ES2323124T3 - Un aparato micro-calorimetro. - Google Patents
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Abstract
Un sistema biosensor que comprende: Un par de disipadores de calor esencialmente planos (9, 10), dispuestos con sus superficies una frente a otra; y un par de elementos Peltier (11) unidos térmicamente a dichos disipadores de calor (9, 10), un elemento (11) sobre cada disipador de calor (9, 10), sobre dichas superficies enfrentadas, caracterizado por: Un alojamiento termostatizado (3, 4, 5) que forma un recinto; estando suspendidos los disipadores de calor (9, 10) en el interior de dicho alojamiento (3, 4, 5) de tal modo que están flotando térmicamente con respecto al medio ambiente existente en el interior del alojamiento (3, 4, 5) en el que existe un espacio de separación entre los elementos Peltier (11) en cuyo espacio de separación está situada y ajusta perfectamente una unidad de biosensor (12) general-mente plana que puede insertarse, comprendiendo dicha unidad de biosensor una cámara de reacción en la que ha de llevarse a cabo una reacción, el calor de reacción de la cual puede ser medido mediante dichos elementos Peltier.
Description
Un aparato
micro-calorímetro.
La presente invención se refiere, en general, a
sistemas biosensores y en particular, a un tipo de sistema
calorimétrico, en especial para reacciones enzimáticas.
Se alude comúnmente al término biosensor como un
dispositivo de medida que combina una parte biológica sensible en
proximidad estrecha con un transductor no biológico que convierte la
información bioquímica o electroquímica producida en la parte
biológica, en una señal que puede medirse.
El transductor empleado más comúnmente hoy en
día en los instrumentos biosensores actuales(por ejemplo, un
analizador clínico), actúa sobre base electroquímica. Un analizador
clínico se usa con frecuencia en conexión con una unidad de
biosensor (uso antiguo), que antes de la operación se conecta al
analizador. La unidad de biosensor contiene ambas partes, la parte
biológica y el transductor electrónico. Se ha indicado que existe
un coste importante en el diseño y fabricación de las unidades de
biosensor integradas habituales que incluyen ambos elementos, la
parte biológica sensible y los elementos electrónicos necesarios. La
principal razón de ello es que los materiales y los métodos
utilizados para los componentes electrónicos requieren temperaturas
muy altas, cuyos niveles de temperatura son incompatibles con la
fabricación de la parte biológica. Se ha deducido que es difícil
combinar estas necesidades contradictorias de los dispositivos que
han de ser fabricados.
El documento US-4.492.480
(Wadsö) describe una sonda para usar en un microcalorímetro, para
diversos tipos de medidas del calor. La sonda posee un buen
contacto térmico con termodetectores en forma de elementos Peltier
usados en el calorímetro. La sonda está diseñada como un cuerpo
hueco sustancialmente cilíndrico que tiene, por lo menos, una
superficie externa que está en contacto con los elementos Peltier.
La superficie externa de la sonda está provista de una acanuladura
helicoidal en la que está dispuesto un tubo para suministrar los
flujos continuos, en buen contacto térmico con la sonda. La cavidad
del cuerpo se usa para la introducción de las ampollas. Los
microcalorímetros a que se hace referencia en esta patente están
considerados como instrumentos y no están considerados como
biosensores. Una desventaja de ellos es que los tiempos de respuesta
en los instrumentos de este tipo son muy lentos.
El documento WO 98/38487 (Chang et al.)
describe un conjunto para llevar a cabo reacciones de intercambio
térmico reguladas. El conjunto posee una cámara de reacción química
adaptada para recibir las muestras y que permite que la muestra
reaccione químicamente; un manguito térmico que tiene elementos de
calentamiento para efectuar un contacto térmico eficiente con la
cámara de reacción; un instrumento con un alojamiento que comprende
una conexión eléctrica, una fuente de enfriamiento, una zona de
procesamiento adaptada para recibir el manguito térmico y un
conjunto óptico en comunicación óptica con la cámara de reacción
química; y un circuito para monitorizar y regular el conjunto
óptico y para recoger la señal de salida del conjunto óptico.
Preferiblemente, existe una pluralidad de alojamientos y módulos
asociados, cada uno de los cuales puede regularse independientemente
para llevar a cabo operaciones de intercambio de calor. Tampoco
este aparato puede ser considerado biosensor y adolece del mismo
problema de respuesta lenta.
Con objeto de eliminar los inconvenientes
asociados con los dispositivos de la técnica anterior, se sugiere
según la presente invención, separar las partes biológicas de las
partes electrónicas de la unidad del biosensor. Esto puede
conseguirse usando una nueva tecnología de transductor térmico.
Cuando ha de llevarse a cabo un análisis, la
propia unidad de biosensor se conecta fácilmente y se pone en
contacto térmico con el transductor del instrumento. Por tanto,
solamente se necesita tomar en consideración los requisitos y
limitaciones impuestos por el sistema biológico durante el proceso
de fabricación de la unidad de biosensor. Asimismo, el empaquetado
de la unidad de biosensor se simplificaría con ello.
La invención está definida en la reivindicación
1. La expresión "esencialmente plana" tal como se usa en la
reivindicación 1, indica que al menos la cámara de reacción de tal
unidad de biosensor debe ser plana, con el entendimiento de que el
grosor de tal cámara y las paredes grandes opuestas que la encierran
son sustancialmente más pequeñas que las dimensiones de dichas
paredes grandes. El calorímetro, así como la unidad de biosensor,
deben diseñarse de modo que permitan una flujo continuo de la
muestra de un fluido biológico a través de la cámara de reacción.
Por consiguiente, el calorímetro, así como la unidad de biosensor,
comprenden canales adecuados para esta finalidad. El calor
producido por la reacción entre fluidos y enzimas es transmitido
por medio de la paredes grandes opuestas de la cámara al elemento
Peltier respectivo, haciendo posible con ello medir la
reacción.
Preferiblemente, los elementos Peltier están
dispuestos de modo que están en contacto de conducción térmica con
hojas delgadas que definen paredes opuestas de la cámara de reacción
definida por la unidad de biosensor cuando la unidad de biosensor
se encuentra en posición operativa entre los elementos Peltier. En
el interior de la cámara de reacción, se disponen las enzimas
adaptadas para la reacción. Un principio básico de la invención es
que la superficie de transmisión del calor entre los elementos
Peltier y las paredes de la cámara de reacción debe ser tan grande
como sea posible con respecto al volumen de la cámara de reacción.
Por consiguiente, el grosor de la cámara de reacción es pequeños
con respecto a las dimensiones de las paredes definidas por las
hojas.
Para el mejor comportamiento del calorímetro, la
superficie de contacto que conduce el calor entre los elementos
Peltier y las hojas, debe corresponderse con la superficie total de
las paredes de la cámara de reacción definida por dichas hojas. Se
hace referencia a la superficie total de las paredes de la cámara
como la superficie total de la superficie externa de la parte de
las hojas que forma las paredes de la cámara dirigida hacia el
elemento Peltier respectivo.
Según una realización preferida, por lo menos
uno de los elementos Peltier es móvil hacia y desde el otro
elemento Peltier, con objeto de facilitar la inserción de la unidad
de biosensor entre los elementos Peltier.
Preferiblemente, el alojamiento comprende una
pluralidad de bloques metálicos, uno de los cuales al menos actúa
como elemento termostático, con la finalidad de proporcionar una
temperatura del aire generalmente constante en tono a los
disipadores de calor y los elementos Peltier durante el
funcionamiento del calorímetro.
Los disipadores de calor están suspendidos en
dicho alojamiento por medio de miembros de aislamiento térmico
conectados al bloque respectivo.
Por lo menos uno de los disipadores de calor
debe ser móvil con respecto al bloque conectado a él junto con el
miembro de aislamiento sobre el que está suspendido.
Preferiblemente, el calorímetro comprende un
elemento de fuerza, tal como un muelle, que ejerce fuerza,
preferiblemente una fuerza de muelle, sobre el disipador de calor
móvil, hacia el otro disipador de calor, con la finalidad de
presionar la unidad de biosensor insertada contra el otro disipador
de calor y el elemento Peltier perteneciente. El muelle de elemento
de fuerza permite también la retirada del disipador de calor
móvil/elemento Peltier con la finalidad de facilitar la inserción o
retirada de la unidad de biosensor.
Según una realización, el alojamiento está
definido por dos bloques opuestos y un cilindro situado entre dichos
bloques opuestos, estando conectado cada uno de los disipadores de
calor a uno de los respectivos bloques opuestos. El cilindro es
hueco con objeto de acomodar la unidades de disipador de
calor/elemento Peltier así como también la unidad del biosensor. En
esta realización particular los miembros de aislamiento comprenden
pernos de alojamiento hechos de un material que presenta baja
conductividad térmica.
Preferiblemente, el calorímetro de la invención
comprende también miembros para ajustar rápidamente la unidad de
biosensor en su posición operativa, facilitando con ello la
acomodación de la unidad de biosensor en el calorímetro.
La invención se refiere también a una unidad de
biosensor, caracterizada porque comprende una cámara de reacción
generalmente plana cuyas superficies externas están adaptadas para
ajustarse perfectamente entre los elementos Peltier del aparato
calorimétrico según se ha definido anteriormente.
Otras características y ventajas de la invención
se presentan en la descripción detallada que sigue de realizaciones
preferidas y en las reivindicaciones de la patente que se
acompañan.
\vskip1.000000\baselineskip
La Fig. 1 es una vista despiezada, que muestra
un aparato biosensor según la presente invención.
La Fig. 2 ilustra el aparato biosensor con un
alojamiento aislante unido.
La Fig. 3a muestra una parte de sujeción del
aparato biosensor con una cámara de reacción abierta.
La Fig. 3b ilustra la parte de sujeción con la
cámara de reacción cubierta con una hoja delgada, vista desde
dirección opuesta con respecto a la Fig. 3a.
La Fig. 4a es una vista en corte transversal
axial del aparato biosensor.
La Fig. 4b es una vista de conjunto de una
unidad de biosensor según la presente invención en contacto térmico
con elementos Peltier.
La Fig. 4c es una vista en corte transversal de
la unidad de biosensor colocada a un perno 21.
La Fig. 5 es una vista en perspectiva,
parcialmente separada, que muestra una realización alternativa del
aparato biosensor según la invención.
La Fig. 6a es una vista en perspectiva de la
unidad de biosensor alternativa.
\newpage
La Fig. 6b es un corte transversal esquemático a
través de una realización alternativa de la cámara de reacción
según la presente invención.
La fig. 7 es una ilustración esquemática de la
colocación de la unidad de biosensor alternativa.
El principio de la calorimetría, es decir, la
detección de calores de reacción, en el que se basa la presente
invención, es conocido desde hace muchos años.
El aparato según la invención está ilustrado
esquemáticamente en la Fig. 1 y está descrito, en general, con 1.
El aparato comprende un espacio o compartimento termostatizado, 2,
formado o definido por dos bloques opuestos, 3, 4 y un cilindro, 5,
donde el bloque 3 puede moverse axialmente una distancia corta en
relación con el cilindro 5 y el bloque 4 está fijado al cilindro 5.
Los dos bloques y el cilindro están separados unos de otros por
miembros de separación, en este caso pequeños lavadores 6, formando
una separación de aire de aislamiento entre ellos. La temperatura
de cada parte está controlada individualmente. El dispositivo total
está encerrado en un alojamiento aislante 7, véase la Fig. 2. Los
dos bloques están provistos de pernos de sujeción 8a, 8b, hechos
con un material de baja conductividad térmica, preferiblemente
plásticos, sobre los que están colocados dos disipadores de calor,
9, 10, siendo el disipador de calor 9 ligeramente móvil con respecto
a su bloque 3 junto con los dos pernos de sujeción 8b, mientras que
el disipador de calor 10 está fijado a su bloque.
Los disipadores de calor son placas circulares
hechas con un material que posee una gran capacidad térmica, tal
como aluminio. Los disipadores de calor están colocados de modo que
forman un espacio entre ellos. También están proporcionados de tal
modo "que flotan térmicamente" con respecto al compartimento,
mediante la provisión de una separación de aire que rodea a los
disipadores de calor. La expresión "que flotan térmicamente"
debe tomarse como que significa que el intercambio de calor entre
el disipador de calor y el compartimento termostatizado se mantiene
en el mínimo. Esto se consigue suspendiendo los disipadores de calor
del interior del compartimento sobre los pernos de sujeción. Sobre
cada uno de los disipadores de calor está montado un elemento
Peltier, 11, en muy buen contacto térmico con el disipador de
calor. Los elementos Peltier están unidos a los disipadores de
calor de modo que están unos frente a los otros. La unidad de
disipador de calor/elemento Peltier unida al bloque 3, de los
bloques 3, 4, es, asimismo, móvil en alguna extensión.
La unidad de biosensor 12 indicada en la Fig. 3a
para usar con el aparato, comprende una parte de sujeción, 13, y
una cámara de reacción, 14, proporcionada como parte integral de la
parte de sujeción 13. La cámara de reacción 14 es una estructura
esencialmente plana con dos superficies opuestas entre las que está
formada la cámara de reacción. La entrada y la salida del flujo de
fluidos se consigue a través de dos aberturas, 15, situadas en la
parte de sujeción y los canales de fluidos 16, grabados en la
sujeción. Con objeto de reducir al mínimo el transporte de calor a
través de la sujeción ésta posee una estructura abierta 17, en
ella.
Aquí se muestra un ejemplo del diseño de una
unidad de biosensor. El diseño global detallado de la unidad de
biosensor con la sujeción, la cámara de reacción y los canales de
fluido, depende del tipo de reacción específica a que se destina.
El ejemplo indicado en esta memoria tiene, aproximadamente,
50x10x0,5 mm, pero las dimensiones correctas y el diseño global
deben ser optimizados para cada caso especial.
La cámara de reacción 14, está cubierta sobre
cada lado por una hoja delgada 20 (véase la Fig. 3b) de un material
polimérico, por ejemplo, una poliimida. El polímero es muy robusto
y, por tanto, puede hacerse muy delgado, proporcionando un grado
muy alto de conducción térmica a su través, lo que es esencial para
la invención. Entre las hojas 20 pueden disponerse materiales de
soporte sobre los que, por ejemplo, una enzima puede ser
inmovilizada mediante métodos conocidos en la técnica. La distancia
existente entre las superficies debe ser tan pequeña como sea
posible y el límite inferior está fijado solamente por limitaciones
de fabricación/tecnológicas. El límite superior práctico para el
grosor de la matriz activa de la cámara de reacción es,
probablemente, 1 mm aproximadamente.
La unidad de biosensor está hecha
preferiblemente con un material polímero. Es adecuado cualquier
material que pueda ser procesado fácilmente hasta obtener la
estructura deseada.
El grosor de la cámara de reacción 14 (desde una
superficie externa a otra) se corresponde estrechamente con la
distancia existente entre los elementos Peltier opuestos, por
razones que se discuten más adelante.
El aparato según la invención se hace operar del
modo que sigue.
Debido a que el agregado constituido por el
disipador de calor/elemento Peltier está unido al bloque 3, móvil,
éste puede moverse mediante la descompresión de los muelles 18, de
tal modo que la separación entre los agregados se ensancha
ligeramente (véase la Fig. 4a). Por ello es fácil insertar la unidad
de biosensor 12 entre ellos. Cuando la pieza de sujeción ha sido
insertada hasta una extensión tal que las muescas 19 de la pieza de
sujeción y el perno 21 coinciden, la unidad de biosensor se
colocará rápidamente en su posición. Las muescas 19 y el perno 21
definen, con ello, miembros de ajuste rápido. Cuando la unidad de
biosensor está en su bloque 3, se mueve juntamente con su disipador
de calor/elemento Peltier mediante la compresión de los tres muelles
18. Cuando el bloque está en su posición interior su disipador de
calor/elemento Peltier presiona, por la acción de los muelles 18,
la unidad de biosensor hacia el disipador de calor/elemento Peltier
fijo. Después los dos elementos Peltier reposarán contra las
superficies externas de la cámara de reacción en muy buen contacto
térmico. La cámara de reacción de la unidad de biosensor y los
elementos Peltier solamente estarán separados por las hojas
delgadas 20 citadas anteriormente, asegurando con ello una excelente
transferencia de calor desde la cámara de reacción a los elementos
Peltier.
El aparato biosensor alternativo, 30, según la
invención, está indicado esquemáticamente en la Fig. 5 (se ha
omitido por claridad la parte superior). El aparato comprende un
espacio o compartimento termostatizado, 40, formado con varios
bloques metálicos 60, 80, 100, al menos uno de los cuales,
preferiblemente dos, actúan como elementos termostáticos 80, 100.
El dispositivo total está encerrado en un alojamiento aislante (que
no se indica). Dos bloques opuestos, 60, (solamente se muestra uno)
poseen depresiones, 120, formadas en las superficies de los mismos
en las que se han dispuesto dos disipadores de calor móviles, 140
(solamente se muestra uno). Los disipadores de calor son placas
circulares fabricadas con un material que tiene un gran capacidad
calorífica, tal como aluminio.
Los disipadores de calor están colocados de modo
que forman una separación entre ellos. También están dispuestos de
tal modo que "flotan térmicamente" con respecto al
compartimento, mediante la provisión de un espacio de separación de
aire que circunda los disipadores de calor. Esto se consigue
suspendiendo los disipadores de calor en el interior del
compartimento en abrazaderas de aislamiento, 160. Las abrazaderas
están montadas sobre ejes, 180, que se extienden desde los bloques
termostáticos 80, 100. Sobre cada uno de los disipadores de calor
está montado un elemento Peltier, 200, en muy buen contacto térmico
con el disipador de calor. Los elementos Peltier están unidos a los
disipadores de calor 140 de modo que están enfrentados uno con otro.
Cada unidad de disipador de calor/elemento Peltier es en alguna
extensión móvil mediante las abrazaderas 160 que están montadas de
modo que pueden pivotar según se ha indicado anteriormente.
Los ejes 180 tienen una función adicional, a
saber, proporcionar los canales de flujo 220 (indicados con líneas
discontinuas) para que circule el medio que haya de ser analizado en
el instrumento. Los canales de flujo se extienden a través de los
bloques termostáticos y terminan en la superficie final de
configuración esférica, 240, situada en el extremo de dichos
ejes.
La unidad de biosensor alternativa, 260, según
la invención, se muestra en la Fig. 6a, para ser usada con el
aparato biosensor alternativo 30, y comprende una parte de sujeción
280 y una cámara de reacción 300 proporcionada como parte integral
de la parte de sujeción. La cámara de reacción es una estructura
esencialmente plana con dos superficies opuestas entre las que se
forma el compartimento de reacción. La parte de sujeción posee, en
general, un corte transversal de forma de "H", en el que la
banda 320 que une las extremidades de la "H" tiene una
abertura hecha en ella. La parte de banda está cubierta sobre cada
lado por una lámina delgada 340 (que se indica en la Fig. 6b) de un
material polímero, preferiblemente no conductor de la electricidad,
por ejemplo una poliimida. Este polímero es robusto y por tanto
puede hacerse delgado (no mayor que un medio, preferiblemente no
mayor que 1/10, del grosor de la cámara de reacción (aquí
0,3-0,5 mm), por lo que tiene una alto grado de
conducción del calor a su través, lo que es esencial para la
invención. Entre las hojas puede disponerse un material de soporte,
por ejemplo, bolas, 360, sobre las que puede inmovilizarse una
enzima, anticuerpos o antígenos, mediante métodos conocidos en la
técnica. Este principio general se aplica preferiblemente también a
la primera realización anteriormente descrita. La distancia
existente entre las superficies debe ser tan pequeña como sea
posible, y el límite inferior viene fijado solamente por
limitaciones de fabricación/tecnológicas. El límite superior,
práctico, para el grosor de la matriz activa de la cámara de
reacción es, probablemente, 1 mm aproximadamente. La estructura del
sensor está hecha, preferiblemente, con un material polímero. Es
adecuado cualquier material que pueda ser procesado con facilidad
hasta obtener la estructura deseada.
La pieza de sujeción forma dos superficies
laterales planas opuestas, 320, orientadas de modo esencialmente
perpendicular con respecto a la parte plana de la cámara de
reacción. En estas superficies laterales están dispuestos agujeros
pasantes, 380, que salen del interior de la cámara de reacción 300
para la introducción de una muestra que circula. Las aberturas
acanaladas situadas sobre las superficies laterales de la pieza de
sujeción están ligeramente rebajadas, 330, para igualarse con la
parte final de configuración esférica, 240, del eje. El grosor del
reactor (desde una superficie externa a otra) se corresponde
estrechamente con la distancia existente entre los elementos
Peltier opuestos, por razones que se discutirán más adelante.
El aparato según la invención se hace funcionar
como sigue.
Debido a que los agregados de disipadores del
calor/elemento Peltier están engoznados de modo que pueden pivotar,
pueden moverse con facilidad de modo que el espacio de separación
existente entre ellos se ensancha ligeramente (véase la Fig. 7).
Por ello resulta fácil insertar la estructura de biosensor 260 entre
ellos. Cuando la pieza de sujeción ha sido insertada hasta una
extensión tal que los rebajes 330 de las aberturas acanaladas y los
salientes 240 se encuentran, el sensor se "ajustará
rápidamente" en su posición y luego los elementos Peltier 200
reposarán contra las superficies externas de la cámara del reactor
en muy buen contacto térmico.
El calor desarrollado en la cámara de reacción,
por ejemplo, por una reacción enzimática, producirá una corriente
térmica desde la cámara de reacción (lado caliente) hasta los
disipadores de calor (lado frío). Esta corriente térmica será
admitida y disipada muy rápidamente por los disipadores de calor y
finalmente desprendida desde estos muy lentamente. Esto se hace
posible mediante selección de la capacidad térmica de los
disipadores de calor de modo que el impacto térmico procedente de
la corriente de calor sobre los disipadores de calor sea reducido
al mínimo. En la disposición presente la perturbación térmica es del
orden de <1-100 ppm. Debido a la gran capacidad
calorífica de los disipadores del calor, el calor desprendido de la
cámara de reacción no afecta en la práctica a la temperatura de la
cámara de reacción. Puesto que los disipadores de calor están
"térmicamente aislados" de su medio ambiente inmediato, pueden
proporcionar una corriente térmica uniforme creada desde la cámara
de reacción, dirigida hacia los disipadores de calor, en conexión
con el desarrollo de calor en la cámara de reacción.
La corriente térmica da lugar a un gradiente de
temperatura a través de los elementos Peltier. Haciendo funcionar
los elementos Peltier en modo invertido, el flujo de calor generará
una corriente desde los elementos Peltier que es proporcional al
desarrollo de calor en la cámara de reacción.
Ya que el flujo de calor procedente de un cuerpo
es proporcional a su superficie, es ventajoso diseñar la cámara de
reacción y los elementos Peltier de modo que se cree una superficie
de contacto máxima entre ellos. En la primera realización se han
empleado elementos Peltier convencionales (planos), pero en
principio podría usarse cualquier forma geométrica.
Al usar la unidad de biosensor una corriente de
una muestra se carga a su través e, inevitablemente, algo de calor
procedente de la reacción escapará desde la cámara de reacción con
la corriente de salida. No obstante, mediante el diseño plano
sugerido de la cámara de reacción, sustancialmente todo el calor
procedente de la reacción será absorbido por los elementos Peltier,
y por tanto solamente una parte mínima escapará. Por consiguiente
se obtiene una eficacia muy alta.
La forma geométrica de la unidad de biosensor
con respecto al analito debe optimizarse para situaciones
específicas. Como se ha indicado antes, la unidad de biosensor
puede diseñarse de muchos modos, pero desde el punto de vista de la
producción, es preferible, probablemente, la configuración
plana.
Debido a la separación térmica de los
disipadores de calor desde el medio ambiente termostatizado, la
influencia de perturbaciones externas también se reducirá. Este
hecho junto con el hecho de que los elementos Peltier poseen una
impedancia muy baja, permite conseguir una muy buena relación de
señal a ruido (S/N). Además, el elemento Peltier no requiere una
fuente de energía externa para su excitación, lo que es el caso, por
ejemplo, para los biosensores electroquímicos.
Los biosensores térmicos de la técnica anterior
han utilizado termistores o pares termoeléctricos como los
elementos sensibles a la temperatura (transductor). Ambos de ellos
tienen el inconveniente de una alta impedancia y por consiguiente
son susceptibles de elevar el ruido.
Mediante el empleo de los principios de diseño
descritos, es posible construir una unidad de biosensor basada en
la detección térmica con producción simplificada y con sensibilidad
aumentada, simplificándose con ello el proceso de producción.
Como ejemplo, un volumen de muestra de 1 \mul
de glucosa con una concentración de 2 mmol/l (un valor bajo a este
respecto), producirá una relación de S/N en una de las unidades de
biosensor presentes, de aproximadamente 25:1. El valor
correspondiente para biosensores a base de termistores rara vez es
mejor de 5:1.
El procedimiento de fabricación simplificado y
la sensibilidad mejorada son las ventajas principales de la
presente invención.
Ha de hacerse hincapié en que están dentro del
alcance de la invención combinaciones evidentes de características
de las realizaciones antes descritas. El alcance de la invención
está definido por la reivindicaciones que se acompañan, apoyada por
la descripción y los dibujos anejos.
Claims (13)
1. Un sistema biosensor que comprende:
Un par de disipadores de calor esencialmente
planos (9, 10), dispuestos con sus superficies una frente a otra; y
un par de elementos Peltier (11) unidos térmicamente a dichos
disipadores de calor (9, 10), un elemento (11) sobre cada disipador
de calor (9, 10), sobre dichas superficies enfrentadas,
caracterizado por:
Un alojamiento termostatizado (3, 4, 5) que
forma un recinto; estando suspendidos los disipadores de calor (9,
10) en el interior de dicho alojamiento (3, 4, 5) de tal modo que
están flotando térmicamente con respecto al medio ambiente
existente en el interior del alojamiento (3, 4, 5) en el que existe
un espacio de separación entre los elementos Peltier (11) en cuyo
espacio de separación está situada y ajusta perfectamente una unidad
de biosensor (12) generalmente plana que puede insertarse,
comprendiendo dicha unidad de biosensor una cámara de reacción en
la que ha de llevarse a cabo una reacción, el calor de reacción de
la cual puede ser medido mediante dichos elementos Peltier.
2. Un sistema biosensor según la reivindicación
1, caracterizado porque la unidad de biosensor comprende
hojas delgadas (20; 340) que definen paredes opuestas de dicha
cámara de reacción (14; 300) definida por la unidad de biosensor
(12; 260), y porque los elementos Peltier (11; 200) están dispuestos
para estar en contacto conductor del calor con dichas hojas
delgadas cuando la unidad de biosensor (12; 260) está en posición
operativa entre los elementos Peltier (11; 200).
3. Un sistema biosensor según la reivindicación
2, caracterizado porque la superficie de contacto de
conducción del calor entre los elementos Peltier (11; 200) y las
hojas (20; 340) se corresponde con la superficie total de la pared
de la cámara de reacción definida por dichas hojas (20; 340).
4. Un sistema biosensor según una cualquiera de
las reivindicaciones 1-3, caracterizado
porque al menos uno de los elementos Peltier (11; 200) es móvil
hacia y desde el otro elemento Peltier (11; 200) con objeto de
facilitar la inserción de la unidad de biosensor (12; 260) entre los
elementos Peltier (11; 200).
5. Un sistema biosensor según una cualquiera de
las reivindicaciones 1-4, caracterizado
porque el alojamiento (3, 4, 5) comprende una pluralidad de bloques
metálicos (3, 4, 5; 60, 80, 100), al menos uno de los cuales actúa
como un elemento termostático con la finalidad de proporcionar una
temperatura del aire generalmente constante, en torno a los
disipadores de calor (9, 10; 140) y los elementos Peltier (11; 200)
durante la operación del sistema biosensor.
6. Un sistema biosensor según una cualquiera de
las reivindicaciones 1-5, caracterizado
porque los disipadores de calor (9, 10; 140) están suspendidos en
dicho alojamiento por medio de miembros de aislamiento térmico (8a,
8b; 160) conectados a los bloques respectivos (3, 4; 80, 100).
7. Un sistema biosensor según la reivindicación
6, caracterizado porque uno de los disipadores de calor (9)
es móvil con respecto al bloque (3) conectado a él junto con el
miembro de aislamiento (8b) sobre el que está suspendido.
8. Un sistema biosensor según la reivindicación
7, caracterizado porque comprende un elemento de fuerza (18)
que ejerce fuerza sobre el disipador de calor móvil (9) hacia el
otro disipador de calor (10) con la finalidad de presionar la
unidad de biosensor (12) insertada contra el otro disipador de calor
(10) y el elemento Peltier (11).
9. Un sistema biosensor según una cualquiera de
las reivindicaciones 1-8, caracterizado
porque el alojamiento (3, 4, 5) está definido por dos bloques
opuestos (3, 4) y un cilindro (5) situado entre dichos bloques
opuestos (3, 4), estando conectado cada disipador de calor (9, 10)
a uno de los respectivos bloques opuestos (3, 4).
10. Un sistema biosensor según la reivindicación
8 ó 9, caracterizado porque los miembros de aislamiento (8a,
8b) comprenden pernos de contención hechos con un material que
presenta baja conductividad térmica.
11. Un sistema biosensor según una cualquiera de
las reivindicaciones 1-10, caracterizado
porque comprende miembros (19, 21) para ajustar rápidamente la
unidad de biosensor (12) en su posición operativa.
12. Un sistema biosensor según una cualquiera de
las reivindicaciones 1-6, caracterizado
porque comprende abrazaderas de suspensión (160) sobre dichos
disipadores de calor (140), y ejes de soporte (180) sobre los que
descansan dichas abrazaderas proporcionando un punto pivotante para
dichos disipadores de calor (140), con lo que es posible ensanchar
el espacio de separación existente entre los disipadores de calor
(140) en un extremo, facilitando por esto la inserción de la unidad
de biosensor (12) entre ellos.
13. Una unidad de biosensor caracterizada
por:
Una cámara de reacción generalmente plana (14;
300) cuyas superficies externas están adaptadas para ajustar
perfectamente entre los elementos Peltier (11; 200) de un sistema
biosensor según la reivindicación 1;
\newpage
una parte (13) que comprende canales (16; 380)
para la introducción continua de una muestra en la cámara de
reacción (14; 300); y
dos hojas delgadas (20; 340) que cubren lados
opuestos de la cámara de reacción (14; 300) y están dispuestas para
estar en contacto de conducción del calor con uno de los respectivos
elementos Peltier cuando la unidad de biosensor (12; 260) está en
su posición operativa en el sistema biosensor.
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