SI24077A

SI24077A - Sistem za detekcijo in sledenje vnosa snovi v sprejemnik vzorcev

Info

Publication number: SI24077A
Application number: SI201200160A
Authority: SI
Inventors: MatjaĹľ Hren; Klemen ZupanÄŤiÄŤ; UrĹˇka ÄŚepin; MatjaĹľ MIHELJ; AleĹˇ Hribar
Original assignee: Biosistemika D.O.O.
Priority date: 2012-05-24
Filing date: 2012-05-24
Publication date: 2013-11-29
Also published as: WO2013186644A2; WO2013186644A3

Abstract

Predloženi izum se nanaša na sistem za detekcijo in sledenje vnosa snovi v sprejemnik vzorcev, konkretno za detekcijo in sledenje pri vnosu izredno majhnih prostornin fluidov na mikrotitrske plošče, zlasti pri izvajanju laboratorijskih analiz. Sistem po izumu obsega procesorsko enoto (2), ki je s pomočjo podatkovne povezave (3), priključena sledilni napravi (4), razporejeni v območju pod mikrotitrsko ploščo (1), in napravo (5) za detekcijo vnosa fluida.

Description

Sistem za detekcijo in sledenje vnosa snovi v sprejemnik vzorcev

Predloženi izum se nanaša na sistem za detekcijo in sledenje vnosa snovi v sprejemnik vzorcev, konkretno za detekcijo in sledenje pri vnosu izredno majhnih prostornin fluidov na mikrotitrske plošče, zlasti pri izvajanju laboratorijskih analiz.

Pri na primer laboratorijskih analizah se pojavljajo težave z nanašanjem izredno majhnih prostornin fluidov na mikrotitrske plošče. Še zlasti so te težave očime pri izvajanju analiz s tako imenovanimi tehnikami PCR v realnem času (angl. real-time PCR, krajše qPCR), običajnimi tehnikami PCR in serološkimi metodami kot je ELISA (angl. enzyme linked immunosorbent assay), zlasti pri prenašanju zelo majhnih prostornin reagentov in vzorcev, ki lahko dosežejo tudi manj 1 mikroliter. Natančno delo s tako majhnimi prostorninami fluidov je zelo zahtevno in lahko hitro vodi do napak, ki se v preostalih korakih le še stopnjujejo in so pogosto vzrok za zavajajoče in/ali napačne rezultate.

Poleg omenjenih težav, ki so posledica dela z majhnimi prostorninami, se pojavlja še dodatna težava, povezana s formatom mikrotitrskih plošč, v katerih potekajo reakcije qPCR, PCR in ELISA. Plošče so laboratorijski potrošni material za enkratno uporabo, največkrat izdelan iz prosojne plastike. Osnovni problem, povezan s temi ploščami je, da vsebujejo veliko število zelo majhnih lukenj, v katerih potekajo na primer reakcije qPCR. Izmere omenjenih lukenj so odvisne od velikosti plošč oz. števila lukenj v plošči in na primer obsegajo premer 3,1 mm, pri čemer v tem primeru znaša medsebojni razmik med luknjami manj kot 4,5 mm. V omenjene luknje se vnaša tekoče snovi po vnaprej določenem načrtu, ki je lahko tudi zelo kompleksen, kar posledično pogosto vodi do napak, saj mora biti uporabnik popolnoma koncentriran za opravljanje tega zahtevnega opravila.

Optično sledenje z očmi, v katero luknjo na plošči je uporabnik že vnesel vzorec, pa je nepraktično in nezanesljivo.

Naloga predloženega izuma je ustvariti sistem za detekcijo in sledenje vnosa snovi v sprejemnik vzorcev, s katerim so odpravljene pomanjkljivosti znanih rešitev.

Zastavljena naloga je po izumu rešena z značilnostmi, podanimi v značilnostnem delu 1. patentnega zahtevka. Podrobnosti izuma so dalje podane v odvisnih zahtevkih.

Izum je v nadaljevanju podrobneje predstavljen na osnovi izvedbenih primerov in s sklicevanjem na priložene skice, kjer kaže sl. 1 shematski prikaz sistema za detekcijo in sledenje vnosa snovi v sprejemnik vzorcev po izumu;

sl. 2 drugi izvedbeni primer sistema s sl. 1.

Prvi korak v sistemu za detekcijo in slednje po izumu je izdelava načrta za vnašanje vzorcev fluida v luknje na tako imenovani mikrotitrski plošči 1. Omenjeni načrt se izdela na primer na lokalni ah oddaljeni procesorski enoti 2, nakar se ga prenese, na primer s pomočjo podatkovne povezave 3, na primer žične ali brezžične povezave, USB ključa ipd., v sledilno napravo 4. Če se omenjeni načrt pripravi na oddaljenem računalniku 2, si uporabnik tako pripravljene načrte shranjuje in deli z ostalimi uporabniki. Omenjeni načrt je v bistvu digitalizirana oblika načrta mikrotitrske plošče 1, pri čemer je vrstni red vnašanja vzorcev poglavitna informacija, ki jo ta načrt vsebuje. Omenjena sledilna naprava 4, ki je sočasno vir presevne svetlobe pri vnosu vzorcev fluida v luknje mikrotitrske plošče, je izbrana kot ploski in tanki zaslon, na primer LCD zaslon, AMOLED zaslon, matrika LED diod in podobno, v konkretnem izvedbenem primeru kot na dotik občudjiv LCD zaslon s procesorsko enoto.

Na omenjeno sledilno napravo 4 se zatem namesti omenjeno mikrotitrsko ploščo 1, ki se jo dodamo opremi z napravo 5 za detekcijo vnosa fluida, nakar se sproži v omenjeni sledilni napravi 4 shranjeni načrt za vnos vzorcev fluida. Na zaslonu omenjene sledilne naprave 4, razporejene pod omenjeno mikrotitrsko ploščo 1, se glede na shranjeni načrt drug za drugim aktivirajo svetlobni viri, ki osvetljujejo specifične luknje na mikrotirski plošči 1, v katere je potrebno vnesti vzorec fluida. Na osnovi motnje, ki jo v napravi 5 za detekcijo sproži na primer konica pipete ob vnosu vzorca fluida v mikrotitrsko ploščo 1, pošlje omenjena naprava 5 za detekcijo sledilni napravi 4 informacije preko podatkovne linije 3', bodisi žično ali brezžično.

Omenjena naprava 5 za detekcijo vnosa fluida je izbiroma razporejena nad ali pod omenjeno mikrotitrsko ploščo 1, kar omogoča različne načine vnosa vzorcev fluida v luknje omenjene mikrotitrske plošče 1. Pri tem je odmik omenjene naprave 5 za detekcijo od mikrotitrske plošče 1 sorazmerno majhen. Eden od mogočih izvedbenih primerov razporeditve omenjene naprave 5 za detekcijo nad mikrotitrsko ploščo 1 predvideva izrabo svetlobnega polja 6, ki se ga s pomočjo vsaj enega izvora 7 svetlobe in vsaj enega detektorja 8 svetlobe. Po izumu je mogoča tudi izvedba, pri kateri se omenjeno svetlobno polje 6 ustvari med dvema pravokotno drug na drugega postavljenima izvoroma 7 svetlobe in njima nasproti ležečima detektoijema 8 svetlobe, ki jo omenjena izvora 7 oddajata. Omenjeno svetlobno polje 6 se lahko ustvari z različnimi svetlobnimi izvori, na primer s pomočjo vsaj enega laserja, diod, kombinacije vsaj ene kamere in okoliške svetlobe ter podobnega. Dalje je po predloženem izumu predvideno, da eden od mogočih izvedbenih primerov razporeditve omenjene naprave 5 za detekcijo pod mikrotitrsko ploščo 1 predvideva izrabo sile, ki se pojavi ob dotiku priprave za vnos vzorca, na primer konice pipete, z mikrotitrsko ploščo 1. V ta namen je neposredno pod mikrotitrsko ploščo 1 ali pod omenjeno sledilno napravo 4 razporejen vsaj en senzor 8, prednostno niz senzorjev, na primer pospeškometer, merilnik sile in podobno, ki zaznava te izredno majhne sile.

V nadaljevanju je opisano delo s sistemom po izumu, pri katerem .je naprava 5 za detekcijo razporejena nad omenjeno mikrotitrsko ploščo 1, pri čemer se kot napravo 5 za detekcijo uporabi na primer svetlobno polje 6. Ob pričetku dela s sistemom po izumu se na omenjeni sledilni napravi 4 najprej aktivira prvi svetlobni vir, ki osvetli prvo luknjo mikrotitrske plošče 1, v katero je potrebno vnesti vzorec fluida. Ko se s pomočjo pipete vnese fluid v prvo luknjo mikrotitrske plošče 1, se s konico pipete sproži napravo 5 za detekcijo, v konkretnem primeru se prebije omenjeno svetlobno polje 6 na določeni točki koordinatnega sistema, ki ga tvori omenjeno svetlobno polje 6. To motnjo v svetlobnem polju se po omenjeni podatkovni liniji 3' posreduje sledilni napravi 4, ki s pomočjo ustreznega algoritma, ki pa ni predmet predloženega izuma, posledično zazna preboj omenjenega svetlobnega polja 6 in/ali lokacijo omenjenega preboja svetlobnega polja 6, s

čimer je enoznačno določena koordinata luknje mikrotitrske plošče 1, v katero je bil oddan vzorec fluida. Nadalje omenjena sledilna naprava 4 sočasno preveri, če se omenjena zaznana koordinata ujema s koordinato, shranjeno v omenjenem načrtu. Če se omenjena zaznana koordinata ujema s koordinato, shranjeno v omenjenem načrtu, sistem po izumu preklopi na naslednji korak, v katerem omenjeni svetlobni vir osvetli naslednjo luknjo, ki je na vrsti za vnos fluida po omenjenem shranjenem načrtu. V primeru napačnih koordinat vnosa fluida v mikrotitrsko ploščo 1, sistem uporabnika opozori o napačni izbiri. Poleg omenjenega aktiviranja svetlobnih virov se na zgornjem delu zaslona omenjene sledilne naprave izpišejo še drugi podatki, na primer naziv naslednje koordinate luknje za vnos, opis vzorca, ki ga je potrebno vnesti ipd.

Delo s sistemom po izumu, pri katerem je naprava 5 za detekcijo razporejena pod omenjeno mikrotitrsko ploščo 1, je v samem bistvu enako zgoraj opisanemu delu s sistemom, pri katerem je naprava 5 za detekcijo razporejena nad omenjeno mikrotitrsko ploščo 1. Razlika je le v v tem, da je kot naprava 5 za detekcijo izbran na primer niz občutljivih senzorjev 8, ki zaznavajo majhne sile, nastale ob dotiku priprave za vnos vzorca z omenjeno mikrotitrsko ploščo 1.

Claims

Patentni zahtevki

1. Sistem za detekcijo in sledenje vnosa snovi v sprejemnik vzorcev, konkretno za detekcijo in sledenje pri vnosu izredno majhnih prostornin fluidov na mikrotitrske plošče, zlasti pri izvajanju laboratorijskih analiz, značilen po tem, da obsega procesorsko enoto (2), ki je s pomočjo podatkovne povezave (3), priključena sledilni napravi (4), razporejeni v območju pod mikrotitrsko ploščo (1), in napravo (5) za detekcijo vnosa fluida.
2. Sistem po zahtevku 1, značilen po tem, da je omenjena naprava (5) za detekcijo vnosa fluida razporejena v območju neposredno nad mikrotitrsko ploščo (1).
3. Sistem po zahtevkih 1 in 2, značilen po tem, da omenjena naprava (5) za detekcijo vnosa fluida predvideva izrabo svetlobnega polja (6), ki se ga ustvari s pomočjo vsaj enega izvora (7) svetlobe in vsaj enega detektorja (8) svetlobe.
4. Sistem po zahtevkih 1 do 3, značilen po tem, da se omenjeno svetlobno polje (6) ustvari med dvema pravokotno drug na drugega postavljenima izvoroma (7) svetlobe in njima nasproti ležečima detektorjema (8) svetlobe, ki jo oddajata omenjena izvora (7).
5. Sistem po zahtevkih 1 do 4, značilen po tem, da se omenjeno svetlobno polje (6) ustvari z različnimi svetlobnimi izvori, na primer s pomočjo vsaj enega laserja, niza diod, kombinacije vsaj ene kamere in okoliške svetlobe ter podobnega.
6. Sistem po zahtevkih 1 do 5, značilen po tem, da je omenjena naprava (5) za detekcijo preko podatkovne linije (3') povezana z omenjeno sledilno napravo (4).
7. Sistem po zahtevku 6, značilen po tem, da je omenjena podatkovna linija (3') zasnovana kot žična ali brezžična linija.
8. Sistem po zahtevku 1, značilen po tem, da je omenjena naprava (5) za detekcijo vnosa fluida razporejena v območju neposredno pod omenjeno sledilno napravo (4).
9. Sistem po zahtevku 1, značilen po tem, da je omenjena naprava (5) za detekcijo vnosa fluida razporejena v območju med omenjeno sledilno napravo (4) in mikrotitrsko ploščo (1).
10. Sistem po zahtevkih 1, 9 in 10, značilen po tem, da omenjena naprava (5) za detekcijo predvideva izrabo sile, ki se pojavi ob dotiku priprave za vnos vzorca z omenjeno mikrotitrsko ploščo (1).
11. Sistem po zahtevku 10, značilen po tem, da je neposredno pod mikrotitrsko ploščo (1) ali pod omenjeno sledilno napravo (4) razporejen niz občutljivih senzorjev (8), ki zaznavajo majhne sile.
12. Sistem po zahtevkih 10 in 11, značilen po tem, da so omenjeni senzorji (8) pospeškometri in/ali merilniki sile.
13. Sistem po kateremkoli od predhodnih zahtevkov, značilen po tem, da omenjena podatkovna povezava (3) obsega žično ali brezžično povezavo, USB ključ in podobno.
14. Sistem po kateremkoli od predhodnih zahtevkov, značilen po tem, da je omenjena sledilna naprava (4) izbrana kot ploski in tanki zaslon, na primer LCD zaslon, AMOLED zaslon, matriko LED diod, tablični računalnik in podobno.
15. Sistem po kateremkoli od predhodnih zahtevkov, značilen po tem, da je omenjena sledilna naprava (4) sočasno vir presevne svetlobe pri vnosu vzorcev fluida v luknje omenjene mikrotitrske plošče (1).
16. Postopek detekcije in sledenja vnosa snovi v sprejemnik vzorcev, konkretno detekcije in sledenja pri vnosu izredno majhnih prostornin fluidov na mikrotitrske plošče, zlasti pri izvajanju laboratorijskih analiz, značilen po tem, da obsega

a) izdelavo načrta za vnašanje vzorcev fluida v luknje na mikrotitrski plošči (1) s pomočjo procesorske enote (2);

b) prenos v prejšnjem koraku izdelanega načrta za vnašanje vzorcev fluida v luknje na mikrotitrski plošči (1) v sledilno napravo (4);

c) aktiviranje prvega svetlobnega vira na omenjeni sledilni napravi (4), ki osvetli prvo luknjo mikrotitrske plošče (1), v katero je potrebno vnesti vzorec fluida;

d) vnos fluida v prvo luknjo mikrotitrske plošče (1) in sprožitev naprave (5) za detekcijo;

e) posredovanje omenjene motnje v napravi (5) za detekcijo po omenjeni podatkovni liniji (3') sledilni napravi (4);

f) s pomočjo sledilne naprave (4), enoznačno določanje koordinat luknje mikrotitrske plošče (1), v katero je bil oddan vzorec fluida, in preverjanje, če se omenjena zaznana koordinata ujema s koordinato, shranjeno v omenjenem načrtu v sledilni napravi (4);

g) aktiviranje naslednjega svetlobnega vira na omenjeni sledilni napravi (4), da se osvetli naslednjo luknjo na mikrotitrski plošči (1), če se omenjena zaznana koordinata ujema s koordinato, shranjeno v omenjenem načrtu v sledilni napravi (4);

h) prekinitev postopka in opozorilo uporabniku, če so koordinate vnosa fluida v mikrotitrsko ploščo (1) napačne.
17. Postopek detekcije in sledenja vnosa snovi v sprejemnik vzorcev po zahtevku 16, značilen po tem, da obsega

a) aktiviranje prvega svetlobnega vira na omenjeni sledilni napravi (4), ki osvetli prvo luknjo mikrotitrske plošče (1), v katero je potrebno vnesti vzorec fluida;

b) vnos fluida v prvo luknjo mikrotitrske plošče (1) in sprožitev naprave (5) za detekcijo;

c) posredovanje omenjene motnje v napravi (5) za detekcijo po omenjeni podatkovni liniji (3') sledilni napravi (4), ki enoznačno zazna omenjeno motnjo v napravi (5) za detekcijo;

d) ' aktiviranje naslednjega svetlobnega vira na omenjeni sledilni napravi (4), da se osvedi naslednjo luknjo na mikrotitrski plošči (1).
18. Postopek detekcije in sledenja vnosa snovi v sprejemnik vzorcev po zahtevkih 16 in

17, značilen po tem, da naprava (5) za detekcijo izrablja svetlobno polje (6).
19. Postopek detekcije in sledenja vnosa snovi v sprejemnik vzorcev po zahtevkih 16 in

17, značilen po tem, da naprava (5) za detekcijo izrablja niz senzorjev (8) sile.