IT201800000969A1 - Cartuccia per analisi multiparametriche di campioni - Google Patents

Description

CARTUCCIA PER ANALISI MULTIPARAMETRICHE DI CAMPIONI Descrizione

Campo di applicazione

La presente invenzione trova applicazione nel campo dei dispositivi ad uso laboratoriale per analisi chimiche e/o fisiche di campioni ed ha particolarmente per oggetto una cartuccia applicabile a dispositivi per l’analisi multiparametrica di campioni biologici, sia di natura umana che animale o vegetale.

Stato della tecnica

Come è noto, i dispositivi per l’analisi multiparametrica di campioni biologici sono strumentazioni utilizzate prevalentemente in ambito laboratoriale diagnostico per esaminare campioni di natura umana o animale, quali sangue, plasma, feci, urine, sperma, liquido sinoviale, tessuti biologici.

In maniera esemplificativa e non limitativa, tali dispositivi possono essere utilizzati per analisi di chimica clinica (ad esempio glucosio, got, gpt, colesterolo, trigliceridi, transferrina, immunoglobuline e similari), per indagini immunoenzimatiche e di chemioluminescenza (TORCH, marker epatite, psa ormoni e similari) e per lo studio della coagulazione (pt, ptt, fibrinogeno, antitrombina IIII, proteina C ed S e similari) Generalmente, i noti dispositivi prevedono l’utilizzo di specifici supporti multiscomparto o cartucce al cui interno sono introdotti sia il campione da analizzare che i reagenti o altre sostanze utili alle analisi, quali substrati di reazione, diluenti e similari.

Tali cartucce sono introdotte all’interno di una camera di analisi in cui si procede sia al trattamento del campione con le sostanze presenti nella cartuccia che alla specifica analisi, solitamente mediante spettrofotometri settati per range predeterminati di lunghezze d’onda.

Un esempio di una simile cartuccia, di tipo monouso ed utilizzata per analisi immunochimiche, è descritto in EP1255115 e comprende un pozzetto per una piastrina di titolazione, un incavo per il campione ed ulteriori incavi per i reagenti necessari all’analisi.

Le cartucce così predisposte sono inserite all’interno della camera di analisi, in cui appositi mezzi provvedono a prelevare i reagenti o altre sostanze dai rispettivi alloggiamenti per portarli a contatto con il campione.

Successivamente si provvede a portare la cartuccia in corrispondenza dello strumento di lettura in modo da eseguire l’analisi prevista.

La movimentazione della cartuccia può essere eseguita manualmente oppure in modalità automatica, ad esempio mediante bracci di movimentazione o giostre.

Tali soluzioni note sono tuttavia limitate nel numero di indagini che è possibile eseguire simultaneamente su uno stesso campione, anche, ma non solo, a causa del ridotto range di lunghezze d’onda disponibili.

Inoltre, le note cartucce sono generalmente limitate da un numero ridotto di pozzetti e da scarsa flessibilità di utilizzo, anche a causa della presenza di pozzetti identici tra loro che rendono tali cartucce scarsamente adattabili alle varie metodiche.

Presentazione dell’invenzione

Scopo della presente invenzione è quello di superare gli inconvenienti sopra indicati, realizzando una cartuccia per l’analisi multiparametrica di campioni che abbia caratteristiche di elevata efficienza e relativa economicità.

Uno scopo particolare è quello di realizzare una cartuccia utilizzabile in dispositivi per l’analisi multiparametrica di campioni che consenta di eseguire una serie di dosaggi, altrimenti indaginosi ed onerosi, attraverso un unico strumento ed in maniera automatica.

Ancora altro scopo è quello realizzare una cartuccia utilizzabile con dispositivi per l’analisi multiparametrica di campioni che permetta di eseguire anche più dosaggi su uno stesso campione.

Ancora altro scopo è quello realizzare una cartuccia utilizzabile con dispositivi per l’analisi multiparametrica di campioni che sia caratterizzata da elevata flessibilità d’uso e che sia adattabile ad un ampio spettro di metodiche di analisi.

Tali scopi, nonché altri che appariranno più chiari in seguito, sono raggiunti da una cartuccia utilizzabile con un dispositivo per l’analisi multiparametrica di campioni che, in accordo alla rivendicazione 1, comprende un primo pozzetto atto a ricevere un campione da analizzare, una pluralità di ulteriori pozzetti per ricevere corrispondenti reagenti da dosare sul campione per l’avvio di una reazione predeterminata. Il primo pozzetto è aperto ad entrambe le estremità ed è sagomato per alloggiare amovibilmente a misura una cuvetta per analisi spettrofotometrica in cui è preventivamente inserito il campione, i pozzetti per i reagenti essendo organizzati in due o più serie di pozzetti differenziate nelle rispettive capacità per l’inserimento di quantità differenziate di reagenti.

Forme vantaggiose di esecuzione dell’invenzione sono ottenute in accordo alle rivendicazioni dipendenti.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di una configurazione preferita ma non esclusiva di un dispositivo secondo la presente invenzione, illustrato a titolo di esempio non limitativo con l’aiuto delle unite tavole di disegno in cui:

la FIG. 1 è una vista prospettica di una cartuccia secondo l’invenzione;

la FIG. 2 è una vista dall’alto della cartuccia della Fig. 1;

la FIG. 3 è una vista dal basso della cartuccia della Fig. 1;

le FIG. dalla 4 alla 7 sono viste in sezione della cartuccia della Fig.1 secondo rispettivi piani di sezione trasversali;

la FIG. 8 è una vista laterale della cartuccia della Fig. 1;

la FIG. 9 è una vista prospettica di un particolare di un dispositivo per l’analisi multiparametrica di campioni che può utilizzare una pluralità di cartucce secondo l’invenzione.

Descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione preferito

Con riferimento alle figure allegate è illustrata una configurazione preferita ma non esclusiva di una cartuccia, indicata globalmente con 100, utilizzabile all’interno di un dispositivo per l’analisi multiparametrica di campioni biologici.

Per campione biologico si intende sia un campione di natura umana o animale, quale, in maniera esemplificativa e non limitativa, siero, plasma, sangue, urine, feci sperma, liquido sinoviale, tessuti biologici, che campioni di natura vegetale, ad esempio acqua, vino, olio o altri liquidi di natura alimentare o non.

Dalla Fig. 1 si osserva che la cartuccia 100, opportunamente del tipo usa e getta, comprende essenzialmente una pluralità di pozzetti aventi un foro di accesso superiore per l’introduzione ed il prelievo del campione, o parte di esso, e dei reagenti.

In particolare, un primo pozzetto 101 sarà atto a ricevere a misura ed amovibilmente una cuvetta per analisi spettrofotometrica, non illustrata in quanto in sé nota, in cui dovrà essere preventivamente inserito il campione da analizzare o parte del campione da analizzare.

È inoltre previsto un secondo pozzetto 102, affiancato al primo 101, in cui il personale tecnico di laboratorio provvederà ad inserire l’intero campione prima di eseguirne il prelievo, anche parziale, e l’inserimento nella cuvetta.

È inoltre previsto un secondo pozzetto 102 affiancato al primo 101, in cui avviene l’inserimento manuale del campione da parte del personale tecnico del laboratorio. Una volta inserito il campione, lo strumento provvederà alla sua dispensazione e/o preparazione sulla base dei reagenti presenti sulla cartuccia, grazie ad opportuni mezzi di prelievo.

I rimanenti pozzetti 103 sono invece destinati a ricevere corrispondenti reagenti da dosare sul campione presente nella cuvetta per l’avvio di una reazione predeterminata che sarà poi letta mediante analisi spettrofotometrica, secondo modalità che saranno descritte più chiaramente in seguito.

Come si osserva anche dalle Figg. dalla 2 alla 4, il primo pozzetto 101 è pervio, ossia aperto ad entrambe le estremità, ed è opportunamente sagomato per alloggiare amovibilmente a misura la cuvetta, che sarà una cuvetta trasparente per analisi spettrofotometriche comunemente reperibile sul mercato.

I rimanenti pozzetti 103 per i reagenti sono organizzati in due o più serie di pozzetti differenziate nelle rispettive capacità e/o forma per l’inserimento di quantità differenziate di reagenti, come più chiaramente visibile dalle sezioni delle Figg. dalla 4 alla 7.

In particolare, i pozzetti 101, 102, 103 saranno organizzati in quattro serie, ognuna di tre pozzetti, distribuite in file parallele in modo da avere un numero elevato di pozzetti per l’esecuzione di un ampio numero di analisi ed allo stesso tempo una configurazione compatta.

Nella configurazione illustrata, ogni pozzetto 101, 102, 103 presenta, in corrispondenza dell’apertura superiore, un colletto circolare 104 che sporge rispetto al bordo perimetrale 105 della faccia superiore 106 della cartuccia 100, come visibile in Fig. 8. Tuttavia, secondo una variante non illustrata, i colletti potranno essere fusi in un unico strato.

La cartuccia 100 sarà anche provvista, esternamente alla zona provvista dei pozzetti, di un’area 107 per la sua presa e manipolazione provvista di una faccia piana 108 per l’applicazione di un codice a barre o altra etichetta provvista di codice alfanumerico e/o grafico atto a fornire indicazioni in merito ai reagenti presenti nei pozzetti 103. Da parte opposta all’ area di presa 107 rispetto ai pozzetti è prevista una sporgenza 109 per l’ancoraggio stabile e rimovibile della cartuccia 100 ad una sede controsagomata opportunamente prevista nel dispositivo di analisi multiparametrica.

La faccia superiore 105 della cartuccia 100 sarà inizialmente chiusa da una pellicola termosaldata su tutto il suo bordo periferico 107 ed atta ad essere rimossa prima dell’uso in laboratorio, in modo da evitare la fuoriuscita dei reagenti durante il trasporto.

In Fig. 9 è illustrata una configurazione preferita ma non esclusiva di un dispositivo per l’analisi multiparametrica, indicato globalmente con 1, che potrà adoperare una pluralità di cartucce 100 in accordo all’invenzione.

Il dispositivo 1 comprende essenzialmente una struttura portante 5 avente una pluralità di sedi 6 atte ad accogliere ognuna una corrispondente cartuccia 100 riempita con un campione da analizzare ed uno o più reagenti.

In particolare, la struttura portante 5 è provvista di una ruota 7 girevole intorno ad un asse centrale verticale X ed avente un bordo perimetrale 8 provvisto di una pluralità di sedi 6 aperte verso l’alto per consentire il prelievo e l’inserimento dei reagenti presenti nelle corrispondenti cartucce 100.

Nella configurazione illustrata sono presenti quaranta sedi 6 dimensionate per alloggiare corrispondenti cartucce portacampione 100.

Tuttavia, il numero di sedi 6 previste sulla ruota 7 non rappresenta un vincolo alla presente invenzione in quanto potrà variare anche in funzione delle dimensioni della ruota 7 e/o delle cartucce 100.

Perifericamente alla ruota di supporto 7 sono disposti mezzi 9 per il prelievo di uno dei reagenti alla volta presenti in una delle cartucce 100 ed il suo versamento o dosaggio all’interno della cuvetta in cui sarà stato preventivamente inserito il campione da analizzare o parte dello stesso, così da consentire l’avvio di una reazione predeterminata.

L’inserimento del campione potrà essere eseguito sia manualmente dal personale tecnico di laboratorio, che provvederà a prelevare il campione, o parte dello stesso, dal rispettivo pozzetto per introdurlo nella cuvetta, che in maniera automatica dagli stessi mezzi di prelievo 9 ovvero da ulteriori mezzi opportunamente predisposti.

I mezzi di prelievo 9 comprendono una stazione di stoccaggio 10 di una pluralità di puntali 11 del tipo usa e getta per il prelievo ed il dosaggio dei reagenti ed un braccio articolato motorizzato 12 mobile superiormente sia alla stazione di stoccaggio 10 che alla ruota girevole 7 per prelevare un puntale 11 alla volta dalla stazione di stoccaggio 10 ed eseguire il prelievo ed il successivo dosaggio di un reagente all’interno della cuvetta della corrispondente cartuccia 100.

La ruota 7, attraverso il suo moto girevole, preferibilmente di tipo discreto e comandato da un motore passo-passo, non visibile nelle figure, porterà selettivamente le sedi di alloggiamento 6, e di conseguenza le cartucce 100 presenti nelle stesse, in corrispondenza di una stazione 13 per l’analisi spettrofotometrica della reazione, secondo modalità descritte più chiaramente nel seguito.

La stazione di stoccaggio 10 comprende un piatto 14 montato superiormente alla ruota 7 e girevole coassialmente ed indipendentemente dalla stessa.

Il piatto 14 è provvisto di quattro alloggiamenti 15 disposti a formare una croce e dimensionati per alloggiare corrispondenti vaschette portapuntali 16.

Ogni vaschetta 16 sarà provvista di una pluralità di fori 17 che potranno essere riempiti con corrispondenti puntali 16, in modo che la stazione di stoccaggio 10 possa contenere un elevato numero di puntali 11 al fine di poter eseguire un elevato numero di analisi in sequenza.

Il braccio articolato 12 sarà preferibilmente mobile con almeno tre gradi di libertà per poter traslare superiormente al piatto 14 ed alla ruota 7, lungo due direzioni ortogonali su un piano orizzontale, e poter variare la sua quota in salita e discesa in modo da prelevare i puntali 11 dalla stazione di stoccaggio 10 e successivamente portarsi in corrispondenza dei vari pozzetti 103 delle cartucce portacampione 100 per eseguire il prelievo dei reagenti ed il loro dosaggio all’interno della cuvetta contenente il campione da analizzare.

Secondo varianti non illustrate, il braccio 12 potrà avere anche un numero diverso di gradi di libertà e potrà essere anche antropomorfo.

Opportunamente, la parte mobile del braccio 12 sarà provvista alla sua estremità di un elemento di aggancio dei puntali, ad esempio un perno tubolare che andrà ad inserirsi a misura all’interno del colletto del pozzetto 103 selezionato.

Inoltre, l’elemento di aggancio sarà collegato a mezzi di aspirazione 18, ad esempio di tipo idrodinamico, oleodinamico o pneumatico, quale un pistoncino ad aria compressa a doppio effetto o azionatore similare, atti a consentire il prelievo dei reagenti dai pozzetti P all’interno del puntale 11 di volta in volta agganciato ed il successivo rilascio del reagente nella cuvetta contenente il campione da analizzare.

Nella configurazione illustrata i mezzi di aspirazione 18 comprendono una pompa 23 collegata ad una o più elettrovalvole unidirezionali, la cui apertura/chiusura selettiva permetterà di aspirare/dispensare i reagenti nei vari pozzetti 103 della cartuccia 100. I mezzi di aspirazione 18 potranno anche comprendere un serbatoio di acqua distillata, non visibile, collegato alla suddetta pompa 23 per poter prelevare/dispensare il liquido qualora necessario, ad esempio per la pulizia della cuvetta o per diluire la reazione. In posizione affiancata al braccio articolato 12 è inoltre prevista una stazione di scarico 19 dei puntali 11 usati. La stazione di scarico 19 presenta un foro 20 per l’inserimento e lo scarico dei puntali 11 e che è collegata ad uno scomparto di raccolta dei puntali usati previsto all’interno di un cassetto estraibile 21 posto nella parte inferiore dell’intelaiatura 2.

La stazione di analisi spettrofotometrica 13 sarà opportunamente configurata per operare con un ampio spettro di lunghezze d’onda sia nel visibile che nello spettro UV ed anche nell’infrarosso ed operare in chemiluminescenza.

Preferibilmente, la stazione di analisi spettrofotometrica 13 potrà operare con almeno dodici lunghezze d’onda per eseguire una ampia serie di dosaggi con un unico strumento ed in automatico, con sensibile risparmio di tempo e di costi.

In maniera esemplificativa lo spettrofotometro potrà operare con i seguenti valori di lunghezze d’onda: 340, 405, 450, 505, 546, 578, 620, 700 nm.

Per ulteriori analisi potranno essere inseriti altri filtri, ad esempio da 412nm o 430 nm o altri ancora, in maniera personalizzabile, essendoci 12 posizioni nel disco dello spettrofotometro da poter utilizzare.

La stazione di analisi 13 comprenderà un supporto portafiltri avente una scheda elettronica per la lettura dei valori nello spettro del visibile e degli UV ed un disco scomponibile per l’alloggiamento dei filtri ottici.

Il disco sarà opportunamente applicato su un motore passo-passo per consentirne la rotazione e la selezione del filtro necessario, rilevando l’intensità di luce grazie ad un fotodiodo montato su una scheda elettronica.

Il dispositivo sarà poi completato da una stazione di lettura di codici a barre 22 disposta a monte della stazione di analisi 13 rispetto al senso di rotazione della ruota 7.

Lo scopo della stazione di lettura 22 sarà quello di riconoscere le informazioni riportate sul ognuno delle cartucce 100 ed inviarle ad un’unità elettronica di controllo provvista di scheda elettronica che gestirà i movimenti dei mezzi di prelievo 9.

In particolare, il codice a barre riporterà informazioni relative ai reagenti presenti nelle cartucce 100.

In luogo del codice a barre potrà essere prevista una diversa tipologia di codice, sia del tipo alfanumerico che di tipo grafico, quale un QR code o similare, oppure un tag di tipo RFID ed in tal caso anche la stazione di lettura sarà opportunamente configurata per poter rilevare le informazioni da tale codice.

Operativamente, il personale tecnico di laboratorio riceverà uno o più cartucce 100 al cui interno provvederà ad inserire il campione biologico da analizzare, che sarà generalmente inserito sempre all’interno di uno stesso pozzetto 102 in posizione predeterminata e nota al dispositivo.

La cartuccia 100 conterrà uno o più reagenti ed eventuali ulteriori sostanze necessarie per le analisi previste, quali ad esempio dei diluenti, in base al tipo di analisi che occorrerà eseguire.

Tali informazioni, inclusa anche la posizione di ciascun reagente all’interno delle cartucce 100, saranno riportate all’interno del codice a barre o codice similare per essere lette dalla stazione di lettura 22.

Le cartucce 100 saranno ricevute dal personale tecnico opportunamente sigillate mediante una pellicola superiore termosaldata che dovrà essere rimossa prima del loro posizionamento nelle apposite sedi di alloggiamento 6 della ruota 7.

Il personale tecnico preleverà il campione dalla provetta di raccolta e ne dispenserà la quantità prevista nel pozzetto 102 della cartuccia. Lo strumento, poi, in automatico preleverà l’aliquota necessaria al dosaggio e la dispenserà nel pozzetto 101.

Una volta che le cartucce 100 saranno posizionate sulla ruota 7, la rotazione di quest’ultima le condurrà in corrispondenza della stazione di lettura 22 in modo che il dispositivo possa acquisire le informazioni necessarie a poter procedere con l’analisi. Tali informazioni saranno acquisite dall’unità di controllo elettronico provvista di scheda elettronica che potrà comandare di conseguenza i mezzi di prelievo 9, secondo istruzioni prememorizzate per ogni tipo di analisi.

A questo punto il braccio articolato 12 preleva un puntale monouso 11 dalla stazione di stoccaggio 10 ed esegue sia il prelievo di una parte del campione, per inserirlo all’interno dell’apposita cuvetta già presente nel supporto, che il prelievo di uno dei reagenti, aspirandone la quantità necessaria, per inserirlo nella stessa cuvetta.

Il puntale 11 usato viene poi scaricato nel foro 20 della stazione di scarico 19 mentre la cartuccia 100 è trasportata dalla ruota 7 in corrispondenza della stazione di analisi spettrofotometrica 13 in cui si ha la lettura della reazione, dopo il dovuto tempo di attesa e/o incubazione e/o dopo ulteriori operazioni quali dispensazione/prelievo di ulteriori reagenti o soluzioni di lavaggio o di qualunque altro reagente necessario all’analisi.

Lo stesso campione potrà essere utilizzato per eseguire diverse tipologie di analisi, qualora richiesto, ovviamente ripetendo le operazioni descritte su ulteriori porzioni di campione che saranno prelevate mediante un nuovo puntale e disposte nella cuvetta, previo eventuale lavaggio della cuvetta stessa mediante opportuni detergenti che potranno essere previsti nello stesso supporto.

La cartuccia secondo l’invenzione è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nel concetto inventivo espresso nelle rivendicazioni allegate. Tutti i particolari potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti, ed i materiali e strumenti potranno essere diversi a seconda delle esigenze, senza uscire dall'ambito di tutela della presente invenzione.

Anche se la cartuccia è stata descritta con particolare riferimento alle figure allegate, i numeri di riferimento usati nella descrizione e nelle rivendicazioni sono utilizzati per migliorare l'intelligenza dell’invenzione e non costituiscono alcuna limitazione all'ambito di tutela rivendicato.

Claims (6)

1. Rivendicazioni 1. Una cartuccia per dispositivi per l’analisi multiparametrica di campioni, comprendente: - un primo pozzetto (101) atto a ricevere un campione da analizzare; - una pluralità di ulteriori pozzetti (103) per ricevere corrispondenti reagenti da mettere in contatto con il campione per l’avvio di una reazione predeterminata; caratterizzata dal fatto che detto primo pozzetto (101) è aperto ad entrambe le estremità ed è sagomato per alloggiare amovibilmente a misura una cuvetta per analisi spettrofotometrica in cui è preventivamente inserito il campione, i pozzetti (103) per i reagenti essendo organizzati in due o più serie di pozzetti differenziate nelle rispettive capacità per l’inserimento di quantità differenziate di reagenti.
2. 2. Cartuccia secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere quattro serie ognuna di tre pozzetti (101, 102, 103).
3. 3. Cartuccia secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere una area di presa (107) provvista di una faccia piana (108) per l’applicazione di un codice a barre o altra etichetta provvista di codice alfanumerico e/o grafico atto a fornire indicazioni in merito ai reagenti presenti in detti pozzetti (103).
4. 4. Cartuccia secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere, da parte opposta a detta area di presa rispetto a detti pozzetti (101, 102, 103), una sporgenza (108) per l’ancoraggio stabile e rimovibile ad un dispositivo di analisi multiparametrica (1).
5. 5. Cartuccia secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere una faccia superiore (106) provvista di una pluralità di fori per l’accesso ai rispettivi pozzetti (101, 102, 103), detta faccia superiore (106) essendo inizialmente chiusa da una pellicola termosaldata su tutto il suo bordo periferico (107) ed atta ad essere rimossa prima dell’inserimento di detta cuvetta in detto primo pozzetto (101).
6. 6. Cartuccia secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di essere usa e getta.