ES2277038T3 - Placa de filtrado de una sola pieza. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo que comprende: una bandeja (10) que tiene una pluralidad de pocillos (12), teniendo cada uno de dichos pocillos paredes impermeables a los fluidos (11), una parte inferior (18), un desagüe (33) en dicha parte inferior y un soporte (111), caracterizado porque las paredes rígidas (11A, 11B, 11C) entre los pocillos (12) forman un dibujo octogonal o de forma de panal de miel y dichos pocillos están dispuestos en dicha bandeja en un dibujo en forma de panal de miel.

Description

Placa de filtrado de una sola pieza.

Antecedentes de la invención

Placas de prueba para análisis químicos y bioquímicos, o para preparación y purificación de muestras, que contienen una pluralidad de pocillos individuales o cámaras de reacción, son herramientas de laboratorio bien conocidas. Tales dispositivos se han empleado para una amplia diversidad de fines y ensayos, y se ilustran en las patentes de EE.UU. números 4.734.192 y 5.009.780, 5.141.719, por ejemplo. Filtros de membrana microporosa y dispositivos de filtrado que contienen los mismos han sido particularmente útiles con muchas de las técnicas y ensayos de cultivo de células y tejidos recientemente desarrollados, especialmente en los campos de la virología y la inmunología. Las placas de múltiples pocillos, usadas en ensayos, utilizan a menudo un vacío aplicado al lado inferior de la membrana como fuerza motriz para generar flujo de fluido a través de la membrana. También puede utilizarse el centrifugado. Se ha usado el formato de microplaca como un formato conveniente para tratamiento de placas, tal como uso de pipetas, lavado, agitación, detección, almacenamiento,
etc.

Típicamente, se usa una placa de filtrado de 96 pocillos para realizar ensayos o purificaciones múltiples de manera simultánea. En el caso de productos de múltiples pocillos, se coloca una membrana en el fondo de cada uno de los pocillos. La membrana tiene propiedades específicas seleccionadas para separar moléculas diferentes por filtrado o para soportar reacciones biológicas o químicas. Aplicaciones de alto rendimiento, tales como secuenciación de ADN (DNA), limpieza de productos de PCR, preparación de plásmidos, protección de fármacos y unión y levigación de muestras requieren productos que funcionen de manera consistente y eficaz.

Uno de tales dispositivos de filtrado comercialmente obtenible de Millipore Corporation con el nombre de "Multiscreen" es una placa de filtro de 96 pocillos que puede cargarse con materiales adsorbentes, materiales de filtro o partículas. El desagüe inferior Multiscreen tiene una preparación pulverizable fóbica aplicada para facilitar el desprendimiento de las gotitas. Más específicamente, el dispositivo MultiScreen comprende un sistema de desagüe inferior que incluye una boca para recogida del material filtrado. Esta boca no solamente dirige las gotitas sino que controla también el tamaño de las gotitas. Sin el sistema de desagüe inferior, se forman gotas muy grandes a través de todo el lado inferior de la membrana que pueden causar contaminación de pocillos individuales. Puede accederse a la membrana retirando el desagüe inferior. Sin embargo, el dispositivo no es compatible con equipos automáticos robóticos tal como manipuladores de líquidos, apiladores, asidores y lectores de códigos de barra.

The Society for Biomolecular Screening (SBS) ha publicado algunas normas sobre dimensiones para microplacas en respuesta a productos comerciales no uniformes. Específicamente, variaban las dimensiones de las microplacas producidas por diferentes expendedores, causando así numerosos problemas cuando las microplacas tenían que ser usadas en instrumentos automáticos de laboratorio. Las normas SBS se enfrentan a estas variaciones poniendo límites dimensionales para las microplacas destinadas a la automatización.

Las normas sobre dimensiones de The Society for Biomolecular Screening publicadas el 17 de Enero de 2002, son las que se dan a continuación.

La dimensión exterior de la huella de base, medida dentro de 12,7 mm (0,5000 pulgadas) de las esquinas exteriores, deberá ser: longitud 127,76 mm \pm 0,25 mm (5,0299 pulgadas \pm 0,0098 pulgadas); anchura 85,48 mm \pm 0,25 mm (3,3654 pulgadas \pm 0,0098 pulgadas). La dimensión exterior de la huella de base, medida en cualquier punto a lo largo del lado, deberá ser: longitud 127,76 mm \pm 0,5 mm (5,0299 pulgadas \pm 0,0197 pulgadas); anchura 85,48 mm \pm 0,5 mm (3,3654 pulgadas \pm 0,0197 pulgadas). La huella deberá ser continua e ininterrumpida alrededor de la base de la placa. Las cuatro esquinas exteriores de la pestaña inferior de la placa deberán tener un radio de esquina hasta el exterior de 3,18 mm \pm 1,6 (0,1252 pulgadas \pm 0,0630 pulgadas). Todas las dimensiones son aplicables a 20ºC (68ºF). Pueden establecerse compensaciones para mediciones hechas a otras temperaturas.

Por consiguiente, deberá ser deseable proporcionar un formato multiplaca que sea conforme con las normas SBS, y que no obstante maximice el volumen de los pocillos y sea compatible con el vacío y con el centrifugado a alta velocidad.

Sería también deseable proporcionar un formato multiplaca que tuviera un diseño de una sola pieza con alta rigidez capaz de resistir grandes cargas de centrifugado.

Conocemos la solicitud de patente internacional WO 01/78896 A (Applera Corp) que describe un aparato de filtrado para procesar una pluralidad de muestras de fluidos dentro de pocillos de muestras. En una realización, el aparato de filtrado incluye una bandeja de purificación y una bandeja de pocillos de muestras con una pluralidad de pocillos de muestra. La bandeja de purificación incluye una placa de filtro que tiene una pluralidad de columnas con aberturas de descarga en su fondo, al menos un filtro situado en las columnas de la placa de filtro para filtrar las muestras de fluido a medida que pasan a su través, una placa de calor situada junto a las columnas de la placa de filtro, y una placa de salida situada debajo de la placa de calor. La placa de calor está configurada para transferir calor a las columnas de la placa de filtro. La placa de salida incluye respiraderos para permitir que puedan escapar aerosoles desde los pocillos de muestra de la bandeja de pocillos de muestra. Una bandeja de pocillos de muestra con una pluralidad de los pocillos de muestra está situada de manera que los pocillos de muestra están alineados con las aberturas de descarga de las columnas de la placa de filtro para recibir en ellos la muestra de líquido.

Conocemos también la publicación de patente europea EP 0 359 249 A, que describe una placa de colector desechable para su uso en unión de una placa convencional microtiter de 96 pocillos. La placa de colector tiene 96 pocillos formados en ella y cerrados en la parte inferior por una placa o placas con provisión para retirada del filtrado por vacío. Cada placa de colector tiene un colector de vacío autónomo. Dependiendo de la superficie inferior de cada placa inferior de los pocillos hay una pluralidad de miembros de faldón, estando axialmente alineado cada miembro de faldón con uno de los pocillos de la placa de colector y teniendo formado en él un paso de descarga de filtrado. Los faldones tienen una longitud tal que entrarán en los pocillos de recogida de una placa de recogida convencional de múltiples pocillos en un punto aproximadamente 1-2 mm por debajo del labio o superficie superior de la placa de recogida permitiendo así la recogida separada del filtrado desde cada uno de los diversos pocillos de la placa de colector. Los medios de faldón funcionan también como guía para recibir un punzón. Al completarse el filtrado, puede invertirse la placa de colector y, mediante el uso del punzón, se retira de cada pocillo una sección circular del medio del filtro, junto con una pieza elemental circular cortada desde la parte inferior de la placa inferior de pocillos. Este aparato y este método son aplicables a una amplia gama de análisis biológicos y bioquímicos.

Sumario de la invención

Los problemas de la técnica anterior han sido superados por la presente invención, que proporciona un dispositivo de laboratorio diseñado particularmente para un formato multiplaca que incluye una placa o bandeja que tiene una pluralidad de pocillos, y un desagüe en comunicación de fluido con cada uno de la pluralidad de pocillos. La placa es un diseño de una sola pieza que tiene una estructura en forma de panal de miel que aporta alta rigidez a la placa para aceptar una carga centrífuga muy alta. El diseño también hace máximo el volumen de los pocillos y el área activa de filtrado al tiempo que continúa siendo conforme con el formato SBS.

De acuerdo con una realización preferida de la presente invención, se proporciona un dispositivo de múltiples pocillos que incluye una placa o bandeja de múltiples pocillos que tiene un soporte tal como una membrana para filtrado, terminando cada pocillo respectivo del dispositivo en una boca que puede dirigir el fluido que sale desde ella hacia una placa de recogida o similar sin necesidad de un espaciador. La placa está configurada para hacer máximo el volumen de cada pocillo al tiempo que continúa siendo conforme con las normas SBS, y para reducir al mínimo la distancia entre el orificio de salida de la placa y una placa de recogida a fin de reducir al mínimo o evitar una contaminación cruzada. Cuando se coloca sobre una placa de recogida con pocillos correspondientes, están previstas salidas para evacuar gases desde los pocillos hacia afuera del dispositivo.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista en perspectiva de un dispositivo de múltiples pocillos y una cubierta de acuerdo con la presente invención;

La figura 2 es una vista en perspectiva de un dispositivo de múltiples pocillos de acuerdo con la presente invención;

La figura 3 es una vista en perspectiva desde abajo, que muestra el lado inferior de un dispositivo de múltiples pocillos de acuerdo con la presente invención;

La figura 4 es una vista en perspectiva parcial, a mayor escala, que muestra el lado inferior de un dispositivo de múltiples pocillos de acuerdo con la presente invención;

La figura 5 es una vista en sección transversal, que muestra una parte del lado inferior del dispositivo de múltiples pocillos de acuerdo con la presente invención;

La figura 6 es una vista que muestra cuatro pocillos de un dispositivo de múltiples pocillos de acuerdo con la presente invención;

La figura 7 es una vista en sección transversal de una parte del dispositivo de múltiples pocillos de acuerdo con la presente invención;

La figura 8 es una vista en perspectiva en sección transversal parcial, que muestra una parte de la placa de filtrado situada en una placa de recogida de acuerdo con la presente invención;

La figura 9 es una vista en sección transversal de dos placas de filtrado apiladas una sobre otra de acuerdo con la presente invención; y

La figura 10 es una vista en sección transversal que muestra un método y un dispositivo para sellar el soporte dentro del dispositivo de la presente invención.

Descripción detallada de la invención

Volviendo en primer lugar a la figura 1, se muestra en ella un dispositivo de múltiples pocillos que incluye una cubierta protectora separable opcional 5, y una placa o bandeja 10 de 96 pocillos. Aunque se ilustra una disposición de placa de 96 pocillos, los versados en la técnica apreciarán que el número de pocillos no se limita a 96; formatos estándares de múltiples pocillos con 384, 1536 o más o menos pocillos caen dentro del alcance de la presente invención. El pocillo o pocillos son preferiblemente cilíndricos con paredes impermeables a los fluidos, aunque pueden utilizarse otras configuraciones. Cuando está presente una pluralidad de pocillos, los pocillos están preferiblemente interconectados y dispuestos en una formación uniforme, con profundidades uniformes de manera que las partes superiores y las partes inferiores de los pocillos son planas o sustancialmente planas. Preferiblemente, la formación de pocillos comprende filas paralelas de pocillos y columnas paralelas de pocillos, de manera que cada pocillo no situado en el perímetro externo de la placa está rodeado por otros ochos pocillos. La placa 10 es generalmente rectangular, aunque caen dentro del alcance de la presente invención otras configuraciones, teniendo en cuenta el objetivo de satisfacer las normas SBS sobre dimensiones.

Materiales adecuados de construcción para el dispositivo de la presente invención incluyen polímeros tales como policarbonatos, poliésteres, nailones, resinas de PTFE y otros fluoropolímeros, resinas acrílicas o metacrílicas y copolímeros, polisulfonas, polietersulfonas, poliarilosulfonas, poliestirenos, poli(cloruros de vinilo), poli(cloruros de vinilo) clorados, ABS (acrilonitrilo-butadieno-estireno) y sus aleaciones y mezclas, poliolefinas, preferiblemente polietilenos tales como polietileno lineal de baja densidad, polietileno de baja densidad, polietileno de alta densidad, y polietileno de peso molecular ultra alto y sus copolímeros, polipropileno y sus copolímeros y poliolefinas generadas de metaloceno. Polímeros preferidos son poliolefinas, en particular polietilenos y sus copolímeros, poliestirenos y policarbonatos.

En la realización mostrada, la placa 10 incluye una pluralidad de pocillos 12 que tienen una parte superior abierta y una parte inferior con una superficie a la cual está unido herméticamente un substrato o soporte 111, tal como una membrana. En vista de la configuración de las partes inferiores de los pocillos, el substrato 111 se inserta preferiblemente en el pocillo desde arriba, tal como mediante una operación de transferencia por vacío. Se forma un disco de tamaño suficiente para cubrir la parte inferior del pocillo y para unirse herméticamente a las paredes del pocillo, tal como mediante corte, y se transfiere por vacío al interior de cada pocillo 12. El disco se une herméticamente a las paredes del pocillo preferiblemente por soldadura con calor, haciendo contacto la periferia del disco con una sonda caliente o similar. Tiene que ponerse cuidado para evitar que las paredes de los pocillos hagan contacto con la sonda caliente a fin de evitar la fusión. En la patente de EE.UU. Nº 6.309.605, cuya descripción se incorpora aquí por referencia, se describe una técnica de sellado adecuada. Con referencia a la figura 10, un dispositivo sellador de filtro, que tiene una superficie de sellado que se calienta, es puesto en contacto con la superficie superior del filtro y transfiere su energía térmica al material circundante de filtro y de pocillo. La energía hace que el material de filtro o los materiales de pocillo o ambos se reblandezcan y/o se fundan y se unan entre sí formando una junta enteriza estanca a los fluidos. Este proceso puede utilizarse cuando el material de filtro o el material de pocillo o ambos están formados de un material termoplástico. La superficie de sellado es solamente una parte de la superficie de filtro y es una estructura continua de suerte que un anillo o área periférica del filtro es sellado al pocillo para formar una junta estanca a los líquidos entre el filtro, el pocillo y la abertura de la parte inferior del pocillo. La figura 10 muestra un dispositivo sellador 71 en proceso de sellar un filtro 111 a una parte del pocillo de tal manera que toda la comunicación de fluido entre el pocillo 12 y la abertura 75 en la parte inferior del pocillo 12 es a través del filtro 111. El dispositivo sellador 71, como es muestra, tiene una superficie de sellado 76 radialmente espaciada hacia afuera del centro del diámetro del dispositivo y es la proyección más inferior del dispositivo. El resto del área de la cara más inferior 77 del dispositivo sellador está rebajado para evitar el contacto con el filtro 111. La superficie de sellado 76 es puesta en contacto con la superficie de un filtro 111 contenido en el pocillo 12. La energía térmica es transferida desde el dispositivo sellador 71 al área del filtro por debajo de la superficie de sellado 76. Esto hace que la parte del filtro y/o el pocillo debajo de esa superficie absorban la energía térmica haciendo que se reblandezca o se funda. Como el filtro es poroso, una parte del filtro debajo de la superficie de sellado se aplasta y se vuelve no porosa así como también se une térmicamente a la parte inferior debajo del pocillo. De esta manera, se forma una junta estanca a los fluidos entre la membrana y el pocillo alrededor de la periferia de la abertura en la parte inferior del pocillo. Podría utilizarse también sellado mediante polímeros.

El tipo de membrana adecuado no está particularmente limitado, y puede incluir nitrocelulosa, acetato de celulosa, policarbonato, polipropileno y membranas microporosas de PVDF poli(fluoruro de vinilideno), membranas de PES (polietersulfona) o de ultrafiltrado tal como las fabricadas de polisulfona, PVDF, celulosa o similares. Cada pocillo contiene o está asociado con su propio soporte 111 que puede ser el mismo o diferente del soporte asociado con uno o más de los otros pocillos. Cada uno de dichos soportes individuales se extiende preferiblemente en igual medida que la parte inferior de su pocillo respectivo.

Volviendo ahora a las figuras 4 y 5, puede verse la estructura en forma de panal de miel de la placa 10 de la presente invención. Los pocillos 12 están dispuestos en una formación de suerte que las paredes rígidas entre lo pocillos 12 forman un dibujo octagonal o un dibujo en forma de panal de miel, como se ve mejor por las paredes 11A, 11B y 11C en los pocillos 12A, 12B y 12C que están situados en el borde de la placa. El dibujo en forma de panal de miel proporciona una excelente rigidez y planicidad al dispositivo, haciendo posible que el dispositivo sea compatible con las fuerzas relativamente altas asociadas con la centrifugación que son típicamente necesarias para aplicaciones de ultrafiltrado en que pueden ser insuficientes fuerzas de vacío.

El diseño de los pocillos de la presente invención es tal que las paredes 11 de los pocillos compartidas por pocillos adyacentes son más delgadas que en placas convencionales. Dicho en otros términos, se disminuye la distancia entre pocillos, de manera que el volumen de cada pocillo es mayor que en las placas convencionales del mismo tamaño global. La estructura en forma de panal de miel permite esta configuración sin sacrificar la rigidez o la resistencia. En una placa de 96 pocillos, por ejemplo, el volumen convencional de los pocillos es de 480 microlitros por pocillo. En la placa de la presente invención, el volumen de pocillo de un pocillo individual en un formato de 96 pocillos es de 600 microlitros. Además, el diámetro inferior resultante de los pocillos es de 8 mm en comparación con los 7,2 mm de diseños convencionales, dando por resultado un aumento en el área activa de filtrado del 23%.

Como se muestra en las figuras 6-8, cada pocillo tiene un desagüe 33 formado en la parte inferior del pocillo, preferiblemente situado en el centro del mismo. El desagüe permite que escape fluido (usualmente filtrado) contenido en el pocillo y que sea potencialmente recogido tal como mediante una placa de recogida.

La figura 4 ilustra también una pluralidad de nervios de soporte espaciados 16 que se extienden desde la parte inferior de cada pocillo 12. En la realización preferida mostrada, cada pocillo tiene cuatro nervios de soporte equiespaciados 16 que se extienden desde el perímetro externo de la parte inferior 18 de cada pocillo, aunque podrían usarse más o menos nervios de soporte y podría variarse el espaciamiento. Como se ve del mejor modo en la figura 7, la parte inferior 18 de cada pocillo tiene preferiblemente un perímetro menor que el perímetro del pocillo 12, de manera que cuando se asocia con una placa de recogida, la parte inferior 18 del pocillo 12 asienta en el pocillo de la placa de recogida. La placa 10 está soportada en la placa de recogida por nervios de soporte 16, eliminando la necesidad de espaciadores o de bastidores de soporte que se requieren convencionalmente para soportar la placa de filtrado cuando está situada sobre la placa de recogida.

Además, esta configuración proporciona respiraderos para el paso de aire a fin de que la placa de recogida dé salida al exterior durante el vacío o el centrifugado. Específicamente, el perímetro externo de la parte inferior 18 del pocillo se elige cuidadosamente para que sea ligeramente menor que el perímetro interno del pocillo de la placa de recogida, de manera que existe un pequeño espacio de separación 19 entre la parte inferior 18 del pocillo 12 de la placa de filtrado y la parte superior del pocillo de la placa de recogida, como se ve en la figura 8. El espacio de separación 19, que en el caso de pocillos cilíndricos es un espacio de separación anular, es suficiente para permitir que el gas salga desde el pocillo 112 de la placa de
recogida.

Está formado también un espacio de separación 21 entre el perímetro de la placa de filtrado 10 y la placa de recogida 110 para evacuar adicionalmente el gas que sale desde los pocillos 112, como se representa mediante las flechas en la figura 8. Como se ve mejor en la figura 7, el perímetro de la placa de filtrado 10 tiene un escalón 34 y un faldón 36 que se encuentra más allá del perímetro de la placa de recogida cuando la placa de filtrado 10 está situada y soportada en la placa de recogida 110. El espacio de separación 21 está formado entre el faldón 36 y la pared de perímetro externo de la placa de recogida 110.

La configuración de la placa de filtrado10 de acuerdo con la presente invención permite que se apilen múltiples placas de filtrado una sobre otra, como se muestra en la figura 9. Esta característica de la presente invención puede usarse para almacenar convenientemente las placas, o puede usarse durante una aplicación realizando múltiples filtraciones. Por ejemplo, pueden usarse membranas con diferentes propiedades en placas sucesivas para retener componentes específicos en cada membrana. Por tanto, una placa primera o superior podría tener membranas de microfiltrado y una placa segunda o inferior podría tener membranas de ultrafiltrado.

Claims (10)

1. Un dispositivo que comprende: una bandeja (10) que tiene una pluralidad de pocillos (12), teniendo cada uno de dichos pocillos paredes impermeables a los fluidos (11), una parte inferior (18), un desagüe (33) en dicha parte inferior y un soporte (111), caracterizado porque las paredes rígidas (11A, 11B, 11C) entre los pocillos (12) forman un dibujo octogonal o de forma de panal de miel y dichos pocillos están dispuestos en dicha bandeja en un dibujo en forma de panal de miel.

2. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que dicho soporte es una membrana.

3. El dispositivo de la reivindicación 1, que comprende además una placa de recogida (110) que tiene una pluralidad de pocillos de recogida, estando cada pocillo de recogida en comunicación de fluido con un pocillo respectivo de dicha bandeja.

4. El dispositivo de la reivindicación 3, en el que cada pocillo de dicha bandeja tiene un lado inferior y una pluralidad de nervios de soporte espaciados (16) que se extienden desde dicho lado inferior, soportando dicha pluralidad de nervios espaciados a dicha bandeja encima de dicha placa de recogida.

5. El dispositivo de la reivindicación 4, en el que entre dicha placa de filtrado y dicha placa de recogida está formado un espacio de separación (19, 21) para dar salida a los gases desde los pocillos de recogida.

6. El dispositivo de la reivindicación 4, en el que el lado inferior de cada pocillo tiene un perímetro externo menor que el perímetro interno de cada pocillo de recogida, con lo que, cuando cada uno de dichos pocillos de recogida está en comunicación de fluido con un pocillo respectivo de dicha bandeja, dicho perímetro externo está situado en dicho pocillo de recogida.

7. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que dicha bandeja (10) es una primera bandeja, y que comprende además una segunda bandeja (10) que tiene una pluralidad de segundos pocillos de bandeja (12), teniendo cada uno de dichos segundos pocillos de bandeja paredes impermeables a los fluidos (11), una parte inferior, un desagüe en dicha parte inferior y un soporte, las paredes rígidas (11A, 11B, 11C) entre los pocillos (12) forman un dibujo octogonal o de forma de panal de miel, estando dispuestos los pocillos de dicha segunda bandeja en dicha segunda bandeja con un dibujo en forma de panal de miel, estando dicha segunda bandeja en comunicación de fluido con dicha primera bandeja.

8. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que cada uno de dichos pocillos tiene un volumen de 600 microlitros.

9. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que dicho soporte está sellado en cada pocillo desde arriba, tal como siendo soldado con calor en cada pocillo.

10. El dispositivo según cualquier reivindicación precedente, en el que dichos pocillos en la bandeja o en cada bandeja están dispuestos de manera que hacen máximo el volumen de pocillos al tiempo que mantienen las dimensiones de dicha bandeja de acuerdo con las normas sobre dimensiones de The Society for Biomolecular Screening.