ES2901298T3 - Sistemas y métodos de procesamiento de muestras biológicas - Google Patents
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- G01N2035/00425—Heating or cooling means associated with pipettes or the like, e.g. for supplying sample/reagent at given temperature
Abstract
Un sistema de procesamiento de muestras biológicas que comprende: a) un soporte que se configura para sujetar un sustrato en una orientación sustancialmente nivelada con relación a la gravedad; b) un depósito para aceite mineral ligero; c) un dispensador de aceite para dispensar el aceite mineral ligero desde el depósito sobre el sustrato en el soporte, de manera que una superficie del sustrato se cubra con el aceite mineral ligero, el dispensador de aceite se ubica encima del soporte y en comunicación de fluidos con el depósito; d) un dispensador de reactivo se ubica encima del soporte y se configura para dispensar un reactivo calentado sobre el sustrato de manera que una superficie del sustrato se cubra con una capa del reactivo; e) un receptáculo se ubica debajo del soporte y se configura para recoger el aceite mineral ligero y el reactivo que fluye del sustrato de manera que una capa de aceite mineral ligero cubre el reactivo en el receptáculo; y f) una trayectoria de fluido que conecta el receptáculo al dispensador de reactivo para recircular el reactivo, caracterizado porque el sistema de procesamiento de muestras biológicas comprende además: g) un soporte ajustable que soporta una porción del peso del sistema de procesamiento de muestras biológicas; h) un motor que se configura para ajustar el soporte regulable; y i) un inclinómetro en comunicación electrónica con el motor y que se configura para mantener el soporte en la orientación sustancialmente nivelada con relación a la gravedad al ajustar el soporte ajustable.
Description
DESCRIPCIÓN
Sistemas y métodos de procesamiento de muestras biológicas
Campo técnico
La divulgación generalmente se refiere a los sistemas y métodos automatizados para el uso en el procesamiento de muestras biológicas.
Antecedentes
Las secciones de tejido son un tipo de muestra biológica que se puede estudiar mediante el uso de técnicas histoquímicas. El análisis histoquímico de muestras de tejido a menudo implica la tinción inmunohistoquímica para visualizar las características del tejido para su examen bajo un microscopio.
La creación de secciones de tejido puede implicar refrigerar el tejido o preservar el tejido con un fijador y sostener la estructura del tejido al infiltrar el tejido con cera de parafina. La parafina se ha usado durante muchos años como medio de incorporación en la preparación de muestras de tejido para seccionarlas en un microtomo para producir secciones de muestras para estudios histológicos. Dichos procesos de incorporación generalmente incluyen la fijación, deshidratación, limpieza, infiltración de parafina o impregnación de la muestra, bloquear o incorporar en un bloque de parafina, cortar el bloque y la muestra en secciones delgadas, montar las secciones en portaobjetos de microscopio, eliminar la parafina ("desparafinado" o "desparafinar"), invertir parcialmente la fijación de la muestra ("recuperación de antígeno"), y teñir las secciones antes del análisis microscópico. El propósito principal del refrigerado o del medio de incorporación es permitir que las muestras se seleccionen y monten en un estado natural. Un fijador común es una solución a base de formaldehído, como la formalina, que retícula las proteínas en la muestra de tejido para formar puentes de metileno que aumentan la estabilidad estructural y ayudan a que la muestra retenga su estructura natural. Los tejidos seccionados que se conservan de esta manera se denominan secciones de tejido incorporadas en parafina fijadas con formalina (FFPE).
El desparafinado de secciones de tejido se realiza típicamente a temperatura ambiente mediante el uso de un solvente volátil como el xileno o sustitutos menos teratogénicos que disuelven la cera directamente. Alternativamente, el desparafinado puede lograrse mediante el uso de una solución de detergente acuoso al calentar el portaobjetos por encima del punto de fusión de la cera (el punto de fusión varía de acuerdo con la composición de la cera y otros factores, pero está entre aproximadamente 30 y 100 °C), lo que le permite a la solución de detergente emulsionar la cera durante varios minutos. El desparafinado permite un tratamiento adicional de la sección de tejido mediante el uso de reactivos acuosos.
Las tinciones que se usan para colorear el tejido a menudo incluyen anticuerpos que se seleccionan para unirse a partes específicas del tejido. Sin embargo, el proceso de fijación puede enmascarar los sitios antigénicos. La fijación puede alterar la bioquímica de las proteínas, de manera que el epítopo de interés se enmascara y ya no puede unirse al anticuerpo primario. El enmascaramiento del epítopo puede causarse mediante la reticulación de aminoácidos dentro del epítopo, la reticulación de péptidos no relacionados en o cerca de un epítopo, al alterar la conformación de un epítopo o al alterar la carga electrostática del antígeno. "La Recuperación de antígeno" (RA) se refiere a cualquier técnica en la que se invierte el enmascaramiento de un epítopo y se restaura el enlace entre el epítopo y el anticuerpo. La RA invierte al menos parcialmente algunos de los efectos de la fijación y expone los sitios antigénicos, lo que permite anticuerpos y, por lo tanto, que la coloración se una. La necesidad de la RA depende de múltiples variables, que incluyen, pero no se limitan a la dosis efectiva calculada de antígeno, el anticuerpo que se usa, el tipo de tejido y el método y la duración de la fijación.
Puede emplearse calor en la RA, donde una técnica es sumergir la sección de tejido en una solución de RA básica o ácida que se mantiene entre 95-115 °C durante un período de 30-45 minutos. La elección de la solución de RA básica o ácida depende de que la solución produce una mejor reactividad con el anticuerpo de la tinción que se usará posteriormente. Las tinciones inmunohistoquímicas se aplican a la muestra de tejido después de la RA.
Los sistemas convencionales automatizados para la tinción de tejidos en portaobjetos de microscopios calientan las soluciones de desparafinado y de RA mediante el uso de elementos de calentamiento eléctricos que se montan debajo de cada portaobjetos. Sin embargo, un portaobjetos de cristal para microscopio es un mal conductor de calor, lo que requiere el uso de calentadores relativamente potentes (30-40 W) bajo los portaobjetos de microscopios. Las demandas de energía de los calentadores limitan la capacidad de los sistemas automatizados. Además, la ubicación de los calentadores debajo de los portaobjetos somete a los calentadores a una exposición directa frecuente a la humedad y a las soluciones cáusticas durante los procesos de preprocesamiento y tinción de la muestra de tejido, lo que conduce al fallo del calentador. Debido a que los volúmenes relativamente bajos (~1 ml) de las soluciones de desparafinado y de RA se dispensan típicamente en cada portaobjetos, estos líquidos se someten a una rápida evaporación, lo que resulta en el uso de cubiertas de portaobjetos para reducir la evaporación. Las cubiertas de portaobjetos añaden complejidad al proceso y desperdicio de material.
Resumen
La presente invención se refiere generalmente a un sistema de procesamiento de muestras biológicas que comprende un soporte ajustable que soporta una porción de un peso del sistema de procesamiento de muestras biológicas, un motor que se configura para ajustar el soporte ajustable y un inclinómetro en comunicación electrónica con el motor y se configura para mantener el soporte en la orientación sustancialmente nivelada con respecto a la gravedad mediante el ajuste del soporte ajustable. El sistema de procesamiento de muestras biológicas de la presente invención se define en la reivindicación 1.
El sistema de procesamiento de muestras biológicas que se describe en el presente documento puede adaptarse para el uso en una variedad de aplicaciones que incluyen, pero que no se limitan a, preparar muestras de tejido para teñir (ambas, se incorporan y refrigeran en cera), preparar frotis citológicos (por ejemplo, de células o sangre) para teñir, preparar micromatrices de tejido, preparar muestras de ADN que se fijan a una superficie bidimensional, y similares. El sistema de procesamiento de muestras biológicas puede incluir cualquier combinación de las siguientes características: desparafinado, aplicación continua de reactivo, uso de un suministro de energía almacenada para satisfacer las demandas de potencia máxima y autonivelación. La muestra biológica puede cargarse en el sistema de procesamiento de muestras biológicas mediante cualquier técnica adecuada que variará de acuerdo con el tipo de muestra biológica y el diseño del sistema. En algunas implementaciones, la muestra biológica puede colocarse en un portaobjetos de microscopio. El portaobjetos de microscopio puede cargarse individualmente o colocarse en un soporte de portaobjetos con uno o más portaobjetos de microscopio. El portaobjetos de microscopio o el soporte de portaobjetos puede colocarse en un soporte en el sistema de procesamiento de muestras biológicas.
En implementaciones en las que la muestra biológica contiene cera, el sistema de procesamiento de muestras biológicas puede desparafinar las muestras biológicas al aplicar aceite mineral ligero.
En implementaciones en las que se aplica un reactivo a la muestra biológica, el sistema de procesamiento de muestras biológicas puede aplicar el reactivo de forma continua o periódica en respuesta a un evento desencadenante a través del uso de un sistema de recirculación. En algunas implementaciones, el reactivo puede calentarse.
En algunas implementaciones, el sistema de procesamiento de muestras biológicas puede, durante una porción de su ciclo de funcionamiento, consumir más energía que la que se proporciona mediante una fuente de energía externa. La demanda periódica de altos niveles de energía puede deberse al uso de componentes que consumen mucha energía como, por ejemplo, un calentador. El sistema de procesamiento de muestras biológicas puede incluir un dispositivo de almacenamiento de energía que complementa la fuente de energía externa durante los momentos de mayor demanda. El dispositivo de almacenamiento de energía puede recargarse mediante la fuente de energía externa durante los momentos en que el sistema de procesamiento de muestras biológicas tiene menores demandas de energía.
Descripción de los dibujos
La descripción detallada se expone con referencia a las figuras adjuntas. En las figuras, el (los) dígito(s) más a la izquierda de un número de referencia identifica la figura en la que aparece primero el número de referencia. El uso de los mismos números de referencia en diferentes figuras indica los elementos similares o idénticos.
Las Figuras 1-7 se muestran como ejemplos comparativos. Los sistemas de procesamiento de muestras biológicas que se describen en esa parte no forman parte de la presente invención. La Figura 8 muestra un sistema de procesamiento de muestras biológicas de la presente invención.
La Figura 1 muestra una vista esquemática de un ejemplo de sistema de procesamiento de muestras biológicas. La Figura 2 muestra un diagrama de flujo de un ejemplo de sistema de procesamiento de muestras biológicas. Las Figuras 3A - 3D muestran diagramas de flujo de implementaciones ilustrativas de un ejemplo de sistema de procesamiento de muestras biológicas para la dispensado continuo de un reactivo sobre una muestra biológica. La Figura 4 muestra detalles adicionales de componentes seleccionados de un ejemplo de sistema de procesamiento de muestras biológicas.
La Figura 5 es un método ilustrativo para dispensar de forma continua un reactivo a una muestra biológica. La Figura 6 es un método ilustrativo para desparafinar una muestra biológica.
La Figura 7 es una vista en perspectiva de un ejemplo de sistema de procesamiento de muestras biológicas que incluye un sistema de energía híbrido.
La Figura 8 es una vista en perspectiva de un ejemplo de sistema de autonivelación que puede usarse con un sistema de procesamiento de muestras biológicas.
Descripción Detallada
El sistema de procesamiento de muestras biológicas que se describe en el presente documento incorpora múltiples mejoras sobre los sistemas convencionales. El uso de aceite mineral ligero para desparafinar las secciones de tejido
reemplaza los solventes cancerígenos y/o volátiles con un hidrocarburo estable. La capacidad del aceite mineral ligero para disolver la cera a temperatura ambiente elimina la necesidad de temperaturas elevadas durante el desparafinado. La aplicación continua de un reactivo permite el funcionamiento sin el uso de cubiertas de portaobjetos porque ya no es necesario cubrir el reactivo para evitar la evaporación. En implementaciones en las que se calienta el reactivo, colocar el calentador en un lugar diferente a, debajo de la muestra biológica, protege el calentador y puede mejorar la fiabilidad. Existen más opciones para las configuraciones de calentador cuando el calentador no se ubica debajo de las muestras biológicas. Calentar el reactivo directamente en lugar de calentar los portaobjetos permite proporcionar un calentamiento más uniforme al reactivo. El reactivo de recirculación calentado también reduce el consumo de energía porque el reactivo recirculado retiene parte del calor del ciclo anterior. Hacer fluir el reactivo continuamente sobre una muestra biológica también puede acortar los tiempos de procesamiento al crear cinéticas de reacción más favorables. El uso de un sistema de energía híbrido que incluye una fuente de energía almacenada aprovecha una alta relación de la demanda de energía máxima promedio para aumentar el rendimiento del sistema. Al hacer que haya más energía disponible en los momentos de máxima necesidad, es posible procesar un mayor número de muestras biológicas a la vez. Un sistema de energía híbrido también puede relajar las limitaciones tanto de la energía máxima como de la cantidad total de energía que el sistema de procesamiento de muestras biológicas puede consumir durante su funcionamiento. Mantener el nivel del sistema de procesamiento de muestras biológicas puede aumentar la uniformidad de la tinción porque el aceite mineral ligero para el desparafinado y/o el reactivo se distribuyen uniformemente a través de la muestra biológica. Por tanto, toda la superficie de la muestra biológica se trata de forma consistente durante el preprocesamiento, lo que da como resultado una respuesta más uniforme a la tinción.
La Figura 1 ilustra un sistema de procesamiento de muestras biológicas 100. Este sistema puede describirse como un sistema para preprocesar portaobjetos de secciones de tejido antes de la tinción. Sin embargo, el sistema de procesamiento de muestras biológicas 100 no se limita a este uso. Las implementaciones alternativas pueden incluir sistemas de procesamiento de muestras para frotis citológicos (por ejemplo, de células o sangre), micromatrices de tejido, muestras de ADN que se fijan a una superficie bidimensional y similares.
Un soporte 102 soporta un sustrato 104 sobre el que puede colocarse una muestra biológica 106. El soporte 102 puede implementarse como cualquier tipo de bastidor, receptáculo, etc. que recibe un sustrato 104 y sujeta de forma segura el sustrato 102 en el sistema de procesamiento de muestras biológicas 100. El sustrato 104 es generalmente extraíble del sistema de procesamiento de muestras biológicas 100 y es capaz de contener o soportar de otra manera la muestra biológica 106. En una implementación, el sustrato 104 puede ser un portaobjetos de microscopio. En ciertos diseños del sistema de procesamiento de muestras biológicas 100, el sustrato 104 puede omitirse y la muestra biológica 106 puede colocarse directamente en un soporte 102. La muestra biológica 106 puede ser cualquier tipo de muestra biológica 106 tal como una muestra de tejido, una muestra de sangre, una muestra de células, una muestra molecular, etc. En una implementación, la muestra biológica 106 es una sección de tejido tal como una sección de tejido refrigerada o una sección de tejido preservada.
Un receptáculo 108 que se ubica debajo del soporte 102 se configura para recoger los líquidos que se aplican a la muestra biológica 106 después de que esos líquidos se han escurrido del sustrato 104 y del soporte 102. Por tanto, los volúmenes de líquido que se aplican en exceso a la muestra biológica 106 pueden recogerse en el receptáculo 108 y desecharse o reutilizarse. Además, los líquidos que se aplican a la muestra biológica 106 que se lavan mediante la aplicación de un líquido posterior como, por ejemplo, agua tibia destilada, también pueden recogerse en el receptáculo 108.
Un dispensador de reactivo 110 que se ubica encima del soporte 102, y por tanto encima de la muestra biológica 106 cuando se inserta en el soporte 102, puede dispensar un reactivo 112 sobre la muestra biológica 106. El reactivo 112 que fluye del soporte 102 se recoge en el receptáculo 108 como se muestra. Un dispensador de aceite 114 también puede ubicarse encima del soporte 102 para dispensar aceite 116 sobre la muestra biológica 106. El aceite 116 puede extraerse desde un depósito de aceite (no se muestra). El reactivo 112 puede atraparse en el receptáculo 108 que se monta debajo del soporte 102. El aceite 116 también se recoge en el receptáculo 108. En lugar de drenar el receptáculo 108 para desechar el aceite 116 que también ha fluido desde el sustrato 104 al receptáculo 108, se permite que el aceite 116 flote sobre el reactivo calentado 112, por tanto, se aísla el reactivo 112 en el receptáculo 108 para mantener su temperatura y reducir la cantidad de energía necesaria para recalentar el reactivo 112 para su posterior aplicación a las muestras biológicas 106. En implementaciones en las que el reactivo 112 es una solución acuosa, el aceite 116 flotará sobre el reactivo 112. Esta capa de aceite 116 sobre el reactivo 112 y el receptáculo 108 puede servir para evitar la pérdida de calor del reactivo 112 hacia el aire por encima del receptáculo 108 mediante radiación, conducción y otros mecanismos. Esto sirve para mantener el reactivo 112 a una temperatura elevada para las implementaciones en las que se usa el reactivo calentado 112. Para evitar aún más el enfriamiento del reactivo calentado 112, el receptáculo 108 también puede aislarse o calentarse.
En una implementación, el reactivo 112 que se recoge en el receptáculo 108 puede recircularse al dispensador de reactivo 110. Esta recirculación puede permitir la dispensado continuo de reactivo 112 sobre la muestra biológica 106. El movimiento del reactivo 112 a través de esta trayectoria puede impulsarse por una o más bombas 118. La bomba 118, o una bomba diferente, también puede mover el reactivo 112 desde un depósito (no se muestra) al sistema de recirculación. En implementaciones en las que se usa reactivo calentado 112, el calentador 120 puede
incluirse en el sistema de recirculación. Si el sistema de procesamiento de muestras biológicas 100 incluye un calentador 120, pero para una aplicación particular el reactivo 112 no se va a calentar, el reactivo 112 puede pasar a través del calentador 120 sin encender el calentador o puede dirigirse a través de una trayectoria alternativa que no incluye el calentador 120.
El sistema de procesamiento de muestras biológicas 100 también puede incluir uno o más sensores 122. Los sensores 122 pueden configurarse para medir condiciones del ambiente tales como la temperatura y la humedad. Los sensores 122 también pueden configurarse para medir el nivel de líquido en el receptáculo 108, un depósito para el reactivo 112, un depósito para el aceite o en un contenedor de almacenamiento de gran volumen, etc. Otros sensores 122 pueden monitorizar las condiciones del reactivo 112. Un medidor de pH puede medir el pH del reactivo 112. Un sensor óptico puede monitorizar un cambio de color o densidad óptica del reactivo 112. Un termómetro puede medir la temperatura del reactivo 112.
El sistema de procesamiento de muestras biológicas 100 puede incluir muchos componentes y sistemas adicionales además de los que se ilustra en la Figura 1. Por ejemplo, el sistema de procesamiento de muestras biológicas 100 puede incluir un bastidor estructural de instrumento que contiene y/o soporta los diversos componentes. Algunos de los componentes adicionales se describen a continuación. Muchos de los componentes que se introducen en la Figura 1 se describen con mayor detalle a continuación. Sólo a modo de ejemplos, el sistema de procesamiento de muestras biológicas puede incluir cualquiera de los componentes presentes en un sistema de tinción de portaobjetos automatizado, como el Sistema de Tinción de Portaobjetos Automatizado ONCORE™ de Biocare Medical de Pacheco, California.
La Figura 2 es un diagrama de flujo 200 que muestra detalles adicionales del sistema de procesamiento de muestras biológicas 100. Este diagrama de flujo ilustrativo 200 muestra un caso de uso específico para la tinción automatizada de portaobjetos. Sin embargo, los expertos en la técnica comprenderán cómo los componentes que se describen en el presente documento pueden adaptarse para otras aplicaciones.
En una implementación, el reactivo 112 puede ser una solución de recuperación de antígeno (RA). La solución de RA puede incluir una baja (por ejemplo, ~0,1 %) concentración de un agente espumoso como un agente tensoactivo o detergente. El agente espumoso puede ser uno o más detergentes (por ejemplo, SDS, Tween-20, cocoamida DEA, Brij 35, etc.). El agente espumoso puede cumplir varias funciones en dependencia del agente espumoso en particular:
1. puede emulsionar el aceite residual 116 que se usa para desparafinar la muestra biológica 106, por tanto, se elimina la necesidad de una etapa de lavado separado entre el desparafinado y la recuperación del antígeno, 2. puede actuar como un agente humectante para facilitar que la solución de rA se disperse por toda la superficie de la muestra biológica 106,
3. puede fomentar la generación de espuma a medida que se bombea y dispensa la solución RA, por tanto, se forma una capa de aislamiento térmico sobre el sustrato 104 que soporta la muestra biológica 106 que reduce la pérdida de calor y aumenta la uniformidad de la temperatura,
4. puede aumentar la eficiencia de la solución de RA al actuar como desnaturalizante de proteínas,
5. puede extender la vida útil de la solución de RA debido a las propiedades antisépticas de ciertos detergentes (por ejemplo, cocoamida DEA), y/o
6. puede mantener más limpio el sistema de procesamiento de muestras biológicas 100, al reducir de esta manera los requisitos de mantenimiento.
El sistema de procesamiento de muestras biológicas 100 puede configurarse para dispensar uno o más tipos diferentes de solución de RA. En este caso, se muestran dos tipos como RA1 102 y RA2104 (por ejemplo, solución de RA de pH alto y pH bajo). Se usa un selector giratorio 106 para seleccionar entre los reactivos disponibles, AR1 202 y AR2204, y otros fluidos que pueden aplicarse a la muestra biológica 106. Los reactivos 112 y otros líquidos pueden almacenarse en depósitos o garrafones que se incluyen en el sistema de procesamiento de muestras biológicas 100 o pueden colocarse cerca del instrumento principal y conectarse mediante tubos. Pueden usarse válvulas de retención 208 para evitar el reflujo de los reactivos y otros fluidos hacia sus respectivos depósitos. Una solución tampón 210 y agua destilada 212 pueden ser algunos de los otros fluidos que se conectan al selector giratorio 206, que se usa para seleccionar el fluido que se proporciona a la bomba 118. Cada una de las fuentes de fluido, RA1202, RA2204, la solución tampón 210, el agua destilada 212, etc. puede pasar a través de un filtro 214 para evitar que las impurezas y los contaminantes entren en las tuberías del sistema de procesamiento de muestras biológicas 100.
El selector giratorio 206 puede conectarse a la bomba 118 que puede implementarse como una bomba de recirculación. Un presostato 216 entre la bomba 118 y el calentador 120 puede asegurar que la bomba 118 impulse el fluido de manera efectiva a través del calentador 120 antes de que se encienda, para evitar de esta manera daños al calentador 120. El fluido que sale del calentador 120 puede dirigirse por un selector de recirculación 218 a través de una entrada 220 al receptáculo 108 o al dispensador de reactivo 110. El dispensador de reactivo 110 dispensa un reactivo a través de múltiples muestras biológicas diferentes simultáneamente. El selector de recirculación 218 puede hacerse funcionar para enviar fluido tal como RA1 202 o RA2204 al receptáculo 108 de manera directa, en
vez de mediante el dispensador de reactivo 110, con el fin de llenar el receptáculo 108 con un volumen de trabajo de reactivo que puede recircularse.
El receptáculo 108 puede incluir un primer drenaje 222 que devuelve el fluido del receptáculo 108 al selector giratorio 206. Esto permite la recirculación de RA1 202, rA2204 o de cualquier otro líquido. Un filtro 224 puede colocarse sobre la abertura del primer drenaje 222 para evitar que los contaminantes que puedan haberse acumulado en el receptáculo 108 regresen a los sistemas internos del sistema de procesamiento de muestras biológicas 100. El receptáculo 108 también puede incluir un segundo drenaje 226 para la eliminación de residuos. El líquido del receptáculo 108 que se vacía a través del segundo drenaje 226 no se devuelve para recirculación. El líquido que se vacía del receptáculo 108 a través del segundo drenaje 226 puede pasar a través de una válvula de drenaje giratoria 228 y se empuja a través del canal de eliminación de residuos mediante una bomba de desechos principal 230. Una válvula de retención 208 evita el reflujo de residuos. Un desviador de residuos principal 232 permite que los residuos peligrosos 234 y los residuos no peligrosos 236 se dirijan a diferentes contenedores de almacenamiento.
En algunas implementaciones, el sistema de procesamiento de muestras biológicas 100 puede incluir componentes móviles o "robóticos" que pueden cambiar de posición con relación al soporte 102. Los siguientes componentes de la Figura 2 pueden incluirse en tal componente robótico u otra característica y pueden moverse con relación a una o más muestras biológicas 106 que se colocan en el soporte 102.
El componente robótico u otra porción del sistema de procesamiento de muestras biológicas 100 puede incluir un dispensador de aceite 114 que dispensa el aceite 116 sobre la muestra biológica 106. Una bomba de aceite 238, que puede implementarse como una bomba peristáltica, puede mover el aceite 116 desde un depósito de aceite 240 al distribuidor de aceite 114. Una o más toberas de lavado 242 pueden configurarse para lavar la muestra biológica 106 y/o el soporte 102 con la solución tampón 210, el agua destilada 212 o posiblemente otra solución. El lavado puede servir para limpiar el soporte 102 y el receptáculo 108, o puede ser parte del procesamiento de la muestra biológica 106. Un selector de fluido de lavado 244 controla cuál de la solución tampón 210, o el agua destilada 212 se proporciona a las toberas de lavado 242. Una bomba de lavado 246 mueve el fluido seleccionado a las toberas de lavado 242. Un selector de lavado/sonda 248 dirige el fluido a las toberas de lavado 242 para el lavado, o hacia una sonda de reactivo 250. Un presostato 252 asegura que el fluido fluya a través de un calentador de lavado 254 antes de que se encienda, por tanto, se evitan daños al calentador de lavado 254. El calentador de lavado 254 calienta la solución tampón210 o el agua destilada 212 antes de la aplicación a través de sus toberas de lavado 242. Una válvula de retención 208 antes de las toberas de lavado 242 evita el reflujo. La sonda de reactivo 250 también puede dispensar la solución tampón 210 o el agua destilada 212. Una bomba de jeringa 258 puede usarse para controlar la dispensado de líquidos desde la sonda de reactivo 250. Una sonda de llenado para lavado 258 se coloca de manera que la sonda de reactivo 250 pueda insertarse dentro de la sonda de llenado para lavado 260 con el propósito de lavar la sonda de reactivo 250. Una bomba de llenado de residuos 264 bombea los residuos desde la sonda de llenado para lavado 262 a través de un desviador de residuos de sonda 266 y separa los residuos peligrosos 234 de los residuos no peligrosos 236. También se puede incluir una tobera de soplado 268 que se conecta a una bomba de aire 270 en el componente robótico móvil para soplar aire sobre el sustrato 104 con el propósito de eliminar el exceso de líquido antes de la aplicación de un reactivo posterior a través de la sonda de reactivo 250.
Las Figuras 3A-3D son diagramas de flujo que muestran implementaciones alternativas del sistema de reactivo recirculante que se muestra en la Figura 1 y la Figura 2. Todas las Figuras 3A - 3D incluyen un selector giratorio 206, una bomba 118, un calentador 120, un receptáculo 108 y un dispensador de reactivo 110 como se describió anteriormente.
La Figura 3A muestra un diagrama de flujo relativamente simple 300A en el que se proporciona una solución de RA 302 a un dispensador de reactivo 110.
La Figura 3B muestra un diagrama de flujo 300B que difiere de la implementación de la Figura 3A mediante la adición de un calentador de inmersión 304 que puede calentar la solución de RA 302 mientras está en su tanque de almacenamiento de gran volumen. El uso del calentador de inmersión 304 reduce la medida en que el calentador 120 debe elevar la temperatura de la solución de RA 302 u otro reactivo.
La Figura 3C muestra un diagrama de flujo 300C que reemplaza el calentador de inmersión 304 de la Figura 3B con un segundo calentador 306 y una segunda bomba 308 que forman un ciclo de recirculación para calentar la solución de RA 302 en el tanque de almacenamiento de gran volumen.
La Figura 3D muestra un diagrama de flujo 300D que incluye dos soluciones de recuperación de antígeno similares a la Figura 2 y una trayectoria de fluido que pasa por alto el calentador 120. Una arquitectura similar puede usarse para acomodar más de dos soluciones de recuperación de antígenos. Si se pasa por alto el calentador 120, se activa una válvula selectora de recuperación de antígeno 310 para seleccionar cuál de las soluciones de recuperación de antígeno RA1 202 o RA2 204 se utilizará. Una válvula de derivación de precalentamiento 312 conecta la solución de recuperación de antígeno sin calentar al dispensador de reactivo 110 o al receptáculo 108.
La arquitectura del sistema de procesamiento de muestras biológicas 100 puede variar en dependencia del costo de los diversos componentes, el espacio disponible dentro del chasis del instrumento y el grado de flexibilidad que se requiere para dirigir un volumen total del fluido diferente a diferentes dispensadores. La configuración conceptualmente más simple es tener una bomba 118, un calentador 120 y una válvula de conmutación de recirculación 218 dedicados para cada dispensador de reactivo 110. Esto se ilustra en la Figura 3A. En tal sistema, cada dispensador de reactivo 110 se dedica a un único volumen total de fluido y no hay necesidad de una línea troncal para distribuir el volumen total de fluido a múltiples dispensadores de reactivo diferentes 110. Dicha arquitectura puede hacerse más flexible al incluir una válvula de conmutación de entrada, como un selector giratorio 206, para permitir que cada dispensador de reactivo 110 extraiga desde cualquiera de una variedad de grandes volúmenes de fluido (por ejemplo, RA1 202, RA2204, solución tampón 210 o agua destilada 212). El número de grandes volúmenes de fluido diferentes se limita solo por el número de canales en la válvula de entrada (por ejemplo, el selector giratorio 206). El inconveniente de esta arquitectura es la necesidad de tener el mismo número de bombas 118 y calentadores 120 que de dispensadores de reactivo 110, lo que puede aumentar el coste.
Una arquitectura alternativa para el sistema de procesamiento de muestras biológicas 100 es usar un solo calentador 120 y una bomba 118 que están multiplexados a través de múltiples dispensadores de reactivos 110 a través de una línea troncal y válvulas para cada dispensador de reactivo 110. Esta arquitectura minimiza el coste del calentador 120 y los componentes de la bomba 118 pero reduce la flexibilidad del sistema al eliminar la posibilidad de dispensar más de un gran volumen de fluido a los dispensadores de reactivo 110 sin interrupción.
Otra arquitectura alternativa usa un calentador 120 y una bomba 118 dedicados para cada volumen de fluido (por ejemplo, RA1 202, RA2 204, solución tampón 210 y agua destilada 212). Dado que el número de volúmenes de fluido puede ser menor que el número de dispensadores de reactivo 110, esta arquitectura reduce el costo de las bombas 118 y los calentadores 120 en comparación con la primera arquitectura, pero todavía requiere troncos y válvulas de conmutación que conecten los dispensadores de reactivo 110 a los diferentes volúmenes de fluido para procesarse al mismo tiempo.
Otra arquitectura alternativa más usa un calentador 120 que se dedica para cada volumen de fluido junto con una bomba 118 que se dedica para cada dispensador de reactivo 110. Esta arquitectura reduce el número de calentadores 120 en comparación con la primera arquitectura y puede reducir el número de válvulas de conmutación porque las bombas 118 pueden usarse para apagar de manera independiente cada dispensador de reactivo 110. Las diversas modalidades del sistema de procesamiento de muestras biológicas 100 pueden incorporar bombas, válvulas y calentadores adicionales necesarios para dispensar agua destilada, soluciones de tampón y otros reactivos para inmunofluorescencia en serie y otros estudios que requieren fluidos calentados para el tratamiento de tejidos posteriormente y/o en el lugar de la recuperación de antígenos tradicional.
Será evidente para los expertos en la técnica que se puede emplear una amplia variedad de combinaciones de calentador/bomba/válvula en dependencia de las limitaciones de costo, espacio, facilidad de servicio y confiabilidad que deben lograrse mediante una modalidad particular del sistema de procesamiento de muestras biológicas 100. La Figura 4 muestra vistas en detalle de componentes seleccionados del sistema de procesamiento de muestras biológicas 100. Como se discutió anteriormente, el soporte 102 puede implementarse como un soporte para portaobjetos 400 y el sustrato 104 puede implementarse como un portaobjetos de microscopio 402. El dispensador de reactivo 110 puede implementarse como un colector 404 que se configura para dispensar el reactivo 112 simultáneamente sobre un portaobjetos de microscopio 402 y al menos un portaobjetos de microscopio adicional. El receptáculo 108 puede implementarse como un canal que se configura para colocarse debajo de la longitud del soporte de portaobjeto 400.
Los portaobjetos de microscopio 402 pueden ser de cualquier tamaño adecuado como, por ejemplo, 75 x 50 mm, 75 mm x 25 mm, 46 x 27 mm o 48 x 28 mm. Los portaobjetos de microscopio 402 pueden fabricarse de material claro o transparente, como cristal de cal sodada, cristal de borosilicato o plástico de calidad óptica. En una implementación, los portaobjetos de microscopio 402 tienen dimensiones de aproximadamente 76 x 25 mm, un grosor de aproximadamente 1,0 mm y bordes rectificados de 90°.
Los portaobjetos de microscopio 402 pueden sostenerse en grupos de 12 en el soporte de portaobjetos 400 y cada soporte de portaobjetos 400 se asocia con un colector 404 que puede dispensar cualquiera de las múltiples soluciones de RA, por lo tanto, permite que los diferentes soportes de portaobjetos 402 se sometan a diferentes soluciones de recuperación de antígeno en diferentes momentos o en ninguno. En varias implementaciones, el número de portaobjetos de microscopio 402 en un soporte de portaobjetos 400 puede ser mayor o menor que 12. No se impone ningún límite ascendente sobre un número de portaobjetos de microscopio 402 en un soporte de portaobjetos 400 que no sean los límites de un sistema de energía para suministrar energía suficiente para calentar un volumen suficiente de solución de RA para el lavado de los portaobjetos de microscopio 402.
En una implementación, el colector 404 puede tener la forma de un tubo con una pluralidad de orificios que se colocan por encima de los espacios correspondientes en el soporte de portaobjetos 400. Por ejemplo, el colector 404
puede construirse con una longitud de tubo de plástico rígido de 12 mm de diámetro exterior que se coloca en paralelo al soporte de portaobjetos 400 y se eleva alrededor de 1 a 10 mm por encima del soporte portaobjetos 400. Cuando se construye a esta escala, la solución RA calentada puede fluir a través de orificios de ~1 mm en el colector 404 a una velocidad de aproximadamente 1 ml/seg por portaobjetos 402. Debido al posicionamiento del colector 404 con relación a los portaobjetos 402, la solución de RA puede acertar en los portaobjetos cerca de un extremo. La posición elevada del colector 404 y la inclinación de cada chorro de RA hacia los portaobjetos 402 facilita tanto la dispersión completa de la solución de RA sobre la(s) sección(es) de tejido u otra(s) muestra(s) biológica(s) y mejora la uniformidad del calentamiento del portaobjetos 402 a través de la circulación de la solución de RA calentada en la superficie del portaobjetos. Una vez que el chorro de RA sale del colector 404, el componente horizontal de impulso de la solución de RA, la lleva a lo largo del portaobjetos 402 mientras que el componente vertical de impulso hace que la solución de RA se disperse desde el punto de impacto hacia afuera en dirección a los bordes del portaobjetos 402. Una vez que la solución de RA alcanza los límites del portaobjetos, la viscosidad y la tensión superficial de la solución de RA conducen a la formación de corrientes parásitas en la superficie del portaobjetos y la solución de RA transfiere calor al portaobjetos 402.
Si los portaobjetos de microscopio 402 se nivelan, tanto entre sí como en un sentido absoluto con respecto a la gravedad, el aceite mineral ligero y otros líquidos que se aplican a los portaobjetos de microscopio 402 pueden distribuirse uniformemente. Los portaobjetos de microscopio nivelados 402 también evitan que los líquidos se acumulen o se escurran completamente del portaobjetos de microscopio 402, lo cual es perjudicial para la eficacia y uniformidad de la tinción. En una implementación, los portaobjetos de microscopio 402 se mantienen en una orientación nivelada a través de medios pasivos mediante el uso de accesorios dentro del instrumento, así como también patas ajustables para nivelar el instrumento en su conjunto. A continuación, se describen otras técnicas para mantener el nivel de los portaobjetos del microscopio 402.
Los portaobjetos de microscopio 402 pueden mantenerse en una configuración nivelada mediante el diseño del soporte de portaobjetos 400, que consiste en un bastidor de material que incorpora una formación de guía tridimensional para cada portaobjetos de microscopio 402. Las formaciones de guía se perforan, moldean o se forman de otra manera en el soporte de portaobjetos 400. Las formaciones de guía pueden incluir ranuras abiertas para acomodar el extremo del contenido de cada portaobjetos de microscopio 402 así como también un broche de resorte para sujetar el portaobjetos de microscopio 402. Cuando el extremo del contenido de un portaobjetos de microscopio 402 se inserta en la ranura abierta, el portaobjetos de microscopio 402 se fuerza a asumir el espaciado correcto y una orientación paralela con relación a sus vecinos más cercanos. El broche de resorte sujeta positivamente el portaobjetos del microscopio 402 para evitar que se mueva dentro del soporte para portaobjetos 400. El broche de resorte aplica fuerza descendente sobre el portaobjetos del microscopio 402, lo que hace que se apoye contra y en paralelo a una superficie de guía plana debajo del portaobjetos del microscopio 402. La superficie de guía debajo del portaobjetos fuerza a todos los portaobjetos de microscopio 402 en el mismo soporte para portaobjetos 400 a quedar paralelos entre sí.
Reactivo de dispensado continuo
En una implementación, el reactivo 112 puede dispensarse continuamente sobre un sustrato 104 que soporta una muestra biológica 106. La dispensado continuo del reactivo 112 expone la muestra biológica 106 al reactivo fresco 112.
La Figura 5 muestra un método ilustrativo 500 para dispensar continuamente un reactivo 112 de acuerdo con las técnicas de esta descripción. Como se describió anteriormente, el procesamiento de una muestra biológica 106 puede incluir poner en contacto la muestra biológica 106 con un reactivo líquido.
En 502, se calienta un reactivo 112. El reactivo 112 puede calentarse para reducir la viscosidad y mejorar el flujo, para aumentar la velocidad de reacción, disminuir el tiempo de procesamiento, para aumentar la capacidad del reactivo 112 para solvatar otros compuestos, o por otras razones. El reactivo 112 puede calentarse mediante el calentador 120.
En una implementación, el reactivo 112 es una solución de RA que se calienta cerca del punto de ebullición (~95 °C) a través de un calentador de flujo remoto 120 que actúa sobre la solución de RA mientras se bombea hacia un dispensador de reactivo 110. Se pueden emplear temperaturas ligeramente más altas para reducir el tiempo de tratamiento de RA, pero la temperatura de ebullición de una solución acuosa varía con la altitud. Para lograr un grado consistente de recuperación de antígenos con el mismo protocolo de instrumento a instrumento entre laboratorios a nivel del mar y a grandes altitudes (por ejemplo, San Francisco versus Denver), el método 500 puede realizarse a una temperatura que puede lograrse en cualquier lugar que se realice el proceso, independientemente de la altitud. La solución de RA puede calentarse desde la temperatura ambiente hasta su temperatura de trabajo en un solo paso a través del calentador 120, pero esto solo puede lograrse bajo ciertas circunstancias. Una solución de RA a temperatura ambiente (~22 °C) requiere aproximadamente un aumento de temperatura de 75 °C para el tratamiento del portaobjetos, un calentador de 1 kW puede lograrlo en un solo paso de la solución a un régimen de flujo máximo de ~13 ml/seg. Si bien esto es suficiente para el flujo de 12 ml/seg que se requiere para un único soporte de portaobjetos 400 que contiene 12 portaobjetos 402, no será suficiente para dos o más soportes de
portaobjetos 400 que se someten a recuperación de antígeno al mismo tiempo. En algunas configuraciones, no se puede emplear un calentador 120 más potente debido a la limitación de -1800 W de los circuitos de energía estándar de la instalación, que también excluye el uso de varios calentadores de 1 kW que funcionan simultáneamente. Por lo tanto, los límites de los circuitos de energía estándar de la instalación imponen restricciones de diseño.
En 504, se hace que el reactivo fluya desde un depósito a un dispensador de reactivo. Se puede hacer que el reactivo fluya al abrir una trayectoria de fluido y/o al activar una bomba. La trayectoria de fluido puede ser la trayectoria de recirculación como se muestra en cualquiera de las Figuras 1-4.
En 506, se coloca un sustrato que sostiene una muestra biológica en un soporte. En una implementación, el sustrato puede ser un portaobjetos de microscopio 402 que sostiene una sección de tejido en el portaobjetos del microscopio 402 que se coloca en un soporte de portaobjetos 400.
En 508, puede ajustarse una posición del soporte 102 de manera que el sustrato 104 se nivele. El ajuste puede incluir cambiar el nivel del soporte 102 o cambiar el nivel de todo el sistema de procesamiento de muestras biológicas 100 para nivelar el soporte 102.
En 510, el reactivo calentado 112 se dispensa continuamente desde el dispensador de reactivo 110 sobre la muestra biológica 106. Esto puede cubrir la muestra biológica y el sustrato con una capa del reactivo.
Durante la dispensado continuo de un reactivo 112, tal como una solución de RA, una fracción del volumen del reactivo puede perderse por evaporación, lo que aumenta la concentración del reactivo 112 restante. Esto no es un problema si el volumen de trabajo del reactivo 112 es lo suficientemente grande como para adaptarse al aumento de concentración sin afectar significativamente la concentración general. Sin embargo, en algunas implementaciones tales como la recuperación y reutilización de reactivo 112 para procesar múltiples lotes de muestras biológicas 106, la evaporación puede conducir eventualmente a un aumento inaceptable de la concentración del reactivo 112. Por tanto, en algunas implementaciones, el volumen perdido puede reponerse periódicamente para mantener la concentración original mediante la adición de agua destilada 212 o una solución tampón 210, ya sea durante la dispensado de reactivo 112 o después. El volumen de agua destilada 212 o solución tampón 210 necesario para restaurar la concentración original del reactivo 112 puede determinarse de varias formas, que incluyen:
1. monitorear la temperatura y la humedad ambiente junto con el tiempo y la temperatura del proceso del reactivo para calcular la cantidad de evaporación,
2. usar un sensor óptico para monitorear un cambio en el pH a través de un cambio en el color y la densidad óptica de un reactivo que incorpora un colorante sensible al pH, y/o
3. usar un sensor de nivel en un depósito para el reactivo para medir directamente el volumen perdido.
De las tres técnicas, el sensor de nivel también puede usarse para determinar cuándo se ha extraído el volumen de trabajo necesario del reactivo 112 desde un depósito de gran volumen al comienzo del procesamiento y de esa manera desencadenar la transición a la operación de recirculación.
Será evidente para los expertos en la técnica que la temperatura del reactivo 112 puede cubrir un amplio intervalo, por ejemplo, desde la temperatura ambiente hasta el punto de ebullición del reactivo 112. Además, el reactivo 112 puede tener un intervalo amplio de pH, desde extremadamente básico hasta extremadamente ácido. Además, la especie de detergente y la concentración de detergente en el reactivo 112 pueden variar desde ninguna hasta una concentración alta (por ejemplo, -10%). Pueden combinarse múltiples detergentes en un reactivo 112 con el propósito de lograr las características de procesamiento de muestras biológicas deseadas y la formación de espuma. En una implementación, el reactivo 112 puede dispensarse continuamente sobre cada muestra biológica 106 durante la duración del procesamiento. Muchos tipos de procesamientos biológicos, como la recuperación de antígenos, usan soluciones calentadas, por lo que el sistema de procesamiento de muestras biológicas 100 puede incluir el calentador 120 para calentar el reactivo 112 antes de dispensar el reactivo 112 en una muestra biológica 106. El sistema de procesamiento de muestras biológicas 100 también puede dispensar reactivo a temperatura ambiente ya sea mediante la circulación del reactivo 112 sin activar el calentador o mediante la circulación del reactivo 112 a través de una trayectoria que no atraviesa el calentador 120, por ejemplo, como se muestra en la trayectoria de derivación en la Figura 3D.
En 512, el reactivo 112 que fluye desde la muestra biológica 106 se recoge en el receptáculo 108 que se ubica debajo del soporte 102. Aunque el reactivo 112 podría posiblemente dispensarse continuamente sobre el sustrato 104 y luego desecharse inmediatamente, el gran volumen de reactivo 112 que esto requeriría, junto con la gran cantidad de energía necesaria para calentar este volumen de solución desde la temperatura ambiente, hace que sea conveniente recircular el reactivo calentado 112 después de su aplicación a las muestras biológicas 106. Una implementación incorpora la bomba 118, el calentador de flujo continuo 120 que calienta el reactivo 112 a medida que se bombea hacia el dispensador de reactivo 110 que dispensa continuamente el reactivo 112 sobre cada soporte de portaobjetos que se procesa, el receptáculo 108 para recoger la solución de RA mientras sale del soporte de portaobjetos y un sistema de válvula para dirigir el reactivo 112 desde el receptáculo 108 de vuelta al calentador
120 para recalentarlo y volver a aplicarlo a las muestras biológicas 106. Después del llenado inicial del dispensador de reactivo 110 y el receptáculo 108 desde una garrafa de reactivo de gran volumen, una válvula puede cambiar la entrada de la bomba desde la garrafa de reactivo de volumen total a un drenaje 222 en el receptáculo, por tanto, provoca la recirculación del reactivo calentado 112 desde el receptáculo 108.
Para trabajar dentro de la limitación de potencia del calentador de 1 kW que se describió anteriormente, así como también para reducir el consumo de la solución de RA, una técnica recolecta la solución de RA después de que se ha escurrido de los portaobjetos a través del receptáculo 108 debajo del soporte y recircula repetidamente la solución de RA a través del calentador 120 y de vuelta al dispensador de reactivo 110 mediante el uso de un volumen de trabajo de 250-500 ml por soporte 400 de 12 portaobjetos. En un escenario de cuatro soportes de portaobjetos 400 sometidos a RA al mismo tiempo, el sistema de procesamiento de muestras biológicas 100 tiene que calentar ~1,5 litros de la solución de RA a 95 °C y mantener esa temperatura a un régimen de flujo de ~50 ml/seg a través del calentador 120. Con 1 kW de potencia del calentador y un volumen de trabajo de 1,5 L, la solución de RA requiere un mínimo de cuatro pasadas a través del calentador 120 para alcanzar la temperatura de trabajo. Con un régimen de flujo de 50 ml/seg, cada pasada tarda 30 segundos, por lo que se requiere un total de 120 segundos para alcanzar la temperatura de funcionamiento. En la práctica, los 48 portaobjetos también deben calentarse a la temperatura de trabajo y tener una masa térmica combinada equivalente a ~500 ml de solución. Además, una porción del soporte de portaobjetos 400 absorbe el calor de la solución de RA debido al contacto fortuito y la solución de RA pierde calor a la atmósfera durante el proceso de recolección y recirculación. Teniendo en cuenta estos otros disipadores de calor, puede tomar al menos 5 minutos alcanzar la temperatura de trabajo con cuatro soportes de portaobjetos 400 sometidos a RA al mismo tiempo.
En una implementación, se pueden emplear dos formulaciones de solución de RA diferentes de manera que cada soporte de portaobjetos 400 pueda usar la formulación de RA óptima para los portaobjetos cargados en el mismo. Cada solución de RA se calentará mediante un calentador de 1 kW y una bomba dedicados con válvulas que controlan qué dispensador de reactivo 110 recibe qué solución de RA, si corresponde. Una implementación alternativa, como se muestra en la Figura 3D, usa un calentador y una bomba dedicados para cada uno de los dispensadores de reactivo 110 en lugar de para cada una de las dos soluciones de RA, para intercambiar de esta manera el costo de calentadores y bombas adicionales por una lógica de control y plomería muy simplificada. Independientemente de la arquitectura del calentador que se emplea, surge el problema de que dos calentadores de 1 kW no pueden, sin alguna modificación en el sistema, estar en funcionamiento al mismo tiempo debido a las restricciones de presupuesto de energía de los circuitos de red de distribución eléctrica de CA estándar. El uso de calentadores de menor potencia extiende el tiempo necesario para alcanzar la temperatura de trabajo al comienzo del proceso de RA. Una técnica para abordar la necesidad de que varios calentadores funcionen en paralelo es una estrategia de multiplexación por división de tiempo en la que cada uno de los N calentadores funcionará con un ciclo de trabajo que nunca exceda 1/N. La energía se envía secuencialmente a cada uno de los N calentadores con una resolución de división de tiempo que limita los oscilaciones de temperatura en las soluciones de RA a menos de un rango de umbral que puede ser de 1, 2, 3, 4 o 5 °C. Durante el período de habilitación de energía de un calentador dado, su funcionamiento puede controlarse por un sistema proporcional/integrativo/derivado (PID) que recibe retroalimentación de un primer sensor de temperatura en la salida del calentador y un segundo sensor de temperatura en la entrada del calentador. Un controlador PID calcula continuamente un valor de error e(t) como la diferencia entre una temperatura deseada y una temperatura medida, y aplica una corrección en base a términos proporcionales, integrales y derivados (a veces se denomina P, I y D respectivamente) que dan su nombre al tipo de controlador.
En una implementación, el fluido en el receptáculo 108 y el dispensador de reactivo 110 actúa como el volumen de trabajo de la solución de reactivo. Dado que el dispensador de reactivo 110 y las tuberías son malos conductores de calor, la mayor parte del calor perdido en el procesamiento de la muestra biológica se pierde del reactivo 112 expuesto en el sustrato 104 y en el receptáculo 108. Las implementaciones alternativas pueden incorporar un tanque temporal (es decir, un depósito pequeño) en el sistema de recirculación que permite que el receptáculo 108 funcione con un volumen mínimo de reactivo calentado 112 para reducir la pérdida de calor y al mismo tiempo tener suficiente volumen de trabajo para que el sistema funcione de manera confiable. Otras implementaciones pueden usar la garrafa de reactivo de gran volumen en sí como el tanque temporal y suprimir la válvula (por ejemplo, el selector giratorio 206) necesaria para cambiar del llenado inicial a la recirculación, intercambiando plomería simplificada por tiempos de calentamiento inicial más largos debido al mayor volumen de reactivo calentado 112. En tales implementaciones, el reactivo 112 se puede precalentar con un calentador de inmersión como se muestra en la Figura 3B o con un sistema de calentamiento de circuito cerrado separado como se muestra en la Figura 3C. Calentar el reactivo 112 en la garrafa de gran volumen puede reducir o eliminar la necesidad del calentador directo 120.
También se contemplan sistemas que incorporan múltiples implementaciones diferentes descritas anteriormente y un operador puede cambiar dichos sistemas de una configuración a otra. También se contempla que pueda incorporarse una válvula selectora de recirculación (por ejemplo, el selector de recirculación 218) para permitir que el receptáculo 108 se llene con el reactivo 112 en lugar de enviar el reactivo 112 directamente al dispensador de reactivo 110 para dispensarlo sobre el sustrato 104. Esta implementación permitiría precalentar el reactivo 112 mediante la recirculación a través del calentador 120 durante un proceso de desparafinado (antes de que sea
necesario aplicar el reactivo 112 a las muestras biológicas 106), para ahorrar de esta manera tiempo de tratamiento de portaobjetos de un extremo a otro.
Después del proceso de RA, la solución de RA se descarta o se bombea de nuevo a la garrafa de la solución de gran volumen para su reutilización, en dependencia de la preferencia del operador.
El RA de dispensado continuo (u otro tipo de reactivo 112) como se describe en esta descripción tiene las siguientes características:
1. es térmicamente eficiente porque el RA caliente se aplica directamente a la sección de tejido que se procesa en lugar de calentar el RA indirectamente desde debajo de un portaobjetos,
2. permite el calentamiento remoto de la solución de RA para aislar el (los) elemento(s) de calentamiento del ambiente húmedo y corrosivo en las proximidades de los portaobjetos,
3. elimina la necesidad de una cubierta de portaobjetos para evitar el secado del tejido, lo que reduce la complejidad y el desperdicio del proceso,
4. acelera el proceso de RA porque el movimiento relativo constante entre la solución de RA y el tejido tiene una cinética de reacción favorable en comparación con un baño de solución de RA estático, y
5. aumenta la uniformidad de la tinción del tejido al inundar constantemente todo el portaobjetos con solución RA caliente, para reducir de esta manera el gradiente de temperatura de la solución RA a través del portaobjetos. Desparafinado de aceite mineral
El aceite mineral ligero disuelve la cera de parafina a temperatura ambiente sin necesidad de agitación hasta una concentración saturante de ~2 % (v/v). Para un volumen de 1 ml de aceite mineral ligero, esto corresponde a la disolución de hasta 20 pl de cera en saturación. La sección de tejido más grande que puede acomodar un portaobjetos de microscopio estándar es de aproximadamente 5 cm de largo por 2 cm de ancho y típicamente tiene un grosor de menos de 5 pm. Una sección sólida de cera con estas dimensiones tiene un volumen de 5 pl, de los cuales una fracción significativa se compone por tejido en lugar de cera. Como resultado, 1 ml de aceite mineral tiene al menos cuatro veces la capacidad de transporte de la cera necesaria para una sección de tejido en un portaobjetos de microscopio estándar.
Por "cera" se entiende una composición que se usa en la técnica histoquímica para incorporar muestras biológicas para análisis histoquímicos, o de otro tipo que es sólida a temperatura ambiente. Una cera puede consistir en una mezcla compleja de hidrocarburos superiores que a menudo incluyen ésteres de ácidos grasos superiores y glicoles superiores. La cera, como se usa en el presente documento, puede ser de origen natural o sintético. Una cera puede contener opcionalmente aditivos que mejoran sus propiedades de incorporación de muestras. La parafina es un ejemplo de cera mineral que se usa comúnmente en el campo histoquímico. La parafina se prepara típicamente mediante la destilación de petróleo y es una mezcla de hidrocarburos saturados principalmente sólidos. La parafina es un sólido blando, blanco o incoloro que se deriva del petróleo, el carbón o la pizarra bituminosa, que consiste en una mezcla de moléculas de hidrocarburos que contienen entre veinte y cuarenta átomos de carbono. Es sólida a temperatura ambiente y comienza a fundirse por encima de aproximadamente 37 °C; su punto de ebullición es > 370 °C.
En este contexto, "el aceite mineral ligero" es una mezcla de alcanos superiores que tienen nueve o más átomos de carbono, alcanos superiores que tienen de 9 a 40 átomos de carbono, cicloalcanos o una combinación de los mismos. En una implementación, se dispensa aproximadamente 1 ml de aceite mineral ligero en cada portaobjetos, que se soporta en una orientación plana y nivelada. El aceite mineral ligero se dispersa espontáneamente sobre el portaobjetos y el tejido. El aceite mineral ligero comienza a disolver la cera sin necesidad de temperaturas elevadas o tiempos de incubación prolongados.
La Figura 6 muestra un método ilustrativo 600 para desparafinar una muestra biológica incorporada en cera, como una muestra de tejido fijada.
En 602, se calienta un reactivo 112. El reactivo 112 puede ser una solución de RA u otro reactivo que deba aplicarse a muestras biológicas desparafinadas.
En 604, un sustrato 104 que soporta la muestra biológica incorporada en cera se coloca en un soporte 102. El sustrato 104 puede ser un portaobjetos de microscopio y el soporte 102 puede ser un soporte para portaobjetos. En 606, el soporte 102 se ajusta para nivelar el sustrato 104. La nivelación del soporte 102 puede realizarse en algunas implementaciones mediante el ajuste del nivel de un bastidor estructural del instrumento como se describe a continuación.
En 608, se dispensa aceite mineral ligero 116 sobre la muestra biológica incorporada en cera. El aceite mineral ligero 116 puede dispensarse mediante el dispensador de reactivo 110.
En 610, el aceite mineral ligero procede de la muestra biológica incorporada en cera al dispensar el reactivo calentado 112 desde un dispensador de reactivo sobre la muestra biológica incorporada en cera. Después del desparafinado, el aceite mineral ligero puede eliminarse mediante el lavando del sustrato 104 con otro líquido. En una implementación, el aceite mineral ligero 116 se desplaza de la muestra biológica 106, el sustrato 104 y el soporte 102 mediante el lavando con la solución de reactivo calentado 112, que a su vez se escurre del sustrato 104 a medida que se aplica continuamente. Alternativamente, el aceite mineral ligero puede eliminarse mediante el lavado con agua destilada tibia o solución tampón.
El proceso de recuperación de antígeno, u otra aplicación de un reactivo 112, puede realizarse mediante el uso de la dispensado continuo de un reactivo calentado sobre las muestras biológicas 106 para todo, o la mayor parte de un ciclo de procesamiento. El reactivo 112 puede usarse para lavar el aceite mineral ligero de cualquier muestra biológica 106 que se haya desparafinado previamente.
En 612, el aceite mineral ligero y el reactivo 112 se recogen en un receptáculo 108 debajo del sustrato 102 que soporta las muestras biológicas 106. En algunas implementaciones, el reactivo 112 es una solución acuosa que tiene una densidad mayor que el aceite mineral ligero. Por lo tanto, el aceite mineral ligero flotará sobre el reactivo 112 en el receptáculo 108. La capa de aceite mineral ligero puede proporcionar una capa de aislamiento térmico que atrapa algo del calor en el reactivo 112 dentro del receptáculo 108. La reducción de la pérdida de calor del reactivo 112 en el receptáculo 108 reduce la cantidad de energía necesaria para recalentar el reactivo 112 a una temperatura objetivo.
En 614, se hace que el reactivo 112 calentado fluya desde el receptáculo 108 de regreso al dispensador de reactivo. El reactivo 112 puede recircularse al abrir una trayectoria de fluido desde el receptáculo 108 al dispensador de reactivo o al activar una bomba que usa un camino de fluido ya abierto para mover el reactivo 112. La trayectoria del fluido puede incluir un calentador de flujo continuo 120 que calienta el reactivo.
Sistema de energía híbrido
La figura 7 muestra una vista esquemática de un sistema de energía híbrida 700 que permite que el sistema de procesamiento de muestras biológicas 100 funcione durante un tiempo limitado a un nivel de consumo de energía máximo que excede la energía disponible de la fuente de energía externa 702. La fuente de alimentación externa 702 puede ser una salida de corriente u otra conexión al sistema eléctrico de una instalación. Por lo tanto, la fuente de energía externa 702 puede ser un circuito de red de distribución eléctrica de CA. En algunas implementaciones, la fuente de energía externa 702 puede ser un generador, una pila de combustible u otra fuente de energía dedicada total o parcialmente a alimentar el sistema de procesamiento de muestras biológicas.
En Los Estados Unidos y en muchas partes del mundo, un circuito eléctrico estándar no puede entregar continuamente mucho más de 1800W. Para un sistema que entrega una solución de RA calentada a secciones de tejido como se describe en el presente documento, cuando se consideran los requisitos de energía del resto del instrumento, se impone un límite práctico de RA en 30 portaobjetos a la vez. Esto limita el tamaño de lote de un ciclo de procesamiento a solo 30 portaobjetos. El sistema de energía híbrida 700 que se describe en el presente documento puede abordar esa limitación al proporcionar energía adicional en los momentos de máxima necesidad. El sistema de recuperación de antígeno que se describe en el presente documento usa diferentes porciones de energía durante diferentes partes del ciclo de procesamiento. Al tomar la recuperación de antígeno como ejemplo, y no como limitación, la aplicación de una solución de RA calentada constituye típicamente solo 30-45 minutos de una duración total del proceso de desparafinado/recuperación de antígeno/tinción de 150-250 minutos. Debido a la necesidad de calentar los portaobjetos y/o la solución de recuperación de antígeno durante la recuperación de antígeno, la gran mayoría del consumo de energía del instrumento ocurre durante una primera parte del ciclo de procesamiento, la etapa de recuperación de antígeno, debido a las demandas de energía del calentador 120. Por lo tanto, la capacidad del portaobjetos de los instrumentos convencionales viene dada por la demanda de energía máxima durante la recuperación del antígeno. Sin embargo, la corta duración de la etapa de recuperación de antígeno en relación con la duración de una segunda parte del ciclo de procesamiento con menores demandas de energía hace posible usar un dispositivo de almacenamiento de energía 704 para exceder temporalmente la energía disponible de la fuente de energía externa 702. Una vez que la etapa de rA ha terminado, la demanda de energía relativamente baja (en comparación con la máxima) del instrumento permite subsecuentemente que el dispositivo de almacenamiento de energía 704 se recargue antes de que se complete el proceso de tinción, lo que permite que se inicie una serie de tinciones posteriores y con la capacidad de usar el dispositivo de almacenamiento de energía 704 una vez más. Un instrumento con el diseño de esta manera permite el uso de calentadores 120 más potentes para un funcionamiento más rápido y/o calentadores más numerosos para permitir el procesamiento de más muestras biológicas en paralelo. Esta necesidad de potencia máxima durante sólo una parte de un ciclo operativo no es exclusiva de este sistema de recuperación de antígeno, y el sistema de potencia híbrido que se describe en el presente documento puede usarse con otros instrumentos no relacionados con la recuperación de antígeno.
El sistema de energía híbrida 700 puede consumir más energía de la fuente de energía externa 702 que la que se consume mediante el instrumento durante las operaciones que no usan el calentador 120. La energía adicional se
almacena mediante el instrumento o mediante un dispositivo auxiliar separado del instrumento principal en el dispositivo de almacenamiento de energía 704. La energía puede almacenarse en el dispositivo de almacenamiento 704 de manera eléctrica, química, mecánica o por otros medios. La energía eléctrica puede almacenarse en una batería u otro mecanismo para almacenar energía eléctrica conocida por los expertos en la técnica. Se puede usar cualquier tipo de medio de almacenamiento recargable adecuado, como una batería de fosfato de litio-hierromagnesio, una batería de iones de litio, una batería de polímero de litio, una batería de plomo ácido, una batería de hidruro níquel-metálico (NiMH), una batería de níquel cadmio (NiCd), un supercondensador, etc. La energía química puede almacenarse, por ejemplo, mediante la hidrólisis del agua en hidrógeno y oxígeno en una pila de combustible. La energía mecánica se puede almacenar mediante cualquiera de las múltiples técnicas que se conocen por los expertos en la técnica, como un volante, elevación de una masa, bombear agua a una ubicación más alta, almacenar aire comprimido, etc. Al tener energía almacenada, el sistema de energía híbrida 700 es capaz de consumir tanto la fuente de energía externa 702 como el dispositivo de almacenamiento de energía 704 cuando los calentadores 120 consumen corriente.
Un interruptor 706 puede dirigir la energía proveniente de la fuente de energía externa 702 a uno o ambos de los sistemas restantes del instrumento o al dispositivo de almacenamiento de energía 704. En una implementación, el interruptor 706 puede ser un inversor-cargador "híbrido". Un ejemplo es el Magnum MSH4024M de Sensata Technologies que puede combinarse con baterías recargables como el dispositivo de almacenamiento de energía 704. El inversor-cargador híbrido puede conectarse a un circuito de red de distribución eléctrica de CA como fuente de alimentación externa 702. El inversor-cargador híbrido puede suministrar energía a las baterías y suministrar energía CA al instrumento. A diferencia de un inversor-cargador convencional, que alimenta una carga de CA ya sea mediante el paso a través de la energía de CA del circuito principal o al invertir la energía de CC de la batería, un inversor-cargador híbrido puede alimentar una carga de CA al extraer tanto de la batería como del circuito de red de distribución eléctrica simultáneamente. Al hacerlo, el inversor-cargador híbrido puede suministrar más energía al instrumento de lo que permitiría cualquier fuente de energía por sí sola. Por lo tanto, cuando el instrumento extrae una carga mayor que una carga umbral, que puede establecerse como la carga que puede soportarse únicamente por la fuente de energía externa 702 o una fracción de la misma, el inversor-cargador híbrido puede dirigir la electricidad desde el dispositivo de almacenamiento de energía 704 a los sistemas eléctricos del instrumento.
Por ejemplo, un instrumento con capacidad de 48 portaobjetos que incorpora cuatro calentadores de 750 W requiere 3000 W de energía del calentador. Un circuito de red de distribución eléctrica típico en los Estados Unidos puede suministrar 15 A de corriente a 120 V nominales, para un total de 1800 W, lo que deja un déficit de energía de 1200 W. Por lo tanto, los calentadores constituyen una carga que es mayor que la que puede servir la fuente de energía externa. Típicamente, también se deben presupuestar varios cientos de vatios para alimentar las otras funciones del instrumento, por lo que el déficit de energía efectivo es de aproximadamente 1500 W. En una implementación, el inversor/cargador híbrido 706 puede conectarse a un sistema de batería nominal de 24VCC 704. Para cubrir el déficit de 1500 W, las baterías deben suministrar al menos 62,5 A de corriente. La capacidad de la batería generalmente se especifica en amperios por hora y debido a que la etapa de recuperación de antígeno requiere 45 minutos, el sistema de batería en este ejemplo debe tener una capacidad de al menos 47 Ah.
El inversor-cargador híbrido 706 puede configurarse para ejecutarse en un modo que priorice el uso de energía de CA de la fuente de energía externa 702 sobre el uso de energía de CC de un dispositivo de almacenamiento de energía 704. La lógica de control puede hacer que el inversor-cargador híbrido 706 extraiga corriente del dispositivo de almacenamiento de energía 704 solo después de que la demanda de energía del instrumento exceda un umbral de amperios establecido (por ejemplo, 15 A) y solo hasta el grado en que la demanda exceda el umbral. El inversorcargador híbrido 706 puede entonces comenzar a extraer electricidad del dispositivo de almacenamiento de energía 704 para mantener una salida de voltaje establecida (por ejemplo, 120 V) que se requiere por el instrumento. La lógica de control ajustará el uso de electricidad del dispositivo de almacenamiento de energía 704 para mantener el voltaje establecido a medida que cambia la carga del instrumento. Sin embargo, si la fuente de energía externa 702 se detiene, como en un corte de energía, la lógica de control puede cambiar el funcionamiento del inversor-cargador híbrido 706 para consumir exclusivamente desde el dispositivo de almacenamiento de energía 704 hasta que la energía de CA regrese o el dispositivo almacenamiento de energía 704 se agote. Si el dispositivo de almacenamiento de energía 704 se agota totalmente o parcialmente y la carga que se extrae mediante el instrumento es menor que la que se proporciona por la fuente de energía externa 702, la lógica de control usará la fuente de energía externa 702 para recargar el dispositivo de almacenamiento de energía 704. La carga que se extrae a través del instrumento cuando el calentador 120 no está en uso puede ser de aproximadamente 200 - 400 W, que es mucho menos del 50% de los 1800 W que puede suministrarse a través de la fuente de energía externa 702 e incluso puede ser menos del 25% de la carga que puede soportar la fuente de alimentación externa 702.
La tecnología de batería específica que se emplea influye en gran medida en el tamaño de un banco de baterías que puede usarse como dispositivo de almacenamiento de energía 704. Por ejemplo, las baterías de plomo ácido inundadas (FLA) no se pueden descargar por debajo del 50% de su capacidad nominal sin reducir significativamente el número de ciclos de carga y descarga que pueden tolerar, por lo que un sistema de batería FLA debe tener al menos el doble de los requisitos de capacidad nominal, aproximadamente 100 Ah en este ejemplo. Además, la capacidad de una batería FLA se especifica típicamente a una velocidad de descarga que agotaría completamente las baterías en 20 horas. En el ejemplo actual, la descarga completa ocurriría en 90 minutos, por lo que la capacidad
real de la batería FLA puede ser solo el 60% de la velocidad de 20 horas. Esto significa que la capacidad necesaria de la batería debe aumentar aún más hasta aproximadamente 165 Ah, lo que aumenta el tamaño, el peso y el costo del sistema. Además de las consideraciones de profundidad y velocidad de descarga, las limitaciones en la velocidad de carga pueden afectar la utilidad del sistema. En el caso de las baterías FLA, la velocidad de carga máxima permitida es típicamente el 10% de la velocidad de descarga de 20 horas. Una batería de 165 Ah que se descarga al 50% requerirá más de 82,5 amperios por hora durante la recarga y, dado que el 10% de la velocidad de descarga de 20 horas corresponde a 33 A, la recarga requerirá un mínimo de 2,5 horas. Sin embargo, las baterías FLA no se pueden recargar completamente a la velocidad máxima de carga y requieren una "carga flotante" lenta para el -30% final de su capacidad. Como resultado, las baterías FLA comúnmente requieren cinco horas o más para cargarse completamente después de una descarga del 50%. Esto requeriría que el operador del teñidor de portaobjetos esperara una hora o más después del procesamiento de un lote de portaobjetos antes de ejecutar un lote de portaobjetos posterior.
Una alternativa a las baterías FLA son las baterías de litio-hierro-fosfato-magnesio (LiFeMgPO4). Estas baterías típicamente son mucho más pequeñas y livianas para la misma capacidad que las baterías FLA y su capacidad de descarga es en gran medida independiente de la velocidad de descarga. Un ejemplo de batería adecuada para satisfacer las necesidades de energía de 47 Ah de un instrumento de tinción de portaobjetos sería la Valence U27-24XP, que tiene una capacidad de 69 Ah. En funcionamiento, esta batería se descargaría en un -70% pero aún proporcionaría más de 5000 ciclos de carga y descarga, lo que supera las necesidades anticipadas de un dispositivo de procesamiento de muestras biológicas durante la vida útil del instrumento. Las baterías LiFeMgPO4 pueden recargarse a la mitad de su capacidad nominal, lo que permite una recarga completa en 2,5 horas, incluyendo un período de equilibrio de carga de las celdas que componen la batería. Este breve ciclo de recarga elimina la necesidad de cualquier período de espera después de la tinción de un lote de portaobjetos.
Otros factores que afectan la capacidad necesaria de la batería incluyen el voltaje de la red de distribución eléctrica real en lugar del nominal, la eficiencia del inversor, el voltaje de la batería real en lugar del nominal durante el transcurso de la descarga, la duración de cualquier período de precalentamiento de RA, el ciclo de trabajo de los calentadores necesario para mantener la temperatura de RA durante el funcionamiento, las necesidades reales de energía del resto del instrumento, la temperatura del entorno operativo y muchos otros factores.
Sistema de autonivelación
La Figura 8 muestra un sistema de procesamiento biológico que incluye un sistema de autonivelación 800 de acuerdo con la presente invención. Un bastidor estructural del instrumento 802 se soporta mediante uno o más soportes ajustables 804. Los soportes ajustables 804, pueden implementarse como patas ajustables, patas extensibles motorizadas, levas giratorias, cojines neumáticos inflables, cables de longitud ajustable que soportan el bastidor estructural del instrumento 802 desde arriba, o cualquier otro tipo de soporte para el bastidor estructural del instrumento 802. El bastidor estructural del instrumento 802 puede soportar cualquiera de los instrumentos o dispositivos que se describen en el presente documento, como el sistema de procesamiento de muestras biológicas. Cada uno de los soportes ajustables 804 soporta al menos una porción del peso del sistema de procesamiento de muestras biológicas u otros instrumentos. Uno o más soportes ajustables 804 pueden combinarse con un inclinómetro (por ejemplo, un inclinómetro de alta resolución de dos ejes) 806, que proporciona retroalimentación a un sistema de control que impulsa los soportes ajustables 804 hacia arriba o hacia abajo según sea necesario para minimizar el ángulo del inclinómetro en relación con gravedad en ambos ejes de apoyo 808 normal al eje gravitacional. El inclinómetro 806 puede montarse de manera que los dos ejes que detecta sean paralelos al plano de un soporte 810 para muestras biológicas. En una implementación, el inclinómetro 806 puede montarse en el bastidor estructural del instrumento 802 próximo al soporte 810 de manera que se minimice cualquier flexión en el bastidor estructural del instrumento 802. Al ubicar el inclinómetro 806 y el soporte 802 uno cerca del otro en la misma estructura arrugada, el error de nivelación que se detecte mediante el inclinómetro 806 es indicativo de un error de nivelación para el soporte 802.
En su forma más básica, el sistema de autonivelación 800 es semiautomático y consta de tres soportes ajustables 804, un inclinómetro de doble eje 806 y un sistema de retroalimentación del usuario que indica cuál de los soportes necesita extenderse o retraerse para poder nivelar el instrumento en relación con la atracción gravitacional de la Tierra (u otro entorno si el instrumento se usa en un entorno con diferente gravedad). Los propios soportes ajustables 804 pueden ajustarse manualmente. Un mecanismo para ajustar manualmente la altura de una pata es un pie montado en el extremo de un tornillo de ajuste que se gira para extender o retraer el pie en relación con el bastidor estructural del instrumento 802 en el que se monta el soporte ajustable 804.
Si se implementa con tres soportes ajustables 804, los soportes ajustables 804 forman necesariamente un triángulo, que debe encerrar el centro de gravedad del instrumento en todas las circunstancias (es decir, independientemente de la distribución de los reactivos que fluyen dentro del instrumento o la ubicación de los componentes mecánicos en movimiento, tales como un robot de aspiración y dispensado de líquidos). El inclinómetro 806 puede orientarse de manera que uno de sus ejes de detección interseque la posición de uno de los soportes (por ejemplo, una pata primaria) y biseque sustancialmente el borde del triángulo que se forma por los dos soportes secundarios restantes. En esta disposición, el inclinómetro 806 detectará cambios de nivel debido al ajuste de la pata primaria
sustancialmente independiente de los ajustes de las patas secundarias. El inclinómetro 806 mide el ángulo de inclinación del bastidor estructural del instrumento 802 con relación a la fuerza de gravedad. El inclinómetro 806 puede medir la inclinación a lo largo de un eje sustancialmente paralelo a uno de los ejes de soporte 808. Esta información, en combinación con el conocimiento de la distancia entre los soportes y el paso de sus tornillos de ajuste, permite calcular el número de vueltas de cada apoyo necesarias para nivelar el instrumento en todos los ejes de apoyo 808. La nivelación del eje que se forma por los dos apoyos secundarios se puede conseguir al extender uno de ellos, al retraer el otro, o una combinación de los dos. En la práctica, uno de los tres soportes ajustables 804 es a menudo mucho menos accesible que los otros dos (es decir, cerca del centro de la parte posterior del instrumento) y, por lo tanto, se asigna como uno de los dos soportes secundarios. El soporte menos accesible puede ajustarse al centro de su rango antes de instalar el instrumento y, todos los ajustes para nivelar el instrumento después de la instalación se realizan mediante el uso de los dos soportes más accesibles.
Como se mencionó anteriormente, el sistema de autonivelación 800 puede implementarse con tres soportes que se disponen en un triángulo siempre que el triángulo rodee el centro de gravedad del instrumento. Sin embargo, esto puede ser difícil de lograr debido al hecho de que los instrumentos comúnmente incorporan componentes móviles pesados (por ejemplo, robots dispensadores de líquido), los depósitos de líquido dentro del instrumento pueden llenarse en diferentes grados en diferentes momentos de fuentes que no se soportan por el bastidor estructural del instrumento 802 (por ejemplo, tanques de almacenamiento de grandes volúmenes que se colocan al lado del instrumento), y el (los) usuario(s) pueden colocar objetos de peso desconocido en diferentes lugares encima del instrumento. Agregar restricciones en la ubicación de los soportes ajustables 804 se debe a la colocación de otros componentes en el bastidor estructural del instrumento 802 y puede resultar difícil o imposible asegurar que el centro de gravedad se capture mediante la configuración de soporte triangular en todas las condiciones. Una solución simple es emplear un cuarto soporte y colocar los soportes cerca de las esquinas del bastidor estructural del instrumento 802. Para ajustar ambos ejes del soporte 808, al menos tres soportes deben ser ajustables y el cuarto soporte puede ser fijo. Si los soportes se disponen en un rectángulo (a diferencia de un polígono cuadrilátero general), la nivelación en un eje será independiente de la nivelación en el eje ortogonal. El uso de un cuarto soporte motorizado en lugar de un soporte fijo permite el control automatizado tanto de la altura como de la nivelación del instrumento.
Un sistema de retroalimentación que indica qué soporte o soportes ajustables 804 ajustar, puede indicar la necesidad de ajuste y en algunas implementaciones también puede indicar cuánto ajustar el soporte o soportes ajustables 804. El sistema de retroalimentación puede ser una pantalla dedicada que se incorpora en el instrumento o puede tomar la forma de una interfaz de programa informático de usuario que se implementa en un sistema informático que se conecta al instrumento. Los inclinómetros 806 promedios se pueden leer a una velocidad de al menos una vez por segundo, lo que permite actualizaciones en tiempo real del sistema de retroalimentación a medida que el instrumento está en proceso de nivelación. El sistema de retroalimentación puede usarse con sistemas de autonivelación manuales 800, semiautomáticos o totalmente automatizados.
Un sistema de nivelación completamente automatizado 800 puede implementarse al reemplazar el soporte de ajuste manual primario y al menos uno de los soportes de ajuste manual secundario con patas extensibles motorizadas. Las patas extensibles motorizadas se controlan mediante el sistema de retroalimentación a través de un circuito de control de retroalimentación, además o en lugar de proporcionar retroalimentación visual, auditiva y/o de otro tipo al usuario, en cuanto al grado de nivelación del sistema. Si las patas extensibles motorizadas incorporan motores por etapas, sensores ópticos giratorios, sensores de efecto Hall, un potenciómetro u otros medios para medir y/o controlar el número de vueltas de un tornillo de pata, el sistema de retroalimentación puede controlar los motores de manera análoga para indicar el número de vueltas de un soporte manual para nivelar el instrumento. Alternativamente, el sistema de retroalimentación puede usar la información directamente desde el inclinómetro como señal de error en un circuito de retroalimentación negativa para controlar los motores y minimizar el error de nivelación en ambos ejes sin considerar el paso de los tornillos de los soportes o la distancia entre ellos. En algunas implementaciones, puede usase un microprocesador para calcular la cantidad de ajuste necesario y comunicarlo a los motores que controlan los soportes ajustables motorizados.
Si se tiene en cuenta el costo, se pueden motorizar menos de todos los soportes ajustables 804. La nivelación totalmente automatizada es posible si tanto el soporte primario como el soporte secundario menos accesible son soportes extensibles motorizados. Esto facilita el ajuste manual del segundo soporte secundario en los casos en que la superficie de soporte del instrumento está muy inclinada. Alternativamente, para un instrumento de tres patas, las tres patas pueden ser patas extensibles motorizadas para permitir no solo una nivelación completamente automatizada sino también un control automático de la altura del instrumento.
El bastidor estructural del instrumento 802 se nivela para mantener una muestra biológica en una orientación nivelada para su procesamiento. En una implementación, un soporte 810 para la muestra biológica se une al bastidor estructural del instrumento 802 de tal manera que la orientación del soporte 810 es constante en relación con la orientación del bastidor estructural del instrumento 802. En esta implementación, la nivelación del bastidor estructural del instrumento 802 puede realizarse en base a un nivel del soporte 810 con relación a la atracción gravitacional en lugar de un nivel del bastidor estructural 802 en sí mismo. El soporte 810 puede implementarse
como cualquiera de los soportes que se describen en esta descripción, tal como un soporte para portaobjetos que puede contener uno o más portaobjetos de microscopio.
Claims (14)
1. Un sistema de procesamiento de muestras biológicas que comprende:
a) un soporte que se configura para sujetar un sustrato en una orientación sustancialmente nivelada con relación a la gravedad;
b) un depósito para aceite mineral ligero;
c) un dispensador de aceite para dispensar el aceite mineral ligero desde el depósito sobre el sustrato en el soporte, de manera que una superficie del sustrato se cubra con el aceite mineral ligero, el dispensador de aceite se ubica encima del soporte y en comunicación de fluidos con el depósito;
d) un dispensador de reactivo se ubica encima del soporte y se configura para dispensar un reactivo calentado sobre el sustrato de manera que una superficie del sustrato se cubra con una capa del reactivo; e) un receptáculo se ubica debajo del soporte y se configura para recoger el aceite mineral ligero y el reactivo que fluye del sustrato de manera que una capa de aceite mineral ligero cubre el reactivo en el receptáculo; y
f) una trayectoria de fluido que conecta el receptáculo al dispensador de reactivo para recircular el reactivo,
caracterizado porque el sistema de procesamiento de muestras biológicas comprende además:
g) un soporte ajustable que soporta una porción del peso del sistema de procesamiento de muestras biológicas;
h) un motor que se configura para ajustar el soporte regulable; y
i) un inclinómetro en comunicación electrónica con el motor y que se configura para mantener el soporte en la orientación sustancialmente nivelada con relación a la gravedad al ajustar el soporte ajustable.
2. El sistema de procesamiento de muestras biológicas de la reivindicación 1, que comprende además un calentador que se configura para calentar el reactivo y se ubica en la trayectoria del fluido que conecta el receptáculo al dispensador de reactivo.
3. El sistema de procesamiento de muestras biológicas de la reivindicación 2, que comprende además una fuente de energía híbrida que se configura para proporcionar energía al calentador tanto desde un circuito de red como desde una fuente de energía almacenada.
4. El sistema de procesamiento de muestras biológicas de la reivindicación 3, que comprende además un inversor/cargador híbrido que se acopla eléctricamente al circuito de red de distribución eléctrica, el sistema de procesamiento de muestras biológicas y la fuente de energía almacenada.
5. El sistema de procesamiento de muestras biológicas de cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que el dispensador de reactivo comprende un colector que tiene una pluralidad de orificios con un primer orificio que se ubica sobre el sustrato y un segundo orificio que se ubica sobre un sustrato adicional.
6. El sistema de procesamiento de muestras biológicas de cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que la muestra biológica comprende una sección de tejido incorporada en cera y el reactivo comprende una solución de recuperación de antígeno (RA).
7. El sistema de procesamiento de muestras biológicas de la reivindicación 1, que comprende además un circuito de control que se acopla comunicativamente al soporte ajustable y al inclinómetro, un circuito de control que forma el ciclo de control de retroalimentación que ajusta el soporte ajustable en respuesta a las señales del inclinómetro.
8. Un método para preparar una muestra biológica que comprende:
a) colocar un sustrato que soporte una muestra biológica en un soporte;
b) dispensar aceite mineral ligero sobre la muestra biológica;
c) calentar un reactivo;
d) hacer que el reactivo fluya desde un depósito a un dispensador de reactivo;
e) retirar el aceite mineral ligero de la muestra biológica al dispensar el reactivo del dispensador de reactivo sobre la muestra biológica de manera que la muestra biológica y el sustrato se cubran con una capa de reactivo; y
f) recoger el aceite mineral ligero y el reactivo que fluye de la muestra biológica en un receptáculo que se ubica debajo del soporte de manera que el aceite mineral ligero forme una capa sobre la superficie del reactivo en el receptáculo,
caracterizado porque el sistema de procesamiento de muestras biológicas comprende además:
g) un soporte ajustable que soporta una porción del peso del sistema de procesamiento de muestras biológicas;
h) un motor que se configura para ajustar el soporte regulable; y
i) un inclinómetro en comunicación electrónica con el motor y que se configura para mantener el soporte en la orientación sustancialmente nivelada con relación a la gravedad al ajustar el soporte ajustable.
9. El método de la reivindicación 8, que comprende además, hacer que el reactivo fluya a través de una trayectoria de fluido desde el receptáculo hasta el dispensador de reactivo recirculando de esta manera el reactivo.
10. El método de la reivindicación 8 o 9, en el que el reactivo contiene un agente espumante y la dispensado del reactivo calentado comprende generar una capa de espuma sobre la muestra biológica desparafinada.
11. El método de la reivindicación 8 o 9, que comprende además ajustar una posición del soporte en respuesta a una señal de un inclinómetro de manera que el sustrato se nivele con relación a la gravedad al cambiar la altura de un soporte ajustable que soporta una porción de un peso de un sistema de procesamiento de muestras biológicas que comprende el soporte.
12. El método de la reivindicación 8 o 9, que comprende además cambiar una fuente de energía desde un circuito de red de distribución eléctrica tanto al circuito de red de distribución eléctrica como a una fuente de energía almacenada en respuesta a la activación de un calentador para calentar el reactivo.
13. El método de la reivindicación 12, que comprende además determinar que el calentador absorbe una carga mayor que una carga que se soporta por la fuente de energía externa.
14. El método de la reivindicación 8 o 9, que además comprende:
a) determinar que un sistema de procesamiento de muestras biológicas que comprende el soporte absorbe una carga menor que una carga que soporta una fuente de energía externa; y
b) cargar una batería recargable desde la fuente de alimentación externa.
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