ES3022807T3 - Automatic pipetting device for transferring samples and/or reagents and method for transferring liquid samples and/or reagents - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un método y a un dispositivo para transferir automáticamente muestras y/o reactivos desde recipientes de muestras (921) y/o recipientes de reactivos (951a, 951b) a al menos un recipiente receptor (201), por ejemplo de un analizador para analizar muestras líquidas, en donde una pipeta móvil (300a; 300b) del dispositivo de pipeteo se puede mover en una primera dirección (x) y tiene al menos una primera aguja de pipeteo (301a1, 301b1), que se puede mover a lo largo de un brazo (304a, 304b) de la pipeta (300a; 300b) en una segunda dirección (y) sustancialmente normal a la primera dirección (x) y se puede bajar (z) a los recipientes individuales. De acuerdo con la invención, el brazo (304a; 304b) de la pipeta móvil (300a; 300b) tiene al menos una segunda aguja de pipeteo (301a2, 301b2), que, independientemente de la posición actual de la primera aguja de pipeteo (301a1, 301b1), se puede mover más allá de la primera aguja de pipeteo y se puede bajar hasta los recipientes individuales (921, 951a, 951b, 201). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo de pipeteo automático para la transferencia de muestras y/o reactivos y método para la transferencia de muestras líquidas y/o reactivos
La invención se refiere a un dispositivo de pipeteo automático adecuado para la transferencia de muestras y/o reactivos desde recipientes de muestras y/o reactivos a al menos un recipiente receptor, por ejemplo, de un analizador destinado al análisis de muestras líquidas, estando un pipeteador móvil del dispositivo de pipeteo diseñado para desplazarse a lo largo de una dirección x y presentando al menos una primera aguja de pipeteo que está diseñada para desplazarse a lo largo de un brazo horizontal del pipeteador a lo largo de una dirección y sustancialmente normal a la dirección x y para descender a los recipientes individuales en la dirección z. Además, la invención se refiere a un método para transferir muestras líquidas y/o reactivos desde recipientes de muestras y/o reactivos a al menos un recipiente receptor de un dispositivo de pipeteo automático.
En el estado de la técnica se conocen máquinas de pipeteo automáticas o dispositivos de pipeteo para transferir cantidades definidas de líquido entre diferentes recipientes de líquido distribuidos en un patrón de cuadrícula sobre una superficie. Por ejemplo, las muestras líquidas físicas, químicas o biológicas pueden tratarse con reactivos o diluyentes específicos como parte de la preparación de la muestra para la medición de parámetros químico-físicos realizada en un dispositivo analítico. Estas máquinas tienen una o más unidades de pipeteo con una aguja de pipeteo asociada para dispensar y recoger líquidos, que se pueden mover en una o más direcciones horizontales con respecto a la superficie en donde se encuentran los contenedores de líquido y se pueden bajar hasta los contenedores de líquido. Además, se requieren dispositivos de lavado de agujas para evitar la transferencia de residuos de sustancias líquidas adheridas a las agujas a otros recipientes. Además de una dosificación precisa de líquidos, el diseño de las máquinas de pipeteo siempre tiene como objetivo lograr el mayor número posible de operaciones de pipeteo por unidad de tiempo (alto rendimiento).
Para una mejor comprensión de la invención, se definen con más detalle algunos términos técnicos esenciales utilizados en la presente solicitud:
Unidad de pipeteo
Se refiere al sistema general de un dispositivo de pipeteo automático para transferencia de líquidos entre diferentes recipientes, que comprende uno o más pipeteadores móviles junto con todos los componentes móviles y estacionarios necesarios para su función, incluidos los fluidos de suministro (conexiones de mangueras, bombas, válvulas, contenedores, etc.), sensores, control y fuente de alimentación.
Pipeteador
Describe un componente de la unidad de pipeteo que se puede mover o pivotar horizontalmente en al menos una dirección lineal en relación con los recipientes receptores, recipientes de muestra, recipientes de reactivo, recipientes de reacción o cubetas. El pipeteador incluye un componente de suspensión con al menos una aguja de pipeteo, que está diseñada para descender de forma móvil hasta los recipientes mencionados, ya sea sola o junto con el pipeteador.
Aguja de pipeteo
Se refiere a una cánula o aguja hueca unida al pipeteador, incluyendo su alojamiento con elementos de conexión para los fluidos para succionar muestras de los recipientes de muestras y/o para succionar reactivos de los recipientes de reactivos y para la dispensación medida de los líquidos succionados en los recipientes receptores o cubetas.
Recipiente de reactivo
Recipiente o contenedor para alojar los reactivos necesarios para realizar el análisis.
Recipiente de muestras
Recipiente o contenedor que contiene la muestra de análisis en el analizador, del cual se pueden tomar varias veces cantidades de muestra más pequeñas (alícuotas) para el análisis de analitos o parámetros individuales. El análisis no se realiza en el recipiente que contiene la muestra para el análisis, sino después de añadir los reactivos en la cubeta, que en este sentido sirve como recipiente de reacción.
En el documento EP 1230 553 B1 (MAXMAT) se da a conocer en este contexto un analizador químico o biológico que dispone de un módulo de almacenamiento para tubos de muestras y tubos para reactivos. Además, un módulo de análisis con un recipiente de reacción en forma de placa de microtitulación, así como un módulo de muestreo (pipeteador) que se puede mover sobre un carril y tiene dos agujas de pipeteo dispuestas a una distancia fija una de otra, que funcionan independientemente una de otra en la dirección z para el muestreo automático de muestras y están equipadas cada una con un pipeteador de aspiración retráctil para transferir cantidades predeterminadas de muestras y reactivos desde el módulo de almacenamiento al módulo de análisis. En el plano horizontal x/y, las dos agujas de pipeteo solo se pueden mover juntas.
El módulo de análisis tiene una placa calefactora para la placa de microtitulación, que está dispuesta cerca del fondo de los pocillos de la placa de microtitulación para calentar el contenido de los pocillos por convección. La unidad de muestreo comprende además un dispositivo de mezcla controlado por un electroimán para provocar un movimiento alterno de ida y vuelta de la aguja de pipeteo cuando está en la posición bajada en un pocillo de la placa de microtitulación para mezclar la mezcla de muestras y reactivos.
Además, el documento EP 2410342 A2 (HOFFMANN-LA ROCHE) da a conocer un dispositivo de pipeteo que tiene un pipeteador con varios elementos de bastidor planos dispuestos uno al lado del otro, que se pueden desplazar junto con sus agujas de pipeteo en un cuerpo de bastidor principal en una dirección x horizontal perpendicular al cuerpo de bastidor principal. El dispositivo de pipeteo se utiliza para transferir muestras o reactivos desde una primera fila de recipientes a una segunda fila de recipientes desplazada en la dirección x. Las agujas de pipeteo se ajustan primero en la dirección y a la distancia entre los recipientes de la primera fila para recoger el líquido de muestra o reactivo y luego, para dispensar el líquido de muestra o reactivo, se ajustan a la distancia entre los recipientes de la segunda fila. Sin embargo, no se proporciona el movimiento independiente de dos agujas de pipeteo en las direcciones x e y. Los módulos de recorrido para la dirección y y la dirección z (elevación y descenso de las agujas de pipeteo) están dispuestos en elementos de marco planos y adyacentes con un espacio para mantener pequeña la distancia entre las agujas de pipeteo individuales. Sin embargo, el movimiento independiente de las agujas de pipeteo en la dirección y solo es posible hasta cierto punto. Por ejemplo, los elementos del marco no pueden moverse uno sobre el otro en el brazo de transferencia, lo que da como resultado una restricción mutua de la libertad de movimiento en y de las agujas de pipeteo. Estos dispositivos de pipeteo son particularmente útiles en conexión con placas de microtitulación.
Por último, el documento US 5,897,837 A (TOA MEDICAL) describe un dispositivo de pipeteo automático o una máquina de pipeteo para el pretratamiento de muestras de un analizador de inmunoensayo. Como se muestra en la Fig. 1 de la presente solicitud, el dispositivo 10 de pipeteo automático tiene un primer pipeteador 20 que se puede mover horizontalmente en la dirección x e y y que está equipado con dos agujas 11 y 12 de pipeteo que se pueden bajar o subir verticalmente independientemente una de otra. En este caso, a una de las dos agujas 11 se le pueden asignar reactivos, mientras que a la otra aguja 12 se le pueden asignar muestras dispuestas en diferentes secciones 14 a 19 de un plano 23 de mesa. Además, hay un segundo pipeteador 21 que se puede mover en dirección x-y y tiene una aguja 13 de pipeteo retráctil.
El primer pipeteador 20, móvil horizontalmente, lleva una unidad 22 de lavado de agujas, que se puede mover horizontalmente hacia adelante y hacia atrás entre las trayectorias de descenso verticales de las dos agujas 11, 12 de pipeteo. Una de las dos agujas se puede limpiar alternativamente mientras la otra aguja realiza un proceso de pipeteo. Las dos agujas 11, 12 de pipeteo del primer pipeteador 20 solo se pueden mover juntas en dirección x o y.
Esto tiene la desventaja de que las masas de los componentes robóticos del pipeteador 20 no se pueden distribuir entre los dos ejes x e y de desplazamiento horizontales, de modo que la masa de la segunda unidad de pipeteo siempre debe acelerarse para moverse a posiciones en la dirección y. Del mismo modo, la masa de la unidad 22 de lavado de agujas, incluido el recipiente de lavado de agujas, debe acelerarse siempre en ambas direcciones horizontales. Además, debido al movimiento horizontal común, no es posible, por ejemplo, utilizar ambas agujas 11, 12 simultáneamente para pipetear en diferentes filas de recipientes que no sean adyacentes en la dirección x.
El documento WO 2011/119441 A1 (BIONEX SOLUTIONS) da a conocer un dispositivo de transferencia y prueba de materiales, que está equipado con dispositivos portadores y receptores móviles independientes. Los dispositivos portadores, que se pueden desplazar en las direcciones X y Z y tienen agujas huecas, están dispuestos en la parte inferior colgando de una estructura de viga estacionaria que se apoya en ambos extremos del dispositivo. Los dispositivos receptores se pueden mover en dirección Y y girar en el plano X/Y y están equipados, por ejemplo, con microplacas a cuyos pocillos se pueden transferir materiales de muestra. El movimiento combinado de traslación y rotación de los dispositivos portadores y receptores permite minimizar las distancias de recorrido.
El documento DE 102005049920 A1 (MANZ AUTOMATION) muestra una disposición de robot para el sector de las ciencias de la vida, que comprende al menos un primer módulo de robot con un brazo de eje X, sobre el que está dispuesto al menos un brazo de eje Y alineado horizontalmente para poder moverse en la dirección x. En el brazo del eje y se dispone un dispositivo de acoplamiento móvil en la dirección y para acoplar un módulo de pipeteo. Según una variante, mostrada en la Fig. 3, se pueden disponer varios módulos de robot similares en una fila en la dirección x, estando equipado un primer brazo móvil en la dirección x con un módulo de pipeteo móvil en la dirección y y presentando un segundo brazo este tipo un dispositivo de agarre.
En el documento EP 0601 213 A1 (HAMILTON BONADUZ) Se presenta un concepto alternativo para lograr la movilidad x, y, z de dos pipeteadores. Los pipeteadores están suspendidos por medio de tres enlaces magnéticos en la parte inferior de una placa de soporte que sobresale por encima de una disposición de recipientes de muestras y reactivo y se sostienen por medio de tres cuerpos de alojamiento en forma de bolas en la placa de soporte. El movimiento x/y se realiza a través de una bola central accionada por motor eléctrico del pipeteador correspondiente.
El objetivo de la invención es acortar significativamente la duración media de los procesos de pipeteo en una máquina de pipeteo automática o en un dispositivo de pipeteo y conseguir así el mayor rendimiento posible, en particular en tareas de pipeteo en donde el tipo y la cantidad de reactivos y muestras dispensados cambian constantemente entre operaciones de pipeteo individuales.
Este objetivo se resuelve según la invención, tanto en cuanto el brazo horizontal del pipeteador móvil está fijado a una torre vertical, la cual está fijada a su vez a un carril que discurre en la dirección x mediante un alojamiento móvil, presentando el brazo horizontal al menos una segunda aguja de pipeteo, diseñada para poder moverse entre sí y descender a los recipientes individuales independientemente de la posición actual de la primera aguja de pipeteo, y estando dispuestas las dos agujas de pipeteo, desplazables independientemente una de otra, en lados longitudinales o en superficies laterales opuestos del brazo del pipeteador.
De esta forma, se puede aprovechar al máximo el recorrido disponible en el brazo del pipeteador para cada aguja de pipeteo, independientemente de la posición del otro pipeteador.
El método según la invención para transferir muestras líquidas y/o reactivos desde recipientes de muestras y/o reactivos a al menos un recipiente receptor de un dispositivo de pipeteo automático, con un pipeteador que se puede mover horizontalmente a lo largo de una primera dirección, se caracteriza por los siguientes pasos:
• mover una primera aguja de pipeteo del pipeteador a lo largo de una segunda dirección horizontal sustancialmente normal a la primera dirección para transferir una cantidad predeterminada de una muestra líquida o reactivo desde un recipiente de muestras o reactivo al recipiente receptor;
• bajar la primera aguja de pipeteo al recipiente de muestras o reactivo,
• recoger una cantidad predeterminada de muestra o líquido reactivo y mover la primera aguja de pipeteo a la posición del recipiente receptor;
• dispensar la cantidad predeterminada de muestra o reactivo líquido en el recipiente receptor; y
• mover una segunda aguja de pipeteo del mismo pipeteador en la segunda dirección, independientemente de la posición actual de la primera aguja de pipeteo, para realizar simultáneamente tareas de pipeteo adicionales.
De este modo se consigue un aumento del rendimiento, ya que las dos agujas de pipeteo pueden moverse sin obstáculos una al lado de la otra, con lo que la primera aguja de pipeteo puede, por ejemplo, pipetear muestras, mientras que la segunda aguja de pipeteo puede pipetear reactivos de forma simultánea e independiente de la primera aguja de pipeteo, o también se puede pipetear un segundo tipo de muestra o reactivo. Además, una muestra se puede dividir entre las dos agujas de pipeteo y luego pipetear simultáneamente en dos recipientes diferentes, no adyacentes, que se pueden seleccionar libremente en la dirección y.
Una variante de realización de la invención prevé que el pipeteador del dispositivo de pipeteo presente diferentes agujas de pipeteo, presentando cada una de las agujas de pipeteo agujas huecas o cánulas que se diferencian en el tipo de materiales utilizados, los volúmenes internos y/o la geometría de las agujas huecas o cánulas.
Para ciertas tareas de pipeteo en donde se deben utilizar dos tipos diferentes de agujas de pipeteo, puede ser ventajoso utilizar dos agujas de pipeteo diferentes en el mismo pipeteador. Por ejemplo, una de las agujas de pipeteo unidas al pipeteador puede tener un volumen interno particularmente pequeño de la aguja hueca en el rango de pL para aumentar la precisión, mientras que la segunda aguja hueca tiene un volumen interno correspondientemente mayor para dispensar volúmenes más grandes. En otra forma de realización según la invención, una de las agujas huecas puede estar hecha al menos parcialmente de otro material (por ejemplo, de una aleación resistente a la corrosión, plástico o acero), o puede estar recubierta con sustancias hidrófobas o hidrófilas, por ejemplo, para controlar la humectación en el interior y/o exterior de la aguja hueca. Las agujas también pueden diferenciarse por otras modificaciones que no necesariamente afectan exclusivamente a las superficies de contacto con el medio, como, por ejemplo, componentes conductores de la aguja, sensores, dispositivos de calentamiento o enfriamiento que forman parte de la aguja hueca o están en contacto con la aguja hueca. La segunda aguja también puede diferir en su geometría, por ejemplo, Puede tener un ángulo de punta diferente para facilitar el desprendimiento de gotas, o una longitud o diámetro diferente para adaptar mejor la aguja a las respectivas tareas de pipeteo.
De este modo, al utilizar diferentes agujas de pipeteo que se pueden mover independientemente en la dirección y en un mismo pipeteador, se pueden realizar una amplia variedad de tareas de pipeteo sin necesidad de un pipeteador adicional o una estación de intercambio de agujas. Además, a diferencia del uso de un segundo pipeteador, no es posible una colisión entre dos agujas de pipeteo durante el funcionamiento, lo que simplifica los recorridos y el control del dispositivo de pipeteo.
Independientemente del tipo de tarea de pipeteo, se consigue un aumento adicional del rendimiento si el pipeteador del dispositivo de pipeteo tiene al menos una unidad de lavado de agujas para la primera y la segunda aguja de pipeteo que se pueden mover con el pipeteador. Por ejemplo, se puede realizar un proceso de pipeteo con una aguja de pipeteo mientras se limpia la segunda aguja de pipeteo al mismo tiempo. La configuración del pipeteador se caracteriza por el hecho de que el movimiento y de la respectiva aguja de pipeteo es posible sin un movimiento concomitante de la masa de la unidad de lavado de agujas transportada en el pipeteador, lo que significa que las dos agujas de pipeteo se pueden acelerar y desacelerar mucho más rápido en la dirección y.
Es especialmente ventajoso llevar una unidad de lavado de agujas separada para cada una de las dos agujas de pipeteo.
Según otra realización preferida del pipeteador, la primera y segunda agujas de pipeteo están diseñadas para poder moverse sustancialmente en paralelo entre sí, al menos en regiones parciales del brazo del pipeteador. Esta configuración tiene la ventaja de una mayor precisión al aproximarse a un punto de sujeción horizontal (por ejemplo, un recipiente con líquido), ya que los carriles guía de las agujas de pipeteo, que están fijados a la superficie lateral del brazo del pipeteador, que puede estar hecho de chapa o perfiles metálicos, se pueden alinear y sujetar mejor. Además, los carriles guía actúan como elementos de soporte y tienen un efecto beneficioso sobre la capacidad de aceleración del pipeteador en la dirección x al aumentar la rigidez del brazo del pipeteador.
Dado que las dos agujas de pipeteo móviles independientemente están dispuestas en lados largos opuestos o en superficies laterales del brazo del pipeteador, es posible un movimiento sin obstáculos de las agujas de pipeteo a lo largo de toda la longitud del brazo y de la superficie de trabajo. Además, la rigidez del brazo aumenta, lo que permite hacerlo más delgado y ligero.
Otras ventajas de la fijación lateral de las dos agujas de pipeteo son que el dispositivo de pipeteo automático puede hacerse más compacto y su anchura no supera la longitud total del brazo horizontal. Además, las cadenas de energía necesarias para alimentar las agujas de pipeteo se pueden pasar fácilmente por la parte superior del brazo, lo que también proporciona más espacio para las mangueras de fluidos, especialmente si pueden formar bucles de movimiento ascendente sin obstáculos durante un movimiento de elevación de las agujas de pipeteo.
Según una variante de realización de la invención, dos agujas de pipeteo móviles conjuntamente están conectadas a través de un mecanismo de elevación en al menos un lado del brazo del pipeteador de tal manera que las dos agujas de pipeteo se pueden mover en direcciones opuestas o antiparalelas en la dirección z.
Dado que el brazo horizontal del pipeteador está unido a una torre vertical que está montada de forma móvil sobre un carril que discurre en la dirección x, el carril que discurre en la dirección x se puede unir, por ejemplo, a los alojamientos transversales de una superficie de trabajo del dispositivo de pipeteo, con lo que las tolerancias de la suspensión del pipeteador se pueden mantener pequeñas en comparación con una suspensión de pórtico conocida. Además, esta configuración permite utilizar mangueras y líneas de suministro cortas para el pipeteador que se mueve en la dirección x, lo que tiene un efecto beneficioso en la precisión del pipeteo, así como en la masa total del pipeteador que se va a mover.
Según otra realización ventajosa del dispositivo de pipeteo, el pipeteador con su torre vertical y el brazo horizontal tiene una estructura básica sustancialmente en forma de L, con lo que por una parte la superficie de trabajo no se interrumpe por el ancho del carril del pipeteador que discurre en la dirección x, y por otro lado se acortan considerablemente parte de los recorridos en la dirección y.
La capacidad de aceleración del pipeteador en la dirección x se puede aumentar considerablemente mediante una variante de realización adicional: el pipeteador tiene una estructura básica en forma de T, con su torre vertical y su brazo horizontal. Esto agrega otro nivel de simetría a la estructura básica del pipeteador y permite un aumento adicional en la rigidez del pipeteador. La torre y el brazo del pipeteador pueden tener una masa reducida debido a un espesor de material aún más reducido, y por lo tanto el pipeteador se puede acelerar y desacelerar de manera más efectiva.
La invención se explica a continuación con más detalle mediante ejemplos de realización parcialmente esquemáticos. Se muestra en la:
Fig. 1 un dispositivo de pipeteo automático según el estado de la técnica para la transferencia de muestras y reactivos en una vista tridimensional,
Fig. 2 un dispositivo de pipeteo automático según la invención para la transferencia de muestras y reactivos en una vista tridimensional,
Fig. 3 una variante del dispositivo de pipeteo automático según la invención según la Fig. 2,
Fig. 4 una unidad de lavado de agujas del dispositivo de pipeteo automático según las Figs. 2 y 3 en una vista en sección ampliada,
Fig. 5 Elementos fluídicos de una aguja de pipeteo de un pipeteador según la Fig. 2 o 3 en una representación esquemática,
Fig. 6 Elementos fluídicos de la unidad de lavado de agujas según la Fig. 4 en una representación esquemática, así como
Fig.7 un detalle de una variante de realización del dispositivo de pipeteo automático según la invención según la Fig. 2.
Las piezas con la misma función se designan con los mismos signos de referencia en las diferentes variantes de realización.
El dispositivo de pipeteo automático que se muestra en la Fig. 1 ya se describe en la introducción a la descripción (véase el documento US 5,897,837 A) se describen en detalle.
El dispositivo de pipeteo según la invención que se muestra en la Fig. 2 se utiliza para la transferencia de muestras desde recipientes 921 de muestras, que están presentes en un almacenamiento 920 de muestras sobre una superficie 114 de mesa, así como para la transferencia de reactivos desde diferentes recipientes 951a, 951b de reactivos, que están presentes en los almacenamientos 950a, 950b de reactivos, a al menos un recipiente 201 receptor, por ejemplo, un recipiente de reacción o una cubeta de un analizador para analizar muestras líquidas o una placa de microtitulación. Varios recipientes 201 receptores pueden disponerse en fila como una matriz lineal o como una matriz 2D, por ejemplo, en forma de una placa de microtitulación.
Un pipeteador 300a móvil del dispositivo de pipeteo está diseñado para moverse horizontalmente a lo largo de una primera dirección (dirección x) y tiene una primera aguja 301a1 de pipeteo con una cánula o aguja 307 hueca, que está diseñada para moverse horizontalmente a lo largo de un brazo 304a del pipeteador 300a a lo largo de una segunda dirección (dirección y) sustancialmente normal a la dirección x y para bajarse verticalmente dentro de los recipientes individuales en la dirección z. Según la invención, el brazo 304a del pipeteador 300a móvil dispone de una segunda aguja 301a2 de pipeteo con una cánula o aguja 307 hueca, que puede moverse en la dirección y independientemente de la posición de la primera aguja 301a1 de pipeteo y descender hasta los recipientes 921, 951a, 951b y 201 individuales. La segunda aguja 301a2 de pipeteo puede sobrepasar a la primera aguja 301a1 de pipeteo sin obstáculos, de modo que ambas agujas de pipeteo tienen disponible todo el recorrido a lo largo del brazo 304a en todo momento.
Para simplificar la ilustración en la Fig. 2, solo se muestran aquellos componentes del dispositivo de pipeteo automático que son esenciales para la invención, mientras que otros componentes del dispositivo de pipeteo, como bombas, válvulas, unidades de control y accionamiento, que están dispuestos preferiblemente debajo de la superficie 114 de la mesa alineada paralelamente al plano x/y, no se analizan aquí en detalle.
En el ejemplo mostrado, el pipeteador 300a del dispositivo de pipeteo tiene dos unidades 700a1, 700a2 de lavado de agujas que se pueden mover con el pipeteador 300a, una para cada aguja 307 hueca de la primera aguja 301 a1 de pipeteo y la segunda aguja 301 a2 de pipeteo.
La primera y segunda agujas 301a1, 301a2 de pipeteo están diseñadas para ser móviles sustancialmente paralelas entre sí al menos en áreas parciales, preferiblemente en todas las áreas, del brazo 304a del pipeteador 300a, estando las dos agujas de pipeteo dispuestas preferiblemente en lados longitudinales opuestos del brazo 304a del pipeteador 300a.
En la variante de realización según la Fig. 2, el pipeteador 300a con su torre 303a vertical y el brazo 304a horizontal tiene una estructura básica sustancialmente en forma de L, pudiendo desplazarse el pipeteador lateralmente a lo largo de la disposición de los recipientes 921, 951a, 951b, 201 individuales del almacenamiento 920 de muestras, los dos almacenamientos 950a, 950b de reactivos y la disposición de los recipientes 201 receptores.
Para el seguimiento de líneas fluídicas y cualquier línea de suministro y señal eléctrica en la dirección y, las dos agujas 301a1, 301a2 de pipeteo tienen cadenas 311a1, 311a2 de energía desenrollables. Para el seguimiento en la dirección x se ha previsto una cadena 310a de energía desenrollable.
En la Fig. 3, se muestra un pipeteador 300b móvil como una variante de realización del dispositivo de pipeteo según la invención, que tiene una estructura básica sustancialmente en forma de T con su torre 303b vertical y el brazo 304b horizontal, de modo que los recipientes 921, 951a, 951b, 201 se pueden disponer a ambos lados de la torre 303b. Este pipeteador 300b también tiene dos agujas 301 b1,301 b2 de pipeteo que se pueden mover independientemente una de otra en la dirección y, así como unidades 700b1, 700b2 de lavado de agujas que se pueden mover con el pipeteador 300b.
Para ambas variantes de realización, el brazo 304a o 304b horizontal del pipeteador 300a o 300b está unido a una torre 303a o 303b vertical, que está fijada a un carril 111a o 111b que discurre en la dirección x por medio de un alojamiento móvil (no mostrado).
Las dos agujas 301a1, 301 a2 o 301 b1, 301b2 de pipeteo están fijadas a la izquierda y a la derecha del brazo 304a y 304b por medio de los alojamientos 305 que se pueden mover en la dirección y y, por lo tanto, pueden moverse uno al lado del otro sin obstáculos. Cada alojamiento 305 tiene una sección 306 de carril que sobresale hacia abajo, sobre la cual se puede bajar la aguja en dirección z hacia los recipientes 921, 951a, 951b, 201 individuales.
Las cadenas de energía desenrollables en la dirección y se designan 311b1, 311 b2 y las de la dirección x se designan 310b.
Los dos pipeteadores 300a y 300b también se pueden utilizar adyacentes en los carriles 111a, 111b paralelos.
Según una variante de realización mostrada en la Fig. 7, en lugar de una única aguja de pipeteo en al menos un lado del brazo 304a del pipeteador 300a, se puede disponer en el alojamiento 305 móvil en la dirección y una aguja de pipeteo doble, de tal manera que dos agujas 330, 331 de pipeteo móviles conjuntamente están conectadas a través de un mecanismo 332 de elevación que mueve ambas agujas 330, 331 de pipeteo en direcciones opuestas o antiparalelas en la dirección z. Las dos agujas 307 huecas pueden estar hechas de diferentes materiales y tener diferentes volúmenes internos y, por lo tanto, están disponibles para diferentes tareas que pueden realizarse sin grandes distancias de recorrido del pipeteador 300a.
La sección 306 de carril que sobresale hacia abajo tiene carriles dispuestos en paralelo para las dos agujas 330, 331 de pipeteo, pudiendo consistir el mecanismo 332 de elevación esencialmente en una correa 335 dentada guiada sobre rodillos 333, 334 de desviación, que engrana con las dos agujas 330, 331 de pipeteo y es accionada por una rueda 336 de correa dentada.
La Fig. 4 muestra, en una vista en sección ampliada, la estructura de una unidad de lavado de agujas identificada con el signo de referencia general 700, que corresponde a las unidades (700a1, 700a2, 700b1, 700b2) de lavado de agujas esencialmente idénticas mostradas en diferentes posiciones en las Figs. 2 y 3, y una aguja de pipeteo identificada con el signo de referencia general 301, que corresponde a las agujas (301 a1, 301a2, 301 b1, 301b2) de pipeteo esencialmente idénticas mostradas en diferentes posiciones en las Figs. 2 y 3. La aguja 307 hueca de la aguja 301 de pipeteo se inserta a través de una apertura 711 de alojamiento en la carcasa 710 de la unidad 700 de lavado de agujas, limpiándose simultáneamente el lumen de la aguja con una solución de lavado o el líquido del sistema desde el canal 712 de transmisión de presión, y el exterior de la aguja se limpia con un líquido 714 de enjuague suministrado desde una cámara 715 anular a través de las boquillas 713 de limpieza laterales. Para la limpieza interna y externa de la aguja 307 hueca mediante la succión y expulsión repetidas de la solución de lavado desde la parte inferior de la unidad de lavado de agujas, se puede introducir la solución de lavado a través de una entrada 716 radial, que posteriormente se puede vaciar a través de una apertura 717 de succión.
La Fig. 5 muestra el diagrama del circuito fluídico de una aguja 301 de pipeteo, cuya aguja 307 hueca está conectada a una bomba 325 de pistón de precisión, preferiblemente una bomba de desplazamiento positivo (diluidor) accionada por un motor paso a paso, a través de un canal 712 de transmisión de presión lleno de un líquido desgasificado. La bomba de desplazamiento positivo tiene una conexión de fluido adicional en el lateral, que está conectada a través de una válvula 326 solenoide a una unidad 320 de suministro para un fluido del sistema, que, a través de una bomba 321 de lavado, bombea, por ejemplo, agua desionizada y desgasificada desde un recipiente 322 de almacenamiento, que puede rellenarse o presurizarse a través de una válvula 323 solenoide.
Para detectar fallos de funcionamiento, el canal 712 de transmisión de presión tiene una conexión adicional a un sensor 324 de presión cerca de la aguja 301 de pipeteo, que está conectado a una unidad de evaluación y control no mostrada aquí, por ejemplo, para detectar bloqueos en la aguja 307 hueca.
Descripción de un proceso de pipeteo
Para transferir una cantidad definida de líquido, por ejemplo, con la aguja 301a2 de pipeteo según la Fig. 2, ésta se mueve primero en dirección horizontal hacia un primer recipiente, se aspiran 5 pL de aire (espaciador) en la punta de la aguja 307 hueca y se baja la aguja 301 a2 de pipeteo hacia la superficie del líquido del primer recipiente. Para garantizar una profundidad de inmersión suficiente, pero no demasiado grande, de la aguja 301 de pipeteo a2, el movimiento descendente de la aguja 307 hueca se detiene en una profundidad de inmersión definida mediante una señal de un dispositivo de detección de superficie de líquido (no mostrado), por ejemplo, con un principio de detección capacitivo. Para aspirar una cantidad definida de líquido con alta precisión en el rango de pL, en la aguja 307 hueca de la aguja 301 de pipeteo a2 mediante el movimiento hacia abajo del pistón de trabajo de la bomba de desplazamiento (diluidor) que se muestra en la Fig. 5 se genera una presión negativa que provoca la aspiración de un volumen correspondiente de líquido de un primer recipiente. La aguja 301a2 de pipeteo se traslada ahora a un segundo recipiente junto con el líquido aspirado, que está separado del líquido del sistema por una burbuja de aire separadora (espaciador), invirtiéndose el proceso y dispensándose el líquido aspirado en el segundo recipiente a través de la punta de la aguja 307 hueca. Al menos entre dos procesos de pipeteo con el pipeteo de diferentes líquidos, la aguja 301a2 de pipeteo siempre se limpia interna y externamente en su unidad 700a2 de lavado de agujas. Durante el proceso de pipeteo con la aguja 301a2 de pipeteo, la aguja 301a1 de pipeteo se puede limpiar y secar en su unidad 700a1 de lavado de agujas.
La Fig. 6 muestra el diagrama del circuito fluídico de una unidad 700 de lavado de agujas según la Fig. 4, con la aguja 307 hueca de la aguja 301 de pipeteo bajada en su interior. La carcasa 710 de la unidad de lavado de agujas tiene en la zona superior una cámara 715 anular de circunferencia concéntrica que funciona como suministro de medios para varias boquillas 713 de limpieza internas alineadas concéntricamente y conectadas cada una de ellas a través de válvulas solenoides a una unidad 719 de suministro para un líquido de enjuague (por ejemplo, agua desionizada) y a una unidad 727 de suministro para aire seco.
Una entrada 716 dispuesta radialmente en el centro de la altura de la carcasa 710 de la unidad 700 de lavado de agujas también está conectada a una válvula solenoide y sirve exclusivamente para el suministro de solución de lavado que contiene surfactante desde una unidad 723 de suministro.
Las unidades 719 y 723 de suministro para el líquido de enjuague y para la solución de lavado respectivamente disponen de una bomba 720 y 724 que transporta el líquido de enjuague o una solución de lavado con tensioactivo desde los respectivos depósitos 721 y 725 de almacenamiento, que pueden rellenarse o presurizarse mediante una válvula 722 y 726 solenoide. La unidad 727 de suministro de aire dispone de una bomba 728 de aire para el suministro de aire comprimido y, si procede, de una plantilla de secado (no mostrada).
La apertura 717 de succión situada en la parte inferior de la unidad 700 de lavado de agujas está conectada a través de una válvula 718 solenoide a la unidad 729 de recolección de aguas residuales bajo presión negativa, que esencialmente consiste en un recipiente 730 recolector que, en el espacio de gas por encima del líquido, tiene una conexión a una bomba 731 de vacío que está conectada al recipiente 730 recolector a través de una válvula solenoide. Las aguas residuales recolectadas se pueden descargar a través de una válvula 732 solenoide en el fondo del recipiente 730 recolector y alimentar a un tratamiento posterior de aguas residuales.
Descripción de un proceso de lavado de agujas
En un proceso de lavado típico de la aguja 301 de pipeteo (lo mismo se aplica a todas las agujas 301a1,301 a2, 301 b1,301 b2 de pipeteo), primero se mueve horizontalmente a la unidad 700 de lavado de agujas y se baja a la posición de retención inferior de la cámara de lavado. Toda el agua residual generada durante la limpieza de la aguja 301 de pipeteo se aspira a través de la apertura 717 de succión situada en la parte inferior, se recoge y, si es necesario, se trata. A continuación, la bomba 325 de pistón de precisión de la aguja 301 de pipeteo mostrada en la Fig. 5 primero vacía y succiona cualquier cantidad residual del último líquido pipeteado en y cerca de la punta de la aguja. Finalmente, la aguja 301 de pipeteo bajada se enjuaga desde atrás por medio de la unidad 320 de suministro de fluido del sistema mostrada en la Fig. 5.
En un siguiente paso (con la válvula 718 solenoide en la apertura 717 de succión cerrada), se introduce un volumen definido de solución de lavado que contiene surfactante a través de la entrada 716 en la carcasa 710 de la unidad 700 de lavado de agujas, con lo que la cámara en la parte inferior se llena con un nivel definido de solución de lavado. La aguja 307 hueca de la aguja 301 de pipeteo se baja hasta tal punto que el exterior de la aguja se puede humedecer por inmersión en la solución de lavado, y el interior de la aguja 307 hueca se puede humedecer por succión de la solución de lavado hacia el interior de la aguja. Luego, la solución de lavado aspirada se expulsa nuevamente, con lo que el proceso de absorción y expulsión de la solución de lavado se puede repetir varias veces para mejorar el efecto de limpieza.
En un paso final, se succiona la solución de lavado contaminada y se enjuaga el interior de la aguja 307 hueca con agua del sistema (por ejemplo, agua desionizada desgasificada), mientras que el exterior de la aguja 307 hueca se enjuaga simultáneamente con líquido de enjuague de la unidad 719 de suministro a través de las boquillas 713 de limpieza dispuestas concéntricamente en la parte superior, y la punta de la aguja 307 hueca se mueve de abajo hacia arriba para mejorar el efecto de limpieza.
Una vez completado el enjuague interno y externo simultáneo, la aguja 307 hueca se mueve nuevamente a la posición de retención inferior, el suministro de medios de las boquillas 713 de limpieza se cambia a la unidad 727 de suministro de aire comprimido y la punta de la aguja 307 hueca se mueve nuevamente de abajo hacia arriba, con lo que las gotas de agua adheridas se pueden eliminar rápidamente de la superficie de la aguja. Ahora la aguja 301 de pipeteo se puede sacar de la unidad 700 de lavado de agujas y está lista para pipetear nuevamente después de la aspiración con un espaciador de aire de separación (5 pL).
Ejemplos
El dispositivo de pipeteo automático según la Fig. 2 funciona de la siguiente manera:
Antes de una tarea de pipeteo, la unidad de control (no mostrada) del dispositivo de pipeteo recopila todos los datos necesarios para la transferencia de muestras y reactivos a partir de información conocida o ingresada previamente (protocolo de transferencia, posiciones de los recipientes 921, 951a, 951b con las muestras de análisis y con los reactivos requeridos (por ejemplo, para un análisis posterior), posiciones de los recipientes 201 receptores libres, etc.).
El pipeteador 300a se mueve primero en la dirección x horizontal hasta la altura de un recipiente 921, 951a, 951b de muestras o reactivo seleccionado por la unidad de control.
A continuación, la primera aguja 301a1 de pipeteo del pipeteador 300a se mueve a lo largo de una dirección y horizontal sustancialmente normal a la dirección x hacia el recipiente 921, 951a, 951b de muestras o reactivo seleccionado para transferir una cantidad predeterminada de una muestra líquida o reactivo desde un recipiente de muestras o reactivo al recipiente 201 receptor del dispositivo de pipeteo.
La primera aguja 301a1 de pipeteo se baja ahora en la dirección z hacia el recipiente 921, 951a, 951b de muestras o reactivo, succionándose una cantidad de líquido de muestra o reactivo predeterminada por el dispositivo de control hacia la aguja 307 hueca de la aguja 301a1 de pipeteo.
A continuación, la primera aguja 301a1 de pipeteo se mueve a la posición del recipiente 201 receptor, desplazándose el pipeteador 300a en la dirección x y la aguja de pipeteo, guiada en el brazo 304a horizontal del pipeteador, simultáneamente en la dirección y.
Después de alcanzar la posición del recipiente 201 receptor y bajar la aguja 301a1 de pipeteo, la cantidad predeterminada de muestra o líquido reactivo se dispensa en el recipiente 201 receptor.
Durante todas las acciones de la primera aguja 301a1 de pipeteo descritas anteriormente, la segunda aguja 301a2 de pipeteo del mismo pipeteador 300a se puede mover en la dirección y independientemente de la posición actual de la primera aguja 301a1 de pipeteo y se puede utilizar para realizar simultáneamente tareas de pipeteo adicionales.
La segunda aguja 301a2 de pipeteo puede pipetear muestras o reactivos independientemente de la primera aguja de pipeteo o también puede lavarse en la unidad 700a2 de lavado de agujas.
Claims (8)
1. Dispositivo de pipeteo automático, adecuado para transferir muestras y/o reactivos desde recipientes (921) de muestras y/o recipientes (951a, 951b) de reactivo a al menos un recipiente (201) receptor, por ejemplo, de un analizador diseñado para analizar muestras líquidas, estando un pipeteador (300a; 300b) móvil del dispositivo de pipeteo diseñado para desplazarse a lo largo de una dirección x y presentando al menos una primera aguja (301a1, 301 b1) de pipeteo que está diseñada para desplazarse a lo largo de un brazo (304a, 304b) del pipeteador (300a; 300b) a lo largo de una dirección y, sustancialmente normal a la dirección x, y estando diseñado para descender a los recipientes individuales en la dirección z, caracterizado por que el brazo (304a; 304b) horizontal del pipeteador (300a; 300b) móvil está unido a una torre (303a; 303b) vertical fijada, que está fijada mediante un alojamiento móvil a un carril (111a; 111b) que discurre en la dirección x, presentando el brazo (304a; 304b) horizontal al menos una segunda aguja (301a2; 301b2) de pipeteo que, independientemente de la posición actual de la primera aguja (301a1, 301 b1) de pipeteo, puede desplazarse más allá entre sí y descender a los recipientes (921, 951a, 951b, 201) individuales, estando las dos agujas (301a1, 301a2, 301 b1, 301b2) de pipeteo móviles independientemente entre sí dispuestas en lados longitudinales o caras laterales opuestos del brazo (304a; 304b) del pipeteador (300a; 300b).
2. Dispositivo de pipeteo según la reivindicación 1, caracterizado por que el pipeteador (300a; 300b) del dispositivo de pipeteo tiene diferentes agujas (301 a1,301 a2, 301 b1,301 b2) de pipeteo, presentando cada una de las agujas (301a1, 301a2, 301 b1, 301b2) de pipeteo agujas (307) huecas que difieren en el tipo de materiales utilizados, los volúmenes internos y/o la geometría de las agujas (307) huecas.
3. Dispositivo de pipeteo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que el pipeteador (300a; 300b) del dispositivo de pipeteo comprende al menos una unidad (700a1, 700a2, 700b1, 700b2) de lavado de agujas para la primera y la segunda aguja (301a1, 301a2, 301 b1, 301b2) de pipeteo que se puede desplazar con el pipeteador (300a; 300b).
4. Dispositivo de pipeteo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la primera y segunda agujas (301a1,301a2, 301 b1, 301b2) de pipeteo están diseñadas para desplazarse sustancialmente en paralelo entre sí al menos en regiones parciales del brazo (304a; 304b) del pipeteador (300a; 300b).
5. Dispositivo de pipeteo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que, en al menos un lado del brazo (304a, 304b) del pipeteador (300a; 300b), dos agujas (330, 331) de pipeteo que se pueden mover conjuntamente están conectadas a través de un mecanismo (332) de elevación de tal manera que las dos agujas (330, 331) de pipeteo se pueden mover en direcciones opuestas (de manera antiparalela) en la dirección z.
6. Dispositivo de pipeteo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el pipeteador (300a) con su torre (303a) vertical y el brazo (304a) horizontal tiene una estructura básica sustancialmente en forma de L.
7. Dispositivo de pipeteo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el pipeteador (300b) con su torre (303b) vertical y el brazo (304b) horizontal tiene una estructura básica sustancialmente en forma de T.
8. Método para transferir muestras líquidas y/o reactivos desde recipientes (921) de muestras y/o recipientes (951a, 951b) de reactivo a al menos un recipiente (201) receptor de un dispositivo de pipeteo automático con un pipeteador (300a, 300b) que se puede mover horizontalmente a lo largo de una primera dirección (x), utilizando el dispositivo de la reivindicación 1. caracterizado por los siguientes pasos:
a) mover una primera aguja (301a1, 301 b1) de pipeteo del pipeteador (300a, 300b) a lo largo de una dirección horizontal (y), sustancialmente normal a la primera dirección (x), para transferir una cantidad predeterminada de una muestra líquida o reactivo desde un recipiente (921) de muestras o recipiente (951 a, 951b) de reactivo al recipiente (201) receptor;
b) bajar la primera aguja (301a1, 301 b1) de pipeteo al recipiente (921) de muestras o al recipiente (951a, 951b) de reactivo,
c) tomar una cantidad predeterminada de líquido de muestras o líquido reactivo y mover la primera aguja (301 a1, 301 b1) de pipeteo a la posición del recipiente (201) receptor;
d) dispensar la cantidad predeterminada de líquido de muestra o líquido reactivo en el recipiente (201) receptor; y
e) mover una segunda aguja (301 a2, 301 b2) de pipeteo del mismo pipeteador (300a, 300b) en la segunda dirección (y), independientemente de la posición actual de la primera aguja (301 a1,301 a2) de pipeteo, para llevar a cabo simultáneamente tareas de pipeteo adicionales.
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