ES2313972T3 - Sistema de control y procedimiento de fluidos. - Google Patents
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Abstract
Sistema de control y procesamiento de fluidos (10) para controlar el flujo de fluido entre una pluralidad de cámaras, comprendiendo el sistema: un alojamiento (12, 102) que tiene una pluralidad de cámaras (13); y un cuerpo (16, 100) que incluye una cámara de desplazamiento de fluido (50, 108), pudiéndose despresurizar la cámara de desplazamiento de fluido (50, 108) para llevar el fluido al interior de la cámara del desplazamiento de fluido (50, 108) y pudiéndose presurizar para expeler el fluido desde la cámara del desplazamiento de fluido (50, 108), incluyendo el cuerpo una pluralidad de puertos externos (42, 46, 111, 102), estando acoplada la cámara del desplazamiento de fluido (50, 108) de manera fluida con por lo menos uno de los puertos externos (42, 46, 111, 112), y siendo ajustable el cuerpo (16, 100) respecto al alojamiento (12, 102) para permitir que los puertos externos (42, 46, 111, 112) se coloquen de manera selectiva en comunicación fluida con la pluralidad de cámaras (13) en el alojamiento (12, 102); caracterizado por el hecho de que el cuerpo incluye una región de procesamiento de una muestra de fluido (30, 110) acoplada de manera continua y fluida con la cámara del desplazamiento de fluido, en el que la región de procesamiento de la muestra de fluido (30, 110) incluye una pluralidad de puertos de procesamiento de fluido (32, 36), cada uno acoplado de manera fluida con uno de los puertos externos (42, 46, 111, 112).
Description
Sistema de control y procesamiento de
fluidos.
La presente invención se refiere en general a la
manipulación de fluidos y, más particularmente, a un sistema y a un
procedimiento para medir y distribuir fluidos para procesamiento y
análisis.
El análisis de fluidos, tales como fluidos
clínicos o medioambientales generalmente implica una serie de etapas
de procesamiento, que pueden incluir el procesamiento químico,
óptico, eléctrico, mecánico, térmico, o acústico de las muestras de
fluidos. Si se incorpora en un instrumento del banco, un cartucho
descartable, una combinación de los mismos, este procesamiento
típicamente implica conjuntos fluidos complejos y algoritmos de
procesamiento.
Los sistemas convencionales para procesamiento
de muestras de fluidos utilizan una serie de cámaras, cada una
configurada para someter la muestra de fluido una etapa de
procesamiento específica. Al fluir la muestra de fluido a través
del sistema de manera secuencial de cámara a cámara, la muestra de
fluido sufre las etapas de procesamiento según un protocolo
específico. Como los diferentes protocolos requieren diferentes
configuraciones, los sistemas convencionales que utilizan estas
disposiciones de procesamiento secuencial no son versátiles o
fácilmente adaptables a diferentes protocolos.
La presente invención proporciona un aparato y
un procedimiento para la manipulación de fluidos. Realizaciones de
la invención facilitan el procesamiento de una muestra de fluido
según los diferentes protocolos utilizando el mismo aparato, por
ejemplo, para determinar la presencia o la ausencia de un elemento
de análisis en la muestra. En una realización específica, el
aparato utiliza una configuración de válvula rotativa que permite
la comunicación fluida entre una región de procesamiento de la
muestra de fluido de manera selectiva con una pluralidad de cámaras
incluyen, por ejemplo, una cámara de muestra, una cámara de residuo,
una cámara de lavado, una cámara de lisato, y una cámara de mezcla
maestra. El flujo de fluido entre la región de procesamiento de la
muestra de fluido y las cámaras se controla ajustando la posición de
la válvula rotativa. De esta manera, la medición y la distribución
de los fluidos en el aparato se puede variar dependiendo del
protocolo específico. A diferencia de los dispositivos
convencionales, el flujo de fluido ya no está limitado a un
protocolo específico. Como resultado, el aparato es más versátil y
robusto, y es adaptable a diferentes protocolos.
Según un aspecto de la presente invención, un
sistema de control y procesamiento de fluidos para controlar el
flujo de fluido entre una pluralidad de cámaras que comprende un
cuerpo que incluye una región de procesamiento de la muestra de
fluido acoplada de manera continua y fluida con una cámara de
desplazamiento de fluido. La cámara de desplazamiento de fluido se
puede despresurizar para mover el fluido al interior de la cámara de
desplazamiento de fluido y se puede presurizar para expeler el
fluido de la cámara de desplazamiento de fluido. El cuerpo incluye
una pluralidad de puertos externos. La región de procesamiento de la
muestra de fluido incluye una pluralidad de puertos de
procesamiento de fluido, cada uno acoplado de manera fluida con uno
de los puertos externos. La cámara de desplazamiento de fluido está
acoplada de manera fluida con por lo menos uno de los puertos
externos. El cuerpo es ajustable respecto a la pluralidad de cámaras
para permitir que los puertos externos se coloca en de manera
selectiva en comunicación fluida con la pluralidad de cámaras.
En algunas realizaciones, el cuerpo es ajustable
respecto a las cámaras para colocar un puerto externo cada vez en
comunicación fluida con una de la pluralidad de cámaras. La región
de procesamiento de la muestra de fluido está dispuesta entre la
cámara de desplazamiento de fluido y por lo menos un puerto externo.
La región de procesamiento de la muestra de fluido comprende un
elemento activo que incluye, por ejemplo, un chip microfluido, un
material de fase sólida, un filtro o una pila de filtros, una matriz
de afinidad, una matriz de separación magnética, una columna de
exclusión de tamaño, un tubo de capilaridad, o similares. Un
elemento de transmisión de energía está acoplado de manera
operativa con la región de procesamiento de la muestra de fluido
para transmitir energía a la misma para procesar el fluido
contenido en la misma. En una realización, el cuerpo incluye un
canal transversal, y el cuerpo es ajustable respecto a la pluralidad
de cámaras para colocar el canal transversal en comunicación fluida
entre dos de las cámaras.
Según otro aspecto de la invención, un sistema
de control y procesamiento de fluido para controlar el flujo de
fluido entre una pluralidad de cámaras comprende un cuerpo que
incluye una región de procesamiento de la muestra de fluido
acoplada de manera continua y fluida con una cámara del
desplazamiento de fluido. La cámara del desplazamiento de fluido se
puede despresurizar para mover el fluido al interior de la cámara de
desplazamiento y se puede presurizar para expeler el fluido de la
cámara del desplazamiento de fluido. El cuerpo incluye una
pluralidad de puertos externos. La región de procesamiento de la
muestra de fluido está acoplada de manera fluida con por lo menos
dos de los puertos externos. La cámara de desplazamiento de fluido
está acoplada de manera fluida con por lo menos uno de los puertos
externos. El cuerpo es ajustable respecto a la pluralidad de
cámaras para colocar por lo menos uno de los puertos externos de
manera selectiva en comunicación fluida con la pluralidad de
cámaras.
\newpage
En algunas realizaciones, el cuerpo es ajustable
respecto a la pluralidad de cámaras para colocar como máximo un
puerto externo en cada momento en comunicación fluida con una de la
pluralidad de cámaras. El cuerpo es también ajustable respecto a la
pluralidad de cámaras para formar los puertos externos, de manera
que la cámara del desplazamiento de fluido y la presión de
procesamiento de la muestra de fluido están aisladas de manera
fluida de las cámaras. La región de procesamiento de la muestra de
fluido comprende un elemento de retención para retener componentes
de la muestra (por ejemplo, células, esporas, virus, moléculas
grandes o pequeñas, o proteínas) de una muestra de fluido. El
elemento de retención puede comprender uno o más filtros, un chip
microfluido, papel de filtro, cuentas, fibras, una membrana, lana de
vidrio, polímeros o gel.
Otro aspecto de la invención es un procedimiento
para controlar el flujo de fluido entre una válvula y una
pluralidad de cámaras. La válvula incluye una pluralidad de puertos
externos y una cámara de desplazamiento de fluido acoplada de
manera continua y fluida con una región de procesamiento de la
muestra de fluido, que está acoplada de manera fluida con por lo
menos dos de los puertos externos. El procedimiento comprende el
ajuste de la válvula respecto a la pluralidad de cámaras para
colocar los puertos externos de manera selectiva en comunicación
fluida con la pluralidad de cámaras.
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 1 es una vista en perspectiva del
sistema de control y procesamiento de fluido según una realización
de la presente invención;
La figura 2 es otra vista en perspectiva del
sistema de la figura 1;
La figura 3 es una vista en despiece del sistema
de la figura 1;
La figura 4 es una vista en despiece del sistema
de la figura 2;
La figura 5 es una vista han alzado de un
aparato de control de fluido y una junta en el sistema de la figura
1;
La figura 6 en una vista en planta inferior del
aparato y la junta de control de fluido de la figura 5;
La figura 7 es una vista en planta superior del
aparato y la junta de control de fluido de la figura 5;
La figura 8 es una vista en sección transversal
del aparato de control de fluido rotativo de la figura 7 a lo largo
de la línea 8-8;
Las figuras 9A-9LL son vistas en
planta superior y vistas en sección transversal que muestran un
protocolo específico para controlar y procesar el fluido utilizando
el sistema de control y procesamiento de fluido de la figura 1;
La figura 10 es una vista en perspectiva en
despiece del sistema de control y procesamiento de fluido según
otra realización de la presente invención;
La figura 11 es una vista en sección transversal
de un aparato de control de fluido en el sistema de la figura
10;
Las figuras 12A-12N son vistas
en planta que muestran un protocolo específico para controlar y
procesar el fluido utilizando el sistema de control y procesamiento
de fluido de la figura 10;
La figura 13 es una vista en sección transversal
de una cámara con paredes blandas;
La figura 14 es una vista en sección transversal
de un conjunto de pistón; y
La figura 15 es una vista en sección transversal
de una cámara de filtrado lateral.
\vskip1.000000\baselineskip
Las figuras 1 a 4 muestran un sistema de control
y procesamiento de fluido 10 que incluye un alojamiento 12 que
tiene una pluralidad de cámaras 13. La figura 1 muestra las cámaras
13 expuestas por motivos ilustrativos. Una cubierta superior estará
prevista típicamente para tapar las cámaras 13. Tal como se aprecia
mejor en las figuras 3 y 4, un dispositivo de control de fluido 16
y un recipiente de reacción 18 están conectados a diferentes
porciones del alojamiento 12. El dispositivo de control de fluido en
la realización mostrada es una válvula de control de fluido
rotativa 16. La válvula 16 incluye un cuerpo de válvula 20 que tiene
una porción de disco 22 y una porción tubular 24. La porción de
disco 22 tiene una superficie de los puertos externos generalmente
plana 23, tal como se aprecia mejor en la figura 3. La válvula 16 es
rotativa respecto al alojamiento 12. El alojamiento 12 incluye una
pluralidad de puertos de la cámara 25 encarados con la superficie de
puerto externa 23 de la porción de disco 22 de la válvula 16
(figura 4) para permitir la comunicación fluida entre las cámaras
13 y la válvula 16. Una junta o arandela opcional 26 está dispuesta
entre la porción de disco 22 y el alojamiento 12. La porción de
disco 22 también incluye un filtro o una pila de filtros 27 y una
cubierta externa 28, y una periferia dentada 29. La cubierta 28
puede ser una carcasa rígida o una película flexible.
Tal como se aprecia mejor en la figura 4, la
porción de disco 22 incluye una región de procesamiento de la
muestra de fluido 30. Tal como se usa aquí, el término "región de
procesamiento de la muestra de fluido" se refiere una región en
la cual una muestra de fluido está sometida a un procesamiento que
incluye, sin limitación, procesamiento químico, óptico, eléctrico,
mecánico, térmico o acústico. Por ejemplo, el procesamiento químico
puede incluir un catalizador; el procesamiento óptico puede incluir
la activación por rayos ultravioleta; el procesamiento eléctrico
puede incluir electroporación o electroforesis; el procesamiento
mecánico puede incluir el filtrado, la presurización, y la
disrupción celular; el procesamiento térmico puede incluir el
calentamiento o el enfriamiento; y el procesamiento acústico puede
incluir el uso de ultrasonidos. La región de procesamiento de la
muestra de fluido puede incluir un elemento activo, tal como el
filtro 27, para facilitar el procesamiento del fluido. Ejemplos de
elementos activos incluyen un chip microfluido, un material de fase
sólida, un filtro o una pila de filtros, una matriz de afinidad, una
matriz de separación magnética, una columna de exclusión de tamaño,
un tubo de capilaridad, o similares. Los materiales de fase sólida
adecuados incluyen, sin limitación, cuentas, fibras, membranas,
papel de filtro, algodón de vidrio, polímeros, o geles. En una
realización específica, la región de procesamiento de la muestra de
fluido se utiliza para preparar una muestra para un procesamiento
adicional, por ejemplo, en el recipiente de reacción 18.
Tal como se muestra en las figuras 5 a 8, la
cubierta externa 28 encierra la región de procesamiento de la
muestra de fluido 30 y el extremo inferior de la porción de disco 22
de la válvula 16. En la figura 8, la región de procesamiento 30
incluye un primer puerto de procesamiento de fluido 32 acoplado a un
primer canal de procesamiento de fluido 34, y un segundo puerto de
procesamiento de fluido 36 acoplado a un segundo canal de
procesamiento de fluido 38. El primer canal de procesamiento de
fluido 34 está acoplado a un primer conducto externo 40 que acaban
en un primer puerto externo 42 en la superficie de puerto externa
23, mientras que el segundo canal de procesamiento de fluido 38
está acoplado a un segundo conducto externo 42 que acaba en un
segundo puerto externo 46 en la superficie de puerto externa 23. Un
canal de desplazamiento de fluido 42 está acoplado al primer canal
de procesamiento de fluido 34 y al primer conducto 40 cerca de un
extremo, y a una cámara de desplazamiento de fluido 50 en el otro
extremo. El primer conducto externo 40 sirve como un conducto común
para permitir la comunicación fluida entre el primer puerto externo
42 y uno o los dos del primer canal de procesamiento de fluido 34 y
el canal de desplazamiento de fluido 48.
La región de procesamiento 30 está en comunicación fluida continua con la cámara de desplazamiento de fluido 50.
La región de procesamiento 30 está en comunicación fluida continua con la cámara de desplazamiento de fluido 50.
Tal como se muestra en las figuras 6 a 8, dos
puertos externos 42, 46 están separados particularmente entre sí
respecto al eje 52 de la válvula 16 en aproximadamente 180º. Los
puertos externos 42, 46 están radialmente separados mediante la
misma distancia del eje 52. El eje 52 es perpendicular a la
superficie de puerto externa 23. En otra realización, la separación
angular entre los puertos externos 42, 46 puede ser diferente. La
configuración de los canales en la porción de disco 22 puede ser
también diferente en otra realización. Por ejemplo, el primer canal
de procesamiento de fluido 34 y el primer conducto externo 40 pueden
estar inclinados y acoplarse directamente con la cámara de
desplazamiento de fluido 50, eliminando así el canal de
desplazamiento de fluido 48. El segundo canal de desplazamiento de
fluido 38 también puede ser inclinado y extenderse entre el segundo
puerto de procesamiento de fluido 36 y el segundo puerto externo 46
a través de una línea recta, eliminando así el segundo conducto
externo 44. Además, se pueden prever más canales y puertos externos
en la válvula 16. Tal como se aprecia mejor en la figura 3, un
canal o ranura transversal 56 está prevista de manera deseable
sobre la superficie de puerto externa 23. La cánula 56 es curvada y
de manera deseable está separada del eje 52 mediante un radio
constante. En una realización, la ranura 56 es un arco circular
dispuesto sobre un radio común del eje 52. Tal como se describe en
mayor detalle a continuación, la ranura 56 se utiliza para llenar
el recipiente.
Tal como se muestra en la figura 8, la cámara de
desplazamiento de fluido 50 está dispuesta substancialmente en el
interior de la porción tubular 24 de la válvula 16 y se extiende
parcialmente en la porción de disco 22. Un elemento de
desplazamiento de fluido en forma de un émbolo o pistón 54 está
dispuesto de manera desplazable en la cámara 50. Cuando el pistón
54 se mueve hacia arriba, expande el volumen de la cámara 50 para
producir una succión para la retirada de fluido al interior de la
cámara 50. Cuando el pistón 54 se mueve hacia abajo, disminuye el
volumen de la cámara 50 para dirigir el fluido fuera de la cámara
50.
Al rotar la válvula rotativa 16 alrededor de su
eje 52 respecto al alojamiento 12 de las figuras 1 a 4, uno de los
puertos externos 42, 46 se puede abrir y acoplar de manera fluida
con una de las cámaras 13 o recipiente de reacción 18, o los dos
puertos externos 42, 46 se pueden bloquear o cerrar. En esta
realización, como máximo solamente uno de los puertos externos 42,
46 está acoplado de manera fluida con una de las cámaras o
recipiente de reacción 18. Otras realizaciones pueden configurar
para permitir que los dos puertos externos 42, 46 estén acoplados
de manera fluida con cámaras separadas o el recipiente de reacción
18. Así, la válvula 16 es rotativa respecto al alojamiento 12 para
permitir que los puertos externos 42, 46 se coloquen de manera
selectiva en comunicación fluida con una pluralidad de cámaras
incluyen las cámaras 13 y el recipiente de reacción 18. Dependiendo
de que puerto externo 42, 46 está abierto o cerrado y si el pistón
54 se mueve hacia arriba o hacia abajo, el flujo de fluido en la
válvula 16 puede cambiar las direcciones, pudiéndose cambiar cada
uno de los puertos externos 42, 46 entre ser un puerto de entrada a
un puerto de salida, y el flujo fluido puede pasar a través de la
región de procesamiento 30 o derivar la región de procesamiento 30.
En una realización específica, el primer puerto externo 42 es el
puerto de entrada, de manera que el dato de entrada de la región de
procesamiento 30 está más próximo a la cámara de desplazamiento de
fluido 54 que del lado de salida de la región de procesamiento
30.
Para demostrar la función de medición y
distribución de fluido de la válvula 16, las figuras
9A-9LL muestran la operación de la válvula 16 para
un protocolo específico. En las figuras 9A y 9AA, el primer puerto
externo 42 se coloca en comunicación fluida con una cámara de
muestra 60 mediante la rotación de la válvula 16, y el pistón 54 se
estira hacia arriba para mover una muestra de fluido de la cámara de
muestra 60 a través del primer conducto externo 40 y el canal de
desplazamiento de fluido 48 a la cámara de desplazamiento de fluido
50, derivando la región de procesamiento 30. Por motivos de
simplicidad, el pistón 54 no se muestra en las figuras
9A-9LL. La válvula 16 es rotada a continuación para
colocar el segundo puerto externo 46 en comunicación fluida con una
cámara de residuos 64, tal como se muestra en las figuras 9B y 9BB.
El pistón 54 se empuja hacia abajo para dirigir la muestra de
fluido a través de la región de procesamiento de la muestra de
fluido 30 a la cámara de residuos 64. En una realización
específica, la región de procesamiento de la muestra de fluido 30
incluye un filtro o una pila de filtros 27 para capturar componentes
de la muestra (por ejemplo, células, esporas, microorganismos,
virus, proteínas, o similares) de la muestra de fluido al pasar a
través del mismo. Un ejemplo de una pila de filtros se describe en
la solicitud de patente del mismo titular y presentada al mismo
tiempo US 09/384.327, titulada "Aparato y procedimiento para la
disrupción celular", presentada el 30 de mayo de 2000, y que se
incorpora aquí como referencia en su totalidad. En realizaciones
alternativas, se pueden prever otros elementos activos en la región
de procesamiento 30. Estas dos primeras etapas de captura de los
componentes de la muestra se pueden repetir como se desee.
En las figuras 9C y 9CC, la válvula 16 se rota
para colocar el primer puerto externo 42 en comunicación fluida con
una cámara de lavado 66, y el pistón 54 se estira hacia arriba para
mover un fluido de lavado de la cámara de lavado 66 al interior de
la cámara del desplazamiento de fluido 50, evitando la región de
procesamiento 30. La válvula 16 se rota continuación para colocar
el segundo puerto externo 46 en comunicación fluida con la cámara
de residuos 64, tal como se muestra en las figuras 9D y 9DD. El
pistón 54 se empuja hacia abajo para dirigir el fluido de lavado a
través de la región de procesamiento de la muestra de fluido 30 a la
cámara de residuos 64. Las etapas de lavado anteriores se pueden
repetir tal como se desee. El lavado intermedio se utiliza para
retirar residuos no deseados en el interior de la válvula 16.
En las figuras 9E y 9EE, la válvula 16 se rota
para colocar el primer puerto externo 42 en comunicación fluida con
una cámara de lisato 70, y el pistón 54 se estira hacia arriba para
mover un fluido de lisato (por ejemplo, un reagente de lisato o
tampón) de la cámara de lisato 70 al interior de la cámara del
desplazamiento de fluido 50, evitando la región de procesamiento
30. La válvula 16 se rota a continuación para colocar el segundo
puerto externo 46 en comunicación fluida con la cámara de residuos
64 tal como se muestra en las figuras 9F y 9FF. El pistón 54 se
empuja hacia abajo para conducir el fluido de lisato a través de la
región de procesamiento de la muestra de fluido 30 a la cámara de
residuos 64. En las figuras 9G y 9GG, la válvula 16 se rota para
cerrar los puertos externos 42, 46. El pistón 54 se empuja hacia
abajo para presurizar el fluido de lisato restante y los
componentes de la muestra capturados en la región de procesamiento
de la muestra de fluido 30. Una energía adicional se puede aplicar
a la mezcla en la región de procesamiento 30. Por ejemplo, un
elemento sónico 76, tal como una trompa de ultrasonidos se puede
colocar en contacto con la cubierta externa 28 para transmitir
energía sónica a la región de procesamiento 30 para facilitar el
lisado de los componentes de la muestra. En una realización, la
cubierta externa 28 está hecha de una película flexible que se
estira bajo presión para contactar con el elemento sónico 76
durante el lisado para permitir la transmisión de la energía sónica
al interior de la región de procesamiento 30.
La cubierta 28 en una realización preferida es
una película flexible de material polimérico, tal como
polipropileno, polietileno, poliéster, u otros polímeros. La
película puede ser por capas, por ejemplo, laminados, o las
películas pueden ser homogéneas. Las películas con capas se
prefieren porque generalmente tienen una mejor resistencia e
integridad estructural que las películas homogéneas. En particular,
las películas del polipropileno por capas se prefieren actualmente
porque el polipropileno no inhibe la reacción de la cadena de
polimerasa (PCR). Alternativamente, la cubierta 28 puede comprender
otros materiales, tal como una pieza rígida de plástico.
En general, el elemento de transmisión de
energía que está acoplado de manera operativa a la región de
procesamiento 30 para trasmitir energía a la misma puede ser un
transductor ultrasónico, piezoeléctrico, magnetorestrictivo, o
electrostático. El elemento de transmisión de energía también puede
ser un dispositivo electromagnético que tiene una bobina bobinada,
tal como un motor de bobina de voz o un dispositivo de solenoide. Se
prefiere actualmente que el elemento de transmisión de energía sea
un elemento sónico, tal como una trompa ultrasónica. Trompas
adecuadas están comercialmente disponibles por parte de Sonics &
Material, Inc. que tiene una oficina en 53 Church Hill, Newton,
Connecticut 06470-1614, Estados Unidos.
Alternativamente, el elemento sónico puede comprender un disco
piezoeléctrico o cualquier otro tipo de transductor ultrasónico que
se puede acoplar a la cubierta 28. En realizaciones alternativas,
el elemento de transmisión de energía puede ser un elemento térmico
(por ejemplo, un calentador) para trasmitir energía térmica a la
región de procesamiento 30 o un elemento eléctrico para trasmitir
energía eléctrica a la región de procesamiento 30. Además, los
elementos de transmisión de energía múltiples se pueden utilizar de
manera simultánea, por ejemplo, calentando y enviando sonidos a la
región de procesamiento para efectuar la lisis de células, esporas,
virus, o microorganismos retenidos en la región de
procesamiento.
En las figuras 9H y 9HH, la válvula 16 se rota
para colocar el segundo puerto externo 46 en comunicación fluida
con una cámara de mezcla maestra 78, y el pistón 54 se empuja hacia
abajo para diluir la mezcla desde la región de procesamiento 30 a
la cámara de mezcla maestra 78. La cámara de mezcla maestra 78
contiene típicamente reagentes (por ejemplo, reagentes PCR y sondas
fluorescentes) que se mezclan con la muestra. Cualquier mezcla en
exceso se suministra al interior de la cámara de residuos 64 a
través del segundo puerto externo 46 después de rotar la válvula 16
para colocar el puerto 46 en comunicación fluida con la cámara de
residuos 64, tal como se muestra en las figuras 9I y 9II. La mezcla
se mezcla a continuación en la cámara de mezcla maestra 78 mediante
inversión. Esto se realiza colocando la cámara del desplazamiento
fluida 50 en comunicación fluida con la cámara de mezcla maestra
78, tal como se muestra en las figuras 9J y 9JJ, y moviendo el
pistón 54 hacia arriba y hacia abajo. La inversión de la mezcla a
través del filtro en la región de procesamiento 30, por ejemplo,
para permitir que las partículas más grandes atrapadas en el filtro
se muevan fuera de manera temporal de la trayectoria para permitir
que las partículas más pequeñas pasen a través del mismo.
Las figuras 9K, 9KK, y 9K'K', la válvula 16 se
rota para colocar el primer puerto externo 42 en comunicación
fluida con una primera rama 84 acoplada al recipiente de reacción
18, mientras la segunda rama 86, que está acoplada al recipiente de
reacción 18 se coloca en comunicación fluida con la ranura
transversal 56. La primera rama 84 y la segunda rama 86 están
dispuestas con radios diferentes respecto al eje 52 de la válvula
16, teniendo la primera rama 84 un radio común con el primer puerto
externo 42 y la segunda rama 86 teniendo un radio común con la
ranura transversal 56. La ranura transversal 56 está también en
comunicación fluida con la cámara de mezcla maestra 78 (figura 9K),
y sirve para formar un puente en la separación entre la cámara de
mezcla maestra 78 y la segunda rama 86 para proporcionar flujo a
través de las mismas. Los puertos externos están dispuestos en un
intervalo de los radios de los puertos externos desde el eje y la
ranura transversal está dispuesta en un intervalo de radios de la
ranura transversal respecto al eje, donde el intervalo de los radios
de los puertos externos y el intervalo de los radios de las ranuras
transversales no se solapan. La colocación de la ranura transversal
56 con un radio diferente respecto al radio de los puertos externos
42, 46 es ventajoso, porque evita la contaminación transversal de
la ranura transversal 56 mediante contaminantes que pueden estar
presentes en el área cerca de las superficies entre la válvula 16 y
el alojamiento 12 en el radio de los puertos externos 42, 46 como
resultado del movimiento de rotación de la válvula 16. Así, aunque
se pueden utilizar otras configuraciones de la ranura transversal,
incluyendo las que se solapan con el radio de los puertos externos
42, 46, la realización tal como se muestra es una disposición
preferida que aísla la ranura transversal 56 de la contaminación
desde el área cerca de las superficies entre la válvula 16 y el
alojamiento 12 en el radio de los puertos externos 42, 46.
Para llenar el recipiente de reacción 18, el
pistón 54 se estira hacia arriba para mover la mezcla en la cámara
de mezcla maestra 78 a través de la ranura transversal 56 y la
segunda rama 86 al interior del recipiente de reacción 18. En esta
disposición, el recipiente de reacción 18 es la cámara de aspiración
o indicada como primera cámara, y la cámara de mezcla maestra 78 es
la cámara fuente o llamada como segunda cámara. La válvula 16 se
rota a continuación para colocar el segundo puerto externo 46 en
comunicación fluida con la primera rama 84 y para cerrar el primer
puerto externo 42, tal como se muestra en las figuras 9L y 9LL. El
pistón 54 se empuja hacia abajo para presurizar la mezcla en el
interior del recipiente de reacción 18. Al recipiente de reacción
18 se puede insertar en una cámara de reacción térmica para realizar
la amplificación y/o detección de ácido nucleico. Las dos ramas 84,
86 permiten de llenado y la evacuación de la cámara de reacción del
recipiente de reacción 18. El recipiente se puede conectar al
alojamiento 12 mediante soldadura por ultrasonidos, acoplamiento
mecánico, o similar, o se puede formar de manera solidaria con el
alojamiento 12, tal como mediante moldeado. El uso de un recipiente
de reacción para analizar una muestra de fluido se describe en la
solicitud de patente del mismo titular y presentada al mismo tiempo
US 09/584.328, titulada "Cartucho para realizar una reacción
química", presentada el 30 de mayo de 2000.
Para operar la válvula 16 de las figuras 3 a 8,
un motor, tal como un motor por pasos, esta típicamente acoplado a
la periferia dentada 29 de la porción del disco 22 para rotar la
válvula 16 respecto al alojamiento 12 para distribuir el fluido con
una gran precisión. El motor se puede controlar con ordenador según
el protocolo deseado. Un motor lineal o similar se utiliza
típicamente para accionar el pistón 54 hacia arriba y hacia abajo
con precisión para proporcionar una medición precisa, y también se
puede controlar con ordenador según el protocolo deseado.
La figura 10 muestra otra válvula 100 que está
acoplada de manera rotativa con un alojamiento o bloque de canal de
control de fluido 102. Un recipiente de reacción 104 está acoplado
de manera amovible con el alojamiento 102. La válvula 100 es un
elemento generalmente tubular con un eje longitudinal 105 tal como
se muestra en la figura 11. Un pistón 106 está conectado de manera
desplazable con la válvula 100 para cambiar el volumen de la cámara
del desplazamiento de fluido 108 al moverse el pistón 106 hacia
arriba y hacia abajo. Una cubierta 109 está colocada cerca del
fondo de la válvula 100. Una región de procesamiento de la muestra
de fluido 110 está dispuesta en la válvula 100 y esta en
comunicación fluida continua con la cámara del desplazamiento de
fluido 108. La válvula 100 incluye un par de aberturas que sirven
como primer puerto 111 y un segundo puerto 112, tal como se aprecia
mejor en la figura 11. En la realización mostrada, los puertos 111,
112 que están separados angularmente en aproximadamente 120º, pero
la separación puede ser diferente en realizaciones alternativas. Un
canal o ranura transversal 114 está formada sobre la superficie
externa 116 de la válvula 100 y se extiende generalmente en la
dirección longitudinal, tal como se aprecia en la figura 10. Los dos
puertos 111, 112 que están dispuestos en diferentes niveles
longitudinalmente desplazados entre sí a lo largo del eje
longitudinal 105, y la ranura transversal 114 se extiende en la
dirección longitudinal del eje 105 conectando los dos niveles de
los puertos 111, 112.
El alojamiento 102 tiene una abertura 118 para
recibir la porción de la válvula 100 que tiene los puertos 111, 112
y la ranura 114. La superficie interna 120 alrededor de la abertura
118 está conformada para cooperar con la superficie externa 116 de
la válvula 100. Aunque se puede colocar una junta entre la
superficie interna 120 y la superficie externa 116, una realización
preferida utilizan superficies biseladas o cónicas 120, 116, que
producen un efecto de sellado sin el uso de una junta adicional. El
alojamiento 102 incluye una pluralidad de canales y puertos y la
válvula 100 es rotativa alrededor de su eje 105 para permitir que
los puertos 111, 112 se coloquen de manera selectiva en
comunicación fluida con la pluralidad de canales en el alojamiento
102. Dependiendo de qué puerto se abre o se cierra, y si el pistón
106 se mueve hacia arriba o hacia abajo, el flujo de fluido en la
válvula 100 puede cambiar las direcciones, y los puertos 111, 112 se
pueden conmutar de un puerto de entrada a un puerto de salida.
Para demostrar la función de medición y
distribución de fluido de la válvula 100, las figuras
12A-12N ilustra la operación de la válvula 100 para
un protocolo específico. Tal como se muestra en la figura 12A, el
alojamiento 102 incluye una pluralidad de canales de fluido. Por
motivos de conveniencia, los canales están marcados como sigue:
canal de mezcla maestra 130, canal de lisato 132, canal de muestra
134, canal de lavado 136, canal de residuos 138, primera rama 140,
y segunda rama 142. Los canales 130-138 se extienden
desde la superficie interna 120 a una superficie externa 144 que es
generalmente plana, y las ramas 140, 142 se extienden desde la
superficie interna 120 a otra superficie externa 146 que también es
generalmente plana (figura 10). Cuando se montan, el primer puerto
111 y los canales 130-134 están dispuestos sobre un
primer plano transversal que es perpendicular al eje longitudinal
105, mientras que el segundo puerto 112, los canales 136, 138, y las
dos ramas 140, 142 están dispuestas sobre un segundo plano
transversal que es perpendicular al eje longitudinal 105. El
segundo plano transversal está longitudinalmente desplazado respecto
al primer plano transversal. Por motivos de conveniencia, el
segundo puerto 112, los canales 136, 138, y las ramas 140, 142 se
indican con sombras para indicar que están longitudinalmente
desplazados respecto al primer puerto 111 y los canales
130-134. La ranura transversal 114 se extiende
longitudinalmente para conectar la separación entre el primer y
segundo planos transversales. Un cuerpo de Cámara 150 está conectado
al alojamiento 102 (figura 10), que incluye la cámara de mezcla
maestra, la cámara de lisato, la cámara de muestras, la cámara de
lavado, y la cámara de residuos, que están respectivamente
acopladas de manera fluida con los canales 130-138.
La primera y la segunda ramas 140, 142 están acopladas de manera
fluida con el recipiente de reacción 104.
En la figura 12A, el primer puerto 111 está
colocado en comunicación fluida con el canal de muestras 134 y el
pistón 106 se estira hacia arriba para mover una muestra de fluido
al interior de la cámara del desplazamiento de fluido 108 (figura
11). La válvula 100 se rota a continuación para colocar el segundo
puerto 112 en comunicación fluida con el canal de residuos 138 y el
pistón 106 se empuja hacia abajo para dirigir la muestra de fluido
desde la cámara del desplazamiento 108 a través de la región de
procesamiento 110, y al exterior a través del canal de residuos
138, tal como se muestra en la figura 12B. Estas etapas se repiten
típicamente hasta que se procesa toda la muestra a través de la
región de procesamiento 110, por ejemplo, para capturar los
componentes de la muestra sobre un elemento de retención tal como un
filtro.
En la figura 12C, la válvula 100 se rota para
colocar el segundo puerto 112 en comunicación fluida con el canal
de lavado 136 para aspirar un fluido de lavado al interior de la
región de procesamiento 110 estirando el pistón 106 hacia arriba.
La válvula 100 se rota a continuación para colocar el segundo puerto
112 en comunicación fluida con el canal de residuos 138 y el pistón
106 se empuja hacia abajo para dirigir el fluido de lavado desde la
región de procesamiento 110 al exterior a través del canal de
residuos 138. Las etapas de lavado anteriores se pueden repetir tal
como se desee para mover el residuo no deseado en el interior de la
válvula 100.
Para el lisato, la válvula 100 se rota para
colocar el primer puerto 111 en comunicación fluida con el canal de
lisato 132 y el pistón 106 se estira hacia arriba para mover un
fluido de lisato al interior de la cámara del desplazamiento de
fluido 108, tal como se muestra en la figura 12E. En la figura 12F,
la válvula 110 se rota para cerrar los dos puertos 111, 112. El
pistón 106 empuja hacia abajo para empujar el fluido de lisato al
interior de la región de procesamiento 110 y para presurizar el
fluido de lisato y los componentes de la muestra capturados en la
región de procesamiento de la muestra de fluido 110. Se puede
aplicar una energía adicional a la mezcla en la región de
procesamiento 110 incluyendo, por ejemplo, energía sónica
transmitida a la región de procesamiento 110 mediante el
acoplamiento operativo de un elemento sónico con la cubierta 109
(figura 11).
En la figura 12G, una cantidad predeterminada
deseada de fluido de limpieza se aspira en la región de
procesamiento 110 desde el canal de lavado 136 a través del segundo
puerto 112 para diluir la mezcla. La válvula 100 se rota a
continuación para colocar el primer puerto 111 en comunicación
fluida con el canal de mezcla maestra 130 para descargar una
cantidad predeterminada de la mezcla desde la región de
procesamiento 110 a la cámara de mezcla maestra, tal como se
muestra en la figura 12H. El pistón 106 se mueve hacia arriba y
hacia abajo para agitar y mezclar la mezcla mediante inversión. El
equilibrio de la mezcla se descarga a través del segundo puerto 112
al canal de residuos 138, tal como se muestra en la figura 12I. Se
realiza otro lavado retirando un fluido de lavado desde el canal de
lavado 136 a través del segundo puerto 112 al interior de la región
de procesamiento 110 (figura 12J), y descargando el fluido de lavado
desde la región de procesamiento 110 a través del segundo puerto
112 al canal de residuos 138 (figura 12K).
En la figura 12L, la válvula 100 se rota para
colocar el segundo puerto 112 en comunicación fluida con la primera
rama 140 acoplada al recipiente de reacción 104, mientras que la
segunda rama 142, que está acoplada con el recipiente de reacción
104 se coloca en comunicación fluida con la ranura transversal 114.
La segunda rama 142 está longitudinalmente desplazado a respecto al
canal de mezcla maestra 130. En la posición tal como se muestra en
la figura 12L, la ranura transversal 114 se extiende
longitudinalmente para conectar la separación entre la segunda rama
142 y el canal de mezcla maestra 130 para colocarlos en comunicación
fluida entre sí. Como resultado, la región de procesamiento de la
muestra de fluido 110 está en comunicación fluida, a través de la
primera rama 140, el recipiente de reacción 104, la segunda rama
142, y la ranura transversal 114, con el canal de mezcla maestra
130.
Estirando el pistón 106 hacia arriba, la mezcla
en la cámara de mezcla maestra se retira del canal de mezcla
maestra entre 30 a través de la ranura transversal 114 y la segunda
rama 142 al interior del recipiente de reacción 104. La válvula 100
se rota continuación para colocar el segundo puerto 112 en
comunicación fluida con la segunda rama 142 y para cerrar el primer
puerto 111, tal como se muestra en la figura 12M. El pistón 106 se
empuja hacia abajo para presurizar la mezcla en el interior del
recipiente de reacción 104. En la figura 12N, la válvula 100 se
rota para cerrar los puertos 111, 112 y aislar el recipiente de
reacción 104. El recipiente de reacción 104 se puede insertar en
una cámara de reacción térmica para realizar la amplificación y/o
detección de ácido nucleico.
Tal como se muestra en las realizaciones
anteriores, el sistema de control y procesamiento de fluido es un
sistema ventajosamente completamente contenido que es versátil y
adaptable. La cámara del desplazamiento de fluido es la fuerza que
motiva que el fluido se mueva en el sistema. Manteniendo una
comunicación fluida continua entre la cámara de desplazamiento de
fluido y la región de procesamiento de la muestra de fluido, la
fuerza que motiva el movimiento del fluido el sistema se acopla de
manera fluida con la región de procesamiento en todo momento. La
cámara de desplazamiento de fluido (fuerza de motivación) también
actúa como un área de almacenamiento temporal para que el fluido se
dirija a través del sistema. Una fuerza de motivación única se
utiliza para mover el fluido a través del sistema. Aunque las
realizaciones mostradas utilizan un pistón desplazable en la cámara
del desplazamiento de fluido como fuerza de motivación, se pueden
utilizar otros mecanismos, utilizando, por ejemplo, mecanismos de
bombas enigmáticas o similares que utilizan presión como fuerza de
motivación sin un cambio en el volumen de la cámara de
desplazamiento de fluido. El lado de entrada o de salida de la
región de procesamiento de la muestra de fluido puede dirigir
cualquiera de las cámaras para permitir un acceso aleatorio a
reagentes y otros fluidos. Se pueden programar protocolos complejos
de una manera relativamente fácil en un controlador informático y a
continuación ejecutase utilizando el sistema de control y
procesamiento de fluido versátil. Una miríada de diferentes
protocolos se puede realizar utilizando una única plataforma.
En las realizaciones mostradas, el control de
fluido se produce dirigiendo un par de puertos en la válvula para
colocar solamente un puerto en cada momento de manera selectiva en
comunicación fluida con las cámaras. Esto se realiza manteniendo
los puertos fuera de fase respecto a las cámaras. Un canal
transversal o de derivación proporciona una capacidad de control de
fluido adicional (por ejemplo, permite el rellenado y el vaciado
conveniente del recipiente de reacción en el sistema cerrado). Por
supuesto, se pueden utilizar diferentes esquemas de puertos para
conseguir el control del fluido deseado en otras realizaciones.
Además, aunque las realizaciones mostradas incluyen, cada una, una
única región de procesamiento de la muestra de fluido en el cuerpo
de válvula, se pueden situar regiones de procesamiento adicionales
en el cuerpo de válvula si se desea. Generalmente, el cuerpo de
válvula necesita (n+1) puertos para n regiones de procesamiento.
El uso de una única válvula produce altos
rendimientos de fabricación, debido a la presencia de un único
elemento de fallo. La concentración de los componentes de control y
procesamiento del fluido producen un aparato compacto (por ejemplo,
en forma de un pequeño cartucho) y facilita el moldeado y el montaje
automatizado. Tal como se ha descrito anteriormente, el sistema
incluye ventajosamente la capacidad de disolución y mezcla, la
capacidad de lavado intermedio, y la capacidad de presurización
positiva. Las trayectorias de los fluidos en el interior del
sistema están normalmente cerradas para minimizar la contaminación y
facilitar la contención y el control de los fluidos en el sistema.
El recipiente de reacción es convenientemente amovible y
reemplazable, y puede ser descartable en algunas realizaciones.
Los componentes del sistema de control y
procesamiento de fluido se pueden hacer de una variedad de
materiales que son compatibles con los fluidos que se utilizan.
Ejemplos de materiales adecuados incluyen materiales poliméricos,
tales como polipropileno, polietileno, policarbonato, acrílico o
nylon. Las diferentes cámaras, canales, puertos, y similares en el
sistema puede tener varias formas y tamaños.
Las disposiciones descritas anteriormente de los
aparatos y los procedimientos son meramente ilustrativas de
aplicaciones de los principios de esta invención, y se pueden
realizar muchas otras realizaciones y modificaciones sin apartarse
del espíritu y el alcance de la invención tal como se define en las
reivindicaciones.
Por ejemplo, la figura 13 muestra una cámara de
paredes blandas 200 que se puede incorporar en el sistema de
control y procesamiento de fluidos. Típicamente, un cartucho de
estilo de reagente de abordo requiere un volumen de fluido total
por lo menos el doble del volumen total de reagentes y muestras
combinadas en sistemas rígidos. El uso de cámaras de paredes
blandas puede reducir el volumen requerido. Estas cámaras tienen
paredes flexibles, y se pueden formar típicamente utilizando
películas y termoconformado. Una ventaja añadida de las paredes
blandas es que no es necesario proporcionar ventilación si las
paredes son suficientemente flexibles para permitir que se colapsen
cuando la cámara se vacía. En la figura 13, una pared lateral
flexible 202 separa una cámara de reagentes 204 y una cámara de
residuos 206. Como los residuos están compuestos de la muestra y
los reagentes, el volumen requerido para los residuos no es más que
la suma de la muestra y los reagentes. La cámara de reagentes 204
se contrae mientras la cámara de residuos 206 se expande, y
viceversa. Esto puede ser un sistema cerrado sin conexión al
exterior. La configuración puede reducir el tamaño total del
cartucho, y puede permitir un cambio rápido de los volúmenes de las
cámaras. También elimina la ventilación, y puede reducir los costes
reduciendo el número de plataformas, que de otra manera sería
necesario construir con herramientas duras. En una realización, por
lo menos dos de las cámaras en el sistema están separadas mediante
una pared flexible para permitir el cambio de los volúmenes de las
cámaras entre las cámaras.
La figura 14 muestra un conjunto de pistón 210
incluye un vástago de pistón 212 conectado a un árbol de pistón 214
que tiene una sección transversal menor que el vástago 212 para
dirigir pequeñas cantidades de fluidos. El árbol de pistón 214 se
puede doblar bajo una fuerza aplicada si es demasiado largo. El
vástago del pistón 212 se mueve a lo largo de la porción superior
del barril o alojamiento 216, mientras que el árbol del pistón 214
se mueve a lo largo de la porción inferior del barril 216. El
movimiento del vástago del pistón 212 guía el movimiento del árbol
del pistón 214, y absorbe la mayoría de la fuerza aplicada, de
manera que una fuerza de flexión muy pequeña se transmite al árbol
del pistón fino 214.
La figura 15 muestra una cámara lateral 220 que
se puede incorporar en el sistema. La cámara lateral 220 incluye un
puerto de entrada 222 y un puerto de salida 224. En este ejemplo, la
cámara lateral 220 incluye un filtro 226 dispuesto en el puerto de
entrada 222. El fluido se dirige para que fluya a través del puerto
de entrada 222 al interior de la cámara lateral 220 y al exterior a
través del puerto de salida 224 para el filtrado lateral. Esto
permite el filtrado de una muestra de fluido o similar utilizando el
sistema de control de fluidos de la invención. El fluido se puede
recircular para conseguir un mejor filtrado mediante el filtro 226.
Este filtrado previo es útil para retirar las partículas antes de
introducir el fluido en las cámaras principales del sistema para
evitar atascos. El uso de una cámara lateral es ventajoso, por
ejemplo, para evitar la contaminación de la válvula y las cámaras
principales en el sistema.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante está prevista únicamente para ayudar al lector y no
forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha puesto
el máximo cuidado en su realización, no se pueden excluir errores u
omisiones y la OEP declina cualquier responsabilidad en este
respecto.
- \bullet US 58432700 A [0017]
- \bullet US 58432800 A [0024]
Claims (39)
1. Sistema de control y procesamiento de fluidos
(10) para controlar el flujo de fluido entre una pluralidad de
cámaras, comprendiendo el sistema:
un alojamiento (12, 102) que tiene una
pluralidad de cámaras (13); y
un cuerpo (16, 100) que incluye una cámara de
desplazamiento de fluido (50, 108), pudiéndose despresurizar la
cámara de desplazamiento de fluido (50, 108) para llevar el fluido
al interior de la cámara del desplazamiento de fluido (50, 108) y
pudiéndose presurizar para expeler el fluido desde la cámara del
desplazamiento de fluido (50, 108), incluyendo el cuerpo una
pluralidad de puertos externos (42, 46, 111, 102), estando acoplada
la cámara del desplazamiento de fluido (50, 108) de manera fluida
con por lo menos uno de los puertos externos (42, 46, 111, 112), y
siendo ajustable el cuerpo (16, 100) respecto al alojamiento (12,
102) para permitir que los puertos externos (42, 46, 111, 112) se
coloquen de manera selectiva en comunicación fluida con la
pluralidad de cámaras (13) en el alojamiento (12, 102);
caracterizado por el hecho de que el cuerpo incluye una
región de procesamiento de una muestra de fluido (30, 110) acoplada
de manera continua y fluida con la cámara del desplazamiento de
fluido, en el que la región de procesamiento de la muestra de fluido
(30, 110) incluye una pluralidad de puertos de procesamiento de
fluido (32, 36), cada uno acoplado de manera fluida con uno de los
puertos externos (42, 46, 111, 112).
2. Sistema según la reivindicación 1, en el que
el cuerpo (16, 100) es ajustable respecto al alojamiento (12, 102)
para colocar un puerto externo (42, 46, 111, 112) en un momento en
comunicación fluida con una de la pluralidad de cámaras.
3. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el cuerpo (16, 100) es
ajustable respecto al alojamiento (12, 102) para colocar por lo
menos dos de los puertos externos (42, 46, 111, 112) en
comunicación fluida con cualquiera de la pluralidad de cámaras en un
momento.
4. Sistema según las reivindicaciones 1 ó 2, en
el que el cuerpo (16, 100) es ajustable respecto al alojamiento
(12, 102) para colocar como máximo un puerto externo (42, 46, 111,
112) en un momento en comunicación fluida con una de la pluralidad
de cámaras.
5. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el cuerpo (16, 100) es
ajustable respecto al alojamiento (12, 102) para cerrar los puertos
externos (42, 46, 111, 112), de manera que la cámara del
desplazamiento de fluido (50, 108) y la región de procesamiento de
fluido (30, 110) están aisladas de manera fluida de las cámaras en
el alojamiento.
6. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la región de procesamiento de
la muestra de fluido (30, 110) comprende un elemento de retención
(27) para retener componentes de una muestra de fluido.
7. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la cámara del desplazamiento
de fluido (50, 108) está acoplada de manera fluida con un canal de
desplazamiento de fluido (42) en el cuerpo y uno de los puertos de
procesamiento de fluido (32, 36) está acoplado de manera fluida con
un canal de procesamiento de fluido (34, 38) en el cuerpo (16,
100), estando la cámara del desplazamiento de fluido (48) y el canal
de procesamiento de fluido (34, 38) acoplados de manera fluida con
un puerto externo (42, 46).
8. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la región de procesamiento de
la muestra de fluido (30, 110) está dispuesta entre la cámara del
desplazamiento de fluido (50, 108) y por lo menos un puerto externo
(42, 46, 111, 102), de manera que el flujo de fluido entre la cámara
del desplazamiento de fluido y dicho por lo menos un puerto externo
pasa a través de la región de procesamiento de la muestra de
fluido.
9. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que los puertos externos están
dispuestos sobre una superficie de los puertos externos (23, 116)
del cuerpo.
10. Sistema según la reivindicación 9, en el que
la superficie de los puertos externos es generalmente plana.
11. Sistema según la reivindicación 10, en el
que el cuerpo (16, 100) es rotativo alrededor de un eje (52) de
respecto a la pluralidad de cámaras para permitir que los puertos
externos (42, 46, 111, 112) se coloquen de manera selectiva en
comunicación fluida con la pluralidad de cámaras, siendo el eje (52)
perpendicular a la superficie de los puertos externos (23) y
estando los puertos externos separados del eje mediante un radio
común.
12. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la cámara del desplazamiento
de fluido se puede despresurizar aumentando el volumen y se puede
presurizar disminuyendo el volumen.
13. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que también comprende un elemento del
desplazamiento de fluido (54, 106) dispuesto en la cámara del
desplazamiento de fluido (50, 108), siendo desplazable el elemento
del desplazamiento de fluido (54, 106) para ajustar el volumen de la
cámara de desplazamiento de fluido (50, 108).
\global\parskip0.930000\baselineskip
14. Sistema según la reivindicación 13, en el
que el elemento del desplazamiento de fluido comprende un pistón
(54, 106) desplazable en una dirección lineal en la cámara de
desplazamiento de fluido.
15. Sistema según la reivindicación 14, en el
que el elemento de desplazamiento de fluido comprende un árbol de
pistón que está conectado a una porción distal de un vástago de
pistón para dirigir el árbol de pistón para moverse en el interior
de la cámara del desplazamiento de fluido, siendo el árbol del
pistón menor en sección transversal que el vástago del pistón.
16. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que también comprende un elemento de
transmisión de energía (76) acoplado de manera operativa con la
región de procesamiento de la muestra de fluido para transmitir
energía a la misma para procesar el fluido contenido en la
misma.
17. Sistema según la reivindicación 16, que
también comprende una cubierta (28) dispuesta entre la región de
procesamiento de la muestra de fluido y el elemento de transmisión
de energía (76).
18. Sistema según la reivindicación 17, en el
que la cubierta comprende una película flexible (28).
19. Sistema según la reivindicación 18, en el
que el elemento de transmisión de energía comprende un elemento
sónico (76) para contactar la cubierta (28) para transmitir energía
sónica a través de la cubierta al interior de la región de
procesamiento de la muestra de fluido (30).
20. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el cuerpo (16) incluye un
canal transversal (56), siendo el cuerpo (16) ajustable respecto al
alojamiento (12) para colocar el canal transversal (56) en
comunicación fluida con una cámara de aspiración y una cámara fuente
para permitir la aspiración de un fluido desde la cámara fuente a
través del canal transversal a la cámara de aspiración.
21. Sistema según la reivindicación 20, en el
que los puertos externos (42, 46) están dispuestos sobre una
superficie de los puertos externos generalmente plana (23) que es
perpendicular a un eje (52), siendo rotativos los puertos externos
alrededor del eje respecto a la pluralidad de cámaras para colocar
los puertos externos de manera selectiva en comunicación fluida con
la pluralidad de cámaras, y en el que el canal transversal (56)
comprende una ranura transversal sobre la superficie de los puertos
externos (23).
22. Sistema según la reivindicación 21, en el
que los puertos externos (42, 46) están dispuestos en un intervalo
de radios de los puertos externos desde el eje y la ranura
transversal (56) está dispuesta en un intervalo de radios de la
ranura transversal desde el eje, no solapándose el intervalo de
radios de los puertos externos y el intervalo de radios de la
ranura transversal.
23. Sistema según la reivindicación 22, en el
que la ranura transversal es un arco circular dispuesto sobre un
radio de la ranura transversal común desde el eje.
24. Sistema según la reivindicación 23, en el
que los puertos externos están separados del eje mediante un radio
común.
25. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que los puertos externos (111,
112) están dispuestos sobre una superficie de los puertos externos
(116) que es generalmente cónica respecto a un eje longitudinal de
rotación (105) del cuerpo, incluyendo los puertos externos (111,
112) un primer puerto externo angularmente separado de un segundo
puerto externo alrededor del eje longitudinal (105).
26. Sistema según la reivindicación 25, en el
que el cuerpo es rotativo alrededor del eje longitudinal que
respecto a la pluralidad de cámaras para permitir que los puertos
externos se coloquen de manera selectiva en comunicación fluida con
la pluralidad de cámaras, en el que el primer puerto externo está
colocado sobre un primer plano transversal que es perpendicular al
eje longitudinal y que está longitudinalmente separado en la
dirección del eje longitudinal desde un segundo plano transversal
que es perpendicular al eje longitudinal, donde el segundo puerto
externo está dispuesto sobre el segundo plano.
27. Sistema según la reivindicación 26, en el
que el cuerpo incluye una ranura transversal dispuesta sobre la
superficie de los puertos externos.
28. Sistema según la reivindicación 27, en el
que la ranura transversal se extiende longitudinalmente entre el
primer plano transversal y el segundo plano transversal.
29. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la región de procesamiento de
la muestra de fluido comprende un elemento activo seleccionado
entre el grupo que comprende un chip microfluido, un material de
fase sólida, un filtro, una pila de filtro, una matriz de afinidad,
una matriz de separación magnética, una columna de exclusión de
tamaño, y un tubo de capilaridad.
30. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que por lo menos dos de la
pluralidad de cámaras están separadas mediante una pared flexible
para permitir el intercambio de volúmenes de las cámaras entre las
cámaras.
\global\parskip1.000000\baselineskip
31. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la pluralidad de cámaras
comprenden una cámara lateral que incluye un puerto de entrada, un
puerto de salida, y un filtro dispuesto en el puerto de
entrada.
32. Procedimiento para controlar un flujo de
fluido entre una válvula (16, 100) y una pluralidad de cámaras,
incluyendo la válvula una pluralidad de puertos externos (42, 46,
110, 102) y una cámara del desplazamiento de fluido (50, 108) que
se puede despresurizar para pasar fluido al interior de la cámara
del desplazamiento de fluido (50, 108) y se puede despresurizar
para expeler el fluido desde la cámara del desplazamiento de fluido
(50, 108), y en el que la cámara del desplazamiento de fluido (50,
108) está acoplado de manera fluida con por lo menos uno de los
puertos externos, comprendiendo el procedimiento:
ajustar la válvula (16, 100) respecto a la
pluralidad de cámaras para colocar los puertos externos de manera
selectiva en comunicación fluida con la pluralidad de cámaras,
caracterizado por el hecho de que la cámara del
desplazamiento de fluido está acoplado de manera continua y fluida
con una región de procesamiento de una muestra de fluido (30, 110),
que está acoplado de manera fluida con por lo menos dos de los
puertos externos (42, 46, 111, 112).
33. Procedimiento según la reivindicación 32, en
el que la válvula (16, 100) se ajusta para cargar los puertos
externos (42, 46, 111, 102) de manera que la válvula está aislada de
manera fluida de las cámaras.
34. Procedimiento según las reivindicaciones 32
ó 33, que también comprende la presurización de la cámara del
desplazamiento de fluido (50, 108) y de la región de procesamiento
de la muestra de fluido (30, 110).
35. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 32 a 34, en el que la válvula (16, 100) se ajusta
para colocar un puerto externo en comunicación fluida con una de las
cámaras, y que también comprende la despresurización de la cámara
del desplazamiento de fluido (50, 108) para aspirar el fluido de la
cámara en el interior de la válvula.
36. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 32 a 35, en el que la válvula (16, 100) se ajusta
para colocar un puerto externo en comunicación fluida con una de las
cámaras, y que también comprende la presurización de la cámara del
desplazamiento de fluido (50, 108) para expeler el fluido de la
válvula al interior de la cámara.
37. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 32 a 36, en el que la válvula (16) incluye un canal
transversal (56), y en el que la válvula se ajusta para colocar un
puerto externo en comunicación fluida con una primera cámara y para
colocar el canal transversal (56) en comunicación fluida con la
primera cámara y una segunda cámara.
38. Procedimiento según la reivindicación 37,
que también comprende la despresurización de la cámara del
desplazamiento de fluido (50, 108) para aspirar de fluido desde la
segunda cámara a través del canal transversal (56) a la primera
cámara.
39. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 32 a 38, que también comprende la transmisión de
energía a la región de procesamiento de la muestra de fluido.
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