BR112019009993A2

BR112019009993A2 - aparelho de manipulação de líquido

Info

Publication number: BR112019009993A2
Application number: BR112019009993A
Authority: BR
Inventors: Pedrazzini Gianandrea
Original assignee: Inpeco Holding Ltd
Priority date: 2016-12-23
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2019-08-27
Also published as: IT201600130628A1; US20210132095A1; CN110168382A; JP2020503499A; AU2017383531A1; WO2018116261A1; RU2724312C1; EP3559677A1

Abstract

a presente invenção é relacionada a um aparelho de manipulação de líquido (1) compreendendo uma plataforma de trabalho (2) dotada de uma pluralidade de alojamentos (3) para a acomodação de produtos consumíveis (100) e definindo uma primeira porção (51) de uma superfície de trabalho (50) do aparelho (1) e uma plataforma de alimentação (4) dos produtos consumíveis (100) que define uma segunda porção (52) da superfície de trabalho (50) e compreende pelo menos uma estrutura modular (40) dotada de pelo menos uma armação de contenção (41) dos produtos consumíveis (100), em que a estrutura modular (40) é móvel com relação à plataforma de trabalho (2) para permitir o acoplamento e desacoplamento da armação de contenção (41) a partir da estrutura modular (40), e em que a armação de contenção (41) é dotada de um compartimento de contenção (42), capaz de permitir o empilhamento dos produtos consumíveis (100) abaixo da superfície de trabalho (50) e com uma abertura (43) na superfície de trabalho (50), capaz de dispor os produtos consumíveis (100) na superfície de trabalho (50) (figura 1).

Description

“APARELHO DE MANIPULAÇÃO DE LÍQUIDO” [0001] A presente invenção refere-se a um aparelho de manipulação de líquido, em particular de amostras de material biológico e de reagentes relativos.

[0002] No campo de aplicações de laboratório relacionadas ao campo de biologia molecular, é cada vez mais comum o uso de aparelhos de manipulação de líquido, ou plataformas de robô, capazes de mover líquidos biológicos, tipicamente através de pipetagem do líquido a partir de tubos de amostra biológica dispostos em uma linha de automação para serem transferidos em cavidades de placas dedicadas alojadas na própria plataforma.

[0003] O líquido biológico nas cavidades, adequadamente tratado de acordo com as exigências na plataforma, por exemplo, misturado com reagentes adequados, pode ser posteriormente dirigido, por meio robô da própria plataforma, para estações adicionais, dispostas na mesma plataforma ou operativamente conectadas à mesma, destinadas à análise da própria amostra.

[0004] O volume de operação desse tipo de plataforma robô aumentou significativamente durante os últimos anos, também em consideração do peso crescente dos processos relacionados a análises de biologia molecular no campo de medicina de laboratório, em que as amostras biológicas são coletadas “em bateladas” nas placas.

[0005] Um reabastecimento contínuo é, portanto, necessário para as plataformas acima mencionadas, do material denominado consumível, significando com aquele termo material descartável destinado a alojar uma vez e somente uma vez uma amostra biológica, ou uma batelada de amostras biológicas antes de ser eliminado.

[0006] O material consumível pode compreender, portanto, as próprias placas, tipicamente de formato retangular padrão e dotado de cavidades, bem como as pontas que, adequadamente fixadas aos meios de pipetagem robô, realizam a operação denominada pipetagem, ou extração precisa e liberação posterior de quantidades calibradas e normalmente pequenas de líquido biológico.

[0007] Muitas soluções são conhecidas para o reabastecimento de consumíveis a uma plataforma robô. Em algumas dessas soluções, entretanto, a inserção de

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2/20 consumíveis na plataforma ocorre manualmente, através do uso de um operador destinado a carregar o mesmo e que deve atuar necessariamente durante uma pausa na operação da plataforma. Além da variável relacionada a erro humano possível, a operação é em qualquer caso incômoda tanto porque um recurso de laboratório deve ser necessariamente usado, em intervalos regulares, para realizar tal função, como também em termos de tempo, uma vez que o reabastecimento de consumíveis deve necessariamente, como dito, ocorrer enquanto a plataforma não está em funcionamento.

[0008] Soluções conhecidas adicionais fornecem uma automação de meio de reabastecimento de consumíveis para a plataforma. Essas soluções são obtidas através da criação de uma área de armazenagem vertical dos próprios consumíveis na proximidade imediata da plataforma, ou tipicamente no lado da mesma e além da superfície de trabalho da própria plataforma, adjacente a uma área de trabalho para a qual os consumíveis devem ser dirigidos. É entendido que essa área de armazenagem, caracterizada como um monte de consumíveis, que se desenvolve superando em altura a superfície de trabalho da plataforma, ocupa um volume frequentemente considerável e representa um limite físico ao movimento ao longo daquela direção do braço robótico destinado a segurar e mover os consumíveis em direção à área de trabalho seguinte, acima mencionada.

[0009] Outras soluções conhecidas resolvem esse problema por posicionar a área de armazenagem vertical de consumíveis em uma região adjacente a plataforma e que não perturba o fluxo normal de consumíveis a partir de uma área de trabalho para outra, portanto não representando qualquer obstáculo físico ao movimento dos próprios consumíveis. Nesse caso, como descrito, por exemplo, na patente italiana no. 1411854 pelo Requerente, pode haver armazéns de armazenagem de consumíveis, capazes de reabastecer a plataforma robô com novos consumíveis periodicamente e/ou quando necessário. Esses armazéns (também mencionados como “hotéis de consumíveis”) não são, entretanto, integrados na plataforma. Como consequência, um decurso discreto de tempo é necessário até que, começando a partir do interior de tais armazéns, os consumíveis finalmente atinjam a plataforma, e

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3/20 além disso a presença do sistema de transporte e carga de consumíveis aumenta o design e custos de fabricação do aparelho inteiro.

[0010] Além disso, todos os sistemas de armazenagem de consumíveis descritos acima têm um tamanho fixo, isto é, não são modulares nem, portanto, adaptáveis de acordo com um aumento ou diminuição do número de consumíveis dos quais é necessário reabastecer a plataforma.

[0011] EP-1275966 descreve um analisador com meio de alimentação de consumíveis associado de modo deslizante ao analisador.

[0012] US-6299840 descreve um aparelho de manipulação de líquido compreendendo uma plataforma de trabalho e meio de alimentação de consumíveis associado de modo deslizável com a plataforma de trabalho.

[0013] O objetivo da presente invenção é fornecer um aparelho a ser usado em aplicações de biologia molecular destinados à transferência de líquidos biológicos através do uso de produtos consumíveis, móveis em um modo automatizado.

[0014] Outro objetivo do aparelho é ter uma área de armazenagem dos produtos consumíveis acima mencionados, integrada no aparelho e que não obstrui fisicamente a ação de meio robô opcionalmente presente no aparelho. Os consumíveis devem ser capazes de ser rapidamente retirados quando necessários em direção a uma área do aparelho onde há necessidade dos mesmos.

[0015] Por último, um objetivo é que a área de armazenagem de produtos consumíveis seja modular, ou escalável de acordo com as necessidades mutantes e volume de trabalho do aparelho, portanto, recuperando aquela porção da área de armazenagem não mais dedicada à armazenagem de consumíveis e dedicando à mesma a outras atividades.

[0016] Esse e outros objetivos são obtidos por um aparelho como definido na reivindicação 1.

[0017] Vantajosamente, é possível mover a plataforma de alimentação independentemente da plataforma de trabalho, sem qualquer limitação física entre as plataformas embora formem uma única superfície de trabalho quando lado a lado.

[0018] Essas e outras características da presente invenção aparecerão mais

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4/20 claramente a partir da seguinte descrição detalhada de uma modalidade da mesma, feita por meio de um exemplo não limitador com referência às figuras em anexo, nas quais:

[0019] A figura 1 mostra uma vista em perspectiva do aparelho de manipulação de líquido de acordo com a presente invenção;

[0020] A figura 2 mostra uma vista em perspectiva da plataforma de alimentação de produtos consumíveis do aparelho da figura 1, compreendendo duas estruturas modulares dotadas de armações de contenção;

[0021] A figura 3 mostra uma vista em perspectiva da armação de contenção da figura 2;

[0022] A figura 4 mostra uma vistas lateral da armação de contenção da figura 3; [0023] As figuras 5A, 5B mostram duas vistas em perspectiva de um detalhe da parte superior da armação de contenção da figura 3, mutuamente girada em 180^Q com relação ao eixo geométrico vertical;

[0024] A figura 6 mostra uma vista em perspectiva de uma estrutura modular da figura 2, isenta de armações de contenção.

[0025] Um aparelho de manipulação de líquido 1 de acordo com a presente invenção, em particular capaz de operar no campo de biologia molecular, é mostrado na figura 1 de acordo com uma modalidade preferida. Tal aparelho de manipulação de líquido 1 compreende uma plataforma de trabalho 2 dotada de uma pluralidade de alojamentos 3 para a acomodação de produtos consumíveis 100 destinados a alojar líquidos biológicos que necessitam ser transferidos e/ou analisados no mesmo aparelho 1 e/ou em um ou mais dos dispositivos analisadores de um laboratório. Em particular, a categoria de produtos consumíveis 100 pode compreender placas com cavidades (cujo número padrão é normalmente 96), pontas e opcionalmente outros tipos de produtos consumíveis não descritos nas modalidades que serão detalhadas a seguir.

[0026] A plataforma de trabalho 2 define, em particular com relação a seu plano horizontal que abriga os alojamentos 3 para a acomodação de produtos consumíveis 100, uma primeira porção 51 de uma superfície de trabalho 50 do mesmo aparelho 1,

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5/20 destinado como o plano onde os consumíveis 100 são acomodados durante as várias etapas de trabalho dos meios constituindo o aparelho 1.

[0027] O aparelho 1 compreende, vantajosamente, em uma posição ao longo com relação à plataforma de trabalho 2, uma plataforma de alimentação 4 de produtos consumíveis 100. Tal plataforma de alimentação 4 define, em particular com relação a seu plano horizontal disposto no mesmo plano horizontal da plataforma de trabalho 2, uma segunda porção 52 da superfície de trabalho 50 do aparelho 1. A função da plataforma de alimentação acima mencionada 4 é realizar o reabastecimento contínuo de produtos consumíveis 100 para o aparelho 1, e particularmente em direção à plataforma de trabalho 2, de acordo com as necessidades mutantes e situações que podem ocorrer no laboratório.

[0028] A manipulação dos produtos consumíveis 100 no aparelho 1 é realizada por meios de agarramento adequados 5 que fazem parte do mesmo aparelho 1. Esses são obtidos, na modalidade descrita na presente invenção, por um dispositivo adequado dotado em suas extremidades de um par de paredes móveis, ou elementos de agarramento móveis, capazes de segurar vantajosamente o produto consumível único 100 a partir dos dois lados opostos para mover o mesmo pelo menos até a superfície de trabalho 50 do aparelho 1, e opcionalmente também ao longo das direções perpendiculares à superfície de trabalho acima mencionada, 50, desse modo permitindo que os produtos consumíveis 100 sejam posicionados quase em qualquer lugar no espaço de trabalho do aparelho 1.

[0029] Além disso, o aparelho 1 é adicionalmente dotado de meio de pipetagem adequado 6 de líquidos capaz de mover os líquidos acima mencionados pelo menos na primeira porção 51 da superfície de trabalho 50 ou também além em porções adicionais. Como mostrado na figura 1, os meios de pipetagem 6 compreendem uma pluralidade de elementos de pipetagem dispostos substancialmente lado a lado e capazes de serem independentemente espaçados ao longo de um mesmo eixo geométrico horizontal. Tipicamente, os elementos de pipetagem acima mencionados trabalham em paralelo, extraindo uma quantidade específica de líquido a partir de um número correspondente de recipientes que já estão na plataforma de trabalho 2 ou ao

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6/20 longo de uma planta de automação de laboratório (não mostrada).

[0030] Tanto os meios de agarramento 5 como os meios de pipetagem 6 são montados de modo deslizável pelo menos acima da plataforma de trabalho 2, para serem capazes de mover os produtos consumíveis 100 na própria plataforma de trabalho 2. Em particular, os dois meios 5 e 6 são respectivamente acoplados, de modo a serem móveis, para a estrutura de suporte relativa, que por sua vez são acoplados, de modo a serem móveis, para uma viga fixa. A cada estrutura de suporte é, portanto, assegurada a liberdade de deslizar com relação à viga fixa acima mencionada. Na modalidade mostrada na figura 1, as estruturas de suporte permitem mover, por deslizamento, os meios de agarramento relativo 5 e meios de pipetagem 6 ao longo de uma direção correspondendo ao comprimento maior do aparelho 1 e, como consequência, da plataforma de trabalho2. Por sua vez, os meios de agarramento 5 e meios de pipetagem 6 são capazes de mover com relação à estrutura de suporte correspondente nas direções cartesianas restantes.

[0031] O gerenciamento das operações realizadas pelo aparelho 1, em particular pelos meio de agarramento 5 e meio de pipetagem 6, acima mencionados é realizado por uma unidade de controle central 10 (mostrada como exemplo com uma linha tracejada na figura 1). Isso é destinado a gerenciar a manipulação de líquidos e de produtos consumíveis 100 por toda a duração do ciclo de operação e ao longo da extensão inteira do aparelho 1, tanto na plataforma de trabalho 2 como na plataforma de alimentação 4. A unidade de controle central 10 pode, por exemplo, ser feita por um computador dotado de um software residindo no mesmo e projetado para gerenciar os componentes acima mencionados.

[0032] Com referência à plataforma de alimentação 4 de produtos consumíveis 100, é, portanto, disposto abaixo da viga fixa acima mencionada, desse modo permitindo que pelo menos os meios de agarramento 5 se movam acima da própria plataforma de alimentação 4 e também além como subsequentemente descrito em detalhe. Tal plataforma de alimentação 4 compreende pelo menos uma estrutura modular 40 que, na modalidade preferida mostrada na figura 2, é configurada como uma linha de fornecimento de produtos consumíveis 100, acoplada ou removível como

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7/20 desejado a partir do aparelho 1 para aumentar ou reduzir o volume de produtos consumíveis 100 a serem tornados disponíveis para o próprio aparelho 1.

[0033] Portanto, em particular, mais estruturas modulares 40 podem estar uma ao longo da outra, desse modo compondo, tudo junto, a plataforma de alimentação 4. Como mostrado na figura 1, na presente modalidade a plataforma de alimentação 4 é dotada de duas estruturas modulares 40 dispostas uma ao longo da outra.

[0034] Cada estrutura modular 40 é dotada de pelo menos uma armação e contendo 41 de produtos consumíveis 100, em que os produtos consumíveis 100 são fisicamente acomodados, verticalmente empilhados dentro da mesma. Para essa finalidade, a estrutura modular 40 é dotada de uma pluralidade de alojamentos independentes 400 (figura 6) cada um destinado a alojar uma armação de contenção 41.

[0035] Cada alojamento independente 400 compreende guias verticais 410, que facilitam a inserção da armação de contenção 41 no próprio alojamento 400, e, preferivelmente, meio de travamento (não mostrado) colocado na base de cada alojamento independente 400 e funcional para o acoplamento da armação de contenção 41 com a estrutura modular 40.

[0036] Cada armação de contenção 41 deve ser normalmente fornecida para assegurar o funcionamento e a troca de informações com o resto do aparelho 1. Para essa finalidade, cada alojamento independente 400 compreende pelo menos um meio 420 para fornecimento de energia e fornecimento de dados que são vantajosamente acoplados a pelo menos um alojamento de acoplamento 430 (figura 4) dos meios acima mencionados 420 para fornecimento de energia e fornecimento de dados, do qual cada armação de contenção 41 é fornecida.

[0037] Vantajosamente, cada estrutura modular 40 compreende uma pluralidade de armações de contenção 41, que são dispostas lado a lado ao longo de pelo menos uma das duas direções da superfície de trabalho 50 do aparelho 1. Em particular, na modalidade descrita na presente invenção, as armações de contenção 41 de cada estrutura modular 40 são dispostas lado a lado ao longo da direção menor da superfície de trabalho 50, isto quer dizer ao longo da direção menor do aparelho 1.

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8/20 [0038] A extensão da estrutura modular 40 na direção identificada pelas armações de contenção 41 ao longo uma da outra, pode ser igual àquela da plataforma de trabalho 2 ou ser menor. Em particular, no caso de uma extensão menor da estrutura modular 40 com relação à plataforma de trabalho 2, a porção da área da superfície de trabalho 50 não ocupada pela estrutura modular 40 ao longo da direção de flanquear acima mencionada das armações de contenção 41 pode ser usada para alojar outros elementos, e opcionalmente outros alojamentos 3 para acomodar produtos consumíveis 100, portanto definindo uma área adicional, ou porção, da plataforma de trabalho 2. Mesmo se, temporariamente ou não, a ausência de uma ou mais armações de contenção 41 ocupa em uma estrutura modular 40, a área livre relativa da superfície de trabalho 50 pode ser temporariamente coberta com uma placa auxiliar e, portanto, contribuir em ser parte da plataforma de trabalho 2 e de alojamentos opcionais 3 da mesma para a acomodação de produtos consumíveis 100.

[0039] Cada estrutura modular 40 é, portanto, móvel com relação à plataforma de trabalho 2 e isso permite, além de adicionar ou remover totalmente a própria estrutura modular 40 a partir do aparelho 1, também acoplar ou desacoplar uma armação de contenção específica 41 a partir da estrutura modular 40 separada da plataforma de alimentação 4, e, portanto, do aparelho 1. Para essa finalidade, a estrutura modular 40 é dotada de meio de manipulação 44, mostrado em maior detalhe na figura 2, para mover a estrutura modular 40 ao longo de uma das duas direções da superfície de trabalho 50, desse modo separando a mesma da plataforma de trabalho 2. Na modalidade preferida, tal meio de manipulação 44 permite realizar a separação da estrutura modular 40 a partir da plataforma de trabalho 2 ao longo da dimensão menor da superfície de trabalho 50 ou do aparelho 1.

[0040] A plataforma 4 é, portanto, dotada de meios de manipulação 44, que são independentes e desconectados da plataforma de trabalho 2, de modo que a plataforma 4 possa estar separadamente ao longo da plataforma de trabalho 2.

[0041] Tais meios de manipulação 44 compreendem, de preferência um sistema de guia de deslizamento, por exemplo, feito por roletes adequados dispostos na base da estrutura modular 40 que facilitam o acoplamento e desacoplamento por

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9/20 deslizamento, por exemplo, no piso de um laboratório de análise, bem como guias horizontais (não mostrados nas figuras) capazes de dirigir adequadamente a translação da estrutura modular 40 tanto durante a etapa de inserção como durante a etapa de remoção da mesma.

[0042] A armação convencional 41 é dotada de um compartimento de contenção mostrado por meio de um exemplo nas figuras 3, 4. Tal compartimento de contenção 42 permite o empilhamento de produtos consumíveis 100 abaixo da superfície de trabalho 50 do aparelho 1, e em particular abaixo da segunda porção 52 do mesmo, definido pela plataforma de alimentação 4 dos produtos consumíveis 100. Além disso, a armação de contenção 41 compreende adicionalmente uma abertura disposta na superfície de trabalho 50 (figuras 3, 5A, 5B), que permite dispor os produtos consumíveis 100 na mesma superfície de trabalho 50. Como consequência, em cada armação de contenção 41, o produto consumível mais alto 100 em cada monte de produtos é disposto na abertura 43: pode desse modo ser seguro pelos meios de agarramento 5 e movido em outro ponto do aparelho 1. O compartimento de contenção 42 é preferivelmente definido por paredes adequadas da armação de contenção 41, por meio de um exemplo não mostrado nas figuras 3, 4 acima mencionadas. Tais paredes permitem definir uma estrutura de contenção dos produtos consumíveis 100, cuja inserção ou a extração pode ser realizada através da abertura 43.

[0043] A manipulação dos produtos consumíveis 100 em direção à superfície de trabalho 50 é realizada por meio adequado fornecido nas próprias armações de contenção 41. Na modalidade preferida, tais meios são mutuamente independentes para cada armação de contenção e compreendem uma pluralidade de componentes, descritos em maior detalhe a seguir. Cada armação de contenção 41 compreende uma placa de suporte 46 que é disposta no compartimento de contenção 42 paralelo à superfície de trabalho 50 do aparelho 1. A placa de suporte 46 sustenta os produtos consumíveis 100 empilhados na armação de contenção 41, em particular o produto consumível 100 em uma posição mais baixa, entre todos aqueles alojados por uma armação de contenção única 41, é disposto diretamente na placa de suporte 46. Além

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10/20 disso, a placa de suporte 46 é móvel no compartimento de contenção 42, acima mencionado, para permitir a manipulação de produtos consumíveis 100, de acordo com o que é descrito a seguir.

[0044] Na armação de contenção 41 há, realmente, um dispositivo de manipulação 47 da placa de suporte 46, capaz de mover e dispor os produtos consumíveis 100 empilhados sobre a placa de suporte 46 na abertura 43 da própria armação de contenção 41, isto quer dizer na superfície de trabalho 50. Tal dispositivo de manipulação 47 compreende, na modalidade preferida descrita na mesma, um motor elétrico operativamente conectado à placa de suporte 46 nas duas direções opostas, isto é, no movimento para cima, para dispor os produtos consumíveis 100 na abertura 43 de modo que possam ser seguros pelos meios de agarramento 5, ou no movimento para baixo, para dispor os produtos consumíveis 100 em direção à base do compartimento de contenção 42.

[0045] A manipulação da placa de suporte 46 define, portanto, um compartimento de contenção 42 com um volume variável, em que a própria placa de suporte 46 constitui a base móvel. Como mostrado nas figuras 3 e 4, a armação de contenção 41 é, portanto, dividida em duas porções pela placa de suporte acima mencionada 46, permitindo a separação dos componentes dedicados à manipulação da placa de suporte 46 a partir do compartimento de contenção 42 destinado á contenção dos produtos consumíveis 100.

[0046] A armação de contenção 41 compreende ainda um sensor de presença 48, colocado na abertura 43 e tendo a tarefa de detectar a presença de um produto consumível 100 na abertura 43, no nível da abertura da superfície de trabalho 50.

[0047] Ainda na abertura 43, a armação de contenção 41 compreende ainda um dispositivo de travamento do produto consumível 100, para facilitar o agarramento do produto consumível 100 pelos meios de agarramento 5. Na presente modalidade, o dispositivo de tratamento compreende um par de elementos de travamento 49A, 49B dispostos em lados opostos da abertura 43 (figuras 5A, 5B). esses são móveis entre uma posição de descanso, em que o produto consumível 100 é livre do dispositivo de travamento e pode, portanto, ser seguro pelos meios de agarramento 5, e uma posição

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11/20 de trabalho, em que o produto consumível 100 é travado pelo dispositivo de travamento e, portanto, não pode sair da armação de contenção 41. A manipulação do dispositivo de travamento ocorre preferivelmente por meios de fornecimento pneumáticos que, na modalidade preferida, são dispostos na porção da armação de contenção 41 que contém o dispositivo de manipulação acima mencionado, 47. [0048] A plataforma de alimentação 4 compreende ainda meios de cobertura 45, mostrado nas figuras 2 e 6, operativamente conectado à estrutura modular 40 e ao aparelho 1 e que definem uma superfície de cobertura durante a manipulação da própria estrutura modular 40. Em particular, tais meios de cobertura 45 compreendem na modalidade descrita na mesma uma pluralidade de fitas de proteção cada respectivamente conectada a cada estrutura modular 40 a partir do lado oposto com relação àquele de acoplamento ou desacoplamento a partir do aparelho 1. Desse modo, quando um operador prossegue para a manipulação da estrutura modular 40, movendo a mesma na direção oposta do aparelho 1, a área da segunda porção 52 da superfície de trabalho 50 é cobertura pela fita adequadamente desenrolada do lado fixo do aparelho 1. Tal característica técnica, portanto, permite assegurar que a área acima mencionada possa ser protegida durante a manipulação da estrutura modular 40 de referência evitando o acesso casual de objetos ou impurezas de qualquer tipo. [0049] Como anteriormente descrito, o aparelho 1 compreende uma unidade de controle central 10 destinada ao gerenciamento da manipulação de líquidos e de produtos consumíveis 100. Além disso, a plataforma de alimentação 4 compreende uma unidade de controle periférico (não mostrada) capaz de armazenar na memória o tipo de produto consumível 100 e a quantidade de produto consumível 100 contida em cada armação de contenção 41. A unidade de controle periférico pode, por exemplo, ser realizada por um painel de controle eletrônico dotado de um software residente projetado para gerenciar as armações de contenção 41.

[0050] A unidade de controle periférico é operativamente conectada, por exemplo, por uma conexão CANBUS ou pelos meios acima mencionados 420 para fornecimento de energia e fornecimento de dados, a cada armação de contenção 41 de modo a ser capaz de gerenciar as armações de contenção acima mencionadas 41

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12/20 ou simplesmente usar as informações recebidas por esses para implementar funções adicionais.

[0051] A unidade de controle periférico acima mencionada é, na realidade, conectada à unidade de controle central 10 com a qual é capaz de trocar informações relacionadas a cada das armações de contenção 41 e/ou das estruturas modulares 40. Para essa finalidade, uma unidade de exibição 20, mostrada na figura 1, é fornecida no aparelho 1 e operativamente conectada à unidade de controle central 10. As informações acima mencionadas relativas ao tipo e/ou quantidade de produto consumível 100 para cada armação de contenção 41 podem, portanto, ser usado para criar uma representação virtual na unidade de exibição 20 em favor do operador do aparelho 1.

[0052] A unidade de exibição 20 é vantajosamente um tablet que, através de uma interface de Usuário gráfico (GUI) prática, permite que o operador sempre tenha sob controle quantos e quais produtos consumíveis 100 estão presentes em cada das armações de contenção 41 presentes nas estruturas modulares 40 da plataforma de alimentação 4. Além disso, através de tal unidade de exibição 20, operativamente conectada, por exemplo, diretamente, à unidade de controle periférico ou indiretamente através da unidade de controle central 10, o operador pode inicialmente definir o tipo e a quantidade de produtos consumíveis 100 dispostos em uma armação de contenção específica 41. Desse modo, devido à comunicação entre a unidade de controle periférico e a unidade de exibição 20, a situação de enchimento de cada armação de contenção 41 é sempre atualizada em tempo real.

[0053] Em uma modalidade alternativa, a unidade de exibição 20 não foca na plataforma de alimentação 4, porém também é capaz de representar em tempo real a disposição dos produtos consumíveis 100 mesmo na primeira porção 51 da superfície de trabalho 50 definida pela plataforma de trabalho 2. Tal virtualização adicional é preferivelmente gerenciada pela unidade de controle central 10, que é capaz de armazenagem em memória o tipo de produto consumível 100 movido pelos meios de agarramento 5 bem como as coordenadas relativas à disposição dos mesmos na superfície de trabalho 50.

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13/20 [0054] Em uma modalidade adicional, não mostrado, a unidade de controle periférica fornecida para a plataforma de alimentação pode ser substituída por uma pluralidade de unidades de controle periférico, uma para cada armação de contenção. [0055] De acordo com uma modalidade adicional, não mostrada, uma única unidade de controle gerencia totalmente o aparelho, isto é, tanto as funções relacionadas à plataforma de trabalho, como a manipulação relativa dos meios de agarramento e dos meios de pipetagem, e as funções relacionadas à plataforma de alimentação dos produtos consumíveis.

[0056] O aparelho 1 pode fornecer finalmente, em uma modalidade preferida, uma plataforma de trabalho suplementar 7 (mostrada na figura 1), ao longo da plataforma de alimentação 4 de modo a ser oposta à plataforma de trbalho2. A plataforma de trabalho suplementar acima mencionada 7 define uma superfície de trabalho suplementar 70, situada preferivelmente na mesma superfície de trabalho 50 anteriormente descrita. Na modalidade mostrada, tal plataforma de trabalho suplementar 7 compreende uma correia transportadora 71 de produtos consumíveis 100, por exemplo, para alimentar os produtos consumíveis acima mencionados 100 anteriormente processados na plataforma de trabalho 2 para um ou mais analisadores ou instrumentos auxiliares, e um ou mais compartimentos de descarga 72 para os produtos consumíveis usados 100 e, portanto, serem eliminados. Em consideração das funções realizadas na plataforma de trabalho suplementar 7, a superfície de trabalho suplementar 70 deve ser facilmente atingível pelos meios de agarramento 5 dos produtos consumíveis 100 e, portanto, pela viga de deslizamento na qual os próprios meios de agarramento 5 são fixos. Uma plataforma de alimentação 4, de acordo com a presente invenção, permite a obtenção de tal acesso simplificado também para a plataforma de trabalho suplementar 7, enquanto assegura um gerenciamento ótimo dos produtos consumíveis 100 e mantém uma alta modularidade.

[0057] A plataforma de trabalho suplementar 7 compreende meios de manipulação 77 independentes e desconectados dos meios de manipulação 44 da plataforma de alimentação 4, e independente e desconectado da plataforma de

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14/20 plataforma 2.

[0058] A seguir, a operação do aparelho 1 é descrita, de acordo com a modalidade preferida, mostrada nas figuras em anexo.

[0059] O aparelho de manipulação de líquido 1 é destinado a alojar, ao longo de sua superfície de trabalho 50, amostras de líquido biológico, opcionalmente misturando as mesmas com reagentes adequados e subsequentemente orientando as mesmas para instrumentos automatizados adicionais operativamente conectados ao aparelho 1 (não mostrado nas figuras em anexo), por exemplo, na plataforma de trabalho suplementar acima mencionada 7.

[0060] O material biológico, opcionalmente saindo dos recipientes de produtos biológicos que são parados ao longo de uma planta de automação de laboratório operativamente conectada ao aparelho 1, é extraído pelos meios de pipetagem de líquido 6 e é dirigido a um dos alojamentos 3 para a acomodação de produtos consumíveis 100 dos quais a plataforma de trabalho 2 do aparelho 1 é fornecida, tal extração e orientação do material biológico sendo gerenciada pela unidade de controle central 10, por exemplo, de acordo com protocolos de trabalho predeterminados adequados.

[0061] Para essa finalidade, é necessário antecipadamente que já haja um produto consumível 100 no alojamento acima mencionado 3, por exemplo, uma placa com cavidades prontas para acomodar o material biológico extraído pelo meios de pipetagem 6. Outros alojamentos 3 podem, por outro lado, alojar um tipo diferente de produtos consumíveis 100, isto é, as pontas de substituição para os meios de pipetagem 6, a serem usados no caso de uma extração posterior de líquido biológico. [0062] Qualquer que seja o tipo de produto consumível 100 a ser movido em um dos alojamentos 3 da plataforma de trabalho 2, deve ser recuperado da plataforma de alimentação 4, que atua como um armazém de armazenagem real de produtos consumíveis 100 de qualquer tipo.

[0063] Assumindo que a plataforma de alimentação 4, e portanto todas as estruturas modulares 40, inicialmente vazias, isto é, livres de produtos consumíveis 100, é certamente necessário inserir uma ou mais armações de contenção 41 de

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15/20 produtos consumíveis 100, independentemente do fato de que uma ou todas as estruturas modulares 40 fornecidas no aparelho 1 é cheia ou não. Para essa finalidade, o operador desacopla a estrutura modular 40 a partir da superfície de trabalho 50, fazendo com que a estrutura modular acima mencionada 40 deslize por meio do meios de manipulação 44 dos quais é fornecido. Após o desacoplamento ocorrer, o operador pode inserir as armações de contenção 41 já equipadas com produtos consumíveis 100 empilhados em um alojamento independente livre 400 e então, a reposição da estrutura modular cheia 40. Tais operações podem, portanto, ser opcionalmente repetidas por uma estrutura modular seguinte 49 que requer reabastecimento.

[0064] Com relação à operação de inserir produtos consumíeis 100 em uma única armação de contenção 41, o operador decide tipicamente a partir do início quantos e quais produtos consumíveis 100 necessita e, portanto, quantos e quais dos mesmos devem ser inseridos em cada armação de contenção 41. Quando a armação de contenção 41 é acomodada no alojamento independente relativo 400 de uma estrutura modular 40, o operador pode definir a quantidade de produto consumível 100 através da unidade de exibição 20 do aparelho 1 de modo que mesmo a unidade de controle periférico e/ou a unidade de controle central 10 são dotadas de tais dados. As informações podem também se referir ao tipo de produto consumível inserido 100, uma vez que tipos diferentes de produtos consumíveis 100 (por exemplo, placas ao invés de recipientes de ponta) têm alturas diferentes e, portanto, exigem ajustes e movimentos diferentes de acordo com a seguinte manipulação dos meios de agarramento 5. Naturalmente, é essencial que em uma única armação de contenção 41 os produtos consumíveis 100 sejam por tipo homogêneo.

[0065] A descrição anterior em relação à carga, e o que segue em relação à operação, se refere a uma única armação de contenção 41: é bem entendido que o mesmo identicamente se aplica a todas as armações de contenção 41 do aparelho 1 envolvido em uma operação de carga e/ou manipulação similar de produtos consumíveis 100.

[0066] Após término das operações de carga, a placa de suporte 46 da armação

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16/20 de contenção 41 está inicialmente em uma posição de “extremidade inferior”, isto é, na extremidade mais baixa da armação de contenção 41 da qual constitui a base. Após tal carga ser realizada e a estrutura modular 40 reinserida na superfície de trabalho 50, a unidade de controle periférico aciona a elevação da placa de suporte 46 para cima, por meio do motor elétrico 47.

[0067] A comunicação entre a unidade de controle periférico e cada armação de contenção 41 ocorre devido aos meios 420 de fornecimento de energia e fornecimento de dados fornecidos para cada alojamento independente 400 da estrutura modular 40 e, em particular, devido ao alojamento de acoplamento 430 9figura 4) de tais meios 420 do fornecimento de energia e fornecimento de dados dos quais cada armação de contenção 41 é fornecida.

[0068] A placa de suporte 46 se eleva para permitir que o sensor de presença 48 detecte a presença do primeiro produto consumível empilhado 100 quando esse atinge a abertura 43 da superfície de trabalho 50.

[0069] Nesse ponto os elementos de travamento 49A, 49B podem ser usados para reter o produto consumível 100 disposto imediatamente abaixo do primeiro produto empilhado. Posteriormente, os meios de agarramento 5 podem pegar livremente o primeiro produto consumível empilhado 100, livre de travamento, para mover o mesmo onde necessário, de acordo com o protocolo fornecido contido na unidade de controle central 10 do aparelho 1.

[0070] As informações, anteriormente adquiridas pela unidade de controle periférico, relacionadas ao tipo de produto consumível 100 contido na armação de contenção 41, assegura que, após o produto consumível 100 disposto no topo da pilha ser removido, o motor elétrico 47 já sabe quanto é necessário para elevar a placa de suporte 46 para trazer o próximo produto consumível 100, que está em uma posição imediatamente abaixo daquele removido há pouco, na abertura 43 e faz com que, portanto, detecte novamente pelo sensor de presença 48. Tal manipulação pode ocorrer, por exemplo, usando um codificador do motor elétrico que assegura um movimento preciso da placa de suporte 46.

[0071] Para alguns tipos de produtos consumíveis 100, em particular recipientes

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17/20 de ponta que devem engatar os meios de pipetagem de líquido 6, uma cobertura é fornecida que deve ser removido antes de realizar o agarramento do produto consumível efetivo 100. Nesse caso, para cada produto consumível 100 posicionado na abertura 43 o movimento dos elementos de travamento 49A, 49B bem como dos meios de agarramento 5 é realizado duas vezes, primeiramente para pegar a cobertura e então pegar o produto consumível efetivo 100. Tudo é adequadamente gerenciado pela unidade de controle central 10, auxiliada pela unidade de controle periférico para gerenciar os elementos de travamento acima mencionados 49A, 49B de acordo com o tipo de produto consumível 100 fornecido na armação de contenção relativa 41.

[0072] O aparelho 1 é capaz de gerenciar adequadamente a situação em que, incorretamente, um produto consumível 100 disponível na abertura 43 da armação de contenção 41 é manualmente removido por um operador, por exemplo quando o aparelho 1 é não operatório. Nesse caso a remoção do produto consumível 100, não sendo realizada pelos meios de agarramento 5, não seria adequadamente registrada pela unidade de controle periférico. Entretanto, quando a operação do aparelho 1 é recuperada, a placa de suporte 46 de cada armação de contenção 41 é levantada para tornar disponível na abertura 43 o produto consumível 100 seguinte, e o último é adequadamente detectado pelo sensor de presença 48. As informações relacionadas à altura na vertical da placa de suporte 46, ao longo do compartimento de contenção 42, juntamente com as informações na altura ocupadas por cada produto consumível 100 contido no mesmo, permite que a unidade de controle periférico deduza o número de produtos consumíveis restantes 100, a saber que o produto consumível anterior 100 tenha sido removido.

[0073] Como alternativa para a entrada manual das informações relacionadas à altura do produto consumível 100, em que isso não é indiretamente deduzido das informações relacionadas a seu tipo, o aparelho 1 e, em particular, a plataforma de alimentação 4, é capaz de automaticamente determinar a altura acima mencionada. Nesse caso, os sensores de presença 48 fornecidos para cada armação de contenção 41 permite, juntamente com o acionador do motor elétrico relativo 47 conectado à

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18/20 placa de suporte 46 (ou de um codificador opcional), determinar a distância entre dois produtos consumíveis 100 empilhados em sucessão, dos quais é possível determinar a altura do único produto consumível 100.

[0074] Os produtos consumíveis 100, após serem seguros pelos meios de agarramento 5, são dirigidos a um dos alojamentos 3 para a acomodação de produtos consumíveis 100 da primeira porção 51 da superfície de trabalho 50, de acordo com o que foi definido pela unidade de controle central 10. Deve ser observado que os sensores de presença 48 fornecidos para cada armação e contenção 41 permitem um controle de realimentação indireta na coleta efetiva do produto consumível 100 pelos meios de agarramento acima mencionados 5. No caso da coleta não ser realizada efetivamente, os sensores 48 continuam a sinalizar a presença do produto consumível 100 mesmo sem a manipulação da placa de suporte 46, permitindo a geração de um sinal de alerta para a unidade de controle central 10 que gerencia os meios de agarramento acima mencionados 5.

[0075] Cada produto consumível 100, após as operações no mesmo ao longo da plataforma de trabalho 2 serem concluídas, é vantajosamente pego novamente pelos meios de agarramento 5 e dirigido para a superfície de trabalho suplementar 70, para ser disposto na correia transportadora 71 e de lá para ser dirigido, por exemplo, para um instrumento de análise automatizado disposto à jusante (não mostrado). Como alternativa, o produto consumível 100 pode ser eliminado através dos compartimentos de descarga 72 9figura 1) fornecidos na plataforma de trabalho suplementar 7.

[0076] Deve ser observado que durante a etapa de carga das armações de contenção 41, e portanto, de extração de uma ou mais estruturas modulares 40 a partir da superfície de trabalho, a plataforma de trabalho 2 pode continuar a operar desse modo sem a necessidade de interromper totalmente o ciclo de operação do aparelho

1. Isso é particularmente útil se uma solicitação súbita de produtos consumíveis suplementares 100 ocorrer com relação ao que foi estimado pelo operador durante a etapa de carga anterior dos mesmos e, portanto, antes de início do aparelho 2.

[0077] Naturalmente, similarmente ao que já foi anteriormente descrito, é necessário que o operador deve também nesse caso ter certeza de realizar os ajustes

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19/20 adequados na unidade de controle periférico, através da unidade de exibição 20, onde o mesmo insere as informações relacionadas aos produtos consumíveis suplementares 100 inseridas e, opcionalmente, ao seu tipo.

[0078] Em geral, é entendido que a unidade de exibição 20 pode atuar para o operador como um dispositivo para controlar, em tempo real, o fluxo de operação do aparelho inteiro 1, também para discernir precisamente as situações em que é necessário atuar ativamente por adicionar novos produtos consumíveis 100 àqueles já presentes no aparelho 1.

[0079] O aspecto inovador da invenção é, portanto, a criação de um aparelho de manipulação de líquido, particularmente útil no campo de biologia molecular, em que a manipulação dos próprios líquidos (material biológico e opcionalmente reagentes) é realizada em um modo totalmente automatizado, através da manipulação de produtos consumíveis destinados a abrigar temporariamente os líquidos.

[0080] Outro aspecto inovador é que a plataforma de alimentação dos produtos consumíveis seja configurada como uma área em que os produtos consumíveis são empilhados, porém em uma posição subjacente com relação à superfície de trabalho do aparelho. Desse modo, os consumíveis em uma armação de contenção única emergem um a um na superfície, para serem seguros pelos meios de agarramento, portanto, não ocupando volume na superfície de trabalho e então não constituindo um obstáculo em qualquer direção para o movimento do meio robô do aparelho. Ao mesmo tempo, a presença da plataforma de alimentação em uma posição já integrada no aparelho permite um encaminhamento mais rápido dos produtos consumíveis em direção à plataforma de trabalho, com relação às soluções conhecidas em que há áreas de armazenagem de produtos consumíveis ao longo do aparelho.

[0081] Como visto, a plataforma de alimentação é composta de uma ou mais estruturas modulares uma ao longo da outra, cada uma das quais por sua vez é capaz de alojar uma ou mais armações de contenção dos produtos consumíveis. Isso significa que a plataforma de alimentação dos produtos consumíveis é modular, escalável de acordo com as necessidades (isto é, o número de produtos consumíveis que se pensa serem necessários para o aparelho) e com o espaço disponível no

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20/20 laboratório.

[0082] Para essa finalidade, um aspecto inovador adicional é determinado pela possibilidade de o operador realizar a carga de produtos consumíveis simplesmente por substituir uma armação de contenção vazio com uma cheia, ou por encher uma armação de contenção, temporariamente desacoplando a estrutura modular de alojamento relativa a partir do aparelho.

[0083] Além disso, a carga acima mencionada pode acontecer também posteriormente, após uma súbita alteração na solicitação de produtos consumíveis pelo aparelho. Nesse caso, somente a plataforma de alimentação é temporariamente bloqueada enquanto o operador fornece a carga da mesma, enquanto a plataforma de trabalho pode continuar a operar.

[0084] Além disso, uma porção da plataforma de alimentação que é temporariamente decidida não usar mais para o fornecimento de produtos consumíveis, pode facilmente ser adaptada para outras finalidades, por exemplo, se tornar parte da plataforma de trabalho ou da plataforma de trabalho suplementar usada para a descarga de produtos consumíveis ou para encaminhar os mesmos em direção aos módulos de análise à jusante do aparelho.

[0085] Finalmente, é particularmente inovador o equipamento para o aparelho de uma unidade de exibição através do qual o operador pode ter sob controle em todo momento a quantidade e/ou o tipo de produtos consumíveis presentes em cada armação de contenção. Obviamente, em virtude da comunicação entre a unidade de exibição e a unidade de controle central ou periférico do aparelho, a representação é atualizada em tempo real, também levando em conta quaisquer acréscimos de produtos consumíveis pelo operador realizadas em um momento seguinte com relação à primeira carga. Além disso, tal representação fornecida pela unidade de exibição pode não ser limitada à plataforma de alimentação, porém fornecer maiores informações, relacionadas também à disposição e ao estado de abastecimento dos produtos consumíveis presentes ao longo da plataforma de trabalho do aparelho.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Aparelho de manipulação de líquido (1), compreendendo:

- uma plataforma de trabalho (2) dotada de uma pluralidade de alojamentos (3) para a acomodação de produtos consumíveis (100) e definindo uma primeira porção (51) de uma superfície de trabalho (50) do aparelho (1);

- uma plataforma de alimentação (4) de produtos consumíveis (100);

- meios de agarramento (5) dos produtos consumíveis (100) montados de modo deslizante pelo menos acima da plataforma de trabalho (2) e capazes de mover os produtos consumíveis (100) pelo menos na superfície de trabalho (50);

- meios de pipetagem (6) de líquidos montados de modo deslizante pelo menos acima da plataforma de trabalho (2) e capazes de mover os líquidos pelo menos na primeira porção (51) da superfície de trabalho (50);

a plataforma de alimentação (4) define uma segunda porção (52) da superfície de trabalho (50) e compreende pelo menos uma estrutura modular (40) dotada de pelo menos uma armação de contenção (41) dos produtos consumíveis (100);

a armação de contenção (41) é dotada de um compartimento de contenção (42), capaz de permitir o empilhamento dos produtos consumíveis (100) abaixo da superfície de trabalho (50), e com uma abertura (43) na superfície de trabalho (50), capaz de dispor os produtos consumíveis (100) na superfície de trabalho (5), caracterizado pelo fato de que a plataforma de alimentação (4) compreende meios de manipulação (44) independentes e desconectados da plataforma de trabalho (2) de modo a estar separadamente ao longo da plataforma de trabalho (2).
2. Aparelho de manipulação de líquido (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende uma plataforma de trabalho suplementar (7), separadamente ao longo da plataforma de alimentação (4) de modo a ser oposta à plataforma de trabalho (2), a plataforma de trabalho suplementar (7) define uma superfície de trabalho suplementar (70) compreendendo uma correia transportadora (71) de produtos consumíveis (100), a plataforma de

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2/4 trabalho suplementar (7) compreendendo meios de manipulação (77) independentes e desconectados dos meios de manipulação (44) da plataforma de alimentação (4) e independentes e desconectados da plataforma de trabalho (2).
3. Aparelho de manipulação de líquido (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a estrutura modular (40) compreende uma pluralidade de armações de contenção (41) dispostas lado a lado ao longo de pelo menos uma das duas direções da superfície de trabalho (50).
4. Aparelho de manipulação de líquido (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a estrutura modular (40) é dotada de meios de manipulação (44) capazes de mover a estrutura modular (40) ao longo de uma das duas direções da superfície de trabalho (50) para desprender a estrutura modular (40) da plataforma de trabalho (2).
5. Aparelho de manipulação de líquido (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a plataforma de alimentação (4) compreende meios de cobertura (45) operativamente conectados à estrutura modular (40) e capazes de definir uma superfície de cobertura durante a manipulação da estrutura modular (40).
6. Aparelho de manipulação de líquido (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a armação de contenção (41) compreende uma placa de suporte (46) disposta no interior do compartimento de contenção (42) paralelo à superfície de trabalho (50) e capaz de suportar os produtos consumíveis empilhados (100), e um dispositivo de manipulação (47) da placa de suporte (46) em direção à abertura (43) para dispor os produtos consumíveis (100) na abertura (43).
7. Aparelho de manipulação de líquido (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a armação de contenção (41) compreende um sensor de presença (48) na abertura (43) capaz de detectar a presença do produto consumível (100).
8. Aparelho de manipulação de líquido (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a armação de contenção

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3/4 (41) compreende um dispositivo de travamento do produto consumível (100) disposto na abertura (43), o dispositivo de travamento sendo móvel entre uma posição de descanso, em que o produto consumível (100) é livre do dispositivo de travamento, e uma posição de trabalho, em que o produto consumível (100) é travado pelo dispositivo de travamento.
9. Aparelho de manipulação de líquido (1), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de travamento compreende um par de elementos de travamento (49A, 48B) dispostos em lados opostos da abertura (43).
10. Aparelho de manipulação de líquido (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a estrutura modular (40) é dotada de uma pluralidade de alojamentos independentes (400) para cada das armações de contenção (41).
11. Aparelho de manipulação de líquido (1), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que cada um dos alojamentos independentes (400) compreende pelo menos meios (420) para fornecimento de energia e fornecimento de dados e cada uma das armações de contenção (41) compreende pelo menos um alojamento de acoplamento (430) dos meios (420) para fornecimento de energia e fornecimento de dados.
12. Aparelho de manipulação de líquido (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a plataforma de alimentação (4) compreende uma unidade de controle periférico capaz de armazenar em memória o tipo de produto consumível (100) e a quantidade de produto consumível (100) contida em cada armação de contenção (41).
13. Aparelho de manipulação de líquido (1), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de compreender uma unidade de exibição (20) operativamente conectada a uma unidade de controle central (10), a unidade de controle central (10) é operativamente conectada à unidade de controle periférico e é capaz de virtualmente representar na unidade de exibição (20) o tipo de produto consumível (100) e/ou a quantidade de produto consumível (100) para cada das