ES2201823T3 - Administrador de fluido y procedimiento de administracion. - Google Patents

Abstract

Un aparato para administrar gotitas de fluido, que comprende: una cámara de fluido (10) que tiene una abertura para la administración de gotitas y que no presenta una constricción permanente en la capilaridad en la zona superior a la boquilla, que interfiera el flujo y la materia particulada desde la cámara de fluido; un primer accionador (28) acoplado mecánicamente a dicha cámara de fluido y configurado para alterar su volumen; un segundo accionador (30), acoplado mecánicamente a dicha cámara de fluido y configurado para alterar su volumen, en el que dicho segundo accionador se encuentra más alejado de dicha abertura que el primer accionador citado; y un impulsor conectado para hacer funcionar dicho primero y dicho segundo accionadores, caracterizado porque está configurado para hacer operar dichos primero y segundo accionadores con pulsaciones de voltaje simultáneas e idénticas, con el fin de administrar gotitas de fluido desde dicha cámara de fluido.

Description

Administrador de fluido y procedimientos de administración.

Campo técnico

Se refiere la invención a administración regulada de pequeños volúmenes de fluido. Tiene la invención una aplicación particularmente ventajosa en sistemas y procedimientos automatizados e integrados para identificar rápidamente productos químicos con actividad biológica en muestras líquidas, particularmente para la separación automática de muestras de bajo volumen para nuevas medicinas, productos agroquímicos o cosméticos.

Introducción

La administración de pequeños volúmenes de fluidos es un aspecto importante de diversas tecnologías diferentes, desde varias técnicas de impresión a aparatos de separación química para el descubrimiento de productos medicinales. Así pues, los sistemas y procedimientos para administrar líquido de manera exacta y regulable, especialmente pequeñas muestras líquidas, pueden beneficiar cierto número de campos diferentes. Los campos agroquímico, farmacéutico y cosmético tienen todos ellos aplicaciones en las cuales se procesan gran número de muestras líquidas que contienen productos químicos. En algunos casos, el tratamiento de muestras líquidas, tales como en actividades farmacéuticas, que usualmente exige complicados tratamientos de los líquidos para descubrimiento de elementos medicinales, puede obtenerse a razón de una producción de aproximadamente 10.000 muestras al día o más.

Se han utilizado una amplia variedad de diseños para los elementos de administración. En algunas aplicaciones, se acopla un accionador piezoeléctrico a una cámara para el fluido que contiene una boquilla para la expulsión de las gotitas. Cuando se utiliza el material piezoeléctrico, es expulsada una gotita de fluido por la boquilla. Tal sistema aparece ilustrado en la Patente de EE.UU. No. 4.877.745 a nombre de Hayes et al.

Este procedimiento de expulsión de gotitas presenta varias complicaciones sin embargo, tales como la producción de respuestas indeseables del fluido a la actuación que interfieren la eficaz expulsión de las gotitas. Un procedimiento posible para contrarrestar las respuestas indeseables del fluido en una cámara de fluido comprimida piezoeléctricamente implica situar unos materiales seleccionados dentro o alrededor de la parte posterior de la cámara del fluido que amortigüen o disminuyan pasivamente la onda de presión dentro de la cámara. Se describen algunas de estas técnicas, por ejemplo, en la Patente de EE. UU. Núms. 3.832.579 a nombre de Arndt, 4.233.610 a nombre de Fischbeck et al., y 4.528.579 a nombre de Brescia. Sin embargo, estos sistemas pasivos son relativamente caros de aplicar y pueden necesitar una importante alteración según sean las propiedades físicas del fluido que se esté administrando.

Otra solución propuesta para las respuestas indeseables del fluido, que aparece en la Patente de EE.UU. No. 4.418.354 a nombre de Perduijn implica establecer una restricción del flujo en una parte de la cámara de fluido situada por detrás de la boquilla.

Se encuentra disponible comercialmente un aparato administrador con una restricción funcional similar expendido por Packard Instrument Company, de Meridan, Connecticut (EE. UU.) como accesorio para la MultiProbe 104. La presencia de la restricción o estrechamiento, sin embargo, produce dificultades adicionales, tales como la inhibición de la extracción de materia particulada que pueda haberse introducido inadvertidamente en la cámara del fluido. Una vez que una partícula ha llegado al interior de la cámara del fluido, puede quedar atrapada entre la boquilla de pequeño diámetro y la restricción o estrechamiento también de pequeño tamaño, con lo cual se atascará el dispositivo, interfiriendo en funcionamiento apropiado del recipiente administrador.

Existe pues la necesidad de dispositivos administradores de gotitas, eficaces, que no adolezcan de los mencionados inconvenientes.

Resumen de la invención

La invención se refiere a un aparato para la administración de fluido, según se expone en la reivindicación 1. En una forma de ejecución, un aparato administrador de fluido incluye una cámara para el fluido que tiene una abertura para la administración de gotitas, un primer accionador acoplado mecánicamente a la cámara de fluido y configurado para alterar su volumen, y un segundo accionador acoplado mecánicamente a la cámara de fluido y configurado para alterar su volumen. El aparato puede también incluir un impulsor conectado para accionar el primero y el segundo accionadores, a fin de alterar el volumen de la cámara de fluido, con lo cual, una respuesta del fluido producida por el primer accionador quedará amortiguada por el segundo accionador. Los accionadores pueden comprender accionadores piezoeléctricos que se accionarán sustancialmente de manera simultánea o secuencial.

Los procedimientos de administración de las gotitas pueden comprender la alteración del volumen de una cámara de fluido con un primer amortiguador y la amortiguación de una respuesta del fluido a la alteración de volumen con un segundo accionador. En una forma específica de ejecución, la alteración comprende el accionamiento eléctrico de una primera pieza de material piezoeléctrico, comprendiendo la amortiguación la acción eléctrica de una segunda pieza de material piezoeléctrico.

Breve descripción de los dibujos

La fig. 1 es un esquema de conjunto de un dispositivo administrador según la invención.

La fig. 2 es un corte transversal de un dispositivo cilíndrico administrador de gotitas según la invención.

La fig. 3 es un corte transversal de un dispositivo cilíndrico administrador de gotas, que ilustra una forma de ejecución de la conexión eléctrica entre los accionadores piezoeléctricos y un circuito impulsor.

La fig. 4 es una ilustración gráfica de una forma de ejecución de una forma de onda de tensión adecuada para activar los accionadores piezoeléctricos de las figuras 2 y 3.

La fig. 5 es un esquema de conjunto que representa un sistema de suministro de fluido al cual se pueden incorporar ventajosamente los recipientes administradores de las figuras 2 y 3.

Descripción detallada de la invención

Describiremos a continuación unas formas de ejecución de la invención con referencia a las figuras que se acompañan, donde los mismos números se refieren a iguales elementos en todas ellas. La terminología utilizada en la descripción que aquí se presenta no se pretende sea interpretada en ninguna forma limitada o restrictiva, sino que simplemente se utiliza en conjunción con una descripción detallada de determinadas formas específicas de realización de la invención.

Con referencia ahora a la figura 1, diremos que se ha representado un esquema de conjunto de un dispositivo administrador de gotitas según una de las formas de ejecución de la invención. El dispositivo incluye una cámara de fluido 10. Esta cámara de fluido 10 presenta una abertura (no representada en la figura 1) por la cual se expulsa el fluido. La cámara de fluido estará también en general comunicada con una fuente de gran volumen de disolvente (no representada en la figura 1) para sustituir el fluido expelido. El dispositivo administrador puede expulsar el fluido recibido de esta fuente. Sin embargo, en otros muchos casos, el fluido expulsado desde la boquilla habrá sido previamente aspirado al interior de la cámara 10 por la boquilla en lugar de recibirse desde una fuente de gran volumen.

Se administran las gotitas desde la cámara de fluido mediante la alteración del volumen de dicha cámara con accionadores que quedan acoplados mecánicamente a la cámara de fluido. Esto puede hacerse comprimiendo la cámara para expulsar una gotita, dejando después que la cámara se expanda hasta su volumen original. Esto puede hacerse también expandiendo primero la cámara para sacar fluido adicional de la fuente de gran volumen y dejando después que se contraiga la cámara hasta su volumen original, para expulsar así una gotita.

En muchos diseños de la técnica anterior, cuando se comprime la cámara de fluido por medio de una actuación, no solamente se obliga al fluido a circular en dirección avanzante hacia la boquilla, sino que también es obligado a retroceder al mismo tiempo de la boquilla. Esta respuesta de dirección hacia atrás del fluido obstaculiza la capacidad de que el fluido dirigido por la boquilla venza la tensión de superficie en la boquilla. Por consiguiente, la expulsión de la gotita puede ser ineficaz e incluso puede ser imposible.

En la forma de ejecución de la figura 1, sin embargo, la cámara de fluido 10 está acoplada a dos accionadores, un accionador administrador 12 y un accionador moderador 16 (según se ha representado esquemáticamente por las flechas que señalan hacia la cámara de fluido 10). Estos dos accionadores 12, 16 juntos proporcionan una eficaz administración de gotitas sin los inconvenientes asociados a los aparatos administradores de la técnica anterior. En algunas formas de ejecución, el accionador de administración 12 puede estar más estrechamente asociado a la boquilla de expulsión de la cámara de fluido que el accionador moderador 16, y puede así quedar más directamente asociado a la expulsión de las gotitas. En estas formas de ejecución, el accionador moderador 16 tiene la función principal de amortiguar una respuesta del fluido a la actuación del accionador 12 de administración. La respuesta del fluido moderada por el accionador moderador 16 puede ser ventajosamente una respuesta que en otro caso reduciría la eficacia de la expulsión de las gotitas. Los expertos en el ramo sabrán apreciar, sin embargo, que las denominaciones "administración" y "moderación" para los dos accionadores no son mutuamente exclusivas. En particular, se apreciará que ambos accionadores 12 y 16 están implicados en la función de suministro o administración y que cada uno de ellos puede considerarse que realiza una función de moderación con respecto a una respuesta del fluido producida por el otro accionador. Uno de los aspectos beneficiosos del aparato administrador representado en la figura 1, sin embargo, es la de que las respuestas del fluido que inhiben la expulsión de las gotitas quedan predominantemente amortiguadas, con lo cual se aumenta la eficacia de la expulsión de las gotitas de un modo económico, que evita los problemas que se encuentran en los aparatos de la técnica anterior.

Los expertos en esta técnica sabrán apreciar que se han ideado y que son conocidos en la técnica una amplia variedad de accionadores y de procedimientos para acoplar los accionadores a las cámaras de fluido. En la mayor parte de los casos, los accionadores utilizados están hechos con un material piezoeléctrico que se expande, se curva, se apoya o se deforma de otro modo en respuesta a un voltaje aplicado. En ciertos casos, los accionadores son membranas planas flexibles. En otros, el accionador sufre un movimiento de émbolo para expulsar una gotita. En otros casos más, las propias paredes de la cámara de fluido están hechas con un material piezoeléctrico. Se apreciará que cada accionador individual 12, 16 y su acoplamiento a la cámara de fluido 10 pueden realizarse utilizando cualquier actuación técnica que cumpla la deseada aplicación de suministro.

Una forma específica de ejecución de un aparato administrador que utiliza los principios expuestos con respecto a la figura 1 aparece ilustrada en corte transversal en la figura 2. Esta forma de ejecución comprende un elemento capilar 20 sustancialmente cilíndrico hecho con cualquier número de materiales apropiados tales como cuarzo o vidrio. El elemento capilar 20 tiene un extremo ahusado 22 que termina en una abertura 24 la cual constituye la boquilla por la que se administran las gotitas de fluido 26. Rodeando al elemento capilar 20 hay dos accionadores cilíndricos piezoeléctricos 28, 30. Uno de estos accionadores 28 está colocado más próximo a la abertura 24 que el otro accionador 30. En la práctica, el accionador más bajo 28 puede operarse de modo que comprima la zona del elemento capilar 20 dentro del accionador inferior 28. Cuando esto tiene lugar, las ondas de presión obligan al fluido a desplazarse hacia abajo en dirección a la boquilla 24 hacia la flecha 32 y hacia arriba, alejándose de la boquilla 24 y en dirección al segundo accionador 30. También puede ponerse en función el accionador superior 30, produciendo ondas de presión que obliguen al fluido a desplazarse hacia abajo en dirección al primer accionador 28, como indica la flecha 36, así como hacia arriba, alejándose del segundo accionador 30, en la dirección de la flecha 38.

El efecto neto de la función de ambos accionadores 28 y 30 es que la respuesta del fluido al primer accionador 28 que se dirige hacia arriba, alejándose de la boquilla, queda atenuada por la presencia de la respuesta del fluido dirigido hacia abajo producida por el segundo accionador 30. Esto aísla la porción inferior del elemento capilar 20, impide una corriente importante de flujo fuera de la boquilla, y permite que el accionador inferior 28 produzca eficazmente una pulsación de presión en la zona de la boquilla 24, que puede vencer la tensión superficial del fluido y expulsar una gotita 26.

Son evidentes varias ventajas en los diseños aquí descritos sobre la técnica anterior. En primer lugar no es necesario que se encuentre presente un estrechamiento en el elemento capilar 20, en la zona situada por encima de la boquilla 24. Como hemos descrito, se puede establecer una constricción para aislar la zona inferior del elemento capilar con el fin de mejorar la eficacia de la expulsión de la gotita, pero ello inhibe la posibilidad de eliminar partículas atrapadas del sistema. Por otra parte, la constricción aumenta el coste de la fabricación del elemento capilar. Además, "la constricción virtual" producida por el segundo accionador 30 mejora la eficacia de la administración, de modo que ambos accionadores 28, 30 pueden desplazarse más lejos de la boquilla 24, expulsando sin embargo gotitas de fluido de manera regulable. Resulta ventajoso desplazar los accionadores más lejos de la boquilla, ya que el elemento capilar 20 puede extenderse más dentro de los depósitos de las muestras durante la aspiración y la administración del fluido.

En una forma específica de ejecución, el elemento capilar 20 comprende un tubo de cuarzo de un diámetro exterior aproximado de 1 mm y un diámetro interior aproximado de 0,82, en disminución hacia abajo hasta una boquilla de un diámetro aproximado de 70 micras. Los accionadores 28, 30 comprenden unas cubiertas cilíndricas de unos 12 mm de largo, hechas con material piezoeléctrico, tal como plomo-circonio-titanato (PZT) de un diámetro interno de aproximadamente 1,14 mm y un diámetro externo de 2,13 mm. Estas dimensiones pueden, naturalmente, variar mucho según sean los volúmenes deseados de gotas. Se pueden montar los accionadores sobre el elemento capilar 20, de modo que la extensión más baja del accionador inferior 28 sea de más de 10 mm desde la boquilla 24. En algunas formas de ejecución, la extensión más baja del accionador inferior 28 es de más de 20 mm desde la boquilla 24. En algunas formas de realización, la extensión más baja del accionador inferior 28 es de más de 20 mm desde la boquilla 24, habiéndose estimado adecuada la distancia de 16 mm en una forma específica de ejecución. Los accionadores 28, 30 pueden estar separados de entre 0 y 10 mm. En una forma de ejecución, se ha estimado adecuada una distancia aproximada de 3 mm. Pueden quedar dispuestos en posición sobre el elemento capilar 20 mediante una pequeña cantidad de epoxi u otro adhesivo apropiado.

Volviendo ahora a las figuras 3 y 4, describiremos la función de los accionadores piezoeléctricos 28, 30. Como es bien conocido en la técnica, se pueden disponer accionadores piezoeléctricos cilíndricos con dos electrodos, uno de ellos sobre la superficie interna y el otro sobre la superficie externa. Se polariza radialmente el material de modo que la aplicación de un montaje de polaridad correcta produzca una expansión radial del material. Se puede utilizar esta expansión para comprimir un elemento capilar lleno de fluido tal como aparece representado en la figura 2. En la figura 3, se ha representado otra sección transversal, que muestra nuevamente los accionadores piezoeléctricos 28, 30 que rodean el elemento capilar 20.

Cada uno de los accionadores 28, 30 está dotado de un electrodo exterior 42, 44 respectivamente y de un electrodo interior 46, 48 respectivamente. Los electrodos pueden comprender ventajosamente un chapado de níquel. Para el adecuado acceso a los electrodos interiores 46, 48, es cosa común envolver con el chapado el electrodo interior en torno a un extremo del accionador para establecer unas porciones de electrodo 50, 52 que queden sobre la superficie externa de los accionadores 28, 30, pero eléctricamente conectados a los electrodos internos 46, 48. Se apreciará que en la figura 3, los accionadores 28, 30 y los electrodos 42, 44, 46, y 48 se han representado mucho más gruesos de lo que son en realidad, para mayor claridad de la ilustración.

Se ha comprobado que la acción simultánea de ambos accionadores 28, 30 produce las características ventajosas de la configuración de doble accionador arriba descrita. Así pues, como se ha representado en la figura 3, los accionadores 28, 30 quedan conectados a un circuito funcional en paralelo. En particular, un primer conductor 54 queda soldado al electrodo exterior 42 del primer accionador 28 y al electrodo exterior 44 del segundo accionador 30. Además, un segundo hilo 56 queda soldado al electrodo interior 46 del primer accionador 28 y al electrodo interior 48 del segundo accionador 30. Las conexiones soldadas al electrodo interno pueden realizarse ventajosamente sobre las porciones exteriores 50, 52 de los electrodos internos 46, 48. Los conductores 54, 56 quedan conectados a un circuito funcional que aplica una pulsación de tensión a los electrodos para comprimir el elemento capilar 20 y expulsar las gotitas según hemos descrito con referencia a la figura 2.

En la figura 4 aparece ilustrada una modalidad de realización de una forma de onda de voltaje que se ha estimado adecuada para utilizarse con el dispositivo administrador de las figuras 2 y 3. La pulsación indicada se aplica de manera que el electrodo positivo quede sobre la superficie interna de los accionadores 28, 30, y el electrodo de tierra quede sobre la superficie exterior de los accionadores 28, 30. La altura 62 de la forma de onda puede ser de aproximadamente 60 a 150 V con un tiempo de ascensión de aproximadamente 70 microsegundos o menos. En general, con un tiempo de subida más rápido, se puede reducir la altura 62 de la pulsación, sin dejar por ello de producir una formación aceptable de gotitas. La duración 64 de la pulsación puede ser de 20 ó 30 microsegundos hasta un milisegundo o más. Se ha comprobado que resultan adecuados 500 microsegundo en una forma específica de ejecución. La pulsación se orienta preferentemente hacia abajo algo lentamente desde su valor más alto para ayudar a terminar la expulsión de gotas múltiples con una sola pulsación. En una forma de ejecución, la tensión cae aproximadamente de modo exponencial hasta esencialmente cero en aproximadamente 1 o más milisegundos, habiéndose encontrado adecuado en una forma de realización aproximadamente 2 milisegundos. Este descenso puede ser significativamente menor de un milisegundo, manteniéndose el efecto deseado.

Como las variaciones en el material y en la fabricación afectan al tamaño y a la eficacia de expulsión de las gotitas, puede ser ventajoso calibrar separadamente cada dispositivo de administración, de manera que se administre un volumen conocido de fluido con cada pulsación para cada dispositivo administrador producido. Esto puede hacerse midiendo el volumen de gota como función de la altura 62 de la pulsación, y accionándose el dispositivo subsiguientemente durante la utilización con una pulsación de una altura determinada para producir el volumen deseado de gota.

En entornos reactivos de la función de administración en cuestión, por ejemplo, suele ser ventajoso administrar menos de aproximadamente 2.000 nanolitros de líquido con cada pulsación. De preferencia, los dispositivos administradores en nanolitros según se describe aquí pueden suministrar menos de aproximadamente 500 nanolitros, más preferentemente menos de aproximadamente 100 nanolitros, y mejor todavía menos de aproximadamente 25 nanolitros. Preferentemente, los volúmenes mínimos suministrados son de 5 nanolitros, 500 picolitros, 100 picolitros, 10 picolitros. Quede entendido que los dispositivos administradores capaces de suministrar tales volúmenes mínimos son también capaces de suministrar volúmenes mayores. El volumen administrado con cada pulsación dependerá mucho de la altura de la pulsación, el tamaño del elemento capilar y de la posición del accionador. Los volúmenes máximos suministrados son de aproximadamente 10,0 microlitros, 1,0 microlitros y 200 nanolitros. En la forma de ejecución específica de 1 mm de diámetro externo del elemento capilar, descrita con referencia a las figuras 2, 3 y 4, el volumen suministrado será típicamente de entre 50 y 400 picolitros aproximadamente. El ciclo de rendimiento puede ser de 10 pulsaciones por segundo a 1.000 o más pulsaciones por segundo, dependiendo de la anchura de la pulsación de accionamiento ilustrada en la figura 4. En una forma específica de ejecución se utilizan administraciones de 100 gotitas por segundo.

Se pueden también utilizar esquemas alternativos de función de los accionadores, además de los accionadores con función sustancialmente simultánea que quedan aquí descritos. Así por ejemplo, puede ser deseable utilizar independientemente los accionadores piezoeléctricos 28, 30. Pueden, por ejemplo, accionarse secuencialmente. En estas formas de ejecución, se puede pulsar el accionador superior 30 ligeramente por delante del accionador inferior de modo que las respuestas del fluido dirigido hacia abajo se añadan para mejorar la eficacia de la formación de las pequeñas gotas. Esto puede ser especialmente ventajoso cuando se expulsen fluidos más viscosos. Se pueden también utilizar diferentes formas de pulsación para los diferentes accionadores. Además, pueden utilizarse configuraciones que tengan tres o más accionadores que se hagan funcionar simultáneamente o secuencialmente.

Como hemos mencionado más arriba, el aparato administrador de fluido descrito con referencia a las figuras 1 a 3 encuentra una aplicación especialmente ventajosa en los aparatos de separación química de alto rendimiento. Un ejemplo de tal aplicación aparece en la figura 5. El aparato de administración arriba descrito puede ventajosamente incorporarse a un módulo de distribución de muestras en un aparato de separación química que pueda suministrar o aspirar grandes números de soluciones, usualmente soluciones de pequeño volumen. En muchos casos, el módulo de distribución de muestras admitirá grandes cantidades de soluciones diferentes en depósito, de productos químicos disueltos en disolventes acuosos o no acuosos (por ejemplo, agua o dimetilsulfóxido (DMSO) en depósitos químicos dirigibles. Para facilitar la rápida transferencia de estos depósitos de soluciones, es deseable, en lo que respecta al módulo de distribución de muestras aspirar una solución desde un depósito dirigible y administrar la totalidad de esa solución o una parte de la misma en un depósito dirigible de muestras o de otro tipo. Esta serie de hechos puede regularse en forma programada para asegurar que se aspira la solución en depósito desde un contenedor químico regulable previamente determinado y que se suministra al interior de un depósito de muestras regulable previamente seleccionado. Se describe un sistema de separación química con estas características en la solicitud de patente igualmente pendiente y de la misma propiedad No. PCT/US98/09526, WO-A-98 52047, depositada el 14 de mayo de 1998 y titulada "Sistemas y procedimientos para identificar rápidamente productos químicos útiles en muestras líquidas" de Stylli et al. Este sistema de separación puede incorporar ventajosamente el aparato administrador de gotitas aquí descrito.

En una forma de ejecución, el sistema puede comprender una pluralidad de aparatos administradores de nanolitros que pueden suministrar individualmente un volumen predeterminado. Típicamente, los aparatos administradores de gotas están dispuestos en juegos de dos dimensiones para utilizar placas de diferentes densidades de depósitos (por ejemplo, 96, 384, 864 y 3, 456). En la figura 5 se ha ilustrado un juego de 96, con la referencia 70, representado como 8 grupos de 12 elementos suministradores, habiéndose designado cada uno con las letras A a H. Los elementos administradores están acoplados a un juego de líneas de alimentación 71. Este acoplamiento puede realizarse en cualquier número de formas bien conocidas o concebibles por los expertos en esta técnica. En una forma de ejecución, la porción del aparato administrador que comprende los accionadores y el cableado ilustrados en la figura 3, se sitúa dentro de un recipiente hueco de plástico que contiene terminales integrales de los conductores 54, 56, y un manguito de acero inoxidable integral que presenta un extremo que se desliza con holgura sobre el extremo del elemento capilar 20 opuesto a la boquilla y tiene otro extremo que se proyecta fuera del recipiente de plástico. El recipiente se llena con un envase de epoxi y se prepara para establecer juntas por soldadura entre los conductores y los terminales, y para sellar el acoplamiento entre el elemento capilar de cuarzo y el tubo de acero inoxidable. Las líneas de alimentación 71 pueden fijarse a continuación sobre los tubos de acero inoxidable para establecer un acoplamiento estanco respecto al fluido entre cada elemento administrador y una fuente de disolvente. Además, los terminales dotados de la cobertura plástica pueden conectarse a un circuito accionador dispuesto como parte del equipo separador para suministrar la acción eléctrica al interior de los elementos piezoeléctricos.

Los aparatos de administración reciben un disolvente tal como agua o DMSO de un depósito ventilado 72. El depósito ventilado incluye un sensor 74 del nivel del líquido. La altura del disolvente en el depósito 72 se mantiene a un nivel de aproximadamente 12 a 25 mm por debajo del nivel de las boquillas de los aparatos administradores del juego o conjunto 70. Esto hace que se mantenga una ligera presión negativa en el elemento capilar, y se produce un menisco ventajoso, dirigido ligeramente hacia dentro, en el disolvente, en la boquilla de cada aparato administrador.

Se mantiene el nivel de fluido en el depósito ventilado 72 en una carga periódica desde un gran depósito 76 de disolvente que queda presurizado por ejemplo por una fuente de aire comprimido 78 regulado en 5 libras por pulgada cuadrada. Si el sensor de nivel 74 detecta un nivel demasiado bajo de disolvente en el depósito ventilado 72, una válvula 80 conducirá una porción del disolvente presurizado al depósito ventilado 72.

Cada aparato administrador de un conjunto de 12 está conectado por su línea 71 asociada de alimentación a una abertura de paso en una válvula 82 de aparato administrador, que se encuentra en el comercio. Esta válvula 82 incluye una abertura de salida seleccionada 83 y una abertura de salida común 84. La válvula 82 está configurada para proporcionar un acoplamiento fluídico entre la abertura de salida seleccionada 83 y un paso elegido por el usuario, conectándose todos los otros pasos a la abertura de salida común 84. En la figura 5, se ha elegido el paso 85 y los restantes quedan conectados a la abertura de salida "común". La abertura de salida común 84 de la válvula 82 del aparato de administración está acoplada al depósito ventilado de disolvente 72 mediante una segunda válvula 86. En esta forma de ejecución, los 96 elementos administradores del conjunto 70 son alimentados desde 8 válvulas separadas 16, estando cada válvula de elemento administrador de gotas acoplada a 12 de estos elementos. Los pasos 13, 16 de las válvulas 82 de los aparatos administradores, en esta forma de ejecución, están destapados. La abertura común de salida de cada una de las 8 válvulas de los elementos administradores de gotas está acoplada a uno de los pasos de la segunda válvula 86 de 10 pasos. La abertura de salida elegida de cada una de las ocho válvulas de los elementos suministradores está conectada a un sensor de presión 87 y a los respectivos dispositivos 88 de presión negativa. Los ocho dispositivos de presión negativa pueden ventajosamente comprender bombas de jeringa.

Como hemos mencionado más arriba, preferiblemente el aparato aspirará reactivo por los capilares y expulsará reactivo desde los capilares. La aspiración de 96 muestras puede realizarse eligiendo primeramente el paso 1 con cada válvula 82 de aparato administrador. Situados los extremos de los aparatos administradores de gotas en los deseados depósitos de muestras, se hará entrar un volumen de fluido en los ocho elementos capilares conectados a un paso 1 de cada válvula del aparato, utilizándose las ocho bombas de jeringa 88. Cada salida de bomba de jeringa 88 queda a continuación aplicada hacia un recipiente 90 de desechos y el disolvente aplicado a las bombas de jeringa 88 durante la aspiración queda allí depositado.

A continuación, se selecciona el paso 2 con cada válvula 82 del aparato. Con los extremos del mismo en los depósitos de muestras deseados, se aplica un volumen de fluido a los siguientes ocho elementos capilares utilizando las bombas de jeringa 88, y el disolvente tomado por las bombas de jeringa 88 durante la aspiración es expelido a un depósito de desperdicios 90. Se repite este proceso para los pasos 3-12 de las válvulas del aparato.

Para suministrar las 96 muestras aspiradas, se establecen las válvulas 82 del aparato para seleccionar el paso 13. Éste pone en conexión los 12 pasos 1-12 con el depósito ventilado 72. Con la presión en los elementos capilares así equilibrada respecto a la presión reinante en el depósito ventilado 72, se pulsan los accionadores en la forma descrita y se suministran simultáneamente 96 volúmenes de fluido.

Se puede realizar un proceso inmediato de flujo obturando en forma estanca y presurizando el depósito ventilado 72. Se puede realizar la presurización ventilando el recipiente 72 de disolvente a través de una válvula 92 acoplada tanto a la atmósfera ambiental como a la fuente 78 de aire comprimido a 5 libras por pulgada cuadrada. Durante este proceso de salida de flujo, si todas las válvulas 82 del aparato están configuradas para seleccionar el paso 13, quedarán acoplados los 96 aparatos administradores de gotas al depósito 72 de disolvente antes ventilado (pero ahora presurizado. Puede realizarse un proceso de flujo a la inversa repitiendo la técnica de aspiración arriba descrita el número de veces que se desee.

La descripción que antecede detalla ciertas formas de ejecución de la invención. Se apreciará, sin embargo, que a pesar de cómo aparezca la descripción en el texto, se puede llevar a la práctica la invención de muchas maneras. Como también se indica más arriba, debe tenerse en cuenta que el uso de la terminología particular al describirse ciertas características o aspectos de la invención no debe considerarse que ello implique que la terminología esté concebida aquí como incluyendo cualquier característica específica o aspecto de la invención a la que tal terminología quede asociada. Debe pues considerarse el alcance o ámbito de la invención sólo de conformidad con las reivindicaciones que se acompañan.

Claims (8)

1. Un aparato para administrar gotitas de fluido, que comprende:

una cámara de fluido (10) que tiene una abertura para la administración de gotitas y que no presenta una constricción permanente en la capilaridad en la zona superior a la boquilla, que interfiera el flujo y la materia particulada desde la cámara de fluido;

un primer accionador (28) acoplado mecánicamente a dicha cámara de fluido y configurado para alterar su volumen;

un segundo accionador (30), acoplado mecánicamente a dicha cámara de fluido y configurado para alterar su volumen, en el que dicho segundo accionador se encuentra más alejado de dicha abertura que el primer accionador citado; y

un impulsor conectado para hacer funcionar dicho primero y dicho segundo accionadores, caracterizado porque está configurado para hacer operar dichos primero y segundo accionadores con pulsaciones de voltaje simultáneas e idénticas, con el fin de administrar gotitas de fluido desde dicha cámara de fluido.

2. El aparato según la reivindicación 1, en el que dichos primero y segundo accionadores (28, 30) comprenden un material piezoeléctrico.

3. El aparato según la reivindicación 2, en el que dichos primero y segundo accionadores piezoeléctricos (28, 30) son sustancialmente unos accionadores piezoeléctricos cilíndricos que rodean sustancialmente la citada cámara de fluido.

4. El aparato según la reivindicación 1, en el cual dicha cámara de fluido comprende un elemento capilar de cuarzo.

5. Un aparato de separación química, que comprende:

un conjunto de elementos administradores de reactivo configurados para suministrar reactivos al interior de un conjunto de depósitos en una placa de depósitos múltiples, siendo cada uno de dichos aparatos administradores de reactivo un aparato suministrador según la reivindicación 1, que comprende además por lo menos un elemento (20) sustancialmente cilíndrico dotado de una boquilla (24) en uno de sus extremos y caracterizándose porque dicho elemento capilar está rodeado de

por lo menos dos transductores piezoeléctricos sustancialmente cilíndricos (28, 30) para expulsar el citado reactivo desde dicho elemento capilar a través de la citada boquilla, donde dichos transductores están todos situados por lo menos a una distancia de aproximadamente 10 mm de dicha boquilla.

6. Aparato de separación química según la reivindicación 5, que comprende además una pluralidad de dispositivos (88) de presión negativa en comunicación fluídica con la citada pluralidad de elementos capilares, para aspirar el reactivo al interior de dichos elementos capilares a través de las citadas boquillas.

7. Aparato de separación química según la reivindicación 6, en el cual dichos dispositivos de presión negativa comprenden bombas de jeringa.

8. El aparato de separación química según la reivindicación 5, que comprende adicionalmente una fuente de voltaje para activar dichos transductores, estando conectada la fuente de tensión en paralelo respecto a dichos transductores y activando estos transductores con la misma forma de onda al mismo tiempo.