Progettazione e sperimentazione di un sensore di livello di liquido per strumenti automatici di analisi immunoenzimatiche con puntali intercambiabili
Autore
Fabrizio Sergi - Libera Università Campus Bio-medico di Roma - [2004-05]
Documenti
Abstract
L’uso di strumenti automatici per le analisi immunoenzimatiche è ormai routine nei maggiori laboratori di analisi, grazie alle grandi capacità diagnostiche di tali metodiche ed all’elevata precisione che è garantita dall’automazione nella realizzazione di tutte le fasi delle varie metodiche standardizzate. Scopo del presente lavoro di tesi è quello di progettare e verificare il funzionamento di un sensore pneumatico di livello di liquido da utilizzare in strumenti automatici di analisi immunoenzimatiche con puntali intercambiabili.
Gran parte degli strumenti presenti in commercio utilizzano un sistema di aspirazione e dispensazione per la diluizione di campioni e reagenti che prevede l’interfaccia con il materiale biologico in esame mediante un puntale multiuso in acciaio teflonato. Il problema del sensore di livello di liquido è in questo caso facilmente risolubile con un sensore di tipo capacitivo. Il puntale si deve immergere in provette contenenti campioni diversi; per quanto possa essere accurata la procedura di avaggio tra le due fasi non è possibile annullare la probabilità di contaminare il dato analita o il dato reagente con il materiale biologico trascinato dalla precedente diluizione, dando origine al fenomeno noto in letteratura con il nome di carry-over. Il modo più radicale per annullare tale rischio è quello di utilizzare dei puntali intercambiabili di plastica. In tal caso il sensore di livello di liquido non potrà ovviamente essere di tipo capacitivo.
Il risultato di questo lavoro di tesi è stato di realizzare un sistema che consentisse il rilevamento del livello del liquido anche per puntali in plastica, utilizzando un microcompressore rotativo, un sensore di pressione ed un blocchetto per il raccordo fluidico. Il flebile flusso d’aria inviato dalla pompa nel condotto di aspirazione terminante, alla sua estremità inferiore, nel puntale di forma conica genera una sovrapressione non appena l’estremità inferiore del puntale tocca il livello del liquido presente nella provetta. Tale sovrapressione è trasdotta in segnale elettrico dal sensore, la cui uscita in tensione è elaborata da un apposito circuito elettronico, che è in grado di comunicare al sistema controllore (microprocessore) l’avvenuto rilevamento del livello del liquido.
Tale metodologia consente il rilevamento del livello del liquido con puntali intercambiabili senza che si crei il minimo contatto tra qualsiasi componente riutilizzabile e il materiale biologico oggetto d’esame, scongiurando così ogni rischio di carry-over da campione.
Un altro sistema messo a punto è quello del rilevamento dell’avvenuta formazione di grumo in aspirazione o in dispensazione. La geometria del puntale intercambiabile rende possibile, infatti, che aggregazioni di particelle solide presenti nel materiale biologico ostruiscano l’estremità inferiore dello stesso, invalidando la precisione dell’aspirazione o della dispensazione in questione. Rilevate con il sensore l’eventuale epressione generata dall’otturazione del foro in aspirazione o l’eventuale sovrapressione relativa all’ostruzione durante la dispensazione, è stato possibile creare dei segnali di tipo logico che consentissero di comunicare al sistema tali malfunzionamenti.
La stesura del lavoro è strutturata in cinque capitoli.
Nel primo capitolo si vogliono dare gli elementi basilari riguardanti le analisi immunoenzimatiche ed in particolare i metodi Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay (ELISA) ed ImmunoFluorescence Assay (IFA) che sono quelli consentiti dagli strumenti sui quali entrerà in funzione il dispositivo progettato.
Nel secondo capitolo vengono descritti con un certo dettaglio gli analizzatori automatici per analisi immunoenzimatiche e, in particolare, l’AP22 Speedy IF prodotto dalla DAS srl, presso i cui laboratori è stato svolto il lavoro di progettazione e sperimentazione del dispositivo.
Nel terzo capitolo vengono descritte le varie modalità di contaminazione che hanno luogo in tali analizzatori automatici, tali da rendere necessario in alcuni casi l’utilizzo di puntali intercambiabili.
Nel quarto capitolo viene descritto il dispositivo progettato e realizzato in tutte le parti che lo compongono: sistema fluidico, sensore di pressione e circuito elettronico per l’elaborazione del segnale.
Il quinto capitolo completa il lavoro con la descrizione dei risultati sperimentali ottenuti e con un’analisi critica delle eventuali modalità di utilizzo del dispositivo realizzato.
Gran parte degli strumenti presenti in commercio utilizzano un sistema di aspirazione e dispensazione per la diluizione di campioni e reagenti che prevede l’interfaccia con il materiale biologico in esame mediante un puntale multiuso in acciaio teflonato. Il problema del sensore di livello di liquido è in questo caso facilmente risolubile con un sensore di tipo capacitivo. Il puntale si deve immergere in provette contenenti campioni diversi; per quanto possa essere accurata la procedura di avaggio tra le due fasi non è possibile annullare la probabilità di contaminare il dato analita o il dato reagente con il materiale biologico trascinato dalla precedente diluizione, dando origine al fenomeno noto in letteratura con il nome di carry-over. Il modo più radicale per annullare tale rischio è quello di utilizzare dei puntali intercambiabili di plastica. In tal caso il sensore di livello di liquido non potrà ovviamente essere di tipo capacitivo.
Il risultato di questo lavoro di tesi è stato di realizzare un sistema che consentisse il rilevamento del livello del liquido anche per puntali in plastica, utilizzando un microcompressore rotativo, un sensore di pressione ed un blocchetto per il raccordo fluidico. Il flebile flusso d’aria inviato dalla pompa nel condotto di aspirazione terminante, alla sua estremità inferiore, nel puntale di forma conica genera una sovrapressione non appena l’estremità inferiore del puntale tocca il livello del liquido presente nella provetta. Tale sovrapressione è trasdotta in segnale elettrico dal sensore, la cui uscita in tensione è elaborata da un apposito circuito elettronico, che è in grado di comunicare al sistema controllore (microprocessore) l’avvenuto rilevamento del livello del liquido.
Tale metodologia consente il rilevamento del livello del liquido con puntali intercambiabili senza che si crei il minimo contatto tra qualsiasi componente riutilizzabile e il materiale biologico oggetto d’esame, scongiurando così ogni rischio di carry-over da campione.
Un altro sistema messo a punto è quello del rilevamento dell’avvenuta formazione di grumo in aspirazione o in dispensazione. La geometria del puntale intercambiabile rende possibile, infatti, che aggregazioni di particelle solide presenti nel materiale biologico ostruiscano l’estremità inferiore dello stesso, invalidando la precisione dell’aspirazione o della dispensazione in questione. Rilevate con il sensore l’eventuale epressione generata dall’otturazione del foro in aspirazione o l’eventuale sovrapressione relativa all’ostruzione durante la dispensazione, è stato possibile creare dei segnali di tipo logico che consentissero di comunicare al sistema tali malfunzionamenti.
La stesura del lavoro è strutturata in cinque capitoli.
Nel primo capitolo si vogliono dare gli elementi basilari riguardanti le analisi immunoenzimatiche ed in particolare i metodi Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay (ELISA) ed ImmunoFluorescence Assay (IFA) che sono quelli consentiti dagli strumenti sui quali entrerà in funzione il dispositivo progettato.
Nel secondo capitolo vengono descritti con un certo dettaglio gli analizzatori automatici per analisi immunoenzimatiche e, in particolare, l’AP22 Speedy IF prodotto dalla DAS srl, presso i cui laboratori è stato svolto il lavoro di progettazione e sperimentazione del dispositivo.
Nel terzo capitolo vengono descritte le varie modalità di contaminazione che hanno luogo in tali analizzatori automatici, tali da rendere necessario in alcuni casi l’utilizzo di puntali intercambiabili.
Nel quarto capitolo viene descritto il dispositivo progettato e realizzato in tutte le parti che lo compongono: sistema fluidico, sensore di pressione e circuito elettronico per l’elaborazione del segnale.
Il quinto capitolo completa il lavoro con la descrizione dei risultati sperimentali ottenuti e con un’analisi critica delle eventuali modalità di utilizzo del dispositivo realizzato.
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