MX2013014553A - Examenes multiples de una muestra. - Google Patents

Abstract

La invención se relaciona a medios para el examen de una muestra, en donde un primer haz de luz de entrada (L1) se refleja totalmente internamente en una superficie de detección de una cámara de muestra (111), mientras que un segundo haz de luz de entrada (L1´) se transmite a través de la cámara de muestra (111). El primero y segundo haces de luz de salida resultantes (L2, L2´) se detectan y pueden evaluarse con respecto a la reflexión frustrada total interna y absorbancia óptica, respectivamente. Preferiblemente, ambos haces de luz de salida (L2, L2´) son detectados por un detector sencillo de imagen (155).

Description

XAMENES MULTIPLES DE UNA MUESTRA CAMPO DE LA INVENCION ción se relaciona a un aparato sensor, un método para el examen óptico de una muestra, una muestra biológica.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION /134005 Al escribe un dispositivo biosensor en el ¡ que un fluido de muestra biológica puede ser investigado por reflexión frustrada interna total (FTIR, por sus siglas en ¡ inglés) . En combinación con un etiquetado magnético por i 1 canias de perlas supermagnéticas, el aparato proporciona i medios versátiles para una detección cualitativa o i cuajntitativa de componentes objetivo en la muestra. j En WO 2009/087519 A2 se describe un dispositivo biojsensor óptico que comprende un medio incluyendo una fuente I i de j luz infrarroja para detectar la humectación de la superficie de un sensor y/o medios para remover la hum'ectación de una ventana de entrada y/o salida de la vía de deteicción de luz.

En WO 2009/019619 Al se describe un dispositivo sensor I I microelectrónico para exámenes ópticos en un medio de mues Itra. El dispositivo de sensor tiene una fuente de luz un haz de luz de entrada en un portador de manera que se refleje de manera interna ! Ref: 244916 totalmente en una superficie de contacto como un haz de luz de salida. Este haz de luz de salida es detectado por un detector de luz y la frustración de la reflexión interna total en la superficie de contacto puede por ejemplo usarse para determinar la cantidad de partículas objetivo presentes en ' esta superficie. El dispositivo sensor además comprende una unidad de medición de índice de refracción para medir el índice de refracción del medio de muestra, y una unidad de evaluación para evaluar la medición del detector de luz. 1 En EP 2 221 603 Al se describe un dispositivo de señal par'a detectar una sustancia objetivo en una región de investigación. El dispositivo sensorial comprende una superficie sensorial con una región de investigación y una región de referencia al respecto y un elemento de referencia ubicado en la región de referencia. El elemento de referencia se i adapta para proteger la región de referencia de la sustancia objetivo de manera que la luz reflejada en la región de referencia bajo las condiciones de reflexión interna total se mantenga no afectada por la presencia o ausencia de la sustancia objetivo. Esto permite medir una propiedad, típicamente la intensidad, de luz reflejada en la región de referencia independiente de la presencia o ausencia de la sustancia objetivo. Esta propiedad medida de la luz reflejada puede usarse para realizar una corrección mejorada de l z reflejada en la región de investigación. i i El documento US 6,215,549 Bl describe una característica óptica de medición de aparato capaz de hacer un área de medición más pequeña y facilitando la verificación precisa de la ¡posición del área de medición incluye un filtro que tiene un agujero pequeño dispuesto entre un cristal semiesférico y un ¡ fotodetector , de manera que un haz de luz reflejado en una interfaz específica sea detectada con el fotodetector y un haz de luz reflejado en una interfaz diferente de la interfaz específica no sea detectada con el fotodetector. Por medio de este ajuste, la precisión de medición por el fotodetector puéde mantenerse. Además, ya que un cristal semiesférico superior convencional no se coloca en un dispositivo de cristal líquido, la posición de un área de medición puede ser precisamente verificada fácilmente con un microscopio.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION I Es un objetivo de la invención proporcionar medios que permitan un intervalo extendido de aplicaciones de biosensores .

: Este objetivo es alcanzado por un aparato sensor de acuerdo a la reivindicación 1, y un método de acuerdo a la reivindicación 3. Las modalidades preferidas se describen en las', reivindicaciones dependientes.

El aparto sensor de acuerdo a la invención sirve para el examen de una muestra, por ejemplo un fluido de muestra biológica como sangre o saliva. El aparato comprende los siguientes componentes: í a) Al menos una cámara de muestra en la que la muestra a examinarse puede proporcionarse, la cámara de muestra comprende una superficie de detección y es alargada. La cámara de muestra es típicamente una cavidad vacía o una cavidad llena con alguna sustancia como un gel que puede absorber una sustancia muestra; puede ser una cavidad abierta, una cavidad cerrada, o una cavidad conectada a otras cavidades por medio de canales de conexión de fluidos. i b) Al menos una fuente de luz para emitir un primer haz de luz de entrada que está totalmente de manera interna reflejado en la superficie de detección de la cámara de muestra, produciendo un "primer haz de luz de salida" . Además, la al menos una fuente de luz se adapta para emitir un¦ segundo haz de luz de entrada que es (al menos parcialmente) transmitida a través de la cámara de muestra, produciendo un "segundo haz de luz de salida" después de dej'ar la cámara de muestra. La cámara de muestra es atravesada en dirección longitudinal por la luz del segundo haz de luz- de entrada. Debe de observarse que la expresión "la cámara de muestra" usada en conexión con el primero y el segundo haz de luz de entrada puede referirse a una y la misma cámara de muestra o a dos diferentes cámaras de muestra. La fuente de luz puede por ejemplo ser 1 I un :láser o un diodo de emisión de luz (LED, por sus siglas en i inglés) , opcionalmente proporcionada con alguna óptica para t formar y dirigir los haces de luz de entrada. Preferiblemente, i I fuente de luz separada es proporcionada para la generación de cada de los dos haces de luz de entrada. j c) Al menos un detector de luz para detectar el primero y ¡el segundo haces de luz de salida. El detector puede comprender cualquier sensor idóneo o pluralidad de sensores por los que cuya luz de un espectro dado puede detectarse, por ejemplo fotodiodos, foto resistores, fotocélulas, un chip CCD, o un tubo fotomultiplicador .

! El aparato sensor típicamente también comprende una i unidad de evaluación (realizada por ejemplo por hardware y/o datos digitales procesando hardware evaluar las mediciones del primero y salida.

La cámara de muestra del aparato sensor descrito se acomoda preferiblemente en un cartucho separado, cambiable i que es designado de acuerdo a los requisitos de la presente invención. Por consiguiente, la invención también se relaciona a un aparato como se describe anteriormente en ? donde la cámara de muestra está comprendida de un cartucho, i el ¡cartucho además comprende: i ¡ a) Los primeros elementos ópticos para dirigir un primer haz de luz de entrada a una superficie de detección de la i cámara de muestra bajo un ángulo de reflexión interna total, y para dirigir el primer haz de luz de salida interna fuera del cartucho. i b) Los segundos elementos ópticos para dirigir un segundo haz de luz de entrada a través de la cámara de muestra y para dirigir el segundo haz de luz de salida i resultante fuera del cartucho. El primero y el segundo elementos ópticos pueden por ejemplo proporcionarse y/o refractando facetas que están orientadas de idónea con respecto a las vías de luz pretendidas.

De acuerdo a un aspecto adicional, la invención se relaciona a un método para examinar una muestra, el método comprende las siguientes etapas: j a) Llenar al menos una cámara de muestra con la muestra que una superficie de detección de la cámara de muestra de manera que sea totalmente internamente reflejada en un haz de luz de saljida . i ¡ c) Dirigir un segundo haz de luz de entrada a través de la ¡segunda cámara de manera que produzca un segundo haz de i luz| de salida. i j d) Detectar el primero y el segundo haces de luz de sallida. Los resultados de detección del primer haz de luz de ! salida pueden particularmente evaluarse con respecto a la I reflexión frustrada interna total. Los resultados de detección del segundo haz de luz de salida pueden evaluarse i ¡ i con respecto a las características de absorción óptica, particularmente la absorbancia óptima de átomos, moléculas, complejos etc., (con o sin por ejemplo etiquetas magnéticas). investigación paralela de una muestra por dos diferentes métodos ópticos, principalmente un primer método que aplica reflexión total interna en una superficie de detección y un segundo método que aplique transmisión de luz a través de la i muestra. De este modo por ejemplo es posible combinar en una y en las mismas capacidades de aparato de inmunoensayos y química clínica.

En lo siguiente, varias modalidades preferidas de la intención se describirán que se relacionan con el aparato, el cartucho, y el método definido anteriormente. j En una primera modalidad particular, el primer haz de de salida y el segundo haz de luz de salida se detectan el mismo detector de luz. El uso de uno y el mismo det|ector para ambos haces de luz de salida tiene la ventaja i de que se minimizan los costos de hardware, consumo de esp¡acio, y esfuerzo de mantenimiento. Incluso con un detector i sencillo de luz, puede alcanzarse fácilmente una distinción entre señales de detector que resultan del primero o el segundo haz de luz de salida. Por ejemplo, el primero y el segundo haces de luz de entrada se pueden conectar y desconectar de una manera alterna, pueden modularse con I i diferentes frecuencias de característica, o pueden tener I diferentes espectros. Cada una de estas mediciones permite disítinguir luz de salida detectada con respecto a su origen I I delj primero o del segundo haz de luz de entrada, respectivamente .

Al menos uno de los detectores de luz que se usa para detjectar el primero y/o el segundo haz de luz de salida pueden comprender un sensor de imagen. Con un sensor de imagen, los procesos en un área extendida pueden observarse simultáneamente . Un sensor de imagen puede particularmente usarse en combinación con la modalidad antes mencionada, esto es jcomo un detector sencillo de luz tanto para el primero i como el segundo haz de luz de salida. En este caso los dos i haces de luz de salida pueden mapearse en diferentes regiones dell plano de imagen, produciendo una separación espacial de las contribuciones del primero y el segundo haz de luz de salida .

' Un detector de luz que comprende un sensor de imagen ! puede particularmente enfocarse en la superficie de la cámara de muestra a través del cual el segundo haz de luz de salida dejá la cámara de muestra. Esto implica que el detector de luz es capaz de detectar el segundo haz de luz de salida. Preferiblemente, el sensor de imagen se enfoca simultáneamente en la superficie de detección, de este modo permitiendo detectar el primer haz de luz de salida, también.

De acuerdo a una modalidad preferida de la invención, el primero y el segundo haces de luz de entrada están suátancialmente paralelos el uno al otro fuera del cartucho (en el contexto de la presente solicitud, el término " sustancialmente " debe de indicar una desviación de menos que alrededor de 45°) . En este caso las fuentes de luz que generan los haces de luz de entrada pueden acomodarse cerca las' unas a las otras, permitiendo un diseño compacto del aparato sensor que es similar a un diseño sólo con una fuente sencilla de luz. Opcionalmente el primero y el segundo haz de luz1 pueden también generarse por una y la misma fuente de luz', la emisión de la cual se rompe en los dos haces de luz de entrada. j El cartucho puede particularmente comprender una ventana I de entrada a través de la que el primero y/o el segundo haz de ¡luz de entrada pueden ingresar al cartucho y que se inclina con respecto a la superficie de detección. Similarmente , el cartucho puede opcionalmente comprender una ventana de salida a través de la cual el primero y/o el segundo haz de luz de salida pueden dejar el cartucho y que se inclina con respecto a la superficie de detección. La i ventana de entrada (o salida) inclinada proporciona un medio i I óptico simple que permite iluminar (observar) el cartucho desde una dirección conveniente, por ejemplo desde debajo con respecto a la superficie de detección. j De acuerdo a otra modalidad preferida de la invención, la jluz del segundo haz de luz de entrada pasa a través de la cámara de muestra en una dirección que es sustancialmente ) perpendicular a la dirección del primer haz de luz de i entrada. Esto permite seleccionar independientemente los parámetros de diseño de la cámara de muestra en dos i direcciones de acuerdo a los requisitos del primero y el segundo haz de luz de entrada, respec ivamente.

¡ La cámara de muestra es preferiblemente alargada y atravesada en dirección longitudinal por la luz del segundo haz ¡ de luz de entrada. De este modo la longitud de la vía del segundo haz de luz de entrada dentro de la cámara de muestra i se 'incrementa, proporcionando una sensibilidad más alta en las I mediciones de absorción. La relación de aspecto de la i cámara de muestra (esto es la relación entre el diámetro más I pequeño y el diámetro más grande de la cámara de muestra) prefieriblemente en intervalos de entre alrededor de 1:5 y 1:100.

Una cámara de muestra alargada puede particularmente usarse en la modalidad antes mencionada, en la que el primero y el segundo haces de lüz ide entrada se propagan en direcciones perpendiculares cuando i interactúan con la muestra. j Los segundos elementos ópticos anteriormente definidos de cartucho pueden particularmente comprender elementos de de luz de por medio de i estructuras prismáticas integradas en el cuerpo del carjtucho. Con la ayuda de los elementos de reflexión, la í dirección de la cual un haz de luz de entrada que ingresa al cariucho puede seleccionarse independientemente de la dirección en la que se propaga dentro del cartucho. ! j En otra modalidad de la invención, el segundo haz de luz de ¡entrada parcialmente se propaga a través del cartucho (o í másj generalmente, a través del material que comprende la cámara de muestra) por medio de una vía de referencia, que I comprende ninguna muestra, produciendo un tercer haz de luz de salida que deja el cartucho. La vía de referencia puede por j ejemplo ser un canal transparente extendiéndose en el paralelo a la cámara de muestra de manera segundo haz de luz de entrada viajan en vías paralelas a través del cartucho con y sin encontrar i muestra, respectivamente. Una comparación del segundo y el i tercero haces de luz de salida entonces permitirá distinguir cambios que se origina de las variaciones del segundo haz de luz I de entrada (por ejemplo fluctuaciones de la fuente de luz)j de efectos causados por la muestra (esto es los efectos en l'os que de hecho hay interés) .

Preferiblemente, el segundo haz de luz de entrada puede i cambiarse entre diferentes espectros, por ejemplo entre dos i emisiones monocromáticas. Las mediciones de absorción o extinción óptica entonces pueden hacerse usando parámetros i óptimos con respecto al componente objetivo y/o con un intervalo dinámico alto. i i I Un generador de campo magnético, por ejemplo un imán i permanente o un electroimán, pueden opcionalmente I proporcionarse para generar un campo magnético dentro de la i cámara de muestra. Con la ayuda de un campo magnético, es por ejemplo posible manipular las partículas magnéticamente etiquetadas. El campo magnético es preferiblemente constate (por ejemplo cero) durante las mediciones con el segundo haz de luz de entrada.

¡ I BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS ¡ Estos y otros aspectos de la invención serán aparentes de y elucidados de referencia a las modalidades descritas de en adelante.

En las figuras: ¡ La Fig. 1 esquemáticamente muestra una sección a lo largo de la línea I-I de la Fig. 2 para un aparato sensor de i acuejrdo a una primera modalidad de la presente invención ,- i la Fig. 2 muestra una vista superior del aparato sensor de acuerdo a la Fig. 1 ; la Fig. 3 ilustra la vía del segundo haz de luz de entjrada en una vista perspectiva esquemática (izquierda) y i una vista lateral (derecha) del aparato sensor de acuerdo a i la Fig. 1; ! las Fig. 4-6 muestran, en una representación similar a la ¡Fig. 3, otras vías posibles del segundo haz de luz de entjrada ; I i la Fig. 7 es una vista superior del cartucho de la Fig. 4, ¡mostrando que el segundo haz de luz de entrada ingresa a I i través de la ventana de entrada; j la Fig. 8 es una vista superior del cartucho de la Figura 1, en la que el segundo haz de luz de entrada ingresa afuera de la ventana de entrada; ¡ la Fig. 9 es una vista superior del cartucho alternativo una cámara de muestra alargada para mediciones de se ajusta paralelo a muchas cámaras de muestra para mediciones FTIR; ig. 10 es una vista superior de un cartucho alternativo en el que una cámara de muestra alargada para ! mediciones de absorción se ajusta en línea con muchas cámaras i de muestra separada para mediciones FTIR; i I la Fig. 11 muestra una imagen de cámara de ej emplificación de un cartucho; I la Fig. 12 comprende un diagrama (superior) representando I mediciones de absorbancia hechas con un aparato de acuerdo a la invención, y un detalle (fondo) de este diagrama. i Como números de referencia o números que difieren en múltiplos de enteros 100 se refieren en las Figuras para componentes idénticos o similares.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION En lo siguiente, la invención se describirá con respecto al I ejemplo particular de un biosensor de etiqueta magnética para diagnósticos moleculares rápidos, sensibles y fáciles de usar. t 1 El aparato biosensor de ej emplificación considerado aquí I usa! un inmunoensayo en el que los objetivos biológicos etiquetados con partículas magnéticas se detectan. El principio óptico de reflexión frustrada interna total (FTIR) se ¡usa para monitorear de manera sensible la presencia de nanopartículas magnéticas en una superficie de enlace.

! Aunque los inmunoensayos son muy adecuados para la detección de proteínas por medio de una etiqueta, muchos ensayos biológicos estándar detectan biomoléculas usando absórción óptica de una señal generada para cuantificar la i presencia de una molécula objetivo. Los objetivos típicos que se ! miden fácilmente por medio de técnicas de absorción visible incluyen electrolitos, metabolitos y moléculas i pequeñas. Por lo tanto es deseable tener un aparato biosensor i que ! ofrezca un menú amplio de pruebas simultáneamente con un dispositivo.

! Las Figuras 1 y 2 muestran un aparato biosensor 100 que i atiende el objetivo antes mencionado, en donde la vista i seccional esquemática de la Figura 1 comprende sólo I componentes de la rama de medición FTIR. El aparato sensor lOOj comprende un lector 150 y un cartucho desechable 110 en 1 el i que una muestra con componentes objetivos de interés puejden proporcionarse. El cartucho 110 puede por ejemplo i ejemplo fármacos, anticuerpos, ADN, hormona paratiroide PTH comprende de perlas MG están usualmente enlazadas como etiquetas a los componentes objetivo antes mencionados (sólo por simplicidad sólo las ! partículas magnéticas MP se muestran en las figuras) . Debe de observarse que en lugar de partículas magnéticas otras partículas de etiqueta, por ejemplo eléctricamente cargadas o partículas fluorescentes, también pueden usarse.

I ! El cartucho 110 tiene un cuerpo transparente con una de detección" 112 que (parcialmente) limita la muestra 111. Una pluralidad de "puntos de puede disponerse en la superficie de detección i 112.í Estos comprenden sitios de enlace, por ejemplo i anticuerpos, que pueden enlazar específicamente a los componentes objetivos.

! El lector 150 comprende una (primera) fuente de luz 151 para emitir un (primer) "haz de luz de entrada" Ll que ingresa al cartucho 110 a través de una ventana inclinada 113 y llega a la superficie de detección 112 en un ángulo más grajnde que el ángulo crítico de reflexión interna total (TIR, porj sus siglas en inglés) . Por lo tanto es totalmente infernamente reflejado como un (primer) "haz de luz de salida" L2 que deja el cartucho 110 a través de una ventana de ¡salida inclinada 114 y es detectado por un detector de 1 luzj, por ejemplo por los pixeles de una cámara sensible a la luzj 155. El detector de luz 155 de este modo genera una imagen de la superficie de detección, que además se procesa en ¡ la unidad de evaluación 156 (por ejemplo un microprocesador). Las lentes 152, 153, 154 se usan en la vía del haz de luz de entrada Ll y el haz de luz de salida L2 para lograr una rama de iluminación telecéntrica y una rama doble de detección telecéntrica.

El lector 150 además comprende un generador de campo magnético, por ejemplo que comprende electroimanes 160 con un alambre y un núcleo dispuesto en el fondo y/o en la parte superior (no mostrada) del cartucho, para controlablemente generar un campo magnético en la superficie de detección 112 y eri el espacio adyacente de la cámara de muestra 111. Con la de este campo magnético, las partículas magnéticas MP manipularse, por ejemplo magnetizarse y I j moverse (si se usan campos magnéticos con este modo es por ejemplo posible atraer partículas magnéticas MP a la superficie de detección 112 I con el fin de acelerar el enlace del componente objetivo i asociado a la superficie. i I El aparato sensor 100 descrito aplica medios ópticos arja la detección de partículas magnéticas MP y los I componentes objetivo en los que de hecho hay interés. Para elijminar o al menos minimizar la influencia de antecedentes (pojr ejemplo el fluido muestra, tal como saliva, sangre, etcl. ) , la técnica de detección es específica de superficie. Estío se alcanza usando el principio de reflexión frustrada intjerna total. Este principio se basa en el hecho de que una onda evanescente se propaga (cayendo exponencialmente) en la cámara de muestra 111 cuando el haz de luz incidente Ll es totalmente internamente reflejado. Si esta onda evanescente ¡ entonces interactúa con otro medio que tiene un índice de refracción diferente del agua como las partículas magnéticas MP, j parte de la luz de entrada se acoplará en el fluido de i muestra (este es llamado "reflexión frustrada interna total"), y la intensidad reflejada se reducirá (mientras que la intensidad reflejada será de 100% para una interfaz limpia I y sin interacción) . Los detalles adicionales de este i procedimiento pueden encontrarse en WO 2008/072156 A2.

¡ ¡ Una característica esencial de la presente invención es qué los requisitos para la detección FTIR anteriormente I des!crita (inmunoensayos) y para la detección de absorbancia i (química clínica) se combina en uno y el mismo i aparato/cartucho. El objetivo de este modo es cumplir con las FTIR (factor de forma de cartucho, requisitos de absorbancia (suficiente longitud de vía, referencia de vía de luz) . Además de eso se frente con las restricciones de punción a volúmenes mínimos de muestra de plasma (alrededor de 1 pL por cámara de reacción en un cartucho de cámaras múltiples) . i En particular, las restricciones FTIR son: i j - factor plano de forma de cartucho para mantener I ¡ espacio para imán superior e imanes de fondo; I - rama de iluminación y rama de detección bajo 70° con i j respecto a la superficie de detección; i I - posición fija de foco de la rama de detección; i j - el cuerpo del cartucho se forma por una parte moldeada i ij de inyección; I La restricción de absorbancia es: J - longitud de trayectoria larga; I - volumen de muestra mínima debido a la muestra de puncjión digital; I ! - referencia de trayectoria de luz deseable para I ! monitorear las fluctuaciones de fuente de luz; - opciones para seleccionar el intervalo de longitud de onda de absorción deseable.

De acuerdo a una modalidad ejemplar descrita a continuación, los requisitos anteriores se cumplen con un cartucho con características ópticas incorporadas y un volumen pequeño, cámara de longitud de trayectoria larga que I permite que la absorción óptica se mida usando un lector ¡ FTIR. El requisito de absorbancia, esto es para combinar I volumen de muestra mínimo con una longitud de trayectoria de absorción razonable, hace atractivo crear una estructura fluídica estrecha y grande (casi una guía de onda) llena de muestra. Este canal es atravesado por el haz de luz de Figura 2 muestra una vista superior esquemática en el sensor 100 de la Figura 1. Puede verse que la cámara de muestra 111 del cartucho 110 está de hecho alargada con una ] extensión axial (dirección y) perpendicular a la dirección del primer haz de luz de entrada Ll (dirección x) .

I El ¡cartucho consiste de una parte de base moldeada de ii inyección que contiene las cámaras de reacción y los canales fluí¡dicos para el suministro y escape. Las estructuras fluíjdicas están encerradas en el lado de la parte superior por ¡una lámina de adhesivo. El suministro fluídico y los j canajles de escape para la cámara de muestra no están dibuijados en la Figura 2. Las dimensiones típicas para la altjura y profundidad de la cámara 111 son 200-400 µp? y 5- 10mm para la longitud de cámara, llevando a un volumen de muestra de alrededor de 0.5-1 µ??? . Un tipo de guía de onda es creado para la luz que atraviesa la cámara 111. Aunque el índice de refracción de la muestra es típicamente más bajo quej el índice de refracción del cartucho, lo que significa quej no es una guía de onda de reflexión interna total (TIR) , las' reflexiones en las paredes laterales de la cámara aún se I consideran para un haz de luz entrante bien colimado. i J La extensión estrecha larga de la cámara de muestra 111 se ¡usa para mediciones de absorción. Para este fin, una segiknda fuente de luz 161 se proporciona que emita un segundo haz j de luz de entrada Ll 1 en el cartucho 110. Dentro del caréucho, el segundo haz de luz de entrada LI 1 es totalmente i internamente reflejado por un prisma 162 de manera que luego a través de la cámara de muestra 111 en dirección axial.

La luz del segundo haz de luz de entrada Ll ' deja la cámara de muestra 111 a través de una faceta/superficie de salida i como un segundo haz de luz de salida L21. Este segundo haz de i luz ¡de salida L21 es redirigido por un segundo prisma TIR 163 en una dirección que es paralela a la dirección del primer I haz j de luz de salida L2. Con los elementos óptimos de i forjación de imágenes 153, 154 y/o un elemento adicional opcional 164, el segundo haz de luz de salida L21 se dirige en el sensor de imagen 155. La señal sensora que se origina delj segundo haz de luz de salida L21 entonces puede evaluarse por la unidad de evaluación 156 con respecto a la absorbencia óptica de ciertos componentes objetivos de la i muestra. Debe de observarse que estas mediciones evaluadas delj segundo haz de luz de salida L2 ' se obtuvieron preferiblemente cuando un campo dado magnético constante (en i particular un campo de fuga) estuvo presente en la muestra.

J En el cartucho descrito 110, los dos prismas 162, 163 i sonj estructuras TIR, creadas por muescas en el cartucho moláeado de inyección. La orientación de la superficie de reflexión de estas estructuras es de manera que el ángulo de 70° j estándar de incidencia es mantenido por el segundo haz de luz jde entrada Ll 1 y el segundo haz de luz de salida L21 con respecto al normal de la superficie de detección 112. Otra ventlaja de esta configuración es que la posición de foco de de detención coincide con la faceta de salida de la onda de muestra" 111. j El aparato descrito 100 (que consiste del lector 150 y medida la superficie (absorción óptica) en el volumen de la basa de un fluido. Esta comb'inación de detecciones permite que un usuario ejecute una variedad de diferentes pruebas usando un dispositivo. Con un cartucho desechable que contiene muchas cámaras, cada una para una molécula diferente a probarse, también es posible par'a el usuario obtener con una muestra y una ejecución resaltados para múltiples moléculas en un intervalo de proteínas a electrolitos. El cartucho desechable puede diseñarse para usar un volumen de muestra pequeña que permita quej se use la sangre por pinchazo de dedo, una gran conveniencia para la persona a ser probada.

{ Las Figuras 3-6 ilustran cómo es que los diferentes ángulos de incidencia para el segundo haz de iluminación de I luzj de entrada pueden combinarse con un ángulo de detección estándar. La rama de detección se queda sin cambios en todas lasj modalidades mostradas, mientras que la rama de iluminación ofrece la flexibilidad para incrementar la longitud de la trayectoria de absorbancia o para usar otras fuentes de luz que la lectura LED FTIR estándar.

! En la Figura 3, el diseño del cartucho 110 es ilustrado unajvez más en una vista perspectiva esquemática (izquierda) y una vista lateral (derecha) . Puede verse que el segundó haz i de jluz de salida Ll ' ingresa al cartucho 110 desde una I posición lateral (90° con respecto a normal de superficie de estructuras TIR en de inyección por I En el cartucho 210 de la Figura 4, los ángulos 70° I "estándar" de incidencia (segundo haz de luz de entrada Ll 1 ) y detección (segundo haz de luz de salida L2 ' ) se realizan. i la Figura 5, el segundo haz de luz de entrada Ll' al cartucho 310 de debajo de (0o) .

I En la Figura 6, el segundo haz de luz de entrada Ll 1 1 ingresa al cartucho 410 de arriba de (180°) .

I j La Figura 7 muestra una vista superior esquemática del cartucho 210 de la Figura 4. El canal fluídico 215 para el I suministro de plasma para la cámara de muestra 211 y el canal i 2161 para ventilación también se muestran. La estructura elíptica 217 en el canal de ventilación representa una parada . Puede verse que los haces de iluminación Ll , Ll ' y los ¡ haces de detección L2 , L2 ' están posicionados dentro del ventanas de entrada y salida inclinadas del Esto significa que la iluminación estándar y las ramas de detección de la plataforma FTIR pueden usarse.

Una I desventaja de esta configuración es la longitud limitada ! de trayectoria óptica de la cámara de absorbancia 211. ! i Una amplitud típica del campo de vista del sensor de imagen 155 es del orden de 6 mm. La longitud de la ventana de i entrada (70°) inclinada 113 y la ventana de salida 114 en el cartiucho 110 para los haces de iluminación y formación de I imágenes es de alrededor de 9 mm. Esto limita la longitud de trayectoria de absorción máxima cuando la configuración ópti'ca FTIR estándar se usa. Si un segundo haz de luz de I entrada dedicado (y cambiado) se usa la longitud de la I trayectoria de luz puede incrementarse, mientras que la facjsta final de la cámara de muestra se queda dentro del campo de vista de la cámara 155. Una ventaja adicional de un hazj de iluminación dedicado para absorbancia con una fuente de luz separada es que uno es libre de seleccionar el intervalo de longitud de onda óptimo (LED) . Una consecuencia de jun cambio del haz de iluminación es que la ventana lateral I de |cartucho inclinado ya no está disponible. i I La Figura 8 es una vista superior esquemática más detjallada del cartucho 110 de las Figuras 1-3. Aquí, el segundo haz de luz de entrada Ll 1 no está posicionado dentro i del| área W de las ventanas laterales inclinadas 113, 114 del cartucho 110. Esto significa que un haz de iluminación dedicado Ll 1 para la medición de absorbancia ha sido agrjegado . De acuerdo a la Figura 6, este segundo haz de luz de !entrada Ll ' ingresa al cartucho 110 desde una posición 90° i latjeral. Las Figuras 4-6 muestran otras opciones respecto a la l orientación del haz de iluminación. La orientación del i prijsma en acoplamiento 162 por consiguiente tiene que adoptarse. j Las Figuras 9 y 10 indican una posibilidad para combinar la j cámara de detección de absorbancia con un número de cámaras de reacción de inmunoensayo estándar. Los canales fluídicos para suministro de plasma y para ventilación i tanibién se muestran. Las estructuras elípticas en los canales i de ; entilación representan paradas fluídicas. La Figura 9 muestra un cartucho 510 en el que todos los haces de luz de I entrada y salida están situados dentro del área W cubiertos laterales de cartucho inclinado (los haces de detención para las cámaras de inmuno-ensayo no se indican) . La cámara de muestra de detección de absorbáncia alargada 511a y las cámaras de reacción de inmuno-ensayo est 511b-511 están dispuestas paralelas la una a la otra. La posición de la cámara de detección de absorbáncia 511a y el prisma 563 en la detección de trayectoria de luz se i selecciona de manera que la faceta de salida de la cámara de I detección 511a este en el plano focal de la rama de De este modo la faceta de salida se refleja en la cámara de detección.

La Figura 10 muestra una vista superior esquemática de un cartucho 610 que comprende una cámara alargada de detección de absorbáncia 611a que se ajusta en la línea con tres cámaras FTIR 511b-511d. El segundo haz de luz de entrada Ll 1 i para la medición de absorbáncia no está posicionado i dentro del área W de las ventanas laterales inclinadas del í cartucho, permitiendo una trayectoria de luz más larga y una i fuente de luz dedicada.

I j La Figura 11 muestra una imagen de cámara de ej emplificación ya que puede generarse con el aparato y las modalidades de cartucho descritas anteriormente. La imagen de cámara muestra la faceta final del canal de absorbancia cerca del ¡borde del campo de la cámara de visión (indicada por L21 ; los¡ cuadros indican las regiones de interés en las que la imagen se evalúa) . Junto a eso puede verse un área indicada como L2" donde la luz no ha pasado el fluido sino sólo el material de sustrato del cartucho. Dentro de esta área se i detecta, un tercer haz de luz de salida L2 " el cual se segundo haz de luz de entrada Ll 1 el material de cartucho y no el fluido de muestra. Por lo tanto esta área puede usarse para mediciones de referencia con el fin de monitorear las scrito y el principio de serie de muestras de tinta examinar la linealidad del el límite de detección y para comparar los resultados con los resultados UWIS en las i mismas muestras. i j El diagrama superior de la Figura 12 muestras las curvas de dosis-respuesta obtenidas en las mediciones, en donde el intérvalo de concentración baja (cuadro punteado) se muestra en el diagrama inferior. La absorbancia/mm (E/mm) se traza a lo largo del eje vertical, ya que la longitud de la i trayectoria del UWIS (10 mm) difiere de la longitud de la I trayectoria del cartucho usado (3.9 mm) . El eje horizontal I i I í (unidades arbitrarias) . El a muestra una buena relación y la absorbancia de tinta.

También el acuerdo con los resultados de UWIS es muy cerca a la longitud lector (LED con ? = En concentraciones alt s de tinta la curva se desvía del lineal (diagrama superior), produciendo un intervalo dinámico incrementado. El límite de detección estimada de estas mediciones preliminares I es comparable o mejor que el especificado para UWIS.

! Debe de observarse que la elección de la longitud de trayectoria óptica de la cámara de absorción depende de las propiedades de la muestra y el intervalo de medición deseado.

Para sensibilidad óptima la elección natural es usar una longitud de onda fuertemente absorbente (LED) y una longitud I de trayectoria máxima. El intervalo dinámico puede fácilmente i extenderse por medio del uso de una segunda longitud de onda I de lectura adicional (LED) para la cual la absorbancia es i sustJancialmente inferior. Se requiere que el electro pueda I proporcionar un haz de luz de sondeo que pueda cambiarse I entrje muchos espectros diferentes. Esto puede realizarse I fácilmente con muchos LEDs detrás del difusor intermedio o con ! espejos dicroicos . La capacidad para cambiar entre diferentes fuentes de luz es de algún modo útil, ya que diferentes ensayos pueden tener diferentes longitudes de . modalidades de cartucho han sido una medición de extensión óptima en una j plataforma FTIR usando un volumen de muestra pequeño.

I Esto permite que un sistema de medición (analizador + cartucho desechable) que combina capacidad de inmunoensayo ¡ (basada en detección FTIR) con una medición de química clínica (basada en detección de absorbancia) . Las dos ! técnicas de medición pueden combinarse en un cartucho i integrado. Esto es realizado por una elección propia de la geometría de la cámara de detección de absorbancia y i bios^ensor para diagnósticos a mano así como también en el I campjo de química clínica.

I i Mientras que la invención ha sido ilustrada y descrita a detajlle en las figuras y descripción precedente, tal i ilusjtración y descripción se han de considerar ilustrativas o de ej emplificación y no restrictivas; la invención no ha de j limitar las modalidades descritas. Pueden entenderse otras vari'aciones a las modalidades descritas y efectuarse por medio de aquellas personas expertas en la técnica en la práctica de la invención reivindicada, de un estudio de las ¡ figuras, la descripción, y las reivindicaciones anexas. En i las ¡ reivindicaciones, la palabra "comprende" no excluye otros i elementos o etapas, y el artículo indefinido "un" o "uno" no excluye una pluralidad. El mero hecho de que ciertas medidas se I recitan en reivindicaciones dependientes mutualmente i diferentes no indica que una combinación de estas mediciones no pueda usarse para aventajar. Cualquiera de las señales de referencia en las reivindicaciones no debe de construirse como una limitante en el enfoque.

! Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor para llevar a la practica la citada el que resulta claro de la presente

Claims (1)

1. j REIVINDICACIONES I Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones: 1. Un aparato sensor para el examen de una muestra, I caracterizado porque comprende: ¡ a) al menos una cámara de muestra en la que la muestra ser proporcionada, la cámara dé muestra comprende una superficie de detección; ¡ b) al menos una fuente de luz para emitir un primer haz de luz de entrada, que es totalmente internamente reflejado en una superficie de detección de la cámara de muestra en un I primer haz de luz de salida, y para emitir un segundo haz de luz J de entrada que al menos sea parcialmente transmitido a través de la cámara de muestra en un segundo haz de luz de salida; y ¡ c) al menos un detector de luz para detectar el primero y el segundo haces de luz de salida; ¡ en donde la cámara de muestra se alarga y se atraviesa en dirección longitudinal por la luz del segundo haz de. luz de e'ntrada. 2. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la cámara de muestra está comprendida en un cjartucho, el cartucho además comprende: J a) primeros elementos ópticos para dirigir un primer haz de una superficie de dirección de la cámara de ángulo de reflexión interna total y para dirigir el primer haz de luz de salida resultante fuera del cartucho ; i segundos elementos ópticos para dirigir un segundo haz i de luz de entrada al menos parcialmente a través de la de muestra y para dirigir el segundo haz de luz de resultante fuera del cartucho. . Un método para examinar una muestra, caracterizado comprende las siguientes etapas: ¡ a) llenar al menos una cámara de muestra con la muestra, i la cámara de muestra que es alargada y que comprende una superficie de detección; ! b) dirigir un primer haz de luz de entrada a una i superficie de detección de la cámara de muestra de manera que esté totalmente internamente reflejada en un primer haz de luz ¡de salida; c) dirigir un segundo haz de luz de salida al menos parcialmente a través de la cámara de muestra de manera que atraviese la cámara de muestra en dirección longitudinal produciendo un segundo haz de luz de salida; ¡ d) detectar el primero y el segundo haces de luz de sali!da . ¡ 4. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer haz de luz de salida y el segundo haz de luz de salida se detectan con el mismo detector de luz. conformidad con la reivindicación primer haz de luz de salida y/o el segundo haz de luz de salida se detectan con un detector de I luz J que comprende un sensor de imagen. i ! 6. El aparato de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el detector de luz se enfoca en la superficie de la cámara de muestra a través de la cual el del cartucho. 8. El aparato de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque los primeros elementos ópticos comprenden una ventana de entrada a través de la cual el primer haz de luz de entrada y/o el segundo haz de luz de entriada pueden ingresar al cartucho y que está inclinado con I respecto a la superficie de detección. 9. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, carajcterizado porque la luz del segundo haz de luz de entrada pasaj a través de la cámara de muestra sustancialmente I perpendicular a la dirección del primer haz de luz de entrada I 10. El aparato de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque los segundos elementos ópticos comprenden elementos de reflexión para cambiar la dirección del ¡segundo haz de luz de entrada. 11. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo haz de luz de entrada parcialmente se propaga por medio de una trayectoria de referencia que no comprende muestra, produciendo un tercer i hazide luz de salida. J 12. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo haz de luz de entrada puede cambiarse entre diferentes espectros. I I 13. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque un generador de campo magnético se proporciona para generar un campo magnético dentro de la cáma ira de muestra. i i 14. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, I caracterizado porque la cámara de muestra está alargada con una 'extensión de eje (y) perpendicular a la dirección (x) del I primer haz de luz de entrada.