ES2284995T3 - Dosificador de fluido y procedimiento de dosificacion. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo piezoeléctrico de aspiración y dosificación de fluido que comprende un capilar que tiene una abertura en un extremo para aspirar y dosificar fluido, en el que dicho capilar está rodeado al menos parcialmente por una pluralidad de accionadores piezoeléctricos cilíndricos colocados detrás de dicha abertura, en el que dicha pluralidad de accionadores piezoeléctricos cilíndricos están acoplados a un controlador que tiene circuitos controladores para accionamiento simultáneo de dichos accionadores; y en el que dicho capilar no está restringido detrás de dichos accionadores piezoeléctricos para permitir que el material granuloso aspirado fluya fuera de dicha abertura durante un ciclo de descarga inversa.

Description

Dosificador de fluido y procedimientos de dosificación.

Ámbito técnico

La invención se refiere a la dosificación controlada de pequeños volúmenes de fluido. La invención tiene aplicación particularmente ventajosa en sistemas y procedimientos automatizados e integrados para identificar rápidamente productos químicos con actividad biológica en muestras líquidas, particularmente cribado automatizado de muestras de poco volumen para nuevas medicinas, productos agroquímicos o cosméticos.

Introducción

La dosificación de pequeños volúmenes de fluidos es un aspecto importante de varias tecnologías diferentes, desde diversas técnicas de impresión hasta aparatos de cribado químico para descubrimiento de fármacos. Por tanto, los sistemas y procedimientos para dosificar líquido de manera controlada y exacta, especialmente pequeñas muestras de líquido, pueden beneficiar a varios campos diferentes. Los campos agroquímico, farmacéutico y cosmético tienen todos aplicaciones donde son procesadas gran número de muestras de líquido que contienen productos químicos. En algunos casos, el procesamiento de muestras de líquido, como en técnicas farmacéuticas, que normalmente exige complicado procesamiento de líquido para descubrimiento de fármacos, puede obtener tasas de rendimiento de aproximadamente 10.000 muestras por día o mayores.

Se ha utilizado una amplia variedad de diseños para dosificadores. En algunas aplicaciones, un accionador piezoeléctrico está acoplado a una cámara de fluido que contiene una boquilla para expulsión de gotitas. Cuando se acciona el material piezoeléctrico, se expulsa una gotita de fluido a través de la boquilla. Tal sistema se ilustra en la patente de EE.UU. Nº 4.877.745 de Hayes y col. También se conocen dosificadores con varios accionadores piezoeléctricos (documentos US-A-4523199, US-A-4672398).

Este procedimiento de expulsión de gotitas incluye varias complicaciones, sin embargo, como la producción de respuestas de fluido no deseadas al accionamiento que afectan a la expulsión eficaz de gotitas. Un posible procedimiento de amortiguar las respuestas de fluido no deseadas en una cámara de fluido comprimido de manera piezoeléctrica implica poner materiales seleccionados dentro o alrededor de la parte trasera de la cámara de fluido que suavicen o amortigüen pasivamente la onda de presión en la cámara. Algunas de estas técnicas se describen, por ejemplo, en las patentes de EE.UU. N^{os} 3.832.579 de Arndt, 4.233.610 de Fischbeck y col., y 4.528.579 de Brescia. Sin embargo, estos sistemas pasivos son relativamente caros de implementar, y pueden necesitar alteración significativa dependiendo de las propiedades físicas del fluido que se dosifique.

Otra solución propuesta a respuestas de fluido no deseadas, ilustrada en la patente de EE.UU. Nº 4.418.354 de Perduijn implica poner una restricción al fluido en una parte de la cámara de fluido hacia la parte de atrás de la boquilla. Un aparato dosificador con una constricción funcional similar es comercializado por Packard Instrument Company de Meridan, Connecticut como un accesorio para la MultiProbe 104. Sin embargo, la presencia de la restricción produce dificultades adicionales, como inhibir la extracción de materia granulosa que puede introducirse inadvertidamente en la cámara de fluido. Una vez que una partícula entra en la cámara de fluido, puede quedar atrapada entre la boquilla de pequeño diámetro y la restricción de pequeño diámetro, obstruyendo así el dispositivo y afectando al funcionamiento correcto del dosificador.

Por lo tanto, existe una necesidad de dispositivos dosificadores de gotitas eficientes que no adolezcan de los inconvenientes mencionados anteriormente.

Resumen de la invención

La invención está dirigida a un aparato para dosificar fluido tal como se define en la reivindicación 1. En una realización in aparato dosificador de fluido incluye un capilar que tiene una abertura para dosificación de gotitas, un primer accionador acoplado mecánicamente y configurado para alterar el volumen de la cámara de fluido, y un segundo accionador acoplado mecánicamente y configurado para alterar el volumen de la cámara de fluido. El aparato también puede incluir un controlador conectado para accionar el primer y el segundo accionadores para alterar el volumen de la cámara de fluido, por medio de lo cual una respuesta de fluido producida por el primer accionador es amortiguado por el segundo accionador. Los accionadores pueden comprender accionadores piezoeléctricos que son accionados de manera sustancialmente simultánea. También se proporciona un procedimiento de dosificación de un fluido.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es un diagrama de bloques de un dispositivo dosificador;

la Fig. 2 es una sección transversal de un dispositivo cilíndrico dosificador de gotitas de acuerdo con la invención;

la Fig. 3 es una sección transversal de un dispositivo cilíndrico dosificador de gotitas que ilustra una realización de la conexión eléctrica entre accionadores piezoeléctricos y un circuito controlador;

la Fig. 4 es una ilustración gráfica de una realización de una forma de onda de voltaje adecuada para accionar los accionadores piezoeléctricos de las Figuras 2 y 3;

la Fig. 5 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema de descarga de fluido dentro del cual pueden incorporarse ventajosamente los dosificadores de las Figuras 2 y 3.

Descripción detallada de la invención

A continuación se describirán realizaciones de la invención con referencia a las Figuras adjuntas, en las que en todas ellas números iguales se refieren a elementos iguales. La terminología usada en la descripción presentada en este documento no pretende ser interpretada de ninguna manera limitada o restrictiva, simplemente porque esté siendo utilizada en conjunción con una descripción detallada de ciertas realizaciones específicas de la invención.

Haciendo referencia a continuación a la Figura 1, se muestra una representación de diagrama de bloques de un dispositivo dosificador de gotitas. El dispositivo incluye una cámara de fluido 10. Esta cámara de fluido 10 incluye una abertura (no mostrada en la Figura 1) desde la que se expulsa fluido. Esta cámara de fluido también estará conectada generalmente a una gran fuente de volumen de disolvente (no mostrada en la Figura 1) para rellenar el fluido expelido. El dispositivo dosificador puede expulsar fluido recibido desde esta fuente de fluido. En muchos otros casos, sin embargo, el fluido expulsado desde la boquilla habrá sido aspirado previamente dentro de la cámara 10 a través de la boquilla en lugar de haber sido recibido desde una gran fuente de volumen.

Las gotitas son dosificadas desde la cámara de fluido alterando el volumen de la cámara de fluido con accionadores que están acoplados mecánicamente a la cámara de fluido. Esto puede hacerse comprimiendo la cámara para extraer una gotita, y luego dejando que la cámara se expanda hasta su volumen original. Esto también puede hacerse expandiendo primero la cámara para sacar fluido adicional de la gran fuente de volumen, y luego dejando que la cámara se contraiga hasta su volumen original para extraer una gotita.

En muchos diseños de la técnica anterior, cuando la cámara de fluido es comprimida mediante accionamiento, el fluido no sólo será forzado en una dirección de avance hacia la boquilla, sino que al mismo tiempo también será forzado hacia atrás en dirección contraria a la boquilla. Esta respuesta de fluido dirigida hacia atrás impide que la capacidad de la respuesta de fluido dirigido a la boquilla venza la tensión superficial del fluido en la boquilla. Por lo tanto, la expulsión de gotitas puede ser ineficaz e incluso puede ser imposible.

En la realización de la Figura 1, la cámara de fluido 10 está acoplada a dos accionadores, denominados como un accionador de dosificación 12 y un accionador de amortiguación 16 (tal como se representan esquemáticamente por las flechas que apuntan hacia la cámara de fluido 10). Estos dos accionadores 12, 16 juntos proporcionan dosificación eficaz de gotitas sin los inconvenientes asociados con los aparatos dosificadores de la técnica anterior. En algunas realizaciones, el accionador de dosificación 12 puede estar más estrechamente asociado con la boquilla de expulsión de la cámara de fluido que con el accionador de amortiguación 16, y de este modo puede estar más directamente asociado con la expulsión de gotitas. En estas realizaciones, el accionador de amortiguación 16 tiene la función principal de amortiguar una respuesta de fluido al accionamiento del accionador de dosificación 12. La respuesta de fluido amortiguada por el accionador de amortiguación 16 puede ser ventajosamente una respuesta que reduce de otro modo la eficacia de la expulsión de gotitas. Sin embargo, se apreciará por parte de los expertos en la materia que las etiquetas "de dosificación" y "de amortiguación" para los dos accionadores no se excluyen mutuamente. En particular, se apreciará que ambos accionadores 12 y 16 están implicados en la función de dosificación y que puede considerarse que cada uno realiza una función de amortiguación respecto a una respuesta de fluido producida por el otro accionador. Sin embargo, un aspecto beneficioso del aparato dosificador ilustrado en la Figura 1 es que las respuestas de fluido que inhiben la expulsión de gotitas son predominantemente amortiguadas, aumentando así la eficacia de expulsión de gotitas de una manera económica que evita problemas con los aparatos de la técnica anterior.

Se apreciará por parte de los expertos en la materia que en la técnica se ha ideado y se conoce una amplia variedad de accionadores y procedimientos de acoplamiento de accionadores a cámaras de fluido. En la mayoría de los casos, los accionadores usados están hechos de un material piezoeléctrico que se expande, se curva, se inclina o se deforma de otro modo en respuesta a un voltaje aplicado. En algunos casos, los accionadores están flexionando membranas planas. En otros, el accionador sufre un movimiento a modo de pistón para expulsar una gotita. En otros casos más, las paredes de la cámara de fluido están hechas ellas mismas de un material piezoeléctrico. Se apreciará que cada accionador individual 1, 16 y su acoplamiento a la cámara de fluido 10 puede implementarse usando cualquier técnica de accionamiento que se adapte a la aplicación de dosificación deseada.

Una realización específica de un aparato dosificador según la invención se ilustra en sección transversal en la Figura 2. Esta realización comprende un capilar sustancialmente cilíndrico 20 hecho de cualquier número de materiales adecuados como cuarzo o vidrio. El capilar 20 tiene un extremo cónico 22 que termina en una abertura 24 que forma la boquilla desde la que se dosifican gotitas de fluido 26.

Rodeando al capilar 20 están dos accionadores piezoeléctricos cilíndricos 28, 30. Uno de estos accionadores 28 está colocado más cerca de la abertura 24 que el otro accionador 30. En funcionamiento, el accionador inferior 28 puede ser accionado para comprimir la zona del capilar 20 interior al accionador inferior 28. Cuando esto ocurre, las ondas de presión fuerzan al fluido tanto hacia abajo hacia la boquilla 24 en la dirección de la flecha 32 como hacia arriba en dirección contraria a la boquilla 24 y hacia el segundo accionador 30. El accionador superior 30 también puede ser accionado, produciendo ondas de presión que fuerzan al fluido hacia abajo hacia el primer accionador 28 en la dirección de la flecha 36 así como hacia arriba fuera del segundo accionador 30 en la dirección de la flecha 38.

El efecto neto del accionamiento de ambos accionadores 28 y 30 es que la respuesta de fluido hacia el primer accionador 28 que está dirigida hacia arriba y en dirección contraria a la boquilla es amortiguada por la presencia de la respuesta de fluido dirigida hacia abajo producida por el segundo accionador 30. Este aísla la parte inferior del capilar 20, impide el flujo significativo de fluido en dirección contraria a la boquilla, y permite que el accionador inferior 28 produzca eficazmente un impulso de presión en la zona de la boquilla 24 que puede vencer la tensión superficial del fluido y expulsar una gotita 26.

Resultan evidentes varias ventajas de los diseños descritos en este documento sobre la técnica anterior. En primer lugar, no tiene que haber ninguna constricción en el capilar 20 en la zona por encima de la boquilla 24. Como se describió anteriormente, una constricción puede estar diseñada para funcionar para aislar la zona inferior del capilar para mejorar la eficacia de la expulsión de gotitas, pero inhibe la capacidad de extraer del sistema las partículas atrapadas. También, la constricción aumenta el coste de fabricación del capilar. Además, la "constricción virtual" producida por el segundo accionador 30 mejora la eficacia de la dosificación de manera que ambos accionadores 28, 30 pueden ser desplazados más lejos de la boquilla 24 y aún expulsar de manera controlable gotitas de fluido. Desplazar los accionadores más lejos de la boquilla es ventajoso porque el capilar 20 puede extenderse más abajo dentro de los pocillos de muestras durante la aspiración y dosificación de fluido.

En una realización específica, el capilar 20 comprende un tubo de cuarzo que tiene un diámetro exterior de aproximadamente 1 mm y un diámetro interior de aproximadamente 0,82 mm, que se estrecha hacia abajo hasta una boquilla con un diámetro de aproximadamente 70 micrómetros. Los accionadores 28, 30 comprenden carcasas cilíndricas de aproximadamente 12 mm de largo de material piezoeléctrico como titanato de circonio y plomo (PZT) que tienen un diámetro interno de aproximadamente 1,14 mm y un diámetro externo de aproximadamente 2,13 mm. Por supuesto, estas dimensiones pueden variar ampliamente dependiendo de los volúmenes de gotas deseados. Los accionadores pueden estar montados en el capilar 20 de manera que la extensión más baja del accionador inferior 28 sea más de 10 mm en dirección contraria a la boquilla 24. En algunas realizaciones, la extensión más baja del accionador 28 es de más de 20 mm en dirección contraria a la boquilla 24, habiéndose encontrado adecuado aproximadamente 16 mm de alejamiento en una realización específica. Los accionadores 28, 30 pueden estar separados cualquier cantidad de 0 a 10 mm o más. En una realización, se ha encontrado adecuado aproximadamente 3 mm. Pueden ser sujetados en su sitio sobre el capilar 20 con una pequeña cantidad de epoxi u otro adhesivo adecuado.

Cambiando ahora a las Figuras 3 y 4, se describirá el accionamiento de los accionadores piezoeléctricos 28, 30. Como es bien sabido en la técnica, los accionadores piezoeléctricos cilíndricos pueden estar provistos de dos electrodos, uno sobre la superficie interior y uno sobre la superficie exterior. El material es polarizado radialmente de manera que la aplicación de un voltaje de la polaridad correcta produce una dilatación radial del material. Esta dilatación puede usarse para comprimir un capilar lleno de fluido como se ilustra en la Figura 2. En la Figura 3 se expone otra sección transversal, que muestra de nuevo los accionadores piezoeléctricos 28, 30 que rodean el capilar 20.

Los accionadores 28, 30 están provistos cada uno de un electrodo exterior 42, 44, respectivamente, y un electrodo interior 46, 48, respectivamente. Los electrodos pueden comprender ventajosamente un revestimiento electrolítico de níquel. Para el acceso cómodo a los electrodos interiores 46, 48, es común envolver el revestimiento electrolítico del electrodo interior alrededor de un extremo del accionador para proporcionar partes de electrodos 50, 52 que están sobre la superficie exterior de los accionadores 28, 30, pero que están conectados eléctricamente a los electrodos interiores 46, 48. Se apreciará que en la Figura 3, los accionadores 28, 30, y los electrodos 42, 44, 46 y 48 se muestran mucho más gruesos que en la realidad por claridad de ilustración.

Se ha descubierto que el accionamiento simultáneo de ambos accionadores 28, 30 produce las características ventajosas de la configuración de accionador doble descrita anteriormente. Por consiguiente, y como se ilustra en la Figura 3, los accionadores 28, 30 están conectados en paralelo a un circuito controlador. En particular, un primer cable 54 está soldado al electrodo exterior 42 del primer accionador 28 y el electrodo exterior 44 del segundo accionador 30. Además, un segundo cable 56 está soldado al electrodo interior 46 del primer accionador 28 y el electrodo interior 48 del segundo accionador 30. Las conexiones de soldadura al electrodo interior pueden hacerse ventajosamente a las partes exteriores 50, 52 de los electrodos interiores 46, 48. Los cables 54, 56 están conectados a un circuito controlador que aplica un impulso de voltaje a los electrodos para comprimir el capilar 20 y expulsar las gotitas como se describió anteriormente en conjunción con la Figura 2.

En la Figura 4 se ilustra una realización de una forma de onda de voltaje que se ha descubierto que es adecuada para uso con el dispositivo dosificador de las Figuras 2 y 3. El impulso mostrado se aplica de manera que el electrodo positivo está sobre la superficie interior de los accionadores 28, 30, y el electrodo de tierra está sobre la superficie exterior de los accionadores 28, 30. La altura 62 de la forma de onda puede ser aproximadamente de 60 a 150 V con un tiempo de ascenso de alrededor de 70 microsegundos o menos. En general, con un tiempo de ascenso más rápido, puede reducirse la altura 62 del impulso produciendo aún formación aceptable de gotitas. La duración 64 del impulso puede ser de 20 ó 30 microsegundos hasta un milisegundo o más. Se ha descubierto que 500 microsegundos son adecuados en una realización específica. Preferentemente, el impulso está en pendiente descendente algo lentamente desde su valor máximo para ayudar a eliminar la expulsión de múltiples gotitas con un solo impulso. En una realización, el voltaje cae de manera aproximadamente exponencial hasta esencialmente cero en aproximadamente 1 milisegundo o más, habiéndose descubierto que en una realización son adecuados aproximadamente 2 milisegundos. Este decaimiento también puede ser significativamente más corto que 1 milisegundo conservando el efecto deseado.

Como el material y las variaciones de fabricación afectarán al tamaño de las gotitas y la eficacia de expulsión, puede ser ventajoso calibrar por separado cada dispositivo dosificador de manera que se dosifique un volumen conocido de fluido con cada impulso para cada dispositivo dosificador producido. Esto puede hacerse midiendo el volumen de las gotas como una función de la altura de impulso 62, y posteriormente controlando el dispositivo durante el uso con un impulso que tenga una altura determinada para producir el volumen de las gotas seleccionado.

En entornos de dosificación de reactivos, por ejemplo, habitualmente es ventajoso dosificar menos de aproximadamente 2.000 nanolitros de líquido con cada impulso. Preferentemente, los dosificadores de nanolitros como los descritos en este documento pueden dosificar menos de aproximadamente 500 nanolitros, más preferentemente menos de aproximadamente 100 nanolitros, y más preferentemente menos de aproximadamente 25 nanolitros. Los volúmenes mínimos preferidos dosificados son 5 nanolitros, 500 picolitros, 100 picolitros, 10 picolitros. Se sobreentiende que los dosificadores capaces de dosificar tales volúmenes mínimos también son capaces de dosificar volúmenes mayores. El volumen dosificado con cada impulso dependerá en gran medida de la altura de impulso, el tamaño del capilar, y la posición del accionador. Los máximos volúmenes dosificados son aproximadamente 10,0 microlitros, 1,0 microlitros, y 200 nanolitros. En la realización específica de capilar de 1 mm de diámetro exterior descrita con referencia a las Figuras 2, 3 y 4, el volumen dosificado estará comprendido típicamente entre aproximadamente 50 y 400 picolitros. El ciclo de utilización puede comprender de 10 impulsos por segundo a 1000 pulsos por segundo o más, dependiendo de la anchura del impulso de control ilustrado en la Figura 4. En una realización específica, se utilizan 100 dosificaciones de gotitas por segundo.

También pueden usarse diferentes formas de impulsos para los diferentes accionadores. Además, pueden utilizarse configuraciones que tengan tres o más accionadores controlados simultáneamente.

Como se mencionó anteriormente, el aparato dosificador de fluido descrito con referencia a las Figuras 2 a 3 encuentra aplicación especialmente ventajosa en aparatos de cribado químico de alto rendimiento. Un ejemplo de tal aplicación se presenta en la Figura 5. El aparato dosificador descrito anteriormente puede ser incorporado ventajosamente dentro de un módulo de distribución de muestras en un aparato de cribado químico que puede dosificar o aspirar gran cantidad de soluciones, normalmente soluciones de pequeño volumen. En muchos casos, el módulo de distribución de muestras contendrá gran cantidad de diferentes soluciones madre de productos químicos disueltos en disolventes acuosos o no acuosos (por ejemplo, agua o sulfóxido de dimetilo (DMSO)) en pocillos químicos direccionables. Para facilitar la transferencia rápida de estas soluciones madre, es deseable para el módulo de distribución de muestras aspirar una solución madre de un pocillo direccionable y dosificar toda o una parte de esa solución dentro de un pocillo de muestras direccionable u otro pocillo direccionable. Esta secuencia de eventos puede controlarse de manera programable para asegurar que la solución madre sea aspirada de un pocillo químico direccionable preseleccionado y sea dosificada dentro de un pocillo químico direccionable preseleccionado. Un sistema de cribado químico con estas características se describe en la solicitud de patente PCT pendiente de tramitación y de propiedad compartida Nº PCT/US98/09526, presentada el 14 de mayo de 1998, y titulada "Systems and Methods for Rapidly Identifying Useful Chemicals in Liquid Samples" de Stylli y col. Este sistema de cribado puede incorporar ventajosamente el aparato dosificador de gotitas descrito en este documento.

En una realización, el sistema puede comprender una pluralidad de dosificadores de nanolitros que pueden dosificar individualmente un volumen predeterminado. Típicamente, los dosificadores están dispuestos en una matriz bidimensional para manejar placas de diferentes densidades de pocillos (por ejemplo, 96, 384, 864 y 3456). En la Figura 5, se ilustra una matriz de 96 dosificadores 70, mostrada como 8 conjuntos de 12 dosificadores, estando designado cada conjunto por una letra de la A a la H. Los dosificadores están acoplados a un conjunto de líneas de alimentación 71. Este acoplamiento puede realizarse de cualquier número de maneras bien conocidas o concebibles por los expertos en la materia. En una realización, la parte del dosificador que comprende los accionadores y el cableado ilustrados en la Figura 3 está situada en una carcasa hueca de plástico que contiene terminales integrales para los cables 54, 56, y una funda integral de acero inoxidable que tiene un extremo que desliza perfectamente sobre el extremo del capilar 20 opuesto a la boquilla y tiene otro extremo que se extiende por fuera de la carcasa de plástico. La caja se rellena de relleno de epoxi y se cura para asegurar las juntas de soldadura entre los cables y los terminales, y para sellar el acoplamiento entre el capilar de cuarzo y el tubo de acero inoxidable. Las líneas de alimentación 71 pueden asegurarse entonces sobre los tubos de acero inoxidable para proporcionar un acoplamiento fluido sellado entre cada dosificador y una fuente de disolvente. Además, los terminales proporcionados con la carcasa de plástico pueden conectarse a un circuito controlador provisto como parte del cribado para proporcionar accionamiento eléctrico a los elementos piezoeléctricos del interior.

Los dosificadores reciben disolvente como agua o DMSO procedente de un depósito ventilado 72. El depósito ventilado incluye un sensor de nivel de líquido 74. La altura del disolvente en el depósito 72 se mantiene en un nivel de aproximadamente 12 a 25 mm por debajo del nivel de las boquillas de los dosificadores de la matriz 70. Esto mantiene una leve presión negativa en el capilar, y tiene como resultado un menisco dirigido ventajosamente un poco hacia dentro en el disolvente en la boquilla de cada dosificador.

El nivel de fluido en el depósito ventilado 72 se mantiene rellenando periódicamente desde un gran depósito de disolvente 76 que es presurizado, por ejemplo, mediante una fuente de aire comprimido 78 regulada a 5 psi. Si el sensor de nivel 74 detecta un nivel de disolvente demasiado bajo en el depósito ventilado 72, una válvula 80 encaminará una parte del disolvente presurizado al depósito ventilado 72.

Cada dosificador de un conjunto de 12 está conectado por medio de su línea de alimentación asociada 71 a un orificio en una válvula dosificadora comercial 82. Esta válvula 82 incluye una salida seleccionada 83 y una salida común 84. La válvula 82 está configurada para proporcionar un acoplamiento fluido entre la salida seleccionada 83 y un orificio seleccionado por el usuario, mientras que conecta los demás orificios a la salida común 84. En la Figura 5, el orificio 85 está "seleccionado", y el resto están conectados a la "común". La salida común 84 de la válvula dosificadora 82 está acoplada al depósito de disolvente ventilado 72 a través de una segunda válvula 86. En esta realización, los 96 dosificadores de la matriz 70 son alimentados desde 8 válvulas dosificadoras separadas de 16 orificios, con cada válvula dosificadora acoplada a 12 dosificadores. Los orificios 13-16 de las válvulas dosificadoras 82 en esta realización están desconectados. La salida común de cada una de las válvulas dosificadoras está acoplada a uno de los orificios de la segunda válvula de 10 orificios 86. La salida seleccionada de cada una de las ocho válvulas dosificadoras está conectada a un sensor de presión 87 y a dispositivos respectivos de presión negativa 88. Los ocho dispositivos de presión negativa pueden comprender ventajosamente bombas de jeringa.

Como se mencionó anteriormente, el aparato preferentemente aspirará reactivo hacia arriba dentro de los capilares, y dosificará reactivo desde los capilares. La aspiración de 96 muestras puede realizarse seleccionando primero el orificio 1 con cada válvula dosificadora 82. Con las puntas dosificadoras situadas en los pocillos de muestras deseados, se saca un volumen de fluido dentro de los ocho capilares conectados a un orificio 1 de cada válvula dosificadora usando las ocho bombas de jeringa 88. Cada salida de las bombas de jeringa 88 es cambiada después hacia un contenedor de residuos 90, y el disolvente tomado dentro de las bombas de jeringa 88 durante la aspiración es depositado allí.

Después, se selecciona el orificio 2 con cada válvula dosificadora 82. Con las puntas dosificadoras aún en los pocillos de muestras deseados, se saca un volumen de fluido dentro de los siguientes ocho capilares usando las bombas de jeringa 88, y el disolvente tomado por las bombas de jeringa 88 durante la aspiración es expelido dentro de un contenedor de residuos 90. Este procedimiento se repite para los orificios 3-12 de las válvulas dosificadoras.

Para dosificar las 96 muestras aspiradas, las válvulas dosificadoras 82 se colocan para seleccionar el orificio 13. Este conecta todos los 12 orificios 1-12 al depósito ventilado 72. Con la presión en los capilares equilibrada de este modo con la presión en el depósito ventilado 72, se emiten impulsos a los accionadores como se describió anteriormente, y son dosificados simultáneamente 96 volúmenes de fluido.

Puede realizarse un procedimiento de descarga hacia delante sellando y presurizando el depósito ventilado 72. La presurización puede realizarse ventilando el contenedor de disolvente 72 a través de una válvula 92 que está acoplada tanto a la atmósfera ambiente como a la fuente de aire comprimido a 5 psi 78. Durante este procedimiento de descarga hacia delante, si la totalidad de las válvulas dosificadoras 82 están configuradas para seleccionar el orificio 13, todos los 96 dosificadores estarán acoplados al depósito de disolvente 72 previamente ventilado (pero no presurizado). Puede realizarse un procedimiento de descarga inversa repitiendo la técnica de aspiración descrita anteriormente un número deseado de veces.

La descripción precedente detalla ciertas realizaciones de la invención. Sin embargo, se apreciará que por muy detallado que aparezca lo precedente en el texto, la invención puede llevarse a cabo de muchas maneras. Como también se expone anteriormente, debe observarse que el uso de terminología particular al describir ciertas características o aspectos de la invención no debe considerarse que implica que la terminología está siendo redefinida en este documento para que esté restringida a incluir cualquier característica específica de los rasgos o aspectos de la invención con los que está asociada esa terminología. Por lo tanto, el alcance de la invención debe interpretarse de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas.

Claims (10)

1. Un dispositivo piezoeléctrico de aspiración y dosificación de fluido que comprende un capilar que tiene una abertura en un extremo para aspirar y dosificar fluido, en el que dicho capilar está rodeado al menos parcialmente por una pluralidad de accionadores piezoeléctricos cilíndricos colocados detrás de dicha abertura, en el que dicha pluralidad de accionadores piezoeléctricos cilíndricos están acoplados a un controlador que tiene circuitos controladores para accionamiento simultáneo de dichos accionadores; y en el que dicho capilar no está restringido detrás de dichos accionadores piezoeléctricos para permitir que el material granuloso aspirado fluya fuera de dicha abertura durante un ciclo de descarga inversa.

2. El dispositivo dosificador de la Reivindicación 1, en el que un primer accionador piezoeléctrico cilíndrico se extiende desde aproximadamente 16 mm por detrás de dicha abertura hasta aproximadamente 29 mm por detrás de dicha abertura.

3. El dispositivo dosificador de la Reivindicación 2, en el que un segundo accionador piezoeléctrico cilíndrico se extiende desde aproximadamente 32 mm por detrás de dicha abertura hasta aproximadamente 45 mm por detrás de dicha abertura.

4. Un procedimiento de dosificación de un volumen de fluido que comprende:

accionar de manera sustancialmente simultánea una pluralidad de accionadores piezoeléctricos cilíndricos que rodean un capilar que tiene una abertura en un extremo para aspirar y dosificar fluido, en el que una pluralidad de accionadores piezoeléctricos cilíndricos están colocados detrás de dicha abertura, en el que dicha pluralidad de accionadores piezoeléctricos cilíndricos están acoplados a un controlador que tiene circuitos controladores para accionamiento simultáneo de dichos accionadores; y en el que dicho capilar no está restringido detrás de dichos accionadores piezoeléctricos para permitir que el material granuloso aspirado fluya fuera de dicha abertura durante un ciclo de descarga inversa.

5. El procedimiento de la Reivindicación 4 en el que dicho capilar está conectado a una boquilla.

6. El procedimiento de la Reivindicación 4 en el que dicho controlador está conectado en paralelo a dichos accionadores.

7. Un procedimiento de realización de un dispositivo de gotitas que comprende:

colocar un primer accionador piezoeléctrico cilíndrico alrededor de un capilar próximo a una boquilla de expulsión en un extremo de dicho capilar para aspirar y dosificar fluido;

colocar un segundo accionador piezoeléctrico cilíndrico alrededor de dicho capilar más lejos de dicha boquilla de expulsión que dicho primer accionador; y

conectar dichos dos accionadores piezoeléctricos cilíndricos a un controlador configurado para accionar dichos primer y segundo accionadores piezoeléctricos cilíndricos de manera sustancialmente simultánea.

8. El procedimiento de la Reivindicación 7, que además comprende colocar al menos un accionador adicional para rodear sustancialmente un capilar de vidrio con accionadores.

9. El procedimiento de la Reivindicación 8, en el que dicho al menos un accionador adicional es un accionador piezoeléctrico cilíndrico.

10. El procedimiento de la Reivindicación 7, en el que dicha conexión comprende conectar dichos accionadores en paralelo a una fuente de voltaje.