BR112014004750B1 - Dispositivo destinado para a manipulação de objetos presentes em um canal dentro de um fluido, montagem, método para a manipulação de objetos presentes em um canal por meio de um gerador de ondas acústicas, método para a aquisição de pelo menos uma imagem de objetos presentes dentro de um canal, e método para a medição da norma e/ou direção e/ou sentido do vetor de velocidade de objetos que estão presentes em um canal - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO DESTINADO PARA A MANIPULAÇÃO DE OBJETOS PRESENTES EM UM CANAL DENTRO DE UM FLUIDO, MONTAGENS E MÉTODO PARA MANIPULAR 05 MESMOS POR MEIO DE UM GERADOR DE ONDAS ACÚSTICAS A presente invenção se refere a um dispositivo (1) destinado para a manipulação de objetos (O) presentes em um canal (2) dentro de um fluido (F), em particular um líquido. O dispositivo compreende: um canal (2) estendendo-se ao longo de um eixo longitudinal (X), dito canal (2) possuindo uma seção transversal com uma largura L) medida ao longo de um primeiro eixo transversal (Y) e uma espessura medida ao longo de um segundo eixo transversal (Z) perpendicular ao primeiro, dita largura (_) sendo maior ou igual à espessura, e dito canal compreendendo primeira (3) e segunda (4) paredes ao longo do segundo eixo transversal (Z); e um gerador de onda acústica (1 O) operando em uma frequência f que é diferente de uma frequência de ressonância f0 do canal (2) ao longo do segundo eixo transversal (Z).

Description

[001] A presente invenção refere-se a dispositivos para manipularobjetos por meio de um campo de força acústica dentro de um canal, notavelmente um microcanal.

Estado da técnica

[002] Acustoforese pode ser usada para manipular e classificarpartículas por meio de uma força acústica. Na técnica convencional, conhecida no estado da técnica, pelo menos um nó de pressão acústica é criado em uma dada posição ao longo de uma dimensão (comprimento, largura ou espessura) de um canal provendo uma condição de ressonância para a onda acústica.

[003] A presente invenção provê liberdade da restrição sobre aposição do nó de pressão imposta pela condição de ressonância.

[004] WO 2006/095117 descreve um dispositivo de separação defluido em que um campo de força acústica pode ser gerado.

[005] WO 98/17373 e WO 02/072234 descrevem métodos deseparação de partículas pela aplicação de um campo de força acústica, levando à formação de uma onda estacionária dentro de um canal.

[006] O artigo de Dron et al., “Parametric study of acousticfocusing of particles in a micro-channel in the perspective to improve micro- PIV measurements” (Microfluid Nano-fluid (2009) 7: 857-867) descreve a utilidade de focalização acústica pela formação de uma onda estacionária em um canal para melhorar medição por micro-PIV.

[007] WO 2009/071733 descreve a focalização de partículas aolongo da largura de um microcanal pelo uso de um transdutor acústico que opera em frequências correspondentes a frequências de ressonância de dito microcanal.

[008] WO 2006/032703 descreve um método para separarpartículas por modificação ("comutação") da frequência aplicada a partir de uma frequência de ressonância de um canal para outro.

[009] O artigo de Glynne-Jones et al., “Mode-switching: A newtechnique for electronically varying the agglomeration position in an acoustic particle manipulator” (Ultrasonics 50 (2010) 68-75) descreve a possibilidade de deslocar a altura da focalização acústica ao longo de parte da altura de um canal modificando rapidamente a frequência de operação de uma frequência de ressonância de dito canal para outro.

[0010] O artigo de Svennebring et al., “Selective Bioparticle Retention and Characterization in a Chip-Integrated Confocal UltrasonicCavity” (J. Biotech. Bioeng, 103, 323-328 (2009)) descreve a possibilidade de manipulação de células através da operação em uma frequência de ressonância de uma cavidade.

[0011] O artigo de Petersson et al., “Separation of lipids from blood utilizing ultrasonic standing waves in microfluidic channels” (Analyst,2004, 129, 938-943) descreve a separação de lipídios do sangue através da formação de uma onda estacionária acústica.

[0012] O artigo de Lipkens et al., “The Effect of Frequency Sweeping and Fluid Flow on Particle Trajectories in Ultrasonic Standing Waves” (IEEE Sensors Journal, Vol. 8, No. 6, junho de 2008, 667-677) descreve uma simulação do efeito produzido por uma variação da frequência de operação de um transdutor gerando um campo de força acústica ao longo do comprimento de um macrocanal.

[0013] Inúmeros métodos de acustoforese conhecidos no presente momento são gravemente limitados pela posição dos nós de pressão, que é ditada pela condição de ressonância.

[0014] Se um fator de contraste de impedância acústica negativo (tal como uma bolha, lipídio ou lipossoma) estiver presente, as partículas irão migrar em direção aos antinós de pressão.

[0015] Há também um documento conhecido, WO 2004/030800, que descreve o uso de um dispositivo para promover fenômenos de mistura em um canal, mas não provê qualquer descrição de um fenômeno que se assemelha a focalização acústica.

[0016] Ademais, os métodos conhecidos podem não ser capazes de focalizar satisfatoriamente um grande número de objetos, notavelmente camadas de objetos, dentro de um canal.

[0017] Consequentemente, há uma necessidade de um dispositivo capaz de focalizar objetos ao longo de toda uma dimensão de um canal, e não somente em posições discretas correspondentes aos nós ou antinós de pressão produzidos quando ele é operado em uma frequência de ressonância do canal.

[0018] Há uma necessidade de prover um dispositivo capaz de focalizar grandes números de objetos, e notavelmente camadas de objetos, dentro de um canal.

[0019] Há uma necessidade de prover um dispositivo que permita que a posição de focalização de objetos seja variada como uma função de uma característica e/ou da posição dos objetos dentro de um canal.

[0020] Há também uma necessidade de prover um dispositivo que permite a medição melhorada da norma e/ou direção e/ou o sentido do vetor velocidade de objetos presentes dentro de um canal.

[0021] A presente invenção destina-se a satisfazer algumas ou todas as necessidades supramencionadas.

Resumo

[0022] Em um primeiro de seus aspectos, a invenção refere-se a um dispositivo destinado para a manipulação de objetos presentes em um canal dentro de um fluido, notavelmente um líquido, incluindo:i. um canal estendendo-se ao longo de um eixo longitudinal, ocanal tendo uma seção transversal com uma largura medida ao longo de um primeiro eixo transversal e uma espessura medida ao longo de um segundo eixo transversal perpendicular ao primeiro, a largura sendo maior ou igual à espessura, o canal tendo primeira e segunda paredes ao longo do segundo eixo transversal,ii. um gerador de onda acústica que gera ondas acústicas apartir de pelo menos uma de ditas paredes,dito gerador de onda acústica operando em uma frequência f que é diferente de uma frequência de ressonância f0 do canal ao longo do segundo eixo transversal.

[0023] O termo "eixo longitudinal do canal" significa a linha que une o conjunto de centros de gravidade das seções trasnversais do canal. O eixo longitudinal do canal pode ser reto ou curvo e pode estar contido em um plano que pode ser um plano de simetria para algumas ou todas as seções transversais do canal.

[0024] A espessura e do canal é igual à distância, medida ao longo do segundo eixo transversal, separando a primeira e segunda paredes.

[0025] A expressão "f0 sendo uma frequência de ressonância do canal ao longo do segundo eixo transversal" significa que f0 é tal que a espessura e do canal, medida em uma dada posição ao longo do eixolongitudinal do canal, é determinada por

onde n é um número inteiro

onde czdenota a velocidade do som no fluido presente dentro do canal, na temperatura do fluido, por exemplo, 20°C. Em outras palavras, a frequência f0 é igual à frequência teórica que, em uma dada posição ao longo do eixo longitudinal do canal, satisfaz a condição de ressonância da onda acústica no canal e dá origem à formação de uma onda estacionária ao longo de seu segundo eixo transversal, em outras palavras, ao longo de sua espessura.

[0026] Os inventores demonstraram experimentalmente a possibilidade de variar a posição de focalização acústica ao longo de uma grande parte da espessura do canal. Esse efeito foi atingido através da geração de uma onda acústica na espessura de dito canal e variação da frequência de operação do gerador de onda acústica entre frequências diferentes, cada uma diferente de uma frequência de ressonância de dito canal ao longo de seu segundo eixo transversal.

[0027] Sem desejar estar limitado por qualquer explicação ou teoria, os inventores consideram que, através da geração de um campo de força acústica ao longo da espessura ao invés de ao longo da largura como em WO 2009/071733, pode ser possível limitar o efeito de acoustic streaming.

[0028] Consequentemente, a presente invenção oferece liberdade da limitação a locais discretos para as posições de focalização e, assim, constitui em uma grande inovação no campo de manipulação de objetos dentro de um canal por meio de um campo de força acústica.

[0029] Vantajosamente, pelo menos uma camada de objetos é formada por focalização acústica.

[0030] Também vantajosamente, pelo menos um extremo de pressão acústica é formado dentro do fluido pelas ondas acústicas geradas.

[0031] A camada de objetos é preferencialmente focalizada em um extremo de pressão acústica (um nó ou antinó acústico) é formada dentro do fluido pelas ondas acústicas geradas. Por exemplo, uma pluralidade de camadas de objetos distintos é formada, cada uma dessas camadas estando presente em um extremo de pressão acústica distinto.

[0032] A camada de objetos que é formada pode ter um formato que é alongado ao longo do eixo longitudinal do canal e pode ser, por exemplo, oval ou retangular em formato quando vista em uma direção perpendicular ao plano de achatamento da camada. Em uma variante, a camada de objetos que é formada pode ter uma forma circular ou quadrada quando vista em uma direção perpendicular a seu plano de achatamento.

Gerador de onda acústica

[0033] O gerador de onda acústica pode, por exemplo, operar em uma frequência igual ou inferior a 10 MHz e notavelmente na faixa de 0,5 a 10 MHz.

[0034] Usando o gerador de onda acústica nessas faixas de frequência, pode ser vantajosamente possível manipular células vivas sem danificá-las.

[0035] O gerador de onda acústica preferencialmente opera em uma frequência f que é diferente de f0 e está na faixa de 0,75f0 a 1,25f0, notavelmente de 0,75f0 a 0,95f0 ou de 1,05f0 a 1,25f0.

[0036] Usando o gerador de onda acústica nessas faixas de frequência, próximo a uma frequência de ressonância, pode ser vantajosamente possível criar uma força acústica suficientemente grande para prover focalização satisfatória das partículas.

[0037] O gerador de onda acústica é preferencialmente um gerador de onda acústica de banda larga.

[0038] Uma pluralidade de geradores de onda acústica pode estar arranjada ao longo do canal e pode gerar ondas acústicas a partir de pelo menos uma da primeira e segunda paredes, ditos geradores de onda acústica possivelmente sendo posicionados, notavelmente, do mesmo lado do canal.

[0039] O uso de uma pluralidade de geradores de onda acústica é vantajoso quando o líquido flui em alta velocidade ou quando camadas de partículas grandes devem ser geradas. No primeiro caso, o tempo de vôo sob os geradores diminui conforme a velocidade do fluido aumenta. Isso pode requerer que um maior número de transdutores seja usado para atingir focalização. No segundo caso, na ausência de fluxo, por exemplo, é possível usar uma pluralidade de geradores de onda acústica para formar camadas de partículas grandes.

[0040] Quando uma pluralidade de geradores de onda acústica é usada, pelo menos um deles pode gerar uma onda acústica ao longo do primeiro eixo transversal do canal, ou seja, ao longo da largura do canal.

[0041] No último caso, a razão largura/espessura pode estar na faixa de 1 a 10, notavelmente de 1 a 3.

[0042] Aplicando um campo de força acústica ao longo daespessura e ao longo da largura, pode ser vantajosamente possível mover um conjunto de partículas, por exemplo, uma linha de partículas, em qualquer área do canal e, assim, beneficiar-se de um maior número de locais disponíveis para a focalização acústica.

[0043] O gerador de onda acústica pode ser fornecido com uma tensão sinusoidal. Em uma variante, o gerador de onda acústica pode ser fornecido com uma tensão de onda triangular ou quadrada.

[0044] O gerador de onda acústica pode ser operado por controle digital ou analógico.

[0045] O gerador de onda acústica pode, por exemplo, ser fixado à primeira e à segunda parede ou paredes do canal. Essa fixação pode ser efetuada de qualquer forma conhecida por pessoas versadas na técnica, notavelmente através de colagem.

[0046] Uma camada de material correspondente acústico pode estar presente entre o gerador de onda acústica e pelo menos uma da primeira e segunda paredes do canal.

[0047] A correspondência acústica pode ser provida usando qualquer material conhecido por pessoas versadas na técnica como adequado para esse propósito.

Canal

[0048] A espessura do canal pode ser constante ou variável com respeito ao movimento ao longo do eixo longitudinal do canal, com, por exemplo, pelo menos duas áreas localizadas em sequência axial e tendo espessuras diferentes.

[0049] O canal pode, por exemplo, ter uma espessura menor que 3 cm, ou preferencialmente menor que 1 cm, ao longo de pelo menos uma porção de seu comprimento, notavelmente ao longo de todo o seu comprimento. O canal é, por exemplo, um microcanal.

[0050] O termo "microcanal" significa um canal tendo umaespessura menor ou igual a 1 mm ao longo de todo o seu comprimento.

[0051] O canal pode ter uma espessura na faixa de 50 μm a 1 mm, preferencialmente de 100 μm a 500 μm, ao longo de pelo menos uma porção de seu comprimento, notavelmente ao longo de todo o seu comprimento.

[0052] A largura do canal pode ser constante ou variável com respeito a movimento ao longo do eixo longitudinal do canal, com, por exemplo, pelo menos duas áreas localizadas em sequência axial e tendo larguras diferentes.

[0053] O canal pode ter uma largura na faixa de 1 mm a 30 mm, preferencialmente de 5 mm a 20 mm, ao longo de pelo menos uma porção de seu comprimento, notavelmente ao longo de todo o seu comprimento.

[0054] O canal pode ter uma seção transversal substancialmente constante com respeito a movimento ao longo de seu eixo longitudinal.

[0055] O canal pode ter uma seção transversal retangular ao longo de pelo menos uma porção de seu comprimento, notavelmente ao longo de todo o seu comprimento.

[0056] Em uma variante, o canal pode ter uma seção transversal quadrada ou circular ao longo de pelo menos uma porção de seu comprimento, notavelmente ao longo de todo o seu comprimento.

[0057] O comprimento do canal, medido ao longo do eixo longitudinal, pode, por exemplo, estar na faixa de 3 mm a 10 cm, preferencialmente de 10 mm a 70 mm.

[0058] O canal pode vantajosamente ter uma razão comprimento/espessura maior ou igual a 10, por exemplo, maior ou igual a 12.

[0059] Pelo menos uma da primeira e segunda paredes, preferencialmente ambas, pode incluir, ou notavelmente consistir em, um material escolhido dentre os seguintes: vidro mineral ou orgânico, quartzo, materiais termoplásticos, notavelmente PMMA ou policarbonato, e metais. Mais geralmente, qualquer material tendo uma alta impedância acústica, isto é, uma impedância acústica pelo menos dez vezes maior do que aquela do fluido pode ser usado.

[0060] A parede voltada para a parede a partir da qual as ondas acústicas são geradas pode incluir, ou notavelmente consistir em, um material tendo uma impedância acústica pelo menos dez vezes maior do que aquela do fluido.

[0061] Usando materiais tendo uma alta impedância acústica nas paredes, é vantajosamente possível melhorar a focalização acústica de objetos através da promoção da formação de um extremo de pressão proeminente.

[0062] Em uma modalidade exemplar, pelo menos uma da primeirae segunda paredes, preferencialmente ambas, pode incluir, ou notavelmente consistir em, um vidro mineral ou orgânico ou PMMA.

[0063] O dispositivo pode, por exemplo, ser tal que o gerador de onda acústica gera ondas acústicas a partir da primeira parede do canal, que pode ser uma parede superior, e:iii. a primeira e segunda paredes incluem, ou notavelmenteconsistem em, PMMA, ouiv. a primeira e segunda paredes incluem, ou notavelmenteconsistem em, um vidro mineral ou orgânico ou v. i. a primeira parede inclui, ou notavelmente consiste em, PMMA,e a segunda parede inclui, ou notavelmente consiste em, um vidro mineral ou orgânico.

[0064] A primeira e/ou segunda paredes poderão, por exemplo, ser na forma de placas.

[0065] A primeira ou segunda paredes podem ter uma espessura na faixa de 0,5 mm a 5 mm ao longo de pelo menos uma porção de seu comprimento, notavelmente ao longo de todo o seu comprimento.

[0066] Pelo menos uma da primeira e segunda paredes, por exemplo, ambas as paredes, pode ser opaca.

[0067] Em uma variante, pelo menos uma da primeira e segunda paredes, por exemplo, ambas as paredes, pode ser transparente. O uso de paredes transparentes pode ser preferencial se for desejável adquirir imagens de objetos presentes dentro do canal, como detalhado abaixo.

[0068] A parede ou paredes opostas à parede ou paredes a partir das quais as ondas acústicas são geradas podem oscilar livremente quando o aparelho estiver em operação.

[0069] O canal pode incluir uma pluralidade de saídas, em direção às quais os objetos são seletivamente guiados de acordo com a frequência f na qual o gerador de onda acústica opera.

[0070] O tamanho ou tamanhos da saída ou saídas em direção às quais os objetos são seletivamente guiados podem ser adaptados ao tamanho de ditos objetos.

Fluidos e objetos

[0071] O fluido pode ser um fluido biológico, tal como sangue.

[0072] Em uma variante, o fluido pode ser água.

[0073] O fluido pode, por exemplo, ser transparente à radiação visível.

[0074] O fluido pode estar em repouso quando o dispositivo estiverem operação. Em uma variante, o fluido pode estar em um estado de fluxo, por exemplo, em um estado de fluxo laminar, quando o aparelho estiver em operação.

[0075] Os objetos podem ser, por exemplo, células biológicas monodispersas ou polidispersas, notavelmente células sanguíneas, por exemplo, glóbulos. No último caso, o método de acordo com a invenção pode ser usado, por exemplo, em procedimentos de triagem de ditas células biológicas.

[0076] Os objetos podem ser partículas rígidas ou deformáveis, por exemplo, partículas de poliestireno.

[0077] O tamanho médio dos objetos presentes dentro do canal pode, por exemplo, ser menor ou igual a 50 μm. O termo "tamanho médio" denota o tamanho de partícula estatístico em metade da população, chamado D50.

[0078] A frequência f na qual o gerador de onda acústica opera pode ser tal que seu comprimento de onda associado seja maior do que o tamanho médio dos objetos presentes dentro do canal, preferencialmente maior ou igual a dez vezes esse tamanho médio.

[0079] A espessura do canal pode, pelo menos em uma posição ao longo do eixo longitudinal no qual as ondas acústicas são geradas, ser maior ou igual a dez vezes o tamanho médio dos objetos presentes dentro do canal.

Sensor e sistema de controle

[0080] A invenção pode, em uma modalidade exemplar, referir-se a uma montagem que inclui um dispositivo como definido acima, ao qual os seguintes estão associados:i. um sensor que pode ser usado para medir pelo menos umacaracterística e/ou a posição dos objetos presentes no canal, dito sensor gerando um sinal como resultado dessa medição, e ii. um sistema de controle que recebe dito sinal e controla afrequência f na qual o gerador de onda acústica opera e/ou a amplitude das ondas acústicas geradas como uma função de dito sinal.

[0081] O sensor também pode ser usado para medir pelo menos uma característica do fluido, notavelmente sua velocidade de fluxo e/ou sua taxa de fluxo e/ou sua temperatura, dito sensor gerando um sinal como uma função do resultado dessa medição, e o sistema de controle recebendo dito sinal e controlando a frequência f na qual o gerador de onda acústica opera e/ou a amplitude das ondas acústicas geradas como uma função de dito sinal.

[0082] Se o fluido presente no canal estiver em um estado de fluxo, o sensor pode, por exemplo, ser colocado à montante de pelo menos um gerador de onda acústica em relação à direção do fluxo.

[0083] Em uma variante, o sensor pode ser colocado à jusante de pelo menos um gerador de onda acústica em relação à direção do fluxo.

[0084] O sensor pode, por exemplo, ser usado para medir o tamanho dos objetos. Nesse caso, o sensor pode incluir:i. uma fonte de luz, notavelmente um laser, destinada a iluminaros objetos localizados em uma dada área do canal, eii. um sistema de controle incluindo, notavelmente consistindoem, um detector de radiação luminosa, destinado a detectar a radiação emitida a partir de dita fonte de luz e difusa por ditos objetos e adaptado para produzir um sinal que é uma função do tamanho dos objetos que difundiram a radiação luminosa.

[0085] De acordo com outra modalidade exemplar, a concentração dos objetos dentro de uma dada área do canal pode ser medida pelo sensor.

[0086] O sensor pode ser, por exemplo, um contador Coulter ou um detector UV.

[0087] O sistema de controle pode incluir um computador.

[0088] O sistema de controle pode controlar um estágio de fornecimento de energia do gerador de onda acústica, por exemplo, um gerador de sinal, conectado a um estágio de amplificador.

Aquisição e processamento de imagens dos objetos presentes dentro do canal

[0089] A invenção pode, em uma modalidade exemplar, referir-se a uma montagem que inclui:i. um dispositivo como definido acima,ii. um sistema de iluminação configurado para iluminar pelomenos alguns dos objetos presentes dentro do canal, eiii. um sistema de aquisição de imagem configurado para adquirirpelo menos uma imagem de pelo menos alguns dos objetos que estão presentes dentro do canal e que são iluminados pelo sistema de iluminação,dita montagem incluindo, notavelmente, um dispositivo para processar a pelo menos uma imagem produzida pelo sistema de aquisição.

[0090] O sistema de iluminação pode ser configurado para iluminar alguns ou todos de uma camada de objetos formados por focalização acústica.

[0091] O dispositivo de processamento pode ser usado para medir a norma e/ou direção e/ou sentido do vetor de velocidade de pelo menos alguns dos objetos que estão presentes dentro do canal e que são iluminados pelo sistema de iluminação.

[0092] A montagem de acordo com a invenção pode, notavelmente, ser usada para executar um método de velocimetria por imagem de partículas (PIV).

[0093] O dispositivo para processar a pelo menos uma imagem pode, por exemplo, incluir um computador.

[0094] O dispositivo de processamento de imagem pode, por exemplo, ser configurado para calcular um coeficiente de correlação das distribuições da intensidade luminosa encontradas em pelo menos duas imagens de objetos produzidos pelo sistema de aquisição de imagem.

[0095] Os inventores verificaram que o uso dos dispositivos de focalização acústica e métodos descritos na presente invenção possibilita que medições feitas por velocimetria por imagem de partículas sejam melhoradas, notavelmente permitindo a focalização acústica dos objetos dentro do canal em uma posição precisa ao longo de toda a espessura do canal.

[0096] Independentemente, ou em combinação com o supramencionado, a presente invenção, em outro de seus aspectos, refere- se a um dispositivo destinado para a manipulação de objetos presentes em um canal dentro de um fluido, notavelmente um líquido, incluindo:i. um canal estendendo-se ao longo de um eixo longitudinal, ocanal tendo uma seção transversal com uma largura medida ao longo de um primeiro eixo transversal e uma espessura medida ao longo de um segundo eixo transversal perpendicular ao primeiro, a largura sendo maior ou igual à espessura, o canal tendo primeira e segunda paredes ao longo do segundo eixo transversal, eii. um gerador de onda acústica de banda larga que gera ondasacústicas a partir de pelo menos uma da primeira e segunda paredes.

Métodos

[0097] Independentemente ou em combinação com o supramencionado, a presente invenção, em outro de seus aspectos, refere- se a um método para manipular objetos presentes em um canal com o auxílio de um gerador de ondas acústicas, usando, notavelmente, um dispositivo ou uma montagem como definidos acima, em que:i. dito canal estende-se ao longo de um eixo longitudinal e temuma seção transversal com uma largura medida ao longo de um primeiro eixo transversal e uma espessura medida ao longo de um segundo eixo transversal perpendicular ao primeiro, a largura sendo maior ou igual à espessura, o canal tendo primeira e segunda paredes ao longo do segundo eixo transversal, eii. dito gerador de onda acústica gera ondas acústicas a partir depelo menos uma da primeira e segunda paredes e opera em uma frequência f que é diferente de uma frequência de ressonância f0 do canal ao longo do segundo eixo transversal.

[0098] O método descrito acima pode ser usado em pelo menos uma das seguintes aplicações: métodos para classificar espécies, por exemplo, partículas rígidas ou deformáveis, partículas polidispersas, células biológicas, notavelmente células sanguíneas, por exemplo, células cancerosas presentes em um espécime de sangue ou glóbulos, bactérias, emulsões coloidais ou não coloidais, proteínas ou lipossomas; métodos de diagnóstico ou análise; métodos de purificação, enriquecimento ou depleção de espécies; métodos de síntese de espécies; métodos para modificar características físicas ou químicas de espécies; métodos de pesquisa de produto medicinal; métodos para misturar ou métodos para medir coeficientes de difusão.

[0099] O método de acordo com a invenção pode, em particular, ser usado para os propósitos de separar partículas inicialmente incluídas em uma mistura de partículas polidispersas.

[00100] As diferenças de tamanho entre partículas polidispersas podem possibilitar que as partículas sejam separadas de acordo com as diferenças em sua velocidade de migração em direção ao nó de pressão acústica gerado ao longo da espessura do canal.

[00101] O método de acordo com a invenção pode possibilitar que pelo menos uma camada de objetos seja formada por focalização acústica. Em particular, o método de acordo com a invenção pode incluir uma etapa na qual pelo menos duas espécies químicas presentes na camada formada por focalização acústica são feitas para reagir.

[00102] O método de acordo com a invenção também pode permitir a coalescência de uma pluralidade de camadas de objetos, ou a fusão de filmes.

[00103] O método de acordo com a invenção também pode possibilitar que filtração sem filtro seja efetuada por focalização acústica seletiva dos objetos manipulados.

[00104] Independentemente ou em combinação com o supramencionado, a invenção, em outro de seus aspectos, refere-se a um método para manipular objetos presentes em um canal com o auxílio de um gerador de ondas acústicas, usando, notavelmente, um dispositivo como definido acima, em que:i. dito canal estende-se ao longo de um eixo longitudinal e temuma seção transversal com uma largura medida ao longo de um primeiro eixo transversal e uma espessura medida ao longo de um segundo eixo transversal perpendicular ao primeiro, a largura sendo maior ou igual à espessura, o canal tendo primeira e segunda paredes ao longo do segundo eixo transversal,ii. dito gerador de onda acústica gera ondas acústicas a partir depelo menos uma da primeira e segunda paredes e opera a uma frequência f,iii. pelo menos uma característica e/ou a posição dos objetospresentes no canal é medida por um sensor,iv. dito sensor gera um sinal como uma função do resultado dedita medição,v. dito sinal é enviado em direção a um sistema de controle oqual é usado para controlar a frequência na qual o gerador de onda acústica opera e/ou a amplitude das ondas acústicas geradas como uma função de dito sinal, evi. a frequência f na qual o gerador de onda acústica opera émodificada como uma função de dito sinal.

[00105] O método de acordo com a invenção pode incluir uma etapa de mover os objetos ao longo da espessura do canal após a modificação, como uma função do sinal gerado pelo sistema de controle, da frequência f na qual o gerador de onda acústica opera.

[00106] O método de acordo com a invenção, assim, pode vantajosamente possibilitar que a posição dos objetos seja modificada em tempo real, por exemplo, de acordo com o tamanho ou natureza dos objetos.

[00107] Assim, um método de acordo com a invenção para separar partículas polidispersas pode, por exemplo, ser executado modificando a frequência na qual o gerador de onda acústica opera e fazendo uso do fato de que partículas de diferentes tamanhos têm velocidades de relaxamento diferentes em direção aos nós.

[00108] Dito movimento dos objetos pode ocorrer entre uma primeira posição, diferente de uma posição de focalização acústica de ditos objetos, e uma segunda posição, diferente da primeira, a qual é uma posição de focalização acústica de ditos objetos. Esse movimento pode, notavelmente, ocorrer se a medição feita pelo sensor for desempenhada antes que os objetos tenham sido submetidos às ondas acústicas geradas.

[00109] Em uma variante, o movimento dos objetos, como resultado da modificação da frequência f na qual o gerador de onda acústica opera, pode ocorrer entre uma primeira posição de focalização acústica de ditos objetos e uma segunda posição de focalização acústica de ditos objetos, dita segunda posição sendo diferente da primeira.

[00110] Quando o fluido está em um estado de fluxo, a modificação da posição dos objetos pode possibilitar que ditos objetos sejam guiados seletivamente em direção a uma dada saída do canal.

[00111] Em outras palavras, o método de acordo com a invenção pode possibilitar que as posições dos objetos sejam modificadas pelo menos como uma função do resultado de uma medição de uma característica e/ou das posições dos objetos dentro do canal.

[00112] A etapa de movimento dos objetos como resultado da modificação da frequência f na qual o gerador de onda acústica opera pode, por exemplo, permitir a concentração, em uma dada posição, de objetos que, notavelmente, tenham substancialmente o mesmo tamanho.

[00113] Essa etapa de concentração pode, notavelmente, ser usada como parte de um método para classificar espécies, notavelmente para classificar partículas polidispersas.

[00114] Essa etapa de concentração também pode ser seguida por pelo menos uma reação química, dita reação química sendo usada possivelmente, notavelmente, para quantificar o conteúdo dos objetos e/ou determinar sua natureza.

[00115] A reação química pode, por exemplo, ocorrer entre pelo menos dois compostos que tenham sido concentrados na mesma posição durante a etapa de concentração.

[00116] A reação química pode ocorrer dentro do canal, notavelmente no campo de força acústica.

[00117] Em uma variante, a reação química pode não ocorrer dentro do canal. Nesse caso, os objetos concentrados pelo método de acordo com a invenção podem ser seletivamente guiados em direção a uma saída do canal, por exemplo, para serem coletados em um recinto. A reação química pode então ocorrer em dito recinto. Em uma variante, o recinto contendo os objetos concentrados pelo método de acordo com a invenção pode ser transportado em direção a um dispositivo afixado contendo um reagente destinado a quantificar o conteúdo de ditos objetos e/ou determinar sua natureza.

[00118] Como mencionado acima, o sensor pode ser colocado à jusante de pelo menos um gerador de onda acústica em relação à direção do fluxo.

[00119] Nesse caso, o método de acordo com a invenção pode compreender as seguintes etapas:i. variar a frequência na qual o gerador de onda acústica operaentre uma pluralidade de frequências,ii. usar o sensor para medir pelo menos uma característica e/oua posição dos objetos para cada uma de ditas frequências,iii. comparar os valores obtidos para as medições feitas em cadauma de ditas frequências com pelo menos um valor de referência,iv. selecionar uma frequência entre dita pluralidade defrequências para a qual a comparação dos valores obtidos com o valor de referência dê um resultado predeterminado,v. fazer com que o gerador de onda acústica opere nessafrequência selecionada.

[00120] É possível, por exemplo, medir a densidade dos objetos à jusante do gerador de onda acústica em relação à direção de fluxo e selecionar a frequência na qual a densidade máxima é obtida.

[00121] O método de acordo com a invenção, assim, pode vantajosamente incluir uma etapa de aprender uma frequência de operação ótima de controlar o gerador de onda acústica para fazer o último operar nessa frequência ótima.

[00122] Esse estágio de aprendizagem pode ser repetido diversas vezes no método de acordo com a invenção ou, em uma variante, pode ser usado somente uma vez ou não ser usado.

[00123] Independentemente ou em combinação com o supramencionado, a invenção refere-se a um método para adquirir pelo menos uma imagem de objetos presentes dentro de um canal, incluindo as seguintes etapas:

[00124] manipular os objetos usando um método como descrito acima, para obter focalização acústica de ditos objetos em uma dada área do canal,

[00125] iluminar os objetos na área de focalização acústica por meio de um sistema de iluminação, e

[00126] adquirir, por meio de um sistema de aquisição, pelo menos uma imagem de ditos objetos iluminados dessa forma.

[00127] O método pode, por exemplo, incluir uma etapa de adquirir pelo menos uma primeira imagem dos objetos, em um primeiro instante, e uma segunda imagem dos objetos, em um segundo instante.

[00128] O método também pode incluir uma etapa de calcular um coeficiente de correlação das distribuições de intensidade luminosa verificada nessas primeira e segunda imagens.

[00129] O método pode, em particular, ser um método para medir a norma e/ou direção e/ou sentido do vetor de velocidade de objetos que estão presentes dentro do canal e que são iluminados pelo sistema de iluminação.

[00130] Esse método pode, por exemplo, usar uma etapa de calcular uma das quantidades supramencionadas com base na primeiras e segunda imagens definidas acima.

[00131] O método pode, por exemplo, ser um método de velocimetria por imagem de partículas.

[00132] Descrição das figuras

[00133] A invenção será mais claramente entendida a partir da seguinte descrição detalhada de exemplos não limitantes de modalidades da mesma e a partir da figura anexa, em que:i. Figura 1 mostra, em uma maneira esquemática e parcial, umexemplo de um dispositivo experimental para caracterizar um gerador de onda acústica de banda larga,ii. Figura 2 mostra, em uma maneira esquemática e parcial, umexemplo de um sinal obtido para um gerador de onda acústica de banda larga, iii. Figura 3 mostra, em uma maneira esquemática e parcial, umexemplo de um dispositivo de acordo com a invenção,iv. Figura 4 mostra, em uma maneira esquemática e parcial, umaseção tomadas ao longo de IV-IV através do dispositivo da Figura 3,v. Figuras 5 a 7 mostram, em uma maneira esquemática eparcial, modalidades variantes da invenção,vi. Figura 8 mostra o efeito da frequência da onda acústica naaltura de focalização dos objetos em um microchannel, evii. Figuras 9 a 13 mostram o efeito de vários parâmetros sobre afocalização acústica.

[00134] Protocolo para a caracterização de um gerador de onda acústica de banda larga

[00135] O dispositivo experimental detalhado abaixo e mostrado na Figura 1 pode ser usado para determinar se um gerador de onda acústica pode ser considerado como sendo um gerador de banda larga.

[00136] Como mostrado na Figura 1, um gerador de onda acústica 10, operando em uma dada frequência de operação, é colocado em um tanque preenchido com água E e alimentado com uma tensão sinusoidal por um dispositivo de alimentação de água D. A tensão de alimentação é de 10 V. Uma membrana 50 de tereftalato de polietileno (de Mylar ®) é colocada voltada para o gerador de onda acústica 10, a membrana 50 sendo perpendicular ao eixo do gerador de onda acústica 10. A membrana 50 é escolhida, notavelmente em relação a sua espessura e seu espaçamento em relação o gerador de onda acústica, de forma tal que o movimento da membrana corresponda ao movimento das partículas de fluido devido à geração da onda acústica. Em outras palavras, a membrana 50 cria uma resistência desprezível ao fluxo de partícula de fluido criado pela onda acústica que é produzida.

[00137] O feixe de um laser (não mostrado) é direcionado em direção à membrana 50 e é refletido pela última. O feixe refletido pela membrana 50 é então dirigido em direção a um fotodetector 51, que transmite um sinal proporcional à intensidade luminosa recebida. O sinal obtido na saída do fotodetector 51 é então demodulado por um demodulador 52 para produzir uma tensão que é uma função linear do movimento da membrana 50.

[00138] Essa tensão é então diferenciada numericamente com respeito ao tempo, usando uma frequência de amostragem de 5 GHz, por meio de um dispositivo 53 provido para esse propósito. A diferenciação numérica pode, por exemplo, ser desempenhada por um pacote de software de simulação numérica tal como Matlab®.

[00139] O perfil da velocidade de movimento da membrana como uma função do tempo é então obtido e o valor máximo desse perfil da velocidade de movimento da membrana vo é determinado e teve em média mais de 10 medições para obter v'o. A partir disso, o valor médio da energia acústica <Eac> é então deduzido, esse valor sendo dado pela fórmula:

onde pF denota a densidade do fluido.

[00140] Para determinar se o gerador de onda acústica é um gerador de banda larga, o efeito da variação da frequência de operação do gerador de onda acústica sobre o valor <Eac> é quantificado. O protocolo descrito acima é repetido com variações na frequência de operação do gerador de onda acústica. O valor de <Eac> encontrado para os diferentes valores de frequência é então relatado. O valor máximo de energia acústica <Eac>max será encontrado na frequência de operação nominal do gerador de onda acústica.

[00141] O gerador de onda acústica é considerado como sendo um gerador de banda larga se a razão <Eac>/< Eac>max for verificada como sendo maior ou igual a 15%, preferencialmente maior ou igual a 40%, ao longo de uma faixa de frequência de

[0.75*frequência nominal do gerador de onda acústica; 1,25*frequência nominal do gerador de onda acústica]. Figura 2 mostra a tendência de <Eac> como uma função da frequência para um gerador de onda acústica de banda larga, determinada nas condições de operação detalhadas acima.

[00142] Nesse exemplo, a membrana de tereftalato de polietileno tem uma espessura de 12 μm e está localizada a uma distância de 1 mm a partir do gerador de onda acústica.

[00143] No exemplo da Figura 2, o gerador de onda acústica usado é um transdutor comercializado pela corporação Signal processing®, com uma geometria cilíndrica, tendo um comprimento de 30 mm, um diâmetro de 7 mm e uma frequência de operação nominal de cerca de 2 MHz.

[00144] Exemplos de dispositivos usados no contexto da presente invenção

[00145] Figura 3 mostra um dispositivo 1 de acordo com a invenção. Esse dispositivo tem uma parede inferior 3 e uma parede superior 4 delimitando um canal 2 no qual um fluido F está contido. O fluido F pode estar em um estado de fluxo, por exemplo, em um estado de fluxo laminar, ou, em uma variante, pode estar em repouso.

[00146] O fluido F inclui uma pluralidade de objetos O os quais podem ser monodispersos ou polidispersos. Os objetos O podem, em particular, ser células biológicas, caso em que o fluido F pode ser um líquido biológico, tal como sangue.

[00147] Um transdutor acústico 10 pode ser fixado à parede superior 4 do dispositivo 1, como mostrado. O transdutor 10 é um transdutor de banda larga.

[00148] Em uma variante, o transdutor 10 pode não ser um transdutor de banda larga, desde que ele possa ser usado para gerar ondas acústicas em uma frequência f que é diferente de uma frequência de ressonância fo do canal 2 ao longo do segundo eixo transversal Z.

[00149] O transdutor comercializado pela corporação Signal processing®, com uma geometria cilíndrica, tendo um comprimento de 30 mm, um diâmetro de 7 mm e uma frequência de operação nominal de cerca de 2 MHz, pode, por exemplo, ser usado no dispositivo 1 de acordo com a invenção.

[00150] É possível usar um transdutor 10 tendo uma geometria que não seja cilíndrica, notavelmente uma geometria paralelepipédica, como mostrado na Figura 3.

[00151] O transdutor 10 é alimentado com um sinal obtido a partir deum gerador D, que pode, por exemplo, incluir ou notavelmente consistir em um gerador de sinal conectado em série com um estágio de amplificador de tensão. O gerador D preferencialmente alimenta o transdutor 10 com um sinal sinusoidal tendo uma dada frequência. Em uma variante, a tensão de alimentação pode ser onda triangular ou quadrada.

[00152] Em operação, o transdutor 10 pode prover um campo de força acústica ao longo do eixo transversal Z do canal, ao longo da espessura do último, possibilitando, assim, que objetos O sejam focalizados em uma altura h de focalização hfoc. Como mencionado acima, a altura de focalização hfoc é uma função da frequência de operação do transdutor 10.

[00153] Figura 3 mostra como uma camada N de objetos O pode ser produzida na altura de focalização hfoc. Essa camada N pode ser formada em um extremo de pressão Ep (nó ou antinó) gerado pelo transdutor 10 (vide Figura 4).No exemplo mostrado na Figura 3, a parede 3 inclui ummaterial tendo uma alta impedância acústica, isso quer dizer umaimpedância pelo menos dez vezes maior do que aquela do fluido F. Assim, é possível ter uma parede 3, voltada para a parede 4 a partir da qual as ondas acústicas são geradas, que inclui um material tendo uma alta impedância acústica. Duas paredes são ditas como sendo "voltadas" quando elas estão localizadas ao longo do eixo de aplicação das ondas acústicas geradas pelo transdutor 10 operando a uma frequência f diferente de f0.

[00155] Em uma modalidade variante, cada uma das paredes 3 e 4 inclui, ou notavelmente consiste em, um material tendo uma alta impedância acústica.

[00156] Como mostrado na Figura 4, uma camada de gel 11 para correspondência de impedância acústica pode estar presente entre o transdutor 10 e a parede superior 4.

[00157] Figura 4 também mostra a formação de um extremo de pressão Ep dentro do fluido F pelas ondas acústicas geradas pelo transdutor 10. No exemplo ilustrado, a camada N de objetos O está focalizada no nível do extremo de pressão Ep.

[00158] No exemplo ilustrado, a camada N de objetos O está focada no nível do extremo de pressão Ep. Em uma variante que não está ilustrada, a camada N está focalizada no nível de um antinó de pressão. Em uma variante que não está ilustrada, as ondas acústicas geradas formam uma pluralidade de extremos de pressão acústica, e duas camadas diferentes são, cada uma, focalizadas no nível de um extremo de pressão diferente. Portanto, é possível obter uma primeira camada focalizada no nível de um primeiro extremo de pressão e uma segunda camada focalizada no nível de um segundo extremo de pressão, diferente do primeiro.

[00159] Figura 5 mostra uma modalidade exemplar de uma montagem 200 incluindo um dispositivo 1 de acordo com a invenção e um sensor 100 para medir pelo menos uma característica e/ou a posição dos objetos presentes no canal 2. O sensor 100 gera um sinal como uma função do resultado dessa medição, esse sinal sendo enviado em direção a um sistema de controle T. O sistema de controle T pode ser usado para agir sobre o gerador D, de acordo com o sinal recebido a partir do sensor 100, para controlar a frequência na qual o transdutor 10 opera e/ou a amplitude das ondas acústicas geradas.

[00160] O sensor pode, por exemplo, ser usado para medir adensidade e/ou o tamanho dos objetos O.

[00161] O sinal gerado pelo sensor 100 pode fazer com que o transdutor 10 seja controlado de forma que os objetos O sejam guiados seletivamente para pelo menos uma das saídas (S1,..., Sn).

[00162] O sensor 100 pode, por exemplo, ser usado para medir o tamanho dos objetos O e pode incluir, para esse propósito, um laser e um detector medindo a intensidade luminosa difusa pelos objetos O presentes no canal 2.

[00163] Em uma variante, o sensor 100 pode incluir, ou notavelmente consistir em, um contador Coulter, para contar os objetos O e determinar seu tamanho, ou um detector UV.

[00164] Em uma modalidade exemplar, é possível formar camadas de partículas ou células ou até mesmo membranas biológicas e guiá-las em direção a uma das saídas (S1,..., Sn).

[00165] Figura 6 mostra uma modalidade exemplar de um dispositivo 1 incluindo uma pluralidade de transdutores 10. Nesse exemplo, os transdutores 10 estão arranjados ao longo do canal 2 do mesmo lado.

[00166] Também é possível, dentro do escopo da presente invenção, que os transdutores 10 sejam arranjados em ambos os lados do canal 2.

[00167] Figura 7 mostra uma modalidade exemplar de uma montagem 300 de acordo com a invenção para adquirir uma imagem de objetos O presentes no canal 2. A montagem 300 inclui um dispositivo 1 associado a um sistema de iluminação 110 e a um sistema de aquisição de imagem 120.

[00168] O sistema de iluminação 110 inclui uma fonte de luz 111 que pode, por exemplo, incluir um laser, notavelmente um laser Nd:YAG. Em uma modalidade, a fonte de luz 111 inclui uma combinação de dois lasers Nd:YAG pulsados, e os objetos O são partículas fluorescentes, os lasers Nd:YAG emitindo uma radiação com um comprimento de onda de 532 nm, destinados a serem absorvidos pelos objetos O.

[00169] Uma estrutura óptica 112 pode ser colocada na saída da fonte de luz 111 para combinar a radiação emergente da última ao dispositivo óptico.

[00170] A radiação R produzida na saída da estrutura 112 pode ser guiada em direção a uma estrutura refletora 113 de forma a ser focalizada em direção a uma lente 114.

[00171] O separador 113 pode, por exemplo, incluir uma combinação de um filtro e um espelho dicroico. A lente 114 pode, por exemplo, ser uma lente de microscópio tendo seu plano focal localizado substancialmente ao nível da área de focalização acústica.

[00172] A estrutura refletora 113 pode ser escolhida, notavelmente, de forma a não filtrar a radiação com o comprimento de onda capaz de ser absorvido pelos objetos O presentes no canal 2, por exemplo, se os objetos O forem fluorescentes.

[00173] Por exemplo, se os objetos O forem fluorescentes, a radiação R pode ser absorvida, e os objetos O podem emitir uma radiação tendo um comprimento de onda diferente, por exemplo, um comprimento de onda mais longo.

[00174] A estrutura refletora 113 pode ser configurada de forma a substancialmente permitir a passagem somente da radiação re-emitida pelos objetos O e guiada em direção à lente 121.

[00175] No que se refere ao dispositivo de aquisição de imagem 120, este tem uma lente 121 para focalizar a radiação a partir dos objetos O presentes no canal 2 sobre um sensor 122, possibilitando que uma imagem de ditos objetos O seja produzida. O sensor 122 pode, por exemplo, ser uma câmera CCD.

[00176] O sensor 122 pode, por exemplo, ser conectado a um dispositivo de processamento de imagem 130, o qual pode incluir um computador.

[00177] O dispositivo de processamento 130 pode ser usado para medir a norma e/ou direção e/ou sentido do vetor de velocidade de pelo menos alguns dos objetos O que estão presentes dentro do canal 2 e que são iluminados pelo sistema de iluminação 110.

[00178] Se pelo menos duas imagens dos objetos O forem capturadas, o dispositivo de processamento 130 poderá ser usado para calcular um coeficiente de correlação das distribuições de intensidade luminosa verificada nessas pelo menos duas imagens de objetos O.

[00179] Exemplos

[00180] Exemplo 1

[00181] O canal usado é um microcanal com uma espessura de 337 μm, uma largura de 10 mm e um comprimento de 40 mm. O microcanal é preenchido com água. As paredes superior e inferior do microcanal são ambas feitas na forma de placas de 1 mm de espessura de PMMA. Os objetos são partículas de poliestireno com um diâmetro de 7 μm, em uma concentração de 56 mg/L.

[00182] Esse tipo de canal tem dois picos de ressonância em torno de 2 MHz e 2,5 MHz.

[00183] O gerador de onda acústica usado é um transdutor cilíndrico comercializado pela corporação Signal processing®, tendo um diâmetro de 7 mm, uma altura de 30 mm e uma frequência de operação nominal de cerca de 2 MHz. O gerador de onda acústica é fixo na posição da parede superior do microcanal. A tensão de alimentação do transdutor é 10 V.

[00184] Figura 8 mostra o efeito da frequência de operação do transdutor sobre a altura de focalização das partículas hfoc. As curvas verificadas com ou sem uma etapa de re-homogeneização das partículas no microcanal entre a aplicação de duas frequências diferentes são sobrepostas nessa figura.

[00185] Exemplo 2: efeito da energia acústica

[00186] As condições de operação detalhadas no Exemplo 1 foram repetidas, com a exceção da tensão de alimentação do transdutor, cujo efeito foi examinado. Três experimentos foram conduzidos, em tensões de alimentação do transdutor de 5 V, 7 V e 10 V respectivamente. Os valores máximos do perfil de velocidade das partículas de fluido resultantes da geração da onda acústica são mostrados na Figura 9. Os resultados são mostrados na Figura 9. Parece que a amplitude da onda acústica, controlada pela tensão de alimentação do transdutor, não tem efeito sobre o fenômeno em questão, ou seja, o deslocamento da altura de focalização das partículas.

[00187] Exemplo 3: efeito do tamanho dos objetos

[00188] As condições de operação detalhadas no Exemplo 1 foram repetidas, com a exceção do diâmetro das partículas, cujo efeito foi examinado. Foram conduzidos dois experimentos, usando partículas com diâmetros de 2 μm e 7 μm, respectivamente. Os resultados são mostrados na Figura 10. Parece que o diâmetro das partículas usadas não tem efeito sobre o fenômeno em questão, ou seja, o deslocamento da altura de focalização das partículas.

[00189] Exemplo 4: efeito da concentração dos objetos

[00190] As condições de operação detalhadas no Exemplo 1 foram repetidas, com a exceção da concentração dos objetos, cujo efeito foi examinado. Foram conduzidos dois experimentos, usando partículas nas concentrações de 5,6 mg/L e 56 mg/L, respectivamente. Os resultados são mostrados na Figura 11. Parece que a concentração de partículas usadas não tem efeito sobre o fenômeno em questão, ou seja, o deslocamento da altura de focalização das partículas.

[00191] Exemplo 5: efeito do material que forma as paredes

[00192] As condições de operação detalhadas no Exemplo 1 foram repetidas, com a exceção da natureza dos materiais que formam as paredes superior e inferior, cujo efeito foi examinado. Adicionalmente, a espessura do microcanal foi adaptada à natureza dos materiais usados para formar as paredes. Os resultados são mostrados nas Figuras 12 e 13.

[00193] A anotação "PMMA/PMMA" indica um canal tendo paredes superior e inferior feitas de PMMA. A anotação "PMMA/vidro" indica um canal tendo uma parede superior de PMMA e uma parede inferior de vidro. A anotação "vidro/vidro" indica um canal tendo paredes superior e inferior feitas de vidro.

[00194] A expressão "incluindo um" deve ser interpretada como significando "incluindo pelo menos um".

[00195] A menos que especificado de outra forma, a expressão "na faixa de" deve ser interpretada como inclusiva dos limites.

Claims (26)

1. Dispositivo (1) destinado para a manipulação de objetos (O) presentes em um canal (2) dentro de um fluido (F), notavelmente um líquido, incluindo:- um canal (2) estendendo-se ao longo de um eixo longitudinal (X), o canal (2) tendo uma seção transversal com uma largura (L) medida ao longo de um primeiro eixo transversal (Y) e uma espessura (e) medida ao longo de um segundo eixo transversal (Z) perpendicular ao primeiro eixo transversal (Y), a largura (L) sendo maior ou igual à espessura (e), o canal tendo primeira (3) e segunda (4) paredes ao longo do segundo eixo transversal (Z),- um gerador de onda acústica (10) que gera ondas acústicas no canal a partir de pelo menos uma dentre ditas primeira e segunda paredes (3, 4),caracterizado pelo fato de que dito gerador de ondas acústicas (10) opera a uma dada frequência f controlada por um sistema de controle (T), que é diferente de uma frequência de ressonância f0 do canal (2) ao longo do segundo eixo transversal (Z), a dada frequência f e a espessura (e) medidas ao longo do segundo eixo transversal (Z) sendo configuradas de tal modo que o número de nós dentro do canal é um, e uma camada (N) de objetos (O) é formada por focalização acústica.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o canal (2) tem uma espessura (e) menor que 3 cm, notavelmente, menor que 1 cm, ao longo de pelo menos uma porção de seu comprimento, notavelmente ao longo de todo o seu comprimento, o canal (2) preferencialmente sendo um microcanal.

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o canal (2) tem uma seção transversal retangular ao longo de pelo menos uma porção de seu comprimento, notavelmente ao longo de todo o seu comprimento.

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui uma pluralidade de geradores de onda acústica (10) arranjada ao longo do canal e gerando ondas acústicas a partir de pelo menos uma dentre a primeira e segunda paredes (3; 4), ditos geradores de onda acústica (10) sendo posicionados, notavelmente, do mesmo lado do canal (2).

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma dentre as paredes (3; 4), preferencialmente ambas, inclui, ou notavelmente consiste em, um material escolhido dentre os seguintes: vidro mineral ou orgânico, materiais termoplásticos, notavelmente PMMA ou policarbonato, quartzo, e metais em que o produto (densidade do metal x velocidade do som nesse metal) seja maior ou igual a 106 Pa.s/m.

6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma dentre a primeira e segunda paredes (3; 4), preferencialmente ambas, inclui, notavelmente consiste em, um material tendo uma impedância acústica pelo menos dez vezes maior do que aquela do fluido.

7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a parede (3; 4) voltada para a parede a partir da qual as ondas acústicas são geradas pelo gerador de onda acústica (10) inclui, ou notavelmente consiste em, um material tendo uma impedância acústica pelo menos dez vezes maior do que aquela do fluido.

8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um extremo (Ep) de pressão acústica é formado dentro do fluido (F) pelas ondas acústicas geradas.

9. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a camada (N) de objetos (O) é focalizada no nível do extremo de pressão acústica (Ep).

10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gerador de onda acústica (10) opera em uma frequência f menor ou igual a 10 MHz, e notavelmente na faixa de 0,5 a 10 MHz.

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gerador de onda acústica (10) opera a uma frequência f que é diferente de f0 e está na faixa de 0,75f0 a 1,25f0, notavelmente de 0,75f0 a 0,95f0 ou de 1,05f0 a 1,25f0.

12. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o canal (2) inclui uma pluralidade de saídas (S1,..., Sn), em cuja direção os objetos (O) são seletivamente guiados de acordo com a frequência f na qual o gerador de ondas acústicas (10) opera.

13. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o canal (2) tem um comprimento (i) medido ao longo de seu eixo longitudinal (X) de forma que a razão comprimento/espessura seja maior ou igual a 10.

14. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é destinado para a manipulação de objetos (O) presentes em um canal (2) dentro de um fluido (F), notavelmente um líquido, incluindo:- um canal (2) estendendo-se ao longo de um eixo longitudinal (X),o canal (2) tendo uma seção transversal com uma largura (L) medida ao longo de um primeiro eixo transversal (Y) e uma espessura (e) medida ao longo de um segundo eixo transversal (Z) perpendicular ao primeiro eixo transversal (Y), a largura (L) sendo maior ou igual à espessura (e), o canal tendo primeira (3) e segunda (4) paredes ao longo do segundo eixo transversal (Z),- um gerador de onda acústica (10) que gera ondas acústicas no canal a partir de pelo menos uma dentre dita primeira e segunda paredes (3, 4),dito gerador de onda acústica (10) operando em uma dada frequência f controlada por um sistema de controle (T) que é diferente de uma frequência de ressonância f0 do canal (2) ao longo do segundo eixo transversal (Z), a determinada frequência f e a espessura (e) medida ao longo do segundo eixo transversal (Z) sendo configuradas de tal modo que o número de nós dentro do canal é um,a primeira e segunda paredes incluindo um material tendo uma impedância acústica pelo menos dez vezes maior do que aquela do fluido.

15. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é destinado para a manipulação de objetos (O) presentes em um canal (2) dentro de um fluido (F), notavelmente um líquido, incluindo:- um canal (2) estendendo-se ao longo de um eixo longitudinal (X), o canal (2) tendo uma seção transversal com uma largura (L) medida ao longo de um primeiro eixo transversal (Y) e uma espessura (e) medida ao longo de um segundo eixo transversal (Z) perpendicular ao primeiro eixo transversal (Y), a largura (L) sendo maior ou igual à espessura (e), o canal tendo primeira (3) e segunda (4) paredes ao longo do segundo eixo transversal (Z),- um gerador de onda acústica (10) que gera ondas acústicas no canal a partir de pelo menos uma dentre dita primeira e segunda paredes (3, 4),dito gerador de ondas acústicas (10) operando a uma dada frequência f controlada por um sistema de controle (T) que é diferente de uma frequência de ressonância f0 do canal (2) ao longo do segundo eixo transversal (Z), e está na faixa de 0,75f0 a 1,25f0, notavelmente de 0,75f0 a 0,95fü ou de 1,05fα a 1,25fc, e a dada frequência f e a espessura (e) medida ao longo do segundo eixo transversal (Z) sendo configuradas de tal modo que o número de nós dentro do canal é um.

16. Montagem (200), caracterizada pelo fato de que inclui:- um dispositivo, conforme definido na reivindicação 1, - um sensor (100) que pode ser usado para medir pelo menos uma característica e/ou a posição dos objetos (O) presentes no canal (2), dito sensor (100) gerando um sinal como um resultado dessa medição, e- um sistema de controle (T) que recebe dito sinal e controla a frequência f na qual o gerador de onda acústica (10) opera e/ou a amplitude das ondas acústicas geradas como uma função de dito sinal.

17. Montagem (300), caracterizada pelo fato de que inclui:- um dispositivo, conforme definido na reivindicação 1,- um sistema de iluminação (110) configurado para iluminar pelomenos alguns dos objetos (O) presentes dentro do canal (2), e- um sistema de aquisição de imagem (120) configurado paraadquirir pelo menos uma imagem de pelo menos alguns dos objetos (O) que estão presentes dentro do canal (2) e que são iluminados pelo sistema de iluminação (110),dita montagem incluindo, notavelmente, um dispositivo de processamento (130) para processar a pelo menos uma imagem adquirida pelo sistema de aquisição (120).

18. Montagem, de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de processamento (130) torna possível medir a norma e/ou direção e/ou sentido do vetor de velocidade de pelo menos alguns dos objetos (O) que estão presentes dentro do canal (2) e que são iluminados pelo sistema de iluminação (110).

19. Montagem (300), de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que o sistema de iluminação (110) é configurado para iluminar toda ou parte da camada (N) de objetos (O) produzida por focalização acústica.

20. Método para a manipulação de objetos (O) presentes em um canal (2) por meio de um gerador de ondas acústicas (10), usando um dispositivo (1), conforme definido na reivindicação 1, ou uma montagem, conforme definido na reivindicação 16, em cujo método: - dito canal (2) estende-se ao longo de um eixo longitudinal (X) e tem uma seção transversal com uma largura (L) medida ao longo de um primeiro eixo transversal (Y) e uma espessura (e) medida ao longo de um segundo eixo transversal (Z) perpendicular ao primeiro eixo transversal (Y), a largura (L) sendo maior ou igual à espessura (e), o canal tendo primeira (3) e segunda (4) paredes ao longo do segundo eixo transversal (Z), e- dito gerador de onda acústica (10) gera ondas acústicas no canal a partir de pelo menos uma dentre a primeira e segunda paredes (3; 4) e caracterizado pelo fato de que opera em uma determinada frequência f controlada por um sistema de controle (T), que é diferente de uma frequência de ressonância f0 do canal (2) ao longo do segundo eixo transversal (Z), a dada frequência f e a espessura (e) medida ao longo do segundo eixo transversal (Z) sendo configuradas de tal modo que o número de nós dentro do canal é um.

21. Método, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que a frequência f é diferente de f0 e está na faixa de 0,75f0 a 1,25f0, notavelmente de 0,75f0 a 0,95f0 ou de 1,05f0 a 1,25f0.

22. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelofato de que:- pelo menos uma característica e/ou a posição dos objetos (O) presentes no canal (2) é medida por um sensor (100),- um sinal é gerado como uma função do resultado da medição feita por dito sensor (100) e é enviado em direção a um sistema de controle (T), e- a frequência f na qual o gerador de onda acústica (10) opera e/ou a amplitude das ondas acústicas geradas é modificada como uma função de dito sinal pela ação do sistema de controle (T).

23. Método para a aquisição de pelo menos uma imagem de objetos (O) presentes dentro de um canal (2), caracterizado pelo fato de que inclui as seguintes etapas: a) manipular os objetos (O) usando um método, conforme definido na reivindicação 21, para obter focalização acústica de ditos objetos (O) em uma dada área do canal (2),b) iluminar os objetos (O) na área de focalização acústica por meio de um sistema de iluminação (110), ec) adquirir, por meio de um sistema de aquisição (120), pelo menos uma imagem de ditos objetos (O) iluminados dessa forma.

24. Método para a medição da norma e/ou direção e/ou sentido do vetor de velocidade de objetos (O) que estão presentes em um canal (2), caracterizado pelo fato de que inclui as seguintes etapas:- adquirir uma primeira imagem dos objetos (O) em um primeiro instante, usando o método, conforme definido na reivindicação 23,- adquirir uma segunda imagem dos objetos (O) em um segundo instante, usando o método, conforme definido na reivindicação 21, e- calcular, a partir da primeira e segunda imagens, uma medição da norma e/ou direção e/ou sentido do vetor de velocidade de objetos (O).

25. Método, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que é usado em pelo menos uma das seguintes aplicações: velocimetria por imagem de partículas (PIV), notavelmente velocimetria por imagem de micropartículas (micro-PIV), métodos para classificar espécies, por exemplo, partículas rígidas ou deformáveis, partículas polidispersas, células biológicas, notavelmente células sanguíneas, por exemplo, células cancerosas presentes em um espécime de sangue ou glóbulos, bactérias, emulsões coloidais ou não coloidais, proteínas ou lipossomas; métodos de diagnóstico ou análise; métodos de purificação, enriquecimento ou depleção de espécies; métodos de síntese de espécies; métodos para modificar características físicas ou químicas de espécies; métodos de pesquisa de produto medicinal; métodos para misturar ou métodos para medir coeficientes de difusão.

26. Método, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que os objetos (O) são células biológicas monodispersas ou polidispersas, notavelmente células sanguíneas, notavelmente glóbulos.

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