ES2244021T3 - Metodo y aparato para la medicion rapida de capas de celulas. - Google Patents

Abstract

UNA MUESTRA DE SANGRE TOTAL ANTICOAGULADA, CONTENIDA EN UN TUBO TRANSPARENTE, SE CENTRIFUGA PARA SEPARAR GRAVIMETRICAMENTE LAS DIVERSAS CELULAS SANGUINEAS Y OTROS COMPONENTES, MEDIANTE UNA GRAVEDAD ESPECIFICA. EL TUBO PUEDE CONTENER UNA INSERCION, O UNA PALETA, QUE SIRVE PARA ALARGAR CIERTAS CAPAS DE COMPONENTES SEPARADAS. LAS DIVERSAS CAPAS DE COMPONENTES SE PUEDEN MEDIR PERIODICAMENTE DURANTE EL PASO DE CENTRIFUGACION MEDIANTE UN DISECTOR DE IMAGEN LINEAL QUE PUEDE DETECTAR LA FLUORESCENCIA DIFERENCIAL EN LAS DIVERSAS CAPAS DE COMPONENTES. SE CAUSA LA FLUORESCENCIA DE LAS CAPAS DE COMPONENTES SANGUINEOS MEDIANTE UNOS FLASHES DE LUZ QUE SE DIRIGEN HACIA EL TUBO DE MUESTRAS SANGUINEAS CUANDO ESTE ULTIMO ESTA SIENDO CENTRIFUGADO. LA SEPARACION GRAVIMETRICA Y LA CUANTIFICACION DE LAS CAPAS CONSTITUYENTES DE LA MUESTRA SANGUINEA SE REALIZAN ASI A LA VEZ, MIENTRAS LA MUESTRA PERMANECE EN EL CENTRIFUGADOR. EL GRADO DE COMPACTACION FINAL DE LA CAPA CONSTITUYENTE SE PUEDE MEDIR DIRECTAMENTE DURANTE LA CENTRIFUGACION, O SE PUEDE EXTRAPOLAR A PARTIR DE UNA PLURALIDAD DE MEDIDAS PRELIMINARES SECUENCIALES QUE SE HACEN DURANTE LA CENTRIFUGACION, ANTES DE QUE SE CONSIGA LA COMPACTACION FINAL.

Description

Método y aparato para la medición rápida de capas de células.

Esta invención se refiere a un método para realizar rápidamente mediciones de volumen de capas de material centrifugado. El método de esta invención es particularmente útil en la realización de mediciones de recuento de constituyentes de la sangre en una muestra centrifugada de sangre entera anticoagulada.

Esta invención se refiere, además, a un conjunto para realizar rápidamente mediciones del volumen de capas de material centrifugado. El conjunto de esta invención es particularmente útil en la realización de mediciones de recuento de constituyentes de la sangre en una muestra centrifugada de sangre entera anticoagulada. El conjunto de esta invención es útil en la realización del método de medición rápida de capas celulares descrito en esta solicitud.

La medición de recuentos de células de sangre en una muestra centrifugada de sangre entera anticoagulada ha sido descrita en la literatura científica, y se describe un método para medir fácilmente ciertas capas de células de sangre y otras capas constituyentes en la patente de los Estados Unidos Nº 4.027.660, concedida el 7 de Junio de 1997 a nombre de Stephen C. Wardlaw y col. En el método patentado, una muestra de sangre entera anticoagulada es centrifugada en un tubo capilar de precisión, que contiene un flotador de plástico. El flotador expande linealmente parte de las capas de células y la capa de plaquetas.

En la realización del método patentado, la muestra desangre es centrifugada durante aproximadamente cinco minutos aproximadamente a 12.000 RPM, y luego se mide la longitud expandida de las capas de células y de las capas de plaquetas. Uno de los problemas en el método patentado se refiere a las RPM relativamente altas de la centrífuga, requeridas para compactar de una manera fiable las capas, particularmente la capa de plaquetas. Si las capas constituyentes no están empaquetadas de una manera completa o uniforme, los resultados derivados por el método pueden ser inexactos. La centrifugación a altas RPM mencionada anteriormente requiere una centrífuga costosa, e incrementa el riesgo de rotura del tubo. Otro problema se refiere al periodo de tiempo mínimo de centrifugación de cinco minutos, que no es deseable en muchas situaciones médicas. Todavía otro problema se refiere a la necesidad de retirar el tubo fuera de la centrífuga e insertarlo en un lector. Debido a que esta operación debe realizarse dentro de un intervalo de tiempo limitado después de la centrifugación, requiere la atención estricta del operador, lo que es ineficiente y, además, expone al operador a una muestra potencialmente peligrosa.

Sería deseable poder medir las capas constituyentes de la sangre en un periodo de tiempo más corto, y con una centrífuga de RPM más lentas y/o reducir la cantidad de manipulación del tubo de muestra.

Más específicamente, la invención se refiere a un método de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 y a un sistema de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 4.

Dicho método y dicho sistema se conocen a partir del documento DE 41 16 313 A1. Este documento describe un método y un sistema para medir la elasticidad de sedimentos a partir de suspensiones y emulsiones, donde el sedimento es expuesto a un campo de fuerza centrífuga variable dependiente del tiempo. Se realizan mediciones también durante la fase de sedimentación de la muestra, pero no existe ningún cálculo del espesor último de la capa de componentes de destino, como se forma al final de la fase de sedimentación, a partir de las lecturas preliminares registradas del espesor de la capa.

El método de la invención se caracteriza por calcular el espesor último de la capa de componentes de destino a partir de las lecturas preliminares registradas del espesor de capa.

El sistema de la invención se caracteriza porque dicho microprocesador comprende medios para calcular la extensión última de la compactación del componente constituyente de destino a partir de una pluralidad de mediciones de la compactación de componentes constituyentes, tomadas antes de conseguir la compactación última.

En el documento EP 0 732 576 A1 se describen un método y un sistema para determinar la velocidad de sedimentación de la sangre. El método y el sistema no se refieren a la determinación del espesor último de una capa compactada gravimétricamente de un componente de destino en la muestra de sangre.

Esta invención se refiere a un método y a un conjunto para determinar rápidamente mediciones individuales de volumen de material durante la centrifugación de una muestra mixta de material separable gravimétricamente, tal como una muestra de sangre entera anticoagulada. Adicionalmente, esta invención se refiere a un método y un conjunto que pueden determinar mediciones de volúmenes constituyentes de la sangre, y recuentos de constituyentes de la sangre durante la centrifugación de una muestra de sangre entera anticoagulada antes de que termine la etapa de centrifugación. Se pueden utilizar una centrífuga y un lector combinados, que realizan las funciones de centrifugación y lectura y, por lo tanto, simplifican el rendimiento de las mediciones de las capas de material descritas en las patentes de los Estados Unidos mencionadas anteriormente. Se puede proporcionar un análisis cinético de la compactación de las células sanguíneas. Siguiendo los principios de esta invención, se pueden cuantificar capas de células sanguíneas y capas de plaquetas en una centrífuga de RPM relativamente bajas, por ejemplo una centrífuga que funciona a velocidades de entre aproximadamente 8.000 y 10.000 RPM, aunque también se puede utilizar la centrífuga de 12.000 RPM de mayor velocidad.

Durante el proceso de formación gravimétrica de capas de células en una muestra de sangre entera centrifugada anticoagulada actúan dos fuerzas opuestas, es decir, compactación hacia fuera de las células y otros componentes formados en la muestra; y precolación hacia dentro del plasma en la muestra. A medida que las células y otras capas de componentes formadas en la muestra de sangre se sedimentan durante la centrifugación, las capas se compactan reduciendo de esta manera la longitud de las capas. Al mismo tiempo, el componente fluido (plasma) de la muestra de sangre percola a través de las capas de compactación.

Para que se produzca la compactación de las células, el componente fluido debe desplazarse, pero a medida que las capas de células continúan compactándose, las trayectorias de precolación del fluido se vuelven más tortuosas. La compactación de las capas de células avanzará inicialmente de forma rápida, pero se reducirá progresivamente la velocidad a medida que se incrementa la compactación y se dificulta la precolación. Por lo tanto, la velocidad de compactación es no lineal. Puesto que la velocidad de compactación varía considerablemente entre diferentes muestras de sangre debido a la viscosidad del fluido y/o a otros factores, una sola lectura, que se realiza antes de la compactación completa de la capa de células, no se puede extrapolar para predecir la extensión de la compactación final de las capas de células. Por lo tanto, el espesor (o longitud) de la capa de células completamente compactada no se puede determinar a partir de una sola medición del espesor (o lectura) de una capa de células, cuya lectura se realiza durante la etapa de centrifugación. Este hecho ha constituido la base del método tradicional de determinación de la velocidad óptima de la centrífuga y el tiempo, de manera que las mediciones del espesor de las capas de células se realizarán solamente después de que sea previsible que las capas de células no muestren ninguna compactación adicional. Este tiempo de centrifugación de "compactación completa" se considera como el tiempo mínimo requerido antes de medir cualquier capa constituyente de sangre entera centrifugada anticoagulada.

Hemos descubierto que la impredecibilidad inherente de la extensión de la compactación final de las capas de células de sangre puede ser superada realizando varias mediciones preliminares separadas del espesor de las capas de las células durante el desarrollo de la etapa de centrifugación, y luego aplicando los datos derivados en un algoritmo matemático no lineal que predecirá el espesor de las capas de las células totalmente compactadas. Este procedimiento no requiere la compactación última de las capas y, de hecho, el espesor de las capas de las células totalmente compactadas se puede predecir matemáticamente después de sólo cuatro o cinco mediciones preliminares del espesor de las capas de las células. Adicionalmente, el método de esta invención permite un cálculo exacto de la extensión última de la compactación de las capas de las células de sangre y, por lo tanto, el espesor de una capa de células totalmente compactada, sobre una amplia gama de velocidades de la centrífuga. Por lo tanto, una pluralidad de mediciones del espesor de las capas de las células que se realizan durante la centrifugación a baja velocidad de una muestra de sangre entera anticoagulada pueden predecir con exactitud el grado último de compactación de las capas de células, que resultará a partir de una etapa de centrifugación prolongada, que se realiza a una velocidad mucho más alta de la centrífuga, tal como se requiere por la técnica anterior.

El método y el conjunto pueden comprender una o varias de las siguientes características preferidas:

El método de esta invención implica el uso de una centrífuga; una fuente de luz de excitación colorante fluorescente; un fotodetector; y un controlador de microprocesador para controlar el funcionamiento del conjunto y para recopilar datos a partir de lecturas realizadas por el conjunto. La fuente de luz es con preferencia una fuente de luz pulsátil, que ilumina periódicamente la muestra de sangre en el tubo de muestreo a medida que este último está siendo centrifugado. La iluminación de la muestra de sangre en el tubo provoca la fluorescencia de algunos de los constituyentes de las células de sangre así como la iluminación de la capa de células de glóbulos rojos, de manera que el fotodetector puede discriminar entre las varias capas de células en el tubo, que son gravimétricamente compactadas durante la etapa de centrifugación. Por medio de la selección de los filtros adecuados tanto en la fuente de luz como en el detector, la luz reflejada desde las capas de material puede ser medida, así como la fluorescencia. Además, si se coloca una fuente de luz en oposición al detector, o si se proporciona una superficie reflexiva detrás del tubo capilar, se puede medir también la luz transmitida a través del tubo capilar. La pulsación de la fuente de luz es sincronizada con la posición del tubo durante la centrifugación, de manera que el tubo se iluminará a medida que pasa por el fotodetector. La óptica y los filtros utilizados en la realización del método de esta invención son, en general, similares a los descritos en la patente de los Estados Unidos Nº 4.558.947, concedida el 17 de Diciembre de 1985 a nombre de S. C. Wardlaw, cuya descripción de la patente se incorpora aquí en su integridad.

El conjunto de esta invención incluye: una centrífuga; una fuente de luz de excitación colorante fluorescente; un fotodetector; y un controlador de microprocesador para controlar el funcionamiento del conjunto y para recopilar datos a partir de lecturas realizadas por el conjunto. La fuente de luz es con preferencia una fuente de luz pulsátil, que ilumina periódicamente la muestra de sangre en el tubo de muestreo a medida que este último está siendo centrifugado. La iluminación de la muestra de sangre en el tubo provoca la fluorescencia de algunos de los constituyentes de las células de sangre así como la iluminación de la capa de células de glóbulos rojos, de manera que el fotodetector puede discriminar entre las varias capas de células en el tubo, que son gravimétricamente compactadas durante la etapa de centrifugación. Por medio de la selección de los filtros adecuados tanto en la fuente de luz como en el detector, la luz reflejada desde las capas de material puede ser medida, así como la fluorescencia. Además, si se coloca una fuente de luz en oposición al detector, o si se proporciona una superficie reflexiva detrás del tubo capilar, se puede medir también la luz transmitida a través del tubo capilar. La pulsación de la fuente de luz es sincronizada con la posición del tubo durante la centrifugación, de manera que el tubo se iluminará a medida que pasa por el fotodetector. La óptica y los filtros utilizados en la realización del método de esta invención son, en general, similares a los descritos en la patente de los Estados Unidos Nº 4.558.947, concedida el 17 de Diciembre de 1985 a nombre de S. C. Wardlaw, cuya descripción de la patente se incorpora aquí en su integridad.

Si la muestra es analizada por la técnica cinética mencionada anteriormente, la extensión de la compactación de las varias capas constituyentes de las muestras de sangre es reproducida periódicamente durante la centrifugación, y las imágenes de las capas constituyentes secuenciales son memorizadas en el controlador de microprocesador en el conjunto. Después de que se han obtenido un número suficiente de imágenes y se han memorizado. Por ejemplo cuatro o cinco aproximadamente, el controlador de microprocesador será capaz de calcular el grado de compactación última de la capa o capas constituyentes a medir, y visualizará el valor calculado. En ese punto, se terminará la centrifugación de la muestra. El controlador de microprocesador controla el funcionamiento de la muestra porque, a demanda: iniciará la centrifugación; supervisará las RPM de la centrífuga; sincronizará los impulsos de la luz con las RPM actuales de la centrífuga; controlará el funcionamiento del fotodetector; recibirá y memorizará las lecturas de las capas constituyentes; calculará el grado último de compactación de las capas constituyentes, y los recuentos o valores resultantes de los constituyentes; y desconectará la centrífuga. Por lo tanto, el operador sólo tiene que colocar el tubo de muestra de sangre en la centrífuga, e iniciar el funcionamiento del conjunto. Por conveniencia y seguridad del operador, el tubo de muestra de sangre puede estar contenido en una cassette especial del tipo general descrito en la solicitud en tramitación USSN 08/755.363, presentada el 25 de Noviembre de 1996.

Por otra parte, si el objeto es medir la extensión final de la compactación de las células después de un periodo fijo de centrifugación, se pueden analizar las longitudes de las capas tomando una o más imágenes después del periodo fijo de centrifugación, mientras la centrífuga continúa girando. Por lo tanto, se consigue la ventaja de poder medir la extensión de la compactación de las capas de células sin tener que transferir el tubo de muestra de sangre desde la centrífuga hasta un instrumento de lectura separado.

Por consiguiente, un objeto de esta invención es proporcionar un método y un conjunto para derivar una medición del espesor último de las capas de material en una mezcla de material centrifugado antes de la consecución real del espesor último de la capa.

Otro método y conjunto permiten la lectura del espesor de las capas de material después de un periodo fijo de centrifugación, mientras la muestra está todavía dentro de la centrífuga.

En una forma de realización preferida, la mezcla de material es una muestra anticoagulada de sangre entera.

Un objeto adicional de esta invención es proporcionar un método y un conjunto del carácter descrito, en los que se detectan una pluralidad de localizaciones de interfaces de capas secuenciales preliminares y se memorizan durante la centrifugación de la mezcla, siendo utilizados los datos de interfaz obtenidos para calcular el espesor último de la capa.

Otro objeto de esta invención es proporcionar un método y un conjunto del carácter descrito, en los que se puede derivar el espesor último de una pluralidad de capas de material en la muestra que está siendo centrifugada a partir de las mediciones preliminares del espesor de la capa.

Éstos y otros objetos y ventajas de la invención serán más fácilmente evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de la invención cuando se toma en combinación con los dibujos que se acompañan, en los que:

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista esquemática de un tubo que contiene una muestra mixta de material a medida que esta última está siendo centrifugada en el tubo.

La figura 2 es un gráfico de la dinámica de la compactación de las capas durante la centrifugación de la mezcla de material, siendo representado el espesor de las capas con relación a los tiempos de centrifugación expirados.

La figura 3 es un grafo que muestra cómo se ha calculado una altura última de una capa de plaquetas en un caso específico, en el que una muestra de sangre ha sido centrifugada a dos velocidades diferentes, siendo representada la capa de plaquetas con relación a la inversa de los tiempos de centrifugación expirados.

La figura 4 es una vista esquemática en perspectiva de un conjunto de medición de muestras de sangre utilizado en la realización del método de esta invención.

La figura 5 es una vista en perspectiva de una forma de realización preferida de una plancha de centrífuga y del mecanismo de accionamiento diseñados para uso en conexión con esta invención.

La figura 6 es una vista en perspectiva fragmentada de un soporte de tubo y de un mecanismo de rotación del tubo, que se utilizan en la realización del método de esta invención; y

La figura 7 es una vista en sección del mecanismo de rotación del tubo utilizado en la realización del método de esta invención.

Ejemplo detallado para realizar la invención

Con referencia ahora a la figura 1, se muestra una vista esquemática de un tubo 2, que tiene una pared lateral transparente 4 y cerrada en la parte inferior. El tubo 2 está relleno con una mezcla de un componente de material en partículas suspendido en un componente líquido6. La figura 1 ilustra la dinámica de la compactación de las partículas y de la precolación del líquido, como se indica por las flechas A y B, respectivamente, produciéndose ambas cosas durante la centrifugación de la mezcla del componente en partículas y del componente líquido. A medida que avanza la centrifugación, el componente en partículas se separará gravimétricamente desde el componente líquido 6 y formará una interfaz en algún instante del tiempo. La interfaz 8 gravita continuamente fuera de la superficie superior 7 del componente líquido 6 a medida que continúa la centrifugación. Se entenderá que se puede formar más que una interfaz 8 en la muestra que está siendo centrifugada, dependiendo de la naturaleza de la muestra.

Hemos descubierto que cuando la posición del componente en partículas / líquido, o las interfaces de componente / componente 8 son supervisadas en el transcurso del tiempo, las posiciones secuenciales de las interfaces definen una curva de función 10 del tipo general ilustrado en la figura 2, en la que el cambio inicial en la posición de la interfaz es relativamente rápido, pero se reduce la velocidad en una medida apreciable a medida que avanza la compactación del componente en partículas. En el mismo instante, termina la compactación del componente en partículas, y se termina la separación del componente en partículas / componente líquido. En el contexto de esta invención, nos referimos a este cese de la compactación del componente en partículas como compactación "última", que está representada por la línea de puntos 11 en la figura 2.

Se observará que se produce el mismo fenómeno cuando se centrífuga una mezcla compleja de componentes en partículas suspendida en un líquido, tal como sangre entera coagulada. En este caso, se formará gravimétricamente una pluralidad de capas de componentes en partículas, con el componente líquido 6 percolando hasta la parte superior del tubo de centrífuga 2. La sangre es un ejemplo de una mezcla compleja de componentes en partículas, puesto que las células de glóbulos rojos son más pesadas que los granulocitos, linfocitos, monocitos y plaquetas, con el fin de reducir la densidad, puesto que todas las células en una muestra de sangre son más pesadas que el componente de plasma de la muestra de sangre. Cuando se centrífuga una muestra anticoagulada de sangre entera, las varias interfaces de célula / célula y célula / plasma gravitarán a través de la muestra de sangre de la misma manera general que se ilustra por la figura 2. Debería indicarse que en una mezcla compleja de materiales, tal como sangre entera, en algunas circunstancias, las capas medias se pueden incrementar realmente en espesor en lugar de compactarse. Esto puede ocurrir cuando la separación de un componente de destino desde la mezcla excede la velocidad de compactación de esa capa. No obstante, en todos los casos se realizan de una manera idéntica el análisis matemático y la extrapolación, y tienen el mismo efecto que el producido sobre las capas que se reducen en el espesor.

La curva descrita por la tasa de cambio de la localización de cualquier interfaz de constituyente en partículas y, por lo tanto, los espesores de las capas constituyentes en una muestra sometida a centrifugación forman esencialmente una hipérbole. Este hecho se puede utilizar para predecir matemáticamente la extensión última de la compactación de las capas constituyentes en partículas y, por lo tanto, los espesores últimos de las capas y los volúmenes de la capa o de las capas constituyentes de partículas en la muestra centrifugada.

Debería indicarse que la compactación de las capas de células pueden no seguir inmediatamente una función hiperbólica partiendo de cero. Para determinar cuándo el movimiento de la interfaz ha alcanzado el punto en el que sigue una función de hipérbole y, por lo tanto, se puede calcular la compactación última, solamente es necesario supervisar periódicamente la posición de la interfaz o el espesor de la capa y calcular mediciones sucesivas de la pendiente, tal como S = dP/(1/t), donde: D es la pendiente del cambio; dP es el cambio en la posición de la interfaz (o espesor de capa); y t es el tiempo transcurrido desde el comienzo de la centrifugación. Cuando no cambian ya valores sucesivos de S, entonces se pueden recopilar los puntos de datos preliminares siguientes y se puede determinar la compactación de la capa
última.

La figura 3 muestra un ejemplo específico de la misma muestra de sangre entera anticoagulada centrifugada a dos velocidades diferentes, donde las pendientes de las curvas hiperbólicas, como se muestra en la figura 2, son linealizadas representando la inversa de los tiempos de centrifugación sucesivos transcurridos con respecto a los espesores medidos sucesivos de las interfaces de las capas de plaquetas compactadas 8 a dos velocidades de centrifugación diferentes, es decir, a 8.000 RPM y a 12.000 RPM. La línea 14 designa generalmente la velocidad de cambio en el espesor de capa de las plaquetas durante la centrifugación de las muestras de ensayo a una velocidad alta de 12.000 RPM de la centrífuga; y la línea 12 designa, en general, la velocidad de cambio en el espesor de la capa de las plaquetas durante la centrifugación de las muestras de ensayo a una velocidad inferior de 8.000 RPM, proporcionando la última sólo un 40% de la fuerza G de la primera.

Con el fin de determinar la tasa de las pendientes de cambio, se miden una serie de espesores 16 preliminares de capas de plaquetas sucesiva y se calculan los ajustes cuadráticos mínimos, proporcionando de esta manera la mejor trayectoria 18 entre los puntos de datos 16 de los espesores preliminares de las capas. Para calcular el espesor último de la capa compactada, se extrapola la función de regresión hasta un tiempo de rotación último, en este caso infinito, donde el valor de la inversa del tiempo transcurrido de la centrífuga es cero. La intercepción de la tasa de cambio del gráfico del espesor de la capa es ese punto sobre el eje Y que identifica el espesor último de la capa compactada. Hay que indicar que aunque las velocidades de la centrífuga son considerablemente diferentes, el resultado final es el mismo; y que solamente deben realizarse lecturas durante un periodo de tiempo relativamente corto, tal como dos o tres minutos en comparación con cinco o diez minutos, requeridos por la técnica anterior. Las mediciones preliminares se pueden realizar mientras la centrífuga comienza continúa girando.

Con referencia ahora a la figura 4, se muestra una vista esquemática de un conjunto combinado de centrífuga y lector, que se indica, en general, por el número 1. El conjunto 1 incluye una plancha de centrífuga 3 que incluye un receso 5 para retener un tubo capilar transparente 9. El tubo 9 se puede colocar directamente en el receso 5, o el tubo capilar 9 puede ser retenido en una cassette (no se muestra) del tipo descrito en la solicitud de patente en tramitación USSN 08/755.363, presentada el 25 de Noviembre de 1996. En cualquier caso, al menos una superficie del tubo 9 debe visualizarse ópticamente para la finalidad de recopilar la información óptica deseada a partir del contenido del tubo. La plancha de centrífuga 3 está accionada giratoriamente por un motor 13, que está controlado por la línea de salida 21 desde un controlador de microprocesador 17 del con junto. La velocidad de rotación del motor 13 está supervisada por el controlador 17 a través de la línea 19, permitiendo de esta manera al controlador 17 regular la velocidad del motor 13 y, por lo tanto, la plancha de la centrífuga 3. Cuando la plancha de la centrífuga 3 alcance su velocidad operativa predeterminada, que puede estar aproximadamente entre 8.000 y 12.000 RPM, la acción del controlador 17 dependerá del tipo de análisis requerido. Si se desea leer la compactación de la capa de material después de un periodo fijado de centrifugación, el controlador 17 activará el motor 13 durante un periodo fijo deseado de tiempo y se realizará la lectura de la compactación de la capa a continuación mientras la centrífuga continúa girando.

Por otra parte, si se desea medir cinéticamente la compactación de la capa de material, se realizan lecturas múltiples de las alturas de las capas de células sanguíneas de compactación gravitacional en el tubo 9. A medida que la plancha 3 gira, un dispositivo de indexación 15 sobre el lado de la plancha 3 pasa por un sensor 23 e interactúa con el mismo, el cual emite una señal a través de la línea 20 hasta una demora 22 programable. El dispositivo de indexación 15 puede ser un imán permanente y el sensor 23 puede ser un sensor de efecto Hall. De una manera alternativa, el dispositivo de indexación 15 podría ser un miembro reflexivo sobre el borde de la plancha 3, y el sensor 23 podría ser una pareja de emisor - receptor infrarrojos. Todavía otro dispositivo sensor alternativo podría incluir un sensor en el motor de accionamiento 13, con tal que la plancha 3 esté fijada rígidamente al árbol del motor de accionamiento 13.

Después de que ha transcurrido un tiempo determinado desde la recepción por el controlador 17 de una señal procedente del sensor de proximidad 23, un circuito de excitación flash 24 dispara un tubo flash 26 que suministra un impulso de luz breve, con preferencia menor que aproximadamente cincuenta microsegundos de duración. Un conjunto de filtro y lente 28 enfoca la luz de la longitud de onda deseada desde el tubo de flash 26 sobre el tubo 9. Cuando el tubo de flash 26 está colocado entre la plancha 3, esta última incluirá un orificio 3' entre el tubo de muestra 9 y el tubo de flash 26 y el conjunto de filtro y lente 26. Debido al hecho de que la velocidad de rotación exacta de la plancha 3 es supervisada por el controlador 17 a través de la línea 19, y puesto que la distancia circunferencial entre la posición del índice 15 y la posición del tubo 9 es tija, la demora de tiempo requerida para activar oportunamente el tubo de flash 26 puede determinarse por el controlador 17 y expresarse a través del bus de datos 30 para controlar el funcionamiento del circuito de excitación de flash 24.

Cuando el tubo 9 es iluminado por el tubo de flash 26, la luz reflejada por las capas de células, o la luz procedente de la fluorescencia de las capas de células, es enfocada por un conjunto de lente 32 a través de un conjunto de filtro de luz 34 sobre un disector de imágenes lineales 36, que es con preferencia un dispositivo acoplado con carga (CCD) que tiene al menos 256 elementos y con preferencia 5.000 elementos, para conseguir una resolución óptica óptima. Se puede seleccionar la luz de una longitud de onda adecuada por un actuador 38, tal como un solenoide o motor paso a paso y que está controlado por el controlador 17 a través de la línea 40, por lo que el actuador 38 puede proporcionar el filtro adecuado desde el conjunto de filtro 34, dependiendo de la longitud de onda de luz seleccionada por el controlador 17. Alternativamente, se podrían utilizar filtros variables eléctricamente para proporcionar las longitudes de onda de luz adecuadas, o CCDs con sensores múltiples, cada uno de los cuales podría ser utilizado con su propio filtro particular. Se pueden obtener filtros variables eléctricamente adecuados a partir de Cambridge Research and Instrumentation, Inc. de Cambridge, MA. Los CCDs adecuados están disponibles de Sony, Hitachi y otros, y son componentes de instrumentación comunes.

Justo antes de recibir el flash de luz desde el tubo de flash 26. el objetivo electrónico en el CCD 36 es abierto por el controlador 17, a través de la línea 42. Inmediatamente después del flash, los datos del CCD 36 son leídos en un digitalizador 44, que convierte las señales analógicas procedentes de cada una de las células CCD en una señal digital. Los datos digitalizados son transferidos entonces al controlador 17 a través de un bus de datos 46, de manera que los datos pueden ser analizados inmediatamente o memorizados para examen futuro en el controlador 17. Por lo tanto, en cualquier punto deseado durante el proceso de centrifugación, la información óptica procedente del tubo de muestra 9 puede ser recopilada y analizada por medio del uso del conjunto descrito aquí. Los cálculos matemáticos descritos anteriormente, que se utilizan para derivar la "compactación última" pueden ser realizados por el controlador 17.

Con referencia ahora a la figura 5, se muestra una forma de realización preferida de un conjunto de plancha de centrífuga 3 que está diseñado para uso cuando la fuente de luz de flash 36 y el digitalizador 44, que se muestran en la figura 4, están colocados por encima o por debajo de la plancha 3. La plancha 3 está configurada, en general, en forma de disco e incluye un reborde exterior 50 y un suelo de base 52. Un cubo central 54 está asegurado al suelo de la plancha 52, y el cubo 54 está cerrado por una tapa 56. El cubo 54 tiene una pareja de ventanas 58 diametralmente opuestas formadas allí. El tubo de muestra 9 está montado sobre la plancha 3. Un extremo del tubo 9 está insertado en un orificio del cubo 54, y el otro extremo del tubo 9 está bajado dentro de una ranura 60 formada en un bloque 62, que está montado sobre el reborde de la plancha 50. El suelo de la plancha 52 está provisto con un orificio (no se muestra) cubierto por una placa transparente 64. Un contrapeso 66 está colocado diametralmente opuesto a la placa 64 para compensar dinámicamente la plancha 3. La placa 64 permite usar la plancha 3 con fuentes de luz y detectores, que están localizados o bien por encima o por debajo del suelo de la plancha 52. También permiten al conjunto 1 utilizar o bien luz reflejada, emisión fluorescente o luz transmitida en conexión con la muestra para conseguir los resultados deseados. El ejemplo específico mostrado en las figuras 5 y 6 utiliza un tubo sencillo; no obstante, se pueden analizar también tubos múltiples por el conjunto 1 por medio de un montaje de un tubo de muestra en una posición diametralmente opuesta sobre la plancha 3, y alterando el tiempo desde el índice hasta el flash para proporcionar lecturas para cada tubo separado. El árbol de accionamiento del motor de centrífuga 13 descrito anteriormente está designado por el número 13'.

Las figuras 6 y 7 proporcionan detalles de la manera en que el árbol de accionamiento del motor 13' está conectado a la plancha 3; y también detalles de la manera en que el tubo de muestra 9 está conectado al cubo de la plancha 54. El árbol de accionamiento del motor 13' está fijado a un disco de accionamiento 68, que está dispuesto dentro del cubo 54. El disco 68 tiene una pareja de pasadores de accionamiento 70 asegurados al mismo, cuyos pasadores de accionamiento 70 se proyectan a través de las ventanas del cubo 58. Los pasadores de accionamiento 70 proporcionan el único contacto de accionamiento entre el árbol de accionamiento del motor 13' y la plancha 3. La rotación del disco 68 por el árbol de accionamiento del motor 13' provoca que los pasadores 70 se acoplen con los lados de las ventanas de los cubos 58, provocando de esta manera que el cubo 54 y la plancha 3 giren con el disco 68. Una barra 72 está montada de forma giratoria en el cubo 54. La barra 72 incluye un collar 74 en un extremo del mismo, cuyo collar 74 recibe un extremo del tubo de la muestra 9. El collar 74 aloja una junta tórica elástica (no se muestra) que agarra e extremo del tubo 9. Un trinquete dentado 76 está montado sobre la barra 72 y es operativa para provocar una rotación selectiva pasa paso del collar 74 y del tubo de muestra 9 de la siguiente manera. Un retén 78 de acoplamiento con el trinquete desviado por muelle está montado sobre el disco 68, y un resorte de lámina 80 que se acopla con el trinquete está montado sobre la tapa del cubo 56. Cuando el árbol de accionamiento del motor 13 de la centrífuga está siendo accionado por el motor 13, la rotación del disco 68 mueve el retén 78 en acoplamiento con uno de los dientes del trinquete 76 y el resorte de lámina 80 se mueve hacia abajo en acoplamiento con un diente diametralmente opuesto sobre el trinquete 76, como se muestra en la figura 7. Con el fin de hacer girar de forma selectiva el trinquete 76 y el tubo de muestra 9, se interrumpe la potencia motor 13 de la centrífuga de forma periódica para reducir momentáneamente la velocidad de rotación del árbol de accionamiento 13'. El par de la plancha 3 y su cubo 54 provocan una rotación momentánea a una velocidad más rápida que el disco para desenganchar el retén 78 del trinquete 76 y para desacoplar los pasadores de accionamiento 70 desde el cubo de la plancha 54. Durante este desenganche momentáneo, el retén 78 se desacoplará del diente del trinquete, y se moverá hasta una posición, en la que se acopla con el diente adyacente siguiente del trinquete. El motor 13 es entonces reactivado a plena velocidad, provocando que los pasadores de accionamiento 79 se reacoplen con el cubo 54 y provoquen que el retén 78 imparta una etapa de rotación en el sentido de las agujas del reloj del trinquete 76 y el tubo de muestra 9. Cuanto el retén 78 acciona de esta manera el siguiente diente adyacente del trinquete, la rotación del trinquete 76 provocará que el muelle 80 se acople con un diente siguiente adyacente diametralmente opuesto sobre el trinquete 76, estabilizando de esta manera el trinquete 76 y el tubo de muestra 9 en la siguiente posición de rotación. La rotación paso a paso del tubo de muestra 9 permite de esta manera que el disector de imágenes 36 "vea" toda la periferia de la muestra en el tubo 9 a medida que este último está siendo centrifugado. Las variaciones circunferenciales en la posición de las interfaces 8 de los componentes de la muestra descendente serán tenidas en cuenta de esta manera por el sistema. El mecanismo de rotación del tubo de retén y trinquete mencionado anteriormente es la invención de Michael R. Walters of Becton Dickinson and Company, y se describe en esta memoria descriptiva con la finalidad de cumplir los requerimientos de "mejor modo" del estatuto de patente.

El grado de compactación de las capas de material en el tubo de muestra se puede determinar con múltiples lecturas de la compactación, mientras la centrífuga está girando y el tubo de muestra está rotando; o se puede determinar por una secuencia de lecturas tomadas a medida que la centrífuga continúa girando mientras el tubo está rotando después de un tiempo de giro predeterminado, que es suficiente para compactar totalmente las capas de material que están siendo medidas. En cualquier caso, la muestra no tiene que ser transferida desde la centrífuga hasta un instrumento de lectura separado, ahorrando de esta manera tiempo y limitando el contacto directo del operador con la muestra. Una forma de realización alternativa de un aparato que asegurará las mismas lecturas implica el uso de una fuente de luz continua intensa, tal como una lámpara halógena, que se conectará cuando se realiza una lectura. Con el fin de conseguir una velocidad de lectura que sea suficientemente rápida para congelar la imagen del tubo giratorio, el objetivo electrónico del CCD es abierto solamente durante un periodo de tiempo muy corto, por ejemplo durante aproximadamente dos milésimas de segundo cuando el tubo está alineado con la óptica. Los dispositivos de indexación descritos anteriormente se pueden utilizar para sincronizar la apertura del objetivo CCD en lugar de emitir flash desde la fuente de luz. Una ventaja de un sistema de este tipo es que no se requieren n tubo de flash y su circuitería asociada. No obstante, para que esta segunda forma de realización funcione adecuadamente, la velocidad de la centrífuga debería reducirse hasta aproximadamente 1.000 RPM para producir una imagen clara del tubo.

Puesto que se pueden realizar muchos cambios y variaciones en la forma de realización incluida de la invención, no se pretende limitar la invención, sal como se requiera por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (12)

1. Un método para determinar un espesor último de una capa compactada gravimétricamente de un componente de destino en una muestra de fluido biológico, cuya muestra está contenida en un tubo transparente, comprendiendo dicho método las etapas de:

a)

colocar un tubo sobre una plancha centrífuga;

b)

hacer girar la plancha para comenzar la compactación gravimétrica del componente de destino en una capa reconocible en el tubo;

c)

realizar una pluralidad de lecturas sucesivas preliminares del espesor de la capa del componente de destino, mientras el tubo está siendo centrifugado sobre la plancha, y a medida que el componente de destino continúa formando una capa distintiva en el tubo; y

d)

registrar las lecturas preliminares del espesor de la capa, caracterizado por

e)

calcular el espesor último de la capa del componente de destino a partir de las lecturas preliminares del espesor de la capa.

2. El método de la reivindicación 1 para determinar la cantidad de componente de destino en una muestra de sangre entera anti-coagulada, cuya muestra está contenida en el tubo transparente junto con reactivos de marcación de los componentes de la muestra de sangre, comprendiendo dicho método la etapa adicional de:

f)

convertir dicha lectura preliminar registrada del espesor de la capa en una cuantificación de la cantidad de componente de destino en la muestra de sangre.

3. El método de la reivindicación 1 para determinar la cantidad de componente de destino en una muestra de sangre entera anti-coagulada, comprendiendo dicho método la etapa adicional de.

f)

convertir dicha lectura preliminar calculada del espesor de la capa en una cuantificación de la cantidad de componente de destino en la muestra de sangre.

4. Un sistema para determinar la extensión última de la compactación de una capa componente constituyente de destino en una muestra de material de múltiples constituyentes centrifugada fluida, que está contenida en un tubo transparente (9), comprendiendo dicho sistema:

a)

un conjunto de centrífuga (1) que comprende una plancha (3) y un motor (13) para hacer girar la plancha (3), incluyendo dicha plancha (3) medios (5) para soportar el tubo (9) durante la centrifugación de la muestra de material;

b)

una fuente de luz (26) pata iluminar el tubo (9) durante la centrifugación del tubo (9) sobre dicha plancha (3);

c)

un disector de imágenes lineales (36) asociado operativamente con dicha plancha centrífuga (3) para crear señales analógicas que resultan de rayos de luz que representan la muestra en el tubo (9), siendo representativas dichas señales de valores de señales desde una pluralidad de puntos a lo largo del tubo (9) que, cuando se digitalizan, permiten a un microprocesador (17) localizar y medir la distancia entre interfaces adyacentes de la capa de componentes de destino;

d)

un digitalizador (44) conectado a dicho disector de imágenes (36) para convertir dichas señales analógicas en señales digitales; y

e)

un microprocesador (17) conectado a dicho digitalizador (44) para recibir dichas señales digitales desde dicho digitalizador (44), comprendiendo dicho microprocesador (17) medios para convertir dichas señales digitales en una cuantificación del grado de compactación de dicha capa de componentes constituyentes de destino; y, por lo tanto, el volumen de dicha capa de componentes constituyentes de destino,

caracterizado porque dicho microprocesador (17) comprende medios para calcular la extensión última de la compactación del componente constituyente de destino a partir de una pluralidad de mediciones de la compactación de componentes constituyentes, tomadas antes de conseguir la compactación última.

5. El sistema de la reivindicación 4, que comprende medios para activar dicha fuente de luz (26) para iluminar periódicamente el tubo (9) durante la centrifugación del tubo (9) sobre dicha plancha (3).

6. El sistema de la reivindicación 4 ó 5, en el que dicho microprocesador está conectado operativamente a dicho monitor de centrífuga (13) para controlar el funcionamiento de dicho motor de centrífuga.

7. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en el que dicha placa de centrífuga (3) incluye un dispositivo de indexación (15) detectable y que comprende, además, un sensor (23) para detectar la proximidad de dicho dispositivo de indexación (15), de manera que se puede determinar la posición de dicha plancha (3).

8. El sistema de la reivindicación 7, que comprende, además, un mecanismo de retraso de tiempo (22) conectado operativamente a dicho sensor (23) y a dicha fuente de luz (26) para activar dicha fuente de luz (26) solamente cuando dicha plancha (3) está en una posición giratoria predeterminada.

9. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8, que comprende, además, un conjunto de filtro (34), que incluye una pluralidad de filtros de luz asociados con dicho digitalizador (44) para suministrar luz de una longitud de onda adecuada a dicho digitalizador (44).

10. El sistema de la reivindicación 9, que comprende, además, un selector de filtro (38) asociado con dicho conjunto de filtro (34), estando conectado dicho selector de filtro (38) a dicho microprocesador (17), para permitir que dicho microprocesador (17) seleccione un filtro adecuado para uso en dicho sistema.

11. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 10, en el que dicha fuente de luz (26) está localizada debajo de dicha plancha (3), y dichos medios (5) para soportar el tubo (9) están localizados sobre una superficie superior de dicha plancha (3), y dicha plancha (3) incluye una parte de transmisión de luz para permitir el paso de la luz desde dicha fuente de luz (26) a través de la plancha (3) hasta el tubo (9) para iluminación del contenido del tubo (9).

12. Utilización del sistema como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 11 para determinar la extensión última de la compactación de una capa de componentes constituyentes de destino en una muestra de sangre entera anticoagulada centrifugada.