ES2624930T3

ES2624930T3 - Punta de pipeta instrumentada

Info

Publication number: ES2624930T3
Application number: ES08835264.6T
Authority: ES
Inventors: Harold E. Ayliffe; Curtis S. King
Original assignee: El Spectra LLC
Current assignee: El Spectra LLC
Priority date: 2007-09-29
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2017-07-18
Anticipated expiration: 2028-09-26
Also published as: CN102316988B; US20100199788A1; CN102316988A; JP2010540226A; WO2009045343A1; US8015887B2; EP2195114A4; EP2195114A1; JP5658566B2; EP2195114B1

Abstract

Una punta de pipeta (110) para uso al extraer una muestra de un recipiente de fluido, incluyendo la punta de pipeta (110) un cuerpo alargado (112) que se extiende entre un extremo próximo (116) y un extremo distal (114) con un recorrido de fluido (198, 200, 202, 204) a través del cuerpo (110) que se extiende desde el extremo distal (114) hacia el extremo próximo (116), y un componente sensor (178) dispuesto para interrogar eléctricamente fluido que fluye a lo largo de dicho recorrido de fluido efectivo para determinar información acerca de dicha muestra; caracterizándose dicha punta de pipeta porque dicho cuerpo (112) incluye una pluralidad de capas (130, 132, 134, 136, 138) configuradas y dispuestas para proporcionar al menos una porción de dicho recorrido de fluido entremedio; y porque dicho componente sensor (178) incluye una primera traza conductora eléctrica (176) soportada entre capas adyacentes primera (134) y segunda (136), estando dispuesta al menos una primera porción (178) de dicha primera traza (176) para contactar fluido que fluye a lo largo de dicho recorrido de fluido y una segunda traza conductora eléctrica (175 o 180) soportada entre capas adyacentes (134 y 136; o 134 y 132), estando dispuesta al menos una segunda porción (154 o 184) de dicha segunda traza para contactar fluido que fluye a lo largo de dicho recorrido de fluido; estando espaciada dicha primera porción y la segunda porción a lo largo de dicho recorrido de fluido.

Description

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DESCRIPCION

Punta de pipeta instrumentada Campo tecnico

Esta invencion se refiere a dispositivos para extraer una muestra de fluido de un recipiente de fluido a granel mientras se interroga electricamente la muestra.

Antecedentes

Las pipetas de mano, que se usan para medicion y administracion de precision de volumenes de fluido, son algunas de las herramientas de laboratorio mas comunes y de amplio uso de que disponen los cientificos hoy dfa. Casi todo el manejo de fluidos de bajo volumen de muestras lfquidas biologicas y qmmicas se basa en su facilidad de uso, precision y repetibilidad para asegurar un procesado experimental apropiado y consistente. Las pipetas comerciales estan disponibles en una amplia variedad de volumenes fijos y ajustables. Cuando se usan en pruebas de alta produccion a gran escala, las pipetas comercialmente disponibles son a menudo de canales multiples, que permiten una dosificacion exacta de fluido de hasta 12 muestras diferentes, simultaneamente, con el solo pulsar un boton. Los instrumentos de pipeta tfpicos se basan en sistemas de desplazamiento positivo (por ejemplo, un sistema de piston de accionamiento manual o una bomba electronica) para generar la presion requerida para introducir o sacar un volumen de fluido especificado a/de una punta de pipeta desechable. Una vez expulsada la muestra, la punta de pipeta se desecha. Los instrumentos de pipeta de la tecnica actual son capaces de dosificar exactamente volumenes de fluido de menos de 1 ml, y emplean servo bombas para control de volumen y dosificacion de fluido. Pantallas digitales con controles electronicos integrados mejoran la facilidad de uso del instrumento de pipeta por parte del operador.

En el laboratorio, se encuentran pipetas en entornos de sobremesa humedos y se usan en incontables aplicaciones de medicion de fluidos que van desde la mezcla de fluido al aislamiento de la muestra y la preparacion. En biologfa celular experimental, se usan de forma rutinaria pipetas para aislar suspensiones de pequeno volumen de celulas en cultivo. En uno de los procedimientos mas comunes, contar manualmente (bajo observacion al microscopio) una pequena porcion de las celulas en un volumen exactamente medido permite al usuario hacer estimaciones de poblacion y viabilidad celular para todo el volumen de celulas en cultivo. Por desgracia, contar celulas al microscopio usando este acercamiento es una tarea muy lenta y de uso intensivo de recursos, y la exactitud del recuento depende completamente del numero de celulas que el usuario desee contar realmente en el volumen dado.

Trabajos pioneros en la deteccion de partfculas midiendo la desviacion de impedancia producida por partfculas que fluyen a traves de un agujero pequeno entre dos recipientes de fluidos conductores electricos se describe en US 2.656.508 de W. H, Coulter. El nombre del inventor esta asociado ahora con el principio de que las partfculas producen un cambio en la impedancia electrica cuando ocluyen una porcion del agujero. Desde la publicacion de su patente, se ha dedicado un esfuerzo considerable a desarrollar y refinar dispositivos de deteccion que operan bajo el principio de Coulter. Las patentes de Estados Unidos relevantes incluyen 5.376.878 de Fisher, 6.703.819 de Gascoyne y colaboradores, 6.437.551 de Krulevitch y colaboradores, 6.426.615 de Mehta, 6.169.394 de Frazier y colaboradores, 6.454.945 y 6.488.896 de Weigl y colaboradores, 6.656.431 de Holl y colaboradores, y 6.794.877 de Blomberg y colaboradores.

El documento WO 2005/121780 A describe una punta de pipeta incluyendo un sensor para detectar parametros de fluido.

Sena una mejora proporcionar un dispositivo de interrogacion de fluido de precision que sea capaz de dosificar cantidades muy exactas de un fluido para formar una muestra, e interrogar electricamente dicha muestra para determinar una o varias caractensticas, tal como el recuento de partfculas por unidad de volumen. Sena otro avance que el aparato se realizase como un dispositivo de bajo costo, de un solo uso, resistente y desechable.

Resumen de la invencion

La invencion se define en las reivindicaciones anexas.

Una punta de pipeta segun la invencion se caracteriza porque dicho cuerpo incluye una pluralidad de capas configuradas y dispuestas para proporcionar al menos una porcion de dicho recorrido de fluido entremedio, y porque dicho componente sensor incluye una primera traza conductora electrica soportada entre capas adyacentes primera y segunda, estando dispuesta al menos una primera porcion de dicha primera traza para contactar fluido que fluye a lo largo de dicho recorrido de fluido, y una segunda traza conductora electrica soportada entre capas adyacentes, estando dispuesta al menos una segunda porcion de dicha segunda traza para contactar fluido que fluye a lo largo de dicho recorrido de fluido, estando espaciadas dicha primera porcion y segunda porcion a lo largo de dicho recorrido de fluido.

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Deseablemente, las realizaciones de un componente sensor operable estan configuradas y dispuestas para determinar el recuento volumetrico de partfculas. A veces, el componente sensor puede estar configurado y dispuesto para determinar un caudal de fluido a lo largo del recorrido de fluido. Opcionalmente, el componente sensor puede estar configurado y dispuesto para detectar la presencia de un borde lfmite de fluido en una posicion particular a lo largo del recorrido de fluido.

En algunos casos, una segunda traza conductora electrica puede soportarse entre capas adyacentes, estando dispuesta al menos una segunda porcion de la segunda traza para contactar fluido que fluye a lo largo del recorrido de fluido. A veces, la primera porcion y la segunda porcion pueden soportarse entre las mismas capas o soportarse entre capas diferentes. Otras veces, la primera porcion y la segunda porcion pueden soportarse entre las mismas capas o entre capas diferentes.

En algunas realizaciones, parte del recorrido de fluido se define por una longitud de lumen que abarca un volumen conocido. Ademas, la primera porcion se puede disponer con relacion a la longitud de lumen efectiva para indicar el paso a traves de la punta de pipeta de una cantidad de fluido incluyendo un volumen de muestra correspondiente a dicho volumen conocido.

Algunas realizaciones pueden incluir una estructura adaptada para permitir la deteccion de la punta cuando la punta esta instalada en una pipeta. La punta de pipeta puede usarse ventajosamente en combinacion con una pipeta que este configurada y dispuesta para acoplar con el extremo proximo de la punta de pipeta. Deseablemente, acoplar la punta a la pipeta es efectivo para permitir la aplicacion de aspiracion a una porcion proxima del recorrido de fluido. Ademas, es deseable para el acoplamiento que la punta y la pipeta pongan el componente sensor en circuito con el aparato de interrogacion electrica.

Una punta de pipeta segun la invencion puede acoplarse a una pipeta estructurada de forma cooperante y efectiva para poner el componente sensor en comunicacion electrica con un aparato de interrogacion electrica, y para poner un extremo proximo del recorrido de fluido en comunicacion con una fuente de aspiracion. Entonces, se aplica una presion de movimiento de fluido efectiva para aspirar una muestra a la punta de pipeta. Al menos una porcion de la muestra es interrogada electricamente cuando dicha porcion fluye a lo largo del recorrido de fluido y pasa por el componente sensor. Los datos recogidos por el componente sensor pueden mostrarse en una pantalla de visualizacion asociada con la pipeta, y/o transferirse a un ordenador para posterior analisis o almacenamiento. Despues de la terminacion de analisis de muestras de fluido, la punta de pipeta usada se desecha.

Un metodo preferido de aplicar aspiracion abarca generar una presion de aspiracion excedente que luego se puede reducir por una estructura asociada con la pipeta efectiva para aplicar: i) una primera presion de aspiracion operable para aspirar una muestra a la punta de pipeta; e ii) un perfil de presion de aspiracion deseado posterior en el tiempo.

Estas caractensticas, ventajas, y aspectos alternativos de la presente invencion seran evidentes a los expertos en la tecnica a partir de una consideracion de la descripcion detallada siguiente tomada en combinacion con los dibujos acompanantes.

Breve descripcion de los dibujos

En los dibujos, que ilustran lo que se consideran actualmente los mejores modos de llevar a la practica la invencion: La figura 1 es una vista en perspectiva de una pipeta y punta de pipeta instalada.

La figura 2 es una vista en perspectiva de una punta de pipeta actualmente preferida.

La figura 3 es una vista en planta superior de la punta de pipeta ilustrada en la figura 2.

La figura 4 es una vista en planta inferior de la punta de pipeta ilustrada en la figura 2.

La figura 5 es una vista de conjunto despiezada desde arriba de la punta de pipeta ilustrada en la figura 2.

La figura 6 es una vista de conjunto despiezada desde debajo de la punta de pipeta ilustrada en la figura 2.

La figura 7 es una vista en planta superior de una porcion de sustrato de la punta de pipeta ilustrada en la figura 2.

La figura 8 es una vista en planta inferior de una porcion de sustrato de la punta de pipeta ilustrada en la figura 2.

La figura 9 es una vista lateral despiezada de la punta de pipeta ilustrada en la figura 2.

La figura 10 es una vista en seccion transversal de una estructura que puede estar presente en algunas puntas de pipeta estructuradas segun algunos principios de la presente invencion.

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La figura 11 es una vista de conjunto despiezada de una punta de pipeta y una pipeta de sobremesa ejemplar.

Y la figura 12 ilustra un perfil de presion aplicado (aspiracion) deseable durante un uso ejemplar de una realizacion estructurada segun algunos principios de la presente invencion.

Modos de llevar a la practica la invencion

Ahora se hara referencia a los dibujos en los que los varios elementos de la invencion recibiran designaciones numericas y en los que la invencion se explicara con el fin de que los expertos en la tecnica puedan hacer y usar la invencion. Se ha de entender que la descripcion siguiente es solamente ejemplar de los principios de la presente invencion, y no debera considerarse como limitacion de las reivindicaciones que siguen.

En el sentido en que se usa de ordinario en esta descripcion, y a no ser que lo contrario sea obvio por el contexto, el termino “fluido” puede incluir un lfquido solo, uno o mas lfquidos en una mezcla, o uno o mas lfquidos y partfculas arrastradas o suspendidas en ellos. Deseablemente, un fluido tendra propiedades electrolfticas.

El termino “partfcula” y sus variantes pretenden abarcar un pequeno fragmento de materia, incluyendo de forma no exclusiva una celula biologica viva o muerta, y una molecula.

A no ser que sea evidente lo contrario en el contexto, se pretende medir la “presion” y la “aspiracion” con respecto a la presion atmosferica local.

Una punta de pipeta puede definirse como un conducto prolongado extrafble que forma un puente para flujo de fluido de muestra desde una fuente de fluido a granel hacia una pipeta. Una punta de pipeta incluye un cuerpo tfpicamente fino al que se aspira una pequena cantidad de fluido para transferencia, medicion o analisis. Un extremo proximo de una punta de pipeta esta estructurado para montaje extrafble en una estructura de anclaje cooperante de una pipeta. Un extremo distal de una punta de pipeta esta estructurado para su recepcion dentro de un recipiente de muestra que tiene una abertura de tamano tfpicamente pequeno, tal como un tubo de prueba. Una punta de pipeta ejemplar 100 se ilustra en la figura 1.

Una pipeta se define como un instrumento o dispositivo que esta adaptado para acoplar con, y aspirar una muestra de fluido a, una punta de pipeta. La pipeta esta estructurada para aplicar vacfo al extremo proximo de una punta de pipeta. Una pipeta puede ser de mano, tal como la pipeta 102 ilustrada en la figura 1. La pipeta 102 incluye un piston accionado con el pulgar 104 y una pantalla de visualizacion 106. Alternativamente, una pipeta puede realizarse como un dispositivo de sobremesa, tal como la pipeta 108 ilustrada en la figura 12. En cualquier caso, una pipeta se usa tfpicamente para obtener una o varias muestras de fluido, teniendo cada muestra un tamano repetible del orden de menos de 1 pl, a varios pl, a tal vez 1.000 pl o mas.

Una punta de pipeta actualmente preferida se indica en general en 110 en las figuras 2 a 6. La punta de pipeta 110 esta estructurada para extraer una muestra de fluido de un recipiente de fluido a granel que tiene una abertura de acceso relativamente pequena, tal como un vial de 1,5 ml. La punta de pipeta 110 incluye un cuerpo 112 que esta estructurado para aspirar fluido a lo largo de un recorrido de fluido que se extiende desde un extremo distal 114 hacia un extremo proximo 116. En general, el fluido puede ser empujado de manera que fluya a traves del cuerpo 112 aplicando una presion diferencial de movimiento de fluido al recorrido de fluido. Tfpicamente, la presion de movimiento de fluido es producida por la aplicacion de una presion baja (o aspiracion) a una porcion proxima del recorrido de fluido. La punta de pipeta 110 incluye un orificio de aspiracion 118 que esta en comunicacion con una porcion proxima del recorrido de fluido a traves del cuerpo 112 (vease la figura 4). La aspiracion se aplica en general al orificio 118 con una pipeta, tal como la pipeta 102 o 108.

La punta de pipeta 110 incluye una pluralidad de almohadillas de contacto electrico, generalmente 120, que se soportan en el extremo proximo 116. Como se explicara con mas detalle mas adelante, tales almohadillas de contacto son porciones visibles de trazas conductoras electricas, que se han configurado y se extienden a varias posiciones a traves del cuerpo 112. Deseablemente, al menos una porcion de al menos una traza esta dispuesta para contactar fluido que fluye a lo largo del recorrido de fluido en el cuerpo 112. Tal construccion pone un componente sensor (por ejemplo, la porcion humedecida de la traza) en el recorrido de fluido efectivo para interrogar electricamente el fluido que fluye a lo largo del recorrido de fluido.

Deseablemente, la estructura dispuesta en el extremo proximo del cuerpo 112 esta configurada y dispuesta en armoma con la estructura de acoplamiento de una pipeta de tal manera que la punta 110 pueda instalarse solamente en una orientacion operable. Con referencia a la figura 2, el extremo proximo ilustrado 116 forma una lengueta que puede engancharse dentro de una cavidad de recepcion formada de forma cooperante de una pipeta. Como se ilustra en las figuras 2 y 3, salientes 122 dispuestos cerca del extremo proximo 116 del cuerpo 112 estan estructurados para formar un rebaje 124. La seccion transversal del extremo proximo 116 encaja por ello en recepcion en una cavidad de recepcion formada de forma cooperante de una pipeta solamente en la orientacion deseada. La introduccion del extremo proximo 116 en la cavidad de recepcion pone una fuente de aspiracion asociada con la pipeta en comunicacion con el orificio 118. Ademas, la instalacion de la punta 110 en una pipeta

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pone deseablemente contactos electricos de un conector electrico en comunicacion operable con almohadillas de contacto 120. Una porcion de ala proxima 126 esta estructurada como un tope para limitar la profundidad de introduccion de la punta 110 en la cavidad de recepcion de pipeta.

Con referencia ahora a las figuras 5 y 6, se puede ver que una punta de pipeta operable 110 incluye una pluralidad de capas. La capa base ilustrada 130 se ha moldeado por inyeccion a partir de plastico de grado medico. La capa de canal 132 se ha formado a partir de cinta de poliester adhesiva de dos caras. La capa de sustrato 134 se ha formado a partir de pelfcula de poliester. La capa de canal 136 se ha formado a partir de cinta de poliester adhesiva de dos caras. La sobrecapa 138 se ha formado a partir de pelfcula de poliester. A veces, puede incluirse un filtro, tal como el filtro ilustrado 140. El filtro ilustrado 140 es un filtro de red de nylon con poros de 30 micras, y se usa en algunas puntas de pipeta que se usan en aplicacion a interrogacion de celulas sangumeas.

La punta de pipeta 110 incluye un orificio de muestra de abertura distal 142, dispuesto en general en la punta distal de la punta de pipeta 110. Aunque el orificio 142 se ilustra dispuesto solamente en la capa base 130, tambien se contempla que la abertura distal 142 pueda formarse por un canal dispuesto en una o mas capas. Como se ilustra, el orificio 142 esta dispuesto tfpicamente en el borde de la punta 110. Una abertura de muestra operable alternativa puede estar estructurada con una abertura transversal a traves de un lado de la punta de pipeta. En cualquier caso, el orificio 142 permite aspirar una muestra de fluido a la camara distal 144. Puede facilitarse un canal distal opcional 146 dispuesto en la capa 132 para aumentar el volumen de la camara distal 144.

El extremo proximo de la camara 144 comunica a traves del agujero 148, el filtro 140 y el agujero 150 con una porcion distal del canal 152. El canal 152 esta configurado para hacer que un fluido de muestra aspirado fluya sobre uno o varios electrodos superficiales, tal como un electrodo estimulado 154. Una porcion proxima del canal 152 comunica con una porcion proxima del canal 156 por medio de un agujero de interrogacion 158. El canal 156 tambien esta configurado para hacer que un fluido de muestra aspirado fluya sobre uno o varios electrodos superficiales. Una porcion distal del canal 158 comunica fluido a una porcion distal del canal 160. Entonces puede aspirarse fluido a lo largo del canal 160 hacia la camara de recepcion 162. La aspiracion aplicada al orificio de aspiracion 118 comunica con la camara 162, y proporciona una fuerza de movimiento de fluido efectiva para empujar el flujo de fluido desde un recipiente a granel al orificio de muestra 142, y hacia la camara 162. Una ventana 164 esta dispuesta en la capa de canal 132 para que fluido cerca del extremo proximo de canal 160 pueda contactar un electrodo superficial soportado en la parte inferior de la capa de sustrato 134.

A veces, y como se ilustra en las figuras 4 y 6, una punta de pipeta puede incluir una estructura de extraccion configurada para asistir la extraccion de la punta de la correspondencia de acoplamiento con una pipeta. Como un ejemplo, puede incluirse una rampa 166 en una punta 110 para proporcionar una superficie de captacion, indicada en general en 168, contra la que la estructura de extraccion de punta puede empujarse para impartir una fuerza de extraccion orientada axialmente a la punta 100.

Con referencia ahora a las figuras 7 y 8, una pluralidad de trazas conductoras electricas estan configuradas sobre las superficies superior e inferior del sustrato 134. En la realizacion ilustrada, los extremos proximos de las trazas conductoras electricas forman diez almohadillas de contacto electrico, indicadas en general en 120, y cuyas almohadillas impares se numeran 1, 3, 5, 7 y 9. Se prefiere actualmente disponer todas las almohadillas de contacto en un solo lado del sustrato 134, y en una configuracion dispuesta de acuerdo con el acoplamiento con un conector electrico de diez patillas disponible en el mercado. Naturalmente, el numero y la disposicion de las trazas dependeran de la capacidad deseada de la punta de pipeta resultante.

Observese que se han dispuesto vfas, tal como se indica en general en 170 y 172, para permitir que algunas almohadillas de contacto comuniquen a traves del grosor con electrodos y/o elementos de traza dispuestos en el lado opuesto del sustrato 134. Las vfas pueden considerarse como agujeros formados en el sustrato 134. Material conductor, tal como la tinta conductora actualmente preferida, que se aplica en una configuracion deseada a cada lado del sustrato 134, forma una conexion electrica que se extiende a traves de la via (desde un lado al otro del sustrato 134).

El elemento de traza 174 esta dispuesto en la parte inferior del sustrato 134, basicamente como un puente, para poner el adaptador de contacto numero 1 en comunicacion electrica fija con el adaptador de contacto numero 10. Tal disposicion puede usarse para proporcionar una senal de realimentacion para varios usos, tal como para permitir la verificacion de la instalacion correcta de la punta 110 en correspondencia asentada con una pipeta, tal como la pipeta 102. Se contempla que la pipeta pueda detectar la punta de pipeta en base a tal realimentacion, y que luego pueda ejecutar una prueba seleccionada en base al tipo de punta que se detecte. Por ejemplo, puede usarse una prueba de continuidad electrica entre varias almohadillas de contacto individuales para distinguir entre varias configuraciones de traza diferentes de puntas de pipeta que tienen la disposicion de almohadilla de contacto de 10 patillas 120. En el caso ilustrado, la continuidad electrica entre las almohadillas de contacto 1 y 10 tambien se puede usar para indicar que la pipeta 110 esta configurada como un contador de partfcula, entre otros usos. En el caso donde una punta de pipeta diferente este estructurada por ejemplo, solamente para medir exactamente cantidades de fluido de una o varias muestras aspiradas o dispensadas en serie, el elemento de traza 174 podna omitirse o usarse como un conector entre diferentes almohadillas de contacto para proporcionar una “firma” electronica

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diferente.

Una porcion proxima del elemento de traza 175 forma la almohadilla de contacto numero 2. Una porcion distal del elemento de traza 175 forma el electrodo estimulado 154. Una porcion proxima del elemento de traza 176 forma la almohadilla de contacto numero 3. Una porcion distal del elemento de traza 176 forma el electrodo de deteccion 178. Los electrodos 154 y 178 estan configurados para disponer zonas superficiales relativamente grandes en contacto con el fluido que fluye a traves del canal 152 (vease la figura 5).

Una porcion proxima del elemento de traza 180 forma la almohadilla de contacto numero 4. El elemento de traza 180 comunica entre la superficie superior e inferior del sustrato 134 a traves de la via 182. Una porcion distal del elemento de traza 180 forma el electrodo de deteccion 184. Una porcion proxima del elemento de traza 186 forma la almohadilla de contacto numero 5. El elemento de traza 186 comunica entre la superficie superior e inferior del sustrato 134 a traves de la via 188. Una porcion distal del elemento de traza 186 forma un electrodo estimulado 190. Los electrodos 184 y 190 estan configurados para disponer zonas superficiales relativamente grandes en contacto con el fluido que fluye a traves del canal 156 (vease la figura 6). Las zonas superficiales grandes de algunos electrodos, tal como los electrodos 154 y 190, permiten que la aplicacion de una senal electrica a las almohadillas de contacto correspondientes obtenga un flujo deseado de corriente entre tales electrodos.

Una porcion proxima del elemento de traza 192 forma la almohadilla de contacto numero 6. Una porcion distal del elemento de traza 192 (dispuesto en la parte inferior de sustrato 134) forma un electrodo de superficie que esta dispuesto para detectar un frente de fluido, tal como el borde delantero, o de salida, de una columna de electrolito que avanza a lo largo del canal 160. La deteccion del cambio en una senal en un electrodo puede ser usada para determinar la posicion del ftmite de fluido en un punto en el tiempo. Tal informacion puede ser usada en combinacion con un volumen conocido, a traves del que se ha aspirado el fluido, para determinar el caudal de fluido. La informacion de posicion de ftmite tambien puede usarse para verificar la extraccion de un volumen deseado, o para comprobar si hay burbujas de aire en una muestra.

En una disposicion simple, una punta de pipeta instrumentada puede incluir un solo electrodo dispuesto en una posicion conocida en un canal de flujo de fluido a traves de la punta. Puede aplicarse una senal electrica a un recipiente a granel de fluido electrolftico. El fluido puede ser aspirado a la punta de pipeta instrumentada, y una posicion del borde delantero del fluido puede detectarse supervisando la senal en el electrodo. Una vez que la columna de electrolito llega al electrodo, puede detectarse una senal en dicho electrodo. La senal obtenida en el electrodo puede ser usada como un evento de disparo, tal como para iniciar un procedimiento de prueba, o para dejar de aspirar fluido.

Una porcion de extremo proximo del elemento de traza 194 forma la almohadilla de contacto numero 7. Una porcion de extremo proximo del elemento de traza 196 forma la almohadilla de contacto numero 8. La almohadilla de contacto numero 9 no es electricamente funcional en la punta de pipeta ilustrada 110. Las porciones distales del elemento de traza 194 y 196 estan dispuestas como electrodos de superficie efectivos para determinar la presencia de un ftmite de fluido en posiciones espaciadas a lo largo de la porcion distal de canal 156. El volumen rodeado por el canal 160 y dispuesto entre los electrodos 192 y 194 puede definirse para correlacion con un tamano deseado de muestra de fluido.

El recorrido de flujo de fluido a traves de una punta de pipeta 110 se indica como una serie de lmeas de trazos que indican tramos diferentes del flujo de fluido en la figura 9. En contraposicion al flujo de fluido sustancialmente unidireccional en una punta de pipeta convencional, el recorrido de flujo a traves de la punta de pipeta 110 sigue una ruta tortuosa. En algunas realizaciones de la puntas de pipeta estructuradas segun algunos principios de la presente invencion, se puede afirmar que el eje de lmea central del flujo de fluido a lo largo de la ruta tortuosa define un espacio tridimensional. Es decir, en varios tiempos, el fluido puede fluir en una direccion longitudinal, en una direccion de la anchura, en la direccion del grosor, o alguna combinacion de las mismas. Por ejemplo, el flujo de fluido a lo largo del canal 144 y el tramo indicado 198 es en una direccion (y longitud) proxima. El flujo de fluido a traves del agujero de interrogacion 158 y el tramo indicado 200 es en una direccion (y grosor) transversal. El flujo de fluido a lo largo del volumen del canal 156 y el tramo indicado 202 es en un distal direccion (y longitud) distal. El flujo de fluido en la porcion distal del canal 156 y el tramo indicado con 204 es en una direccion (anchura)generalmente transversal, lo mismo que el flujo a traves de las porciones en forma de cuello de cisne del canal 160.

Una seccion transversal esquematica de una disposicion actualmente preferida operable para detectar y contar partfculas arrastradas en un fluido se ilustra en la figura 10, y se indica en general en 210. Se ha formado un recorrido de flujo de fluido 212 como una estructura de canal formada por vados de confinamiento de fluido dentro de capas. Deseablemente, al menos en algunas realizaciones, el agujero pasante, o agujero de interrogacion 158, esta dimensionado para empujar partfculas que son arrastradas en un fluido electrolftico que fluye a traves a una fila sustancialmente unica. El agujero de interrogacion 158 tiene ftpicamente un tamano (diametro) caractenstico de entre aproximadamente 50 nanometros y 200 micras en algunas puntas de pipeta 100 que se usan para interrogar sangre entera. Como se ilustra en la figura 10, un par de electrodos de recuento de celulas 178 y 184 estan dispuestos en lados opuestos del agujero pasante 158. Electrodos estimulados cooperantes 154 y 190 tambien estan dispuestos (uno hacia arriba y uno hacia abajo) en lados opuestos del agujero pasante formando una zona de

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interrogacion de cuatro electrodos que abarca el agujero de interrogacion 158.

Como se ilustra, actualmente se prefiere que los electrodos de deteccion esten configurados de tal forma que aseguren su completa humectacion cuando el fluido fluya a lo largo del recorrido de flujo 212. Es decir, los electrodos 178 y 184 estan “retirados” a lo largo del recorrido de flujo de agujero 158. La configuracion ilustrada resiste cambios en la amplitud o la calidad de senal cuando la zona humedecida del electrodo cambia, tal vez debido a la presencia de una burbuja sobre una porcion del electrodo.

En el uso del dispositivo ilustrado 210 para detectar y contar partfculas, puede aplicarse una senal de corriente constante dependiente del tiempo por un generador de senal 214 a electrodos estimulados 154 y 190. Los electrodos estimulados estan dimensionados deseablemente de manera que presenten un area superficial humedecida significativa para facilitar la llegada de una corriente electrica al fluido y la zona de interrogacion 158. Electrodos de deteccion o recuento 178 y 184 estan dispuestos en circuito para medir el cambio de voltaje diferencial a traves del agujero de interrogacion 158.

Se contempla alternativamente formar una zona de interrogacion de 2 electrodos o de 3 electrodos. Por ejemplo, uno u otro electrodo de deteccion 178 y 184 puede colocarse alternativamente en circuito para detectar cambios en una senal medida con relacion a uno de los electrodos estimulados dispuestos en el otro lado del agujero de interrogacion 158, o con relacion a tierra. Se debera indicar que una senal electrica aplicada (por ejemplo, aplicada por el generador de senal 214) puede ser sustancialmente constante (CC) o dependiente del tiempo (CA), dependiendo del elemento de datos que se desee obtener.

El electrodo de deteccion 178 puede considerarse como un electrodo de superficie que contacta fluido solamente en una porcion del penmetro del recorrido de flujo de un canal que pasa sobre una porcion de su area superficial. Se contempla alternativamente formar una zona de interrogacion que tenga electrodos de grosor dispuestos, por ejemplo, formando todo el penmetro del canal o recorrido de flujo de fluido. Tales electrodos pueden disponerse en serie a lo largo del recorrido de flujo. Por ejemplo, un par de electrodos de superficie se puede disponer en lados opuestos de un primer sustrato. Electrodos de superficie adicionales pueden ser soportados por uno o varios sustratos adicionales, puede disponerse un espaciador aislante entre tales electrodos adyacentes, y una pluralidad de sustratos pueden apilarse y unirse para disponer una coleccion laminada de electrodos de superficie en serie transversal. Entonces puede perforarse un agujero de interrogacion 158 transversalmente a traves de los electrodos apilados y capas aislantes para formar una zona de interrogacion (o conducto perforado) que tiene una pluralidad de electrodos de grosor dispuestos a lo largo de su longitud.

En la figura 11 se ilustra una punta de pipeta 100', que tiene una estructura de montaje con una configuracion diferente, generalmente indicada en 218. La estructura de montaje 218 incluye una cavidad 220 fijada a una capa base 130. La cavidad 220 esta configurada en armoma con la lengueta 222 de la pipeta de sobremesa 108 para poder acoplar la punta 100' en comunicacion de fluido con el orificio de aspiracion 224. El enganche de la cavidad 220 y la lengueta 222 tambien pone almohadillas de contacto 120 en comunicacion electrica con el conector de borde 226. El extremo proximo del sustrato 134' esta adaptado para introduccion en la ranura 228 para efectuar una conexion electrica para comunicacion entre un componente sensor soportado por la punta 100' y un aparato de interrogacion 230 asociado con la pipeta 108.

Un metodo representativo para usar una punta de pipeta, tal como la punta de pipeta 110, incluye instalar la punta de pipeta 110 insertando su extremo proximo el la estructura de recepcion cooperante de una pipeta, por ejemplo, la pipeta 102 en la figura 1. La pipeta 102 esta estructurada para acoplar una fuente de presion (aspiracion) de movimiento de fluido al orificio 118 de una punta instalada 110. La instalacion de la punta 110 en la pipeta 102 tambien pone un sensor de base electrica de la punta 110 en comunicacion con el aparato de interrogacion electrica asociado con la pipeta 102. El extremo distal 114 de la punta 110 se sumerge en un recipiente de fluido a granel, tal como un vial de 1,5 ml, y se extrae una muestra para iniciar el analisis del fluido. Despues de la terminacion del analisis, se desecha la punta 110. A los efectos de esta descripcion, se preve que el termino “analisis” incluya uno o mas de: aspirar o dispensar uno o varios volumenes, detectar y/o contar partfculas, determinar el caudal de muestra, y analogos. Tfpicamente, los datos recogidos del componente sensor son manipulados y se presentan en la pantalla 106, y pueden ser transferidos a un ordenador para posterior analisis o almacenamiento.

Una pipeta preferida 102 es capaz de generar un exceso de aspiracion pulsando simplemente el embolo 104. El exceso de aspiracion puede reducirse entonces (por ejemplo, por electronica, uno o varios transductores de presion, y la estructura de valvula asociada con la pipeta 102), para aplicar un perfil de presion deseado con el tiempo al orificio 118. Un perfil de presion representativo para una prueba util se ilustra en la figura 12.

Con referencia a la figura 12, en A, se aplica una presion de aspiracion relativamente baja (por ejemplo, aproximadamente 10” de agua) a una punta de pipeta sumergida 114 para aspirar una muestra completa de fluido a la punta 110 durante el incremento de tiempo entre A y B. En muchas circunstancias, la muestra de fluido parara por sf misma en la zona de deteccion de celula (agujero 158) debido a la tension superficial en el agujero pequeno. Alternativamente, puede usarse realimentacion de un electrodo para determinar la adquisicion completa de la muestra. En el incremento de tiempo entre B y C, se aplica brevemente un breve vacfo pico (por ejemplo, de

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aproximadamente 30” de agua) para aspirar el fluido a traves del agujero de interrogacion 158. ^picamente, la presion durante la prueba (de D a E) se reduce y se mantiene deseablemente sustancialmente constante (por ejemplo, a un valor seleccionado de entre aproximadamente 1-25 psi dependiendo del tamano de agujero, el fluido portador, y la(s) parffcula(s) a interrogar, entre otras variables). Un incremento de tiempo representativo durante el que se carga una muestra en una realizacion de una punta de pipeta 110 es de aproximadamente 5 segundos o menos. Un incremento de tiempo representativo en el que se aplica el vado pico es de aproximadamente 1 segundo. Dicho eso, el vado pico no siempre es necesario. Puede ser posible hacerlo con un mmimo de incluso un solo parametro de vado. Un perfil de vado deseable depende, en parte, del tamano del agujero de sensor de deteccion 158 que se use. Los agujeros mas grandes 158 pueden no requerir picos, etc. La etapa de adquisicion de datos de una prueba de recuento de parffculas en una muestra en suspension de parffculas representativa tarda aproximadamente 30 segundos.

Las puntas de pipeta actualmente preferidas, estructuradas igual que la punta de pipeta 110, usan aproximadamente 25 microlitros como el tamano de muestra. Se contempla tambien proporcionar puntas de pipeta capaces de analizar muestras de un tamano menor (incluyendo mucho menor) o mayor. Una punta de pipeta contemplada para uso en analisis de parffcula puede aspirar 50 microlitros, o incluso mucho mas. Un tamano de muestra mas grande significa en general aun mas precision (algo ventajoso), pero mas muestra (a menudo, algo inconveniente).

Una punta de pipeta operable 100 puede fabricarse usando una tecnica de coger y poner o de carrete a carrete. Actualmente se prefiere que las capas aislantes electricas se formen a partir de materiales plasticos a modo de pelfcula flexibles, incluyendo poliamidas y poliesteres tal como Mylar y Kapton, respectivamente. Los canales, como el canal 156, pueden cortarse a troquel, o maquinarse por chorro de agua o laser. Se aplican trazas conductoras electricas a porciones deseadas de una o varias capas. El agujero de interrogacion 158 de una punta de pipeta actualmente preferida 100 se perfora con laser a traves del sustrato 134 antes del montaje de capas adyacentes. Las capas se apilan ffpicamente en correspondencia y se unen. En la produccion en serie, puntas de pipeta individuales montadas 100 pueden cortarse a troquel a partir de una hoja laminada o longitud de cinta laminada. Algunas pelfculas de poliester operables se pueden obtener en el mercado de Dupont Teijin.

Los elementos de traza conductores electricos pueden formarse a partir de metal o aleaciones de metales, incluyendo aluminio, platino, oro, cobre, plata, cromo, titanio y analogos, aunque seffa suficiente cualquier otro material conductor electrico operable. Actualmente es preferible aplicar los elementos de traza sobre un sustrato de pelfcula aislante electrico para mejorar las caracteffsticas de manejo de material durante el montaje de la punta de pipeta. La aplicacion de un elemento de traza a una capa de transporte se puede llevar a cabo por electrochapado, o usando algun otro metodo de deposicion conocido, tal como tecnicas de serigraffa, tecnologfa de inyeccion de tinta, ataque qrnmico con laser, tecnicas de deposicion catodica o electrodeposicion y analogos. Tambien puede usarse metodos de micromaquinado, tal como enmascaramiento y ataque qrnmico para formular estructuras individuales de elementos de traza conductores.

En un metodo de fabricacion actualmente preferido, se preforman vfas a traves del grosor en el sustrato, y luego se imprimen los electrodos para formar un recorrido conductor electrico a traves de tales vfas. Tfpicamente, primero se imprime una traza sobre una superficie de un sustrato. A continuacion, el sustrato se imprime de nuevo desde el lado trasero, controlando con cuidado como sale la tinta por cualquier via (agujero) para evitar la conexion indeseada entre trazas. Cuando la tinta fluye a traves de la via de cada lado y se seca, se realiza una conexion electrica. La serigraffa que forma la configuracion de traza se quita despues de la impresion, y el sustrato se coloca ffpicamente en una secadora. La tinta se cura en general (al menos en cierto grado) antes de la impresion del lado trasero. Actualmente se perforan vfas pasantes con un laser (aunque se pueden formar usando otras tecnicas tal como con un troquel de regla de acero, troqueles de punzon y troqueles rotativos, etc). Los paneles impresos se secan por lo general despues de cada paso de impresion en una secadora industrial. Algunas tintas impresas se curan con luz UV. La serigraffa para la fabricacion de alto volumen puede tener lugar en un formato de rollo del tipo de lamina, o aplicaciones del tipo de alimentacion de hojas.

Una tinta conductora operable incluye una solucion de plata/cloruro de plata, tal como Dupont 5870 Ag/Ag-Cl. Se exponen otras tintas operables en la pagina web
http://www2.dupont.com/MCM/en US/PDF/biosensor- H9156101.pdf. Pueden obtenerse tintas conductoras electricas imprimibles similares de Conductive Technologies, que tiene una pagina web en
http://www.conductivetech.com. Son posibles anchuras de lmea que forman un elemento de traza, y espaciacion entre elementos de traza, de aproximadamente 0,2 mm. Se prefiere en general que la anchura y la espaciacion no sean inferiores a 0,3 mm para la mayoffa de las aplicaciones. El grosor del material depositado se controla, en alto grado, por el grosor de la serigraffa propiamente dicha.

El grosor de las cuatro capas de pelfcula fina en puntas de pipeta actualmente preferidas usadas para interrogar algunas muestras de fluido, incluyendo parffculas en suspension en un lfquido portador, es de aproximadamente 0,005 pulgadas cada una. Se contemplan mas o menos capas, y una mezcla de capas con grosores diferentes. Cada capa podffa formarse potencialmente usando pelfculas de entre, tal vez, aproximadamente 0,0005 pulgadas y 0,035 pulgadas de grosor, mas o menos. Un rango de grosor operable para algunos electrodos usados para deteccion o caracterizacion de parffculas es de entre aproximadamente 0,1 micras (0,000004 pulgadas) y

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aproximadamente 127 micras (0,005 pulgadas), mas o menos. Los electrodos estimulados 154, 190 usados en la deteccion/recuento de partfculas se disponen tipicamente de modo que tengan un area superficial relativamente grande (por ejemplo, 70 cm2) en contacto con las soluciones de muestra (que mantiene baja la impedancia de la interfaz electrodo/electrolito). El tamano (diametro) caractenstico del agujero de interrogacion es de aproximadamente 50 micras. La relacion de la longitud del agujero de interrogacion (por ejemplo,, 127 micras) al diametro puede ser importante para algunos procedimientos de caracterizacion de partfculas, y actualmente se mantiene a aproximadamente 2,5. La relacion de profundidad a anchura de canal se determina parcialmente por el grosor de cinta que se use, y en general no es un determinante importante del diseno.

Se contempla proporcionar recubrimientos superficiales en sensores estructurados segun algunos principios de la presente invencion para reducir el impacto procedente del contacto con la estructura sensora y el fluido que pasa a su traves. Tal disposicion de recubrimiento puede proporcionarse para reducir la cascada de coagulacion en muestras de sangre entera, por ejemplo. Los recubrimientos operables en sensores para uso con tales muestras de sangre incluyen Teflon, heparina y materiales a base de PRO.

Aunque la invencion se ha descrito en particular con referencia a algunas realizaciones ilustradas, no se ha previsto limitar el alcance de la invencion. La presente invencion puede realizarse en otras formas espedficas sin apartarse de su espmtu o caractensticas esenciales. Con respecto a ejemplos no limitadores, una capa puede tener una conformacion no plana, y puede extenderse solamente a lo largo de solamente una porcion de la longitud de una punta de pipeta. Las realizaciones descritas se han de considerar solamente ilustrativas y no restrictivas. Por lo tanto, el alcance de la invencion lo indican las reivindicaciones anexas mas bien que la descripcion anterior. Todos los cambios que caigan dentro del significado y rango de equivalencia de las reivindicaciones habran de quedar incluidos dentro de su alcance.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Una punta de pipeta (110) para uso al extraer una muestra de un recipiente de fluido, incluyendo la punta de pipeta (110) un cuerpo alargado (112) que se extiende entre un extremo proximo (116) y un extremo distal (114) con un recorrido de fluido (198, 200, 202, 204) a traves del cuerpo (110) que se extiende desde el extremo distal (114) hacia el extremo proximo (116), y un componente sensor (178) dispuesto para interrogar electricamente fluido que fluye a lo largo de dicho recorrido de fluido efectivo para determinar informacion acerca de dicha muestra; caracterizandose dicha punta de pipeta porque dicho cuerpo (112) incluye una pluralidad de capas (130, 132, 134, 136, 138) configuradas y dispuestas para proporcionar al menos una porcion de dicho recorrido de fluido entremedio; y

porque dicho componente sensor (178) incluye una primera traza conductora electrica (176) soportada entre capas adyacentes primera (134) y segunda (136), estando dispuesta al menos una primera porcion (178) de dicha primera traza (176) para contactar fluido que fluye a lo largo de dicho recorrido de fluido y una segunda traza conductora electrica (175 o 180) soportada entre capas adyacentes (134 y 136; o 134 y 132), estando dispuesta al menos una segunda porcion (154 o 184) de dicha segunda traza para contactar fluido que fluye a lo largo de dicho recorrido de fluido; estando espaciada dicha primera porcion y la segunda porcion a lo largo de dicho recorrido de fluido.
2. El aparato segun la reivindicacion 1, donde:

dicha primera porcion (178) y dicha segunda porcion (154) se soportan entre las mismas capas.
3. El aparato segun la reivindicacion 1, donde:

dicha primera porcion (178) y dicha segunda porcion (184) se soportan entre capas diferentes.
4. El aparato segun la reivindicacion 1, donde: dicho componente sensor (160, 178, 184, 192, 194, o 196) esta configurado y dispuesto para facilitar la determinacion del recuento volumetrico de partfculas.
5. El aparato segun la reivindicacion 1, donde:

dicho componente sensor (160, 192, 194) esta configurado y dispuesto para facilitar la determinacion del caudal de fluido a lo largo de dicho recorrido de fluido.
6. El aparato segun la reivindicacion 1, donde:

dicho componente sensor (194) esta configurado y dispuesto para detectar la presencia de un borde lfmite de fluido en una posicion conocida a lo largo de dicho recorrido de fluido.
7. El aparato segun la reivindicacion 1, donde:

una parte de dicho recorrido de fluido se define por una longitud de lumen (160) que abarca un volumen conocido; y

una porcion de una traza (192) esta dispuesta con relacion a dicha longitud de lumen como parte de una disposicion efectiva para indicar el paso a traves de dicha punta de pipeta de una cantidad de fluido incluyendo un volumen correspondiente a dicho volumen conocido.
8. El aparato segun la reivindicacion 1, donde:

dicho recorrido de fluido es una ruta tortuosa incluyendo:

una primera extension (198) que esta configurada y dispuesta para hacer que un vector de flujo de fluido se oriente sustancialmente en una direccion proxima;

una segunda extension (204) que esta configurada y dispuesta para hacer que un vector de flujo de fluido tenga un componente orientado en una direccion transversal a dicha direccion proxima; y

una tercera extension (202) que esta configurada y dispuesta para hacer que un vector de flujo de fluido se oriente sustancialmente en una direccion distal.