ES2294988T3 - Dispositivo de coleccion y procesamiento de muestras. - Google Patents
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Abstract
Inserto de ajuste de volumen (500, 600) para un recipiente para muestras (513), comprendiendo el inserto (500) lo que sigue: un extremo superior (505) y un extremo inferior (509), comprendiendo el extremo superior un sellado de septo (109, 613) penetrable mediante un elemento de depositado/extracción (119); una cámara pasante (503) que se extiende desde el sellado de septo (109, 613) del extremo superior hasta el extremo inferior (509); y una superficie de sellado (507, 608) dispuesta en una superficie exterior del inserto (500), sellando la superficie de sellado (507, 608) una superficie interior (511) del recipiente para muestras (513) cuando está siendo insertada en el interior del recipiente para muestras (513), definiendo la superficie de sellado (507, 608) una cámara de recipiente (523) dispuesta en una parte inferior del recipiente para muestras (513), estando la cámara de recipiente (523) en comunicación con la cámara pasante (503) del inserto (500).
Description
Dispositivo de colección y procesamiento de
muestras.
La presente invención se refiere a dispositivos
de colección y procesamiento de muestras y, más concretamente, a
dispositivos de colección y procesamiento de muestras utilizados con
equipos de muestreo y ensayo automatizados.
El crecimiento en la investigación médica y
farmacéutica así como el análisis y el ensayo diagnósticos ha [sic]
creado una necesidad de disponer de equipos y procedimientos para la
colección y el procesamiento de muestras de bajo coste y de alta
velocidad. Se dispone de equipos automatizados destinados al llenado
y la recuperación de muestras a partir de pocillos para muestras,
viales, frascos y otros contenedores.
Las microplacas que comprenden una pluralidad de
pocillos para muestras proporcionan un medio conveniente para el
almacenamiento de muestras. Un equipamiento automatizado posiciona
las microplacas para el llenado, la recuperación y el análisis de
muestras. A pesar de las mejoras realizadas en los equipos de manejo
de muestras, muchas aplicaciones requieren un trabajo manual en el
momento de realizar maniobras tales como la preparación de
contenedores para muestras o viales, el reposicionamiento de
contenedores para muestras y el paso de fluidos de muestra por
elementos de proceso tales como absorbentes, adsorbentes, filtros,
medios de extracción de fase sólida o materiales de compuesto
aditivo. Los pasos manuales de procesamiento suelen ser necesarios
cuando los números de muestras no son lo suficientemente altos como
para justificar el diseño y la construcción de equipos
automatizados hechos a medida.
Frecuentemente, los pocillos de las microplacas
son utilizados como contenedores para muestras. En otras
aplicaciones, los viales o frascos para muestras son insertados en
los pocillos de microplacas a fin de contener las muestras o fluidos
de ensayo.
Ciertos tipos de ensayo tales como la
cromatografía, la química combinatoria o el rastreo de alto
rendimiento (High-Throughput Screening) utilizan el
procesamiento de una muestra mediante un elemento de procesamiento
como por ejemplo un medio de extracción de fase sólida, un filtro o
un disco adsorbente. Los compuestos de interés son recuperados
haciendo pasar disolventes por el elemento de procesamiento. Este
proceso requiere múltiples pasos que son difíciles de automatizar,
especialmente cuando los números de muestras no son lo
suficientemente elevados como para justificar equipos, contenedores
y procesos especializados.
La Patente Estadounidense 5.882.601 revela una
puerto de acceso para un recipiente de reacción u otro recipiente
para fluidos que mantiene el recipiente sometido a una atmósfera de
gas inerte. La puerta utiliza una técnica de sellado por septo
desviado.
El documento DE 196 24 687 A1 descubre un método
para la realización de reacciones químicas, en particular
bioquímicas. El fluido para semejante reacción es aspirado de un
recipiente al interior de una pipeta. A continuación, la punta de
la pipeta es cerrado y la reacción puede tener lugar en la punta de
la pipeta.
La Patente Estadounidense 5.888.831 revela un
dispositivo para separar muestras líquidas mediante la utilización
de dos contenedores. Un contenedor para muestras tiene un orificio
de entrada y un orificio de salida, entre los cuales está dispuesta
una capa de separación, y el orificio de salida está conectada con y
circundado por un caño de salida. Se proporciona un recipiente
colector en el cual encaja el caño de salida. El recipiente
colector recibe el líquido separado descargado desde el caño de
salida. El contenedor para muestras tiene un diámetro menor que el
de la abertura del recipiente colector y posee un nervio exterior
longitudinal que lo mantiene en posición excéntrica dentro de la
abertura. Mediante una jeringa o pipeta se puede tener acceso,
bajando a lo largo la pared interior del contenedor para muestras, a
un líquido separado presente en el fondo del recipiente
colector.
Por ello, un objetivo de la presente invención
es proporcionar un dispositivo de colección y procesamiento de
muestras que sea muy apropiado para la automatización, utilizando
equipos, contenedores y procedimientos estándar para ensayos de
laboratorio.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar un dispositivo de colección y procesamiento de muestras
que utilice un elemento penetrante de extracción/depositado de
muestras, como por ejemplo una aguja hipodérmica, para insertar,
retirar o reposicionar el dispositivo de colección y procesamiento
de muestras en, o de, contenedores para muestras sin dispositivos
especiales de conexión o fijación.
Otro objetivo de la presente invención es poner
a disposición un dispositivo de colección y procesamiento de
muestras que incorpore elementos de proceso integrales tales como
filtros, discos adsorbentes o absorbentes, medios de extracción de
fase sólida y materiales de compuesto aditivo.
\newpage
Otro objetivo de la presente invención es poner
a disposición un dispositivo de colección y procesamiento de
muestras que permita la colección y extracción de una muestra sin
tener que retirar el dispositivo del contenedor para muestras.
Otro objetivo de la presente invención es la
puesta a disposición de un dispositivo de colección y procesamiento
de muestras que sea de bajo coste.
Otro objetivo adicional de la presente invención
es la puesta a disposición de un dispositivo de colección y
procesamiento de muestras que sea compatible con una gran cantidad
de distintos contenedores para muestras o bloques de muestras.
Otro objetivo adicional de la presente invención
es poner a disposición un inserto de ajuste de volumen para
recipientes o pocillos para muestras que reduzca el volumen del
recipiente o pocillo para muestras, permita la comunicación del
fluido de muestra al y del interior del inserto y permita el
posicionamiento del inserto con un elemento penetrante de
muestra.
El dispositivo de colección y procesamiento de
muestras comprende un cuerpo insertable en un contenedor para
muestras. El dispositivo tiene un septo dispuesto en el extremo
superior del cuerpo, una cámara alargada para muestras dispuesta en
el interior del cuerpo y, opcionalmente, un orificio de colección y
depositado de muestras dispuesto en el extremo inferior del cuerpo.
El septo es penetrable por un elemento penetrante de
depositado/extracción de fluidos de muestra, como por ejemplo una
aguja hipodérmica. El dispositivo puede dimensionarse para un
ajuste holgado o apretado en un frasco para muestras, un vial,
pocillo de un bloque de muestras u otra forma de contenedor para
muestras. El septo sella la aguja hipodérmica a la cámara alargada
para muestras del dispositivo de muestras.
La cámara alargada para muestras proporciona un
alineamiento axial del dispositivo con la aguja cuando la aguja es
insertada en la cámara para muestras. La combinación del ajuste por
fricción de la aguja hipodérmica con el septo y/o la cámara
alargada y del alineamiento de la aguja y la cámara para muestras
permite el posicionamiento exacto del dispositivo de colección y
procesamiento de muestras con relación a otros equipos o
dispositivos mediante la aguja hipodérmica. No se requieren equipos
especiales de apriete o equipos de posicionamiento adicionales para
retirar, mover o insertar el dispositivo de muestras hacia el
interior o hacia el exterior de un contenedor para muestras.
Alternativamente, un contenedor para muestras entero puede ser
movido por la aguja hipodérmica si el dispositivo de colección y
procesamiento de muestras es dimensionado para un ajuste apretado
con el contenedor para muestras.
La cámara para muestras está abierta hacia, y
comunica con, el orificio de colección y depositado de muestras
dispuesto en el extremo inferior del dispositivo. Opcionalmente, el
dispositivo comprende uno o varios elementos de procesamiento de
muestras tales como discos adsorbentes o absorbentes, filtros,
elementos de extracción de fase sólida o elementos de compuesto
aditivo localizados en una cámara de proceso posicionada entre la
cámara para muestras y el orificio de colección y depositado de
muestras. El dispositivo permite el flujo de fluidos de muestra o
de procesamiento desde la aguja hipodérmica hasta el orificio del
fondo o, alternativamente, entre el orificio y la aguja
hipodérmica.
Otras realizaciones del dispositivo de muestras
incorporan una guía de aguja dispuesta entre el septo superior y la
cámara para muestras. La guía de aguja posiciona la aguja cuando
sale del septo para guiar la aguja al interior de la cámara para
muestras. En otras realizaciones adicionales, un segundo septo o
sellado penetrable está posicionado en el extremo inferior de la
cámara alargada para muestras. El sellado penetrable permite a la
aguja penetrar completamente el dispositivo de muestras y depositar
o extraer muestras en un contenedor a un nivel por debajo del
dispositivo sin retirar del contenedor el dispositivo de
muestras.
Una realización de la invención comprende un
inserto sellado de ajuste de volumen para un pocillo o recipiente
de muestras. El inserto tiene un cuerpo con una cámara pasante y un
sellado de septo dispuesto en la parte superior del inserto. Una
superficie de sellado dispuesta en la parte exterior del cuerpo
sella contra la superficie interior del recipiente para muestras a
fin de definir una cámara para muestras de volumen reducido que
comprende la cámara pasante del cuerpo y una cámara inferior formada
entre el fondo del inserto sellado y el fondo del recipiente para
muestras. Un fluido de muestra inyectado al interior del inserto
desde un elemento penetrante de muestra puede ser dirigido hacia y
desde la cámara pasante y la cámara inferior.
En los recipientes para muestras con extracción
de fondo, el fluido de muestras comunica también con el orificio de
extracción de fondo para muestras. El inserto con el septo y la
cámara pasante sellado en el recipiente permite que el elemento
penetrante de muestra, como por ejemplo una aguja hipodérmica, pueda
proporcionar la presión hidráulica para transportar la muestra a
través del inserto, a través de un elemento de procesamiento (como
por ejemplo un disco absorbente) y salir a través del orificio de
extracción de fondo del recipiente.
Semejante inserto proporciona un ajuste de
volumen de un pocillo para muestras de diferentes maneras. El
inserto puede ser utilizado como inserto reductor del volumen, en
el cual el volumen reducido de la cámara pasante y/o la cámara
inferior proporciona un recipiente de micro-muestreo
efectivo. El inserto puede ser utilizado también para proporcionar
una capacidad de volumen aumentado, en la que una aguja de una
jeringa insertada en el septo y la cámara pasante proporciona un
volumen de muestra de tamaño seleccionable, el cual puede hacerse
pasar a través de un elemento de procesamiento por debajo del
inserto. De esta manera, el inserto de la presente invención
proporciona un medio para aumentar la flexibilidad de los pocillos
para muestras existentes para muchas finalidades de muestreo.
Una comprensión más completa de las
características y ventajas mencionadas así como de otros rasgos,
aspectos y ventajas de la presente invención se desprenderá de la
siguiente descripción, de las reivindicaciones agregadas en el
anexo y del conjunto de dibujos adjuntos, en los cuales:
La figura 1 es un dibujo en corte transversal de
la realización 100 del dispositivo de colección y procesamiento de
muestras provisto de una tapa de apriete con septo integral, y de un
sellado inferior penetrable, siendo el septo y el sellado inferior
penetrables mediante una aguja hipodérmica representada en líneas
discontinuas;
La figura 2A es un dibujo en alzado lateral y en
corte transversal parcial de la realización 200 del dispositivo de
colección y procesamiento de muestras sujetado por una aguja
hipodérmica, estando el dispositivo insertado en un pocillo para
muestras;
La figura 2B es un dibujo en alzado lateral y en
corte transversal parcial de la realización 200 del dispositivo de
colección y procesamiento de muestras, insertado en un pocillo para
muestras y un vacío creado en el interior del dispositivo por la
aguja hipodérmica, que aspira un fluido de muestra al interior del
dispositivo a través de un elemento de procesamiento;
La figura 2C es un dibujo en alzado lateral y en
corte transversal parcial de la realización 200 del dispositivo de
colección y procesamiento de muestras, insertado en el interior de
un segundo pocillo para muestras mediante la aguja hipodérmica,
inyectando la aguja un disolvente al interior de la cámara para
muestras y a través del elemento de procesamiento al interior del
segundo pocillo para muestras;
La figura 2D es un dibujo en alzado lateral y en
corte transversal parcial de la realización 200 del dispositivo de
colección y procesamiento de muestras, insertado en el interior del
segundo pocillo para muestras, estando la aguja insertada además en
el interior del dispositivo de muestras, de tal modo que la aguja
penetra completamente un sellado inferior penetrable, de tal manera
que la aguja pueda extraer muestra presente en el segundo pocillo
para muestras dispuesto debajo del dispositivo sin tener que retirar
el dispositivo de muestras;
La figura 3 es un dibujo en perspectiva de una
realización del dispositivo de colección y procesamiento de
muestras insertable en el interior de uno de los pocillos de un
bloque de muestras de 96 pocillos mediante una aguja
hipodérmica;
La figura 4 es un corte transversal de la
realización 400 del dispositivo de colección y procesamiento de
muestras movible mediante una aguja hipodérmica;
La figura 5 es un corte transversal de un
inserto de ajuste de volumen para un recipiente para muestras que
comprende un cuerpo de inserto con una cámara pasante, una tapa de
apriete que comprende un sellado de septo, y una superficie de
sellado dispuesta en la parte inferior de la superficie exterior del
cuerpo de inserto y destinada a sellar el inserto contra el
diámetro interior del recipiente para muestras; y
La figura 6 es un dibujo en perspectiva de un
inserto de ajuste de volumen para un bloque de muestras de
extracción de fondo que comprende múltiples pocillos para muestras
con extracción de fondo, siendo el inserto insertable en los
pocillos del bloque.
A continuación se hará una descripción de las
realizaciones preferidas de un dispositivo de colección y
procesamiento de muestras, apropiado para una maquinaria de
muestreo automatizado de alta velocidad.
La figura 1 es un dibujo en alzado de la
realización 100 del dispositivo de colección y procesamiento de
muestras. El cuerpo 101 define una cámara interior para muestras
103 que presenta un primer extremo o extremo superior 105 y un
segundo extremo o extremo inferior 107. En la realización preferida,
el cuerpo 101 está hecho de un material plástico químicamente
inerte tal como PTFE o polipropileno. El cuerpo 101 puede ser
moldeado por inyección, fundido a presión (mediante die
casting), mecanizado o fabricado mediante otras técnicas de
conformación. En otras realizaciones adicionales, el cuerpo 101
puede estar hecho de vidrio, metal, cerámica o materiales
compuestos. El septo 109 dispuesto en la tapa de extremo 111
circunda el extremo 15 de la cámara 103. El septo 109 comprende un
sellador 113 como puede ser gel de sílice colocado entre la capa
superior de sellado 115 y la capa inferior de sellado 117. Las
capas de sellado 115 y 117 están hechas de un material químicamente
inerte tal como PTFE.
El septo 109 mantiene el sellado de la cámara
103 durante y posteriormente a la penetración de un elemento de
depositado/extracción tal como la aguja hipodérmica 119. El orificio
121 dispuesto en la tapa de extremo 111 facilita la penetración de
la aguja 119 en la cámara 103. El borde de apriete 123 de la tapa de
extremo 111 retiene la tapa de extremo 111 en el reborde 125 del
cuerpo 101. En la realización preferida, la tapa de extremo 111 es
una tapa de apriete de metal, como por ejemplo aluminio. En otras
realizaciones, la tapa de extremo 111 puede estar hecha de
plástico, vidrio o de materiales compuestos.
\newpage
En la realización preferida, el extremo inferior
107 de la cámara para muestras 103 comprende una parte inferior 127
del cuerpo de diámetro reducido. El sellado penetrable 126
localizado en el extremo inferior 107 sella el extremo inferior de
la cámara para muestras 103. En la realización preferida, el sellado
126 es una parte no pasante de la cámara para muestras 103
conformada durante el moldeo de inyección y hecha del mismo material
que el cuerpo 101. En otras realizaciones, el sellado 126 es un
sellado separado hecho de un material penetrable y deformable, como
por ejemplo de un material plástico. En aún otras realizaciones, el
sellado 126 puede ser un septo similar al septo 109.
La parte inferior 127 y el tubo final 131
definen la cámara anular de procesamiento 133. El tubo final 131
está fijado al cuerpo 101 mediante ajuste a presión (interference
fit), ajuste por contracción o adhesivos. La otras
realizaciones, el tubo final 131 está íntegramente moldeado con el
cuerpo 101. El material preferido para el tubo final 131 es PTFE.
El elemento de procesamiento superior 135 y el elemento de
procesamiento inferior 137 están retenidos en el espacio anular 133
mediante ajuste a presión. El anillo de retención 139 mejora la
retención de los elementos de procesamiento 135 y 137 en el espacio
anular 133. Los elementos de procesamiento 135 y 136 [sic] pueden
ser medios de separación tales como discos absorbentes o
adsorbentes, filtros o medios de extracción de fase sólida. En
otras realizaciones, los elementos de procesamiento 135 y 137 pueden
ser medios aditivos tales como aditivos disolubles.
La apertura 141 dispuesta en la parte inferior
127 del cuerpo 101 permite la comunicación del fluido de muestra
contenido en la cámara 103 con el espacio anular de procesamiento
133. En la realización preferida, la apertura 141 es un agujero
taladrado. La apertura 141 es taladrada antes de la fijación del
tubo final 131. En la realización preferida, los elementos de
procesamiento 135 y 137 son posicionados entre la apertura 141 y el
orificio de extremo 143. El labio 145 proporciona el espaciamiento
entre los elementos 135 y 137 y la apertura 141 e impide la
obstrucción de la apertura 141. Asimismo, el labio 145 define una
parte superior del espacio anular de procesamiento 133, el cual
proporciona un área de distribución para el fluido que pasa a través
los elementos de procesamiento 135 y 137.
Las características del dispositivo permiten
múltiples funciones útiles, dependiendo de las necesidades. Por
ejemplo, el dispositivo procesa fluidos de muestra extraídos
mediante la aguja hipodérmica 119. La aguja 119 es insertada a
través del septo 109 y al interior de la cámara para muestras 103.
La sección cónica 104 de la cámara 103 actúa como guía de aguja
para garantizar que la aguja hipodérmica sea guiada al entrar en la
parte de diámetro restringido de la cámara 103. En esta realización,
la restriccion del diámetro de la cámara 103 es deseable para
reducir la cantidad de muestra retenida en el interior del
dispositivo. La parte de diámetro restringido de la cámara alargada
para muestras 103 proporciona también el alineamiento axial del
dispositivo con la aguja 119.
Una fuente de vacío (no representada
gráficamente) conectada a la aguja hipodérmica 119 genera un vacío
en la cámara 103. El fluido de muestra que se encuentra alrededor
de la parte inferior del cuerpo 103 [sic], es aspirado al interior
de la cámara 103 y de la aguja hipodérmica 119 a través del orificio
de fondo 143, pasando por los elementos de procesamiento 137 y 135,
y la apertura 141. Los elementos de procesamiento 135 y 137 son
seleccionados para eliminar o hacer pasar los componentes o
contaminantes deseados del fluido de muestra.
Los componentes de muestra eliminados mediante
los elementos de procesamiento 135 y 137 son recuperados inyectando
un disolvente al interior de la cámara 103 mediante la aguja
hipodérmica 119. La presión positiva que resulta de la inyección
del disolvente al interior de la cámara empuja el disolvente a
través de la apertura 141 y a través de los elementos de
procesamiento 135 y 137 y lo hace salir del orificio de fondo 143.
El disolvente, que contiene componentes lavados o desprendidos de
los elementos 135 y 137 por el disolvente, puede ser extraído por
la aguja hipodérmica 119 simplemente mediante la inserción más
profunda de la aguja hipodérmica a través del sellado 126 y
conectando una fuente de vacío a la aguja 119. Los procesos de
muestra y disolvente también pueden invertirse. Por ejemplo, la
aguja hipodérmica 119 puede inyectar una muestra al interior de la
cámara 103, a través de la apertura 141 y a través de los elementos
135 y 137 y hacerlo salir por el orificio de fondo 143. Los
elementos de procesamiento 135 y 137 retienen los componentes
deseados de la muestra. El posicionamiento del dispositivo en un
disolvente y la conexión de una fuente de vacío a la aguja 119
permite [sic] la colección del disolvente que contiene los
componentes deseados después de atravesar los elementos 135 y 137.
En aún otras realizaciones, los elementos de procesamiento 135 y
137 pueden ser utilizados para mezclar aditivos contenidos en los
elementos con una muestra o un disolvente procesados por el
dispositivo.
Las figuras 2A a 2D muestran la realización 200
del dispositivo de colección y procesamiento de muestras y su
utilización en un pocillo para muestras. El dispositivo de
procesamiento de muestras 200 comprende un cuerpo tubular 201 que
define la cámara exterior para muestras 203 La guía de aguja 205
guía la aguja 227 al interior del tubo interior para muestras 207,
el cual define la cámara interior para muestras 209. El sellado
penetrable superior o septo 211 sella la parte superior de la
cámara interior para muestras 209, y el sellado penetrable inferior
o septo 213 sella el extremo inferior de la cámara interior para
muestras 209. El borde resiliente 210 asegura la tapa 212 de
encajar a presión elástica sobre el cuerpo tubular 201. En la
realización preferida, el cuerpo tubular 201, la guía de aguja 205
y el tubo interior para muestras 207 están hechos de un material
plástico, como por ejemplo polipropileno. En otras realizaciones,
estos componentes son hechos de metal, vidrio o materiales
compuestos. En la realización preferida, la tapa 212 de encajar a
presión elástica está fabricada a partir de un material plástico
resiliente tal como polietileno o polipropileno.
La apertura 215 permite la comunicación entre la
cámara interior 209 y la cámara exterior para muestras 203. Un
elemento de procesamiento 216, prefabricado a partir de un material
de procesamiento 218 colocado entre la frita superior 217 y la
frita inferior 219, está posicionado en la parte inferior de la
cámara exterior para muestras 203, entre la apertura 215 y el
orificio 221 del extremo inferior de la cámara exterior para
muestras 203. Las fritas 217 y 219 retienen el material de
procesamiento 218, pero permiten que los fluidos de muestra y
disolventes pasen a través de ellas. El material de procesamiento
218 puede ser un material adsorbente, un medio de extracción de
fase sólida, un filtro o un material aditivo.
En la figura 2A se puede apreciar un dispositivo
de colección y procesamiento de muestras 200 que está siendo
insertado en un pocillo para muestras 223 que contiene la muestra
225. La aguja hipodérmica 227 ha sido parcialmente insertada en el
interior de la cámara interior 209 y retenida sobre la aguja 227
[sic] por fuerzas friccionales con el septo 211 y, en algunas
realizaciones, por fuerzas friccionales con el tubo interior para
muestras 207. El elemento de apoyo 229, que forma parte del
equipamiento externo de muestreo, apoya la aguja 227 y sujeta el
dispositivo de muestras 200 durante la retracción de la aguja
227.
La figura 2B muestra el dispositivo 200
insertado en el interior del pocillo para muestras 223 hasta que el
borde inferior 239 de la tapa de la figura 2A entre en contacto con
la parte superior 241 del pocillo para muestras, moviendo hacia
abajo la aguja hipodérmica 227 en la dirección 243. Un vacío
generado en la aguja hipodérmica 227 aspira la muestra 225 a través
de los elementos de procesamiento 216 y al interior de la cámara
exterior para muestras 203. La muestra 225 es aspirada también al
interior de la cámara interior para muestras 209 a través de la
apertura 215. El dispositivo de muestras 200 que contiene la muestra
procesada 225 es retraído moviendo hacia arriba la aguja
hipodérmica 227 en la dirección 245.
En la figura 2C se puede apreciar el dispositivo
de colección y procesamiento de muestras 200 insertado en un
segundo pocillo para muestras 247 utilizando la aguja hipodérmica
227. El pocillo para muestras puede estar vacío cuando el
dispositivo 200 es insertado. El disolvente 228, inyectado por la
aguja hipodérmica 227 a la cámara interior para muestras 209, pasa
a través de la apertura 215, al interior de la cámara exterior para
muestras 203, y disuelve los contaminantes de la muestra o los
componentes retenidos en el elemento de procesamiento 216. El
disolvente procesado 249, que contiene los contaminantes disueltos,
pasa a través del orificio de extremo 221 y es acumulado en el
fondo del pocillo para muestras 247.
La figura 2D muestra la aguja hipodérmica 227
completamente insertada a través del dispositivo 200 de tal manera
que el agujero 251 del extremo de la aguja hipodérmica 227 penetra
el sellado penetrable 213. La fijación de una fuente de vacío a la
aguja hipodérmica 227 permite la extracción del disolvente procesado
249 sin tener que retirar el dispositivo 200 del pocillo 247. La
misma aguja hipodérmica es utilizada para la inserción del
dispositivo de muestras al interior del pocillo para muestras, la
extracción de la muestra a través de un elemento de procesamiento a
fin de procesar la muestra y retener los contaminantes de la
muestra, el movimiento del dispositivo de muestras hacia un segundo
pocillo para muestras vacío, la inyección de disolventes a través
del elemento de procesamiento para disolver los contaminantes
retenidos en los elementos de procesamiento, y la extracción del
disolvente procesado que contiene los contaminantes disueltos.
La figura 3 muestra una vista en perspectiva del
bloque de muestras 301 que comprende una matriz de 12 hileras de
pocillos para muestras 303. Cada hileras contiene 8 pocillos. Los
pocillos para muestras 303 pueden comprender paredes laterales
rectangulares 305 o paredes cilíndricas. Los dispositivos de
colección y almacenamiento de muestras 307 son insertados
manualmente o retenidos por agujas hipodérmicas 309 e insertados o
retirados individualmente o en grupos. La utilización del bloque de
muestras 301 con el dispositivo de muestras 307 permite procesar 96
muestras de manera rápida y fiable mediante equipos automatizados.
En la realización preferida, el bloque de muestras 301 está hecho
de un material plástico, como por ejemplo polipropileno. En otras
realizaciones, el bloque de muestras 301 está hecho de vidrio,
metal, materiales compuestos o cerámica.
Otros bloques de muestras provistos de números,
matrices y tamaños diferentes de pocillos pueden emplearse con los
dispositivos de procesamiento de muestras. También pueden utilizarse
contenedores individuales para muestras con los dispositivos. Otros
fluidos tales como aire o gases de muestra pueden servir de muestra
y procesarse con el dispositivo.
La figura 4 muestra la realización 400 del
dispositivo de colección y procesamiento de muestras. En esta
realización, el septo 109 sella la aguja hipodérmica 119 con la
cámara 103 cuando la aguja hipodérmica 119 es insertada en el
interior del dispositivo similar al que se puede apreciar en la
figura 2A. El sellado de la aguja hipodérmica 119 permite que el
dispositivo 400 pueda coleccionar una muestra a través del orificio
de fondo 405 del dispositivo cuando un vacío es aspirado al
interior de la aguja 119. La muestra que es aspirada al interior del
orificio 405 pasa a través de los elementos de procesamiento 137 y
135 antes de entrar en la cámara 103 y la aguja 119. La muestra o
el disolvente puede inyectarse por medio de la aguja 119. Debido al
efecto de sellado ejercido por el septo 109, la muestra inyectada
pasa al interior de la cámara 403 [sic] dispuesta por encima de los
elementos de procesamiento de muestras 135 y 137, a través de los
elementos de procesamiento 135 y 137 y sale por el extremo 405.
El septo 109 proporciona también un medio para
fijar el dispositivo 400 a la aguja 119 mediante un contacto
friccional con el septo 109. El contacto friccional permite a la
aguja 119 retirar y reposicionar el dispositivo 400 mediante el
movimiento de la aguja 119. El contacto friccional permite a la
aguja 119 retirar y reposicionar el dispositivo 103 mediante el
movimiento de la aguja 119. La guía de aguja 104 guía la aguja 119
al interior de la cámara 103.
\newpage
La cámara 103 proporciona un medio de
alineamiento para el dispositivo 400 para garantizar que la cámara
103 del dispositivo de muestras 400 permanezca alineado axialmente
con la aguja 119 durante el movimiento o reposicionamiento del
dispositivo de muestras. Mantener un ajuste apretado entre el
diámetro interior de la cámara 103 y el diámetro exterior de la
aguja 119 proporciona el alineamiento axial deseado. El espacio
libre diametral necesario para proporcionar el alineamiento puede
variar desde un ajuste corredizo apretado hasta un espacio libre
diametral de hasta 0,20''. En aplicaciones que requieran un
alineamiento axial cercano, el espacio libre diametral entre el
diámetro exterior de la aguja 119 y el diámetro interior de la
cámara 103 es preferentemente inferior a 0,10'', más
preferentemente inferior a 0,05'', y en las aplicaciones más
críticas, un ajuste diametral de menos de 0,002''. En aún otras
realizaciones, se emplea un ajuste a presión ligero.
La longitud de la parte de diámetro reducido
dispuesta debajo de la guía de aguja 104) de la cámara 103 debería
ser lo suficientemente grande como para permitir la penetración de
la aguja 119 hasta una profundidad que proporcione un buen
alineamiento axial de la aguja 119 con la cámara 103 cuando sea
sometida a fuerzas externas que se producen durante los
procedimientos de muestreo. En una realización, la parte de diámetro
reducido de la cámara 103 tiene una longitud equivalente a por lo
menos dos diámetros de la cámara, y más preferiblemente, una
longitud equivalente a por lo menos cinco diámetros de la cámara. En
la realización más preferida, la parte de diámetro reducido de la
cámara 103 tiene una longitud equivalente a por lo menos 10
diámetros interiores.
La utilización de espacios libres diametrales
pequeños y la reducción de la longitud de la cámara 103 y la guía
de aguja reduce el volumen interior del dispositivo. La reducción
del volumen interior es deseable en algunas aplicaciones para
reducir los requisitos de vacío y la mezcla indeseable de los
fluidos de muestra y de disolvente. Las dimensiones externas del
dispositivo puede elegirse de tal modo que encaje con cualquiera de
una variedad de contenedores para muestras o bloques de muestras. En
realizaciones alternativas del dispositivo, la cámara de
procesamiento 403, los elementos de procesamiento 135 y 137 y,
opcionalmente, el tubo final 131 son omitidos. En estas
realizaciones, el dispositivo es utilizado como dispositivo de
colección y depositado de muestras posicionable mediante la aguja
119.
La figura 5 es un corte transversal en alzado de
otra realización adicional de la invención que incorpora un inserto
de ajuste de volumen 500 para pocillos para muestras o recipiente de
muestras con extracción de fondo. El inserto 500 comprende un
cuerpo 501 que presenta un sellado o septo 109 en el extremo
superior o la parte de guía de aguja 506 de la cámara para muestras
503. Una superficie de sellado 507 del recipiente está dispuesta en
la parte del extremo inferior 509 del cuerpo 501.
En las realizaciones preferidas, el septo 109
está incorporado en una tapa, como por ejemplo la tapa de apriete
111. En otras realizaciones, el septo 109 está incorporado en tapas
de encajar a presión elástica tales como aquéllas que se revelan en
la solicitud 09/108.339, que con esto está incorporada por
referencia. Alternativamente, el septo 109 puede estar incorporado
en tapas de rosca tales como tapas de rosca con orificio abierto o
con septo penetrable. En otras realizaciones adicionales, el septo
109 es una parte integrante del cuerpo 501 en la parte superior de
la cámara 503, insertando o formando un material de sellado o de
septo en la parte superior de la cámara.
En las realizaciones preferidas, la superficie
de sellado 507 es una superficie exterior del anillo de sellado 508
en la parte del extremo inferior 509 del cuerpo 501, que sella el
cuerpo 501 y una superficie de pared interior 511 de un recipiente
para muestras 513 con extracción de fondo.
Otras realizaciones preferidas comprenden una
superficie de sellado de fondo 515 de la parte del extremo inferior
509. La superficie de sellado de fondo 515 puede sellar el cuerpo
501 del inserto 500 con una frita o elemento de procesamiento 510
(parecido al 135 de la figura 1) en la parte inferior 519 del
recipiente para muestras 513. Alternativamente, la superficie de
sellado de fondo 515 puede sellar el cuerpo 501 con la superficie
de fondo 521 del recipiente para muestras 513, si no se utiliza
ningún elemento de procesamiento.
Las superficies de sellado 507 y 515 sellan el
cuerpo 501 con la parte del extremo inferior del recipiente 513
para formar una cámara de recipiente sellada 523, la cual comunica
con la cámara 503 del cuerpo 501 y con el orificio de extracción de
fondo 525 del tubo de extracción de fondo 527. Opcionalmente, el
orificio de fondo 525 puede estar sellado mediante un septo u otro
medio de sellado. La cámara [sic] 523 y 503 definen conjuntamente
una cámara para muestras de volumen reducido con un volumen
significativamente reducido en comparación con el volumen del
pocillo para muestras 513. En algunas realizaciones, el cuerpo 501
es lo suficientemente largo para hacer que el volumen efectivo de
la cámara para muestras equivalga al volumen de la cámara 503
solamente.
El fluido de muestra puede aspirarse al interior
del o expulsarse del tubo de extracción 527, por ejemplo mediante
cámaras externas de succión o presión. Alternativamente, un elemento
de penetración 530 puede utilizarse para extraer o depositar el
fluido de muestra desde el/en interior del orificio 525. La cámara
distribuidora 529 dispuesta en la parte inferior de la cámara 503
proporciona una cámara de expansión para el fluido de muestra que
pasa desde la cámara 503 a la cámara de recipiente 523.
En las realizaciones preferidas, el cuerpo 501
es generalmente de forma cilíndrica y está hecho a partir de un
material plástico químicamente inerte tal como polipropileno o
fluoropolímeros, por ejemplo mediante moldeo por inyección. En
otras realizaciones, el cuerpo 501 está hecho de otros polímeros,
vidrio, cerámica o metal. La forma y el dimensionamiento del anillo
de sellado 508 está [sic] hecho de tal modo que encaje con, y selle
contra, la superficie de la pared inferior 511 en la profundidad de
contacto. En las realizaciones preferidas, la superficie de sellado
507 es una superficie lisa, dimensionada de tal manera que
proporcione un ajuste a presión apretado o ligero con la superficie
de la pared interior 511. El ajuste entre el cuerpo 501 y la
superficie de la pared interior del recipiente 513 puede ser un
ajuste holgado por encima del anillo de sellado 508. En otras
realizaciones, una parte sustancial del cuerpo 501 forma un sellado
o ajuste apretado con la pared interior del recipiente 513.
La figura 6 es un dibujo de conjunto de un
inserto de ajuste de volumen 600 al ser insertado en una bandeja
602 de extracción de fondo con 96 pocillos. El cuerpo 601 del
inserto 600 es de forma generalmente cilíndrica y puede comprender
áreas 604 huecas o entalladas que proporcionan ligereza y una
reducción de material. La superficie del anillo de sellado 608
sella contra la superficie de la pared interior 610 del pocillo para
muestras 612. La superficie del anillo de sellado 608 puede ser una
parte elevada o de mayor díametro del cuerpo 601, o puede estar
colocada sobre una parte de diámetro restringido del pocillo para
muestras 612. El septo 613 de la tapa 615 de encajar a presión
elástica proporciona un medio para que el dispositivo de
penetración 119 pueda inyectar o extraer fluidos de muestra del
inserto 600 y de los pocillos para muestras 612 y para proporcionar
un medio para retraer, insertar y mover el inserto 600 según queda
descrito con anterioridad. El material del sellado de septo de las
realizaciones preferidas presenta una resiliencia suficiente como
para proporcionar un ajuste por fricción suficiente con el
dispositivo de penetración para permitir el posicionamiento del
inserto mediante el dispositivo de penetración. El inserto 600
comprende una cámara pasante para muestras pasante parecida a la
cámara 503 del inserto 500 que se puede apreciar en la figura 5.
El tubo de extracción de fondo 614 proporciona
también un medio para inyectar y extraer fluidos de muestra del
pocillo para muestras 612. Aunque solamente un pocillo 612 es
mostrado en detalle, los demás pocillos son similares. En una
realización preferida, la bandeja 602 es una bandeja para muestras
de 96 pocillos, configurada en una matriz de 8 x 12.
Otras realizaciones pueden emplear insertos y
pocillos para muestras de forma distinta, tales como insertos y
pocillos de secciones transversales rectangulares, triangulares o de
otras formas. Los insertos pueden utilizarse con pocillos o
recipientes para muestras de pocillo único o de pocillos múltiples,
diseñados para la extracción de fondo de muestras conocida del
estado de la técnica.
Por consiguiente, el lector verá que el
"Dispositivo de colección y procesamiento de muestras"
proporciona un dispositivo que colecciona y procesa una muestra en
combinación con un elemento de muestras y extracción tal como una
aguja hipodérmica. El dispositivo ofrece las siguientes ventajas
adicionales:
- -
- El dispositivo de muestras colecciona o deposita fluidos de muestra o disolventes al o del interior de una gran variedad de contenedores para muestras;
- -
- La aguja hipodérmica se convierte en el medio de transporte para insertar el dispositivo de muestras en un contenedor, vial para muestras o pocillo de un bloque de muestras, retirando el dispositivo del contenedor y moviendo el dispositivo a otro contenedor o lugar de procesamiento;
- -
- El dispositivo acepta una variedad de elementos de procesamiento tales como medios de extracción de fase sólida, absorbentes, adsorbentes, filtros o materiales de compuesto aditivo;
- -
- El dispositivo simplifica la automatización de procedimientos de muestreo;
- -
- El dispositivo permite al usuario optimizar el volumen de la muestra para el método analítico deseado;
- -
- El dispositivo permite que una aguja hipodérmica proporcione la presión hidráulica necesaria para transportar el fluido de muestra a través del dispositivo; y
- -
- El dispositivo es sencillo y de bajo coste.
A pesar de que la descripción anterior contiene
un gran número de especificaciones, éstas no deberán interpretarse
en el sentido de que limiten el objetivo y alcance de la presente
invención, entendiéndose que solamente intentan aclarar de manera
ejemplar algunas de las realizaciones actualmente preferidas de la
invención. Por ejemplo, un inserto puede estar hecho de un tubo
alargado insertable en un pocillo para muestras de extracción de
fondo, teniendo el tubo un extremo superior cerrado que sirve de
septo. Alternativamente, un elemento de procesamiento, como por
ejemplo un disco absorbente, puede estar integrado en el fondo del
inserto. De ello resulta que el objetivo y alcance del invento se
habrá de determinar a partir de las reivindicaciones adjuntas, y no
mediante los ejemplos presentados.
Claims (14)
1. Inserto de ajuste de volumen (500, 600) para
un recipiente para muestras (513), comprendiendo el inserto (500)
lo que sigue: un extremo superior (505) y un extremo inferior (509),
comprendiendo el extremo superior un sellado de septo (109, 613)
penetrable mediante un elemento de depositado/extracción (119); una
cámara pasante (503) que se extiende desde el sellado de septo (109,
613) del extremo superior hasta el extremo inferior (509); y una
superficie de sellado (507, 608) dispuesta en una superficie
exterior del inserto (500), sellando la superficie de sellado (507,
608) una superficie interior (511) del recipiente para muestras
(513) cuando está siendo insertada en el interior del recipiente
para muestras (513), definiendo la superficie de sellado (507, 608)
una cámara de recipiente (523) dispuesta en una parte inferior del
recipiente para muestras (513), estando la cámara de recipiente
(523) en comunicación con la cámara pasante (503) del inserto
(500).
2. Inserto de ajuste de volumen (500, 600) según
la reivindicación 1 en el que el sellado de septo (109, 613)
comprende un material de resiliencia predeterminada para
proporcionar un ajuste por fricción suficiente con el dispositivo
de depositado/extracción (119) cuando está siendo insertado, como
para permitir el posicionamiento del inserto (100, 400) con el
dispositivo de depositado/extracción (119).
3. Inserto de ajuste de volumen (500) según la
reivindicación 1 que comprende un cuerpo (501) sellado en un
extremo superior mediante una tapa removible, comprendiendo el
cuerpo la cámara pasante (503) y comprendiendo la tapa (111) el
sellado de septo (109).
4. Inserto de ajuste de volumen (500, 600) según
la reivindicación 1 en el que la superficie de sellado (507, 608)
del inserto (500, 600) comprende un diámetro exterior predeterminado
para sellar la superficie interior (511) del recipiente para
muestras (513).
5. Inserto de ajuste de volumen (500) según la
reivindicación 1 que comprende una superficie de sellado de fondo
(515) en el extremo de fondo (509) para el sellado contra un
elemento de procesamiento de muestras en el recipiente para
muestras (513).
6. Inserto de ajuste de volumen según la
reivindicación 1 en el que la cámara pasante (503) está alineada
axialmente con el sellado de septo (109) de tal manera que la cámara
pasante (503) actúa como elemento de alineamiento a fin de alinear
el inserto (500) con el elemento de depositado/extracción (119)
cuando está siendo insertado en el interior de la cámara
pasante.
7. Inserto de ajuste de volumen (500) según la
reivindicación 3 en el que el cuerpo (501), comprende una parte
inferior que comprende una cámara de expansión (529).
8. Inserto de ajuste de volumen (500) según la
reivindicación 3 en el que el cuerpo (501) comprende una guía de
aguja (506) generalmente dotada de forma de cono entre el extremo
superior (505) y el extremo inferior (509).
9. Inserto de ajuste de volumen (500) según la
reivindicación 3 en el que la tapa removible (111) es una tapa de
apriete.
10. Inserto de ajuste de volumen según la
reivindicación 3 en el que la tapa removible es una tapa de encajar
a presión elástica.
11. Método de ensayar muestras, comprendiendo el
método los pasos de:
insertar un inserto de ajuste de volumen (500,
600) en el interior de un recipiente para muestras (513),
comprendiendo el inserto de ajuste de volumen un sellado de septo
(109, 613) en una parte superior (505) del inserto (500, 600), una
cámara pasante (503) entre el sellado de septo (109, 613) y un
extremo de fondo (509) del inserto (501), y una superficie de
sellado (507, 608) dispuesta en una superficie exterior del inserto
(500), definiendo la superficie de sellado (507, 608) y la cámara
pasante (503) una cámara para muestras de volumen reducido en
comparación con el recipiente para muestras (513);
insertar un elemento penetrante de
depositado/extracción de muestras (119) a través del sellado de
septo (109, 613) y depositar un fluido de muestra al interior de la
cámara para muestras de volumen reducido.
12. Método de ensayar muestras según la
reivindicación 11 que comprende el paso adicional de posicionar el
recipiente para muestras (513) con el elemento de
depositado/extracción de muestras (119) a través de un ajuste por
fricción del elemento de depositado/extracción de muestras (119) y
del sellado de septo.
13. Método de ensayar muestras según la
reivindicación 11 que comprende el paso adicional de utilizar una
presión hidráulica generada por el dispositivo penetrante de
depositado/extracción de muestras (119) para transportar el fluido
de muestra a través de la cámara pasante (503) y hacerlo salir por
un orificio de extracción de fondo (525) del recipiente para
muestras (513).
14. Método de ensayar muestras según la
reivindicación 13 que comprende el paso adicional de hacer pasar el
fluido de muestra a través de un elemento de procesamiento dispuesto
entre la cámara pasante (503) y el orificio de extracción de fondo
(525).
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