ES2335869T3 - Dispositivo para muestrear volumenes de liquido pequeños y precisos. - Google Patents

Dispositivo para muestrear volumenes de liquido pequeños y precisos. Download PDF

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Abstract

Un dispositivo (10) para muestrear un volumen pequeño y preciso de líquido, que comprende un primer miembro (12) con una primera abertura (14) para la entrada de una muestra líquida en una primera cavidad (16) que forma un túnel capilar en el primer miembro (12) y con una segunda abertura (18) para extraer la muestra líquida de la primera cavidad (16), y un segundo miembro (22) con una segunda cavidad (24) que forma un túnel capilar para recibir y contener la muestra líquida y que tiene una tercera abertura (28) que comunica con la segunda cavidad (24), estando el segundo miembro situado de forma móvil en relación con el primer miembro (12), de tal modo que, en una primera posición, la segunda abertura (18) está en comunicación con la tercera abertura (28) para la entrada la muestra líquida en la segunda cavidad, y, en una segunda posición, la tercera abertura está cerrada de modo que una muestra líquida se atrape en la segunda cavidad cerrada, caracterizado porque el túnel capilar incluye uno o más revestimientos superficiales hidrófilos.

Description

Dispositivo para muestrear volúmenes de líquido pequeños y precisos.
La presente invención se refiere al muestreo preciso de pequeños volúmenes de líquido, por ejemplo líquidos corporales, tales como sangre, semen, saliva, fluido espinal, linfa, sudor, orina, etc.
Para determinar la composición de un líquido, una muestra del líquido se somete típicamente a diversas medidas, p. ej. para determinar la concentración de los constituyentes del líquido con una cierta precisión que requiere que el volumen retirado de la muestra deba ser repetible. Con los presentes métodos de muestreo, la precisión del volumen de muestra se deteriora a medida que el volumen se hace menor; cuanto menor es el volumen, más escasa es la precisión, conduciendo así a una baja precisión en la determinación de la concentración de constituyentes de la muestra. Para volúmenes de muestra menores de 1 \mul, este problema es significativo; incluso las pipetas de alta precisión tienen una precisión razonablemente no refinada en esta zona. Típicamente, las variaciones superficiales y la suciedad en la punta de la pipeta provocan variaciones relativamente grandes en el volumen muestreado. Otro método bastante comúnmente usado para el muestreo de pequeños volúmenes, típicamente del orden de 10-20 \mul, es el uso de tubos capilares. El líquido es absorbido hacia el interior del tubo capilar mediante acción capilar. Se producen variaciones en el volumen de muestra debido a variaciones en cualquier extremo del tubo; en el extremo de toma de muestra del tubo capilar se producen variaciones debido a la adhesión de líquido; en el extremo opuesto se producen variaciones en el llenado debido a pequeñas diferencias en la tensión superficial del líquido en el extremo del tubo. Estas variaciones se hacen aún más significativas cuando el volumen de muestra requerido se hace menor de 10 \mul.
DE 35 07 032 se refiere a un aparato para la dosificación volumétrica y la transferencia de una muestra a un recipiente de medida mientras se excluye el aire. El aparato tiene un miembro móvil con un diámetro interior de muestreo que permite el atrapamiento de pequeños volúmenes de líquido.
US 6.218.193 se refiere a un aparato complejo para el procesamiento con alta precisión de pequeños volúmenes de fluidos, que comprende uno o más tubos capilares de extremos abiertos. El aparato comprende un pistón neumático y sensores de posición para mover y controlar el fluido en el tubo capilar. El movimiento del pistón neumático se controla mediante un ordenador en respuesta a la salida de los sensores para determinar un volumen pequeño preciso de líquido presente en el tubo capilar.
WO 01/13795 se refiere a un estuche de viales de prueba desechables con un dispositivo de aporte de muestras. El estuche comprende varias partes que han de separarse y montarse durante una prueba de una muestra. El estuche de prueba comprende un miembro de aporte de muestras, que puede ser un tubo capilar de extremos abiertos para obtener una muestra.
Un objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo para muestrear pequeños volúmenes de líquido, tales como volúmenes menores de 1 a 10 \mul, con una alta precisión.
De acuerdo con la presente invención, los objetivos mencionados anteriormente y otros se cumplen mediante un dispositivo para muestrear un volumen pequeño y preciso de líquido, que comprende un primer miembro con una primera abertura para la entrada de una muestra líquida en una primera cavidad que forma un túnel capilar en el primer miembro y con una segunda abertura para extraer la muestra líquida de la primera cavidad, y un segundo miembro con una segunda cavidad que forma un túnel capilar para recibir y contener la muestra líquida y que tiene una tercera abertura que comunica con la segunda cavidad, estando el segundo miembro situado de forma móvil en relación con el primer miembro, de tal modo que, en una primera posición, la segunda abertura está en comunicación con la tercera abertura para la entrada la muestra líquida en la segunda cavidad, y, en una segunda posición, la tercera abertura está cerrada de modo que una muestra líquida se atrape en la segunda cavidad cerrada, y en donde el túnel capilar incluye uno o más revestimientos superficiales hidrófilos.
La primera abertura del primer miembro puede ponerse en contacto con un líquido que ha de muestrearse de modo que el líquido pueda fluir a través de la primera abertura hacia la primera cavidad y fuera de la segunda abertura. El segundo miembro está situado de forma móvil en relación con el primer miembro. Durante el muestreo del líquido, el segundo miembro está situado en una primera posición en relación con el primer miembro, primera posición en la cual la segunda abertura está en comunicación con la tercera abertura de modo que el líquido muestreado pueda fluir a través de la abertura segunda y tercera hacia la segunda cavidad. La tercera abertura puede desconectarse de la segunda abertura en una segunda posición del segundo miembro en relación con el primer miembro, de tal modo que la tercera abertura esté cerrada, p. ej. mediante el primer miembro, en la segunda posición del segundo miembro.
Este atrapamiento de la muestra líquida en la segunda cavidad cerrada elimina el efecto de las variaciones en la adherencia y el llenado de líquido en las aberturas del dispositivo para muestras que se cree que provoca la escasa precisión de los pequeños volúmenes de muestra en los dispositivo de muestreo de líquidos conocidos y así conduce a una precisión de muestreo mejorada.
Además, el primer miembro puede tener una cuarta cavidad con aberturas quinta y sexta, y el segundo miembro puede tener una cuarta abertura de modo que, en la primera posición, la cuarta abertura se comunique con la quinta abertura, y la primera abertura se comunique con la sexta abertura, de modo que las cavidades primera y segunda combinadas se extiendan a través del primer y el segundo miembro y se comuniquen con el entorno a través de la abertura primera y la sexta. Así, el aire puede escapar de la cavidad combinada a través de la sexta abertura. Preferiblemente, en la primera posición, una parte del líquido que entra en la segunda cavidad puede abandonar la segunda cavidad a través de la cuarta abertura, asegurando de ese modo que la segunda cavidad está completamente llena de líquido durante el muestreo del líquido, con lo que se reduce significativamente el riesgo de muestrear con un volumen de muestra reducido que conduce a un muestreo de baja exactitud.
El segundo miembro puede estar insertado en el primer miembro. Por ejemplo, el primer miembro puede comprender una tercera cavidad para recibir y alojar al menos parte del segundo miembro.
El segundo miembro puede tener una conformación cilíndrica. Una conformación cilíndrica facilita el desplazamiento del segundo miembro a lo largo de un eje longitudinal del cilindro. Por ejemplo, un segundo miembro cilíndrico puede insertarse en un orificio con una sección transversal de adaptación en el primer miembro para el desplazamiento entre la posición primera y segunda a lo largo de un eje longitudinal del segundo miembro.
El segundo miembro puede tener una sección transversal circular, por ejemplo el segundo miembro puede tener una conformación cilíndrica circular. Una sección transversal circular facilita el desplazamiento del segundo miembro mediante la rotación del miembro alrededor de un eje central de la sección transversal circular. Por ejemplo, un segundo miembro cilíndrico circular puede insertarse en un orificio circular de adaptación en el primer miembro para el desplazamiento entre la posición primera y segunda a lo largo de un eje longitudinal del segundo miembro, o mediante rotación alrededor de un eje central del cilindro circular, o mediante una combinación del desplazamiento y la rotación.
El líquido que ha de muestrearse puede entrar en las cavidades mediante cualquier fuerza que haga que un líquido fluya, tal como acción capilar, difusión, ósmosis, presión, succión, gravedad, inyección de flujo, un portador líquido, etc.
La primera cavidad forma un primer túnel capilar para la entrada de una muestra líquida mediante atracción capilar. El túnel capilar está dimensionado de modo que, durante el contacto entre la primera abertura y el líquido que ha de muestrearse, una muestra del líquido sea absorbida hacia la primera abertura y el primer túnel capilar y la segunda abertura mediante atracción capilar.
Además, la segunda cavidad forma un segundo túnel capilar adaptado para absorber la muestra líquida hacia la segunda cavidad mediante atracción capilar. Preferiblemente, los túneles capilares primero y segundo tienen el mismo diámetro y también se prefiere que, en la primera posición, los túneles capilares primero y segundo se extiendan sustancialmente a lo largo del mismo eje central longitudinal.
En una realización de la presente invención, el segundo miembro puede girar alrededor de un eje de rotación que es sustancialmente perpendicular a un eje longitudinal de la segunda cavidad, y/o el segundo miembro puede desplazarse en una dirección sustancialmente perpendicular a un eje longitudinal de la segunda cavidad.
La muestra líquida puede ponerse en contacto con otro líquido después del desplazamiento del segundo miembro, p. ej. vaciando la segunda cavidad a través de la cuarta abertura del segundo miembro mediante cualquier fuerza que haga que un líquido fluya, tal como difusión, ósmosis, presión, succión, gravedad, inyección de flujo, un portador líquido, etc.
Además, la muestra líquida puede ponerse en contacto con un líquido seleccionado de una pluralidad de líquidos después del desplazamiento del segundo miembro hacia una posición seleccionada correspondiente de una pluralidad correspondiente de posiciones.
La superficie de las paredes internas de los túneles capilares primero y segundo es hidrófila, con lo que se facilita la atracción capilar de la muestra líquida. Por ejemplo, las paredes internas de los túneles pueden estar hechas, p. ej., de vidrio o polímeros, tales como poliestireno.
Las paredes de los túneles capilares están revestidas covalentemente o no covalentemente con un material hidrófilo, tal como un polímero o uno o más reactivos, y pueden estar hechas de otro tipo de material.
El túnel capilar también puede incluir uno o más reactivos adheridos o unidos químicamente a la pared interna del túnel. Estos reactivos sirven para los propósitos de facilitar adicionalmente la atracción capilar de la muestra y provocar una reacción química en la muestra líquida, p. ej. introduciendo actividad anticoagulante en una muestra de sangre. Tales reactivos pueden comprender heparina, sales de EDTA, etc.
Preferiblemente, el segundo miembro esta hecho de un polímero.
Para una mejor comprensión de la presente invención, se hará ahora referencia, a modo de ejemplo, a los dibujos adjuntos, en los que:
la Fig. 1 muestra esquemáticamente una realización preferida de la invención,
la Fig. 2 muestra esquemáticamente el funcionamiento de la realización mostrada en la Fig. 1, y
la Fig. 3 muestra esquemáticamente el funcionamiento de otra realización de la invención.
La Fig. 1 ilustra esquemáticamente un dispositivo para muestrear un volumen pequeño y exacto de líquido de acuerdo con la presente invención. El dispositivo 10 comprende un primer miembro 12 con una primera abertura 14 para la entrada de una muestra líquida (no mostrada) en una primera cavidad 16 del primer miembro 12 y con una segunda abertura 18 para hacer salir la muestra líquida de la primera cavidad 16. La primera cavidad 16 forma un túnel capilar. La primera abertura 14 del primer miembro 12 puede ponerse en contacto con un líquido 20 (mostrado en la Fig. 2) que ha de muestrearse, de modo que el líquido 20 pueda fluir a través de la primera abertura 14 hacia la primera cavidad 16 y fuera de la segunda abertura 18 mediante atracción capilar. El dispositivo 10 comprende además un segundo miembro 22 con una segunda cavidad 24 para recibir y contener la muestra 26 líquida (mostrada en la Fig. 2) y tener una tercera abertura 28 que comunica con la segunda cavidad 24. La segunda cavidad forma un túnel capilar del mismo diámetro que la primera cavidad 16. El segundo miembro 22 es un cilindro circular que está situado de forma móvil en relación con el primer miembro 12. Durante el muestreo del líquido, el segundo miembro 22 se sitúa en la primera posición ilustrada en relación con el primer miembro 12, en donde la segunda abertura 18 está en comunicación con la tercera abertura 28 de modo que el líquido muestreado pueda fluir a través de la abertura segunda 18 y tercera 28 hacia la segunda cavidad 24 mediante atracción capilar. La tercera abertura 28 puede desconectarse de la segunda abertura 18 en una segunda posición del segundo miembro 22 en relación con el primer miembro 12, de modo que la muestra 26 líquida contenida en la segunda cavidad 24 se desconecte de la primera cavidad 16.
El segundo miembro 22 se inserta en una tercera cavidad 30 del primer miembro 12 para recibir y alojar una parte del segundo miembro 22. El segundo miembro 22 puede desplazarse entre la posición primera y segunda a lo largo de un eje longitudinal del segundo miembro 22 que también es sustancialmente perpendicular a un eje longitudinal de la segunda cavidad 24. El segundo miembro 22 también puede girar alrededor de un eje longitudinal que es sustancialmente perpendicular a un eje longitudinal de la segunda cavidad 24. En la primera posición, los túneles capilares primero 16 y segundo 24 se extienden sustancialmente a lo largo del mismo eje central longitudinal.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo 1
El túnel capilar que forma la segunda cavidad 24 puede tener una longitud de 8 mm y un diámetro de 0,9 mm para contener una muestra líquida de 5,089 \mul.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo 2
El túnel capilar que forma la segunda cavidad 24 puede tener una longitud de 5 mm y un diámetro de 0,5 mm para contener una muestra líquida de 0,982 \mul.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo 3
El túnel capilar que forma la segunda cavidad 24 puede tener una longitud de 3 mm y un diámetro de 0,3 mm para contener una muestra líquida de 0,212 \mul.
En la realización ilustrada, el primer miembro 12 es simétrico y tiene una cuarta cavidad 32 con aberturas 34, 36 opuestas a la primera cavidad 16, y el segundo miembro 22 tiene una abertura 38 opuesta a la abertura 28, de modo que, en la primera posición, un túnel capilar se extienda a través del primero 12 y el segundo 22 miembro y comunique con el entorno a través de las aberturas 14, 36. Así, el aire puede escapar del túnel capilar a través de la abertura 36. Además, en la primera posición, una parte del líquido que entra en la segunda cavidad 24 abandonará la cavidad 24 a través de la abertura 38, asegurando de ese modo que la cavidad 24 se haya llenado completamente con líquido durante el muestreo de líquido, eliminando el riesgo de muestrear con un volumen de muestra reducido que conduce a un muestreo de baja exactitud.
La Fig. 2 ilustra esquemáticamente el principio operativo de la realización de la presente invención mostrada en la Fig. 1. En la Fig. 2a, el segundo miembro 22 está en su primera posición, y una muestra del líquido 20 es absorbida hacia el túnel capilar según se describe anteriormente con referencia a la Fig. 1. En la Fig. 2b, el segundo miembro 24 se ha desplazado hasta su segunda posición según se indica mediante la flecha 40, y en esta posición la muestra 26 líquida puede ponerse en contacto con otro líquido, p. ej. con propósitos de análisis. El recipiente 42 puede tener una pluralidad de compartimentos que contienen diferentes líquidos, de modo que la muestra 26 líquida pueda ponerse en contacto con un líquido seleccionado de una pluralidad de líquidos después del desplazamiento del segundo miembro 22 hacia una posición seleccionada correspondiente de una pluralidad de posiciones correspondiente.
La Fig. 3 ilustra esquemáticamente otra realización de la invención y su principio operativo. El dispositivo 10 ilustrado también incluye una cámara 44 para almacenar un diluyente para diluir la muestra y una cámara 46 de mezcladura para mezclar la muestra 26 y el diluyente. La Fig. 3a ilustra el dispositivo 10 listo para recibir el líquido. En la Fig. 3b, una muestra ha entrado en el túnel capilar, y en la Fig. 3c el segundo miembro 22 se ha hecho girar hacia la segunda posición para el aislamiento de un volumen exacto de la muestra 26, y finalmente la Fig. 3d ilustra que la muestra 26 se ha eliminado por lavado del túnel 24 capilar y hacia la cámara 46 de mezcladura mediante el diluyente.
Aunque los principios de la presente invención se han explicado anteriormente con referencia a un dispositivo que utiliza atracción capilar, es obvio que la invención puede encarnarse asimismo en una jeringa, una pipeta, etc. La invención no depende de las fuerzas o los principios utilizados para introducir la muestra líquida en el dispositivo. La esencia de la invención es que se atrape una parte del líquido muestreado con una alta precisión.

Claims (15)

1. Un dispositivo (10) para muestrear un volumen pequeño y preciso de líquido, que comprende
un primer miembro (12) con una primera abertura (14) para la entrada de una muestra líquida en una primera cavidad (16) que forma un túnel capilar en el primer miembro (12) y con una segunda abertura (18) para extraer la muestra líquida de la primera cavidad (16), y
un segundo miembro (22) con una segunda cavidad (24) que forma un túnel capilar para recibir y contener la muestra líquida y que tiene una tercera abertura (28) que comunica con la segunda cavidad (24), estando el segundo miembro situado de forma móvil en relación con el primer miembro (12), de tal modo que, en una primera posición, la segunda abertura (18) está en comunicación con la tercera abertura (28) para la entrada la muestra líquida en la segunda cavidad, y, en una segunda posición, la tercera abertura está cerrada de modo que una muestra líquida se atrape en la segunda cavidad cerrada,
caracterizado porque
el túnel capilar incluye uno o más revestimientos superficiales hidrófilos.
2. Un dispositivo (10) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el revestimiento es un reactivo.
3. Un dispositivo (10) de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque el reactivo es un anticoagulante.
4. Un dispositivo (10) de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque el reactivo comprende heparina.
5. Un dispositivo (10) de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque el reactivo comprende sal de EDTA.
6. Un dispositivo (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el revestimiento está adherido a la pared interna del túnel.
7. Un dispositivo (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el revestimiento está unido químicamente a la pared interna del túnel.
8. Un dispositivo (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el primer miembro comprende además una tercera cavidad (30) para recibir y alojar al menos una parte del segundo miembro.
9. Un dispositivo (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el segundo miembro tiene una conformación cilíndrica.
10. Un dispositivo (10) de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque el segundo miembro tiene una conformación cilíndrica circular.
11. Un dispositivo (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el segundo miembro puede girar alrededor de un eje de rotación que es sustancialmente perpendicular a un eje longitudinal de la segunda cavidad.
12. Un dispositivo (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el segundo miembro puede desplazarse en una dirección sustancialmente perpendicular a un eje longitudinal de la segunda cavidad.
13. Un dispositivo (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la muestra líquida puede ponerse en contacto con otro líquido después del desplazamiento del segundo miembro.
14. Un dispositivo (10) de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque la muestra líquida puede ponerse en contacto con un líquido seleccionado de una pluralidad de líquidos después del desplazamiento del segundo miembro hacia una posición seleccionada correspondiente de una pluralidad de posiciones correspondiente.
15. Un dispositivo (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el segundo miembro está hecho de un polímero.
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