ES2251791T3 - Fluorometro para inmunoensayos. - Google Patents

Fluorometro para inmunoensayos.

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ES2251791T3
ES2251791T3 ES98963919T ES98963919T ES2251791T3 ES 2251791 T3 ES2251791 T3 ES 2251791T3 ES 98963919 T ES98963919 T ES 98963919T ES 98963919 T ES98963919 T ES 98963919T ES 2251791 T3 ES2251791 T3 ES 2251791T3
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ES98963919T
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Kenneth F. Buechler
Joseph M. Anderberg
Paul H. Mcpherson
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Alere San Diego Inc
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Abstract

Un fluorómetro para tomar lecturas fluorométricas de una muestra, que comprende: un dispositivo de prueba para soportar la muestra que se ha de detectar; una fuente de energía óptica para excitar el dispositivo de prueba que lleva la muestra mediante la irradiación del dispositivo de prueba con energía óptica; un detector de energía óptica para detectar la energía emitida por el dispositivo de prueba excitado debido a la radiación; una etiqueta codificada dispuesta en dicho dispositivo de prueba para proporcionar información de muestra codificada relativa a la muestra que ha de ser soportada en el dispositivo de prueba; un lector de codificador para leer la etiqueta codificada; elementos electrónicos de activación para posicionar el dispositivo de prueba con respecto a dicha fuente de energía óptica y dicho detector de energía óptica, de manera que pueda ser ensayada al menos una de una pluralidad de zonas de prueba del dispositivo de prueba; un procesador para controlar el funcionamiento del ensayo de acuerdo con instrucciones de ensayo y para tratar la energía emitida, detectada de la zona o zonas de prueba ensayadas para determinar los resultados del ensayo; un receptáculo de chip de ROM para recibir al menos uno de una pluralidad de chips de ROM; al menos un chip de ROM para inserción en el receptáculo de chip de ROM que almacena información relacionada con al menos uno de: programación lógica operacional específica del instrumento para uno o más ensayos; una o más curvas de evaluación específicas del ensayo, uno o más controles de prueba, una o más calibraciones de prueba, uno o más parámetros de fluorómetro codificados por el usuario, y uno o más valores esperados, determinados por una simulación de control de calidad; y una interfaz de comunicaciones bidireccional para transferir información de ensayo entre el fluorómetro y una entidad externa.

Description

Fluorómetro para inmunoensayos.
Solicitudes relacionadas
La presente solicitud está relacionada con el documento US 6.074.616, titulado "Portador de Medio para un Dispositivo de Ensayo" y con el documento US 6.194.222 titulado "Métodos para Vigilar el Estado de Ensayos e Inmunoensayos".
Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención
La presente invención se refiere en general a fluorómetros y, más particularmente, a un sistema y a un método para realizar mediciones de fluorescencia automatizadas.
2. Técnica relacionada
Los dispositivos médicos convencionales utilizados para realizar lecturas de fluorescencia son grandes máquinas dedicadas. Los fluorómetros típicos son dispositivos de sobremesa que no son fácilmente transportados de un lugar a otro. Además, los fluorómetros convencionales no son capaces fácilmente de ser programados por el usuario o configurados de otro modo por el usuario para realizar una pluralidad de tipos diferentes de ensayos. En lugar de ello, el fluorómetro convencional es programado en fábrica para realizar un protocolo de ensayo predefinido.
Para realizar un ensayo utilizando un fluorómetro convencional, un técnico de laboratorio obtiene una muestra. La muestra puede ser un fluido biológico, tal como sangre, suero, plasma, orina, un extracto fecal y similares o puede ser una muestra ambiental, tal como agua, un extracto del suelo, un producto químico y similares o puede ser un extracto de un producto alimenticio. En el caso de una muestra de sangre, la sangre es primeramente separada en plasma y suero, que se convierte en la muestra, y fracciones celulares utilizando una máquina centrifugadora. La muestra es entonces depositada generalmente en un pequeño tubo de ensayo que se inserta en el fluorómetro. Debido a que el fluorómetro convencional puede recibir varias muestras, el técnico introduce una identificación de la muestra y la situación del tubo de ensayo dentro del fluorómetro.
Una vez que se sitúan en el fluorómetro uno o más tubos de ensayo conteniendo muestras, comienza el ensayo. Los fluorómetros actuales utilizan robots para pipetar la muestra y los reactivos y para situar uno o más sensores ópticos mediante la muestra para obtener las lecturas necesarias. Las lecturas son registradas junto con las designaciones asociadas de posiciones de tubos de ensayo. La designación de posición se utiliza para identificar la muestra.
El documento US 5.695.949 describe un dispositivo de ensayo de glucosa en el que una fuente de luz, tal como un LED, proyecta un haz de luz sobre la zona de lectura de un dispositivo de ensayo y luz que es reflejada de manera difusa desde esta zona de lectura es detectada por un detector cuya salida es tratada en datos por un microprocesador utilizando un circuito de memoria que da salida a los datos de concentración de la sustancia bajo análisis hacia una pantalla de presentación.
Sumario de la invención
La presente invención proporciona un sistema y un método para realizar fluorometría automatizada. De acuerdo con la invención, se proporciona un fluorómetro que incluye funcionalidad para proporcionar características operativas mejoradas para la medición de sustancias bajo análisis en una muestra. El sistema y el método tienen importancia particular como herramienta de laboratorio o fuera del laboratorio para medir rápida y convenientemente sustancias bajo análisis por parte de expertos de laboratorio o de individuos que no son expertos como técnicos de laboratorio. De acuerdo con una o más realizaciones de la invención, el fluorómetro puede incluir un bloque óptico, un medio de almacenamiento retirable, un ordenador interno, una interfaz de comunicaciones y almacenamiento de datos interno.
El sistema y el método comprenden generalmente el fluorómetro y el dispositivo de ensayo o prueba. El dispositivo de prueba se utiliza en combinación con el fluorómetro para conseguir un resultado relativo a la concentración de una sustancia bajo análisis en una muestra. Ejemplos de sustancias bajo análisis incluyen productos químicos, proteínas, péptidos, bacterias, virus, ácidos nucleicos, organismos celulares, células, receptores y similares. El dispositivo de prueba puede incluir reactivos que son necesarios para realizar una reacción inmunológica o química, dando lugar tal reacción a un cambio de fluorescencia de la muestra que ha sido tratada con los reactivos. Los reactivos pueden incluir productos químicos, anticuerpos, péptidos, sustancias bajo análisis, análogos a sustancias bajo análisis, y estos reactivos pueden o no estar acoplados a etiquetas fluorescentes o a fases sólidas.
En una realización, el medio de almacenamiento retirable se ejecuta utilizando un chip de ROM u otro dispositivo de memoria, el cual puede ser acoplado a un fluorómetro para proporcionar instrucciones de funcionamiento, así como curvas de calibración y datos de control y calibración. Preferiblemente, el dispositivo de memoria está montado en un portador que procura la fácil inserción y extracción de tal manera que pueden ser fácilmente intercambiados una pluralidad de dispositivos de memoria que contienen conjuntos específicos de datos. De esta manera, el fluorómetro puede ser fácilmente programado y reprogramado para realizar una diversidad de ensayos y calibraciones.
Adicionalmente, el medio de almacenamiento retirable puede ser ejecutado utilizando un medio retirable tal como un disco y una unidad de disco. El disco puede contener conjuntos de datos de ensayo para uno o más tipos de ensayos a realizar. Los conjuntos de datos de ensayo pueden incluir instrucciones de ensayo y curvas de calibración para el ensayo, así como otra información de programa e información de calibración y control para el instrumento.
Puede estar incluida una interfaz para facilitar las comunicaciones entre el fluorómetro y uno o más de otros dispositivos. La interfaz de comunicaciones puede incluir una interfaz de cables o inalámbrica para proporcionar comunicaciones directas o de red. La interfaz de comunicaciones puede ser utilizada para conjuntos de datos de ensayo de teleenvío, incluyendo, por ejemplo, identificaciones de ensayo, instrucciones de ensayo y curvas de calibración, así como otra información de programa e información de calibración y control. La interfaz de comunicaciones puede ser utilizada también para permitir que el fluorómetro comparta responsabilidades de tratamiento con otros dispositivos, tales como un ordenador u otro procesador. Una tal interfaz (cableada o inalámbrica) puede ser ejecutada, por ejemplo, utilizando una interfaz de RS-232, de infrarrojo o de modem para conexión directa, o una interfaz de red para comunicaciones de red a uno o más ordenadores.
En un escenario operativo, la interfaz de comunicaciones es utilizada para permitir al médico o a otro profesional del cuidado de la salud en una instalación de sanidad (por ejemplo, una consulta de doctor, clínica, centro de ensayos, hospital u otro lugar o instalación de sanidad) para transmitir instrucciones de ensayo al fluorómetro con respecto a qué ensayos se han de realizar para un paciente particular. La interfaz puede ser utilizada también para enviar resultados de ensayo a una instalación de cuidado de la salud para que un profesional de la salud evalúe los resultados. Los resultados de ensayos y un catálogo de ensayos realizados pueden ser enviados a varios lugares para diagnosis de pacientes, conservación en archivos, facturación y otros fines.
En un escenario operativo alternativo, un paciente puede realizar ensayos en casa, y los resultados e instrucciones pueden ser intercambiados con una instalación de cuidado de la salud o sanitaria a través de la interfaz de comunicaciones. En esta realización, los pacientes que requieran vigilancia frecuente pueden obtener los ensayos necesarios sin desplazarse a la instalación sanitaria cada vez que se precise un ensayo, por ejemplo, como puede ser requerido por pacientes que sigan regímenes diarios de fármacos terapéuticos.
Todavía en otro escenario operativo, un técnico puede medir en el campo la contaminación del agua o del suelo y transmitir los resultados a una oficina doméstica a través de un teléfono celular u otro medio de comunicación para informar a las oficinas del progreso de un proceso de descontaminación.
El almacenamiento de datos interno puede ser utilizado para almacenar instrucciones de programa (incluyendo instrucciones de ensayos), curvas de calibración, datos de control y calibración, así como otros datos utilizados en el funcionamiento de un fluorómetro. El almacenamiento de datos interno puede proporcionar también espacio de grabación para almacenamiento de operandos. El almacenamiento de datos interno puede ser realizado utilizando, por ejemplo, tecnología RAM o DRAM, u otra tecnología de memoria. Se pueden utilizar discos u otros espacios de almacenamiento para suplementar el almacenamiento de datos interno, dependiendo del coste del almacenamiento y consideraciones de latencia de acceso. Se pueden utilizar también técnicas de caché para hacer óptimo el rendimiento.
El almacenamiento de datos, ya sea interno o retirable, se puede usar para almacenar información de ensayos relativa a un ensayo o a ensayos realizados o que se han de realizar en una o más muestras. La información de ensayo puede incluir información tal como una identificación del paciente y otra información sobre el paciente, una identificación de la muestra, una identificación de un ensayo o ensayos realizados sobre la muestra, una fecha y un momento en el que se realizaron los ensayos, condiciones del ensayo, información sobre reactivos específicos, tal como números de lotes y fechas de expiración y otra información pertinente. La información sobre el ensayo puede ser almacenada en un registro que pueda ser indexado utilizando, por ejemplo, la identificación del paciente u otra designación de indexado.
Se pueden proporcionar varias interfaces de usuario para facilitar el control de usuario y para mejorar la operabilidad del fluorómetro. Las interfaces de entrada pueden incluir dispositivos de entrada de datos tales como un teclado, teclado numérico, presentación en pantalla de contacto, ratón, entrada de reconocimiento de voz u otros dispositivos de introducción de datos. Las interfaces de salida pueden incluir una pantalla o monitor de presentación visual, impresora, altavoz u otros dispositivos de salida.
El mecanismo de prueba de acuerdo con una realización incluye un mecanismo motorizado para transportar el dispositivo de prueba del fluorómetro. Ejemplos de un tal mecanismo motorizado incluyen, por ejemplo, los descritos en las patentes de Estados Unidos 5.458.852 y 5.922.615. El movimiento del dispositivo de prueba del fluorómetro funciona para situar el pasillo de diagnóstico del dispositivo con un bloque óptico de manera que se puedan medir una o más zonas fluorescentes del dispositivo de prueba. El grado o presencia de fluorescencia en la pista de diagnóstico está relacionado con la concentración o presencia de una sustancia bajo análisis en la muestra. El bloque óptico puede incluir una fuente de luz, un detector y sistemas ópticos utilizados para excitar la muestra, así como para detectar la fluorescencia de la muestra excitada. En una realización, la muestra es dispuesta en el dispositivo de prueba. El mecanismo de prueba puede proporcionar la capacidad para transportar el dispositivo de prueba a lo largo del bloque óptico de tal manera que se pueda medir la fluorescencia de una o más de una pluralidad de zonas en el pasillo de diagnóstico del dispositivo. Como tal, una ventaja de la invención de acuerdo con esta realización es que se pueden utilizar, si se desea, algoritmos de ensayo mejorados en la medición de la fluorescencia de la muestra.
Una ventaja adicional de la invención es que la interfaz de comunicaciones puede ser utilizada para permitir que el fluorómetro pueda ser acoplado a redes tales como, por ejemplo, un hospital u una red de instalación de sanidad, o a otras redes de información mediante las cuales el fluorómetro pueda recuperar datos que puedan ser necesarios para realizar ensayos y enviar otros datos que incluyan los resultados del ensayo. Adicionalmente, la interfaz de comunicaciones puede ser usada para acoplar al fluorómetro a un ordenador autónomo, tal como, por ejemplo, un ordenador personal o una oficina o a un ordenador de oficina doméstica. En estas configuraciones, el fluorómetro puede utilizar capacidades de tratamiento y de periféricos del ordenador autónomo o recursos de red para suplementar sus propias capacidades de tratamiento y de interfaz. Todavía en otra configuración, el fluorómetro se puede acoplar con un instrumento existente que esté acoplado a una red, tal como, por ejemplo, un instrumento en un departamento de urgencias de un hospital o unidad de cuidados intensivos que dispense medicamentos para usar por parte del personal del hospital. El acoplar el fluorómetro a un instrumento existente tiene ventajas en el hecho de que la interfaz del fluorómetro con el instrumento puede ser un código específico, mientras que el código de interfaz del instrumento puede ser variado con dependencia de la situación del instrumento, por ejemplo, en diferentes hospitales con diferentes códigos de interfaz de programación lógica
(software).
Por ejemplo, en una realización, el fluorómetro puede ser operado como una pieza portátil, transportable en la mano, del equipo de ensayo que se usa para ensayar muestra de sangre. La unidad portátil, transportable en la mano, puede ser entonces conectada a un ordenador o a una red de ordenadores para cargar resultados de ensayos o para comunicar simplemente otros datos asociados con el ensayo y para utilizar la potencia de tratamiento del ordenador o red de ordenadores para realizar algo o la totalidad del tratamiento de ensayo real. Todavía en otro ejemplo, conjuntos de datos de ensayo u otra información pertinente pueden ser descargados de la entidad exterior para proporcionar al fluorómetro orientación de cómo se han de realizar ensayos en una muestra particular. Esta guía puede ser de la forma de instrucciones de ensayo completas o simplemente una identificación de un ensayo a realizar para el cual las instrucciones están almacenadas internamente en el fluorómetro. En otro ejemplo, los datos comunicados a una red pueden ser utilizados en tiempo real para diagnóstico y tratamiento de cuidados intensivos de
pacientes.
Todavía otra característica de la invención es que proporciona un marbete codificado en el dispositivo de prueba, tal como, por ejemplo, una etiqueta de código de barras o una tira magnética para permitir que sea codificada información sobre la muestra, el ensayo o los reactivos. La información sobre la muestra puede incluir, por ejemplo, una identificación de la muestra y del tipo de muestra, una identificación del paciente del cual se ha extraído la muestra, una indicación del ensayo o ensayos a realizar para la muestra, así como otros datos, según se desee. La información sobre reactivos puede incluir el tipo de reactivos en el dispositivo, información específica sobre el lote, tal como información de calibración y fechas de expiración. Una vez que la muestra ha sido correctamente etiquetada, ya no hay necesidad de intervención manual del usuario para la introducción de esta información. En realizaciones completamente automatizadas, esta información es almacenada junto con resultados del ensayo y otra información pertinente para crear y mantener un registro exacto de los ensayos y de los resultados de los ensayos. Como tal, se reduce al mínimo la posibilidad de error del operador en identificar incorrectamente una muestra o de introducir incorrectamente por otra parte información relativa al ensayo. Además, los resultados del ensayo y otros datos relativos al ensayo pueden ser automáticamente almacenados junto con la identificación del paciente y otra información asociada, tal como datos para que se pueda acceder fácilmente a un
paciente.
Otra realización de la invención consiste en utilizar un codificador, tal como, por ejemplo, un codificador de tira magnética en el instrumento, para codificar información sobre un dispositivo de prueba. Por ejemplo, información sobre el paciente, incluyendo número del paciente, ensayos a realizar y similares, pueden ser introducidos a través del teclado numérico del instrumento o a través de un ordenador centralizado que descarga la información del fluorómetro. El codificador registra la información sobre el dispositivo de prueba, tal como cuando el usuario inserta el dispositivo de prueba en el fluorómetro, un lector lee la información en el dispositivo de prueba y combina los resultados de la prueba con la información codificada. La información combinada puede ser almacenada en el fluorómetro y puede ser comunicada a una red para tiempo real o análisis posterior.
Todavía otra característica de la invención es que el almacenamiento de datos interno puede ser proporcionado de manera que la información sobre el paciente y los resultados del ensayo pueden ser seguidos en la forma de un logotipo de historia. Por ejemplo, en un entorno de portátil sostenido en la mano, un usuario o técnico puede ensayar varias muestras de sangre en un intervalo de tiempo dado. Los resultados del ensayo, junto con la identificación del paciente, pueden ser almacenados en la base de datos local de tal manera que se mantienen un logotipo de historia de ensayos y los resultados del ensayo.
Todavía otra característica de la invención es que, en aplicaciones a distancia o en casa, la identificación del paciente puede estar basada en una identificación automática de número (a la que se hace referencia como ANI: automatic number identification). En esta realización, cuando el fluorómetro del paciente marca la instalación distante de cuidado de la salud a través de una red de teléfono, la señal de ANI proporcionada por la red de teléfono es utilizada por la instalación sanitaria para identificar al paciente del que se origina la comunicación. La ANI puede ser utilizada en lugar de una identificación del paciente basada en la etiqueta codificada, o además de ello proporciona una verificación cruzada contra potenciales errores de identificación.
Otras características y ventajas de la invención, así como de la estructura y funcionamiento de varias realizaciones de la misma, se describirán a continuación con detalle haciendo referencia a los dibujos que se acompañan.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un diagrama que ilustra una estructura funcional representativa de un fluorómetro de acuerdo con una realización de la invención
La figura 2 es un diagrama que ilustra un escenario funcional del fluorómetro de acuerdo con una realización de la invención.
La figura 3 es un diagrama que ilustra una estructura funcional representativa del mecanismo de prueba de acuerdo con una realización de la invención.
La figura 4 es un diagrama que ilustra una realización de ejemplo del fluorómetro con una instalación de cuidado de la salud de acuerdo con una realización de la invención.
La figura 5 es un diagrama que ilustra un escenario funcional del fluorómetro en combinación con una instalación de cuidado de la salud de acuerdo con una realización de la invención.
La figura 6 es un diagrama que ilustra una realización de ejemplo del fluorómetro en combinación con un ordenador separado de acuerdo con una realización de la invención.
La figura 7 es un diagrama que ilustra un procedimiento para ensayar una pluralidad de zonas de muestra de acuerdo con una realización de la invención.
La figura 8 es un diagrama que ilustra un procedimiento para retirar una señal de fondo de los resultados del ensayo de acuerdo con una realización de la invención.
La figura 9 es un diagrama que ilustra un ejemplo de situaciones de puntos en términos de intensidad de señal de acuerdo con una realización de la in-
vención.
La figura 10 es un diagrama que ilustra un procedimiento para integrar la intensidad de fluorescencia en un intervalo de ensayo de acuerdo con una realización de la invención.
La figura 11 es un diagrama que ilustra un paquete óptico utilizado para excitar la muestra y recibir la señal de acuerdo con una realización de la invención.
La figura 12, que comprende las figuras 12A y 12B, es un diagrama que ilustra una ejecución ejemplar de un portador de chip de acuerdo con una realización de la invención.
La figura 13 es un diagrama que ilustra con más detalle una realización de un borde delantero del portador de chip ilustrado en la figura 12.
La figura 14 es un diagrama que ilustra una ejecución ejemplar de un chip de ROM montado en una placa de circuito impreso de acuerdo con una realización de la invención.
La figura 15 es un diagrama que ilustra una vista en sección transversal de una ranura y una lengüeta de acuerdo con una realización de la invención.
La figura 16 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema de ordenador ejemplar en el que los elementos y funcionalidad de la invención son ejecutados de acuerdo con una realización de la invención.
Descripción detallada de la invención
La presente invención está dirigida a un sistema y a un método para realizar mediciones de fluorescencia que incluyen funcionalidad mejorada. La figura 1 es un diagrama que ilustra un bloque funcional de un fluorómetro mejorado de acuerdo con una realización de la invención. La figura 1 ilustra ejemplos de las funcionalidades que pueden ser incluidas con el fluorómetro automatizado en términos de una estructura física ejemplar, una estructura de línea general (bus) central. Después de leer esta descripción, resultará evidente para un experto ordinario en la técnica cómo realizar cualquiera o la totalidad de las funcionalidades descritas utilizando una o más estructuras alternativas.
El fluorómetro mejorado de acuerdo con la realización ilustrada en la figura 1 incluye un ordenador 104, un suministro de potencia 108, una interfaz de usuario 112, una memoria 116, una interfaz de comunicaciones 120, un dispositivo de prueba 124, un dispositivo de almacenamiento 128 y un medio de almacenamiento retirable. En el ejemplo ilustrado en la figura 1, el medio retirable incluye un chip 136 de ROM y un receptáculo 132 de chip de ROM, y una unidad de disco 138. Cualquiera o la totalidad de estas funcionalidades puede estar incluida con un fluorómetro mejorado, dependiendo de la aplicación particular.
El ordenador o procesador 104 controla el funcionamiento del fluorómetro y también proporciona control de las diversas funcionalidades proporcionadas con el fluorómetro. El procesador 104 puede ser un ordenador central que controle la funcionalidad a través de una estructura de bus u otra interfaz de comunicaciones. Alternativamente, por ejemplo, el procesador 104 puede ser ejecutado distribuyendo las funciones de tratamiento entre uno o más de los diversos componentes utilizados para ejecutar las funcionalidades del fluorómetro.
El suministro de potencia 108 se utiliza para proporcionar energía o potencia necesaria al fluorómetro y sus componentes. El suministro de energía 108 puede ser ejecutado utilizando baterías, células solares, transformadores utilizados para convertir una fuente de corriente alterna (CA) u otras técnicas para proporcionar niveles de energía apropiados a los componentes. En una realización, el suministro de energía 108 es ejecutado utilizando baterías recargables, tales como, por ejemplo, baterías de NiCad o de Níquel Metal Hídrido que pueden ser recargadas utilizando un cargador conectado a energía de CA de una salida usual de pared. El uso de baterías recargables proporciona una fuente de energía práctica para aplicaciones portátiles.
La interfaz de usuario 112 proporciona uno o más dispositivos a través de los cuales un usuario se puede conectar con un fluorómetro. En una realización, la interfaz de usuario 112 incluye un teclado numérico 162, una pantalla de presentación visual 164 y una impresora 166. Se pueden proporcionar interfaces adicionales o alternativas tales como, por ejemplo, un teclado, un ratón, una bola de seguimiento, una pantalla de contacto u otros dispositivos de interfaz de usuario.
En una realización, el teclado numérico 162 es un teclado alfanumérico pequeño que proporciona al usuario las teclas de entrada para ayudar en la dirección de la funcionalidad del fluorómetro. El teclado numérico 162 también incluye teclas de función especiales para realizar operaciones de contacto único. Las teclas de función pueden ser programadas previamente para realizar funciones específicas, o programas de usuario, dependiendo de la aplicación. La pantalla de presentación visual 164 puede ser ejecutada utilizando cierto número de dispositivos de presentación tales como, por ejemplo, una pequeña pantalla presentación visual de LCD monocromática. Es preferible una pequeña presentación visual de LCD para aplicaciones portátiles debido a su legibilidad y bajos requisitos de energía. Para aplicaciones no portátiles, la presentación 164 puede ser ejecutada utilizando, por ejemplo, una presentación de CRT o de LCD en color.
De igual modo, la impresora 166 puede ser ejecutada utilizando una diversidad de técnicas de impresión diferentes. Por ejemplo, en la realización portátil, la impresora 166 puede ser ejecutada o implementada utilizando una pequeña impresora térmica, tal como la encontrada en calculadoras pequeñas o máquinas de sumar. Para aplicaciones no portátiles, o aplicaciones en las que un fluorómetro portátil puede ser desconectado de la impresora para su movilidad, se pueden utilizar impresoras mayores.
La memoria 116 se utiliza para proporcionar almacenamiento para datos de programa u otros datos utilizados por el ordenador 104 durante la operación. La memoria 116 puede ser ejecutada utilizando varios dispositivos de memoria RAM ó ROM. La memoria 116 puede ser utilizada, por ejemplo, para almacenar instrucciones de funcionamiento y para proporcionar grabaciones de memoria para funcionamiento y almacenamiento. La memoria puede ser también utilizada en relación con un dispositivo de almacenamiento 128, tal como un dispositivo de almacenamiento de disco. El dispositivo de almacenamiento 128 puede ser también usado para almacenar instrucciones de programa de almacenamiento, curvas de control y calibración, datos operativos, logos de historia y otros datos que se pueda desear almacenar dentro del fluorómetro. Preferiblemente, el dispositivo de almacenamiento 128 se usa para almacenar grandes cantidades de datos, y la memoria 116, generalmente más costosa pero más rápida, se utiliza para almacenar sólo datos a los que se debe acceder con más frecuencia o más rapidez. Se puede proporcionar una caché para minimizar latencias asociadas con la recuperación de datos frecuentemente utilizados del dispositivo de almacenamiento 128.
El receptáculo 132 del chip de ROM puede ser incluido para proporcionar unos medios mediante los cuales se pueda acoplar al fluorómetro un chip 136 de ROM que contenga instrucciones de programa, curvas de calibración, datos de control u otra información.
La interfaz de comunicaciones 120 puede ser proporcionada para permitir que el fluorómetro se comunique con varios dispositivos externos. Dependiendo de la aplicación deseada y de los entornos en los que está operando el fluorómetro, se pueden proporcionar varias interfaces alternativas. La interfaz de comunicaciones 120 puede ser ejecutada para incluir interfaces cableadas o inalámbricas tales como, por ejemplo, una interfaz de RS-232, una interfaz de infrarrojos, una interfaz de RF, una interfaz de red u otras interfaces de comunicaciones apropiadas para la aplicación. Mediante el uso de la interfaz de comunicaciones 120, el fluorómetro puede compartir información con otras entidades, tales como resultados de ensayos, estadísticas de ensayos y otra información, así como recibir información e instrucciones de entidades exteriores.
El mecanismo de prueba 124 se usa para realizar lecturas fluorométricas en la muestra con el fin de ensayar la presencia o concentración de una o más sustancia bajo análisis. En una realización, el mecanismo de prueba 124 es un mecanismo de corredera que se usa para aceptar un pequeño dispositivo a modo de bandeja, por ejemplo un dispositivo de prueba. El mecanismo de prueba 124 incluye los componentes ópticos necesarios para realizar las lecturas de fluorescencia, así como una corredera en la que desliza el dispositivo de prueba hasta situar las zonas de prueba en el lugar apropiado para que pueda ser medida la fluorescencia de una manera reproducible. En una realización, el mecanismo está motorizado de tal manera que el dispositivo de prueba puede ser cargado y expulsado automáticamente del fluorómetro, así como colocado con respecto al sistema óptico durante el ensayo. En esta realización, en la que el dispositivo de prueba es transportado a lo largo de una trayectoria en la corredera, la trayectoria incluye elementos ópticos usados para excitar la muestra y detectar la fluorescencia. La trayectoria en la que se mide la fluorescencia en el dispositivo de prueba está referida como un pasillo de diagnóstico del dispositivo.
En una realización, la totalidad de los datos y las instrucciones necesarias para operar el fluorómetro pueden ser proporcionadas en el chip 136 de ROM. En esta realización, hay muy poca o ninguna necesidad de funcionalidades proporcionadas por la memoria 116 y el dispositivo de almacenamiento 128. En otras palabras, en una realización, la totalidad de los requisitos de memoria del fluorómetro son proporcionados por el chip 136 de ROM. En realizaciones alternativas, los requisitos de memoria son compartidos entre, o redistribuidos, a cualquiera o la totalidad de estos dispositivos de almacenamiento.
En una realización, el medio de almacenamiento retirable como tal, por ejemplo, el chip 136 de ROM o un disco o una unidad de disco 138, se utiliza para proporcionar instrucciones de funcionamiento al fluorómetro. En una realización preferida, este dispositivo de memoria es un chip 136 de ROM. La funcionalidad del fluorómetro se describe en términos de esta realización preferida. Después de la lectura de esta descripción, resultará evidente para un experto ordinario en la técnica cómo ejecutar el medio de almacenamiento retirable utilizando otros dispositivos de almacenamiento. En adición a instrucciones de funcionamiento, el chip 136 de ROM puede ser usado también para proporcionar otros datos pertinentes al fluorómetro para ser utilizados en el control y calibración del fluorómetro, así como para curvas de calibración para realizar los diversos ensayos. En una realización preferida, el chip 136 de ROM incluye programación lógica (software) de ensayo utilizada para realizar uno o más ensayos. Por ejemplo, la programación lógica de ensayos puede incluir instrucciones de programa utilizadas para dirigir el fluorómetro para realizar uno o más ensayos sobre una muestra. Dependiendo del espacio de memoria disponible en el chip de ROM y del tamaño de la programación lógica de ensayo, se pueden proporcionar uno o más ensayos utilizando un chip 136 de ROM único.
En una realización, cada tipo diferente de ensayo o prueba es proporcionado en un solo chip de ROM. En esta realización, cada vez que se desea realizar un tipo diferente de ensayo, el chip 136 de ROM es sustituido por el chip 136 de ROM apropiado que contenga la programación lógica de ensayo deseada en el receptáculo 132. En una realización preferida, pueden ser proporcionadas en un solo chip 136 de ROM la programación lógica de ensayo y la información asociada de calibración y control, y la programación lógica para una pluralidad de ensayos. En esta realización preferida, puede ser reducida al mínimo la necesidad de intercambiar chips 136 de ROM. En una realización particularmente preferida, la programación lógica del chip 136 de ROM es descargada al fluorómetro de manera que el fluorómetro puede acceder a cierto número de ensayos sin cambiar el chip 136
de ROM.
Cuando pueden estar dispuestos una pluralidad de ensayos en un solo chip, la selección del usuario de estos ensayos puede ser realizada mediante la interfaz de usuario 112, o a distancia a través de la interfaz de comunicaciones 120 o mediante información de código de barras en el dispositivo de prueba. Una funcionalidad importante que puede ser también proporcionada por el chip 136 de ROM es que se pueden proporcionar diferentes ensayos en diferentes chips de ROM de tal manera que se puede efectuar “reprogramación” del fluorómetro para realizar una diversidad de ensayos diferentes sustituyendo simplemente el chip 136 de ROM.
El chip 136 de ROM puede incluir también curvas de calibración utilizadas para realizar el ensayo deseado. Debido a que los diferentes ensayos utilizan normalmente diferentes curvas de calibración, en una realización las curvas de calibración están dispuestas en el chip 136 de ROM junto con la programación lógica de ensayo. El chip 136 de ROM puede incluir también datos de control y calibración para calibrar el fluorómetro utilizando soluciones controladas. Debido a que la información de control y calibración puede cambiar sobre la base del ensayo que esté siendo realizado, esta información en una realización es proporcionada con cada chip 136 de ROM de tal manera que el fluorómetro puede ser apropiadamente configurado y calibrado para realizar los ensayos deseados.
Los chips 136 de ROM que contienen información específica de instrumentos, específica de ensayo y específica de calibración, puede ser la misma o diferente. En una realización preferida, se utilizan chips específicos para proporcionar funcionalidad específica. Ejemplos de esta funcionalidad se describen ahora de acuerdo con una realización de la invención. La programación lógica funcional específica de instrumentos para uno o más ensayos reside en un chip 136 de ROM único denominado una clave de ROM de programa. Un chip denominado un chip de código de reactivo proporciona información específica del ensayo, incluyendo información de calibración para uno o más ensayos y lotes de ensayos. La información de solución de control, incluyendo concentraciones y gamas de sustancias bajo análisis y fechas de expiración de las soluciones reside en otro chip 136 de ROM denominado Chip de Código de Muestra de QC. La información de solución de calibrador, incluyendo concentraciones y gamas de sustancias bajo análisis y fechas de expiración de la solución del calibrador, reside en otro chip 136 de ROM denominado Chip de Código de Calibrador. La información relativa a la aceptabilidad de un usuario para cambiar parámetros del fluorómetro, tales como adición y supresión de palabras de consigna de usuario, gamas normales para sustancias bajo análisis que están siendo medidas, frecuencias de soluciones de control de medición y el simulador de QC, y similares todavía en otro chip 136 de ROM denominado Chip de Código de Supervisor. Adicionalmente, la información relativa a valores esperados medidos por el simulador de QC reside en todavía otro chip 136 de ROM denominado Chip de Código de Validación de Instrumento.
La figura 2 es un diagrama de flujo funcional que ilustra en general una operación del fluorómetro de acuerdo con una realización de la invención. En un paso 204 se carga la programación lógica (software) para realizar el ensayo deseado. En una realización, como se ha descrito anteriormente, un chip de ROM o dispositivo de memoria 136 se inserta en el receptáculo 132, conteniendo el chip 136 de ROM la programación lógica para el ensayo que se ha de realizar. Alternativamente, la programación lógica de ensayo puede ser cargada utilizando la interfaz de comunicaciones 120, la unidad de disco 138, el chip136 de ROM, el dispositivo de almacenamiento 128 u otra interfaz. La carga puede incluir la transferencia de cualquiera o la totalidad de las instrucciones y datos a la memoria interna 116 o al almacenamiento 128, o puede comprender simplemente la realización de estas instrucciones y datos disponibles para el ordenador 104 a través del acceso del dispositivo o interfaz utilizado.
Para un nuevo tipo de ensayo, o a intervalos periódicos durante el ensayo, puede ser deseable calibrar el fluorómetro. Como tal, en un paso 208, se calibra el fluorómetro. Como se ha descrito anteriormente, la calibración puede ser realizada utilizando programación lógica de calibración con soluciones de ensayo controladas. En una realización, se inserta en el fluorómetro un dispositivo de prueba denominado un simulador de QC, que comprende una o más zonas fluorescentes. El valor de fluorescencia del simulador de QC es un valor conocido que puede ser cargado en el fluorómetro a través de una clave de ROM o un código de barras en el dispositivo de prueba. En otra realización, está dentro del fluorómetro un chip de fluorescencia, denominado un calibrador interno, que es leído por el fluorómetro antes de cada medición de un dispositivo de prueba. La intensidad de la fluorescencia del calibrador interno es una cantidad conocida.
En un paso 212, es cargado en el fluorómetro un dispositivo de prueba con la muestra que se va a ensayar. En una realización, esto se consigue insertando un dispositivo de prueba que contiene la muestra en el mecanismo de prueba 124. En una realización, se utiliza un símbolo de código de barras u otra marca o marbete codificado para proporcionar una identificación de la muestra a ensayar. En esta realización, la marca codificada es leída por el fluorómetro de tal manera que los resultados del ensayo puedan ser correlacionados o asociados posteriormente con la muestra particular que está siendo ensayada. Ejemplos de una marca codificada pueden incluir un símbolo de código de barras, una tira magnética codificada, una designación de carácter capaz de ser leída por un lector de caracteres óptico, o una marca hecha utilizando alguna otra técnica de codificación.
En un paso 216, se ensaya la muestra. Las muestras que se han de ensayar pueden incluir, por ejemplo, fluido biológico tal como sangre, suero, plasma, orina; un extracto fecal o similares; una muestra ambiental, tal como agua, extracto del suelo, un producto químico y similares; o un extracto de un producto alimentario. El ensayo se realiza de acuerdo con las instrucciones proporcionadas por la programación lógica cargada en el paso 204. Cuando se utiliza un dispositivo de prueba como el portador para la muestra, se pueden usar varias técnicas de ensayo para optimizar los resultados del ensayo. Ejemplos de tales técnicas relativas a reacciones inmunológicas se describen en Principios y Práctica de Inmunoensayo, C.P. Price and D.J. Newman, Macmillian Reference Ltd, 1997, y en las patentes de Estados Unidos 5.028.535, 5.089.391, 5.143.852, 5.458.852, 5.480.792 y 5.525.524. Una realización preferida se utiliza en relación con un mecanismo de prueba motorizado 124 para permitir ensayar una pluralidad de zonas o regiones de muestra a ensayar en un dispositivo de prueba.
En un paso 220, se proporcionan los resultados de los ensayos. Los resultados de los ensayos pueden ser impresos en la impresora 166, presentados en la pantalla 164, almacenados en un dispositivo de memoria o almacenamiento local dentro del fluorómetro, inscritos en un medio tal como un disco en la unidad de disco 138, o comunicados a una entidad externa a través de la interfaz de comunicaciones 120. Preferiblemente, los resultados del ensayo se presentan visualmente, se imprimen, almacenan o transiten junto con la identificación de la muestra obtenida utilizando la marca codificada de tal manera que los resultados del ensayo puedan ser siempre asociados con la propia muestra. El uso de una marca codificada de esta manera ayuda a asegurar que los resultados del ensayo estén siempre asociados con la propia muestra.
La figura 3 es un diagrama que ilustra una ejecución ejemplar de un accionamiento de mecanismo de prueba o dispositivo de prueba de acuerdo con una realización de la invención. El accionamiento o activación del dispositivo de prueba de acuerdo con la realización ilustrada incluye elementos electrónicos 304 de accionamiento, un codificador de posición 308 y un lector 312 de marca codificada tal como, por ejemplo, un lector de código de barras. En una realización, los elementos electrónicos de activación 304 incluyen un motor para posicionar el dispositivo de prueba y un controlador de motor para controlar el motor. Un accionamiento de fricción, accionamiento por engranajes u otro mecanismo se pueden usar para transformar la rotación del motor en movimiento del dispositivo de prueba. Los elementos electrónicos de activación 304 son así utilizados para cargar y expulsar el dispositivo de prueba, así como para posicionar el dispositivo de prueba con respecto al sistema óptico del fluorómetro, por ejemplo a lo largo del pasillo de diagnóstico. En esta realización, el dispositivo de prueba es movido en relación con el sistema óptico estacionario. En realizaciones alternativas, puede ser movido el sistema óptico en lugar o además del dispositivo de prueba.
El codificador de posición 308 se utiliza para determinar la posición del dispositivo de prueba dentro del accionamiento 300 del dispositivo de prueba. El codificador de posición 308 puede obtener información de posición del propio dispositivo de prueba, tal como, por ejemplo, detectando una etiqueta codificada en el dispositivo de prueba. Alternativamente, el codificador de posición 308 puede determinar la posición del dispositivo de prueba sobre la base de la rotación del árbol de accionamiento a través del motor utilizando técnicas de codificador bien conocidas. El lector codificado 312 del dispositivo se utiliza para leer la marca codificada dispuesta en el dispositivo de prueba. En una realización, el lector 312 de marca codificada es un lector de código de barras que lee una etiqueta de código de barras en el dispositivo de prueba. Realizaciones alternativas pueden incluir, por ejemplo, un lector de franja magnética, un lector inductivo o un reconocedor de caracteres óptico. Un lector 312 de marca codificada detecta la información de la marca codificada en el dispositivo de prueba y proporciona esta información al ordenador 104. La información codificada puede incluir información tal como, por ejemplo, un I.D. de paciente, una identificación de los ensayos a realizar en la muestra, una identificación del tipo de muestra, u otra información apropiada o pertinente. Esta información puede ser usada para registrar los resultados del ensayo, así como para controlar el tipo de ensayo realizado o parámetros de ensayo utilizados.
En una realización, los elementos electrónicos de accionamiento 304 y el codificador de posición 308 se utilizan para controlar el posicionamiento del dispositivo de prueba, así como el reposicionamiento del dispositivo de prueba durante el ensayo de tal manera que puedan ser ensayadas una pluralidad de regiones del dispositivo de prueba. Esta capacidad para posicionar el dispositivo de prueba de tal manera que puedan ser ensayadas varias porciones de la muestra, permite utilizar algoritmos de ensayo mejorados para producir resultados de ensayo mejorados. Un ejemplo de rutinas de ensayo mejoradas que pueden ser usadas cuando se ensayan diferentes regiones de un dispositivo de prueba, se describe completamente en el documento US 5.763.189 titulado “Transferencia de energía de fluorescencia y transferencia de energía intramolecular en partículas que utilizan nuevos compuestos” y el documento US 6.251.687, titulado “Transferencia de energía de fluorescencia y transferencia de energía intramolecular en partículas que utilizan nuevos compuestos”.
La figura 4 es un diagrama de bloques que ilustra una ejecución ejemplar de un fluorómetro 100 utilizado en comunicación con un sistema de información 408 para realizar ensayos fluorométricos. Como se ha descrito anteriormente, puede ser proporcionada una interfaz de comunicaciones 120 para permitir que el fluorómetro 100 se comunique con entidades exteriores tales como, por ejemplo, una red de hospitales, una consulta de médicos, una clínica de ensayos, otros ordenadores de laboratorio u otras entidades relevantes. Para ilustrar la utilidad de la interfaz de comunicaciones se describe ahora un escenario ejemplar simple. En este escenario ejemplar, la entidad exterior es un sistema de información 408 de cuidado de la salud, tal como, por ejemplo, un sistema de datos de hospital al que puede acceder un médico u otro profesional del cuidado de la salud para ordenar ensayos y tratar a un paciente.
En el ejemplo ilustrado en la figura 4, el sistema de información 408 es ejecutado para incluir un terminal 462 de entrada de datos y un dispositivo 464 de almacenamiento de datos. Después de leer esta descripción, resultará evidente para un experto en la técnica cómo se puede llevar a cabo el sistema de información 408 utilizando estructuras alternativas. En un escenario ejemplar, se extrae una muestra de sangre del paciente. Los viales que contienen la sangre son etiquetados con una identificación del paciente y enviados al laboratorio que realizará los ensayos fluorométricos. El técnico del laboratorio recibe la muestra de sangre, prepara el dispositivo de prueba y coloca la etiqueta 412 de I. D. codificada en el dispositivo de prueba. La etiqueta 412 de I.D. identifica el dispositivo de prueba como perteneciente al paciente del que ha sido extraída la muestra. La etiqueta 412 de I.D. puede ser generada por el técnico del laboratorio o transferida a partir de los viales recibidos.
La figura 5 es un diagrama de flujo funcional que ilustra un procedimiento de ejemplo mediante el cual puede ser ensayada la muestra de una manera automática con el fluorómetro 100 en comunicación con el sistema de información 408 que utiliza la interfaz de comunicaciones 120. En un paso 502, se prepara un dispositivo de prueba con una muestra y se etiqueta con una marca o marbete codificado. En un paso 504, la muestra preparada, es decir, un dispositivo de prueba con la muestra añadida, se carga en el fluorómetro 100. En una realización, el dispositivo de prueba es una casete o recipiente a modo de bandeja. El dispositivo de prueba incluye una marca 412 de I.D. codificada, la cual puede proporcionar, por ejemplo, una identificación del paciente del cual se ha extraído la muestra, una indicación de la prueba o pruebas a realizar y puede incluir información adicional según pueda considerarse relevante para la aplicación particular. Cualquier información adicional requerida puede ser descargada o introducida por el profesional sanitario a través de la interfaz de
usuario 112.
En una realización preferida, la marca codificada 412 de I.D. proporciona una identificación del tipo de ensayo que está siendo realizado, por ejemplo, un ensayo que indica la condición de un paciente con respecto a un infarto de miocardio. En esta realización preferida, el técnico de laboratorio introduce la información del paciente, por ejemplo, el número del paciente, a través del teclado numérico 162. Todavía en otra realización, no se utiliza una etiqueta codificada y toda la información necesaria es obtenida a través de descarga, introducción manual o una combinación de ellas.
En el paso 508, el fluorómetro lee la marca codificada en el dispositivo de prueba. En un paso 512, la información de la marca codificada 412, y/o cualquier información adicional descargada y/o introducida, o una traducción de la misma, se envía al sistema de información 408 para acceder a información o para descargar información acerca del paciente o acerca de ensayos ordenados por ese paciente.
Por ejemplo, el profesional sanitario del hospital que ordena los ensayos para el paciente puede introducir el nombre del paciente u otra identificación, así como una lista o identificación de ensayos ordenados para el paciente en el sistema 408. El nombre o identificación del paciente y los ensayos a realizar para ese paciente son almacenados en la base de datos 464 de manera que exista un registro de ensayos ordenados para ese paciente. De este modo, en el paso 512, la información enviada al sistema de información 408 se utiliza para acceder a la base de datos, para recuperar con ello información que indica qué ensayos son ordenados para el paciente. En un paso 516, instrucciones que pueden incluir, por ejemplo, instrucciones para realizar un ensayo deseado, o una identificación del ensayo o ensayos ordenados para el paciente, son descargadas al fluorómetro 100 utilizando la interfaz de comunicaciones 100.
En el paso 520, el fluorómetro 100 realiza el ensayo, después el técnico carga el dispositivo de prueba, ya sea realizando las instrucciones descargadas o accediendo a las instrucciones localmente (por ejemplo, mediante almacenamiento local, mediante entrada desde el teclado numérico 162 o desde el chip de ROM) sobre la base de una identificación del ensayo recibido del sistema de información 408. Cuando se precisa instalar un chip 136 de ROM o disco diferente para realizar el ensayo requerido, el usuario es informado a través de la interfaz de usuario 112.
En una realización preferida, el ensayo es realizado automáticamente sin intervención del usuario. Ciertamente, en una realización, los algoritmos de temporización tales como los descritos en lo que sigue son ejecutados para controlar la regulación de tiempo del proceso de ensayo. En esta realización, el ensayo es realizado y completado automáticamente sin intervención. Realizaciones alternativas pueden proporcionar la capacidad del sistema para indicar al usuario ciertas entradas según se considere apropiado.
Una vez que se ha completado el ensayo, en el paso 524, los resultados son proporcionados al sistema de información 408. Los resultados pueden ser almacenados en la base de datos 464 y son identificados como asociados con el paciente. Como tales, a los resultados de los ensayos se puede acceder por parte de los profesionales sanitarios utilizando el terminal 462 y se pueden imprimir para proporcionar una copia fuerte de los resultados.
Información adicional relativa a los ensayos realizados sobre la muestra puede ser transmitida también al sistema de información 408. La información adicional sobre ensayos puede incluir, por ejemplo, una identificación del paciente y otra información del paciente, una identificación de la muestra, una identificación de un ensayo o ensayos realizados sobre la muestra, una fecha y el momento en que se realizaron los ensayos, condiciones de los ensayos, resultados de los ensayos y otra información pertinente. Esta información sobre los ensayos puede ser utilizada para actualizar la base de datos 464 de tal manera que el sistema de información tenga un registro completo de los ensayos, los resultados y datos asociados para la paciente. Además, la información sobre los ensayos puede ser almacenada en el fluorómetro en el almacenamiento local 128, la memoria 116 o en un medio de almacenamiento retirable (es decir, chip 136 de ROM, disco retirable, etc.).
Con el fin de asegurar que se realizan todos los ensayos requeridos, y también para evitar la duplicación de los ensayos, se pueden utilizar indicaciones de registro u otras técnicas cuando se accede a la base de datos 464 para recuperar instrucciones de ensayos. Por ejemplo, cuando un fluorómetro 100 accede al sistema de información 408 para recibir instrucciones para un ensayo particular, ese ensayo es indicado como realizado, de tal manera que los accesos subsiguientes por parte de este u otro fluorómetro 100 no recuperarán las mismas instrucciones de ensayo. Una vez que se completa un ensayo y son proporcionados los resultados al sistema de información 408, se puede establecer otra indicación paras indicar el estado del ensayo como completado.
Obsérvese que cuando se ordenan ensayos que dependen del tipo de muestra que es ensayada, el I.D. 412 puede incluir también una identificación de muestra o una identificación del tipo de muestra. Por ejemplo, cuando una muestra preparada es plasma, se incluye en I.D. 412 una indicación de ello, o es alternativamente introducida por el usuario utilizando el teclado numérico u otro dispositivo de entrada en el fluorómetro 100. Así, cuando un fluorómetro interroga al sistema de información 408 para acceder a instrucciones de ensayo, se verifican los ensayos que son ordenados para el plasma, y si existen, son recuperados de la base de datos 464. Según se ilustra mediante este escenario de ejemplo, la probabilidad de error por parte del operador en la identificación de la muestra y en la realización de ensayos apropiados sobre esa muestra, son minimizados en el fluorómetro. En este escenario, una vez que la muestra ha sido cargada con el correcto I.D, los ensayos ordenados por el médico o profesional sanitario en el hospital son recuperados electrónicamente, realizados automáticamente y comunicados de nuevo electrónicamente al sistema de información 408. Como tal, existe muy poca o ninguna necesidad de intervención humana en este sistema, con la excepción de añadir la muestra al dispositivo de prueba e insertarla en el fluorómetro por parte del técnico.
Todavía en otra realización ejemplar, la etiqueta 412 puede ser utilizada para automatizar más el proceso de ensayo, incluso en un entorno de autonomía. Por ejemplo, en una realización, cuando el técnico prepara la muestra de sangre, el código de la etiqueta 412 incluye una descripción o indicación del ensayo a realizar sobre esa muestra. Cuando el fluorómetro lee la descripción o indicación del ensayo, se realiza el ensayo apropiado. Como con el ejemplo distante descrito anteriormente, se puede acceder automáticamente al ensayo desde el almacenamiento local o el usuario puede ser apremiado para cargar la información relativa al ensayo a través del chip 136 de ROM, un disco u otro dispositivo de memoria o almacenamiento. La información procedente de la marca 412, así como los ensayos realizados y sus resultados, pueden ser utilizados para crear un registro localmente en medio fijo o retirable, así como a distancia a través de la interfaz de comunicaciones 120. La información del registro puede ser utilizada para diagnosis de paciente, contabilidad, facturación, estadística y otros fines.
Como resultaría evidente para un experto ordinario en la técnica después de leer las anteriores descripciones, hay numerosos escenarios que pueden ser ejecutados para beneficiarse de las capacidades del fluorómetro 100 utilizando una etiqueta 412 de I.D. codificada y la interfaz de comunicaciones 120. Asimismo, como se ha descrito anteriormente, la interfaz de comunicaciones puede adoptar una diversidad de realizaciones físicas diferentes de tal manera que la comunicación entre el fluorómetro 100 y el sistema de información 408 pueden ser ejecutada utilizando un enlace de comunicación inalámbrica, un enlace de comunicación de equipo físico (hardware), comunicación por redes u otras instalaciones de comunicación.
Como una aplicación de ejemplo alternativa con referencia a las figuras 4 y 5, considérese una aplicación en la que el paciente utiliza el fluorómetro 100 para realizar ensayos en casa. En esta aplicación, el paciente obtiene una muestra y la sitúa en el dispositivo o casete de prueba. La muestra puede ser una muestra de sangre, por ejemplo, procedente de un pinchazo de un dedo, una muestra de orina u otra muestra apropiada.
El fluorómetro puede ser precargado con las instrucciones del ensayo apropiadas para el paciente particular. Alternativamente, el fluorómetro 100 puede utilizar la interfaz de comunicación 120 para acceder a instrucciones del ensayo desde la clínica, consulta del médico, hospital u otra instalación sanitaria. El paciente carga la muestra en el fluorómetro 100 y se realizan el ensayo o ensayos apropiados.
Los resultados son enviados a la instalación sanitaria utilizando la interfaz de comunicaciones 120 de manera que los registros del paciente pueden ser actualizados y el profesional sanitario apropiado puede ser conocedor de los resultados.
El fluorómetro puede incluir una característica de alarma que informe o recuerde automáticamente al paciente cuándo se requiere un ensayo. Esta característica puede ser ejecutada, por ejemplo, utilizando un reloj programable incorporado. El reloj puede ser programado manualmente o instalando instrucciones de planificación. Por ejemplo, se puede instalar un programa de planificación que detalle el tipo o tipos de ensayos a realizar y el tiempo para tales ensayos antes de que el fluorómetro 100 sea entregado al paciente. La instalación puede ser realizada, por ejemplo, utilizando un medio de almacenamiento retirable. La programación de planificación puede ser también descargada a través de la interfaz de comunicaciones 120, tanto inicialmente como a medida que progresa el tratamiento. Por ejemplo, el médico cuidador puede desear actualizar el plan de ensayos añadiendo nuevos ensayos, cambiando el intervalo de los ensayos o interrumpiendo ciertos ensayos. El médico puede actualizar el sistema de información 408 para reflejar este cambio y los cambios pueden ser descargados a través de la interfaz de comunicaciones 120. De esta manera, el ensayo puede ser diseñado y actualizado para adaptarlo a las necesidades actuales del paciente.
En una realización, el programa de planificación indica el tipo de ensayo a realizar en un suceso de ensayo planificado. La información relativa al tipo de ensayo puede ser proporcionada al paciente, pero no es necesario que sea así. Esta información, sin embargo, junto con los resultados del ensayo, es preferiblemente proporcionada a través de la interfaz de comunicaciones 120 para actualizar la base de datos del paciente o para informar al médico de los resultados del ensayo. El programa de planificación puede indicar también el tipo de muestra requerido para un ensayo particular.
En realizaciones en las que la interfaz de comunicaciones es un teléfono, la identificación del paciente puede ser proporcionada a la instalación sanitaria utilizando una identificación numérica automática, o ANI (automatic number identification), sobre la base del número de teléfono desde el cual está llamando el instrumento de ensayo. Cuando no está disponible la ANI, o cuando el paciente está llamando desde un lugar en el que su ANI no es reconocida, el sistema puede instar al paciente a introducir una identificación.
Todavía en otra realización, la interfaz de comunicaciones 120 puede ser utilizada para informar al paciente de que se requiere una visita personal al profesional sanitario. Por ejemplo, considérese un escenario en el que el médico al cuidado está obteniendo y revisando los resultados de ensayos realizados regularmente. El médico puede detectar un cambio de condición que justifique una cita personal. El médico puede introducir esta información en un sistema de información sanitario y el paciente es informado de la necesaria cita.
En una realización, el sistema de información sanitario mantiene un calendario de espacios de cita disponibles para el médico cuidador. Las citas pueden ser mantenidas en el ordenador personal del médico o en un servidor de datos u otra base de datos accesible dentro del sistema de información sanitario para facilitar el compartir la información de calendario entre profesionales sanitarios.
Un listado de citas disponibles es enviado al paciente a través de la interfaz de comunicaciones 120. El paciente, utilizando la interfaz de usuario 112, revisa los espacios de citas disponibles y selecciona uno que se ajuste a su plan. El fluorómetro 100 proporciona esta información al sistema de información sanitario para reservar ese espacio para el paciente. Puede ser programado un recordatorio para la cita en el reloj interno del fluorómetro 100 para recordar al paciente un intervalo de tiempo deseado antes de la cita. Alternativamente, el sistema de información sanitario puede almacenar esta información y enviar un recordatorio apropiado al paciente a través de la interfaz de comunicaciones 120.
El uso de la interfaz de comunicaciones 120 en las realizaciones domésticas permite interacción en tiempo real o cerca del tiempo real entre el paciente y el profesional sanitario cuidador, aunque el paciente y el profesional sanitario no estén en el mismo lugar. Los ensayos pueden ser realizados y los resultados comunicados y analizados a medida que son realizados. Las planificaciones de los ensayos pueden ser actualizadas o modificadas de otro modo según lo considere el profesional sanitario sobre la base de los resultados de ensayos recientes.
Como se ha descrito anteriormente, el fluorómetro puede ser utilizado en relación con un ordenador separado tal como, por ejemplo, un puesto de trabajo u ordenador personal. En esta realización, se pueden delegar una diversidad de funcionalidades del fluorómetro al ordenador separado o compartirlas con él. Para ilustrar más esta posibilidad, se describe ahora en términos de un escenario ejemplar. En este escenario ejemplar, el fluorómetro 100 se acopla a un ordenador personal 604 como se ilustra en la figura 6. En una realización, la interfaz es ejecutada utilizando una interfaz de comunicaciones RS-232, aunque se pueden seleccionar otras interfaces de comunicaciones sobre la base de velocidad, coste y consideraciones de fiabilidad.
Como un ejemplo de la manera en que puede ser utilizado un ordenador tal como un ordenador personal 604 para mejorar el rendimiento del fluorómetro 100, considérese un escenario en el que el fluorómetro 100 realiza una pluralidad de ensayos sobre muestras de sangre. Después de realizar las mediciones y lecturas apropiadas, el fluorómetro proporciona estos resultados al ordenador personal 604. En un sentido, se puede considerar que el fluorómetro 100 está proporcionando datos en bruto al ordenador personal 604, aunque puede ser realizada una cierta cantidad de tratamiento por el fluorómetro 100. El ordenador personal 604 acepta los datos en bruto y realiza análisis y tratamiento de los datos para ayudar a llegar a resultados de ensayo definitivos o a interpretar la terapia para el paciente sobre la base de los resultados. Los resultados del ensayo y los datos relacionados pueden ser descritos alfanumérica y gráficamente sobre la pantalla de presentación visual del ordenador personal 604. A través de interfaces de usuario en el ordenador personal 604, un operador puede ajustar la funcionalidad del ensayo, así como parámetros del ensayo para obtener resultados óptimos.
Como se ha descrito anteriormente, en una realización, el dispositivo de prueba es reposicionado durante el ensayo de tal manera que diferentes zonas de la muestra pueden ser excitadas y se puede medir la fluorescencia de cada una de estas zonas. Sigue ahora un proceso de ejemplo mediante el cual se consigue esto y se analizan los datos. La figura 7 es un diagrama de flujo funcional que ilustra este proceso de acuerdo con una realización de la invención. En el paso 704, el dispositivo de prueba es escalonado a lo largo de la pista de diagnosis de tal manera que en cada paso es excitada una región diferente del dispositivo de prueba y se detectan mediciones de fluorescencia de esa región. En una realización, el dispositivo de prueba es escalonado sólo a lo largo de una dirección (por ejemplo de atrás a adelante o de lado a lado) y por lo tanto las regiones o zonas se dividen a lo largo de una dirección del dispositivo de prueba. En realizaciones alternativas, el dispositivo de prueba puede ser escalonado, por ejemplo, tanto de atrás a adelante como de lado a lado, de tal manera que puedan ser definidas regiones adicionales en el dispositivo de prueba.
En una realización preferida, el dispositivo de prueba se escalona a lo largo del pasillo de diagnosis en pasos discretos, y la fluorescencia es medida en cada paso. En realizaciones alternativas preferidas, el dispositivo de prueba es accionado continuamente a una velocidad dada a lo largo del pasillo de diagnosis, y se toman mediciones a través de todo el proceso. En cualquier realización, las propias mediciones pueden realizarse a intervalos discretos o continuos.
En el paso 708, se registran o graban los resultados de cada región. En realizaciones en las que el dispositivo tiene un resultado de fluorescencia, los resultados registrados representan amplitudes ópticas detectadas de la región excitada. Preferiblemente, se registran los datos procedentes de una muestra particular y se realiza el tratamiento sobre los datos registrados de tal manera que ese tratamiento no tenga que ser realizado en tiempo real, y se puede utilizar en el tratamiento la totalidad de la muestra de datos.
En el paso 710, el tratamiento de datos comienza con la verificación de la calidad de la traza. Los detalles de este paso, de acuerdo con una realización, se describen completamente en el documento US 5.763.189, titulado "Transferencia de energía de fluorescencia y transferencia de energía intramolecular en partículas que utilizan nuevos compuestos", y en el documento US 6.251.687, titulado "Transferencia de energía de fluorescencia y transferencia de energía intramolecular en partículas que utilizan nuevos compuestos".
Cuando el dispositivo de prueba se escalona a lo largo y se mueve en relación con el sistema óptico, una unión no específica de la etiqueta de fluorescencia da lugar a una señal de fluorescencia residual. Esta señal es una señal de fondo que puede ser altamente variable de muestra a muestra. Por lo tanto, en el paso 712, se desea eliminar esta señal antes de calcular la cantidad de fluorescencia inmovilizada en cada zona de la pista de diagnóstico para cada muestra ensayada. Las intensidades de fluorescencia medidas para cada zona o región ensayada son integradas para determinar la cantidad total de etiqueta de fluorescencia inmovilizada como un resultado, por ejemplo, de una reacción de unión inmunológica.
En el paso 716, la señal tratada sin el fondo se integra para determinar la fluorescencia total de la muestra. En el paso 718 se calcula el resultado, por ejemplo por comparación con un umbral, para determinar si el ensayo es positivo o está siendo ensayada la concentración de cada sustancia bajo análisis.
En realizaciones de fluorómetro, la cantidad detectada de etiqueta de fluorescencia es una función del método de adquisición. Más específicamente, la cantidad detectada de etiqueta de fluorescencia para una región dada es el producto de la intensidad de fluorescencia emitida por esa región y la anchura de la región. Por lo tanto, si el desplazamiento del dispositivo de prueba varía del desplazamiento esperado, los resultados obtenidos serán incompatibles y no serán reproducibles. Por ejemplo, si el desplazamiento es más corto que el esperado, la cantidad de etiqueta de fluorescencia en la región será informada como mayor para una muestra dada.
Para compensar cambios o incompatibilidades de posicionamiento se puede utilizar el codificador de posición 308 para obtener una medida del desplazamiento real o relativo durante el proceso de ensayo. En una realización preferida, la posición es codificada vigilando la rotación del motor, es decir, utilizando un codificador de posición rotativo. Después de leer esta descripción, resultará evidente para un experto ordinario en la técnica cómo ejecutar esta funcionalidad utilizando realizaciones alternativas de codificadores rotativos. Para esto, se excluyen como factor errores en el desplazamiento esperado que se originan de cambios en la velocidad del motor.
Sin embargo, imperfecciones en la mecánica de accionamiento y variaciones en la carga en la mecánica de accionamiento pueden dar lugar a errores entre la posición medida del motor y la posición real del dispositivo de prueba. En una realización preferida, el error promedio entre la posición medida del motor y la posición del dispositivo de prueba se registra como una función de la posición del dispositivo de prueba. Esta información es utilizada para representar la posición medida del motor en una posición real del dispositivo de prueba. En una realización particularmente preferida, la posición es codificada vigilando la posición del dispositivo de prueba con respecto al sistema óptico, es decir, utilizando un codificador de posición lineal. Después de leer esta descripción, resultará evidente para un experto ordinario en la técnica cómo ejecutar esta funcionalidad utilizando realizaciones alternativas de codificadores lineales. Como resultado de este proceso, se pueden excluir como factores incompatibilidades de movimiento para obtener un resultado de ensayo más exacto y reproducible.
La figura 8 es un diagrama de flujo funcional que ilustra una manera en la que se puede eliminar la señal de fondo de acuerdo con una realización de la invención. En el paso 804, los lugares puntuales o zonas de fluorescencia como resultado del proceso de prueba se determinan por dónde es recibida una señal. Alternativamente, en una realización preferida, lugares puntuales o zonas de prueba son definidas por la programación lógica del fluorómetro de tal manera que el fluorómetro es programado para medir la fluorescencia en un lugar o lugares particulares a lo largo del pasillo de diagnosis del dispositivo de prueba. Estos lugares o zonas puntuales son puntos a lo largo de la longitud del pasillo de diagnosis del dispositivo de prueba en que es recibida una amplitud por encima de un umbral determinado.
La figura 9 es diagrama que ilustra un ejemplo de lugares puntuales a lo largo de la longitud del pasillo de diagnosis. En la figura 9, la ordenada es la amplitud de la señal de fluorescencia recibida, y la abscisa es la longitud a lo largo del pasillo de diagnosis. Debido a que el dispositivo de prueba se está moviendo a lo largo del pasillo de diagnosis, esto también representa la posición del dispositivo de prueba con respecto al sistema óptico. Así, el recorrido a lo largo de la abscisa representa una posición en el pasillo de diagnosis a lo largo del dispositivo de prueba. Como se ilustra en la figura 9, hay zonas en las que es evidente que una señal es recibida como se ilustra por el punto 920, separada por zonas en las que hay meramente ruido de fondo 914. Las zonas de lecturas de señal evidentes son preferidas como lugares o (prueba) zonas puntuales 920.
En el paso 808, se determina el nivel de señal de fondo 914 a cualquier lado del punto 920. En el paso 812, se supone que el nivel de la señal de fondo de un lado al otro del punto tiene una variación constante. Este nivel es considerado el fondo y es restado del nivel de señal del lugar del punto en el paso 816. Como un resultado de este proceso, se puede determinar una representación del nivel real de señal sin la contribución del ruido de fondo. La figura 10 es un diagrama que ilustra un proceso mediante el cual se integra la intensidad de fluorescencia sobre cada punto 920 de acuerdo con una realización de la invención. En el paso 1002 se calcula la suma de la intensidad de fluorescencia ajustada.
En el paso 1004, esta intensidad es multiplicada por la distancia de paso entre cada punto. La distancia de paso se refiere a la cantidad por la cual el dispositivo de prueba es movido a lo largo del pasillo de diagnosis entre cada lectura de datos. En una realización, las variaciones en la distancia de paso se excluyen como factores de las lecturas en el paso 1004 corrigiendo la distancia de paso de acuerdo con datos de calibración previamente medidos.
En el paso 1006, este resultado se normaliza mediante la ganancia de medidor apropiada. La ganancia de medidor (G) es un factor de escala que representa la intensidad relativa de la fuente de excitación y la sensibilidad relativa del detector. La señal detectada es el producto de la intensidad de la fuente, la cantidad de fluorescencia y la sensibilidad del detector. En una realización, el resultado es normalizado mediante la anchura del punto y se refiere por tanto a la cantidad promedio de etiqueta de fluorescencia como resultado del proceso de prueba. En una realización preferida, el resultado no es normalizado por la anchura del punto y se refiere por tanto a la cantidad total de etiqueta de fluorescencia como resultado del proceso de prueba.
La fuente es sometida a desplazamiento tanto de frecuencia como de intensidad. Estas variaciones son seguidas junto con un punto de fluorescencia en el medidor con respuesta conocida en la potencia nominal y longitud de onda de la fuente. Por lo tanto, la señal de fluorescencia de la zona de ensayo se escala proporcionalmente a la variación de la señal medida a partir del estándar interno. Un experto en la técnica reconocerá que el estándar interno corregirá también cualesquiera fluctuaciones de la sensibilidad del detector. En una realización preferida, el paso 1006 también normaliza el resultado de la señal medida del estándar interno.
En una realización preferida, la intensidad (I_{j}) en cada región se mide sustrayendo la señal de línea de base (BL) a partir de la señal medida (MI),
I_{j}=MI_{j}-BL_{j,} como se ilustra en la figura 8. La intensidad de cada región es entonces multiplicada por la longitud de cada región, por ejemplo, la distancia conocida entre mediciones. La longitud de cada región, \DeltaX_{j}, puede ser una función de posición a lo largo del pasillo de diagnosis y no es necesariamente una constante.
La suma de este producto para cada región dentro de una zona representa la etiqueta de fluorescencia no corregida (ULF: uncorrected fluorescent label) dentro de la zona (ULF=\Sigma I_{j}\DeltaX_{j}). La UFL es multiplicada por la ganancia de medidor, que escala el resultado para que sea independiente del medidor. La UFL es también multiplicada por el valor estándar interno esperado (EISV: expected internal standard value) y dividida por el valor estándar interno medido (MISV: measured internal standard value), produciendo un resultado independiente del instrumento de la etiqueta fluorescente (IF: fluorescent label) total.
Los fluorómetros convencionales utilizados para medir la fluorescencia de la muestra operan normalmente en el intervalo de longitudes de onda visible o cercana a la visible. Estas metodologías de prueba utilizan tintes que fluorescen generalmente entre
400 nm y 500 nm. Tales tintes incluyen, pero sin limitación, fluoresceína y fosfato de metil-umbeliferilo. Sin embargo, las muestras de sangre, plasma y suero absorben y fluorescen ellas mismas en el espectro ultravioleta o visible, hasta unos 600 nm. Como resultado, se elimina o disminuye la relación de señal a fondo de la señal detectada del tinte fluorescente.
Para superar estas dificultades, una realización preferida de la invención utiliza tintes que se excitan y emiten en el intervalo de infrarrojo o próximo al infrarrojo, particularmente entre aproximadamente 600 nm y 1300 nm. Como resultado de estas características, se pueden obtener ciertas ventajas, En primer lugar, la longitud de onda de excitación del tinte no es una longitud de onda que, por ejemplo, absorba la sangre o el suero. Como tal, la energía procedente de la fuente de excitación no se pierde. En segundo lugar, la longitud de onda de emisión no corresponde a la absorción de la muestra, de tal manera que no se pierde la luz fluorescente. Finalmente, debido a que la sangre y el suero no fluorescen a estas longitudes de onda, hay ruido de fondo reducido detectado por el detector.
Otra realización preferida hace uso de tintes que poseen desplazamientos de Stokes mayores que unos 90 nm. Desplazamientos de Stokes mayores que
90 nm permiten simplificación del diseño del bloque óptico, ya que no son necesarios filtros de paso de banda especiales para bloquear la energía de la luz de excitación. En otras palabras, se minimiza el solape de luz de excitación y emisión al aumentar el desplazamiento de Stokes, aumentando así la recuperación de luz fluorescente del dispositivo de prueba. Un experto en la técnica reconoce que el solape de longitudes de onda de la luz de excitación y emisión requiere el uso de filtros de paso de banda para evitar la medición de la luz de excitación cuando es deseable medir la luz emitida. El uso de filtros de paso de banda tiene las desventajas de coste y de la disminución del rendimiento de la luz fluorescente medida.
Tintes que presentan propiedades de longitudes de onda de excitación y emisión en las proximidades del infrarrojo y en el infrarrojo tienen desplazamientos de Stokes mayores que aproximadamente 90 nm se describen completamente en el documento US 6.238.931, titulado "Transferencia de energía de fluorescencia en partículas", en el documento US 5.763.189, titulado "Transferencia de energía de fluorescencia y transferencia de energía intramolecular en partículas que usan nuevos compuestos" y en el documento US 6.251.687, titulado "Transferencia de energía de fluorescencia y transferencia de energía intramolecular en partículas que usan nuevos compuestos". Una realización preferida utiliza tintes y sistemas de tintes de ftalocianinas y derivados híbridos de ftalocianina que incorporan transferencia de energía de fluorescencia en partículas, particularmente en partículas de látex que tienen unidos anticuerpos, proteínas, ligandos y análogos a ligandos.
La figura 11 es un diagrama de bloques que ilustra una ejecución de ejemplo de un paquete óptico que opera efectivamente con tintes que presentan estas propiedades deseadas de acuerdo con una realización de la invención. El paquete óptico ilustrado en la figura 11 incluye una fuente de energía 1102 y un detector de energía 1104 (es decir, un transmisor y receptor óptico). Adicionalmente, se pueden disponer filtros de corte o de paso de banda 1108, 1110 para filtrar la señal de fondo procedente de la fuente de energía 1102 u otras fuentes.
La fuente de energía 1102 es preferiblemente una fuente 1102 de energía óptica que emite luz en la porción del intervalo del infrarrojo o próximo al infrarrojo del espectro, pero puede emitir también luz en las longitudes de onda del ultravioleta o visible. En una realización preferida, la fuente de energía óptica 1102 emite energía en una longitud de onda de aproximadamente 670 nm. Esta longitud de onda de energía pobremente absorbida por la sangre o el suero y no origina la fluorescencia de la sangre o el suero, al menos no de manera apreciable. Fuentes de energía preferidas son lámparas de destellos, diodos de emisión de luz y diodos de láser. Fuentes de energía particularmente preferidas son diodos de láser.
Dependiendo del tinte utilizado, la energía de fluorescencia emitida por la muestra está en una longitud de onda diferente de la energía excitada. Específicamente, en una realización preferida, la longitud de onda de la energía emitida como resultado de la fluorescencia del tinte está en aproximadamente 760 nm. Esta longitud de onda es suficientemente diferente de la longitud de onda de excitación (670 nm), de tal manera que la fuente de energía (excitación) 1102 no contribuirá significativamente a la señal de fondo medida por el detector de energía 1104. En una realización preferida, se utiliza un filtro de corte para minimizar la luz mayor que aproximadamente 690 nm desde la fuente.
Para mejorar más la relación señal a fondo del sistema, se pueden incluir uno o más filtros. En una realización preferida, por ejemplo, se utiliza un filtro 1108 de paso alto para cortar frecuencias de la fuente de energía a frecuencias inferiores (longitudes de onda superiores) a la longitud de onda de excitación preferida que serían potencialmente una fuente de fondo para el detector de energía 1104. Adicional o alternativamente, un filtro de paso bajo 1110 puede ser incluido para cortar frecuencias de la fuente de energía a frecuencias por encima (longitudes de onda por debajo) de la frecuencia de detección preferida. Detectores de energía preferidos son tubos fotomultiplicadores y fotodiodos de silicio. Detectores de energía particularmente preferidos son fotodiodos de silicio.
En una realización, la fuente de energía 1102 y el detector de energía 1104 se sitúan de tal manera que la energía de excitación emitida por la fuente de energía 1102 incide sobre la muestra según un ángulo de unos 45 grados. Configuraciones alternativas pueden ser ejecutadas utilizando ángulos diferentes. Adicionalmente, se pueden ejecutar una pluralidad de fuentes de energía 1102 y/o detectores 1104 para optimizar las lecturas de energía. Un experto en la técnica reconocerá que las fuentes no proporcionarán generalmente iluminación uniforme y, además, un ángulo de incidencia de 45 grados dará lugar a una variación en la iluminación a través de la muestra. En una realización preferida, la fuente 1102 contiene un sistema óptico especial que proporciona iluminación homogénea de la muestra. En una realización preferida, el sistema óptico especial es un grupo de micro-lentes. En una realización particularmente preferida, el sistema óptico especial es un sistema óptico de difracción que proporciona iluminación homogénea, incluyendo corrección para el ángulo de incidencia de 45 grados.
Debido a la salida de fuentes de luz tales como diodos de láser tienen carencia de uniformidades, se pueden obtener resultados inconsistentes de una fuente de luz a la siguiente. Para tener en cuenta estas carencias de uniformidades, se puede utilizar un aplanador en una realización para conseguir un modelo de haz más uniformemente distribuidos. Ejemplos de tales aplanadores pueden incluir difusores y sistemas ópticos de difracción.
Como se ha descrito anteriormente, se puede incluir un medio de almacenamiento retirable para facilitar o mejorar el funcionamiento de un fluorómetro. Específicamente, en una realización descrita anteriormente, se realiza un medio de almacenamiento retirable utilizando un receptáculo 132 y un chip 136 de ROM. Preferiblemente, en esta realización, el chip 136 de ROM está montado en un portador de chip que incluye contactos a la interfaz con el receptáculo 132. En esta realización, el portador de chip puede ser insertado y extraído con respecto al receptáculo 132 para facilitar el cambio o sustitución de chips 136 de ROM. Ahora se describe un ejemplo de portador de chip de ROM.
La figura 12, que comprende las figuras 12A y 12B, es un esquema que ilustra una realización de ejemplo de un portador 1200 de chip de acuerdo con una realización de la invención. La figura 12A es una vista en perspectiva de lo que se menciona como la superficie superior del portador 1200 de chip. Como se ilustra en la figura 12A, el portador 1200 de chip incluye una parte de cuerpo 1203 y una pestaña o lengüeta trasera 1209. La porción de cuerpo 1203 incluye una estructura para montar un chip 136 de ROM, así como un chip 136 de ROM de guía hacia el receptáculo 132. La pestaña trasera 1209 proporciona una estructura a modo de pestaña que facilita el manejo del portador 1200 y la inserción y extracción del portador 1200 en y fuera del receptáculo 132.
En la realización ilustrada en la figura 12, el portador 1200 incluye una cara superior 1204 que tiene una zona abierta 1205. La zona abierta 1205 proporciona una abertura a través de la cual contactos en el receptáculo 132 pueden acceder a contactos eléctricos 1408 (ilustrados en la figura 14). Los miembros laterales 1206 definen los lados del portador 1200 y forman delimitaciones de la zona abierta 1205. Un miembro central 1207 puede estar incluido para proporcionar rigidez estructural adicional, así como para ayudar en guiar el portador 1200 dentro del receptáculo 132. El borde delantero 1208 del portador 1200 está preferiblemente achaflanado, como lo están los miembros laterales 1206. Debido a que estos miembros están achaflanados, incluyen una pluralidad de aristas y caras que facilitan la alineación durante la inserción y facilitan también un ajuste apretado del portador 1200 dentro del receptáculo 132. La base 1212 del borde delantero proporciona rigidez estructural para los miembros laterales 1206 y el miembro central 1207. La figura 12B es un esquema que ilustra una vista inferior del portador 1200 de acuerdo con una realización preferida de la invención. Como se ilustra en la figura 12B, los miembros laterales 1206, el miembro transversal 1207 y la base 1212 de borde delantero proporcionan un marco alrededor de la cavidad 1236 del chip. Es en la cavidad 1236 de chip en la cual está dispuesto el chip 136 de ROM. En una realización preferida, el chip 136 de ROM está montado en una estructura relativamente plana, tal como una placa de circuito impreso. Una ejecución de ejemplo de esta realización se ilustra en la figura 14. Como se ilustra en la figura 14, el chip 136 de ROM está montado en una placa de circuito impreso 1404. Una placa de circuito impreso 1404 incluye una pluralidad de contactos 1408 que son utilizados para establecer contacto eléctrico con contactos correspondientes en el receptáculo 132. Se utilizan terminales 1406 para conectar los terminales del chip 136 de ROM con los contactos 1408.
En una realización, los contactos del receptáculo 132 (no ilustrados) se ejecutan utilizando contactos deslizantes similares, por ejemplo, a los que se encuentran en enchufes o jacks de teléfono o en conectadores de borde de tarjeta de placa de circuito impreso. Para mantener contacto eléctrico firme, los contactos deslizantes pueden estar cargados elásticamente utilizando, por ejemplo, muelles o la fuerza elástica del propio metal de contacto doblado. Los contactos del receptáculo 132, así como los contactos 1408 y los terminales 1406 son ejecutados utilizando un material conductor, tal como, por ejemplo, cobre, oro, plata u otro material conductor.
La anchura y el espesor de los contactos del receptáculo 132, terminales 1406 y contactos 1408 según están dispuestos en la placa de circuito impreso 1404 pueden ser variados para proporcionar la cantidad apropiada de conductividad, dependiendo de la ejecución. Adicionalmente, el área y el espesor previstos para un plano de tierra o masa o terminal de tierra o masa 146 se eligen para proporcionar capacidad de manejo de corriente apropiada para puesta a tierra.
La placa de circuito impreso 1404 de una realización incluye lengüetas 1412. Las lengüetas 1412 se alinean con rebajes 1214 para facilitar la colocación del chip 136 de ROM y la placa de circuito 1404 dentro de la cavidad 1236 de chip. Una lengüeta flexible 1234 mantiene en posición la placa de circuito impreso 1404. Una estructura de aspillera o de otro tipo 1242 puede ser aspillada como se ilustra en la figura 12B, una estructura contigua o alguna otra estructura alternativa. La combinación de la estructura 1242 y la lengüeta 1234 permite a la placa de circuito 1404 deslizar bajo la estructura 1242 y saltar elásticamente a su posición por debajo de un borde de la lengüeta 1234. Una arista 1244 que se extiende alrededor o parcialmente alrededor del interior de la cavidad 1236 del chip proporciona un soporte sobre el que descansa la placa de circuito impreso 1404. La combinación de arista 1244 en relación con la estructura 1242 y la lengüeta 1234 mantiene firmemente en posición la placa de circuito 1404 dentro de la cavidad 1236 del chip. En una realización, el rebaje 1237 es proporcionado como un resultado del proceso de moldeo.
El portador 1200 de chip puede ser ejecutado utilizando un polímero de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), un polímero de polioximetileno (POM), un polímero de estireno o copolímeros de estireno. En una realización, la lengüeta 1234 se extiende desde la ranura 1210 para facilitar la flexibilidad de la lengüeta 1234 para inserción y extracción con respecto a la placa de circuito impreso 1404. La figura 15 es un esquema que ilustra una vista en sección transversal de la ranura 1210 y la lengüeta 1234. Como se ha ilustrado, en esta realización, la lengüeta 1234 está moldeada como una parte de la base superior 1204. La presencia de la ranura 1210 proporciona flexibilidad adicional a la lengüeta 1234 sin tensar la zona en que la lengüeta 1234 se une a la superficie superior 1204. En la figura 15 se ilustra también la interfaz entre la lengüeta 1234, la superficie inferior de la cara superior 1204 y la placa de circuito impreso 1404.
La figura 13 es un esquema que ilustra con más detalle una realización del borde delantero 1208. En esta realización, una pluralidad de dientes 1304 están dispuestos en la base 1212 del borde delantero. Los dientes 1304 pueden ser ejecutados para facilitar el guiado del portador de chip 1200 dentro del receptáculo 132. En la realización ilustrada en la figura 13, los dientes 1304 son ejecutados como prismas rectos truncados o pirámides truncadas. Sin embargo, se pueden ejecutar formas alternativas, facilitando el borde delantero en ángulo de los dientes 1304 el guiado del portador 1200. Adicionalmente, en la realización ilustrada en la figura 13, los dientes 1304 no se extienden más allá de la base 1212 del borde delantero. En esta realización, los dientes 1304 no se extienden entre los contactos 1408 de la placa de circuito impreso 1404.
Las diversas realizaciones de la invención descritas anteriormente pueden ser ejecutadas utilizando equipo físico (hardware), programación lógica (software) o una combinación de ellos y se pueden ejecutar en un sistema de ordenadores u otro sistema de tratamiento. De hecho, en una realización, estos elementos son ejecutados utilizando un sistema de ordenadores capaz de realizar la funcionalidad descrita con respecto al mismo. Un sistema de ordenadores ejemplar es tal como el ilustrado en la figura 1.
La figura 16 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema de ordenadores de finalidad general, que incluye ejemplos de medios legibles por ordenador para proporcionar programación lógica de ordenador o instrucciones para realizar la funcionalidad descrita en esta memoria. El sistema de ordenadores ilustrado 1602 incluye uno o más procesadores, tales como el procesador 1604. El procesador 1604 está conectado a un bus de comunicaciones 1606. Se describen varias realizaciones de programación lógica en términos de este sistema de ordenadores de ejemplo. Después de leer esta descripción, resultará evidente para una persona experta en la técnica relevante cómo ejecutar la invención utilizando un sistema de ordenadores o estructuras de ordenadores, incluyendo, por ejemplo, la estructura ilustrada en la figura 1.
El sistema de ordenadores 1602 incluye también una memoria principal 1608, preferiblemente una memoria de acceso aleatorio (RAM), y puede incluir también una memoria secundaria 1610. La memoria secundaria 1610 puede incluir, por ejemplo, una unidad de disco duro 1612 y/o una unidad de almacenamiento retirable 1614, que representa una unidad de disco flexible, una unidad de cinta magnética, una unidad de disco óptico, etc. La unidad de almacenamiento retirable 1614 lee de, y/o escribe en, un medio de almacenamiento retirable 1618. El medio de almacenamiento retirable 1618 representa un disco flexible, una cinta magnética, un disco óptico, etc. que es leído o escrito por la unidad de almacenamiento retirable 1614. Como se apreciará, la unidad de almacenamiento retirable 1618 incluye un medio de almacenamiento utilizable por ordenador que tiene almacenados en él programación lógica y/o datos.
En realizaciones alternativas, la memoria secundaria 1610 puede incluir otros medios similares para seguir programas de ordenador u otras instrucciones que se han de cargar en el sistema de ordenadores 1602. Tales medios pueden incluir, por ejemplo, una unidad de almacenamiento retirable 1622 y una interfaz 1620. Ejemplos de ellas pueden incluir una interfaz de cartucho de programa y de cartucho (tal como, por ejemplo, la que se encuentra en dispositivos de juego de vídeo), un chip de memoria retirable (tal como, por ejemplo, una EPROM, PROM u otro dispositivo de memoria) y receptáculo asociado, y otras unidades de almacenamiento retirables 1622 e interfaces 1620 que permiten transferir programación lógica y datos desde la unidad de almacenamiento retirable 1622 al sistema de ordenadores 1602. En algunas realizaciones, la unidad de almacenamiento retirable 1622 puede estar fijada permanentemente a la interfaz 1520 de unidad de almacenamiento
retirable.
El sistema de ordenadores 1602 puede incluir también una interfaz de comunicaciones 1624. La interfaz de comunicaciones 1624 permite que sean transferidos programación lógica y datos entre el sistema de ordenadores y los dispositivos externos. Ejemplos de interfaz de comunicaciones 1624 pueden incluir un modem, una interfaz de red (tal como una tarjeta de Ethernet), un puerto de comunicaciones, una ranura de PCMCIA y tarjeta, etc. La programación lógica y los datos transferidos a través de la interfaz de comunicaciones 1624 son de la forma de señales que pueden ser señales electrónicas, electromagnéticas, ópticas y otras, capaces de ser recibidas por la interfaz de comunicaciones 1624. Estas señales son proporcionadas a la interfaz de comunicaciones a través de un canal 1628. Este canal 1628 porta señales y puede ser ejecutado usando un medio inalámbrico, alambre o cable, fibra óptica u otro medio de comunicación. Algunos ejemplos de un canal pueden incluir una línea de teléfono, un enlace de teléfono celular, un enlace de RF, una red, la Internet, y otros canales de comunicaciones.
En este documento, las expresiones "medio de programa de ordenador" y "medio utilizable por ordenador" se utilizan para referirse generalmente a medios tales como medio de almacenamiento retirable 1618, un disco duro instalado en la unidad 1612 de disco duro, unidad 1622 de almacenamiento retirable y señales en el canal 1628. Estos términos pueden referirse también a la memoria principal 1608, donde la memoria 1608 almacena un programa de ordenador o una parte del mismo. Estos productos de programa de ordenador son medios para proporcionar programación lógica al sistema de ordenadores 1602.
Los programas o instrucciones de ordenador (también denominados lógica de control por ordenador) pueden ser almacenados en la memoria principal 1608 y/o en la memoria secundaria 1610. Los programas de ordenador pueden ser también recibidos a través de la interfaz de comunicaciones 1624. Tales programas de ordenador, cuando se ejecutan, hacen posible que el sistema de ordenadores 1602 realice las características de la presente invención según se han expuesto aquí. En particular, los programas de ordenador, cuando se ejecutan, hacen posible que el procesador 1604 realice las características de la presente invención. Por lo tanto, tales programas de ordenador representan controladores del sistema de ordena-
dores 1602.
En una realización en la que los elementos se ejecutan utilizando programación lógica, la programación lógica puede ser almacenada en un producto de programa de ordenador y cargada en el sistema de ordenadores 1602 utilizando la unidad de almacenamiento retirable 1614, la unidad de almacenamiento retirable 1622, la unidad de disco duro 1612 o la interfaz de comunicaciones 1624. La lógica de control (programación lógica), cuando es ejecutada por el procesador 1604, hace que el procesador 1604 realice las funciones de la invención como se des-
criben aquí.
En otra realización, los elementos son ejecutados principalmente en equipo físico (hardware), por ejemplo componentes de equipo físico tales como circuitos integrados específicos de la aplicación (ASICs: application specific integrated circuits). La ejecución de la máquina de estado del equipo físico de manera que se realicen las funciones descritas aquí resultarán evidentes para las personas expertas en la técnica o técnicas relevantes. Aunque no un "programa de ordenador" en el sentido tradicional, los componentes del equipo físico se pueden considerar como un medio de programa de ordenador (aunque quizás de equipo físico) que hace posible que el sistema realice las funciones deseadas. Todavía en otra realización, los elementos son ejecutados utilizando una combinación de equipo físico y programación lógica. En esta realización, la combinación de equipo físico y programación lógica se puede considerar igualmente como un medio de programa de ordenador que hace posible que el sistema realice las funciones descritas.
Aunque se han descrito anteriormente varias realizaciones de la presente invención, se ha de entender que han sido presentadas a modo de ejemplo solamente y no como limitación. Así, el espíritu y alcance de la presente invención no han de ser limitados por cualquiera de las realizaciones ejemplares anteriormente descritas, sino que han de quedar definidos sólo de acuerdo con las siguientes reivindicaciones.

Claims (21)

1. Un fluorómetro para tomar lecturas fluorométricas de una muestra, que comprende:
un dispositivo de prueba para soportar la muestra que se ha de detectar;
una fuente de energía óptica para excitar el dispositivo de prueba que lleva la muestra mediante la irradiación del dispositivo de prueba con energía óptica;
un detector de energía óptica para detectar la energía emitida por el dispositivo de prueba excitado debido a la radiación;
una etiqueta codificada dispuesta en dicho dispositivo de prueba para proporcionar información de muestra codificada relativa a la muestra que ha de ser soportada en el dispositivo de prueba;
un lector de codificador para leer la etiqueta codificada;
elementos electrónicos de activación para posicionar el dispositivo de prueba con respecto a dicha fuente de energía óptica y dicho detector de energía óptica, de manera que pueda ser ensayada al menos una de una pluralidad de zonas de prueba del dispositivo de prueba;
un procesador para controlar el funcionamiento del ensayo de acuerdo con instrucciones de ensayo y para tratar la energía emitida, detectada de la zona o zonas de prueba ensayadas para determinar los resultados del ensayo;
un receptáculo de chip de ROM para recibir al menos uno de una pluralidad de chips de ROM;
al menos un chip de ROM para inserción en el receptáculo de chip de ROM que almacena información relacionada con al menos uno de: programación lógica operacional específica del instrumento para uno o más ensayos; una o más curvas de evaluación específicas del ensayo, uno o más controles de prueba, una o más calibraciones de prueba, uno o más parámetros de fluorómetro codificados por el usuario, y uno o más valores esperados, determinados por una simulación de control de cali-
dad; y
una interfaz de comunicaciones bidireccional para transferir información de ensayo entre el fluorómetro y una entidad externa.
2. El fluorómetro de la reivindicación 1, en el que dicha información de muestra incluye al menos una del grupo de entre una identificación del paciente, una identificación de la muestra, un tipo de muestra y una identificación del tipo de ensayo a realizar sobre la muestra.
3. El fluorómetro de la reivindicación 1, en el que dicha etiqueta codificada incluye al menos uno de entre un grupo de un código de barras óptico, una franja magnética, un circuito de inducción y caracteres alfanuméricos.
4. El fluorómetro de la reivindicación 1, que comprende además una fuente de energía y en el que dicho fluorómetro está empaquetado en una caja portátil sostenida en la mano.
5. El fluorómetro de la reivindicación 1, que comprende además una interfaz de usuario.
6. El fluorómetro de la reivindicación 1, que comprende además un dispositivo de almacenamiento para mantener un registro de una o más muestras ensayadas y resultados de ensayo para dicha una o más muestras.
7. El fluorómetro de la reivindicación 6, en el que dicho registro comprende al menos uno del grupo de: identificación del paciente, identificación de la muestra, identificación de un ensayo realizado sobre dicha muestra, fecha y momento en el que fueron realizados los ensayos, y resultados del ensayo.
8. El fluorómetro de la reivindicación 7, en el que dicha interfaz de comunicaciones comunica dicho registro a una instalación sanitaria.
9. El fluorómetro de la reivindicación 1, en el que dicha fuente de energía óptica excita dicha prueba con energía a una primera longitud de onda y dicho detector de energía óptica detecta energía emitida por dicho dispositivo de prueba a una segunda longitud de onda, en el que dicha primera longitud de onda es diferente de dicha segunda longitud de onda.
10. El fluorómetro de la reivindicación 9, en el que dicha primera longitud de onda es de aproximadamente 670 nanómetros y dicha segunda longitud de onda es de aproximadamente 760 nanómetros.
11. El fluorómetro de la reivindicación 9, que comprende además un primer filtro para cortar frecuencias emitidas por dicha fuente de energía óptica que están próximas a dicha segunda longitud de onda, y un segundo filtro para filtrar frecuencias en dicha primera longitud de onda que son recibidas por dicho detector de energía óptica, por lo que se disminuye el efecto de dicha fuente de energía óptica como una fuente de fondo para dicho detector de energía
óptica.
12. El fluorómetro de la reivindicación 11, en el que dicho primer filtro corta frecuencias a longitudes de onda mayores que aproximadamente 690 nanómetros y dicho segundo filtro corta frecuencias a longitudes de onda más cortas que aproximadamente
710 nanómetros.
13. Un método que utiliza un fluorómetro de la reivindicación 1, en el que dicha muestra es seleccionada del grupo que consiste en sangre, suero, plasma, orina, heces extractadas, extracto de alimentos, composición química, muestra medioambiental, agua de desechos y muestra de extracto de
suelo.
14. El método de la reivindicación 13, en el que dicho dispositivo de prueba es irradiado con energía óptica a unos 670 nanómetros y dicho dispositivo de prueba excitado emite energía a unos 760 nanó-
metros.
15. El fluorómetro de la reivindicación 1, en el que dicha entidad externa incluye al menos uno del grupo que consiste en un hospital, una consulta de médico, una clínica de ensayos y un laboratorio.
16. El fluorómetro de la reivindicación 7, en el que dicho registro es comunicado a dicha entidad externa a través de la interfaz de comunicaciones bidireccional.
17. El fluorómetro de la reivindicación 1, en el que dicha entidad externa suministra al menos uno de entre programación lógica funcional específica del instrumento para uno o más ensayos, curvas de evaluación específicas del ensayo, controles de prueba, calibración de prueba, parámetros de fluorómetro codificados por el usuario, y valores esperados determinados por una simulación de control de calidad a dicho chip de ROM a través de la interfaz de comunicaciones bidireccional.
18. El fluorómetro de la reivindicación 1, en el que dicho uno o más controles de prueba comprenden al menos uno de entre una concentración de una sustancia bajo análisis, un intervalo de concentraciones de una sustancia bajo análisis, y una fecha de expiración de una solución de control.
19. El fluorómetro de la reivindicación 1, en el que una o más calibraciones de prueba comprenden al menos uno de entre una concentración de una sustancia bajo análisis, un intervalo de concentraciones de una sustancia bajo análisis, y una fecha de expiración de una solución del calibrador.
20. El fluorómetro de la reivindicación 1, en el que dichos elementos electrónicos de activación comprenden un motor para posicionar el dispositivo de prueba, un controlador de motor para controlar dicho motor, y un accionamiento de fricción o engranaje para transformar la rotación de dicho motor en movimiento de dicho dispositivo de prueba.
21. El fluorómetro de la reivindicación 1, en el que dicho lector de codificador lee automáticamente dicha etiqueta codificada.
ES98963919T 1998-01-05 1998-12-15 Fluorometro para inmunoensayos. Expired - Lifetime ES2251791T3 (es)

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