ES2232013T3 - Dispositivo para la toma y/o la inyeccion en el interior de un tubo de muestras taponado. - Google Patents
Dispositivo para la toma y/o la inyeccion en el interior de un tubo de muestras taponado.Info
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Abstract
EL DISPOSITIVO SEGUN LA INVENCION EMPLEA UNA AGUJA HUECA AXIALMENTE MOVIL PARA PERFORAR EL TAPON DE UN RECIPIENTE. ESTA AGUJA COMPRENDE UN EXTREMO PUNTIAGUDO QUE PRESENTA UNA ARISTA CORTANTE (A 1 , A 2 ) TANGENTE A UNA GENERATRIZ DEL CUERPO CILINDRICO (10) DE LA AGUJA (7), UNA FORMA OBLICUA (C) QUE CONECTA LA ARISTA (A 1 , A 2 ) A DICHO CUERPO CILINDRICO (10) Y UN ORIFICIO LATERAL (O) DE SALIDA DEL CANAL (CA) CENTRADO EN DICHA GENERATRIZ Y EN UN EMPLAZAMIENTO DISTANTE DE LA ARISTA (A 1 , A 2 ), ESTANDO ESTE ORIFICO (O) CENTRADO PERPENDICULARMENTE AL EJE LONGITUDINALMENTE AL EJE LONGITUDINAL DE LA AGUJA (7). LA INVENCION SE APLICA A LOS APARATOS AUTOMATICOS O SEMIAUTOMATICOS DE ANALISIS.
Description
Dispositivo para la toma y/o la inyección en el
interior de un tubo de muestras taponado.
La presente invención se refiere a un dispositivo
destina a efectuar tomas y/o inyecciones en el interior de
recipientes cerrados tales como, por ejemplo, tubos de muestra
cerrados con tapones de materia plástica.
De una manera general, se sabe que, por razones
de seguridad y de precisión, en numerosos procesos de análisis, en
particular de análisis biológicos, se utilizan tubos de muestras
taponados por medio de tapones de caucho o, de una manera más
general, de elastómero, con el fin de poder ejecutar todas las
manipulaciones que entran en el ámbito de estos procedimientos sin
tener que levantar el tapón y, por lo tanto, sin tener un acceso
directo a la muestra. En el caso de análisis hematológicos, se
emplean, cada vez más frecuentemente, tubos de muestras cerrados, en
los que se ha creado un vacío relativo que permite evitar, durante
la toma de la sangre, el empleo de una jeringuilla: la sangre es
aspirada directamente en el tubo bajo el efecto de la depresión.
Las operaciones de toma y/o de inyección
efectuadas en estos tubos implican entonces el uso de dispositivos
que comprendan, respectivamente, una aguja hueca unida con un
conducto de aspiración y/o de impulsión y, especialmente, concebida
para poder horadar los tapones con vistas a penetrar hasta el
interior del tubo. En el caso en que éste equipe un dispositivo
automático de análisis, el dispositivo de toma es portado por una
cabeza de pipetaje, equipada con medios que permiten asegurar los
desplazamientos verticales de la aguja, y eventualmente móvil por
encima de un área de pipetaje en la que se encuentra dispuesta una
pluralidad de tubos de muestras. Es evidente que, en este caso, la
aguja deberá poder efectuar una multiplicidad de horadaciones y de
tomas sin que la precisión del dispositivo quede afectada.
En la práctica se comprueba que la puesta a punto
de un dispositivo de este tipo y la concepción de tales agujas de
toma plantean numerosos problemas.
De éste modo, el uso de agujas huecas clásicas
con puntas afiladas sensiblemente cónicas no es muy conveniente en
aparatos de análisis automáticos o semi-automáticos
por las razones siguientes:
- \bullet
- en el momento de la horadación del tapón, estas agujas se comportan como sacabocados, desplazando, en el tapón, una pieza circular de sección sensiblemente igual a la sección del canal de la aguja. Esta pieza circular se inserta en el canal provocando al menos parcialmente su obturación. Por éste motivo, durante la fase de aspiración, esta pieza engendra una pérdida de carga más o menos importante que constituye una primera fuente de error sobre las cantidades tomadas (que deben permanecer constantes para cada toma).
- \bullet
- en el transcurso de la acción de la perforación, el tapón sufre una deformación que engendra una variación de presión (sobrepresión) en el interior del recipiente, variación que constituye una segunda fuente de error sobre las cantidades tomadas. Igualmente durante la extracción de la aguja, la deformación del tapón, en sentido inverso, engendra una depresión que provoca un efecto de succión que tiende a aspirar el líquido tomado. La imprecisión resultante de estos dos fenómenos queda amplificada por el hecho de que el nivel de la muestra en el interior del tubo es variable de un tubo a otro y, como consecuencia, no pueden ser determinados previamente los valores de la sobrepresión y de la depresión.
- \bullet
- el efecto de sacabocados de la aguja conduce a la formación de horadaciones que se cierran mal después de la extracción de la aguja de manera que ya no puede garantizarse la estanqueidad del tapón.
Para resolver los problemas relativos al efecto
sacabocados, se ha propuesto ya por las patentes DE 195 12 607 y US
5 220 947, la utilización de agujas, cuyos canales estén taponados
al nivel de sus extremidades puntiagudas y que presenten
horadaciones laterales realizadas en los cuerpos de las agujas.
Estas agujas se han revelado costosas y difícilmente realizables en
la industria, en el caso de elevadas cadencias de producción.
Para resolver los problemas relativos a la
imprecisión de las cantidades tomadas, se ha propuesto la
utilización de dispositivos de toma que utilicen dos juegos de
electroválvulas, que permitan efectuar secuencias de toma complejas
teniendo en cuenta los parámetros anteriormente evocados. Sin
embargo, esta solución se ha revelado costosa, poco fiable y no
resuelve, sin embargo, todos los problemas precedentemente
evocados.
Así pues la invención tiene, particularmente, por
objeto aportar una solución simple, poco costosa y, sin embargo,
eficaz a estos problemas.
La invención propone, a este efecto, un
dispositivo de toma que utiliza una aguja hueca móvil axialmente con
el fin de poder perforar un tapón que cierra el recipiente, en el
que se encuentra contenida la muestra a ser tomada.
Este dispositivo utiliza una aguja hueca móvil
axialmente con el fin de poder perforar el tapón, comprendiendo la
extremidad puntiaguda de la aguja al menos una arista cortante
tangente a una generatriz de cuerpo cilíndrico de la aguja, una
forma oblicua que une la arista de dicho cuerpo cilíndrico y un
orificio lateral de salida del canal centrado sobre dicha generatriz
en un emplazamiento distante de la arista, teniendo este orificio su
eje perpendicularmente al eje longitudinal de la aguja.
Según la invención, este dispositivo se
caracteriza porque dicha extremidad del cuerpo de la aguja está
acodado y mecanizado con el fin de comprender una cara de mecanizado
tangente a dicha generatriz, perpendicular al plano de simetría de
dicha extremidad acodada y en la que desemboca el canal de la aguja
por dicho orificio, constituyendo la extremidad de esta cara de
mecanización el inicio de la arista cortante.
Ventajosamente, dicha arista y dicho orificio se
extienden en un mismo plano tangente a dicha generatriz.
Según un modo de ejecución preferido de la
invención, dicha forma oblicua constituye un acodado de la
extremidad el cuerpo cilíndrico, mientras que dicho plano tangente
es un plano de mecanización perpendicular al plano de simetría del
acodado.
Según otra particularidad de la invención, el
cuerpo cilíndrico de la aguja comprende, al nivel de su cara
cilíndrica exterior, al menos una garganta axial que se termina a
una distancia predeterminada de la punta de la aguja.
Preferentemente, esta garganta, que está destinada a asegurar una
comunicación con la atmósfera del volumen interior de la muestra
durante la toma, presenta una sección cuadrada o rectangular.
Un modo de ejecución de la invención se
describirá a continuación, a título d ejemplo no limitativo, con
referencia a los dibujos adjuntos en los que:
la figura 1 es una representación esquemática de
un dispositivo de muestra clásico;
las figuras 2 y 3 son vistas parciales, que
ilustran las deformaciones del tubo de muestra durante la horadación
del tapón (figura 2) y durante la extracción de la aguja (figura
3);
la figura 4 es una vista lateral de la aguja,
utilizada según la invención, en un plano paralelo al plano
longitudinal de simetría de la aguja;
la figura 5 es una vista lateral de la aguja a
90º de la vista de la figura 4;
la figura 6 es una sección axial de la extremidad
de la aguja;
las figuras 7 y 8 son secciones respectivamente
según A/A' y según B/B' de la figura 6;
la figura 9 es una representación esquemática que
permite ilustrar el principio de la horadación del tapón merced a la
aguja representada en las figuras 4 a 8.
En el ejemplo representado en la figura 1, el
recipiente que contienen la muestra a ser analizada consiste en un
tubo de vidrio de tipo clásico 1 cerrado con un tapón de caucho 2,
que comprende un cuerpo cilíndrico 3 de diámetro ligeramente mayor
que el diámetro interior del tubo 1 y una caperuza 4, igualmente
cilíndrica con un diámetro mayor que el diámetro exterior del tubo
1. La cara superior de la caperuza 4 comprende un vaciado esférico 5
destinado a reducir el espesor de la región central en la que se
efectúan las horadaciones. Evidentemente, el cuerpo 3 se inserta con
estanqueidad en el tubo 1 mientras que la caperuza 4 forma con el
cuerpo 3 un hombro con el que forma tope el borde superior del tubo
1.
En el eje del tubo 1 se ha representado una
cabeza de pipetaje 6 perpendicularmente móvil con respecto a dicho
eje y que comprende un mecanismo de accionamiento de una aguja 7 de
eje paralelo a dicho eje.
Este mecanismo comprende una cremallera 8
solidaria con la aguja y sobre la cual engrana un piñón 9,
arrastrado por un motor eléctrico de corriente continua M,
alimentado con una fuente de corriente eléctrica S, cuyas
características de intensidad y/o de tensión están medidas por un
detector D antes de ser transmitidas a un procesador P que asegura
el accionamiento del dispositivo. La aguja 7 está conectada, por su
parte, con un circuito de toma/inyección I igualmente pilotado por
el microprocesador P.
El funcionamiento de este dispositivo es,
entonces, el siguiente: durante una fase de toma y/o de inyección,
la cabeza de pipetaje 6 se dispone por encima del tubo 1, estando
situada la aguja 7 en el eje longitudinal del tubo 1.
El procesador P acciona entonces la rotación del
motor M con el fin de provocar un desplazamiento de la cremallera 8
y, por lo tanto, de la aguja 7, con la que está fijada.
La aguja 7 sufre entonces un desplazamiento en
traslación hasta que alcanza al tapón 2. En el momento del contacto
de la punta de la aguja sobre el tapón 2, el par resistente que
resulta al nivel del motor M, modifica las características de la
corriente de alimentación. Estas modificaciones son detectadas por
el detector D que transmite una información correspondiente al
procesador P. En el transcurso de la perforación del tapón 2, la
aguja 7 ejerce sobre el cuerpo de caucho 3 una tensión que engendra
una deformación hacia abajo (bombeado) de dicho cuerpo y,
paralelamente, un aumento del volumen de la cavidad (figura 2). Esta
deformación provoca, por lo tanto, un aumento de la presión en el
interior del tubo 1. Incluso en el caso en que esta sobrepresión
quede compensada por una circulación de gas en la aguja 7, la
presión en el interior del tubo 1 permanece indeterminada. Por este
motivo será imprecisa la cantidad tomada.
Durante la extracción de la aguja 7, el cuerpo 3
del tapón 2 está sometido a una tensión inversa a la precedente: la
cara inferior del cuerpo del tapón 2 se deforma para tomar una forma
cóncava, engendrando una depresión en el interior del tubo (figura
3). Esta depresión crea una succión del líquido tomado por la aguja
de manera que se añade una nueva imprecisión a la cantidad de
muestra tomada. Este doble fenómeno varía además en función del
nivel de la muestra en el interior del tubo 1.
Evidentemente, a estas causas de imprecisión se
añade la relativa al hecho de que una aguja clásica se comporta como
un sacabocados y corta una pieza de caucho susceptible de obturar la
menos parcialmente la aguja 7.
Tal como se ha ilustrado en las figuras 4 a 8, la
aguja según la invención permite evitar estos inconvenientes.
Esta aguja 7 comprende un cuerpo hueco cilíndrico
10, cuya extremidad puntiaguda 11 está obturada por un acodado de la
extremidad del cuerpo 10 y a continuación por mecanización de la
extremidad acodada con el fin de realizar una cara 13 tangente a una
generatriz del cuerpo 10 y perpendicular al plano de simetría de
dicha parte acodada C.
Por lo tanto se obtiene una cara de mecanización
13 plana, cuya extremidad ovoide constituye el inicio de la arista
cortante. Esta arista cortante A_{1}, A_{2} está afilada por
esmerilado de dos facetas laterales 14, 15 que le confieren una
forma puntiaguda V visible en la figura 5.
Por otra parte, la superficie exterior del cuerpo
7 comprende cuatro gargantas longitudinales 16 diametralmente
opuestas dos a dos y que presentan, respectivamente, una sección
cuadrada.
Estas gargantas longitudinales 16, que están
realizadas sobre una gran parte de la longitud de la aguja 7, se
terminan a una distancia predeterminada de la punta 11 con el fin de
no entrar nunca en contacto con el líquido que se desea tomar.
Merced a estas disposiciones, durante la
perforación del tapón 2, las aristas cortantes A_{1}, A_{2} de
la punta 11 efectúan un corte rectilíneo del caucho evitando así
cualquier fenómeno de sacabocados. Esta ranura F se ensancha
elásticamente a continuación por un lado mediante la parte acodada
hasta que ésta alcance al cuerpo 10, tomando progresivamente una
forma circular 18. En el transcurso de esta perforación, la cara de
mecanización 13, en la que desemboca el orificio O de salida del
canal CA de la aguja, se desliza sobre la cara de la ranura F sobre
la cual se ejerce una tensión mínima y que únicamente se deforma
ligeramente (permaneciendo plana). De este modo, el caucho no
penetra en el orificio O y no se corre ningún riesgo de taponado
exterior.
Una vez que la punta de la aguja 7 ha atravesado
el tapón 2 y que las gargantas 16 penetran hasta el interior del
tubo 1, se obtiene una comunicación con la atmósfera del volumen
interior del tubo 1. La presión que reina en este último en el
momento de la fase de toma se lleva, por lo tanto, a un valor
constante (presión atmosférica). Las cantidades de muestra tomadas
no están ya sujetas a las variaciones de presión evocadas y por lo
tanto son relativamente precisas.
Durante la extracción de la aguja 7, la
extremidad de la aguja, que ha estado en contacto con la muestra, es
enjuagada tanto mejor cuanto que no ha habido levantamiento de
caucho y que la ventana se cierra progresivamente a medida que
disminuye la sección de la aguja.
Cuando la aguja ha sido extraída, la ranura se
vuelve a cerrar por completo y la tensión previa ejercida por el
tubo sobre el cuerpo garantiza una estanqueidad perfecta.
Claims (7)
1. Dispositivo para la toma y/o la inyección de
líquido en el interior de un recipiente (1) cerrado con un tapón
(2), utilizando este dispositivo una aguja hueca (7), axialmente
móvil con el fin de poder perforar al tapón (2), comprendiendo la
extremidad puntiaguda (11) de la aguja (7) al menos una arista
cortante (A_{1}, A_{2}) tangente a una generatriz del cuerpo
cilíndrico (10) de la aguja (7), uniendo una forma oblicua (C) la
arista (A_{1}, A_{2}) de dicho cuerpo cilíndrico (10) y un
orificio lateral (O) de salida del canal (CA) centrado sobre dicha
generatriz en un emplazamiento distante a la arista (A_{1},
A_{2}), teniendo este orificio (O) su eje perpendicular al eje
longitudinal de la aguja (7), caracterizado porque dicha
extremidad el cuerpo de la aguja está acodada y mecanizada con el
fin de comprender una cara de mecanización (13) tangente a dicha
generatriz, perpendicular la plano de simetría de dicha extremidad
acodada y en la que desemboca el canal (CA) de la aguja (7) a través
de dicho orificio (O), constituyendo la extremidad de esta cara de
mecanización (13) el inicio de la arista cortante (A_{1},
A_{2}).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho orificio (O) y dicha arista
(A_{1}, A_{2}) se extienden en un mismo plano tangente a dicha
generatriz.
3. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el cuerpo cilíndrico (10) de la aguja
(7) comprende al nivel de su superficie cilíndrica exterior, al
menos, una garganta axial (16), que se termina a una distancia
predeterminada de la punta (11) de la aguja.
4. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado porque dicha garganta (16) presenta una sección
cuadrada o rectangular.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
3 o 4, caracterizado porque dicho cuerpo (10) comprende
cuatro gargantas longitudinales (16) diametralmente opuestas dos a
dos.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque la arista cortante
(A_{1}, A_{2}) presenta una forma puntiaguda merced a un
esmerilado de dos facetas laterales (14, 15).
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque el desplazamiento en
traslación de la aguja (7) está accionado por un motor eléctrico (M)
alimentado con un circuito que incluye un detector (D) apto para
detectar un parámetro que representa el par resistente engendrado en
el momento de la puesta en contacto de la punta de la aguja (7)
sobre el tapón (2).
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