ES2316433T3 - Sistema, metodo y proceso implementado por ordenador para analizar la coagulacion en muestras liquidas. - Google Patents

Sistema, metodo y proceso implementado por ordenador para analizar la coagulacion en muestras liquidas. Download PDF

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Abstract

Método para usar un dispositivo de análisis de muestras que tiene un área de retención de muestra para retener una muestra y al menos un sensor localizado al menos parcialmente dentro de dicha área de retención de muestra, dicho al menos un sensor teniendo al menos un borde que define una ubicación de detección de muestra, dicho al menos un sensor adicional siendo capaz de detectar una presencia o una ausencia de la muestra en dicha ubicación de detección de muestra, dicho método incluyendo las etapas de: (a) introducir la muestra en dicha área de retención de muestra; (b) mezclar un reactivo con la muestra para comenzar la formación de un producto reactivo; (c) al detectar la ausencia de la muestra en la ubicación de detección de muestra por dicho al menos un sensor, mover un borde de la muestra hasta que sobrepase un borde de al menos un sensor en dicha ubicación de detección de muestra de modo que al menos una parte dada de la muestra esté localizada allí dentro; (d) al detectar la presencia de la muestra en la ubicación de detección de muestra por dicho al menos un sensor, mover el borde de la muestra hasta sobrepasar el borde de al menos un sensor y fuera de dicha ubicación de detección de muestra de modo que menos de la parte dada de la muestra esté localizada allí dentro, caracterizado por el hecho de que el método además comprende: (e) impedir una acumulación de material en o alrededor de dicho al menos un sensor repitiendo las fases (c)-(d) hasta que pase un periodo predeterminado.

Description

Sistema, método y proceso implementado por ordenador para analizar la coagulación en muestras líquidas.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un sistema, método y proceso implementado en ordenador para conducir una variedad de ensayos. Más particularmente, la presente invención se refiere a un sistema, método y proceso implementado en ordenador para el uso en el análisis de muestras de fluido. La invención se refiere más particularmente a calcular o recoger un tiempo de transformación de una muestra o cualquier variedad de información de una muestra moviendo una muestra sobre un sensor durante la recogida de datos, para disolver un reactivo o prevenir la acumulación de material indeseado en o alrededor de la superficie del sensor.
Antecedentes de la invención
La Patente Estadounidense US 5.628.961 expone un aparato para conducir una variedad de ensayos que es sensible a un cambio en la viscosidad de una muestra de fluido, p. ej. la coagulación de una muestra de sangre. La Patente Estadounidense US 5.534.226 expone un dispositivo para realizar pruebas de coagulación en la sangre de un paciente.
Existen numerosos procedimientos y técnicas para analizar y examinar sangre y otros líquidos biológicos. Por ejemplo, las técnicas de coagulación pueden usarse para recopilar una amplia variedad de información de muestras de sangre. Mientras que algunos de estos procedimientos son relativamente simples, otros pueden ser más sofisticados y requerir múltiples análisis o fases de preparación. Por ejemplo, muchos procedimientos que implican muestras de sangre requieren bien la adición de reactivos para iniciar la formación de coágulos u otras fases para preparar la muestra para la recogida de datos y para responder a las características únicas de la sangre.
Por ejemplo, para mantener la sangre en un estado fluido denominado ("hemostasis"), se requiere un delicado equilibrio entre pro- y anticoagulantes. En el cuerpo humano, los procoagulantes previenen el desangramiento bloqueando el flujo sanguíneo de un vaso dañado, mientras que los anticoagulantes previenen la formación de coágulos en el sistema circulatorio que de lo contrario podrían bloquear los vasos sanguíneos y producir un infarto de miocardio o apoplejía.
La secuencia bioquímica que conduce a un coágulo de sangre se denomina cascada de coagulación. Este mecanismo se basa en la conversión catalítica del fibrinógeno, una proteína plasmática soluble en fibrina insoluble. La enzima que cataliza esta reacción es la trombina, que no circula permanentemente en la sangre en una forma activa sino que existe como protrombina, el precursor inactivo de la trombina. La conversión a trombina ocurre en presencia de iones de calcio y tromboplastina tisular. Este mecanismo es conocido como vía extrínseca. Una segunda, más compleja, vía intrínseca, se activa mediante la coagulación de factores asociados a plaquetas.
El diagnóstico de condiciones hemorrágicas tales como la hemofilia, donde uno o más de los doce factores de coagulación de la sangre pueden estar defectuosos, se puede conseguir mediante una amplia variedad de pruebas de coagulación. Además, se han desarrollado diferentes pruebas para controlar el progreso de la terapia trombolítica. Se han desarrollado otras pruebas para señalar un estado pretrombolítico o hipercoagulable, o para controlar el efecto de la administración de la protamina a pacientes durante cirugía de bypass cardiopulmonar. No obstante, el valor principal de las pruebas de coagulación es controlar la terapia de anticoagulación oral e intravenosa. Tres de las pruebas diagnósticas principales son: tiempo de tromboplastina parcial activada (TTPa), tiempo de protrombina (TP), y tiempo de coagulación activada (TCA).
Una prueba TTPa valora las vías intrínseca y común de coagulación. Por esta razón la TTPa se usa frecuentemente para controlar la terapia de anticoagulación con heparina intravenosa. Específicamente, mide el tiempo de formación de un coágulo de fibrina tras haber añadido el agente activante, calcio, y un fosfolípido a la muestra de sangre citrada. La administración de heparina tiene el efecto de formar coágulos de supresión.
Una prueba de TP valora las vías extrínseca y común de coagulación y, en consecuencia, se utiliza para controlar la terapia de anticoagulación oral. El anticoagulante oral coumadin suprime la formación de protrombina. Consecuentemente, esta prueba se basa en la adición de calcio y tromboplastina tisular a la muestra de sangre.
Una prueba TCA valora las vías intrínseca y común de coagulación. Se usa frecuentemente para controlar la anticoagulación mediante terapia con heparina. La prueba TCA se basa en la adición a la vía intrínseca de un activador de sangre fresca a la que no se ha añadido ningún exógeno anticoagulante.
La tecnología de laboratorio estándar para pruebas de coagulación usa normalmente un método turbidimétrico. Para el análisis, las muestras de sangre enteras se recogen en un vacutainer citrado y luego se centrifugan. El ensayo se realiza con plasma al que se ha añadido un exceso suficiente de calcio para neutralizar el efecto del citrato. Para una prueba de PT, se provee tromboplastina tisular como reactivo seco que se reconstituye antes de su uso. Este reactivo es térmicamente sensible y se mantiene a 4 grados C. Se transfieren partes alícuotas de la muestra y del reactivo a una cubeta calentada a 37 grados C, y la medición se hace basándose en un cambio de la densidad óptica.
Como alternativa al método turbidimetrico, Beker et al., (ver Haemostasis (1982) 12:73) introdujeron un activo cromogénico TP (Thromboquant PT). El ensayo se basa en la hidrólisis de p-nitroanilina de un péptido modificado, Tos-Gly-Pro-Arg-pNA, por trombina y se vigila espectrofotométricamente.
Para el análisis de sangre se conocen los monitores de coagulación. Por ejemplo, en la patente estadounidense número 4.756.884 se ha descrito un cartucho de uso unitario donde se colocan reactivos secos en el analizador que luego se calienta a 37 grados C antes de introducir una gota de sangre. La muestra se mezcla con el reactivo mediante succión capilar. El mecanismo de detección se basa en una luz láser que atraviesa la muestra. El movimiento de glóbulos rojos a la largo de la trayectoria de flujo produce un modelo goteado específico para sangre no coagulada. Cuando el movimiento de los coágulos de sangre cesa, se produce un modelo específico para sangre coagulada.
Se ha descrito un temporizador automático de coagulación que mide el tiempo de coagulación activada (TCA) en muestras de sangre de pacientes durante un bypass cardiopulmonar. La muestra se añade a un cartucho que incorpora un dispositivo de agitación en el que se forma el coágulo. El movimiento del dispositivo de agitación se controla mediante un detector fotoóptico (véase, Keet et al., Proceedings Am. Acad. Cardiovascular Perfusion (1988) 9:22).
La Patente Estadounidense Número 4.304.853 expone el uso de un sustrato que en reacción con la enzima trombina produce un producto electroactivo. Se utiliza un sensor para detectar el producto electroactivo. La descripción no incluye un cartucho de un solo uso y no revela el uso de un segundo sensor para controlar la ubicación de la muestra.
La Patente Estadounidense Número 4.497.744 expone un método turbidométrico para evaluar la coagulación. En la prueba se utiliza plasma que contiene un exceso de citrato. Se añade un reactivo que induce a la coagulación, se coloca la muestra en un turbidómetro y se indica la coagulación por un aumento en la turbidez de la muestra.
La Patente Estadounidense Número 5.096.669, incorporada aquí como referencia, incluye el formato general para el uso de un cartucho y el analizador para una prueba química de sangre tal como niveles de potasio y glucosa en sangre y el uso de una bomba para pasar un fluido de muestra a una región de sensor en una única dirección.
La Patente Estadounidense Número 5.200.051, incorporada aquí como referencia, expone métodos eficaces de microfabricación de dispositivos de sensor para el análisis de analitos.
La Patente Estadounidense Número 5.302.348 expone un aparato de prueba de coagulación sanguínea donde se hace pasar la sangre por un conducto capilar. Cuando el tiempo para atravesar excede el tiempo precedente por un tanto, se cree que la coagulación ha tenido lugar. El aparato incluye un puerto de introducción abierto que se conecta a dos conductos, el primero recibe la muestra para ser evaluada, el segundo recibe el sobrante de la muestra.
Las Patentes Estadounidenses Número 5.447.440 y 5.628.961, ambas incorporadas aquí como referencia, describen un cartucho de un solo uso y un lector usados en ensayos de coagulación. La condición de la muestra es determinada por las propiedades de flujo detectadas, por ejemplo, por un sensor de conductividad.
La Patente Estadounidense Número 5.526.111 expone un método para calcular una característica de coagulación de una muestra de sangre, una fracción de sangre, o un control. Este método usa un procedimiento inverso para determinar la pendiente de una envolvente para cada uno de los distintos valores de envolvente almacenado de donde se determina la característica de coagulación. No obstante, este método usa un tiempo de muestra fijo o predeterminado y rectifica los valores de muestra almacenados para proporcionar sus valores de envolvente. Además, este método requiere el almacenamiento de los valores de envolvente al igual que los valores de señal muestreados.
Las Patentes Estadounidenses Número 5.916.522 y 5.919.711 describen un dispositivo que usa electrodos de ión específicos para medir la actividad iónica de fluidos incluyendo fluidos corporales. Los fluidos se dosifican y transportan dentro del dispositivo por centrifugado y presurización del dispositivo.
Como se evidencia de lo mencionado anteriormente, la mayoría de las pruebas de sangre requieren la adición y disolución de algún tipo de reactivo en la muestra antes de que la recogida de datos pueda comenzar. Así, existe una necesidad de un sistema, método, y proceso implementado en ordenador que pueda usarse para introducir y disolver eficiente y eficazmente un reactivo en una muestra. Además, como ocurre generalmente con otros tipos de procedimientos médicos, la velocidad y el tiempo requerido para completar las pruebas son de gran importancia. Así, existe también la necesidad de un sistema y método que pueda disolver o distribuir un reactivo en una muestra de sangre en una cantidad relativamente corta de tiempo.
Además, la compacidad y menor tamaño físico de los dispositivos de prueba actuales han limitado directamente la cantidad de reactivo que puede almacenarse en un dispositivo de muestreo. Consecuentemente, existe la necesidad de un sistema, método, y proceso implementado en ordenador que pueda usar una cantidad limitada de reactivo sin restricciones de ubicación en la cantidad de sangre a recoger. Así puede usarse una cantidad relativamente pequeña de reactivo con muestras de cualquier volumen. En una nota relacionada, en situaciones en las que cantidades limitadas de reactivo se disuelven en cantidades relativamente mayores de muestra, existe la necesidad de un sistema, método y proceso implementado en ordenador que sea capaz de recoger datos de sólo aquellas porciones de muestra que contengan cantidades máximas de reactivo.
Además, puesto que la recogida de datos puede ser contrariamente afectada por la acumulación de material indeseable contenido en la sangre, un problema familiar a los expertos en la técnica de recogida de mediciones eléctricas y electroquímicas en fluidos biológicos, existe también la necesidad de un método, sistema y proceso implementado en ordenador que sea capaz de prevenir tal acumulación en la región de recogida de datos del dispositivo de análisis.
Resumen de la invención
Así, para resolver estas y otras necesidades del estado de la técnica, es objeto de la presente invención proporcionar un nuevo sistema, método y proceso implementado en ordenador para el uso en análisis de muestras de fluido mediante, por ejemplo, un movimiento recíproco y reiterado de una muestra sobre un sensor con el objetivo de calcular un tiempo de transformación de la muestra.
Es también objeto de la presente invención proporcionar una técnica que pueda usarse para mezclar y disolver eficiente y eficazmente un reactivo en una muestra.
Es otro objetivo de la presente invención proporcionar una técnica que pueda disolver o distribuir un reactivo en una muestra de fluido en una cantidad relativamente corta de tiempo.
Es aún otro objeto de la presente invención proporcionar una técnica que pueda aprovechar una cantidad limitada de reactivo sin restricciones de ubicación en la cantidad de fluido a analizar.
Es además otro objeto de la presente invención proporcionar una técnica que sea capaz de recoger datos de sólo aquellas partes de muestra que contengan cantidades máximas de reactivo.
Es aún otro objeto de la presente invención proporcionar una técnica que sea capaz de prevenir una acumulación de material indeseado en una región de recogida de datos de un dispositivo de análisis.
Para lograr estos y otros objetivos, la presente invención contempla proveer un método, sistema e instrucciones de almacenamiento en un medio legible por ordenador para usar un dispositivo de análisis de muestras que tiene una área de retención de muestra para retener una muestra y al menos un sensor localizado al menos parcialmente dentro del área de retención de muestra. En esta forma de realización, al menos un sensor tiene al menos un borde que define una ubicación de detección de muestra y es capaz de detectar una presencia o una ausencia de muestra en la ubicación de detección de muestra. La invención incluye adicionalmente: (a) introducir la muestra en el área de retención de muestra; (b) mezclar un reactivo con la muestra para comenzar la formación de un producto reactivo; (c) al detectarse la ausencia de la muestra en la ubicación de detección de muestra por al menos un sensor, mover un borde de la muestra hasta el borde de al menos un sensor en la ubicación de detección de muestra de modo que al menos una parte sustancial de la muestra esté localizada allí dentro; (d) al detectar la presencia de la muestra en la ubicación de detección de muestra por al menos un sensor, mover un borde de la muestra hasta el borde de al menos un sensor y fuera de la ubicación de detección de muestra de modo que menos de una parte sustancial de la muestra esté localizada allí dentro; y (e) impedir la acumulación de material en o alrededor de al menos un sensor repitiendo las fases (c) - (d) hasta que pase un periodo predeterminado.
En otra forma de realización, la presente invención contempla proveer un sistema, método e instrucciones de almacenamiento en un medio legible por ordenador para usar un dispositivo de análisis de muestra que tiene un área de retención de muestra para retener una muestra y al menos un sensor que tiene una superficie de detección localizada al menos parcialmente dentro del área de retención de muestra. En esta forma de realización, al menos un sensor es capaz de detectar una presencia de la muestra cuando la muestra está en contacto con la superficie de detección y de detectar una ausencia de la muestra cuando la muestra no está en contacto con la superficie. Esta forma de realización incluye adicionalmente: (a) introducir la muestra en el área de retención de muestra; y al menos una de las fases (b) y (c); (b) mezclar un reactivo moviendo un límite de aire-líquido de la muestra a través de una región de mezcla reactiva del área de retención de muestra hasta que el reactivo sea disuelto al menos sustancialmente cerca del límite de aire-líquido de la muestra para formar una parte de la muestra rica en reactivo; y (c) impedir una acumulación de material en la superficie de detección moviendo un límite de aire-líquido de la muestra sobre la superficie de detección hasta completar el análisis de una muestra; y donde el movimiento oscilante incluye el movimiento de la muestra hacia la superficie de detección hasta que el sensor detecte la presencia de la muestra, y mover la muestra fuera de la superficie de detección hasta que el sensor detecte la ausencia de la muestra.
En aún otra forma de realización, la presente invención contempla proveer un sistema, método e instrucciones de almacenamiento en un medio legible por ordenador para calcular un tiempo de transformación de muestra utilizando un dispositivo que comprende un área de retención de muestra y un sensor localizado al menos parcialmente dentro del área de retención de muestra para formar una región de recogida de datos. En esta forma de realización, los datos se recogen de la muestra cuando la muestra se mueve en la región de recogida de datos. Esta forma de realización adicional incluye: (a) introducir la muestra en el dispositivo; (b) mezclar un reactivo con la muestra para comenzar la formación de un producto reactivo y la transformación de la muestra; (c) mover la muestra en la región de recogida de datos; (d) recoger los datos por el sensor cuando la muestra se sitúe en la región de recogida de datos; (e) mover la muestra fuera de la región de recogida de datos; (f) repetir las fases (c) - (e) hasta que se detecte una transformación predeterminada suficiente de los datos recogidos en la fase (d); (g) extraer información del producto reactivo de los datos recogidos en la fase de recogida (d); (h) calcular el tiempo de transformación utilizando la información del producto reactivo extraída en la fase de extracción (g); y donde las fases de movimiento (c) y (e) previenen la acumulación de material en o alrededor del sensor.
Así se han perfilado, más bien en sentido amplio, las características más importantes de la invención de manera que la siguiente descripción detallada de la misma se pueda entender mejor, y de forma que la presente aportación a la técnica se pueda apreciar mejor. Hay, por supuesto, características adicionales de la invención que se describirán después y que formarán el objeto de las reivindicaciones aquí anexas.
En este aspecto, antes de explicar al menos una forma de realización de la invención con detalle, debe entenderse que la invención no se limita en su aplicación a los detalles de construcción y a los dispositivos de los componentes expuestos en la siguiente descripción o ilustrados en los dibujos. La invención es capaz de otras formas de realización y de practicarse y realizarse de varias maneras. Asimismo debe entenderse que la fraseología y terminología aquí empleadas se utilizan para el propósito de la descripción y no deberían considerarse como limitativas.
Como tal, los expertos en la técnica apreciarán que la concepción, sobre la que esta descripción se basa, puede utilizarse fácilmente como base para el diseño de otras estructuras, métodos y sistemas para llevar a cabo los diferentes objetivos de la presente invención. Es importante, en consecuencia, que se considere que las reivindicaciones incluyen construcciones de este tipo en la medida en que no se aparten del objetivo de la presente invención.
Además, el propósito del resumen anterior es permitir a la Oficina de Patentes y Marcas de Estados Unidos y al público en general, y especialmente a los esotérmicos, ingenieros y profesionales en la técnica que no estén familiarizados con patentes o términos legales o fraseología, determinar rápidamente de un vistazo superficial la naturaleza y esencia de la descripción técnica de la solicitud. El resumen no está destinado a definir la invención que se solicita, que se establece en las reivindicaciones, ni está destinado a limitar el ámbito de la invención de ninguna manera.
Estos junto con otros objetos de la invención, con las varias características de novedad que caracterizan la invención, están particularmente indicados en las reivindicaciones anexas y forman parte de esta descripción. Para una mejor comprensión de la invención, sus ventajas operativas y los objetos específicos logrados por sus usos, se deberá hacer referencia a los dibujos anexos y material descriptivo donde se ilustran las formas de realización preferidas de la invención.
Los expertos en la materia deducirán otros objetos de la presente invención comunes, particularmente tras la consideración de la siguiente descripción detallada de las formas de realización preferidas.
Notaciones y nomenclatura
Las descripciones detalladas que siguen pueden presentarse en cuanto a procedimientos de programa ejecutados en sistemas informáticos o de tratamiento tal como, por ejemplo, un ordenador o una red de ordenadores. Estas descripciones y representaciones de los procedimientos son los medios usados por los expertos en la técnica para transmitir más eficazmente la sustancia de su trabajo a otros expertos en la técnica.
Un procedimiento se concibe aquí, y generalmente, como una secuencia consecuente de fases que conducen a un resultado deseado. Estas fases son aquellas que requieren manipulaciones físicas de cantidades físicas. Normalmente, aunque no necesariamente, estas cantidades tienen forma de señales eléctricas o magnéticas, capaces de ser almacenadas, transferidas, combinadas, comparadas y de manipuladas de otro modo. Es a veces conveniente, principalmente por cuestiones de uso común, referirse a estas señales como bits, valores, elementos, símbolos, caracteres, términos, números, o similares. Debe observarse, no obstante, que todos estos y términos similares deben asociarse a las cantidades apropiadas físicas y son meramente etiquetas convenientes aplicadas a estas cantidades.
Además, las manipulaciones realizadas son frecuentemente referidas en términos, tales como adición o comparación, que se asocian comúnmente a operaciones mentales realizadas por un operador humano. No es necesaria tal capacidad de un operador humano, o deseable en la mayoría de los casos, en cualquiera de las operaciones descritas aquí que forman parte de la presente invención; las operaciones son operaciones de máquina. Las máquinas útiles para realizar la operación de la presente invención incluyen ordenadores multiuso digitales o dispositivos similares.
Breve descripción de las figuras
La Fig. 1 representa una vista en planta en sección transversal de un ejemplo de un sistema capaz de implementar y utilizar las técnicas de la presente invención;
La Fig. 2 representa una sección transversal de un puerto para introducir muestras del sistema de la Fig. 1;
La Fig. 3 representa una sección transversal de un área de retención de muestra del sistema de la Fig. 1;
La Fig. 4 representa una vista en perspectiva de una cámara de rebosamiento del sistema de la Fig. 1;
La Fig. 5 representa un sensor conductimétrico y amperométrico del sistema de la Fig. 1;
Las Figs. 6A-6C representan un movimiento de oscilación de una muestra en una ubicación de análisis del sistema de la Fig. 1;
La Fig. 7 representa un ejemplo de una visión de conjunto de un procedimiento de coagulación implementable por el sistema de la Fig. 1;
La Fig. 8 representa una fase de recogida de datos del procedimiento de la Fig. 7;
Las Figs. 9A-9C representan una fase de extracción de información del procedimiento de la Fig. 7;
La Fig. 10 representa aún otro ejemplo de un sistema capaz de implementar y utilizar las técnicas de la presente invención;
La Fig. 11 representa una representación en diagrama de bloques de los componentes principales del sistema de la Fig. 10. y
La Fig. 12 representa un ejemplo de un medio de memoria legible por el sistema informático de la Fig. 10 y de las instrucciones de almacenamiento en el ordenador, conforme a los principios de la presente invención.
Descripción detallada de las formas de realización preferidas
Conforme a los principios de la presente invención se describe un método, sistema y medio legible por ordenador para usar un dispositivo de análisis de muestras. Más particularmente, la presente invención incluye el uso de un dispositivo de análisis de muestras que tiene un área de retención de muestra y al menos un sensor localizado al menos parcialmente dentro del área de retención de muestra. El sensor, a su vez, es capaz de detectar una presencia o una ausencia de la muestra dentro de una ubicación de detección de muestra definida por los bordes del sensor. Ventajosamente, la presente invención incluye mezclar un reactivo moviendo un límite de aire-líquido, o borde, de la muestra a través de una región de mezcla reactiva del área de retención de muestra para disolver el reactivo dentro de la proximidad del límite de aire- líquido. Adicionalmente, la presente invención también incluye la prevención de la acumulación de material en o alrededor del sensor moviendo, tras haber detectado la ausencia de la muestra desde la ubicación de detección de muestra, un borde de la muestra que pasa de un borde del sensor y en la ubicación de detección de muestra. De forma similar, tras la detección de la presencia de la muestra en la ubicación de detección de muestra, la invención incluye mover el borde de la muestra pasando de nuevo el borde del sensor y fuera de la ubicación de detección de muestra. Así, de la manera arriba descrita, pueden realizarse eficiente y eficazmente varias pruebas, por ejemplo pruebas de coagulación sanguínea o inmunoensayos.
Conforme a los principios de la presente invención, se representa un ejemplo de un sistema capaz de implementar y utilizar la presente invención en la Fig. 1. Además, a parte del ejemplo representado en la Fig. 1, las técnicas de la presente invención son suficientemente flexibles de modo que puedan implementarse y utilizarse en muchos otros dispositivos. Por ejemplo, las Patentes Estadounidenses Número 5.628.96; 5.447.440 y 5.096.669; y la solicitud provisional estadounidense Nº. 60/164,935, las cuales se incorporan aquí como referencia, están dirigidas a varios dispositivos para evaluar cambios de viscosidad en muestras de fluido y para realizar pruebas de fluido a tiempo real, y sirven como ejemplos capaces de implementar y utilizar las técnicas de la presente invención.
En referencia a la Fig. 1, se representa una vista en sección transversal de un cartucho o alojamiento 10 implementado según los principios de la presente invención. Un puerto para introducir muestras 12 permite introducir una muestra en el alojamiento y está rodeado por un rebosadero de muestras circunferencial 14. Una cobertura cerrada 38 incluye el puerto de introducción de muestras 12 con la formación de un sello hermético. Conectada de forma fluida al puerto de introducción de muestras 12, en un extremo, se encuentra una cámara de retención de muestra o área de retención de muestra 20. Localizado en el otro extremo del área de retención de muestra 20 se encuentra un punto capilar 22.
Un canal presensor 24 guía desde el punto capilar 22 a una ubicación de análisis 31. Además, una capa hidrofóbica 26 está situada entre el canal presensor 24 y la ubicación de análisis 31. Un reactivo y/o un sustrato 30 pueden depositarse o introducirse en el sistema de ubicación de análisis 31. Aunque el reactivo 30 se representa corriente abajo de los sensores 28 y 29, es posible situar el reactivo 30 corriente arriba de los sensores 28 y 29 de modo que la muestra pase a través del reactivo 30 antes de alcanzar los sensores. Además, en comunicación con la ubicación de análisis 31 hay uno o más sensores conductimétricos 28, uno o más sensores amperométricos 29, y uno o más sensores de referencia 32. También en comunicación con la ubicación de análisis 31 hay un tubo de desechos 34.
Una muestra puede moverse dentro del sistema usando una bomba de diafragma flexible 36. La bomba 36 facilita el movimiento de la muestra mediante el bombeo de aire a través del tubo de aire 18, a través de la cámara de rebosamiento 16, y finalmente en el área de retención de muestra 20. Además, aunque la bomba en la Fig. 2 se representa como si fuera una bomba de diafragma flexible, cualquier bomba adecuada o similar puede usarse, tal como un pistón y cilindro, electrodinámico o sonoro.
Conforme a los principios de la presente invención, la Fig. 2 representa una vista en sección transversal del área del puerto de introducción de muestras del cartucho o alojamiento 10. Más específicamente, una pared o cinta o película 42 se muestra interpuesta entre un alojamiento superior 40 y un alojamiento inferior del cartucho. A este respecto, la cinta 42 tiene una capa adhesiva a cada lado y se adhiere al extremo 40 y a la base 44 del cartucho. En esta ilustración particular, el puerto de introducción de muestras 12 al igual que el área de retención de muestras 20 y el conducto circunferencial 14 se muestran llenos de muestra 46.
La Fig. 3 representa una vista en sección transversal de la conjunción del área de retención de muestra 20, la cámara del presensor 24 y el punto capilar 22. Como se representan en la Fig. 3, la cámara de retención de muestra 20 y el canal presensor 24 son formados o moldeado respectivamente en la base 44 y la base 40. La cinta 42, a su vez, forma la pared superior de la cámara de retención de muestra 20 y la pared inferior de la cámara del presensor 24. La cinta 42 está perforada para formar un orificio capilar o un agujero pasante 22 y funciona como punto capilar para restringir el flujo entre la cámara de retención de muestra 20 y la cámara del presensor 24. Aunque el punto capilar de la Fig. 3 es un orificio circular o agujero pasante, otras formas adecuadas para el punto capilar pueden ser rectangulares y varias formas irregulares. Si fuera de forma rectangular, un ejemplo tiene una dimensión pequeñísima de aproximadamente entre 100 micras hasta aproximadamente 400 micras. En ejemplos de este tipo, la dimensión mayor del punto capilar está aproximadamente entre 100 micras hasta aproximadamente 1000 micras.
La Fig. 4 representa una vista en perspectiva de la cámara de rebosamiento 16. En particular, la cámara de rebosamiento 16 está localizada directamente sobre el área de retención de muestra y tiene una pared de fondo formada por la cinta 42. Un orificio 48 en la cinta 42 conecta de forma fluida la cámara de rebosamiento 16 a la cámara de retención de muestra 20. El orificio puede tener cualquier forma circular, rectangular, o irregular. La cámara de rebosamiento está construida en forma de una caja con paredes relativamente bajas. El tubo de aire 18 emite aire de la bomba 36 a la cámara de rebosamiento 16. El volumen de la cámara de rebosamiento está en el rango de entre 0,2 microlitros a 1 mililitro. Un volumen preferido de la cámara de rebosamiento está en el rango de 1 microlitro a 10 microlitros. El diámetro del orificio circular varia de entre aproximadamente 100 micras hasta aproximadamente 1000 micras.
El punto capilar está diseñado para tener una resistencia suficiente para parar la succión capilar en el canal presensor, pero no suficiente para resistir los cambios de presión imprevistos que ocurren cuando el cierre del cartucho se encuentra cerrado. Para reducir la fuerza en la abertura capilar en este punto, dos características "para el sobrante" se incorporan dentro del cartucho. La primera es el alojamiento de rebosamiento 14 en las Figs. 2 y 3. Cuando el cierre se encuentra cerrado, el poco sobrante de la muestra es expulsado en el alojamiento y no en el cartucho. La segunda característica usada para recibir el sobrante es el orificio 48 o agujero de ventilación de presión, representado en la Fig. 4, a través del cual el sobrante de la muestra puede desaguar en la cámara de rebosamiento 16. Como se ha explicado anteriormente, la cámara de rebosamiento 16 es una cámara de volumen bajo formada en el lado superior del cartucho y localizada sobre el área de retención de muestra, separada de la cámara por una pared de cinta 42. El orificio 48 en la cinta 42 permite que el sobrante de la muestra fluya en la cámara de rebosamiento y tiene un área mayor que la abertura del punto capilar. Como resultado, el orificio 48 tiene una resistencia de flujo inferior al punto capilar mencionado arriba.
La cámara de rebosamiento 16 sobre la abertura u orificio de la cinta 48 tiene paredes relativamente bajas de modo que una vez que la muestra fluye a través de este agujero, contacta con el plástico tratado con corona y se extrae en la cámara. La muestra desplazada al cerrar el cartucho se retiene en consecuencia dentro de esta cámara. Cuando la burbuja de aire es comprimida, el aire es hecho pasar a través del conducto de aspiración 18 en la cámara de rebosamiento 16. El área de superficie mayor en proporción al volumen de esta región contribuye a un deslizamiento de la muestra de modo que el aire forma un camino a través del sobrante de la muestra dejando el exceso de la muestra en las paredes de la cámara de rebosamiento.
La Fig. 7 representa un sensor conductimétrico 28 y un sensor amperométrico 29 localizados en un chip sensor. Este chip sensor, a su vez, está situado al menos parcialmente dentro del área de retención de muestra 20. Más específicamente, este sensor 28 incluye dos barras paralelas o electrodos que constituyen juntos una superficie de sensor. Los electrodos están orientados, en este ejemplo, perpendicularmente a la longitud del área de retención de muestra o canal sensor. Además, los bordes de la superficie de sensor definen una ubicación de detección de muestra dentro de la cual el sensor 29 es capaz de detectar la presencia o la ausencia de una muestra midiendo una conductividad (o de forma alternativa una resistencia eléctrica) entre los dos electrodos. Así, el sensor 28 puede controlar la posición relativa del fluido anterior. En los extremos, una lectura de circuito abierto indica que el fluido ha sido empujado fuera del sensor (es decir, la muestra no cubre los electrodos de forma contigua) y una lectura de circuito cerrado, en cambio, indica que el sensor está cubierto con fluido (es decir, la muestra cubre los electrodos de forma contigua). Como se explicará con mayor detalle abajo, el movimiento de la muestra, hacia adelante y atrás, y a una velocidad especifica puede controlarse usando el sensor 28.
Además de incluir el sensor 28, la presente invención puede incluir opcionalmente un sensor amperométrico o potenciométrico 29. En este ejemplo, el sensor 29 puede ser capaz de aplicar un potencial y medir una corriente usando su electrodo en forma de antena 31. Adicionalmente, aunque los sensores en esta explicación particular son sensores amperométricos y conductimetricos, pueden usarse otros sensores, por ejemplo, cualquier tipo de sensores electroquímicos o potenciométricos o similares. Por ejemplo, puede usarse un sensor capaz de detectar tipos de ión tales como Na^{+} y K^{+}. Además, aunque los sensores en el presente ejemplo se representan como estando situado debajo del área de retención de muestra, ambos sensores 28 y 29 pueden encontrarse en cualquier sitio dentro del conducto de fluido.
En el ejemplo mostrado en la Fig. 7, puede aplicarse un potencial al sensor amperométrico 29 con la generación de una señal electroquímica, donde la señal es proporcional a la concentración del producto en la muestra de fluido. El sensor amperométrico tiene un potencial aplicado de aproximadamente +0,4 V contra un electrodo de cloruro de plata-plata y, en otra forma de realización preferida, el sensor amperométrico tiene un potencial aplicado de aproximadamente +0,1 V contra un electrodo de cloruro de plata-plata. La señal generada por el producto de reacción enzimático a aproximadamente +0,1 V es distinguible de la señal generada por el sustrato no reaccionado a aproximadamente +0,4 V.
Muestra. Los ensayos de coagulación comúnmente realizados en el uso de la presente invención usan, por ejemplo, una muestra de sangre, o una muestra de un derivado de sangre tal como sangre conteniendo un aditivo o diluyente, plasma, suero, o plasma o suero conteniendo un aditivo o diluyente.
Introducción de la muestra. La muestra puede depositarse en el sistema a través del puerto de introducción de muestras 12 mostrado en las Figs. 1 y 2. El puerto de entrada 12 está diseñado de modo que la fuerza capilar haga pasar una muestra de sangre a través del puerto del sistema y hacia la cámara de retención de muestra. En particular, esta acción de inducción es provocada por la geometría y energía de la superficie superior del conducto plástico del sistema. La alta energía de la superficie superior se consigue con un tratamiento de corona o tratamiento equivalente, tal como un tratamiento de ión-plasma, antes del ensamblaje. Una vez que la sangre alcanza el área de retención de muestra, la geometría y la superficie tratada con corona del conducto fuerzan a la sangre para que pase a lo largo de su longitud hasta el punto capilar. Como un ejemplo, el límite superior del área de la sección transversal del área de retención de muestra es aquél que previene la succión capilar si el sistema tuviera que sujetarse de forma vertical hacia arriba cuando fuera llenado. También en este ejemplo, el límite inferior de la sección transversal se fija al volumen de muestra requerido para examinar y la reproductibilidad requerida de este volumen. Como un ejemplo, la cámara de retención de muestra contiene 19 microlitros con una área de sección transversal de 0,0075 cm^{2}. En otras formas de realización el volumen calibrado de la muestra de fluido está en el rango de 1 microlitro por 1 mililitro. Un volumen calibrado preferido de la muestra de fluido está en el rango de 15 microlitros a 50 microlitros.
Calibrado de la muestra de fluido. La reproductibilidad del volumen de muestra que pasa al canal sensor para mezclar puede afectar la reproductibilidad de la concentración final de reactivo disuelto en la sangre. En una forma de realización, la muestra, por ejemplo sangre, se mueve inicialmente en la ubicación de análisis 31. El aire de la bomba 36 mueve hacia delante la muestra de sangre a través del conducto de aspiración 18. El volumen calibrado de la muestra de fluido será aproximadamente el volumen de la cámara de retención 20 entre el orificio 48 en la pared de la cámara de retención y el punto capilar 22. El volumen de sangre que es pasado depende principalmente del volumen de sangre delante del orificio, y secundariamente de la proporción área-a-volumen de superficie de la cámara de retención de muestra. Otros factores incluyen los hematocritos de la muestra (el porcentaje del volumen de sangre compuesto de glóbulos rojos), y la velocidad de fluido. Estos últimos tres parámetros determinan el volumen de la muestra que permanecerá en las paredes de la muestra al evacuar la cámara. El fluido será calibrado más precisamente a velocidad baja desde una cámara con una proporción de área de superficie-a-volumen baja. El límite inferior en el área de sección transversal de la cámara de retención de muestra está determinado por la variación admisible en la pérdida de volumen para cortar a la velocidad de fluido necesaria.
Para llenar la cámara de retención de muestra, se utiliza una succión capilar suficiente para proporcionar una cantidad adecuada de muestra. Además, está provista una característica para prevenir que una muestra rebase el canal presensor. Como se ha mencionado anteriormente, se forma un punto capilar 22 mediante un pequeño orificio o agujero pasante en la junta de la cinta 42 entre secciones que se superponen de la cámara de retención de muestra 20 y el canal presensor 24. El punto capilar 22 que se forma es relativamente pequeño y tiene, por ejemplo, un espesor igual a aquel de la cinta 42. Aunque esto puede reducir la resistencia del capilar y de ese modo reducir su eficacia en parar el fluido, también minimiza la zona de alta cizalladura a través de la cual la muestra debe pasar antes de introducirse en el canal de presensor. La región de alta cizalladura de bajo volumen minimiza la pérdida de muestra en las paredes del capilar y reduce el potencial para la inclusión de segmentos de aire atrapado cuando el extremo posterior del fluido en movimiento sale de la región capilar.
Movimiento de la muestra. Para mover la muestra, se activa la bomba 36 para expulsar aire a través del conducto de aspiración 18 en la cámara de rebosamiento 16 para mover una cantidad dosificada de muestra desde el área de retención de muestra 20 a través del canal presensor 24 y hasta la ubicación de análisis 31. Además, se efectúa un flujo uniforme asegurando que la energía de superficie del conducto sea igual en todos sus lados (es decir, usando materiales que tienen energía de superficie equivalente o mediante el tratamiento de las superficies para asegurar uniformidad), de ese modo se previene la formación de burbujas de aire dentro de la muestra.
Reactivo. Dependiendo de la prueba o análisis que será realizado, pueden incluirse una variedad de componentes en el reactivo, alguno de los cuales pueden contribuir a una disolución rápida del reactivo en la muestra de fluido. Estos incluyen un polímero hidrosoluble, gelatina, agarosa, un polisacárido, poliglicina, un sacárido, sacarosa, un aminoácido, glicina, una sal de tampón, fosfato sódico, tampón HEPES, o una molécula en color. Además se pueden utilizar materiales adecuados para inducir coagulación por medio de una vía extrensica, incluyendo celita, caolín, tierra diatomacea, arcilla, dióxido de silicio, ácido elágico, tromboplastina natural, tromboplastina recombinante, fosfolípido, y sus mezclas derivadas. Además, pueden usarse reactivos líquidos al igual que reactivos sólidos. Finalmente, el reactivo puede localizarse inicialmente en el área reactiva, o introducirse en cualquier momento conveniente y en cualquier ubicación deseada durante la prueba.
Reacción del sustrato-trombina. En un ejemplo, el sustrato usado en el ensayo electrogénico tiene un enlace amida que imita el enlace amida separado de la trombina en el fibrinógeno. Específicamente, el sustrato puede ser una fracción de tosil-glicil-prolinil-arginilo, H-D-fenilalanil-pipecolilo, o benzil-fenilalanil-valil-arginilo fijada a una fracción de N-fenil-p-fenilenodiamina o de N-[p-metoxifenil-]-p-fenilenodiamina. La trombina separa el enlace amida en el terminal carboxi del residuo de arginina o residuo pipecólico porque el enlace se asemeja estructuralmente al enlace de amida separado de la trombina en el fibrinógeno. El producto de la reacción del sustrato y la trombina es el glicil-prolinil-arginil-tosilo, H-D-fenilalanil-pipecolilo, o benzil-fenilalanil-valil-arginilo electroquímicamente inertes y los compuestos electroactivos N-fenil-p-fenilenodiamina o N-[p-metoxifenil-]-p-fenilenodiamina. La secuencia de tripéptido se usa porque hace el sustrato prácticamente no reactivo con proteasas de sangre que no sean trombina y la reactividad de la trombina con el enlace amida de arginina en la molécula es muy similar a su reactividad con el enlace amida objetivo en el fibrinógeno. Cuando el sustrato está presente en una muestra de sangre o de derivado de sangre, la trombina generada la convierte simultáneamente y al fibrinógeno en sus productos de separación. El producto de reacción de especies electroquímicas puede detectarse, por ejemplo, con un sensor electroquímico.
Hay una amplia variedad de materiales electrogénicos adecuados que muestran reacciones electroquímicas reversibles o casi reversibles que pueden evaluarse usando el sensor amperométrico del presente sistema. Por ejemplo, se puede detectar ferroceno, ferrocianuro, y otras especies organometálicas. Otras incluyen derivados de fenazina. Cualquier material electrogénico puede combinarse con un sustrato adecuado para evaluar una enzima. Por ejemplo, materiales electrogénicos adecuados pueden combinarse con un tripéptido adecuado con un residuo de arginina para determinar la presencia de trombina.
En el reactivo puede incluirse un material electrogénico indicador que se detecta a un potencial diferente del potencial de detección para el sustrato o el producto electrogénico de la reacción enzimática. Tal segundo material electrogénico es útil para estandarizar el sensor amperométrico. Materiales electrogénicos adecuados para este propósito incluyen ferroceno, ferrocianuro, y otras especies organometálicas, derivados de fenazina, N-fenil-p-fenilenodiamina y N-[p-metoxifenil-)-p-fenilenodiamina.
La prueba se denomina "electrogénica" porque se generan las especies electroquímicamente detectables para permitir la determinación de una medición de nivel o el criterio de evaluación de la prueba. Esta es similar a las pruebas de criterio de evaluación "cromogénicas" o "fluorogenicas" donde un cambio en las propiedades de absorción o emisión de la luz de una muestra indica la medición de nivel o criterio de evaluación. En una prueba cromogénica, por ejemplo, la parte separada de la molécula de sustrato es incolora cuando se fija al tripéptido y de un color brillante cuando se libera por la acción de la trombina. Controlando la longitud de onda en la que las especies libres absorben la luz se puede determinar el tiempo en el que se produce la trombina activa. Las pruebas de PT y TIPA cromógenicas han demostrado poseer una buena correlación con las pruebas tradicionales de plasma TIPA y de PT.
Mezcla de reactivo. Conforme a los principios de la presente invención, el reactivo del sistema puede mezclarse rápida y eficazmente. En particular, el sistema mueve un borde o interfaz de aire-líquido de la muestra reiteradamente sobre el reactivo, promoviendo ventajosamente la disolución del reactivo. Más específicamente, cuando el sensor determina que la muestra está ausente de la ubicación de detección de muestra, la muestra y su borde se mueven hacia la superficie del sensor y en una ubicación de detección de muestra (definida por un borde del sensor). Asimismo, cuando el sensor determina que la muestra está presente en la ubicación de detección de muestra, la muestra y su borde se alejan de la superficie del sensor y fuera de la ubicación de detección de muestra. Este procedimiento se repite para crear un movimiento de oscilación hasta que el reactivo se disuelva suficientemente.
Para ilustrar esto se hace referencia a las Figs. 6A-6C. En este ejemplo se reviste una longitud del conducto con reactivo 30. La oscilación de un segmento de la muestra sobre el reactivo induce a la convección, disolviendo así el reactivo rápidamente. El movimiento se controla de modo que el borde de arrastre del segmento de sangre se mueva continuamente hacia atrás y adelante a través del revestimiento reactivo. Además, el movimiento puede ocurrir durante cualquier periodo de tiempo y es preferiblemente un tiempo suficiente para disolver al menos una parte sustancial del reactivo. Además, el movimiento puede ocurrir inmediatamente tras la detección de la ausencia o la presencia de la muestra, o después de un periodo breve de tiempo después de la detección.
Las Figs. 6A-C ilustran la ubicación de análisis 31 con otras partes del recorrido del fluido incluyendo el canal presensor 24 y el tubo de desechos 34. Como se ha mencionado anteriormente, el reactivo puede depositarse en la ubicación de análisis 31 o introducirse en cualquier momento después de que el procedimiento haya comenzado. La Fig. 6B enseña la muestra 46 después de que su borde haya sobrepasado el depósito de reactivo. De forma similar, la Fig. 6C enseña la muestra 46 después de que su borde haya sido movido sobre el depósito de reactivo. Aunque el reactivo 30 se muestra depositado en la ubicación de análisis 31 en la Fig. 6A, es posible colocar el reactivo en cualquier ubicación a lo largo del trayecto del fluido.
Recogida de datos e impedimento de acumulación de material indeseado en el sensor. Conforme a los principios de la presente invención, la recogida de datos se realiza por medio de, por ejemplo, un sensor 29. Para prevenir la acumulación de material indeseado en o alrededor del sensor, un borde de la muestra se mueve recíprocamente de manera reiterada sobre la superficie del sensor. Ejemplos de material indeseado incluyen materiales biológicos tales como sangre seca o componentes de sangre tales como plasma, suero, células, proteínas, otras moléculas, sales, etc., y/o la adsorción física de componentes de sangre, p. ej., proteínas, pequeñas moléculas, moléculas conteniendo grupos de tiol o sustancias localizadas en el electrodo que bloqueen la superficie o cambien su electroactividad.
En una forma de realización, la oscilación o movimiento alternativo puede estar en una frecuencia en el rango de 0,2 a 10 hertzios durante un periodo en el rango de 1 a 100 segundos. En otra forma de realización, la oscilación está en una frecuencia en el rango de aproximadamente 1,5 hertzios durante un periodo de aproximadamente 20 segundos. En aún otra forma de realización, la oscilación está en una frecuencia de aproximadamente 0,3 hertzios. Para reunir o extraer datos, el sensor amperométrico o segundo genera una señal en cada oscilación. En esta forma de realización, el sensor amperométrico determina la concentración del producto cada vez que la muestra oscila sobre el sensor amperométrico.
En esta forma de realización, una primera señal de sensor amperométrico es almacenada por el sistema y las posteriores señales del sensor amperométrico son almacenadas y comparadas con la primera señal y otras almacenadas para determinar el nivel máximo de cambio en la señal del sensor amperométrico. Estos datos son analizados para determinar una fracción fija del nivel máximo de cambio de las señales del sensor amperométrico y, por ejemplo, el parámetro de coagulación de interés.
En las formas de realización de la invención que usan los sustratos de la fracción de tosil-glicil-prolinil-arginilo, H-D-fenilalanil-pipecolilo, o benzil-fenilalanil-valil-arginilo fijada a una fracción de N-fenil-p-fenilenodiamina o N-[p-metoxifenil-]-p-fenilenodiamina, los sustratos intactos se detectan a una tensión de aproximadamente +0,4 V. Los productos de reacción electrogénica N-fenil-p-fenilenodiamina o N-[p-metoxifenil-]-p-fenilenodiamina se detectan a una tensión de aproximadamente +0,1 V. Así en esta forma de realización, el sistema aplica una potencia a un sensor amperométrico con la generación de una señal electroquímica que es proporcional a la concentración del sustrato en la muestra de fluido. También, el sistema aplica un potencia a un sensor amperométrico con la generación de una señal electroquímica que es proporcional a la concentración del producto en la muestra de fluido. Después de la hidrólisis del sustrato por trombina, se forma un producto que reacciona en el sensor amperométrico con la generación de una señal distinguible de la señal generada por el sustrato.
Debe observarse que la tensión exacta usada para detectar amperométricemente el sustrato y el producto variará dependiendo de la estructura química del sustrato y del producto. Es importante que la diferencia en la tensión usada para detectar el sustrato y el producto sea lo suficientemente grande para prevenir una interferencia entre las lecturas. Con algunos sustratos, la tensión requerida para detectar electroquímicamente el sustrato es tan alta que supera la medición práctica. En estos casos, sólo es necesario que el producto sea amperométricemente detectable.
Los sensores se microfabrican preferiblemente en cualquier material electroconductor adecuado y preferiblemente en oro, platino, plata o iridio. Es también deseable revestir el sensor con un fino estrato orgánico que impida la contaminación de la superficie de sensor por componentes de sangre tal como una película de tiol autoensamblado. Los mercapto-alcanoles forman películas de tiol ensamblado, y algunos ejemplos incluyen mercaptoetanol, mercaptopropanol, mercaptobutanol, y sus mezclas derivadas.
Así, moviendo la muestra recíprocamente en contacto con el sensor y luego sin contacto con el sensor puede evitarse la acumulación de material indeseado en la superficie del sensor, dando así como resultado mediciones que son más precisas que las disponibles previamente con la técnica anterior.
Creación de una parte rica en reactivo en la muestra. Conforme a los principios de la presente invención, puede crearse una parte rica en reactivo en la muestra moviendo recíprocamente sólo una parte de la muestra a través del área de mezcla del reactivo. Así, como el reactivo no necesita ser disuelto en toda la muestra, puede usarse una cantidad relativamente pequeña de reactivo sin comprometer la calidad del procedimiento realizado. Más específicamente, sólo una primera parte de la muestra se mueve a través del área de mezcla del reactivo (es decir, el área dónde el reactivo es introducido o depositado) donde el resto del movimiento de la muestra ocurre en el conducto de fluido fuera del área de mezcla del reactivo. Como resultado, después de la mezcla, la primera parte de la muestra tiene una mayor concentración de reactivo que la del resto de la muestra. Ventajosamente, los datos recogidos mediante, por ejemplo, el sensor 29 de esta porción rica en reactivo ofrece resultados mucho más precisos que los resultados recogidos mediante los métodos de la técnica anterior.
Mantenimiento de la posición del fluido. Conforme a los principios de la invención puede mantenerse la quiescencia en la muestra durante toda la prueba. Esto se consigue controlando la posición activa usando la retroacción del sensor de posición de fluido empleado para controlar la mezcla y para facilitar la recogida de datos. Para pruebas de corta duración, la resistencia (o conductividad) entre las barras del sensor se mantiene dentro de una ventana de un mínimo y un máximo predeterminado, o en otras palabras, un número establecido de ohmios por encima de la lectura de circuito cerrado, hasta que el sistema o el sensor registre un punto de datos. La interfaz de aire-líquido de la muestra se mantiene en consecuencia entre las dos barras. Si la muestra vuelve a la cámara de retención de muestra, la resistencia se reducirá hasta que se desencadene un límite preestablecido provocando que el sistema empuje la muestra hacia adelante hasta que se consiga de nuevo la resistencia de control. Si la muestra se dirige al tubo de desechos, la resistencia aumenta provocando que el sistema tire la muestra hacia atrás. Con la presente invención, el área de fluido puede mantenerse dentro de 100 micras de una posición nominal. Además, los movimientos son de una amplitud y velocidad suficientemente bajas para evitar la convección en la muestra.
La característica de control de posición de la presente invención puede usarse ventajosamente en conjunción con la característica de prevención de acumulación para producir resultados excepcionales. Por ejemplo, con pruebas de coagulación que requieran largos periodos de tiempo para producir un criterio de evaluación, por ejemplo 15 minutos, los glóbulos rojos u otros materiales indeseados pueden sedimentarse o los componentes de la sangre pueden secarse en o alrededor de la superficie de sensor. Estas condiciones pueden hacer que aumente la resistencia para una posición de fluido determinada e interferir en el controlador de posición. En el caso de sedimentación, la resistencia puede aumentar gradualmente provocando que el controlador responda como si el fluido hubiera sido expulsado hacia adelante provocando resultados imprecisos.
Para circunvenir estos problemas, el fluido se mueve periódicamente por toda la posición del circuito cerrado donde se mide la resistencia de circuito cerrado. El fluido luego situado de nuevo en un desvío del valor de resistencia relativa a la nueva lectura de circuito cerrado. Esta oscilación moja continuamente el chip para prevenir el secado y se fija el desvío con respecto a la lectura de circuito cerrado para la muestra sedimentada.
Prueba de coagulación. Conforme a los principios de la presente invención, y como se ha mencionado anteriormente, pueden utilizarse las presentes técnicas y procedimientos para ejecutar varias pruebas de sangre y de fluidos. Como un ejemplo, la presente invención puede usarse para determinar la cantidad de tiempo requerido para la coagulación de una muestra de sangre o cualquier otra transformación física o química. Cuando se usa sangre como la muestra que será analizada, la transformación de interés es normalmente la formación de un coágulo de sangre, y la información del producto reactivo es generalmente una curva de coágulo. En cuanto al procedimiento actual, en referencia a la Fig. 7 después de que se introduzca una muestra de sangre en el área de retención de muestra según, por ejemplo, los procedimientos arriba mencionados, la muestra se mezcla con el reactivo para comenzar la formación de un producto reactivo 710.
Como se ha descrito anteriormente, esta mezcla incluye mover un límite de aire-líquido de la muestra a través de una región de mezcla reactiva del área de retención de muestra hasta que el reactivo sea al menos sustancialmente disuelto en una proximidad del límite de aire-líquido de la muestra. Específicamente, el movimiento oscilante incluye el movimiento de la muestra hacia la superficie de detección del sensor hasta que el sensor detecte la presencia de la muestra, seguido de un movimiento de la muestra fuera de la superficie de detección del sensor hasta que el sensor detecte la ausencia de la muestra. Así, tras detectar la ausencia de la muestra de la ubicación de detección de muestra por el sensor, el sistema mueve un borde de la muestra sobre un borde del sensor en la ubicación de detección de muestra de modo que al menos una parte sustancial de la muestra está localizada allí dentro. Asimismo, tras detectar la presencia de la muestra en la ubicación de detección de muestra por el sensor, el sistema mueve el borde de la muestra sobre el borde del sensor y fuera de la ubicación de detección de muestra de modo que menos de una parte sustancial de la muestra está localizada allí dentro. Adicionalmente, aunque en esta forma de realización el movimiento ocurre inmediatamente tras la detección de la presencia o la ausencia de la muestra, en formas de realización alternativas, este movimiento puede ser retardado y ocurrir en un periodo de tiempo predeterminado después de la detección.
Además, este movimiento puede usarse para crear una parte rica en reactivo en la muestra. Más específicamente, el movimiento de mezcla ocurre en una área de mezcla del reactivo formado en el área de retención de muestra. En esta forma de realización, la mezcla incluye un movimiento repetido oscilante a través del área de mezcla del reactivo en sólo una primera parte de la muestra. Como resultado, el movimiento de un resto de la muestra ocurre en el área de retención de muestra fuera del área de mezcla del reactivo. Así, la primera parte tiene una mayor concentración de reactivo que la del resto. Por lo tanto, los datos pueden ser recogidos por un sensor de sólo esa primera parte de la muestra para obtener resultados que son más precisos que los disponibles por los dispositivos de técnicas precedentes.
Repitiendo este movimiento durante un periodo de tiempo predeterminado, por ejemplo lo suficientemente largo como para disolver el reactivo, se forma en la muestra una parte rica en reactivo. A través de movimientos similares repetidos, es decir, moviendo un límite de aire-líquido de la muestra sobre la superficie de detección hasta la finalización de un análisis de muestra, puede también evitarse una acumulación de material en o alrededor del sensor durante la recogida de datos 720.
Después de la recogida de datos 720, como se comentará con posterioridad, el procedimiento continúa con una fase de extracción de la información del producto reactivo, o en este caso, datos de la curva de coagulación 730 y luego termina con el cálculo real del tiempo de coagulación de la muestra 740.
Conforme a los principios de la presente invención, la recogida de datos mediante, por ejemplo, el sensor amperométrico, ocurre simultáneamente con la detección de la coagulación de tiempo real y el control de la posición de la muestra. En particular, la recogida de datos ocurre con cada movimiento de la muestra en la ubicación de detección de la muestra (es decir, el área en la proximidad del sensor amperométrico). Estos movimientos continúan hasta que se detecte una transformación predeterminada suficiente de la muestra. La transformación puede ser cualquier tipo de cambio químico o físico, y en esta forma de realización se da al menos la formación parcial de un coágulo de sangre en la muestra.
A continuación se explica la recogida de datos 720 más detalladamente con referencia a la Fig. 8. Inicialmente, la tensión en el sensor se mantiene a aproximadamente de -45 a aproximadamente -55 mV durante aproximadamente 2,5 hasta aproximadamente 2,6 segundos 810. La tensión en el sensor se mantiene luego a aproximadamente 95 hasta aproximadamente 105 mV durante aproximadamente 0,5 hasta aproximadamente 0,6 segundos 815. Posteriormente, se muestra el sensor durante un período de muestreo predeterminado, por ejemplo de aproximadamente 0,01 hasta aproximadamente 0,07 segundos, para recopilar datos en la muestra en una única instancia 820. Esto se utiliza para crear unos datos que luego se guardan, por ejemplo, la memoria del sistema.
Variando un potencial de electrodo del sensor entre cada proceso de recogida de datos, se evita la contaminación electroquímica del sensor. Además, en una forma de realización alternativa, con anterioridad a un muestreo de datos iniciales, el potencial de electrodo del sensor puede situarse en un nivel que mantenga la actividad electroquímica de la muestra en un mínimo predeterminado. Adicionalmente, un componente Faradaico de los datos recogidos es maximizado mediante la imposición de un tiempo de retraso antes de la recogida de datos.
Después de la recogida de cada punto de datos, se extrae la información del producto reactivo (es decir, la información de la curva de coagulación) y se analiza la formación a tiempo real de un coágulo de sangre 825. Como se comentará después con referencia a la Fig. 9, la formación de un coágulo de sangre se determina mediante el análisis de los datos, básicamente, durante un ascenso y luego un descenso de la corriente del sensor amperométrico 830. Si este tipo de condición no se detecta, el tratamiento se reanuda con el procedimiento de muestreo anteriormente descrito. No obstante si este tipo de condición se detecta, el tiempo de transformación se calcula utilizando la información extraída del producto reactivo.
Simultáneamente a la recogida de datos ocurre el procedimiento de mantener la posición de la muestra 850. Para facilitar el movimiento sincronizado de la muestra con la recogida de datos, los efectos de movimiento en el sensor pueden eliminarse. En cuanto a este movimiento sincronizado, la muestra se mueve hacia adelante cuando la conductividad medida en el sensor es inferior a un mínimo predeterminado. Asimismo, la muestra se mueve atrás cuando la conductividad medida en el sensor es mayor que un máximo predeterminado. Este proceso se repite hasta que el sensor 855 registre un punto de datos de sensor.
Tras la indicación de un punto de datos de sensor, la muestra se mueve atrás para cubrir completamente la superficie de sensor 860. Este movimiento continúa hasta que un borde de la muestra sobrepase un borde del sensor 865. Entonces, el movimiento se para reteniendo así la posición de la muestra 870. Posteriormente, la muestra se mueve hacia adelante hasta que el borde de la muestra sobrepase el borde del sensor 875. De allí, el proceso vuelve a la fase de mantenimiento de la posición de la muestra para la recogida de otros puntos de datos 850.
El proceso de extracción de información de un producto reactivo de los datos para determinar un tiempo de transformación se explica ahora con referencia a las Figs. 9A-9C. En este ejemplo particular, el proceso básicamente calcula un tiempo de transformación utilizando tiempo, pendiente y amplitud de la curva de coagulación, o en otras palabras, la información del producto reactivo. Específicamente, el proceso utiliza un tiempo de subida de la curva, una pendiente máxima, y un cambio en la corriente entre una línea base y una franja superior, que se definen, respectivamente, como una tendencia linear extraída de una porción de una forma de onda amperométrica que ocurre antes de un ascenso de corriente y como un punto que se produce cuando una pendiente de una curva de coagulación cae a un nivel predeterminado. Además, el tiempo de subida de la curva se define como un tiempo en el que una corriente aumenta a un punto equidistante entre la línea base y la franja superior. Incluso más particularmente, el nivel predeterminado que define la franja puede ser aproximadamente desde un 40% hasta aproximadamente un 60% de la pendiente máxima.
Inicialmente, el sistema accede a los datos recogidos en el procedimiento mencionado anteriormente de, por ejemplo, una memoria del sistema 910. Luego, se determina una corriente máxima 912. Usando esta información, se realiza una comparación entre la corriente máxima y los límites previstos de la corriente 914. Basado en esta comparación, se proporciona un resultado de error y el análisis se termina si la corriente máxima no está dentro de sus límites previstos 916. Si, no obstante, la corriente máxima está dentro de los límites previstos, el tratamiento continúa con la determinación de una corriente mínima 918.
Posteriormente, se realiza una comparación entre la corriente mínima y los límites de corriente previstos 920. Si la corriente mínima no está dentro de los límites previstos, se provee un resultado de error y el proceso se termina 922. En cambio, si la corriente mínima está dentro de los límites previstos, el tratamiento continúa con la determinación de una línea base, como se explica posteriormente.
Después de verificar que las corrientes máxima y mínima están dentro de sus límites previstos, se determina una línea base 924, que como se ha mencionado anteriormente es una tendencia linear extraída de una porción de una forma de onda amperométrica antes de que aumente una corriente. Como ejemplo, esta línea base puede ser una línea plana extraída de la corriente mínima. La línea base se compara luego con sus límites previstos 926. Basado en esta comparación, se provee un resultado de error y el análisis se termina si la línea base no está dentro de los límites previstos 928. Por el contrario, si la línea base está dentro de sus límites previstos, el proceso continúa con una comparación entre los tiempos de incidencia de las corrientes máxima y mínima 930.
Si la corriente máxima se encuentra más cerca del tiempo que la corriente mínima, se proporciona la ausencia de formación de coágulo 932. No obstante, si la corriente máxima se encuentra más tarde en el tiempo que la corriente mínima, el proceso continúa con la determinación de una amplitud y un tiempo de pendiente máxima 934. Desde ahí, la amplitud y el tiempo de pendiente máxima se comparan con sus límites previstos 936. Si la amplitud y el tiempo de pendiente máxima no están dentro de los límites previstos, se proporciona un resultado de error y se termina el proceso 938.
Después de verificar la amplitud y la pendiente máxima, el sistema de la presente invención calcula el tiempo de la incidencia, si la hay, de la franja, que como se ha mencionado anteriormente es el punto donde una pendiente de curva de coagulación desciende un 50% de la pendiente de curva de coagulación máxima. Si tal incidencia es identificada, el tiempo de incidencia de este tipo así como la corriente real se registran entonces en, por ejemplo, la memoria de sistema 940. Según esta determinación, si no se ha encontrado una franja 942, se indica la ausencia de formación de coágulo y se finaliza el proceso 944.
En cambio, si se detecta una franja, se determina un cambio de corriente o idelta mediante la substracción de la corriente de la línea base de la corriente de franja 946. Esta idelta, luego, se compara con sus límites previstos 948. Si la idelta no está dentro de sus límites previstos, se compara la idelta con un límite de detección de coagulación 950. Luego, si la idelta no está dentro de sus límites previstos ni por debajo del límite de detección de coagulación, se indica un resultado de error y se termina el presente proceso 952. Si la idelta no está dentro de los límites previstos pero está sin embargo por debajo de un límite de detección de coagulación, se proporciona una ausencia de formación de coagulación y se termina el proceso 954.
Volviendo a la comparación de idelta con sus límites previstos 948, si la idelta está dentro de sus límites previstos, se determina un tiempo de subida 956. Como se ha mencionado anteriormente, este tiempo de subida es el tiempo en el que la corriente sube a un punto equidistante entre la línea base y la franja superior. Luego, el tiempo de subida se compara con sus resultados previstos 958. Si el tiempo de subida no está dentro de los límites previstos se proporciona un error. De lo contrario, el tiempo de subida se proporciona como el tiempo de formación de coagulación, y con esta determinación final, la extracción de datos de esta forma de realización finaliza con el almacenamiento de todos los datos pertinentes en la memoria de sistema.
Además, se deberían observar otras características. Más particularmente, los reactivos usados en el método de la invención pueden ser un sustrato para una enzima en una cascada de coagulación. En este caso, el producto reactivo es una especie de electroactivo, y el material cuya acumulación debe evitarse comprende bien componentes de la muestra absorvibles sobre la superficie de un sensor (así, contaminando el sensor de forma potencial) y/o componentes de una forma seca de la muestra. En otra forma de realización de la invención, un sensor puede tener inmovilizado un receptor, que es capaz de unirse a un ligando en la muestra.
Además, el sistema de esta invención no está limitado sólo al ensayo de enzimas de coagulación. Se pueden concebir ensayos para una variedad de enzimas, tales como glucosa oxidasa, lactato oxidasa, y otras oxidorreductasas, enzimas basadas en dehidrogenasa y alcalina fosfatasa y otras fosfatasas, y serina proteasas. Otras enzimas conocidas en la técnica para ser evaluadas en procedimientos clínicos químicos pueden evaluarse con esta invención.
Aunque las técnicas de la presente invención se muestran como siendo implementadas en los sistemas anteriormente descritos, debe entenderse que otros sistemas son igualmente capaces de implementar las características arriba mencionadas. Por ejemplo, aunque los sistemas arriba mencionados están destinados a utilizarse como dispositivos de salud portátiles, es también concebible que la presente invención pueda implementarse en una unidad informática tal como se representa en la Fig. 10. A este respecto, la Fig. 10 es una ilustración de una unidad de procesamiento central principal que es también capaz de implementar alguno o todos los procesos informáticos conforme a una forma de realización de la presente invención implementada con un ordenador. Los procedimientos descritos aquí se presentan en cuanto a procedimientos de programa ejecutados en, por ejemplo, un ordenador o red de ordenadores.
La Fig. 10 es una vista externa de una configuración designada por la referencia numérica 218 que tiene un ordenador 234 que tiene las disqueteras 236 y 238. Las indicaciones de las disqueteras 236 y 238 simbolizan meramente las varias disqueteras que podrían colocarse en la configuración. Normalmente, estas incluyen una unidad de disquetes 236, una unidad de disco duro (no mostrado externamente) y de CD ROM indicado por la ranura 238. El número y tipo de disquetes varía normalmente dependiendo de las diferentes configuraciones de ordenador. Las disqueteras 236 y 238 son de hecho opcionales, y teniendo en cuenta consideraciones de espacio, se omiten fácilmente de la configuración usada en conjunción con el proceso/aparato de producción descrito aquí.
La configuración también tiene un monitor opcional 240 sobre el que se visualiza la información. En algunas situaciones, se provee un teclado 242 y un ratón 244 como dispositivos de entrada de interfaz con la unidad de procesamiento central 234. Asimismo, para mejorar las facilidad de transporte, el teclado 242 es bien un teclado de función limitada u omitido en su totalidad. Además, el ratón 244 opcionalmente es un dispositivo de control tipo touch pad, o un dispositivo de bola de guía, o incluso se omite también en su totalidad. Además, la configuración incluye también opcionalmente al menos un transmisor por infrarrojos y/o un receptor por infrarrojos para bien transmitir y/o recibir señales infrarrojas, como se describe abajo.
La Fig. 11 ilustra un diagrama de bloques del hardware interno de la configuración 218 de la Fig. 10. Un bus 248 sirve como autopista de interconexión de la información principal de los otros componentes de la configuración 218. La CPU 250 es la unidad de procesamiento central del sistema, que realiza cálculos y operaciones lógicas requeridas para ejecutar un programa. La memoria de solo lectura (ROM) 252 y de acceso aleatorio (RAM) 254 constituyen la memoria principal del ordenador. El controlador de disco 256 actúa como interfaz de una o más disqueteras al bus de sistema 248. Estas disqueteras son, por ejemplo, disquetera para disquetes 262, o CD ROM o DVD (discos de video digital) tal como 258, o discos internos o externos 260. Como se ha indicado previamente, estas disqueteras y procesadores son dispositivos opcionales.
Una interfaz de monitor 264 actúa como monitor de interfaz 240 y permite que la información del bus 248 se visualice en el monitor 240. Nuevamente como se ha indicado, el monitor 240 es también un accesorio opcional. Por ejemplo, el monitor 240 podría ser sustituido u omitido. Las comunicaciones con dispositivos externos, por ejemplo, con los otros componentes del sistema descritos aquí, ocurre utilizando el puerto de comunicación 266. Por ejemplo, se pueden utilizar fibras ópticas y/o cables eléctricos y/o conductores y/o comunicación óptica (p. ej., infrarrojos y similares) y/o comunicación inalámbrica (p. ej., radiofrecuencia (RF), y similares) como medio de transporte entre los dispositivos externos y el puerto de comunicación 266. La interfaz periférica 246 actúa como interfaz para el teclado 242 y el ratón 244, permitiendo que los datos de entrada se transmitan al bus 248. Además de los componentes estándares del ordenador, el ordenador también incluye opcionalmente un transmisor de infrarrojos y/o un receptor de infrarrojos. Los transmisores de infrarrojos se utilizan opcionalmente cuando la configuración se usa en conjunción con uno o más de los componentes/estaciones de tratamiento que transmiten/reciben datos por medio de una transmisión de señal infrarroja. En vez de utilizar un transmisor de infrarrojos o un receptor de infrarrojos, la configuración usa opcionalmente un emisor de potencia baja y/o un radiorreceptor de potencia baja. El emisor de potencia baja transmite la señal para la recepción de los componentes del proceso de producción, y recibe las señales de los componentes a través del
radiorreceptor de potencia baja. El emisor de potencia baja y/o el receptor son dispositivos estándares en la industria.
La Fig. 12 es una ilustración de un medio de memoria ejemplar 268 que puede usarse con las disqueteras ilustradas en las Figs. 10 y 11. Normalmente, los medios de memoria tales como disquetes, CD ROM, o DVD, por ejemplo, contendrán un sitio multibyte para un lenguaje de un byte y la información del programa para controlar el ordenador que permite que el ordenador ejecute las funciones descritas aquí. De forma alternativa, la ROM 252 y/o la RAM pistón 254 ilustradas en las Figs. 10 y 11 pueden también usarse para guardar la información del programa que se usa para instruir la unidad de procesamiento central 250 para que ejecute las operaciones asociadas al proceso de producción.
Aunque se ilustra la configuración 218 con un único procesador, una única unidad de disco duro y una única memoria local, el sistema 218 se equipa opcionalmente de manera adecuada con cualquier multitud o combinación de procesadores o dispositivos de almacenamiento. La configuración 218 es, de hecho, capaz de ser sustituida por, o combinada con, cualquier sistema operativo de procesamiento adecuado conforme a los principios de la presente invención, incluyendo calculadoras sofisticadas, ordenador portátil/agenda, ordenadores mini, grandes ordenadores y superordenadores, al igual que combinaciones de redes de sistemas de procesamiento de los mismos.
La arquitectura de sistema de procesamiento convencional se explica de forma más detallada en Computer Organization and Architecture, por William Stallings, MacMillan Publishing Co. (3º ed. 1993); el diseño de red de sistema de procesamiento convencional se explica de forma más detallada en Data Network Design, por Darren L. Spohn, McGraw-Hill, Inc. (1993), y las comunicaciones de datos convencionales se explican de forma más detallada en Data Communications Principles, por R.D. Gitlin, J.F. Hayes y S.B. Weinstain, Plenum Press (1992) y en The Irwin Handbook of Telecommunications, por James Harry Green, Irwin Professional Publishing (2º ed. 1992). Cada una de las publicaciones precedentes se incorpora aquí como referencia. De forma alternativa, la configuración del hardware se dispone, por ejemplo, según el formato multiprocesador de datos múltiples de instrucción múltiple (MIMD) para una mejor eficiencia informática. Los detalles de este tipo de arquitectura de ordenador se describen con mayor detalle en, por ejemplo, la Patente Estadounidense Nº. 5,163,131; Boxer, A., Where Buses Cannot Go, IEEE Spectrum, febrero 1995, págs. 41-45 ; y Barroso, L.A. et al., RPM: A Rapid Prototyping Engine for Multiprocessor Systems, IEEE Computer, febrero 1995, págs. 26-34, todo lo cual se incorpora aquí como referencia.
En formas de realización alternativas preferidas, el procesador identificado arriba, y, en particular, la CPU 250, pueden sustituirse por o combinarse con cualquier otro circuito de procesamiento adecuado, incluyendo dispositivos de lógica programable, tales como PALs (lógica de conjunto programable) y PLAs (series de lógica programable), DSPs (procesadores de señal digital), FPGAs (campo red de puertas programables), ASICs (aplicación específica de circuitos integrados), VLSIs (circuitos de gran escala integrados) o similares.
Las muchas características y ventajas de la invención se deducen de la especificación detallada, y así, es intención de las reivindicaciones anexas cubrir la totalidad de tales características y ventajas de la invención dentro del campo de la invención. Además, puesto que a los expertos en la técnica se les ocurrirán fácilmente numerosas modificaciones y variaciones, no se desea limitar la invención a la operación de construcción exacta ilustrada y descrita, y por consiguiente, puede darse cualquier modificación adecuada y equivalente, dentro del campo de la invención tal y como definen las reivindicaciones.
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Referencias citadas en la descripción
Esta lista de referencias citada por el solicitante ha sido recopilada exclusivamente para la conveniencia del lector. No forma parte del documento de patente europea. Aunque esta lista de referencias se haya confeccionado con la mayor diligencia, la OEP no asume responsabilidad por eventuales errores u omisiones a este respecto.
Documentos de patente citados en la descripción
\bullet US 5628961 A [0002] [0019] [0045]
\bullet US 5302348 A [0018]
\bullet US 5534226 A [0002]
\bullet US 5447440 A [0019] [0045]
\bullet US 4756884 A [0012]
\bullet US 5526111 A [0020]
\bullet US 4304853 A [0014]
\bullet US 5916522 A [0021]
\bullet US 4497744 A [0015]
\bullet US 5919711 A [0021]
\bullet US 5096669 A [0016] [0045]
\bullet US 164935 P [0045]
\bullet US 5200051 A [0017]
\bullet US 5163131 A [0109]
Otros documentos citados en la descripción
\bulletHaemostasis, 1982, vol. 12, 73- [0011]
\bulletKEETH et al. Proceedings Am. Acad. Cardiovascular Perfusion, 1988, vol. 9, 22- [0013]
\bullet WILLIAM STALLINGS Computer Organization and Architecture MacMillan Publishing Co. 1993. [0109]
\bullet DARREN L. SPOHN Data Network Design McGraw-Hill, Inc. 1993. [0109]
\bullet R.D. GITLIN J.F. HAYES S.B. WEINSTAIN Data Communications Principles Plenum Press 1992. [0109]
\bullet JAMES HARRY GREEN The Irwin Handbook of Telecommunications Irwin Professional Publishing 1992. [0109]
\bulletBOXER, A. Where Buses Cannot Go IEEE Spectrum, 1995, 41-45 [0109]
\bulletBARROSO, L.A. et al. RPM: A Rapid Prototyping Engine for Multiprocessor Systems IEEE Computer, 1995, 26-34 [0109]

Claims (37)

1. Método para usar un dispositivo de análisis de muestras que tiene un área de retención de muestra para retener una muestra y al menos un sensor localizado al menos parcialmente dentro de dicha área de retención de muestra, dicho al menos un sensor teniendo al menos un borde que define una ubicación de detección de muestra, dicho al menos un sensor adicional siendo capaz de detectar una presencia o una ausencia de la muestra en dicha ubicación de detección de muestra, dicho método incluyendo las etapas de: (a) introducir la muestra en dicha área de retención de muestra; (b) mezclar un reactivo con la muestra para comenzar la formación de un producto reactivo; (c) al detectar la ausencia de la muestra en la ubicación de detección de muestra por dicho al menos un sensor, mover un borde de la muestra hasta que sobrepase un borde de al menos un sensor en dicha ubicación de detección de muestra de modo que al menos una parte dada de la muestra esté localizada allí dentro; (d) al detectar la presencia de la muestra en la ubicación de detección de muestra por dicho al menos un sensor, mover el borde de la muestra hasta sobrepasar el borde de al menos un sensor y fuera de dicha ubicación de detección de muestra de modo que menos de la parte dada de la muestra esté localizada allí dentro, caracterizado por el hecho de que el método además comprende:
(e)
impedir una acumulación de material en o alrededor de dicho al menos un sensor repitiendo las fases (c)-(d) hasta que pase un periodo predeterminado.
2. Método según la reivindicación 1, donde dicho al menos un sensor comprende dos electrodos, donde dicho al menos un sensor detecta la presencia de la muestra cuando la muestra cubre contiguamente ambos electrodos, y donde dicho al menos un sensor detecta la ausencia de la muestra cuando la muestra no cubre contiguamente ambos electrodos.
3. Método según la reivindicación 1, donde dicho reactivo comprende un reactivo líquido o sólido.
4. Método según la reivindicación 1, donde dicho al menos un sensor comprende un sensor electroquímico.
5. Método según la reivindicación 4, donde dicho sensor electroquímico comprende al menos uno de un sensor amperométrico, un sensor potenciómetrico, o un sensor de conductividad.
6. Método según la reivindicación 1, donde dicho dispositivo de análisis de muestras además comprende otro sensor para recoger datos de la muestra, dicho método comprendiendo además:
recoger datos por dicho otro sensor cuando la muestra se mueve en dicha ubicación de detección de muestra;
repetir las fases (c)-(d) hasta que se detecte una transformación predeterminada suficiente de la muestra de dichos datos recogidos;
extraer la información del producto de reactivo de dichos datos recogidos; y
calcular un tiempo de transformación utilizando dicha información de producto reactivo extraída.
7. Método según la reivindicación 6, donde dicho otro sensor comprende un sensor electroquímico.
8. Método según la reivindicación 7, donde dicho sensor electroquímico comprende un sensor amperométrico o un sensor potenciométrico.
9. Método según la reivindicación 6, donde la transformación predeterminada comprende un cambio químico o físico.
10. Método según la reivindicación 6, donde la muestra comprende sangre, donde la transformación comprende al menos una formación parcial de un coágulo de sangre, y donde la información del producto reactivo comprende una curva de coagulación, y el tiempo de transformación comprende un tiempo de coagulación.
11. Método según la reivindicación 6, donde dicho otro sensor comprende un sensor amperométrico capaz de aplicar un potencial y medir una corriente, y donde dicha recogida por dicho otro sensor además comprende la fase de recogida de dichos datos durante una formación en tiempo real de un coágulo en la muestra detectando un ascenso y luego un desnivel de dicha corriente de sensor amperométrico.
12. Método según la reivindicación 6, donde dicho otro sensor es capaz de aplicar un potencial y medir una corriente y donde dicha fase de recogida de datos por dicho otro sensor comprende:
mantener la tensión en dicho otro sensor a aproximadamente 50 mV durante aproximadamente dos segundos y medio;
mantener la tensión en dicho otro sensor a aproximadamente 100 mV durante aproximadamente seis décimas de segundo;
muestrear dicho otro sensor durante un período de muestreo predeterminado, recogiendo de ese modo datos en la muestra de una sola vez y creando unos puntos de datos; y
almacenar dichos datos recogidos en los puntos de datos concernientes.
13. Método según la reivindicación 12, donde dicho período de muestreo predeterminado se encuentra en el rango de aproximadamente entre 0,01 hasta aproximadamente 0,07 segundos.
14. Método según la reivindicación 6, donde dicha información del producto reactivo comprende información de la curva de coagulación, y donde la extracción de la información del producto reactivo de dichos datos recogidos comprende la obtención de un tiempo de subida, una pendiente máxima y un cambio en la corriente entre una línea base y una franja superior, donde dicha línea base se define como una tendencia linear extraída de una porción de una forma de onda amperométrica antes de una subida de corriente, donde dicha franja se define cuando una pendiente de una curva de coagulación cae a un nivel predeterminado, y donde dicho tiempo de subida se define como un tiempo en el que una corriente aumenta a un punto equidistante entre dicha línea base y dicha franja superior.
15. Método según la reivindicación 14, donde dicho nivel predeterminado que define dicha franja está aproximadamente entre un 40% hasta aproximadamente un 60% de dicha pendiente máxima.
16. Método según la reivindicación 6, donde dicho otro sensor comprende un sensor amperométrico capaz de aplicar un potencial y medir una corriente, donde la muestra comprende sangre, donde la transformación comprende la formación de un coágulo de sangre, donde la información del producto reactivo comprende una curva de coagulación, y donde la extracción de la información del producto reactivo de dichos datos además comprende las fases de:
determinar una corriente máxima;
comparar dicha corriente máxima con límites previstos, y proveer un resultado de error y terminación de dicho método si dicha corriente máxima no está dentro de dichos límites previstos;
determinar una corriente mínima;
comparar dicha corriente mínima con dichos límites previstos, y proveer un resultado de error y terminación de dicho método si dicha corriente mínima no está dentro de dichos límites previstos;
determinar una línea base, donde dicha línea base se define como una tendencia linear extraída de una porción de una forma de onda amperométrica antes de una subida de corriente;
comparar dicha línea base con dichos límites previstos, y proveer un resultado de error y terminar dicho método si dicha línea base no está dentro de dichos límites previstos;
comparar dicha corriente máxima con dicha corriente mínima, donde se proporciona una ausencia de la formación de coagulación si dicha corriente máxima se encuentra con anterioridad temporal a dicha corriente mínima;
determinar la amplitud y tiempo de una pendiente máxima
comparar dicha amplitud y dicho tiempo de dicha pendiente máxima con dichos límites previstos, y proveer un error y finalizar dicho método si dicha amplitud y dicho tiempo de dicha pendiente máxima no están dentro de dichos límites previstos;
determinar un tiempo, si lo hay, donde una pendiente de una curva de coagulación cae el 50% de una pendiente de curva de coagulación máxima, dicho tiempo indicando una incidencia de una franja, y registrar una corriente en dicho tiempo y dicho tiempo mismo,
finalizar dicho método e informar de una ausencia de formación de coagulación si no se encuentra ninguna franja;
determinar una idelta mediante la substracción de una corriente de línea base de una corriente de franja;
comparar dicha idelta con dichos límites previstos, y, si dicha idelta no está dentro de dichos límites previstos, comparar dicha idelta con un límite de detección de coagulación e informar de un resultado de error y finalizar dicho método si dicha idelta no está dentro de dichos límites previstos ni por debajo de un límite de detección de coagulación, e informar de una ausencia de una formación de coagulación y finalizar dicho método si dicha idelta no está dentro de dichos límites previstos pero está por debajo de un límite de detección de coagulación;
determinar un tiempo de subida, donde dicho tiempo de subida se define como un tiempo en el que dicha corriente aumenta a un punto equidistante entre dicha línea base y una franja superior; y
comparar dicho tiempo de subida con dichos resultados previstos, e informar de un resultado de error si dicho tiempo de subida no está dentro de dichos límites previstos.
17. Método según la reivindicación 6, donde dicha transformación comprende la formación de un coágulo de sangre, y donde dicho cálculo de dicho tiempo de transformación comprende la utilización del tiempo, la pendiente y la amplitud.
18. Método según la reivindicación 6, donde dicho dispositivo además comprende una bomba para mover la muestra y donde dicho al menos un sensor es capaz de medir la conductividad, dicho método comprendiendo además las fases adicionales de:
mover la muestra hacia adelante cuando la conductividad medida en dicho al menos un sensor es inferior a un mínimo predeterminado;
mover la muestra hacia atrás cuando la conductividad medida en dicho al menos un sensor es mayor que un máximo predeterminado; y
repetir dichas fases de movimiento hasta que dicho otro sensor registre un punto de datos de sensor.
19. Método según la reivindicación 6, comprendiendo además la eliminación de cualquier efecto de movimiento en dicho otro sensor mediante la sincronización del movimiento de la muestra con la recogida de datos por dicho otro sensor.
20. Método según la reivindicación 6, comprendiendo además la recogida de datos de una parte rica en reactivo de la muestra mediante un movimiento recíproco de la muestra sobre dicho otro sensor.
21. Método según la reivindicación 6, donde la detección de dicha transformación comprende la detección de una formación de tiempo real de al menos un coágulo.
22. Método según la reivindicación 6, donde dicho otro sensor es capaz de medir una corriente y donde dicha recogida de datos por dicho otro sensor comprende:
mantener la tensión en dicho otro sensor a aproximadamente -45 hasta aproximadamente -55 mV durante aproximadamente de 2,5 hasta aproximadamente 2,6 segundos;
mantener la tensión en dicho otro sensor a aproximadamente 95 hasta aproximadamente 105 mV durante aproximadamente de 0,5 hasta aproximadamente 6 segundos;
muestrear dicho otro sensor durante aproximadamente 0,01 hasta aproximadamente 0,07 segundos, recogiendo de ese modo datos en la muestra de una sola vez y creando unos puntos de datos; y
almacenar dichos datos recogidos en lo que se refiere a dichos puntos de datos.
23. Método según la reivindicación 6, comprendiendo además, antes de un muestreo de datos inicial, ajustar un potencial del electrodo de dicho otro sensor a un nivel que haga que la actividad electroquímica de la muestra permanezca en un mínimo predeterminado.
24. Método según la reivindicación 6, donde un componente Faradaico de los datos recogidos es maximizado para imponer un retraso en el tiempo antes de la recogida de datos.
25. Método según la reivindicación 6, donde la contaminación electroquímica de dicho otro sensor se evita variando un potencial del electrodo de dicho otro sensor entre cada ejemplo de recogida de datos.
26. Método según la reivindicación 1, donde dicha fase de mezcla (b) ocurre en dicha área de retención de muestra y comprende la disolución del reactivo en la muestra moviendo reiteradamente la muestra dentro y fuera de dicha ubicación de detección de muestra.
27. Método según la reivindicación 1, donde la fase de mezcla de la muestra con el reactivo comprende el movimiento reiterado de la muestra de modo que un borde de la muestra sobrepase un borde de dicho al menos un sensor y en dicha ubicación de detección de muestra seguido del movimiento de la muestra de modo que el borde de la muestra sobrepase de nuevo el borde de dicho al menos un sensor y fuera de dicha ubicación de detección de muestra.
28. Método según la reivindicación 1, donde dicha fase de mezcla (b) comprende mover la muestra en dicha ubicación de detección de muestra cuando se determina por dicho al menos un sensor que la muestra está ausente de dicha ubicación de detección de muestra, y mover la muestra fuera de dicha ubicación de detección de muestra cuando se determine que la muestra está presente en dicha ubicación de detección de muestra por dicho al menos un
sensor.
29. Método según la reivindicación 1, donde dicho dispositivo tiene un área de mezcla reactiva formado en dicha área de retención de muestra, y donde dicha fase de mezcla (b) comprende el movimiento repetido oscilante a través de dicha área de mezcla del reactivo de sólo una primera parte de la muestra donde el movimiento de un resto de la muestra ocurre en dicha área de retención de muestra fuera de dicha área de mezcla del reactivo, donde después de dicha mezcla, dicha primera parte teniendo una mayor concentración de reactivo que la de dicho resto.
30. Método según la reivindicación 29, donde dicho dispositivo de análisis de muestra además comprende otro sensor capaz de recoger datos de la muestra, dicho método comprendiendo además la recogida de datos de la muestra por dicho otro sensor sólo de dicha primera parte de la muestra.
31. Método según la reivindicación 29, donde el reactivo se localiza inicialmente en dicha área de mezcla del reactivo.
32. Método según la reivindicación 29, donde el reactivo se introduce en dicha área de mezcla del reactivo durante dicha fase de mezcla (b).
33. Método según la reivindicación 1, donde dicho movimiento en dichas fases de movimiento (c) y (d) comienza una cantidad predeterminada de tiempo después de detectar la presencia o ausencia de la muestra en dicha ubicación de detección de muestra.
34. Método según la reivindicación 1, donde dicho movimiento en dichas fases de movimiento (c) y (d) comienza sustancialmente inmediatamente después de detectar la presencia o ausencia de la muestra en dicha ubicación de detección de muestra.
35. Método según la reivindicación 1, donde el reactivo es un sustrato para una enzima en una cascada de coagulación, donde el producto reactivo es una especie de electroactivo y donde dicho material cuya acumulación se evitará comprende al menos uno o más componentes absorbibles de la muestra o una forma seca de la muestra.
36. Medio legible por ordenador comprendiendo instrucciones de ordenador, que cuando se cargan en una configuración, proporcionan la configuración con la funcionalidad del método según cualquiera de las reivindicaciones 1-35.
37. Sistema para análisis de una muestra y utilizable con un ordenador, que comprende un dispositivo de análisis de muestra y un medio de memoria legible por el ordenador, el medio de memoria guardando las instrucciones para el ordenador y las instrucciones comprendiendo la funcionalidad del método según cualquiera de las reivindicaciones 1-35.
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