ES2294986T3 - Metodo para la verificacion de un volumen aspirado en un sistema automatico de diagnostico. - Google Patents

Abstract

Un método para verificar un volumen aspirado de fluido, que comprende: colocar una sonda para la muestra dentro de un contenedor de un fluido de la muestra, teniendo la sonda para la muestra una geometría predeterminada y teniendo el fluido de la muestra una densidad asumida predeterminada; hacer un vacío dentro de la sonda para la muestra para provocar que el fluido sea atraído dentro de la sonda para la muestra para aspirar el fluido; medir la presión dentro de la sonda para la muestra durante la aspiración del fluido para obtener un perfil de presión, caracterizado porque determina la presencia de un segundo incremento en el vacío del perfil de presión tomando una segunda derivada del perfil de presión y obteniendo un resultado diferente de cero, en donde dicho resultado diferente de cero es indicativo de una condición de error; y proveyendo una indicación cuando se determina la presencia de un segundo incremento en el vacío del perfil de presión.

Description

Método para la verificación de un volumen aspirado en un sistema automático de diagnóstico.

Antecedentes de la invención

Los analizadores automatizados se utilizan en laboratorios clínicos para medir diferentes constituyentes químicos de fluidos corporales, tales como sangre entera, suero sanguíneo, plasma sanguíneo, fluido cerebro espinal, orina, y similares obtenidos de los pacientes. Los analizadores automatizados reducen el número de técnicos entrenados requeridos para realizar los análisis en un laboratorio clínico, mejoran la precisión de lo análisis, y reducen el costo por análisis.

Típicamente, un analizador automático incluye un sistema automatizado para mover fluidos que aspira una muestra de un fluido corporal de un contenedor de un espécimen de un paciente y dispensa la muestra dentro de una cubeta de reacción. El sistema para mover el fluido incluye típicamente una pipeta o sonda para la muestra sobre un brazo controlado robóticamente para llevara cabo la aspiración y dispensación de funciones.

Los reactivos químicos, que son específicos para el análisis que está siendo realizado, se colocan en la cubeta que sirve para contener la muestra, mezclando así la muestra con los reactivos químicos. Por medio del examen de los productos resultantes de la reacción a partir de la mezcla de la muestra y de los reactivos, el analizador automático determina la concentración del constituyente químico específico que está siendo analizado. Después de completado el análisis, el analizador automático típicamente imprime los resultados del análisis, incluido un identificador de la muestra, un resultado numérico del análisis, y un rango de valores para el constituyente químico tal como el medido por el análisis.

Durante una operación de aspiración, el brazo robótico, bajo el comando de un sistema controlador, posiciona la sonda de la muestra encima del contenedor del espécimen y mueve la sonda dentro del contenedor hasta que la sonda alcanza al fluido en el contenedor. Se activa una bomba tipo jeringa para retirar fluido de la muestra del contenedor del espécimen dentro de la sonda. Para garantizar la obtención de resultados precisos en los análisis, se debe aspirar en forma precisa un volumen consistente conocido de la muestra y suministrarlo a la cubeta de reacción. Bajo condiciones ideales, jeringas motorizadas pueden dispensar el volumen con la precisión necesaria. Sin embargo, las condiciones no son siempre ideales, por lo cual se requiere de un método para verificar el volumen de la muestra.

Los métodos del estado del arte se han enfocado en la detección en condiciones no ideales. En un método, se mide la presión después de cada incremento de aspiración. Un valor de presión por fuera de un rango predeterminado de presión señala heterogeneidad en la muestra. Khalil, Omar S. y colaboradores, "Abbott Prism: A Multichannel Heterogeneous Chemiluminescence Immunoassay Analyzer", Clin. Chem., 37/9, 1540-47 (1991). La Solicitud Europea de Patente No. 341.438 describe un sistema en el cual se mide la presión después de una operación de succión y se compara con un valor normal esperado.

WO 99/30170, que se publicó después de la fecha de prioridad de la presente solicitud, divulga un método para verificar el volumen de una muestra, que cuantifica el volumen de fluido aspirado y verifica la uniformidad de la muestra por medio de la detección de la presencia de espuma o de coágulos en la muestra. Después de la aspiración, se utiliza un sensor de presión para medir el vacio necesario para sostener la columna de fluido en la punta de la sonda. Conociendo la geometría de la punta de la sonda, se puede convertir el vacío en un peso y un volumen de muestra, con base en las densidades de la muestra. Condiciones no ideales, tales como espuma sobre la superficie del fluido o un coagulo en el fluido, resultan en un volumen de muestra mucho más liviano, en el caso de espuma, o mucho mayor en el caso de un coágulo, que lo esperado. El método también determina el tiempo transcurrido de la aspiración. Las muestras espumosas dan como resultado tiempos de aspiración más cortos que lo normal. Las muestras con coágulos dan como resultado tiempos de aspiración más largos que lo normal.

EP 0726 466 A1 divulga un aparato pipetador para pipetear una muestra con una boquilla. Se puede detectar una condición imperfecta de coagulación en la boquilla además de una condición perfecta de coagulación en la boquilla. La presión en una manguera de aire conectada a una boquilla para aspiración de una muestra se detecta por medio de un sensor de presión, y el valor de la presión detectada se trasmite a una sección de detección del coágulo. En esta sección de detección del coágulo, se ajustan una pluralidad de períodos de cálculo de la presión para calcular la diferencia de presión en cada uno de los periodos de cálculo. Cuando al menos una de las diferencias calculadas de presión excede al menos uno de los valores predeterminados de umbral que corresponde respectivamente a los períodos de cálculo, se genera una alarma de coágulo. Ya que se establecen una pluralidad de períodos da cálculo de presión, se puede detectar una condición imperfecta de coagulación además de una condición perfecta de coagulación, mejorando así la precisión del pipeteo.

La patente estadounidense No. 4.780.833 divulga un sistema para medir un líquido para aplicar que comprende medios para aplicar succión al líquido que va a ser medido, medios para mantener el líquido en un tubo o tubos de micropipeta, teniendo dicho tubo una porción de almacenamiento con un diámetro interno grande y una porción tubular delgada con diámetro pequeño, y un manómetro para medir la cima de potencial en dicho tubo o tubos de micropipeta.

Resumen de la invención

La presente invención como se especifica en la reivindicación 1 provee un método de verificación del volumen de muestra por medio de la cuantificación del volumen de fluido aspirado y de la verificación de la uniformidad de la muestra por medio de la detección de condiciones de error tales como el contenedor de fluido de la muestra que está siendo sustancialmente desocupado de dicho fluido de la muestra durante la aspiración o la sonda de la muestra que no está más en contacto con el fluido debido a que la sonda no sigue el nivel descendente del fluido en la medida en que éste es aspirado.

Se utiliza un sensor de presión para medir el vacío necesario para mantener la columna de fluido aspirado en la punta de la sonda. Este valor se mide por medio de la determinación de la diferencia de presión entre el inicio y la finalización de la aspiración. Las presiones al inicio y al final de la aspiración se determinan buscando una tasa de cambio significativa en la presión, ascendente al comienzo y descendente al final. Conociendo la geometría de la punta de la sonda, la diferencia de presión se puede convertir en un peso de muestra. El peso de la muestra se puede convertir en un volumen de muestra asumiendo una densidad de la muestra. Se puede comparar luego el volumen calculado con el volumen esperado para una geometría dada de la sonda. Las condiciones de error, tales como el contenedor de fluido de la muestra que está siendo sustancialmente desocupado de dicho fluido de la muestra durante la aspiración o que la sonda de la muestra no está más en contacto con el fluido debido a que la sonda no sigue el nivel descendente del fluido en la medida en que éste es aspirado, dan como resultado una segunda elevación en el vacío del perfil de presión. Esta segunda elevación se puede determinar tomando una segunda derivada del perfil de presión y obteniendo un resultado diferente de cero, en donde dicho resultado diferente de cero es indicativo de una condición de
error.

Breve descripción de los dibujos

La invención será mejor entendida haciendo referencia a la descripción detallada tomada en conjunto con los siguientes dibujos, en los cuales:

La Figura 1 es un diagrama esquemático de un sistema de aspiración y dispensación de acuerdo con la presente invención;

La Figura 2 es un diagrama de bloques de un sistema sensor de presión;

La Figura 3 es una gráfica de presión (vacío) versus tiempo que ilustra una aspiración de una muestra normal (línea punteada) y una aspiración de una muestra espumosa (línea continua);

La Figura 4 es una gráfica de presión (vacío) versus tiempo que ilustra una aspiración de una muestra normal (línea punteada) y una aspiración de una muestra coagulada (línea continua); y

La Figura 5 es una gráfica de presión (vacío) versus tiempo que ilustra una aspiración durante la cual el contenedor de la muestra llega a desocuparse.

Descripción detallada de los dibujos

Con referencia a la Figura 1, el aparato 10 para aspiración y dispensación incluye una fuente de aire, tal como una bomba de aire 12 acoplada a través de un agujero para ventilación del aire 14 a un acumulador 16. La fuente de aire debe ser capaz de proveer un flujo constante de aire a una velocidad y presión predeterminadas. La bomba de aire puede ser una pequeña bomba de tipo rotatorio. El acumulador comprende típicamente una bobina de tubo largo enrollado alrededor de un cilindro y sirve para amortiguar las pulsaciones de la bomba. De esta forma, la salida del acumulador es un flujo consistente de aire con pocos o ningún pulso.

Se coloca una válvula de purga 18 corriente abajo del acumulador. Corriente abajo está una válvula de la bomba 20. La válvula de la bomba es una válvula de tres vías que incluye un puerto normalmente abierto 22 para la corriente descendente y un puerto normalmente cerrado 24 para un agujero para ventilación del aire. Se acopla un conector en forma de T 26 al puerto corriente debajo de la válvula de la bomba. Una rama del conector en forma de T se acopla a una bomba motorizada tipo jeringa o dilutor 28 y la otra rama del conector en forma de T se acopla a una sonda de la muestra 30.

Se provee un sensor de presión o transductor 32 a través del cual pasa el flujo entre el conector en forma de T 26 y la sonda de la muestra 30. Un sensor de presión adecuado es fabricado por la Micro Switch Division de la Honeywell Corporation identificado como un transductor de presión de la Serie 26PC. La sensibilidad del sensor corresponde aproximadamente a 16 mV/psi de diferencia de presión. Se pueden utilizar otros sensores de presión que tienen un fluido y características eléctricas adecuadas. Preferiblemente, el sensor de presión se localiza cerca de la sonda de la muestra para mejorar la relación de señal a ruido de las mediciones de presión.

La sonda de la muestra se monta sobre un brazo robótico 34. Típicamente, la sonda incluye un cuerpo de sonda 36 y una punta de sonda 38. La punta es usualmente desechable y se encuentra acoplada en forma removible al cuerpo de la sonda. Un suministro de puntas se almacena donde estas se encuentren accesibles por parte de la sonda por el movimiento del brazo robótico. Sin embargo, en algunas aplicaciones se puede emplear una punta no desechable asegurada en forma permanente al cuerpo de la sonda.

Se provee un sistema controlador 40 en comunicación con la bomba de aire 12, la válvula de purga 18, la válvula de la bomba 20, el dilutor 28, y un brazo robótico 34 para controlar la operación del sistema y con el sensor de presión 32 para recibir las mediciones de presión. También se describe un sistema de aspiración y dispensación del presente tipo en la Solicitud No. 08/501.806 presentada el 13 de julio de 1995, titulada "Method and Apparatus for Aspirating and Dispensing Sample Fluids", concedida al cesionario de la presente solicitud. La divulgación de la Solicitud No. 08/501.806 se incorpora aquí como referencia.

En operación durante una aspiración, se enciende la bomba de aire 12, se fuerza el aire a través de la sonda 30. El brazo robótico 34 posiciona la sonda, con una punta de sonda unida a ella, por arriba del contenedor del espécimen 42 y mueve la sonda dentro del contenedor hasta que la sonda alcanza al fluido de su interior. Cuando la sonda toca el fluido, el sensor de presión detecta un aumento en la presión. La bomba de aire se apaga, y la válvula de purga 18 se abre para despresurizar el sistema. Se cierra entonces la válvula de la bomba 20 para aislar la bomba 12 y el acumulador 16 de la sonda 30 y el dilutor 28, y se opera el dilutor para retirar un volumen de muestra dentro de la sonda.

Con referencia a la Figura 2, el sensor de presión 32 incluye un par de puertos de fluido 52, 54 y un par de terminales eléctricos de señal 56, 58 acoplados a un circuito amplificador 60. La presión de aire medida en el sensor 32 provee una señal correspondiente de voltaje diferencial al circuito amplificador 60, que provee una señal única de salida amplificada sobre un terminal 62. El circuito amplificador está preferiblemente acoplado a un circuito de normalización de presión, utilizando circuitería de soporte y de la muestra como se conoce en el arte, normaliza la señal de presión amplificada hasta un nivel de referencia, típicamente 0 voltios, por una señal desde el controlador. Se requiere de una medición de presión relativa cuando el sistema es para medir la cantidad de vacío necesario para sostener la columna de fluido en la sonda.

En la determinación de la cantidad de vacío necesario para mantener la columna de fluido, se mide la presión de la aspiración con el tiempo. El perfil de presión de una muestra normal se ilustra en las Figuras 3 y 4, mostrado por una línea punteada y la anotación "Aspiración de Muestra Normal (1)". Una vez comienza la aspiración, ocurre un aumento inicial en el vacío a partir de un nivel de referencia. La elevación de la presión comienza a estabilizarse, y después de un período de tiempo, decae el vacío, indicado por la anotación "caída inicial (1)". Esta presión es la cantidad de vacío requerido para mantener el fluido en la sonda.

A partir del perfil de presión medido, se determinan cuatro valores de referencia claves:

1)

T_{incremento}, el tiempo en el cual ocurre el incremento inicial en la señal de presión;

2)

P_{inicial}, la presión de vacío justo antes del incremento inicial del vacío, normalizada preferiblemente en 0 psi;

3)

T_{\text{caída}}, el tiempo en el cual ocurre la caída inicial en la señal de presión; y

4)

P_{final}, la presión de vacío en un momento específico después de la caída inicial.

Los dos valores de referencia basados en el tiempo, T_{incremento} y T_{\text{caída}} se determinan preferiblemente numéricamente examinando el sensor de presión para los primeros cambios significativos hacia arriba y hacia abajo respectivamente. El sensor de presión se muestrea a intervalos de tiempo predeterminados, tales como, por ejemplo, cada 2 mseg. Los cambios de presión se desencadenan, por ejemplo, por una velocidad de cambio de aproximadamente 1 psi/seg que ocurre durante un período de tiempo de 3-4 mseg. Se registra el momento de inicio de cada cambio, y el tiempo transcurrido para la aspiración se calcula como la diferencia entre estos dos tiempos.

Por ejemplo, en una aspiración normal de aproximadamente 100 \mul, P_{final} puede ser aproximadamente de 0,07 psig (donde P_{inicial} ha sido normalizado hasta 0 psi). El tiempo transcurrido puede ser aproximadamente de 500 mseg. El cambio promedio de presión por la aspiración es aproximadamente de 0,14 psi/seg. T_{incremento} y T_{final} se disparan por lo tanto por cambios de presión de aproximadamente 10 veces el cambio promedio de presión esperado durante la aspiración.

La lectura de presión P_{inicial} se toma justo antes del tiempo inicial del incremento inicial. La lectura de presión P_{final} se toma en un tiempo especificado después de la caída inicial. Típicamente, esta lectura se toma 300 mseg después de la caída inicial para permitir la estabilización del sistema. Para caracterizar mejor las lecturas de presión, es preferible determinar un valor promediado en el tiempo para cada lectura. Las lecturas promediadas en el tiempo se determinan numéricamente promediando las lecturas de presión durante un intervalo de tiempo predeterminado, tal como de 50 a 100 mseg.

La diferencia entre la lectura de presión P_{inicial} y la lectura de presión P_{final} se registra como el cambio de presión para la aspiración. El cambio de presión para la aspiración se utiliza para determinar el volumen de fluido en la punta para la muestra. Esto se puede hacer si tanto la densidad del fluido como la geometría de la punta para la muestra se conocen. La diferencia de presión P_{final}-P_{inicial} se pueden convertir en un peso de una columna de fluido si se conoce la densidad. El volumen de fluido se puede calcular a partir de la altura de la columna de fluido con base en la geometría de la punta para la muestra. Las densidades para muestras diferentes, tales como suero sanguíneo, son generalmente conocidas. Para muestras que puedan tener típicamente un rango conocido de densidades, se puede escoger un punto medio dentro del rango conocido para el cálculo. Condiciones no ideales, tales como espuma sobre la superficie de la muestra o coágulos en la muestra dan como resultado volúmenes calculados por fuera de los valores anticipados. La espuma da como resultado un volumen de muestra menor al esperado. Un coágulo da como resultado un volumen de muestra mayor que el esperado.

La Figura 3 también ilustra un perfil de presión de una muestra espumosa, mostrado por la línea continua y la anotación "Aspiración de una Muestra Espumosa (2)", que da como resultado un volumen bajo de aspiración calculada. En este caso, la caída inicial, indicada por la "Caída Inicial (2)" se presenta poco después del incremento inicial. El tiempo transcurrido de la aspiración es por lo tanto menor que el normal. También, la lectura final de presión, indicada por el "Nivel Final (2)" es menor que la lectura final de presión de una muestra normal.

La Figura 4 también ilustra un perfil de presión de una muestra coagulada, mostrado por la línea continua y la anotación "Aspiración de Muestra Coagulada (3)", que da como resultado un volumen de aspiración calculado alto. En este caso, la lectura de presión continúa aumentando hasta un valor mayor que el esperado a partir de una muestra normal antes de caer, indicada por "Caída Inicial (3)". La lectura final de presión, indicada por medio del "Nivel Final (3)", es mayor que la lectura final de presión de una muestra normal.

Tras la detección de un volumen o de un tiempo transcurrido diferente del esperado para una muestra particular, el sistema provee una señal que puede ser una alarma visible o audible. El cálculo del volumen de la muestra y del tiempo transcurrido se puede implementar en cualquier forma adecuada, tal como por medio de un microprocesador programado o por medio de circuitería.

Con referencia ahora a la Figura 5, se ilustra ahora un perfil de presión en donde se ha encontrado una condición de error. Como se observa en el perfil de error, se indica un segundo incremento en la presión después del incremento inicial y antes de la caída inicial. El segundo incremento en la presión es indicativo de que ha ocurrido una condición de error. La condición de error puede ser que sustancialmente todo el fluido de la muestra ha sido aspirado del contenedor de la muestra antes de que se haya completado el ciclo de aspiración, que la sonda haya dejado de estar en contacto con el fluido debido a que la sonda no sigue el nivel descendente del fluido en la medida en que éste es aspirado, u otras condiciones. Esta ocurrencia de una condición de error se detecta por medio de la realización de un análisis matemático del perfil de presión, tal como por medio de la toma de una segunda derivada sobre el perfil de presión y obteniendo un resultado diferente de cero. Tras la detección de una condición de error el sistema provee una indicación de esta condición, que puede ser una alarma visible o audible.

Habiendo mostrado la modalidad preferida, aquellos capacitados en el arte comprenderán que son posibles muchas variaciones, todas dentro del alcance de la invención reivindicada. Por lo tanto, la intención es la de limitar la invención únicamente como se indica por medio del alcance de las reivindicaciones.

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Referencias citadas en la descripción

Este listado de referencias citado por el solicitante es únicamente para conveniencia del lector. No forma parte del documento europeo de la patente. Aunque se ha tenido gran cuidado en la recopilación, no se pueden excluir los errores o las omisiones y la OEP rechaza toda responsabilidad en este sentido.

Documentos de patente citados en la descripción

\bullet EP 341438 A [0005]

\bullet EP 0726466 A1 [0007]

\bullet EP 215534 A [0005]

\bullet US 4780833 A [0008]

\bullet WO 9930170 A [0006]

\bullet WO 08501806 A [0016] [0016]

Literatura citada en la descripción que no es de patente

\bulletKHALIL, OMAR S y colaboradores, Abbott Prism: A Multichannel Heterogeneous Chemiluminescence Immunoassay Analyzer. Clin. Chem., 1991, vol. 37 (9), 1540-47 [0005]

Claims (5)

1. Un método para verificar un volumen aspirado de fluido, que comprende:

colocar una sonda para la muestra dentro de un contenedor de un fluido de la muestra, teniendo la sonda para la muestra una geometría predeterminada y teniendo el fluido de la muestra una densidad asumida predeterminada;

hacer un vacío dentro de la sonda para la muestra para provocar que el fluido sea atraído dentro de la sonda para la muestra para aspirar el fluido;

medir la presión dentro de la sonda para la muestra durante la aspiración del fluido para obtener un perfil de presión,

caracterizado porque

determina la presencia de un segundo incremento en el vacío del perfil de presión tomando una segunda derivada del perfil de presión y obteniendo un resultado diferente de cero, en donde dicho resultado diferente de cero es indicativo de una condición de error; y

proveyendo una indicación cuando se determina la presencia de un segundo incremento en el vacío del perfil de presión.

2. El método de la reivindicación 1 en donde dicha condición de error comprende a dicho contenedor de fluido de muestra que está siendo sustancialmente desocupado de dicho fluido de la muestra durante la aspiración.

3. El método de la reivindicación 1 en donde dicha condición de error comprende a la sonda de la muestra que no está más en contacto con el fluido debido a que la sonda no sigue el nivel descendente del fluido en la medida en que éste es aspirado.

4. El método de la reivindicación 1 en donde la etapa de proveer una indicación comprende además proveer una indicación audible.

5. El método de la reivindicación 1 en donde la etapa de proveer una indicación comprende además proveer una indicación audible.