significativa de capital para dispositivos adicionales
para permitir un nivel de capacidad de ensayo deseado.
La presente invención se refiere a superar uno o
más de los problemas que se han indicado anteriormente.
El documento EP 0 226 867 describe un aparato de
pipeteo que incluye un dispositivo de recepción para recipientes de
ensayo, una sección de recogida para una o más placas de micropatrón
o Abbott, un dispositivo de recepción para recipientes para el
almacenamiento de reactivos, un dispositivo de alimentación para las
pipetas y una tolva de pipetas, que se sitúan uno al lado del otro
en un chasis y son accesibles desde la parte superior. El aparato
de pipeteo contiene, además, un dispositivo dosificador situado en
un bastidor móvil sobre el chasis, guiándose el bastidor en un riel
y moviéndose a lo largo del riel por una unidad accionadora. El
dispositivo de recepción puede alojar una pluralidad de recipientes
de ensayo, cada uno de los cuales se coloca en un soporte que
comprende un collar para sujetar el recipiente estable en cuanto a
la posición y para permitir el uso de diferentes recipientes de
ensayo. Además, el dispositivo de recepción incluye un medio de
accionamiento para mover los recipientes de ensayo con respecto al
dispositivo dosificador. Este medio de accionamiento comprende doce
unidades de accionamiento dispuestas en una hilera y coordinadas con
cada soporte y una unidad de accionamiento adicional para mover las
doce unidades de accionamiento de forma conjunta. Durante el
funcionamiento, el dispositivo dosificador coge las pipetas
situadas en la corredera. El dispositivo dosificador transporta las
pipetas al dispositivo de recepción de recipientes de ensayo. Los
recipientes de ensayo se mueven en dirección hacia el dispositivo
dosificador hasta que las puntas de los pistones de la pipeta se
ponen en contacto con el líquido. Si los niveles del líquido en los
recipientes de ensayo están a la misma altura, el líquido se
absorbe por las pipetas. Después, las pipetas se mueven para aspirar
los reactivos, adaptándose al mismo tiempo la distancia de las
pipetas con respecto a la placa de micropatrón y limpiándose
externamente las pipetas en el dispositivo de limpieza. Después de
esto, los líquidos absorbidos por las pipetas se descargan, por
ejemplo, en las placas de micropatrón.
La invención se refiere a un dispositivo de
manejo de especímenes de acuerdo con la reivindicación 1.
Se describe una realización preferida por la
reivindicación 2.
La Figura 1 es una vista parcial en perspectiva
de un dispositivo de ensayo automatizado que incorpora la presente
invención;
Las Figuras 2-5 son vistas en
perspectiva de recipientes de reactivo y bandejas usadas con el
dispositivo de ensayo de la Figura 1;
La Figura 6 es una vista en perspectiva de un
kit de reactivo que se puede usar con las bandejas de las Figuras
2-5;
La Figura 7 es una vista en planta simplificada
de la parte superior del dispositivo de ensayo de la Figura 1;
La Figura 8 es una vista del corte transversal
simplificada que ilustra una cubierta que se puede usar con una
estación de procesamiento del dispositivo de ensayo de la Figura 1
de acuerdo con la presente invención;
La Figura 9 es una vista parcial de la
plataforma y las bandejas de una realización alternativa de un
dispositivo de ensayo automatizado que incorpora la presente
invención; y
Las Figuras 10a-10b son un
diagrama de flujo para un proceso para usar un dispositivo de ensayo
automatizado que incorpora la presente invención.
Un dispositivo de ensayo automatizado 20 que
incorpora la invención descrita en este documento se ilustra en la
Figura 1. Por simplicidad de la explicación de la invención, muchos
de los componentes del dispositivo de ensayo 20 no se muestran (y
no se tienen por qué mostrar) en las figuras. El dispositivo de
ensayo automático se puede adaptar para el aislamiento sustancial
de ácidos nucleicos de muestras biológicas, que incluye el
aislamiento y el ensayo de ácidos nucleicos de muestras biológicas.
En ese contexto, la Figura 1 ilustra de forma general una
plataforma 22 del dispositivo de ensayo 20 en la que se puede
realizar el ensayo de las muestras de espécimen. En el dispositivo
de ensayo 20 como se analiza en este documento, los especímenes se
pueden cargar en la plataforma 22 del dispositivo 20 junto con otros
artículos necesarios para el ensayo deseado, tales como reactivos y
pipetas. También se muestra de forma general un capuchón 26 en la
Figura 1 para proteger contra contaminación por el entorno en el
que se localiza el dispositivo 20. El capuchón 26 puede ser
cualquier recinto adecuado para evitar que los contaminantes
externos entren en el mismo como se conoce en la técnica y el
capuchón 26 particular usado no es significativo para la presente
invención excepto en cuanto a que se pueda abrir para permitir al
operario del dispositivo acceder a la plataforma 22 como es común.
Aunque no se muestra, el dispositivo de ensayo automático puede
incluir ventajosamente también una o más de las siguientes
características: (1) dos elementos de calentamiento, cada uno capaz
de calentar de forma controlable volúmenes de hasta 168 mililitros
(48 tubos x 3,5 mililitros por tubo) hasta al menos 50ºC y más
preferiblemente al menos 75ºC, (2) un receptáculo para sujetar y
segregar de muestras y recibos las puntas de pipeta usadas de tal
forma que se minimiza la contaminación de puntas usadas, (3)
dispositivos de control de aerosol, por ejemplo, sin limitación,
(a) un sellador de tubo de muestra o tubo de reactivo, (b)
electrodos para tratar superficies y/o líquidos con corriente
eléctrica capaz de modificar ácidos nucleicos, (c) una fuente de luz
ultravioleta capaz de degradar o modificar ácidos nucleicos, (d) un
aparato para provocar un flujo de aire laminar en o alrededor del
dispositivo de ensayo automático, (4) un controlador de temperatura
capaz de ciclar temperaturas de muestras y/o reactivos de un modo
adecuado para PCR, (5) imanes para uso en combinación con un
pipeteador u otro sistema de aspiración capaz de separar
sustancialmente partículas magnéticas de líquidos en los que se
pueden suspender y (6) un detector óptico (por ejemplo, un
fluorómetro) para medir la absorbancia o fluorescencia de luz de
muestras procesadas.
Dentro del capuchón 26 y dispuesto sobre la
plataforma 22 hay un cabezal 30 que incluye una serie lineal de
pipeteadores 32 adaptados de forma adecuada para fijar de forma que
se puedan liberar pipetas desechables al mismo como se conoce. La
serie de pipeteadores 32 se dispone en un espaciado uniforme
seleccionado para propósitos que serán evidentes. Además, el
cabezal 30 puede soportar de forma adecuada los pipeteadores 30 de
tal forma que se puede ajustar selectivamente el espaciado uniforme
entre los mismos. Se proporciona un accionamiento y controlador
adecuados con el dispositivo 20 para controlar el movimiento del
cabezal 30 y los pipeteadores 32.
Se proporcionan rejillas 34 adecuadas para
soportar los tubos 36 con los especímenes en los mismos, fijándose
las rejillas 34 de forma que se puedan retirar a la plataforma 22
tal como se detalla adicionalmente más adelante en este
documento.
Una estación de procesamiento 40 se localiza en
la plataforma 22, en la que se pueden procesar las muestras de
espécimen. En la presente descripción, el procesamiento es para
aislar un analito de interés del espécimen (por ejemplo, ADN o
ARN), después de cuyo procesamiento, el analito aislado se puede
ensayar adicionalmente de acuerdo con un protocolo apropiado. Sin
embargo, se debe entender que la presente invención no está limitada
de ningún modo a tal procesamiento y se podría usar de forma
sencilla con un dispositivo en el que se realizan diferentes
procesamientos o protocolos.
En la realización descrita, la estación de
procesamiento 40 incluye cuatro estaciones 40a-d,
donde las muestras de los especímenes de los tubos 36 en las
rejillas 34 se pueden procesar de acuerdo con requisitos de ensayo.
Los tubos de ensayo o vasos de reacción 42 en una abrazadera de
soporte 44 se pueden mover de forma adecuada entre las estaciones
40a-d, por ejemplo, por brazos de transferencia 46
controlados y accionados de forma adecuada para coger y mover la
abrazadera de soporte en el capuchón 26 cuando se desee. Por
ejemplo, aunque la abrazadera 44 se muestra en la estación 40b en
la Figura 1, durante el inicio del procesamiento, la abrazadera 44
puede estar en la estación 40a, donde se cargan inicialmente las
muestras de espécimen en tubos de ensayo sujetados 42. Como se
describe con más detalle más adelante, puede tener lugar cierto
procesamiento en la estación 40a, tal como lavado de las muestras
de espécimen, después de lo cual los brazos de transferencia 46
mueven la abrazadera de soporte 44 a una segunda estación 40b, donde
puede tener lugar un procesamiento diferente (por ejemplo, lisis).
Se pueden proporcionar diferentes condiciones en estaciones
diferentes 40a-d (por ejemplo, calentamiento,
enfriamiento, campos magnéticos) de acuerdo con los protocolos para
el procesamiento que se está realizando. Como también se describe
con más detalle más adelante en este documento, se pueden
introducir diferentes reactivos en los tubos de ensayo 42 en cada
estación.
Aunque se pueden usar diferentes reactivos que
pertenecen al alcance de la invención (dependiendo los reactivos
principalmente del procesamiento deseado de las muestras de
espécimen), cuando el procesamiento es preparación de muestra en la
que se tiene que analizar un punto biológico particular de interés,
el reactivo puede incluir ventajosamente partículas que tengan una
afinidad por esos analitos biológicos de interés. Las partículas
que tienen afinidad por analitos biológicos de interés que son
útiles en el contexto de la presente invención incluyen, sin
limitación, partículas que tienen superficies de vidrio, sílice u
óxido metálico. De forma similar, el dispositivo de ensayo
automático se puede construir a fin de que resista los efectos
corrosivos de bases fuertes (por ejemplo, hidróxido potásico) y
reactivos que comprenden altas concentraciones de caótropos usados
de forma común en el aislamiento de ácidos nucleicos (por ejemplo,
isotiocianato de guanidinio 4,5 M (o superior) o urea 5 M (o
superior).
También se proporciona una pluralidad de
bandejas 50a-d que tienen receptáculos 52 para
diferentes reactivos, fijándose las bandejas 50a-d
de forma que se pueden retirar a la plataforma 22 tal como se
detalla adicionalmente más adelante en este documento. Además, una
estación de suministro de pipetas 60 también se fija en la
plataforma 22, cargándose la estación de suministro de pipetas 60
con suministros de pipetas 62 dimensionadas de forma diferente y
desechables para el uso por el dispositivo 20.
Las rejillas 66 que soportan los tubos 68 para
muestras de espécimen procesadas también se pueden fijar de forma
que se puedan retirar a la plataforma 22. En la realización
ilustrada, por ejemplo, el ADN aislado en la estación de
procesamiento 40 se puede retirar de los tubos de ensayo 42 y
transferir por el cabezal 30, pipeteadores 32 y pipetas adecuadas
62 a los tubos 68 en las rejillas 66. Después, el procesamiento
adicional del ADN aislado se puede realizar de forma separada de
acuerdo con el protocolo apropiado para analizar, por ejemplo, una
región específica del ADN. Se puede incluir equipamiento adicional
en el dispositivo 20 si fuera necesario para tal protocolo. De
nuevo, se debe señalar que la presente invención se puede usar con
prácticamente cualquier tipo de procesamiento, en particular,
cuando se usan diferentes fluidos tales como reactivos en el
procesamiento. Las rejillas 66 se pueden fijar de forma que se
puedan retirar a la plataforma 22 para permitir el lavado y la
descontaminación de las rejillas 66.
Las Figuras 2-5 ilustran las
cuatro bandejas 50a-d junto con recipientes
pre-mezclados y medidos o envases 70, 72, 74, 76,
78. Los recipientes 70-78 se proporcionan en un kit
80 (véase la Figura 6) que contienen cinco recipientes diferentes
70-78, todos para usar en procesamiento de un número
específico de muestras de espécimen, teniendo el kit 80 cuatro
grupos de esos recipientes 70-78.
El kit 80 se puede envasar de cualquier modo
adecuado, incluyendo el ilustrado en la Figura 6 en el que se
proporciona una única caja 82 con dos cajas 84, 86 en la misma,
incluyendo cada caja interior 84, 86 un divisor 88 en las mismas
que separa dos grupos diferentes de recipientes
70-78. El kit puede contener además opcionalmente
instrucciones relacionadas con el uso del kit para la preparación de
ácidos nucleicos y/o el uso de tales ácidos nucleicos preparados en
el diagnóstico de una enfermedad o afección.
En la realización ilustrada, como un ejemplo, se
debe entender que se pueden procesar al mismo tiempo hasta noventa
y seis especímenes. Por tanto, los tubos de ensayo 36 se disponen en
seis hileras de ocho por la abrazadera de soporte 44, donde se
pueden usar dos abrazaderas de soporte 44 diferentes y desplazar
entre diferentes estaciones al mismo tiempo. De forma similar,
hasta cuatro rejillas 34 pueden soportar cada una veinticuatro
tubos 36 de especímenes en una hilera, al igual que hasta cuatro
rejillas 66 pueden soportar cada una veinticuatro tubos 68 para las
muestras de espécimen procesadas. Cada uno de los cuatro grupos de
recipientes 70-78 en el kit 80 contiene cantidades
medidas de reactivos requeridos para el procesamiento de
veinticuatro muestras de espécimen. Aunque tales números de
especímenes y cantidades son prácticos (por ejemplo, un cabezal 30
que lleva ocho pipetas 62 puede mover de forma conveniente
cantidades de muestras y reactivos entre tales series de tubos), se
debe entender que la presente invención claramente no está limitada
a un dispositivo 20 en el que se usan tales series en tales
números.
Con referencia de nuevo a las Figuras
2-5, se puede observar que cada bandeja
50a-d incluye receptáculos abiertos en la parte
superior 52a-j que se marcan por los iconos 90, 92,
94, 96, 98 representativos de un reactivo particular a usar en el
procesamiento. Por ejemplo, los iconos 94 y 96 pueden representar un
fluido de lavado. Sin embargo, la representación gráfica particular
incluida en el icono 90-98 puede ser cualquier cosa,
incluyendo números o letras u otros símbolos, colores o
combinaciones de los mismos, siendo el aspecto importante que el
icono usado en un receptáculo particular 52 coincide con el icono
del recipiente 70-78 que contiene el reactivo a
verter en el mismo.
Además, los receptáculos 52a-j
se pueden marcar con una indicación de cuántos recipientes de
reactivo 70-78 del kit 80 se deben verter en el
receptáculo dependiendo del número de muestras de espécimen que se
estén procesando. Por ejemplo, se entenderá por el operario que un
grupo de recipientes 70-78 se debe usar si se deben
procesar 1-24 muestras, dos grupos si se deben
procesar 25-48 muestras, tres grupos si se deben
procesar 49-72 muestras y los cuatro grupos si se
deben procesar 73-96 muestras.
Cuando el receptáculo 80-88 para
un reactivo dado es de tamaño adecuado para alojar todo el reactivo
necesario incluso para un ensayo completo (por ejemplo, para
noventa y seis muestras), entonces se debe verter el número
apropiado de tales recipientes 70-78 en ese
receptáculo 52a-j dependiendo del número de muestras
que se esté ensayando.
Para reactivos que se usan en cantidades
relativamente menores, tales como los reactivos en los recipientes
70 (Figura 2) y 78 (Figura 5), todo de cada reactivo se puede verter
en un receptáculo. Por tanto, cuando se procesa una capacidad
completa de noventa y seis muestras, cuatro recipientes 70, 78,
respectivamente, de esos reactivos se verterán en los receptáculos
52a, 52h marcados con el icono correspondiente 90, 98. Como otro
ejemplo, cuando se procesan solamente 25-48
muestras, solamente dos recipientes 70, 78 de cada reactivo de ese
tipo se añadirán a los receptáculos respectivos 52a, 52h.
Cuando se usa una mayor cantidad de un reactivo
particular que se puede sujetar por un receptáculo particular 52,
entonces se usan múltiples receptáculos 52b-g,
52i-j para ese reactivo, con una marca proporciona
sobre los receptáculos 52b-g, 52i-j
para indicar cuál llenar basándose en el número de muestras que se
están procesando. Por tanto, por ejemplo, con referencia a las
Figuras 2-3 donde se puede observar que se usarían
cantidades relativamente mayores del reactivo del recipiente 72, un
recipiente 72 se vertería en el receptáculo 52b (marcado con
A1-24'') para el procesamiento de
1-24 muestras, un segundo recipiente 72 se vertería
adicionalmente en el receptáculo 52c (marcado con
A25-48'', aunque no se observa en la Figura) para el
procesamiento de 25-48 muestras, un tercer
recipiente 72 se vertería adicionalmente en el receptáculo 52d
(marcado con A49-72'') para el procesamiento de
49-72 muestras y un cuarto recipiente 72 se vertería
adicionalmente en el receptáculo 52e (marcado con
A73-96'', aunque no se observa en la Figura) para el
procesamiento de 73-96 muestras. Tal marcado, por
tanto, ayuda a garantizar que se use el reactivo apropiado cuando se
estén procesando menos de 73 (en el presente ejemplo) muestras (por
ejemplo, el cabezal 30 se controlará para ir solamente a los
receptáculos 52b-d para 72 muestras y ocurriría un
error si uno de los tres recipientes 72 con ese reactivo se vertiera
en el receptáculo 52e, dejando uno de los receptáculos
52b-d vacío).
De forma similar, para reactivos usados en
cantidades intermedias (tales como en los recipientes 74 y 76), se
pueden usar dos receptáculos (52f-g y
52i-j, respectivamente), vertiéndose los primeros
dos recipientes (74 ó 76) de un reactivo particular en un primer
receptáculo marcado con A1-48'' (52f o 52i,
respectivamente) y vertiéndose los recipientes adicionales de ese
reactivo en un segundo receptáculo (52g o 52j, respectivamente)
marcado con A49-96'' cuando se están procesando más
de 48 muestras. Sin embargo, serían posibles métodos alternativos
para verter cantidades de un reactivo particular en múltiples
receptáculos.
Por tanto, se puede entender que mediante el uso
del kit 80 y las bandejas 50a-d con receptáculos
52a-j e iconos 90-98, un operario
individual del dispositivo 20 puede proporcionar de forma sencilla y
de forma fiable la cantidad apropiada y mezcla de reactivos para el
uso por la máquina, con un riesgo mínimo de error de operario al
realizar esto. Además, esta operación también se puede conseguir sin
necesitar que el propio dispositivo se programe para hacer esto, se
interrumpa al hacer esto o que se requiera que aloje cantidades
voluminosas al hacer esto. Además, el uso de tales reactivos
preparados en recipientes específicos 70-78 permite
de forma sencilla que una cantidad preseleccionada de partículas de
control internas se añada de forma precisa y de forma fiable a los
reactivos para permitir ventajosamente una estimación posterior de
cómo de eficazmente se aísla el analito de interés (por ejemplo,
ADN) por el procesamiento. Tales partículas de control internas se
pueden medir de forma sencilla en una cantidad específica conocida
para el uso con la cantidad convencional conocida de reactivo en el
recipiente particular 70-78, de tal forma que se
puede proporcionar una mezcla de fluido apropiada para el
procesamiento de muestra deseado.
Como también se muestra en las Figuras
2-5, además del uso de iconos 90-98
para garantizar que se usan las cantidades apropiadas de los
reactivos apropiados para el procesamiento, también se usa un
segundo conjunto de iconos 100, 102, 104, 106 en el extremo de las
bandejas 50a-d junto con iconos coincidentes
100-106 en la plataforma 22 para garantizar que el
operario pueda localizar de forma sencilla y de forma fiable cada
bandeja 50a-d en la localización apropiada en la
plataforma 22. También estos iconos 100-106 pueden
ser cualquier cosa, incluyendo número o letras u otros símbolos,
colores o combinaciones de los mismos. Este uso de estos iconos
100-106, por tanto, garantiza adicionalmente que las
bandejas 50a-d y receptáculos 50a-j
se coloquen de forma apropiada en la plataforma 22, de tal forma
que el cabezal 30 cogerá los reactivos apropiados cuando avance de
acuerdo con su funcionamiento programado a una localización
particular en la que se supone que se localiza el receptáculo para
ese reactivo.
A continuación se hará referencia a la Figura 7
para explicar de forma general una operación en la que se tienen
que procesar 96 muestras. Aunque el cabezal 30 no se muestra en esta
vista, se debe entender que se desplazará sobre los componentes
ilustrados y descenderá las pipetas 62 en los tubos 36, 42, 68 y los
receptáculos 52a-j para recoger fluidos (es decir,
muestras de espécimen y reactivos) y después se moverán sobre la
plataforma 22 hasta una localización diferente sobre tubos 42, 68
diferentes en los que se descarga el fluido recogido.
Por ejemplo, el cabezal 30 se movería
inicialmente sobre la estación de suministro de pipetas 60 para
coger un conjunto de ocho pipetas 62 del tamaño apropiado y después
se movería a la primera hilera 120 de tubos de espécimen para coger
ocho muestras de espécimen (por ejemplo, de los últimos ocho tubos
[los que están en la parte superior de la Figura 7] en la hilera
120) y después se movería a los ocho tubos de ensayo 42 localizados
en la hilera 140a en la estación 40a, donde descarga esas muestras
de espécimen. Típicamente, algunas (por ejemplo, seis) de las
primeras ocho muestras de espécimen contendrían materiales conocidos
de tal forma que los resultados del análisis cuando el
procesamiento ha finalizado se pueden comprobar para precisión.
El cabezal 30, entonces, se movería sobre un
conducto de descarga 146, donde soltaría las pipetas contaminadas
62 (con el conducto 146 abierto a un receptáculo de basura debajo de
la plataforma 22) y después avanzaría a la estación de suministro
de pipetas 60 para nuevas pipetas 62, que después usaría para coger
ocho muestras de espécimen (por ejemplo, de los otro ocho tubos en
la hilera 120) para la transferencia a los ocho tubos de ensayo 42
localizados en la hilera 140b en la estación 40a. Este proceso se
repetiría para cada conjunto de ocho especímenes hasta que los
noventa y seis tubos de ensayo 42 (en seis hileras 120, 122, 124,
126, 128, 130) se hubieran provisto de muestras de espécimen.
En este punto, el cabezal 30 se usaría para
coger un reactivo apropiado del receptáculo apropiado
52a-j como se requiere para la primera etapa del
procesamiento y, después, descargaría ese reactivo en cualquiera de
los diversos tubos de ensayo 42. Con un cabezal 30 que tiene ocho
pipetas 62, tal proceso podría implicar hasta doce etapas en la
recogida del primer reactivo.
Después de esto tiene lugar el procesamiento
apropiado en la estación de procesamiento 40. Esto podría implicar,
por ejemplo, usar los brazos de transferencia 46 para mover las
abrazaderas de soporte 44 entre las diferentes estaciones
40a-d para diferentes etapas del proceso,
añadiéndose reactivos diferentes adicionales en esas diferentes
etapas de los diversos receptáculos 52a-j. A la
finalización de este procesamiento, el punto de interés (por
ejemplo, el ADN aislado) se transferiría por el uso del cabezal 30 y
las pipetas 62 a los tubos 68 en las bandejas 66 en hileras (150,
152, 154, 156, 158, 160) que se corresponden a los tubos 36 en las
hileras 120-130 que alojan inicialmente los
especímenes.
Como con las bandejas 50a-d para
los receptáculos 52a-j, las rejillas 34, 66 para los
especímenes también se pueden proporcionar ventajosamente con
iconos sobre las mismas que coinciden con iconos sobre la plataforma
22 para garantizar que las rejillas 34, 66 se localicen de forma
apropiada sobre la plataforma 22. Esto permite que el operario haga
coincidir de forma fiable la muestra de espécimen procesada en los
tubos 68 en las rejillas 66 con los especímenes en los tubos 36 en
las rejillas 34 y, en esencia, permite al operario que diga de forma
fiable qué muestra procesada está relacionada con qué espécimen.
También se debe señalar que en la anterior
operación, el movimiento del cabezal 30 se controla ventajosamente
de tal forma que mueve las pipetas 62 sobre y entre los
diversos tubos 36, 42 para minimizar la posibilidad de
contaminación de muestras de espécimen. Es decir, soportando las
pipetas 62 sobre el cabezal 30 con un espaciado seleccionado que
coincide con el de las hileras de los tubos, el cabezal 30 se
controla para moverse de tal forma que cuando las pipetas 62 pasan
sobre una hilera de tubos 36, 42, estarán entre los tubos 36, 42
cuando lo hagan. Además, con el espaciado de pipeteador ajustable
como se ha señalado previamente, tal ventaja se puede obtener
mientras que al mismo tiempo se permite la presentación compacta de
diversos componentes. Por ejemplo, como se puede observar en la
Figura 7, los receptáculos 52a-j y la estación del
suministro de pipetas 60 se pueden disponer en longitudes de hilera
significativamente más cortas de lo que pueden los tubos de ensayo
42, permitiendo de este modo que cada componente se proporcione a
fin de adoptar un espacio mínimo sobre la plataforma 22 a pesar de
requisitos de espacio relativamente grandes para otros componentes.
Por ejemplo, un tubo de ensayo 42 puede requerir más espacio que
una pila de pipetas no solamente porque es relativamente mayor sino
también debido a que el procesamiento sobre la plataforma 22 puede
requerir ciertos espaciado entre los tubos 42 que no se requiere
para otros componentes (por ejemplo, el calentamiento uniforme de
forma fiable de todos los tubos en una serie de tubos puede
requerir que las fuentes de calor adecuadas [y el espacio para esas
fuentes de calor] se proporcionen a lo largo de una serie de tubos y
los componentes de procesamiento de muestra, tales como imanes,
pueden necesitar de forma similar que se distribuyan a lo largo de
una serie de tubos). El espaciado de los pipeteadores 32, por
tanto, se puede ajustar ventajosamente a diferentes cantidades
uniformes, dependiendo del componente sobre el que se pasa, para
permitir que las pipetas soportadas se pasen sobre y entre los
componentes, cualquiera que sea el espaciado uniforme de los
componentes y, por tanto, minimizar el riesgo de contaminación.
La Figura 8 ilustra una realización alternativa
que se puede usar junto con la operación que se ha descrito
anteriormente en la que las pipetas 62 se mueven entre los tubos 36,
42 cuando se pasan sobre ese lugar para evitar la contaminación.
Específicamente, se puede proporcionar una cubierta solapante 170
sobre los tubos en la estación de procesamiento 40, donde los
paneles 172, 174, 176 de la cubierta 170 se pueden mover en
dirección de las flechas a posiciones solapantes para descubrir una
hilera particular de tubos 42 en los que las pipetas 62 tienen que
descargar un fluido (muestra o reactivo), mientras que se mantienen
los tubos remanentes 42 cubiertos y, por lo tanto, protegidos de
posible contaminación.
La Figura 9 ilustra otra realización alternativa
más que se puede usar junto con la estructura que se ha descrito
anteriormente que usa iconos 100-106 para garantizar
la colocación apropiada de las bandejas 50a-d sobre
la plataforma 22. En esta alternativa, la plataforma 22 está
provista de clavijas 180a-d conformadas de forma
única que sobresalen desde allí en cada localización en la que se
tienen que colocar las bandejas 50a-d. Las bandejas
50a-d también están provistas de ranuras conformadas
coincidentes 182a-d en las partes inferiores de las
mismas por lo que cada bandeja 50a-d se puede fijar
solamente en una posición en la plataforma 22.
Aún adicionalmente, como también se ilustra en
la Figura 9, cada bandeja 50a-d también puede estar
provista de un indicador legible a máquina 186a-d
adecuado (tal como un código de barras) único para cada bandeja
50a-d, con un lector adecuado 188 proporcionado con
el dispositivo 20, donde el lector 188 explora los indicadores
186a-d para verificar la colocación apropiada. La
verificación del lector 188 se podría usar para alertar al operario
de un error en la carga de las bandejas 50a-d o se
podría usar para ajustar el controlador para el cabezal 30 para
garantizar que el cabezal 30 vaya a los receptáculos apropiados
52a-j en el momento apropiado durante el
procesamiento. Se debe comprender que aunque la anterior descripción
de la Figura 9 se ha hecho con referencia a las bandejas
50a-d que tienen los receptáculos de reactivo
52a-j, se podría usar también la misma estructura
para garantizar la colocación apropiada del espécimen y las rejillas
de muestra procesada 34, 66.
Las Figuras 10a-10b ilustran el
proceso de hacer funcionar el dispositivo 20 tal como se ha descrito
previamente, pero usando un lector de código de barras 188 tal como
se ilustra en la Figura 9. Antes del inicio 200, el operario ya ha
vertido los diversos reactivos de los recipientes
70-78 del kit 80 en los diversos receptáculos
52a-j, de acuerdo con el número de muestras de
espécimen que se están procesando y se han colocado bandejas de
reactivo 50a-d y rejillas de espécimen y de muestra
procesada 34, 66 sobre la plataforma 22 junto con un suministro
adecuado de pipetas.
Después de que el operario indique de forma
adecuada al dispositivo 20 que puede comenzar, el lector 188 en 202
lee los indicadores 186a-d (por ejemplo, códigos de
barras) sobre las bandejas 50a-d (y rejillas 34,
66). Si detecta en 204 que las bandejas 50a-d (y
rejillas 34, 66) no están colocadas de forma apropiada, envía un
mensaje de error en 206 al operario y detiene el funcionamiento 208
hasta que el operario recoloque las bandejas y las rejillas a la
posición apropiada y comience de nuevo. Si detecta en 204 que todo
está colocado de forma apropiada, el funcionamiento continúa con el
cabezal 30 moviéndose en 210 para coger ocho pipetas 62, moviéndose
después las pipetas en 212 para coger un reactivo de un receptáculo
apropiado 52a-j. El reactivo recogido después se
suministra en 214 a los tubos de ensayo 42.
Las pipetas 62 se pueden desechar en 216 después
de solamente un uso si la contaminación es una preocupación en ese
punto, en cuyo caso las etapas 210-216 se repiten si
fuera necesario, como se indica en 218, hasta que se haya cargado
el primer reactivo en todos los tubos de ensayo 42 que recibirán
muestras de espécimen a procesar. Alternativamente, si el reactivo
se tiene que añadir a más de ocho tubos de ensayo 42 (por ejemplo,
a cuarenta y ocho tubos de ensayo 42) donde la contaminación con
otros materiales no es una preocupación durante esa etapa, la etapa
210 se puede omitir y las etapas 212-216 repetir
hasta que se determine ahora que las pipetas se pueden/deben
desechar, tal como puede tener lugar cuando se ha añadido el primer
reactivo a todos los tubos 42 a procesar (por ejemplo, seis veces
para cuarenta y ocho tubos 42).
Una vez que se ha cargado el primer reactivo en
todos los tubos de ensayo 42, las etapas 210-216 se
pueden repetir adicionalmente (como también se indica en 218) para
añadir reactivos adicionales a los tubos de ensayo 42 si se desea.
Por ejemplo, se pueden añadir artículos uP en primer lugar a los
tubos 42 y después se puede añadir tampón de lisis. Por supuesto,
los reactivos usados pueden variar dependiendo del procesamiento
deseado y la presente invención no se limita al uso de ningún
reactivo particular.
Si se tienen que añadir muestras, como se
determina en 219, entonces se repite un proceso similar en
220-228 en el que las muestras se mueven de ocho
tubos que contienen muestra 36 a ocho de los tubos de ensayo 42 para
la primera etapa de procesamiento de las muestras, repitiéndose
esas etapas en 228 hasta que todas las muestras de espécimen a
ensayar se hayan puesto en los tubos de ensayo 42. Aunque
típicamente se requiere que las pipetas usadas para suministrar
muestras de espécimen se desechen después de cada uso como en 226
para evitar contaminación, pertenecería al alcance de la presente
invención reusar las pipetas si la contaminación no hace necesario
usar nuevas pipetas (tal como puede tener lugar, por ejemplo, si se
tienen que suministrar cantidades adicionales de las mismas
muestras de espécimen a los tubos 42 en más de una etapa).
Si se requieren reactivos adicionales después de
que se hayan suministrado las muestras de espécimen a los tubos de
ensayo 42 como se determina en 230, el funcionamiento vuelve a la
recogida de pipetas en 210 para la repetición de las etapas
210-218 si fuera necesario. Una vez que se han
añadido reactivos suficientes, el funcionamiento entonces salta en
219 (ya que las muestras ya se han añadido en las etapas
220-228 y, por tanto, no se tienen que añadir) a la
etapa 234 para determinar si debe tener lugar el procesamiento.
Si el procesamiento de muestra después está
preparado para realizarse en 234, el procesamiento de muestra se
desarrolla en 236. Se puede realizar cualquier diversidad de etapas
del proceso en esta fase, incluyendo lavado, incubación y lisado,
aunque de nuevo se debe entender que la presente invención se puede
usar ventajosamente sin tener en cuenta el procesamiento particular
que se está realizando en las muestras.
Si se requiere un procesamiento de muestra
adicional en 238 usando reactivos adicionales, las etapas
210-236 se repiten para añadir esos reactivos y
procesar las muestras.
Una vez que se ha completado el procesamiento de
muestra como se determina en 234, en 240, las pipetas 62 se usan
para suministrar las muestras procesadas a los tubos 68 en las
rejillas 68, punto en el cual (en 242) termina esta fase del
procesamiento.
Añadiendo los reactivos a los tubos de ensayo 42
antes de las muestras tal como se describe en la anterior
operación, se puede minimizar el riesgo de contaminación entre
muestras. La presente invención se podría usar ventajosamente
también, por ejemplo, con un orden diferente de adición de reactivos
y muestras (por ejemplo, las muestras se podrían añadir a los tubos
de ensayo 42 antes de añadir los reactivos).
Ahora debe ser evidente a partir de lo anterior
que la presente invención se puede usar para garantizar que las
muestras y reactivos se pueden procesar sin un riesgo grave de
contaminación de las muestras.
Se pueden obtener otros aspectos, objetos y
ventajas de la presente invención a partir de un estudio de la
memoria descriptiva, los dibujos y las reivindicaciones
adjuntas.
Cuando las características técnicas mencionadas
en cualquier reivindicación vienen seguidas por signos de
referencia, esos signos de referencia se han incluido con el único
propósito de aumentar la inteligibilidad de las reivindicaciones y,
por consiguiente, tales signos de referencia no tienen ningún efecto
limitante sobre la interpretación de cada elemento identificado a
modo de ejemplo por tales signos de referencia.
Claims (2)
1. Un dispositivo de manejo de espécimen, que
incluye:
una plataforma (22) que tiene una pluralidad de
posiciones definidas en la misma, incluyendo una pluralidad de
receptáculos de parte superior abierta (52), cada uno adaptado para
contener un reactivo en el mismo;
un cabezal (30) adaptado para llevar fluidos
seleccionados en X pipetas (62) sobre dicha plataforma (22), siendo
X 3 o más;
un accionamiento y controlador que controla el
movimiento de dicho cabezal (30) para coger pipetas (62) dispuestas
en una hilera con un espaciado uniforme entre las mismas;
caracterizado por que dicho dispositivo
de manejo incluye además rejillas (34) sobre dicha plataforma (22)
para soportar tubos de parte superior abierta individuales (36) en
grupos de X, soportando dichas rejillas (34) dichos tubos (36) en
cada grupo con dicho espaciado uniforme, adaptándose dicho
controlador para controlar el movimiento de dicho cabezal (30) para
mover la hilera recogida de pipetas (62) a uno de dichos
receptáculos de parte superior abierta (52) para recoger un
reactivo apropiado a través de la parte superior abierta de dicho
un receptáculo (52), mover las pipetas (62) con los reactivos
recogidos desde dichos receptáculos de parte superior abierta (52)
a un grupo seleccionado de dichos tubos (36), adaptándose a dicho
controlador para mover dicho cabezal (30) sobre grupos de dichos
tubos (36) diferentes a dicho grupo seleccionado de dichos tubos
(36) con dichas pipetas (62) entre los tubos (36) cuando pasan sobre
dichos otros grupos de tubos (36).
2. El dispositivo de manejo de muestra de la
reivindicación 1, en el que dicho espaciado uniforme entre dichas
pipetas (62) llevadas por dicho cabezal (30) es ajustable y dicho
controlador controla además dicho cabezal (30) para ajustar dicho
espaciado entre dichas pipetas (62) para coincidir con el espaciado
uniforme de las rejillas (34) sobre las que pasan dichas pipetas
(62).
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