Dispositivo perfeccionado de análisis de muestras por electroforesis multicapilar con termo-regulación sólido/sólido.

Dispositivo de análisis de muestras por electroforesis, del tipo que comprende:

* una multiplicidad de capilares (1-i) que comprenden unos primer (2) y segundo (3) extremos opuestos,

* unos medios de recepción (5, 6) dispuestos para alojar al menos una parte central (7) de dichos capilares, fuera de dichos extremos (2, 3), y

* unos medios de regulación (24) apropiados para cooperar con dichos medios de recepción (5, 6) para asegurar una regulación de temperatura de los capilares (1),

caracterizado por que dichos medios de recepción (5, 6) comprenden una multiplicidad de cartuchos (9-i) independientes, de manera que pueden ser sustituidos independientemente unos de otros, comprendiendo cada cartucho una unidad (5-i) realizada en un material térmicamente conductor, eléctricamente aislante y destinado a recubrir estrechamente la parte central (7) de un capilar (1-i), y

por que dichos medios de regulación son llevados por una tapa (23) térmicamente conductora, situada por encima de los cartuchos, y en contacto con éstos, de manera que se asegure un intercambio de calorías con el conjunto de los cartuchos (9-i) por vía sólido/sólido, y regular así la temperatura de dichos capilares (1-i).

Dispositivo perfeccionado de análisis de muestras por electroforesis multicapilar con termo-regulación sólido/sólido.

La invención se refiere al campo del análisis de muestras por electroforesis capilar multicanales.

Se refiere más particularmente a los dispositivos que comprenden, por una primera parte, una multiplicidad de capilares para el análisis en paralelo de muestras, por una segunda parte, unos medios de recepción que permiten alojar al menos la parte central de los capilares, fuera de sus extremos, y por una tercera parte, unos medios de regulación que cooperan con los medios de recepción para asegurar una regulación de la temperatura de los capilares.

En la patente US n° 5.45.172 se describe particularmente un dispositivo de este tipo. Los capilares de este dispositivo están alojados en una cubierta hueca en el Interior de la cual circula un fluido caloportador para la termorregulación.

Este modo de regulación de temperatura requiere un circuito hidráulico complejo que comprende al menos una bomba, un depósito de fluido, unos medios de estanqueldad, unos medios de regulación de caudal de fluido, así como eventualmente un ¡ntercamblador de calor.

Un circuito de este tipo aumenta el volumen del dispositivo, necesita un mantenimiento regular y perturba los capilares como consecuencia de las turbulencias que reinan en el Interior de la cubierta.

Por otra parte, este tipo de regulación por fluido no es satisfactoria en materia de reproductividad entre capilares.

Por otra parte, el remplazo de un capilar defectuoso se vuelve difícil como consecuencia de que todos los capilares están alojados en la misma cubierta.

Por último, este tipo de dispositivo Impone numerosas manipulaciones, particularmente de las muestras a analizar, que prohíben unas cadencias de análisis suficientes para una utilización en un laboratorio de química clínica.

Se han propuesto otras soluciones, como por ejemplo en el documento US n° 5.413.686, pero no aportan una completa satisfacción.

El documento WO-A-98/14773 describe un aparato de electroforesis capilar que comprende un cartucho equipado con varios capilares paralelos y con un elemento termoeléctrico de mando de la temperatura de estos capilares. El documento US-A-5.85.757 describe un aparato de electroforesis capilar que comprende dos placas termoconductoras entre las cuales está montado un capilar, estando las placas equipadas con elementos con efecto Peltier.

La invención tiene entonces por fin resolver todo o parte de los inconvenientes citados precedentemente.

A tal efecto propone un dispositivo según la reivindicación 1 en el que los medios de recepción de los capilares comprenden una multiplicidad de unidades independientes que recubren estrechamente la parte central del capilar y se están realizadas en un material térmicamente conductor y eléctricamente aislante, y por otra parte, los medios de regulación térmica están dispuestos para asegurar un intercambio de calorías con las unidades, por vía sólido/sólido, de manera que regulan la temperatura de los capilares a través de estas unidades.

Se entiende en la presente memoria por "recubrir estrechamente" el hecho de que el material de la unidad está en contacto de superficie con la cubierta externa de los capilares. Por otra parte, se entiende por "vía sólido/sólido" el hecho de que el intercambio térmico se efectúa por transferencia de una superficie sólida hacia otra superficie sólida, y no de una superficie sólida hacia una superficie líquida o gaseosa.

Esto asegura una regulación térmica muy eficaz, y permite remplazar cualquier capilar defectuoso independientemente de los otros.

En un modo de realización ventajoso, se prevén unos medios de unión formados por paredes térmicamente conductoras que definen unos alojamientos para recibir estrechamente las unidades. Más preferentemente aún, estos medios de unión están constituidos por una multiplicidad de sub-medios de unión independientes, que comprenden al menos tres paredes sustancialmente perpendiculares entre sí y que conservan una abertura para el alojamiento de una unidad, constituyendo cada sub-medio de unión con su unidad un cartucho independiente.

La unidad puede estar realizada en resina, por ejemplo de tipo STYCAST (marca registrada por la compañía National Search and Chemical Company). Puede ser flexible o rígida. La misma puede estar formada antes de su introducción en el alojamiento provisto por los medios de unión, o bien inyectada directamente en este alojamiento. Por otra parte, esta unidad puede ser extraíble o no, según su modo de realización.

Según otra característica de la invención, se prevén unos medios de detección capaces de proporcionar informaciones sobre las muestras que circulan en cada capilar, en una zona elegida.

Preferentemente, estos medios de detección comprenden una fuente que emite una radiación luminosa a una longitud de onda elegida, un detector de radiación luminosa, una multiplicidad de primeras fibras ópticas que comprenden cada una un primer extremo que recibe la radiación luminosa y un segundo extremo que emite la radiación luminosa a nivel de la zona elegida de un capilar, y una multiplicidad de segundas fibras ópticas que comprenden cada una un primer extremo que recibe la radiación luminosa resultante de la primera fibra óptica asociada, después de la interacción con los constituyentes de las muestras que circulan en el capilar en la zona elegida, y un segundo extremo que suministra al detector esta radiación luminosa que ha interactuado.

Dicho detector podrá estar ventajosamente en la forma de un dispositivo con acoplamiento de carga (CCD), que consta de una multiplicidad de elementos de detección acoplados cada uno al segundo extremo de una segunda fibra óptica. Se entiende en la presente memoria por "elemento" uno o varios píxeles de detección. La detección se efectúa con la ayuda de un detector único, de manera simultánea sobre los diferentes capilares, de modo que el coeficiente de respuesta del detector es sustancialmente constante cualquiera sea el capilar, permitiendo de este modo mejorar notablemente la reproductibilidad del análisis de un capilar al otro.

De manera preferida, los capilares comprenden, a nivel de su zona elegida, una sección interna transversal de mayor superficie que la de sus otras partes. Esto se puede obtener utilizando ya sea capilares acoplados, de dimensiones diferentes, o bien capilares "de burbuja", del tipo del descrito en la patente US n° 5.61.361 y comercializado por la compañía Agilent Technologies. De esta forma, el trayecto óptico de la onda luminosa en el capilar es alargada, lo cual permite mejorar notablemente la sensibilidad de la detección.

Según incluso otra característica opcional de la invención, se prevén unos primer y segundo depósitos equipados cada uno con un único primer o segundo electrodos y capaces de recibir respectivamente los primeros y segundos extremos de los capilares, así como unos medios de alimentación eléctrica de alta tensión que permiten Instaurar una diferencia de potencial elegida entre los primer y segundo electrodos. Todos los primeros extremos de los capilares se colocan de este modo sustancialmente a una misma profundidad en el fluido de análisis, y la distribución del campo eléctrico sobre los extremos es homogénea y sustanclalmente simétrica, lo cual permite mejorar aún la reproductibilidad de los análisis.

Preferentemente, se prevén unos medios capaces de Instaurar una diferencia de presión elegida, positiva (sobrepresión) o negativa (depresión), entre los primer y segundo depósitos, de manera que la circulación (generalmente de un líquido, pero podría tratarse de un gas, por ejemplo para desatascar un capilar) se pueda efectuar desde el primer depósito hacia el segundo depósito, e Inversamente. Esto permite una limpieza de los capilares bajo presión, preferentemente a contracorriente, y en consecuencia, una reducción notable de la duración de la limpieza de los capilares, sumada a una mejora de la calidad de esta limpieza.

La invención se refiere también a un procedimiento de análisis de muestras por electroforesis capilar que utiliza el dispositivo reivindicado, que comprende al menos las siguientes etapas:

introducir unas muestras en una multiplicidad de capilares que presentan cada uno una parte central incorporada estrechamente en una unidad Independiente realizada en un material térmicamente conductor y eléctricamente aislante,

aplicar una diferencia de potencial elegida entre los extremos opuestos de los capilares, para separar los constituyentes de las muestras, regulando al mismo tiempo la temperatura de los capilares... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de análisis de muestras por electroforesis, del tipo que comprende:

* una multiplicidad de capilares (1-i) que comprenden unos primer (2) y segundo (3) extremos opuestos,

* unos medios de recepción (5, 6) dispuestos para alojar al menos una parte central (7) de dichos capilares, fuera de dichos extremos (2, 3), y

* unos medios de regulación (24) apropiados para cooperar con dichos medios de recepción (5, 6) para asegurar una regulación de temperatura de los capilares (1),

caracterizado por que dichos medios de recepción (5, 6) comprenden una multiplicidad de cartuchos (9-i) independientes, de manera que pueden ser sustituidos independientemente unos de otros, comprendiendo cada cartucho una unidad (5-i) realizada en un material térmicamente conductor, eléctricamente aislante y destinado a recubrir estrechamente la parte central (7) de un capilar (1-i), y

por que dichos medios de regulación son llevados por una tapa (23) térmicamente conductora, situada por encima de los cartuchos, y en contacto con éstos, de manera que se asegure un intercambio de calorías con el conjunto de los cartuchos (9-i) por vía sólido/sólido, y regular así la temperatura de dichos capilares (1-i).

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que cada cartucho (9-i) comprende además unos medios de unión (6-i) formados por paredes (8) térmicamente conductoras y apropiados para definir unos alojamientos (63) destinados a recibir cada uno, estrechamente, la unidad (5-i) de este cartucho.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que dichos cartuchos (9-i) tienen una forma curvada.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que dichas unidades (5-i) están realizadas en un material de resina.

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado por que dicha resina es de tipo STYCAST.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que comprende unos medios de detección (26, 29, 32) dispuestos para proporcionar informaciones sobre las muestras que circulan en una zona elegida (4) de cada capilar (1-i).

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado por que dichos medios de detección comprenden:

* una fuente de luz (25) apropiada para proporcionar una radiación luminosa de una longitud de onda elegida,

* un detector de radiación luminosa (32),

* una multiplicidad de primeras fibras ópticas (26-i) que comprenden cada una un primer extremo (27) apropiado para recibir dicha radiación luminosa y un segundo extremo (28) apropiado para enviar dicha radiación luminosa a nivel de la zona elegida (4) de un capilar (1-i), y

* una multiplicidad de segundas fibras ópticas (29-i) que comprenden cada una un primer extremo (3) apropiado para recoger la radiación luminosa procedente de la primera fibra óptica asociada (26-i), después de la interacción con los constituyentes de la muestra que circula en dicho capilar (1-i) en la zona elegida (4), y un segundo extremo (31) para suministrar a dicho detector (32) la radiación luminosa que ha interactuado.

8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado por que dicho detector (32) es un dispositivo de acoplamiento de carga (CCD), que comprende una multiplicidad de elementos de detección acoplados cada uno a un segundo extremo (31-i) de una segunda fibra óptica (29-i).

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado por que dichos capilares (1-i) comprenden, a nivel de la zona elegida (4), una sección interna transversal de mayor superficie que la de sus otras partes.

1. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que comprende unos medios de acoplamiento (12-i) que comprenden una multiplicidad de primeros alojamientos (13) apropiados cada uno para recibir dicha zona elegida (4) de un capilar (1-i) con vistas a su inmovilización en un emplazamiento de inmovilización elegido, y una multiplicidad de segundos (14) y terceros (15) alojamientos, formados de manera sustancialmente perpendicular a dichos primeros alojamientos (13) y que desembocan en éstos a nivel del emplazamiento de inmovilización, estando cada segundo alojamiento (14) dispuesto para recibir un segundo extremo (28) de primera fibra óptica (26) y estando cada tercer alojamiento (15) dispuesto para recibir un primer extremo (3) de segunda fibra óptica (29).

11. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que dichos segundos extremos (28) de las primeras fibras ópticas (26) y dichos primeros extremos (3) de las segundas fibras ópticas (29) están provistos de un terminal (16) para el acoplamiento a los segundos y terceros alojamientos de los medios de acoplamiento (12), respectivamente.

12. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 y 11, caracterizado por que dichos medios de acoplamiento (12) comprenden una multiplicidad de elementos acopladores (12-i) apropiados cada uno para acoplar un capilar (1-i) a una primera (26-¡) y una segunda (29-i) fibra óptica.

13. Dispositivo según la reivindicación 12 en combinación con una de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado por que un extremo del cartucho (9-i), por el cual desemboca el segundo extremo (3) de capilar (1-i), está dispuesto para recibir una parte al menos de un elemento acoplador (12-i), de modo que dicho elemento acoplador se solidarice a dicho cartucho.

14. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por que comprende además:

* un primer depósito (38) provisto de un primer electrodo (46) y un segundo depósito (34) provisto de un segundo electrodo (35), siendo dichos primer y segundo depósitos apropiados para recibir respectivamente los primeros (2) y segundos (3) extremos de los capilares (1-i), y

* unos medios de alimentación eléctrica apropiados para instaurar una diferencia de potencial elegida entre los primer y segundo electrodos.

15. Dispositivo según la reivindicación 14, caracterizado por que comprende unos medios (36) apropiados para instaurar una diferencia de presión elegida, positiva o negativa, entre dichos primer (38) y segundo depósito (34), siendo dicha diferencia elegida de manera que se instaure una circulación del primer depósito (38) hacia el segundo depósito (34) o del segundo depósito (34) hacia el primer depósito (38).

16. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 y 11 en combinación con una de las reivindicaciones 14 y 15, caracterizado por que dichos medios de acoplamiento (12) están dispuestos para ser ensamblados, con estanqueidad, a dicho segundo depósito (34), de modo que dichos segundos extremos (3) de los capilares (1-i) se encuentran inmovilizados con respecto a este segundo depósito (34).

17. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado por que dichos medios de regulación comprenden al menos una unidad Peltier (24) apropiada para asegurar dicho intercambio de calorías por vía sólido/sólido, y en particular dos unidades.

18. Dispositivo según una de las reivindicaciones 14 a 17, caracterizado por que comprende unos medios de desplazamiento (42, 54) dispuestos para desplazar dicho primer depósito (38) entre una primera posición de reposo y una posición de análisis (PA) en la que dichos primeros extremos (2) de los capilares (1-i) están alojados en el interior del primer depósito (38).

19. Dispositivo según la reivindicación 18, caracterizado por que dichos medios de desplazamiento (42, 54) están dispuestos asimismo para desplazar un medio de soporte (51 -j) de una multiplicidad de cúpulas (5-ij), siendo cada cúpula (5-¡j) apropiada para recibir una muestra a analizar, eventualmente diluida, entre una posición de espera (PW) y dicha posición de análisis (PA) en la que cada primer extremo (2) de capilar (1-j) está alojado en el interior de una cúpula (**-¡) con vistas a la introducción, en dicho capilar (1-i), de la muestra que contiene.

2. Dispositivo según la reivindicación 19, caracterizado por que la posición de análisis (PA) está situada sustancialmente por encima de la posición de espera (PW), y por que dichos medios de desplazamiento (42, 54) comprenden un transportador (42) apropiado para ser arrastrado, por una parte, en rotación entre la primera posición de reposo (P1) y la posición de espera (PW) y, por otra parte, en traslación axial entre la posición de análisis (PA) y la posición de espera (PW).

21. Dispositivo según una de las reivindicaciones 19 y 2, caracterizado por que dichos medios de desplazamiento (42, 56) comprenden además un medio de transferencia (54) apropiado para desplazar dicho medio de soporte de cúpulas (51) entre dicha posición de espera (PW) y una segunda posición de reposo (P2).

22. Dispositivo según la reivindicación 21, caracterizado por que comprende unos medios de aprovisionamiento (44) apropiados para transportar secuencialmente una pluralidad de medios de soporte de cúpulas (51) entre una posición de introducción (Pl) y dicha segunda posición de reposo (P2).

23. Dispositivo según una de las reivindicaciones 21 y 22, caracterizado por que dichos medios de transferencia están dispuestos para desplazar cada medio de soporte de cúpulas (51) entre dicha posición de reposo (P2) y una tercera posición de reposo (P3), y por que comprende unos medios de evacuación (45) apropiados para transportar

secuencialmente una pluralidad de medios de soporte de cúpulas (51) entre la tercera posición de reposo (P3) y una posición de evacuación (PO).

24. Dispositivo según una de las reivindicaciones 22 y 23, caracterizado por que dichos medios de aprovisionamiento comprenden una primera cinta deslizante (44) accionada por un motor (61) y apropiada para asegurar el traslado entre la posición de introducción (Pl) y la segunda posición de reposo (P2), y por que dichos medios de evacuación comprenden una segunda cinta deslizante (45) accionada por un motor (64) y apropiada para asegurar el traslado entre la tercera posición de reposo (P3) y la posición de evacuación (PO).

25. Dispositivo según una de las reivindicaciones 22 a 24, caracterizado por que dichos medios de aprovisionamiento (44) y dichos medios de evacuación (45) están dispuestos para recibir al menos dos medios de soporte de cúpulas (51).

26. Dispositivo según una de las reivindicaciones 19 a 25, caracterizado por que cada medio de soporte de cúpulas (51) está solidarizado a un soporte (39) que comprende una multiplicidad de tubos (4-i), en número igual al de las cúpulas (5-i), conteniendo cada tubo (4-i) una muestra destinada a ser transferida a una cúpula (5-i) asociada en el mismo soporte (39).

27. Dispositivo según la reivindicación 26, caracterizado por que comprende unos medios de "pipeteado-dilución" (57) dispuestos para extraer secuencialmente, a nivel de la segunda posición de reposo (P2), la muestra contenida en cada tubo (4-i), y después diluir esta muestra con un diluyente elegido, y colocar la muestra diluida en la cúpula (5-i) asociada en el soporte (39).

28. Dispositivo según una de las reivindicaciones 14 a 27, caracterizado por que comprende unos medios de alimentación de líquidos apropiados para alimentar cada depósito (34, 38) con solución de limpieza después de cada análisis de muestras y para alimentar cada depósito (34, 38) con solución tampón antes de cada análisis.

29. Procedimiento de análisis de muestras por electroforesis capilar que utiliza un dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende al menos las siguientes etapas:

* introducir unas muestras en una multiplicidad de capilares (1-i) que presentan cada uno una parte central (7) incorporada estrechamente en una unidad independiente (5-i) realizada en un material térmicamente conductor y eléctricamente aislante,

* aplicar una diferencia de potencial elegida entre los extremos opuestos de los capilares, para separar los constituyentes de las muestras, regulando al mismo tiempo la temperatura de los capilares (1-i) por intercambio de calorías, por vía sólido/sólido, entre dichas unidades (5-i) y los medios de regulación (24), y

* detectar dichos constituyentes en una zona elegida (4) de dichos capilares.

3. Procedimiento según la reivindicación 29, caracterizado por que la regulación se efectúa por efecto Peltier.