BR112018015523B1 - Sistema de ensaio microfluídico, e, método para realizar um ensaio - Google Patents

Abstract

Sistema de ensaio microfluídico incluindo um cartucho microfluídico e um sistema operador microfluídico associado. O cartucho microfluídico compreende uma parte de base tendo uma primeira face com um rebaixo e uma lâmina fixada à parte de base para cobrir o rebaixo e fornecer uma face de lâmina de cartucho microfluídico. A parte de base com o rebaixo e a lâmina forma um canal de fluxo e um depósito em comunicação fluida um com os outro. O cartucho microfluídico compreende uma abertura de entrada no canal de fluxo à montante da seção de reação. O sistema operador inclui um pistão, um elemento de regulagem de temperatura e um atuador posicionado tal que a face da lâmina do cartucho microfluídico possa ser posicionado em contato com o sistema operativo com a seção de reação em proximidade ao elemento de regulagem de temperatura enquanto o atuador é associado à seção de depósito para pressionar a lâmina cobrindo a seção de depósito e o pistão sendo associado ao canal de fluxo em uma seção de válvula à montante para pressionar a lâmina para fechar o canal de fluxo à montante da seção de reação.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção diz respeito a um sistema e a um método para realizar um ensaio, em particular, um ensaio sensível à temperatura, tal como um ensaio bioquímico. A invenção compreende adicionalmente um cartucho microfluídico adequado para o ensaio.

FUNDAMENTOS DA TÉCNICA

[002] Uma pluralidade de métodos e dispositivos para a determinação quantitativa ou qualitativa de um componente alvo em uma amostra líquida é conhecida da técnica anterior. Muitos destes métodos da técnica anterior compreendem etapas complicadas ou demoradas, tais como etapas de lavagem. Por muitos anos, métodos novos e melhorados foram constantemente desenvolvidos, e em particular, métodos usando rotulagem ótica e sistemas de leitura.

[003] Os métodos de detecção microfluídica e os ensaios para realizar tais métodos incluindo rotulagem ótica e sistemas de leitura são amplamente usados. Quando da realização de ensaios bioquímicos, é frequentemente necessário controlar a temperatura durante o ensaio e/ou controlar o fluxo.

[004] A US2011272610A descreve uma estrutura de micro-válvulas e um módulo tipo laboratório em um chip (lab-on-a-chip) que inclui um atuador polimérico. A estrutura de micro-válvulas pode incluir uma estrutura flexível disposta em uma parte de base e o atuador polimérico inserido na estrutura flexível. Neste momento, a estrutura flexível tem uma porção de válvula que define um microcanal e o atuador polimérico é separado do microcanal pela estrutura flexível. Além disso, o atuador polimérico é conformado para mudar a largura do microcanal controlando-se o deslocamento da porção de válvula.

[005] A US2012298233A descreve um componente microfluídico para manipular um fluido que inclui uma primeira parte de base, uma segunda parte de base, e uma terceira parte de base que é configurado a partir de um material resiliente e arranjado entre a primeira parte de base e a segunda parte de base. Pelo menos um primeiro rebaixo que forma uma primeira câmara de controle é configurado na parte dianteira da primeira parte de base voltada para a terceira parte de base. Pelo menos um segundo rebaixo que forma um canal fluido é configurado na parte dianteira da segunda parte de base voltada para a terceira parte de base. Uma segunda câmara de controle que é separada com relação espaço-tempo da primeira câmara de controle e um canal de controle que conecta a primeira câmara de controle à segunda câmara de controle são conformados na primeira parte de base. Pelo menos uma parede lateral da segunda câmara de controle é configurada a partir de um material resiliente e é deformável por um atuador tal que o volume interno da segunda câmara de controle diminua.

[006] A US2015247845 descreve um dispositivo microfluídico que pode, por exemplo, ser usado em um ensaio magnético. O dispositivo microfluídico compreende uma parte de base com um crista para um canal de fluxo e uma lâmina cobrindo o canal de fluxo, o canal de fluxo compreende uma janela transparente e uma entrada para sucção na amostra líquida, o dispositivo microfluídico compreende uma seção de parede flexível do canal de fluxo ou de uma seção de depósito em conexão fluida como canal de fluxo, a seção de parede flexível pode ser movida tal que o ar será prensado do canal de fluxo onde, então, a parede flexível retornará à sua posição inicial.

[007] Considerando que a temperatura da amostra nos cartuchos microfluídicos conhecidos pode ser ajustada, o ajuste de temperatura foi descoberto ser muito lento.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[008] Um objetivo da presente invenção é fornecer um sistema e um método para realizar um ensaio, assim como um cartucho microfluídico adequado para um ajuste rápido e preciso da temperatura de uma amostra neste contida.

[009] Em uma modalidade da invenção, é um objetivo fornecer um sistema de ensaio microfluídico compreendendo um cartucho microfluídico com uma seção de reação onde uma amostra na seção de reação pode ser incubada em uma temperatura desejada com uma alta precisão.

[0010] Em uma modalidade da invenção, é um objetivo fornecer um sistema de ensaio microfluídico compreendendo um cartucho microfluídico com uma seção de reação onde uma amostra na seção de reação pode ser submetida a um ajuste de temperatura de acordo com um plano de temperatura pré-determinado.

[0011] Em uma modalidade da invenção, é um objetivo fornecer um sistema de ensaio microfluídico que permite um ensaio rápido e preciso com uma alta precisão.

[0012] Em uma modalidade da invenção, é um objetivo fornecer um cartucho microfluídico que é eficaz em custo na produção e que pode ser usado no ensaio da invenção.

[0013] Em uma modalidade da invenção, é um objetivo fornecer um método que não requer etapas demoradas de lavagem e onde uma determinação de um alvo pode ser realizada com uma alta precisão e relativamente rápido, por exemplo, em poucos minutos.

[0014] Estes objetivos foram obtidos pela presente invenção e modalidades destas como definido nas reivindicações e descritos abaixo.

[0015] A invenção mostrou fornecer um método completamente novo para realizar ensaios quantitativos ou qualitativos sensíveis ao calor, tal como a determinação de um componente alvo em um líquido, em particular, onde a determinação inclui um ensaio sensível à temperatura, tal como um ensaio bioquímico.

[0016] Também foi descoberto que resultados muito bons e precisos podem ser obtidos de uma maneira rápida e simples.

[0017] O sistema de ensaio microfluídico da invenção compreende um cartucho microfluídico e um sistema operador microfluídico associado. Em geral, é desejado que o cartucho microfluídico seja um cartucho microfluídico descartável e que o sistema de operação microfluídica possa ser novamente usado e novamente junto com os cartuchos microfluídicos do mesmo modelo e tamanho ou com um cartucho microfluídico com diferentes formas e tamanhos. Opcionalmente, o sistema de operação microfluídica é regulável tal que possa ser usado com cartuchos microfluídicos de diferentes tamanhos ou formas.

[0018] O cartucho microfluídico compreende uma parte de base, tendo uma primeira face e uma segunda face oposta e com um rebaixo na primeira face e uma lâmina fixa à parte de base para cobrir o rebaixo e fornecer uma face de lâmina de cartucho microfluídico que é a face da lâmina oposta à parte de base.

[0019] A parte de base é vantajosamente rígida.

[0020] A lâmina pode ser fixada à parte de base por quaisquer meios, tal como sendo fundida ou colada. A lâmina é fixada à parte de base tal que o rebaixo e a lâmina formam um canal de fluxo e um depósito. O canal de fluxo tem uma extensão e compreende uma seção de reação, uma terminação à montante e uma terminação à jusante. Em uma modalidade, a terminação à montante está ao lado da seção de reação e a terminação à jusante está ao lado oposto da seção de reação. Deve ser entendido que o canal de fluxo pode ter duas ou mais seções de reação. Além disso, não é excluído que o canal de fluxo seja ramificado.

[0021] O depósito está em comunicação fluida como canal de fluxo à jusante da seção de reação. O cartucho microfluídico compreende uma abertura de entrada no canal de fluxo à jusante da seção de reação.

[0022] O sistema operador compreende um pistão, um elemento de regulagem de temperatura e um atuador posicionado tal que a face da lâmina do cartucho microfluídico possa ser posicionada em contato com o sistema operativo com a seção de reação em proximidade ao elemento de regulagem de temperatura enquanto o atuador é associado à seção de depósito para pressionar a lâmina cobrindo a seção de depósito e o pistão é associado ao canal de fluxo em uma seção de válvula à montante para pressionar a lâmina para fechar o canal de fluxo à montante da seção de reação.

[0023] O sistema de ensaio microfluídico da invenção foi descoberto fornecer uma regulagem de temperatura muito eficaz de uma amostra dentro da seção de reação do cartucho microfluídico. A lâmina é relativamente fina, o que significa que a transferência de calor através da folha é relativamente rápida. Além disso, o arranjo do depósito e a seção de válvula à montante resultam em que a pressão dentro da seção de reação pode ser elevada de modo que a lâmina cobrindo a seção de reação não se curva no rebaixo da parte de base. Foi descoberto que sem fornecer a pressão dentro da seção de reação, a lâmina tende a ser levemente sugada no rebaixo da parte de base - isto é, a folha que cobre a seção de reação se inclina ao rebaixo. Este efeito pode se tornar ainda maior quando a seção de reação é enchida com líquido, o que significa que a face da lâmina onde a folha cobre a seção de reação não estará em contato íntimo com o elemento de regulagem de temperatura, significando que a regulagem de calor se torna lenta e imprecisa. Através da presente invenção, um contato íntimo entre a face da lâmina e o elemento de regulagem de temperatura é garantido. Deste modo, um ajuste de temperatura muito alto e preciso de uma amostra contida na seção de reação pode ser obtido.

[0024] Os termos “à montante” e “à jusante” devem ser interpretados em relação ao canal de fluxo e o fluxo inicial de uma amostra no canal de fluxo.

[0025] O termo “substancialmente” deve aqui intencionado significar que as variações e tolerância ordinárias do produto são compreendidas.

[0026] O termo “cerca de” é geralmente usado para incluir o que está dentro das variáveis de medição. Quando usado em faixas, o termo “cerca de” deve aqui deve ser intencionado significar que o que está dentro das variáveis de medição está incluído na faixa.

[0027] O termo “amostra líquida” ou “amostra” ou “líquido de teste” significa qualquer amostra contendo um líquido incluindo a amostra líquida compreendendo partes sólidas, tais como dispersões e suspensões. A amostra compreende um líquido no tempo de realização do método.

[0028] Por todo o relatório descritivo ou reivindicações, o singular abrange o plural, a menos que de outro modo especificado ou necessário pelo contexto.

[0029] O “método” também é indicado pelo termo “teste” ou “ensaio”.

[0030] A seção de reação forma uma câmara de reação para uma reação desejada. A reação pode, a princípio, ser qualquer reação, tal como uma formação de uma ligação, por exemplo, entre um alvo e uma sonda de captura como descrito mais abaixo.

[0031] Em uma modalidade, também foi descoberto ser vantajoso que pelo menos a seção de reação é mantida em uma posição inclinada com relação a um plano horizontal quando a regulagem de temperatura é realizada. A regulagem de temperatura da amostra na seção de reação pode levar à formação de pequenas bolhas de gás, que podem deteriorar a leitura ótica. Foi descoberto que este problema pode ser total ou parcialmente aliviado mantendo-se o cartucho microfluídico tal que pelo menos a seção de reação seja mantida em uma posição inclinada com relação a um plano horizontal. É acreditado que se mantendo a seção de reação em uma posição inclinada resulte em uma aglomeração de tais bolhas conformadas e/ou as bolhas podem ser transportadas da seção de reação, por exemplo, para a seção de depósito.

[0032] Em uma modalidade, o sistema operador é adaptado para manter o cartucho microfluídico tal que pelo menos a seção de reação seja inclinada quando mantida em proximidade ao elemento de regulagem de temperatura.

[0033] Em uma modalidade, pelo menos um eixo central da seção de reação é inclinado com relação a um plano horizontal, tal como com um ângulo de inclinação de pelo menos cerca de 3 graus, tal como pelo menos cerca de 5 graus, tal como de cerca de 10 a cerca de 45 graus, tal como de cerca de 15 a cerca de 30 graus.

[0034] O plano horizontal é definido como um plano perpendicular à gravidade.

[0035] Geralmente, é desejado que a parte de base do cartucho microfluídico seja substancialmente plana, isto é, a primeira e a segunda face opostas da parte de base são substancialmente paralelas e estão no plano da parte de base.

[0036] Em uma modalidade, o sistema operador é adaptado para manter o cartucho microfluídico tal que a parte de base seja inclinada com relação ao plano horizontal, tal como com um ângulo de inclinação de pelo menos cerca de 3 graus, tal como pelo menos cerca de 5 graus, tal como de cerca de 10 a cerca de 45 graus, tal como de cerca de 15 a cerca de 30 graus.

[0037] A parte de base é preferivelmente de um material que é transparente em pelo menos um comprimento de onda selecionado de Luz infravermelha (cerca de 700 nm a cerca de 1000 μm), luz visível (cerca de 400 nm a cerca de 700 nm), luz UV (cerca de 400 nm a cerca de 10 nm) cerca de e luz de raios-x (cerca de 10 nm a cerca de 0,01 nm). A parte de base é vantajosamente de um material que é substancialmente transparente até pelo menos um comprimento de onda de cerca de 200 nm a cerca de 1600 nm e preferivelmente um comprimento de onda dentro da faixa visível mais ampla de cerca de 380 nm a cerca de 750 nm.

[0038] Os exemplos de matérias que podem ser usados para a parte de base compreendem os materiais selecionados de vidro e polímero, preferivelmente os polímeros selecionados de copolímeros de olefina cíclica (COC), copolímero de acrilonitrila-butadieno-estireno, policarbonato, polidimetil-siloxano (PDMS), polietileno (PE), polimetilmetacrilato (PMMA), polimetilpenteno, polipropileno, poliestireno, polissulfona, politetra-fluoroetileno (PTFE), poliuretano (PU), cloreto de polivinila (PVC), cloreto de polivinilideno (PVDC), fluoreto de polivinilidina, copolímeros de estireno-acril poliisopreno, polibutadieno, policloropreno, poliisobutileno, poli(estireno-butadieno-estireno), siliconas, resinas de epóxi, amida de bloco de poliéter, poliéster, acrilonitril butadieno estireno (ABS), acrílico, celulóide, acetato de celulose, acetato de etileno-vinila (EVA) , álcool etileno vinílico (EVAL), fluoroplásticos, poliacetal (POM), poliacrilatos (acrílico), poliacrilonitrila (PAN) poliamida (PA), poliamida-imida (PAI), poliariléter- cetona (PAEK), polibutadieno (PBD), polibutileno (PB), tereftalato de polibutileno (PBT), tereftalato de polietileno (PET), dimetileno tereftalato de policiclohexileno (PCT), policetona (PK), poliéster/politeno/polieteno, polieteretercetona (PEEK), polieterimida (PEI), polietersulfona (PES), polietilenoclorinatos (PEC), poliimida (PI), ácido polilático (PLA), polimetilpenteno (PMP), óxido de polifenileno (PPO), sulfeto de polifenileno (PPS), poliftalamida (PPA), e misturas das mesmas. Os materiais acima mencionados também podem ser usados para a lâmina.

[0039] A parte de base é vantajosamente rígida a 25°C. Vantajosamente, a parte de base é produzida através de moldagem por injeção ou pela gravura à laser em um substrato. A parte de base é coberta com a lâmina que é vantajosamente ligada à parte de base para formar o canal de fluxo e o depósito.

[0040] A lâmina é preferivelmente transparente em pelo menos um comprimento de onda, preferivelmente como descrito acima para a parte de base.

[0041] De modo vantajoso a lâmina é relativamente fina, tal como com uma espessura de menos que cerca de 1 mm, preferivelmente cerca de 0,5 mm ou menos, tal como cerca de 100 nm ou menos.

[0042] Deve ser entendido que o cartucho microfluídico pode ter dois ou mais canais de fluxo em conexão fluida a um depósito em comum ou ao respectivo depósito.

[0043] A abertura de entrada pode, a princípio, ser arranjada e em qualquer lugar à montante com relação à seção de reação e à montante com relação à seção de válvula à montante. Em uma modalidade a abertura de entrada no canal de fluxo é arranjada na terminação à montante, preferivelmente, a abertura de entrada é fornecida por um orifício através da parte de base.

[0044] Em uma modalidade, a abertura de entrada no canal de fluxo é arranjada em uma terminação do cartucho microfluídico.

[0045] Vantajosamente, a abertura de entrada é fornecida por um orifício através da parte de base onde o orifício é suficientemente grande para aplicar uma gota de um líquido de teste ao cartucho microfluídico. Fornecendo-se um orifício suficientemente grande, tal que a terminação da parte de base na periferia do orifício e a lâmina cobrindo o orifício forneçam uma cavidade suficientemente grande para uma gota da amostra, o risco de derramar a amostra é reduzido.

[0046] O canal de fluxo do cartucho microfluídico pode, a princípio, ter qualquer forma, comprimento e tamanho.

[0047] No seguinte, a largura do canal e do depósito é a largura observada na vista de topo da face da lâmina e a altura do canal/depósito é perpendicular à largura. A largura do canal é a largura central do canal, e a altura é determinada perpendicularmente ao canal. A largura do depósito é determinada perpendicularmente a um comprimento de centro do canal que é determinado como uma linha central reta da conexão fluida entre o canal de fluxo e o depósito e ao ponto mais distante do depósito.

[0048] Em uma modalidade o canal de fluxo imediatamente adjacente à entrada tem uma largura observada na vista de topo da face da lâmina, que é menor do que a largura da abertura de entrada, preferivelmente a largura é de cerca de 10 μm a cerca de 500 μm, tal como de cerca de 25 μm a cerca de 200 μm.

[0049] A largura do canal de fluxo pode ser igual o diferente.

[0050] A altura do canal de fluxo e, em particular, a seção de reação é vantajosamente menor do que a largura. Deste modo, uma leitura ótica eficaz é garantida. Também é desejado que o volume do canal de fluxo seja relativamente baixo, deste modo garantindo que o volume de amostra necessário para um ensaio seja relativamente pequeno. Em uma modalidade, o canal de fluxo tem uma altura de cerca de 1 μm a cerca de 100 μm.

[0051] A altura do depósito pode ser igual à altura do canal de fluxo ou vantajosamente pode ser maior tal como pelo menos cerca de 25 % maior, tal como pelo menos cerca de 50 % maior, tal como pelo menos cerca de 100 % maior. Em uma modalidade, o depósito tem uma altura de cerca de 20 μm a cerca de 2 mm, tal como de cerca de 200 μm a cerca de 1 mm.

[0052] Em uma modalidade o depósito tem uma largura vista na vista de topo da face da lâmina, que é maior do que a largura máxima da seção de fluxo.

[0053] Vantajosamente, o depósito tem um volume que é pelo menos 0,5 vez o volume total do canal de fluxo, tal como pelo menos cerca do volume total do canal de fluxo, tal como de cerca de 1,5 a cerca de 100 vezes o volume do canal de fluxo, tal como de cerca de 2 a cerca de 10 vezes o volume total do canal de fluxo. Deste modo, o depósito e o atuador associado pode regular o fluxo da amostra no canal de fluxo com uma precisão muito alta.

[0054] A seção de válvula do canal de fluxo pode ser uma seção comum do canal de fluxo, entretanto, para garantir uma função de válvula eficaz é desejado que a seção de válvula do canal de fluxo seja conformada para formar uma fechadura justa com a lâmina quando o pistão está pressionando a lâmina no canal de fluxo na seção de válvula do canal de fluxo. Em uma modalidade, o canal de fluxo na seção de válvula tem uma parede redonda, isto é, sem bordas afiadas.

[0055] Em uma modalidade, a seção de válvula do canal de fluxo compreende um assento de válvula com uma forma complementar ao topo do pistão, cujo topo do pistão está pressionando a lâmina no canal de fluxo na seção de válvula do canal de fluxo no fechamento da válvula.

[0056] Em uma modalidade, o topo do pistão é conformado para estar unido com o rebaixo na seção de válvula do canal de fluxo para eficazmente fechar o canal de fluxo.

[0057] Em uma modalidade, a seção de válvula do canal de fluxo compreende uma sede de válvula com uma estrutura de crista na primeira face da parte de base, em que a estrutura de crista está se projetando da primeira superfície da parte de base no rebaixo e cruzando pelo menos uma parte do rebaixo. Deste modo, um fechamento muito apertado da válvula pode ser obtido. Vantajosamente, a estrutura de crista se estende em uma direção substancialmente perpendicular ao canal de fluxo para garantir uma rigidez ao longo de toda a largura do rebaixo na seção de válvula.

[0058] Em uma modalidade, a sede de válvula compreende um lacre para selar contra o pistão com a lâmina intermediária intercalada entre estes. Vantajosamente, tanto a sede de válvula quanto o topo do pistão compreendem um lacre de um material elastomérico para selar eficazmente contra a lâmina intercalada entre estes e para garantir que o topo do pistão não danifique a lâmina.

[0059] A seção de válvula pode ter a mesma largura que o canal de fluxo adjacente.

[0060] Para garantir uma função de válvula eficaz, a seção de válvula da seção de fluxo pode ter uma largura que é maior do que a menor largura do canal de fluxo.

[0061] Garantindo que a largura da seção de válvula não seja muito estreita, o pistão e o topo do pistão não precisam ser muito finos, e deste modo, o pistão e, em particular, o topo pistão podem ser mais duráveis.

[0062] Para garantir que a lâmina cobrindo a seção de reação possa ser pressionada para ser plana ou abaulada (flexionada) levemente do rebaixo, o cartucho microfluídico é vantajosamente conformado tal que quando a seção de válvula à montante é fechada, o atuador associado à seção de depósito pode aplicar uma pressão que eleva a pressão na seção de reação com relação àquela que existiria sem este atuador. Em uma modalidade, o canal de fluxo é isento de qualquer orifício através da parte de base ou da lâmina à jusante da seção de válvula à montante para deste modo garantir que o fluido não possa escapar do canal de fluxo à jusante para a seção de válvula à montante quando a seção de válvula à montante estiver fechada e o atuador associado à seção de depósito prensa contra a lâmina na seção de depósito.

[0063] Vantajosamente, o canal de fluxo à jusante da seção de válvula à montante e o depósito constituem um volume fechado quando a seção de válvula à montante é fechada pelo pistão. Deste modo, um controle eficaz da pressão aplicada à seção de reação pode ser obtido e a lâmina cobrindo a seção de reação pode ser manipulado para ter uma forma desejada com relação ao rebaixo.

[0064] Em uma modalidade, o canal de fluxo compreende uma seção de válvula à jusante e o sistema operador compreende um pistão associado para a seção de válvula à jusante. A seção de válvula à jusante e a seção de válvula à montante podem ser vantajosamente descritas acima para a seção de válvula à montante conformada como a seção de válvula à montante. Deve ser entendido que a seção de válvula à jusante e a seção de válvula à montante não precisam ser idênticas, mas em uma modalidade podem ser diferentes uma da outra. Para simplificar, a seção de válvula à jusante e a seção de válvula à montante podem ser substancialmente idênticas.

[0065] A seção de válvula à jusante e a seção de válvula à montante podem ser aplicadas para garantir uma pressão fixa na seção de reação, por exemplo, fechando-se a seção de válvula à jusante e a seção de válvula à montante depois do atuador pressionar a lâmina no depósito para fornecer uma pressão desejada. A pressão na seção de reação pode ser deste modo mantida muito estável por um período de tempo.

[0066] Em uma modalidade, a seção de reação pode ser uma seção do canal de fluxo que é similar em largura às partes adjacentes do canal de fluxo. Entretanto, para garantir uma área de leitura mais ampla, é desejado tornar a seção de reação mais ampla do que o restante do canal de fluxo.

[0067] Em uma modalidade, a seção de reação tem uma largura observada em uma visão de topo da face da lâmina, que é maior do que o canal imediatamente adjacente à entrada, preferivelmente, a seção de reação tem uma largura que é maior do que canal de fluxo à montante e/ou à jusante imediata. Preferivelmente a seção de reação tem uma largura média de cerca de 2 mm a cerca de 5 cm, tal como de cerca de 5 mm a cerca de 2 cm.

[0068] Vantajosamente, a seção de reação tem uma área de leitura (comprimento vezes a largura média) observada em uma vista de topo da face da lâmina de pelo menos cerca de 40 mm2, tal como de pelo menos cerca de 40 mm2, tal como de pelo menos cerca de 60 mm2, tal como de pelo menos cerca de 100 mm2.

[0069] O ensaio pode vantajosamente envolver uma leitura ótica.

[0070] Em uma modalidade, a seção de reação compreende sondas de captura para um alvo.

[0071] O alvo pode ser qualquer alvo que deve ser determinado de maneira quantitativa ou qualitativa e que pode ser capturado diretamente ou por intermédio de uma molécula ligadora à sonda de captura. Tal sondas de captura - pares alvo, são bem conhecidas na técnica e incluem, por exemplo, anticorpo-antígeno e etc.

[0072] O termo “um alvo” significa uma ou mais moléculas ou componentes de um tipo específico. O termo “dois, mais ou vários alvos” significa dois ou mais ou vários diferentes tipos de componentes alvos.

[0073] No seguinte, para simplificação, o termo “alvo” é principalmente usado no singular, mas também deve incluir a versão plural do termo “alvo” a menos que de outro modo especificado.

[0074] O termo “alvo” e “componente alvo” são usados permutavelmente.

[0075] O alvo pode ser qualquer tipo de alvo que possa ser determinado em um ensaio de ligação. O técnico habilitado pode, de uma maneira simples, usar o conhecimento de outros tipos de ensaios de ligação para selecionar os componentes alvos adequados e correspondendo às sondas de captura.

[0076] Em uma modalidade, o alvo é uma biomolécula, tal como uma molécula orgânica simples ou uma estrutura de moléculas orgânicas, por exemplo, um organismo orgânico. Visto que existe uma grande necessidade na indústria, por exemplo, indústria de cuidados com a saúde e indústria alimentícia - quanto a um sistema de ensaio que seja rápido, relativamente de baixo custo e muito preciso, o sistema de ensaio e o método da invenção fornecem uma grande contribuição na técnica. O sistema de ensaio e o método da invenção são altamente adequados para o uso em determinações quantitativas e/ou qualitativas das biomoléculas, em particular, porque o método da invenção é tanto muito rápido quanto altamente confiável.

[0077] Em uma modalidade da invenção, o alvo pode ser, por exemplo, uma variante mutante de uma molécula ou um organismo orgânico, tal como um microorganismo.

[0078] Em uma modalidade, o alvo é ou compreende um microorganismo, tal como pelo menos um de patógenos bacterianos, virais ou fúngicos, por exemplo, E-coli E. coli, Citrobacter spp, Aeromonas spp., Pasteurella spp., Salmonella que não sorogrupo Dl, Camphilobacter Staphilococcus spp e combinações das mesmas.

[0079] Em uma modalidade, o alvo é ou compreende uma célula, tal como uma célula sanguínea, uma célula tronco ou uma célula tumoral.

[0080] Em uma modalidade, o alvo é ou compreende proteínas, nucleotídeos, carboidratos, ou lipídeos, em particular, uma enzima, um antígeno ou um anticorpo.

[0081] Em uma modalidade o alvo é ou compreende um “hapteno”. Um hapteno é uma molécula pequena que pode induzir uma resposta imune somente quando ligada a um carregador grande tal como uma proteína; o carregador pode ser um que não induz uma resposta imune por si. O hapteno pode ser, por exemplo, um esteróide, um hormônio, um antibiótico ou um constituinte orgânico.

[0082] O técnico habilitado realizará que o alvo pode ser qualquer tipo de componente para o qual uma sonda de captura pode ser fornecida.

[0083] Os alvos e sondas de captura correspondentes são bem conhecidos na técnica. Além disso, é bem conhecido imobilizar tais sondas de captura em uma face.

[0084] Em uma modalidade, as sondas de captura são específicas para o alvo.

[0085] Se existem dois ou mais alvos, pode haver vários grupos de sondas de captura ou pode haver um tipo de sonda de captura que são sondas de captura para todos os componentes alvo.

[0086] Em uma modalidade onde existem dois ou mais componentes alvo, as sondas de captura são específicas para os dois ou mais componentes alvos, por exemplo, para um grupo de componentes alvos similares, mas não idênticos.

[0087] Em uma modalidade da invenção, as sondas de captura são específicas para um grupo de componentes compreendendo um ou mais componentes alvo.

[0088] Em uma modalidade, as sondas de captura são, por exemplo, locais de ligação para proteína, o teor de proteína pode ser deste modo determinado. Em uma modalidade, as sondas de captura são locais de ligação para um tipo ou grupo pré-selecionado de proteínas.

[0089] Em uma modalidade, as sondas de captura são locais de ligação para os haptenos tais como pequenas moléculas orgânicas, por exemplo, hormônios de esteróide, antibióticos ou ainda outras moléculas de hapteno de outra origem.

[0090] As sondas de captura são preferivelmente imobilizadas a uma face dentro da seção de reação do canal de fluxo.

[0091] As sondas de captura podem ser imobilizadas à lâmina e/ou à primeira face da parte de base. Em uma modalidade, é preferido que as sondas de captura sejam imobilizadas à primeira superfície da parte de base na seção de reação.

[0092] A parte de base e/ou a lâmina dentro a seção de reação vantajosamente compreendem pelo menos um elemento óptico. O elemento óptico é preferivelmente construído para redirecionar e preferivelmente colimar a luz emitida de um fluoróforo.

[0093] Em uma modalidade, o elemento óptico é preferivelmente construído para redirecionar e preferivelmente colimar a luz emitida de um fluoróforo na adjacência da primeira superfície da parte de base e/ou de um fluoróforo na adjacência da lâmina dentro da seção de reação. A frase “na adjacência de” preferivelmente significa dentro de uma distância de 10 nm ou menos, tal como dentro de uma distância de 2 nm ou menos, tal como dentro de uma distância de 1 nm ou menos, tal como dentro de uma distância de 0,1 nm ou menos.

[0094] Geralmente, é mais simples fornecer a parte de base com o elemento óptico do que fornecer a lâmina com o elemento óptico e consequentemente, é preferido que o elemento óptico forme parte da parte de base. No seguinte, a modalidade da invenção é descrita com o elemento óptico como uma parte da parte de base, mas deve ser entendido que o elemento óptico pode alternativamente formar parte da lâmina. Além disso, deve ser entendido que a parte de base e/ou a lâmina dentro da seção de reação possa ter vários elementos ópticos. Em uma modalidade, a parte de base e/ou a lâmina dentro a seção de reação compreende pelo menos cerca de 4 elementos ópticos, tal como pelo menos cerca de 10 elementos ópticos, tal como pelo menos cerca de 20 elementos ópticos, tal como pelo menos cerca de 50 elementos ópticos.

[0095] Preferivelmente o elemento óptico compreende as sondas de captura para um alvo imobilizado à primeira superfície da parte de base ou à lâmina dentro da seção de reação.

[0096] O elemento óptico pode ser vantajosamente produzido durante a moldagem da parte de base e compreende vantajosamente uma estrutura de lente e/ou uma estrutura fluorescente de ângulo supercrítico (estrutura SAF), a estrutura SAF preferivelmente tem uma superfície de topo. A estrutura de lentes e/ou a estrutura SAF têm a função de redirecionar a luz emitida de um fluoróforo dentro da seção de reação, tal que a luz emitida possa ser lida de uma maneira simples. Vantajosamente, o elemento óptico colima a luz emitida que age como uma amplificação do sinal que pode ser lido.

[0097] Preferivelmente, o elemento óptico é uma estrutura SAF.

[0098] As estruturas SAF são bem conhecidas na técnica e são, por exemplo, descritas na US2016011112, US2013236982A e/ou US2007262265.

[0099] Em uma modalidade, a estrutura SAF é como o elemento óptico descrito em qualquer um dos documentos da técnica anterior US2016011112, US2013236982A e/ou US2007262265 com a diferença de que o elemento óptico é incorporado na seção de reação do cartucho microfluídico como aqui descrito.

[00100] Vantajosamente, a estrutura SAF é uma parte integrada da parte de base e, preferivelmente, do mesmo material que a parte de base restante, preferivelmente, produzida através da moldagem por injeção, em que a estrutura SAF é conformada na parte do rebaixo que é para formar a seção de reação.

[00101] Em uma modalidade alternativa, a estrutura SAF é parcialmente embebida ou montada na parte restante da parte de base. Em uma modalidade, é mais simples fornecer a estrutura SAF em um material que difere do material da parte restante da parte de base, tal como um material com um índice de refração mais alto. Entretanto, é geralmente desejado que a estrutura SAF seja do mesmo material que a parte de base restante.

[00102] A estrutura SAF preferivelmente tem uma superfície de topo voltada para onde a mesma se projeta, isto é, a superfície de topo está voltada para a lâmina se a estrutura SAF fizer parte da parte de base. As sondas de captura são vantajosamente imobilizadas à superfície de topo. Onde existem várias estruturas SAF as faces de topo das respectivas estruturas SAF podem ter sondas de captura imobilizadas idênticas ou diferentes.

[00103] As sondas de captura podem ser vantajosamente imobilizadas antes de ficar a lâmina à parte de base.

[00104] Vantajosamente, a estrutura SAF compreende uma forma de cone projetando-se em direção à lâmina, com sua superfície de topo voltada para a lâmina. As sondas de captura são preferivelmente imobilizadas à superfície de topo.

[00105] A emitância fluorescente de luz (também chamada de emissão de luminescência) na ou próxima à interface de dois ambientes refrativos emite o máximo da luz anisotropicamente no meio refrativo superior (n2) dentro de um ângulo acima de um ângulo supercrítico (θc) (Ver a figura 7). A estrutura SAF é vantajosamente conformada para coletar o máximo da fluorescência emitida no refrativo superior com uma alta eficácia de coleta.

[00106] A estrutura SAF tem um índice de refração mais alto que o fluido na seção de reação, que pode ser um gás tal como ar. Se a amostra foi retirada da seção de reação, pode ser que uma amostra fresca ou um outro fluido tal como água seja introduzido na seção de reação depois das sondas de captura terem capturado o alvo.

[00107] A emissão de luminescência que se propagam em ângulos maiores do que o ângulo crítico é chamada de luz de ângulo supercrítico. Tipicamente, a luz de ângulo supercrítico se propaga dentro de, por exemplo, a faixa angular de cerca de 61,5 graus a cerca de 80 graus. Será apreciado que um sinal de luminescência pode ter muitas formas diferentes dependendo da estimulação.

[00108] Para garantir uma colimação ótima da luz emitida dos fluoróforos nas adjacências da superfície de topo - por exemplo, diretamente ou indiretamente (com moléculas ligadoras ou outras moléculas intermediárias) capturada pelas sondas de captura, o diâmetro da superfície de topo e a altura da estrutura SAF projetando-se são vantajosamente adaptados uns aos outros. Vantajosamente, a face tem uma área de pelo menos cerca de 0,01 mm2, tal como de cerca de 0,02 mm2 a cerca de 1 mm2, tal como de cerca de 0,03 mm2 a cerca de 0,8 mm2, tal como de cerca de 0,05 mm2 a cerca de 0,5 mm2.

[00109] A superfície de topo preferivelmente tem uma periferia redonda preferivelmente circular com um diâmetro de cerca de 0,01 mm a cerca de 1 mm.

[00110] Como mencionado, em uma modalidade alternativa, a estrutura SAF é montada na lâmina e projetando-se em direção à primeira face da estrutura.

[00111] A estrutura SAF vantajosamente tem uma forma de cone projetando-se da parte de base com um diâmetro de estreitamento na projetando-se na direção da sua superfície de topo tal que os lados formem um ângulo a uma linha de centro perpendicular à superfície de topo, cujo ângulo é chamado ângulo de tronco.

[00112] A estrutura SAF pode, por exemplo, ter um formato de tronco selecionada de um formato de tronco quadrado, um tronco pentagonal, um tronco triângular (uma pirâmide cortada) ou um tronco cônico.

[00113] Vantajosamente a estrutura SAF tem um tronco cônico (algumas vezes também indicado como um formato de tronco cônica).

[00114] Para garantir uma colimação desejada, o ângulo de tronco é menor do que o ângulo supercrítico. Vantajosamente, a estrutura SAF tem um ângulo de tronco de pelo menos cerca de 50 graus, tal como de cerca de 55 graus a cerca de 75 graus, tal como de cerca de 58 graus, a cerca de 70 graus, tal como de cerca de 59° a cerca de 65 graus, tal como de cerca de 60 graus a cerca de 61 graus, preferivelmente cerca de 60°.

[00115] A estrutura SAF vantajosamente tem uma altura de projeção que é suficientemente grande para redirecionar a luz emitida de um fluoróforo imobilizado na superfície de topo da estrutura SAF. Preferivelmente, a luz é colimada e transmitida através da parte de base e emitida a partir da segunda face da parte de base onde esta é lida por um leitor óptico.

[00116] Preferivelmente, a estrutura SAF tem uma projetando-se altura de pelo menos cerca de 0,03 mm, tal como pelo menos cerca de 0,1 mm, preferivelmente a estrutura SAF tem uma projetando-se altura de cerca de 1 vez a cerca de 3 vezes o diâmetro máximo da superfície de topo da estrutura SAF.

[00117] A altura da estrutura SAF é determinada da superfície de topo até sua raiz onde é conectada a ou integrada à parte restante da parte de base (ou a lâmina onde a estrutura SAF forma parte da lâmina).

[00118] A estrutura SAF (e preferivelmente a parte de base total) tem um índice refrativo maior do que 1,33 que é o índice refrativo da água. Vantajosamente, a estrutura SAF tem um índice refrativo de pelo menos cerca de 1,4, tal como um índice refrativo de cerca de 1,45 a cerca de 1,65. Em uma modalidade preferida, a estrutura SAF é de poliestireno com um índice refrativo de cerca de 1,59.

[00119] O regulador de temperatura pode, por exemplo, compreender um elemento de Peltier, um elemento de aquecimento de lâmina fina e/ou outros elementos de aquecimento resistentes.

[00120] Vantajosamente, o elemento regulador de temperatura é um elemento termoelétrico, tal como um elemento de Peltier, preferivelmente, o elemento termoelétrico é operável tanto para o resfriamento quanto aquecimento em uma configuração de tempo selecionada.

[00121] O sistema operador pode, em uma modalidade, compreender um emissor para transmitir uma light de estimulação e um leitor para ler os sinais ópticos. O leitor e emissor podem, por exemplo, ser uma unidade comum. O emissor/leitor está/estão, por exemplo, posicionado(s) na segunda face lateral do cartucho microfluídico quando este está posicionado com sua face da lâmina em contato com o sistema operativo para a regulagem da temperatura de uma amostra na seção de reação.

[00122] O leito óptico pode, a princípio, ser qualquer tipo de fotodetector capaz de perceber o comprimento de onda em questão, isto é, raios e luz como comprimento de onda que é esperado ser obtido do local de detecção ótica, por exemplo, emitido ou refletido, ou passando através do local de detecção ótica.

[00123] Vantajosamente, o leitor óptico é um leitor de comprimentos de onda múltiplas.

[00124] Em uma modalidade, o leitor compreende uma matriz de fotodiodos e/ou um tubo fotomultiplicador. Os detectores adequados podem, por exemplo, serem adquiridos da Hamamatsu Cooperation, Bridgewater, EUA ou da Atmel Corporation, San Jose, EUA.

[00125] Em uma modalidade, o leitor óptico é um leitor de visualização digital, preferivelmente na forma de um leitor de dispositivo de carga acoplada (CCD).

[00126] Vantajosamente, o leitor de CCD é um leitor de cores, tal como um leitor 3CCD ou um leitor de mosaico de filtro de cor CCD.

[00127] Um leitor 3CCD é um leitor CCD compreendendo um prisma divisor de feixe dicróico que divide a imagem em componentes vermelhos, verdes e azuis.

[00128] Um leitor CCD de mosaico de filtro de cor é um leitor de CCD compreendendo um filtro de cor tal como uma máscara de Bayer, uma máscara de RGBW (matriz de filtros de Vermelho, Verde, Azul, Branco), ou uma máscara de CYGM (matriz de filtro de Ciano, Amarelo, Vermelho e Magenta).

[00129] Vantajosamente, o leitor óptico é um espectrômetro, o espectrômetro é preferivelmente configurado para operar com uma largura de banda compreendendo pelo menos dois feixes de luz diferentes.

[00130] Um espectrômetro também é frequentemente chamado de um espectroscópio e é usado para medir propriedades, tais como intensidade ou polarização da luz sobre uma largura de banda específica.

[00131] Preferivelmente, o espectrômetro é configurado para determinar as intensidades da luz sobre uma largura de banda compreendendo luz visível.

[00132] Em uma modalidade o espectrômetro é configurado para determinar as intensidades da luz sobre uma largura de banda compreendendo pelo menos dois feixes de luz diferentes.

[00133] Em uma modalidade, o leitor óptico é um espectrômetro de fibra ótica compreendendo uma pluralidade de fibras óticas arranjadas para receber raios de luz emitidos dos fluoróforos.

[00134] O emissor para estimular o fluoróforo pode ser vantajosamente um emissor com base em diodo.

[00135] Em uma modalidade, o sistema operador compreende um sistema computacional configurado para controlar a operação de pelo menos um elemento operador selecionado do(s) pistão(ões), do elemento de regulagem de temperatura e do atuador. O sistema computacional preferivelmente compreende um software de armazenamento de memória para controlar a operação do(s) elemento(s) operador(es). O sistema computacional pode ser programado para realizar um procedimento de ensaio desejado, por exemplo, de acordo com um código carregado ao sistema computacional por intermédio de uma interface e/ou um código (por exemplo, código de barras) lido no cartucho microfluídico.

[00136] Vantajosamente, o computador é programado para realizar um procedimento de ensaio compreendendo adicionar uma amostra na seção de reação, submetendo esta ao aquecimento e/ou resfriamento, transmitindo uma luz de estímulo para a seção de reação, lendo um sinal emitido do fluoróforo opcional dentro da seção de reação. O procedimento de ensaio pode compreender retirar a amostra da seção de reação antes de transmitir uma luz de estímulo para a seção de reação, lendo um sinal emitido do fluoróforo opcional dentro da seção de reação. Opcionalmente, um outro fluido, tal como água é introduzido na seção de reação antes de transmitir uma luz de estímulo para a seção de reação, lendo um sinal emitido de um fluoróforo opcional dentro da seção de reação.

[00137] Em uma modalidade, o procedimento de ensaio compreende ativar o ativador para pressionar a lâmina que cobre a seção de depósito, ativando o ativador para liberar pelo menos parcialmente a lâmina cobrindo a seção de depósito, ativando o pistão para fechar a seção de válvula à montante e ativar o elemento de regulagem de temperatura para regular a temperatura de uma amostra na seção de reação de acordo com um plano de temperatura pré-determinado.

[00138] O computador é vantajosamente programado para operar os elementos operadores para realizar um ou mais dos ensaios descritos abaixo.

[00139] Em uma modalidade, o sistema de ensaio microfluídico compreende adicionalmente uma fonte de luz (um emissor) configurado para estimular um fluoróforo na seção de reação. A fonte de luz é preferivelmente configurada para estimular um fluoróforo capturado em uma estrutura SAF. A captura ocorre direta ou indiretamente. Por exemplo, o alvo pode compreender o fluoróforo ou o fluoróforo pode ser capturado pelo alvo, opcionalmente, por intermédio de uma molécula ligadora.

[00140] Os fluoróforos são bem conhecidos na técnica e são amplamente usados dentro da tecnologia dos ensaios quantitativos e qualitativos.

[00141] Um fluoróforo (também chamado de um fluorocromo ou um cromóforo fluorescente ou uma molécula luminescente) é uma molécula que pode ser estimulada absorvendo-se a energia da luz e re-emite a energia em um comprimento de onda específico. O comprimento de onda, quantidade, e tempo antes da emissão da energia emitida depende tanto do fluoróforo quanto do seu ambiente químico considerando que a molécula no seu estado estimulado pode interagir com as moléculas adjacentes.

[00142] A energia de estimulação pode ser uma faixa muito estreita ou mais ampla de energia, ou pode ser todas as energias além de um nível de corte. A energia de emissão e comprimento de onda é geralmente mais específico do que a energia de estimulação, e é, geralmente, de um comprimento de onda mais longo ou energia mais baixa. As faixas de energia de estimulação de ultravioleta através do espectro visível, e as energias de emissão podem continuar da luz visível na região próxima à infravermelha.

[00143] Geralmente, é desejado selecionar os fluoróforos com um comprimento de onda da emissão e de energia relativamente específico para uma determinação qualitativa ou quantitativa mais simples do componente alvo. Em particular, é desejado que o comprimento de onda da emissão seja relativamente específico, isto é, este deve preferivelmente ter uma faixa de comprimento de onda que no método de determinação é suficientemente estreito para ser distinguível das outras emissões.

[00144] O termo “comprimento de onda específico relativo” significa que o comprimento de onda pode ser distinguido de outros comprimentos de onda de emissão no teste.

[00145] Em particular, nas situações onde existem vários fluoróforos diferentes e opcionalmente vários componentes alvos, é preferido que os fluoróforos tenham relativamente comprimentos de onda de emissão específicos tal que as emissões dos respectivos fluoróforos possam ser distinguidas uma das outras.

[00146] Os fluoróforos podem ser qualquer tipo de fluoróforos. Em uma modalidade, os fluoróforos são pontos quânticos ou sondas aromáticas e/ou sondas conjugadas, tais como fluoresceína, derivados de benzeno, fluoróforos calcogenetos metálicos ou combinações destes.

[00147] Os exemplos de pontos quânticos são descritos na US 7498177 e os pontos quânticos disponíveis da Life Technologies Europe BV. Estes pontos quânticos incluem mais do que 150 diferentes configurações de produto com uma amplitude de comprimentos de onda de emissão em uma ampla faixa de comprimento de onda, por exemplo, pontos quânticos com os respectivos comprimentos de onda de emissão: 525, 545, 565, 585 ,605, 625, 655 e IR 705 e 800 nm.

[00148] Os exemplos de pontos quânticos também incluem pontos quânticos disponíveis da Ocean NanoTech, Springdale, Arkansas 72764, incluindo mais do que 40 diferentes configurações de produto com uma amplitude de comprimento de onda de emissão em nm e um núcleo externo funcionalizado de PEG ou outro revestimento biológico compatível, por exemplo, com os respectivos comprimentos de onda de emissão: 530, 550, 580, 590, 600, 610, 620 e 630 nm. Os pontos quânticos da Ocean NanoTech incluem os pontos quânticos com diferentes grupos funcionais, por exemplo, amina, COOH, ácido fenilborônico (PBA), assim como pontos quânticos com revestimento de polímero anfifílico e de PEG. Outros exemplos de pontos quânticos disponíveis da Ocean NanoTech são os pontos quânticos com um núcleo único, por exemplo, fornecido em tolueno e com somente um revestimento de octadecilamina ou com um revestimento de polímero anfifílico e de PEG.

[00149] Em uma modalidade, o sistema de ensaio microfluídico compreende adicionalmente um leitor óptico para ler a luz emitida, preferivelmente de um fluoróforo, mais preferivelmente, o leitor é configurado para ler a luz emitida por intermédio da estrutura SAF descrita acima.

[00150] A invenção compreende adicionalmente um cartucho microfluídico compreendendo uma seção de reação com uma ou mais estruturas SAF como descrito acima.

[00151] A invenção compreende adicionalmente um cartucho microfluídico compreendendo uma parte de base, tendo uma primeira face e uma segunda face oposta e com um rebaixo na primeira face e uma lâmina fixada à parte de base para cobrir o rebaixo e fornecer uma face de lâmina de cartucho microfluídico, em que a parte de base com o rebaixo e a lâmina forma um canal de fluxo e um depósito. O canal de fluxo tem um comprimento e compreende uma seção de reação e uma terminação à montante e uma terminação à jusante. O depósito está em comunicação fluida como canal de fluxo à jusante ao depósito e o cartucho microfluídico compreende uma abertura de entrada no canal de fluxo à montante da seção de reação. O canal de fluxo compreende uma seção de válvula à montante entre a abertura de entrada e a seção de reação. A seção de válvula do canal de fluxo compreende uma sede de válvula. A sede de válvula preferivelmente compreende uma estrutura de crista na primeira face da parte de base. Vantajosamente, a estrutura de crista está se projetando da primeira superfície da parte de base no rebaixo e cruzando pelo menos uma parte do rebaixo.

[00152] o cartucho microfluídico pode vantajosamente ser como descrito acima.

[00153] A invenção compreende adicionalmente um método para realizar um ensaio usando um sistema de ensaio microfluídico como descrito acima. O método compreende: • aplicar o cartucho microfluídico no sistema operador tal que a seção de reação esteja em proximidade ao elemento de regulagem de temperatura enquanto o atuador está associado à seção de depósito para pressionar a lâmina que cobre a seção de depósito e o pistão está associado ao canal de fluxo em uma seção de válvula à montante para pressionar a lâmina para fechar o canal de fluxo à montante da seção de reação; • ativar o ativador para pressionar a lâmina cobrindo a seção de depósito para deste modo prensar o fluido (por exemplo, gás) para fora do depósito; • aplicar uma amostra na entrada do canal de fluxo; • ativar o ativador para liberar pelo menos parcialmente a lâmina que cobre a seção de depósito para deste modo sugar na amostra, preferivelmente tal que a amostra preencha pelo menos parcialmente a seção de reação; • ativar o pistão para fechar a seção de válvula à montante; • ativar o ativador para pressionar a lâmina que cobre a seção de depósito para deste modo aplicar uma pressão na seção de reação que é mais alta do que seria sem o pressionamento da lâmina; e • ativar o elemento de regulagem de temperatura para regular a temperatura da amostra na seção de reação de acordo com um plano de temperatura pré-determinado.

[00154] O plano temperatura pode ser, por exemplo, para manter a temperatura constante, por exemplo, a 37 °C por um tempo pré-determinado, para aquecer a uma temperatura máxima, seguido pelo resfriamento, para resfriar até uma temperatura baixa e em seguida aumentar a temperatura e etc.

[00155] Vantajosamente, o sistema operador mantem o dito cartucho microfluídico tal que pelo menos a seção de reação é inclinada quando mantida em proximidade à dita elemento de regulagem de temperatura.

[00156] Como descrito acima, foi descoberto que as bolhas conformadas opcionais podem ser total ou parcialmente removidas de um área de leitura da seção de reação para deste modo garantir que as bolhas não deteriorem a leitura.

[00157] Em uma modalidade, pelo menos um eixo central da seção de reação é inclinado com relação a um plano horizontal, tal como em um ângulo de inclinação de pelo menos cerca de 3 graus, tal como pelo menos cerca de 5 graus, tal como de cerca de 10 a cerca de 45 graus, tal como de cerca de 15 a cerca de 30 graus.

[00158] Em uma modalidade, a parte de base do cartucho microfluídico é substancialmente plana e o cartucho microfluídico é aplicado ao sistema operador tal que o sistema operador mantenha a parte de base na posição inclinada com relação a um plano horizontal, tal como em um ângulo de inclinação de pelo menos cerca de 3 graus, tal como pelo menos cerca de 5 graus, tal como de cerca de 10 a cerca de 45 graus, tal como de cerca de 15 a cerca de 30 graus. Em uma modalidade, a amostra na seção de reação é incubada por um tempo pré-determinado onde é submetida à regulagem de temperatura de acordo com o plano de temperatura.

[00159] Vantajosamente, o tempo de incubação é relativamente curto, tal como menos do que 30 minutos, por exemplo de 2 a 10 minutos.

[00160] O canal de fluxo pode compreender uma seção de válvula à jusante e o sistema operador pode compreender um pistão associado para a seção de válvula à jusante como descrito acima. Nesta modalidade, o método vantajosamente compreende ativar o pistão associado para fechar a seção de válvula à jusante onde a seção de válvula à jusante preferivelmente é fechada depois da aplicação da pressão na seção de reação. Deste modo, a pressão aplicada à seção de reação pode ser mantida muito estável visto que nenhum fluido pode deste modo escapar da seção de reação. Considerando que o atuador pode ser controlado para aplicar uma pressão específica com uma precisão relativamente alta, pode ser mais difícil operar o atuador para manter a pressão estável com o tempo. O fechamento pela seção de válvula à jusante e pistão associado pode tornar mais simples manter a pressão desejada com alta precisão.

[00161] Onde a seção de reação compreende as sondas de captura para um alvo compreendendo ou associado com um fluoróforo, o método vantajosamente compreende determinar quantitativa ou qualitativamente a presença do alvo na amostra, em que o método compreende emitir a luz de estímulo para a seção de reação do cartucho microfluídico e ler o sinal opcional emitido.

[00162] A frase que o alvo é associado com um fluoróforo significa que o fluoróforo é adaptado para ligar ao alvo direta ou indiretamente por intermédio de uma molécula ligadora.

[00163] Como descrito acima, o cartucho microfluídico preferivelmente compreende elementos ópticos, mais preferivelmente a(s) estrutura(s) SAF.

[00164] Onde as sondas de captura são imobilizadas à seção de topo da estrutura SAF, a amostra - que opcionalmente compreende os fluoróforos que não são capturados pelas sondas de captura - não precisam ser removidas antes do estímulo e leitura, porque somente os fluoróforos nas adjacências (capturados pelas sondas de captura) emitirão a luz que predominantemente propagará na estrutura SAF com um ângulo acima do ângulo crítico. Outros fluoróforos - fluindo livremente na amostra) emitirão luz de maneira substancialmente uniforme em todas as direções, deste modo estes se espalharão. Deste modo, um usuário ou o leitor podem determinar o que é um barulho de fundo (por exemplo, tal como luz emitida dispersada) e o que é um sinal real. Entretanto, para alguns ensaios, pode ser desejado retirar a amostra da seção de reação antes da emissão da luz de estímulo e da leitura.

[00165] Em uma modalidade onde as sondas de captura estão imobilizadas a uma face dentro da seção de reação do canal de fluxo, o método vantajosamente compreende ativar o(s) pistão(ões) para abrir a seção de válvula à montante e seção de válvula à jusante opcional e ativar o ativador para sugar a amostra para fora da seção de reação, preferivelmente para sugar a amostra parcial ou completamente no depósito. Preferivelmente, a amostra é sugada para fora da seção de reação antes da emissão da luz de estímulo para a seção de reação e leitura.

[00166] Em uma modalidade, um outro fluido, tal como água, é alimentado à seção de reação antes da emissão da luz de estímulo para a seção de reação e leitura.

[00167] Em uma modalidade, as sondas de captura estão imobilizadas a um elemento óptico da parte de base ou da lâmina dentro da seção de reação e o elemento óptico preferivelmente é construído para redirecionar e preferivelmente colimar a luz emitida de um fluoróforo ligado à sonda de captura como descrito acima.

[00168] A luz de estímulo é preferivelmente emitida para os elementos ópticos da lateral do cartucho microfluídico no qual os elementos ópticos são parte de - isto é, onde os elementos ópticos formam parte da parte de base, a luz de estímulo é emitida para a lateral da parte de base do cartucho microfluídico - isto é, tal que a luz de estímulo se encontra com a segunda face da parte de base.

[00169] Onde os elementos ópticos são estruturas SAF, a luz de estímulo é preferivelmente emitida para a estrutura SAF com uma direção de propagação substancialmente perpendicular à superfície de topo das estruturas SAF, preferivelmente tal que a luz de estímulo propaga através da estrutura SAF para estimular os fluoróforos capturados pelas sondas de captura.

[00170] Todas as características da invenção e modalidades da invenção como descritas acima, incluindo as faixas e faixas preferidas podem ser combinadas de várias maneiras dentro do escopo da invenção, a menos que existam razões específicas para não combinar tais características.

Descrição Resumida das Figuras

[00171] Os objetivos e/ou objetivos adicionais, características e vantagens acima da presente invenção serão novamente esclarecidas pela seguinte descrição ilustrativa e não limitante das modalidades da presente invenção, com referências às figuras anexas.

[00172] A Figura 1 é uma visão esquemática do topo de um cartucho microfluídico de acordo com uma modalidade da invenção.

[00173] A Figura 2 é uma visão esquemática do topo de um cartucho microfluídico de acordo com uma modalidade da invenção.

[00174] As Figuras 3a, 3b, 3c e 3d são ilustrações esquemáticas de uma modalidade do sistema de ensaio microfluídico em operação.

[00175] A Figura 3e corresponde à figura 3d onde pelo menos a seção de reação é inclinada com relação a um plano horizontal.

[00176] A Figura 4 é uma visão em perspectiva de um cartucho microfluídico de acordo com uma modalidade da invenção.

[00177] A Figura 5 é uma visão em perspectiva de um sistema de ensaio microfluídico compreendendo um sistema de operação microfluídica e uma pluralidade de cartuchos microfluídicos.

[00178] As Figuras 6a, 6b, e 6c são ilustrações esquemáticas de uma modalidade do sistema de ensaio microfluídico em operação em que a seção de reação compreende sondas alvo.

[00179] A Figura 7 é uma visão em perspectiva em transversal de uma estrutura SAF.

[00180] A Figura 8 é uma visão transversal de uma outra estrutura SAF.

[00181] A Figura 9 é uma visão transversal de um cartucho microfluídico, onda parte de base é conformada com uma estrutura semelhante à SAF.

[00182] A Figura 10 é uma visão lateral esquemática de um emissor e unidade de leitura formando uma montagem e emissão-leitura.

[00183] A Figura 11 ilustra a face de emissão e receptora de um emissor e uma unidade de leitura.

[00184] A Figura 12 ilustra um sistema de operação microfluídica adequado para um sistema de ensaio microfluídico de uma modalidade da invenção.

[00185] As figuras são esquemáticas e simplificadas para propósitos de clareza. Em todo o relatório, os mesmos numerais de referência são usados para as partes idênticas ou correspondentes.

[00186] Outro escopo de aplicabilidade da presente invenção se tornará evidente a partir da descrição dada em seguida. Entretanto, deve ser entendido que a descrição e os exemplos específicos, enquanto indicando as modalidades preferidas da invenção, são dados apenas para propósitos de ilustração, visto que várias mudanças e modificações dentro do espírito e escopo da invenção se tornarão evidentes para aqueles habilitados na técnica deste relatório descritivo e exemplos.

[00187] O cartucho microfluídico da figura 1 compreende 5 canais de fluxo 1 conformados entre uma lâmina e uma parte de base. O cartucho microfluídico é visto da lateral da lâmina. Cada cartucho microfluídico compreende uma terminação à montante, e uma terminação à jusante no outro lado de uma seção de reação 2. Pode ser visto que a seção de reação 2 é mais ampla do que a parte restante do canal de fluxo 1. Cada canal está em comunicação fluida com um depósito 3. Na modalidade mostrada, cada canal tem seu próprio depósito 3. Em uma variação, dois ou mais canais podem estar em comunicação fluida com um depósito em comum. O cartucho microfluídico tem uma entrada comum 4 para os canais de fluxo 1. Cada canal de fluxo compreende adicionalmente uma seção de válvula à montante 5, que pode ser fechada por um pistão associado do sistema de operação microfluídica como descrito acima. Os canais de fluxo podem compreender os fluoróforos 6 aplicados no canal, onde os fluoróforos 6 são adaptados para reagir com um alvo que pode ser capturado por sondas de captura arranjados, por exemplo, imobilizados nas seções de reação 2. Uma área 2a do cartucho microfluídico compreendendo a seção de reação é vantajosamente associada a um elemento de regulagem de temperatura do sistema de operação microfluídica para ajustar a temperatura de uma amostra nas seções de reação 2 por exemplo, como descrito acima.

[00188] A lâmina é flexível e no uso, os escoamentos são pressionados por atuadores do sistema de operação microfluídica, uma amostra é aplicada na entrada e os atuadores liberam a lâmina por meio da qual a amostra é sugada nos canais. Os atuadores podem ser, por exemplo, em uma primeira etapa de liberação, parcialmente liberados tal que a amostra seja sugada na parte do canal de fluxo 1 compreendendo os fluoróforos, e ali a amostra pode ser deixada algum tempo pré-determinado para submeter os fluoróforos 6 à suspensão. Em seguida, o atuador pode ser novamente (por exemplo, completamente) liberado para retirar a amostra nas seções de reação 2. A amostra é submetida a uma regulagem de temperatura, por exemplo, como descrito acima. Em seguida, os alvos opcionalmente capturados com fluoróforos podem ser oticamente detectados. Opcionalmente, a amostra é removida das seções de reação e nos escoamentos antes da detecção ótica.

[00189] O cartucho microfluídico da figura 2 compreende um canal de fluxo único 11 e um depósito 13 conformado entre uma lâmina 17 e uma parte de base 16. A parte de base 16 tem uma primeira face 16a e uma segunda face oposta 16b e compreende um rebaixo na primeira face e a lâmina 17 fixado à parte de base para cobrir o rebaixo. A face da lâmina é a face da lâmina 17 voltada da parte de base 16.

[00190] O canal de fluxo tem um comprimento da sua entrada 14 para o depósito 13 e compreende uma seção de reação 12 e uma terminação à montante e uma terminação à jusante, em que o depósito 13 está em comunicação fluida com o canal de fluxo 11 à jusante da seção de reação.

[00191] A parte de base 16 é mais fina na seção de reação 12 para garantir um ótimo estímulo e leitura do lado da parte de base 12a.

[00192] O canal de fluxo 15 compreende adicionalmente uma seção de válvula à montante 15 que pode ser fechada por um pistão associado do sistema de operação microfluídica como descrito acima. A seção de válvula à montante 15 tem uma sede de válvula que compreende um lacre para selar contra a lâmina quando pressionado pela dita cabeça de pistão do dito pistão.

[00193] As Figuras 3a, 3b, 3c e 3d mostram uma modalidade do sistema de ensaio microfluídico em operação.

[00194] O sistema de ensaio microfluídico compreende um cartucho microfluídico e um sistema operador microfluídico associado. O cartucho microfluídico compreende uma parte de base 26, tendo uma primeira face e uma segunda face oposta e com um rebaixo na primeira face e uma lâmina 27 fixada à parte de base 26 para cobrir o rebaixo. A parte de base 26 com o rebaixo e a lâmina 27 formam um canal de fluxo 21 e um depósito 23. O cartucho microfluídico compreende uma abertura de entrada 24 que é conformada através de um orifício na parte de base 26 como descrito acima.

[00195] Fornecendo-se um orifício suficientemente grande, tal que a terminação da parte de base na periferia do orifício e a lâmina 17 cobrindo o orifício forneçam uma cavidade suficientemente grande para uma gota da amostra, o risco de derramamento da amostra é reduzido.

[00196] O canal de fluxo 21 compreende uma seção de válvula à montante 25 e uma seção de reação 22.

[00197] O sistema operador compreende uma estrutura de suporte 28, um pistão 29b, um elemento de regulagem de temperatura 28a e um atuador 29a posicionado tal que a face da lâmina do cartucho microfluídico possa estar posicionada em contato com o sistema operativo com a seção de reação 22 em proximidade ao elemento de regulagem de temperatura 28a enquanto o atuador 29a é associado à seção de depósito 23 para pressionar a lâmina 27 cobrindo a seção de depósito 23 e o pistão 29b é associado ao canal de fluxo 21 na seção de válvula à montante 25 para pressionar a lâmina 27 para fechar o canal de fluxo 21 à montante da seção de reação 22.

[00198] Na figura 3a, o cartucho microfluídico está posicionado em contato com o sistema de operação microfluídica. Como visto, a seção de reação 22 está posicionada em proximidade ao elemento de regulagem de temperatura 28a, o atuador 29a está associado à seção de depósito 23 para pressionar a lâmina 27 cobrindo a seção de depósito 23 e o pistão 29b está associado ao canal de fluxo 21 na seção de válvula à montante 25 para pressionar a lâmina 27 para fechar o canal de fluxo 21 à montante da seção de reação 22.

[00199] Como pode ser observado, a lâmina 27a cobrindo a seção de reação tem uma tendência de deflexão para a parte de base para diminuir o volume da seção de reação. Este efeito mostrou ser aumentado quando a seção de reação compreende um fluido, a menos que uma pressão seja aplicada como aqui descrito.

[00200] Como indicado com a seta no atuador 28a, o atuador é ativado para pressionar a lâmina 27 cobrindo o depósito 23 para de este modo pressionar o ar para fora do canal de fluxo 21 por intermédio da entrada 24. Em seguida, como mostrado na figura 3b, uma gota da amostra é aplicada à entrada 24 e o atuador é liberado, por meio do qual a amostra é sugada no canal de fluxo 21 e na seção de reação 22. Nas figuras 3c e 3d a amostra não é mostrada mas deve ser interpretado que a amostra esteja no cartucho microfluídico.

[00201] Na figura 3c o pistão 29b é ativado para fechar a seção de válvula à montante 25. Em seguida o atuador 29a é ativado para pressionar a lâmina 27 cobrindo o depósito 23 para deste modo elevar a pressão na seção de reação levemente tal que a lâmina 27a’ cobrindo a seção de reação 22 não esteja mais pressionada para a parte de base 26, mas ao invés seja desviada para fora da parte de base 26 isto é, a mesma é levemente tocada.

[00202] A Figura 3d mostra o atuador 29a como o mesmo está pressionando a lâmina 27 cobrindo o depósito 23.

[00203] O cartucho microfluídico compreende uma depressão de retirada 22a que pode ser usada para remover uma amostra da seção de reação 22. Uma seringa com uma agulha pode ser usada para perfurar a parede fina dentro da seção de reação 22 na depressão de retirada 22a.

[00204] A Figura 3e corresponde à figura 3d onde o sistema operador compreende uma fundação F para garantir que pelo menos a seção de reação esteja inclinada com relação a um plano horizontal. Pode ser visto que o eixo central RC do centro de reação é inclinado com relação a um plano horizontal H e também o plano PB da parte de base é inclinado em relação ao plano horizontal H. Devido à posição inclinada quaisquer bolhas conformadas na câmara de reação por exemplo, causadas pela regulagem de temperatura migrarão para a seção de depósito e assim tais bolhas não deteriorarão a leitura ótica.

[00205] O cartucho microfluídico na figura 4 compreende um canal de fluxo 31 e um depósito 43 conformado entre uma lâmina e uma parte de base. O cartucho microfluídico compreende uma entrada 34 ao canal de fluxo 31. O canal de fluxo 31 tem uma seção de válvula à montante 35, uma seção de reação 32 e uma seção de válvula à jusante 35a.

[00206] Na figura 5 uma pluralidade dos cartuchos microfluídicos 30 mostrados na figura 4 formam um sistema de ensaio microfluídico junto com um sistema de operação microfluídica 40. Pode ser visto que um dos cartuchos microfluídicos 30 é inserido em uma fenda do sistema de operação microfluídica 40.

[00207] As Figuras 6a, 6b, e 6c ilustram uma modalidade do sistema de ensaio microfluídico em operação em que a seção de reação compreende sondas alvo 42b opcionalmente imobilizadas a uma estrutura SAF como descrito acima.

[00208] O sistema de ensaio microfluídico compreende um cartucho microfluídico e um sistema operador microfluídico associado. O cartucho microfluídico compreende uma parte de base 46, tendo uma primeira face e uma segunda face oposta e com um rebaixo na primeira face e uma lâmina 47 fixada à parte de base 46 para cobrir o rebaixo. A parte de base 46 com o rebaixo e a lâmina 47 forma um canal de fluxo 41 e um depósito 43. O cartucho microfluídico compreende uma abertura de entrada 24 que é conformada por um orifício na parte de base 46 como descrito acima.

[00209] O canal de fluxo 41 compreende uma seção de válvula à montante 45 e uma seção de reação 42.

[00210] A seção de reação 42 compreende sondas de captura 42 imobilizadas à parte de base 46, preferivelmente na superfície de topo das estruturas SAF.

[00211] O sistema operador compreende um estrutura de suporte 48, um pistão 49b, um elemento de regulagem de temperatura 48a e um atuador 49a posicionado tal que a face da lâmina do cartucho microfluídico possa ser posicionado em contato com o sistema operativo com a seção de reação 42 em proximidade ao elemento de regulagem de temperatura 48a enquanto o atuador 49a está associado com a seção de depósito 43 para pressionar a lâmina 47 cobrindo a seção de depósito 43 e o pistão 49b está associada ao canal de fluxo 41 na seção de válvula à montante 45 para pressionar a lâmina 47 para fechar o canal de fluxo 41 à montante da seção de reação 42.

[00212] A parte de base 46 é mais fina na seção de reação 42 para deste modo formar uma cavidade 42a na parte de base 46 para garantir uma estimulação e leitura ideais do lado da parte de base na cavidade 42a.

[00213] Na figura 6a o cartucho microfluídico é posicionado em contato com o sistema de operação microfluídica com a seção de reação 41 posicionado em proximidade ao elemento de regulagem de temperatura 28a.

[00214] Como pode ser observado a lâmina 47a cobrindo a seção de reação 42 é levemente desviada para dentro do rebaixo da parte de base 46.

[00215] Como indicado com a seta no atuador 48a, o atuador é ativado para pressionar a lâmina 47 cobrindo o depósito 43 para deste modo pressionar ar para fora do canal de fluxo 41 por intermédio da entrada 24. Uma gota da amostra é aplicada à entrada 44 e o atuador é liberado, por meio do qual a amostra é sugada no canal de fluxo 41 e na seção de reação 42. Na figura 3c a amostra não é mostrada mas deve ser interpretado que a amostra está no cartucho microfluídico.

[00216] Na figura 6b, o pistão 49b é ativado para fechar a seção de válvula à montante 45. Em seguida o atuador 49a é ativado para pressionar a lâmina 47 cobrindo o depósito 43 para deste modo elevar levemente a pressão na seção de reação tal que a lâmina 47a’ cobrindo a seção de reação 42 não seja mais flexionada no rebaixo da parte de base 46, mas ao invés disso, seja flexionada para fora da parte de base 26, isto é, seja levemente tocada.

[00217] A estrutura SAF mostrada na figura 7 tem um formato de tronco cônico com uma superfície de topo 51 e um ângulo de tronco α. O ângulo de tronco α é menor do que o ângulo supercrítico (θc).

[00218] Para os fluoróforos na superfície de topo 51, a maioria da fluorescência é emitida no meio refrativo mais elevado (n2), isto é, na estrutura SAF na direção do ângulo crítico.

[00219] A estrutura SAF mostrada na figura 8 tem um formato de tronco cônico com uma superfície de topo compreendendo sondas de captura imobilizadas que capturaram um alvo com ou conectado aos fluoróforos 52a. A estrutura SAF tem uma altura h projetando-se, um diâmetro de superfície de topo tD, e um diâmetro de fundo bD. A estrutura SAF é parte da parte de base 56 na seção de reação onde a parte de base 56 é relativamente fina, por exemplo, como mostrado nas figuras 6a, 6b e 6c. Os fluoróforos 52a são estimulados emitindo-se a luz de estímulo da parte do lado da base como indicado na figura 8. Os fluoróforos estimulados emitem luz anisotropicamente na estrutura SAF - que tem um índice de refração mais alto do que a amostra, o ar ou a água na seção de reação - com um ângulo acima de um ângulo supercrítico (θc). A luz emitida é colimada e pode ser lida por um leitor como um círculo de luz.

[00220] A Figura 9 mostra uma variação do cartucho microfluídico. O cartucho microfluídico é visto em uma seção transversal através da seção de reação 62 do canal de fluxo.

[00221] Nesta modalidade, a parte de base 66 tem uma seção transversal trapezóide de ângulo direito que forma uma estrutura SAF. A parte de base 66 tem uma superfície de topo compreendendo as sondas de captura imobilizadas 62a que capturaram um alvo com ou conectado aos fluoróforos 62a. A parte de fundo 66 compreende adicionalmente os flanges 66a fixados à lâmina 67 para formar o canal de fluxo incluindo a seção de reação 62.

[00222] A estrutura SAF trapezóide de ângulo direito tem uma altura h projetando-se, um diâmetro de superfície de topo tD, e um diâmetro de fundo bD.

[00223] Devido à estrutura SAF trapezóide de ângulo direito, os fluoróforos 62a podem ser estimulados para emitir a luz de estímulo na parte central da estrutura SAF trapezóide de ângulo direito como indicado com E1. Alternativa ou simultaneamente, os fluoróforos 62a podem ser indiretamente estimulados para emitir a luz de estímulo para as paredes laterais 66b da estrutura SAF trapezóide de ângulo direito como indicado com E2. A luz de estímulo emitida é depois refletida pelas paredes laterais 66b para os fluoróforos. O sinal dos fluoróforos 62a pode ser lido como indicado com R como duas linhas paralelas.

[00224] A montagem e a emissão-leitura mostrada na FIG. 10 compreendem um invólucro 70 compreendendo uma pluralidade de diodos não mostrados com respectivos comprimentos de onda centrais para estimular os respectivos comprimentos de onda dos fluoróforos. A montagem e a emissão-leitura compreendem adicionalmente um feixe de fibras emissoras 71 compreendendo uma pluralidade de fibras óticas em conexão de luz com os respectivos diodos para guiar a luz para os fluoróforos não mostrados capturados pelas sondas de captura em uma seção de reação de um cartucho microfluídico. O feixe de fibras emissoras 71 tem uma seção de comprimento 72 adjacente às terminações da saída do emissor 73 das fibras óticas a partir da qual a luz 79 é emitida.

[00225] Na seção de comprimento 72, o feixe emissor 71 é intercalado com um feixe de fibra de leitura 76 tal que a seção de comprimento é uma seção de comprimento de emissor-leitura comum 72. A seção de comprimento de emissor-leitura comum 62 é mantida junta por uma junta 74. O feixe de fibra de leitura 76 compreende uma pluralidade de fibras óticas tendo terminações de entrada de leitura 75 arranjadas para receber o sinal de luz 79 dos fluoróforos. O feixe de fibra de leitura 76 é fixado a um conector 77 onde é conectado a uma unidade de leitura não mostrada - por exemplo, um espectroscópio, por intermédio da um guia de ondas 78, por exemplo, na forma de outro feixe de fibras.

[00226] As terminações de saída do emissor 73 e as terminações de entrada de leitura 75 são vantajosamente arranjadas em um padrão pré- determinado. O padrão pré-determinado é vantajosamente selecionado de modo a obter uma alta taxa de estímulo uma alta taxa de leitura. As terminações de saída do emissor 73 são vantajosamente circundadas pelas terminações de entrada de leitura 75 para garantir um ótimo estímulo e leitura dos fluoróforos e da luz emitida dos fluoróforos.

[00227] A Figura 11 ilustra a face de emissão e receptora de um emissor e de uma unidade de leitura, por exemplo, terminações de saída do emissor 73 e as terminações de entrada de leitura 75 arranjadas em um padrão pré-determinado desejado, onde as terminações de saída do emissor 73 estão arranjadas em uma parte central e as terminações de entrada de leitura 75 circundam as terminações de saída do emissor 73.

[00228] A Figura 12 ilustra um sistema de operação microfluídica adequado para um sistema de ensaio microfluídico de uma modalidade da invenção. O sistema de operação microfluídica preferivelmente compreende uma ranhura para inserir o cartucho microfluídico e compreende o sistema de operação descrito acima, preferivelmente em combinação com um emissor para estimular os fluoróforos e um leitor para ler os sinais emitidos dos fluoróforos.

[00229] As figuras são esquemáticas e simplificadas para propósitos de clareza. Em todo o relatório, os mesmos numerais de referência são usados para as partes idênticas ou correspondentes.

Claims (15)

1. Sistema de ensaio microfluídico, caracterizado pelo fato de que compreende um cartucho microfluídico (30) e um sistema operador microfluídico associado (40), o dito cartucho microfluídico compreende uma parte de base (16, 26, 46, 56, 66) tendo uma primeira face (16a) e uma segunda face oposta (16b) e com um rebaixo na primeira face e uma lâmina (17, 27, 47, 67) fixada à parte de base (16, 26, 46, 56, 66) para cobrir o rebaixo e para formar uma face da lâmina do dito cartucho microfluídico, em que a parte de base com o rebaixo e a lâmina forma um canal de fluxo (1, 11, 21, 31, 41) e um depósito (3, 13, 23, 33, 43), o canal de fluxo tem um comprimento e compreende uma seção de reação (2, 12, 22, 32, 42, 62) e uma terminação à montante e uma terminação à jusante, em que o depósito (3, 13, 23, 33, 43) está em comunicação fluida com o canal de fluxo (1, 11, 21, 31, 41) à jusante da seção de reação (2, 12, 22, 32, 42, 62) e o cartucho microfluídico compreende uma abertura de entrada (4, 14, 24, 34, 44) no dito canal de fluxo à montante da seção de reação (2, 12, 22, 32, 42, 62), o dito sistema operador (40) compreende um pistão (29b, 49b), um elemento de regulagem de temperatura (28a, 48a) e um atuador (29a, 49a) posicionado tal que a dita face da lâmina do dito cartucho microfluídico é adaptada para ser posicionada em contato com o dito sistema operativo com a dita seção de reação (2, 12, 22, 32, 42, 62) em proximidade ao dito elemento de regulagem de temperatura (28a, 48a) enquanto o dito atuador (29a, 49a) está associado à seção de depósito para pressionar a lâmina cobrindo a dita seção de depósito (3, 13, 23, 33, 43) e o dito pistão (29b, 49b) está associado ao canal de fluxo (1, 11, 21, 31, 41) em uma seção de válvula (5, 15, 25, 35) à montante para pressionar a lâmina para fechar o canal de fluxo (1, 11, 21, 31, 41) à montante da seção de reação (2, 12, 22, 32, 42, 62).

2. Sistema de ensaio microfluídico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito sistema operador é adaptado para manter o dito cartucho microfluídico tal que pelo menos a seção de reação é inclinada quando mantida em proximidade à dita elemento de regulagem de temperatura, preferivelmente pelo menos um eixo central (RC) da seção de reação é inclinada com relação a um plano horizontal (H), tal como em um ângulo de inclinação de pelo menos cerca de 3 graus, tal como pelo menos cerca de 5 graus, tal como de cerca de 10 a cerca de 45 graus, tal como de cerca de 15 a cerca de 30 graus.

3. Sistema de ensaio microfluídico de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita abertura de entrada (4, 14, 24, 34, 44) no dito canal de fluxo é arranjada na dita terminação à montante, preferivelmente a dita abertura de entrada é fornecida por um orifício através da dita parte de base (16, 26, 46, 56, 66).

4. Sistema de ensaio microfluídico de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita seção de válvula (5, 15, 25, 35) do dito canal de fluxo (1, 11, 21, 31, 41) compreende uma sede de válvula, a dita sede de válvula preferivelmente compreende uma estrutura de crista na primeira face da parte de base, em que a estrutura de crista está se projetando da primeira superfície da parte de base no dito rebaixo e cruzando pelo menos uma parte do dito rebaixo, preferivelmente dito pistão compreende uma cabeça de pistão, a dita cabeça de pistão é conformada para ser associada com o dito rebaixo na dita seção de válvula do dito canal de fluxo para fechar o dito canal de fluxo.

5. Sistema de ensaio microfluídico de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o canal de fluxo à jusante da seção de válvula à montante (35, 45) e o dito depósito (23, 33, 43) constituem um volume fechado quando a dita seção de válvula à montante (35, 45) é fechada pelo dito pistão (29b, 49b), preferivelmente dito canal de fluxo compreende uma seção de válvula à jusante (35a) e o dito sistema operador compreende um pistão associado para a seção de válvula à jusante (35a), preferivelmente a dita seção de válvula à jusante é conformada como a seção de válvula à montante.

6. Sistema de ensaio microfluídico de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita seção de reação (42, 62) compreende sondas de captura (42b, 62b) para um alvo, as ditas sondas de captura (42b, 62b) preferivelmente sendo imobilizadas a uma face dentro da seção de reação (42, 62) do canal de fluxo (41), tal como à lâmina (47) e/ou à primeira face da dita parte de base (46, 56).

7. Sistema de ensaio microfluídico de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita parte de base (46, 56) e/ou dita lâmina (47) dentro da dita seção de reação (42, 62) compreende pelo menos um elemento óptico, o dito elemento óptico preferivelmente é construído para redirecionar e preferivelmente colimar a luz emitida de um fluoróforo (42a, 62a) nas adjacências da primeira face da dita parte de base (46, 56), preferivelmente o dito elemento óptico compreende sondas de captura para um alvo imobilizado à dita primeira face da dita parte de base (46, 56).

8. Sistema de ensaio microfluídico de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o dito elemento óptico compreende uma estrutura de lentes e/ou uma estrutura fluorescente de ângulo supercrítico (estrutura SAF), a dita estrutura SAF preferivelmente tem uma superfície de topo, preferivelmente dita estrutura SAF é uma parte integrada da parte de base e preferivelmente do mesmo material que a parte de base restante.

9. Sistema de ensaio microfluídico de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a dita estrutura SAF compreende um formato de tronco projetando-se em direção à lâmina com sua superfície de topo voltada para a lâmina, as ditas sondas de captura preferivelmente sendo imobilizadas à dita superfície de topo, a dita superfície de topo preferivelmente tendo uma área de pelo menos cerca de 0,01 mm2, tal como de cerca de 0,02 mm2 a cerca de 1 mm2, tal como de cerca de 0,03 mm2 a cerca de 0,8 mm2, tal como de cerca de 0,05 mm2 a cerca de 0,5 mm2.

10. Sistema de ensaio microfluídico de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que a dita estrutura SAF tem um índice refrativo maior do que 1,33, tal como um índice refrativo de pelo menos cerca de 1,4, tal como um índice refrativo de cerca de 1,45 a cerca de 1,65 e em que dita seção de reação compreende uma pluralidade dos ditos elementos ópticos, tais como as estruturas SAF.

11. Sistema de ensaio microfluídico de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dito elemento regulador de temperatura (28a, 48a) é um elemento termoelétrico, tal como um elemento de Peltier, preferivelmente o dito elemento termoelétrico é operável tanto para o aquecimento quanto para o resfriamento em uma configuração de tempo selecionada.

12. Sistema de ensaio microfluídico de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dito sistema operador compreende um sistema computacional configurado para controlar a operação de pelo menos um elemento operador selecionado do(s) dito(s) pistão(ões), o dito elemento de regulagem de temperatura e o dito atuador, o dito sistema computacional preferivelmente compreende um software de armazenamento de memória para controlar a operação do(s) dito(s) elemento(s) operador(es).

13. Sistema de ensaio microfluídico de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o dito computador é programado para realizar um procedimento de ensaio, o dito procedimento de ensaio preferivelmente compreende ativar o dito ativador para pressionar a lâmina cobrindo a dita seção de depósito, ativando o dito ativador para liberar pelo menos parcialmente a lâmina cobrindo a dita seção de depósito, ativando o dito pistão para fechar a dita seção de válvula à montante e ativar o elemento de regulagem de temperatura para regular a temperatura de uma amostra na seção de reação de acordo com um plano de temperatura pré- determinado.

14. Método para realizar um ensaio usando um sistema de ensaio microfluídico como definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o dito método compreende: • aplicar o dito cartucho microfluídico ao dita sistema operador tal que a dita seção de reação (2, 12, 22, 32, 42, 62) esteja em proximidade ao dito elemento de regulagem de temperatura (28a, 48a) enquanto o dito atuador (29a, 49a) é associado à seção de depósito (3, 13, 23, 33, 43) para pressionar a lâmina cobrindo a dita seção de depósito e o dito pistão (29b, 49b) é associado ao canal de fluxo (1, 11, 21, 31, 41) em uma seção de válvula à montante (5, 15, 25, 35) para pressionar a lâmina para fechar o canal de fluxo à montante da seção de reação (2, 12, 22, 32, 42, 62); • ativar o dito ativador para pressionar a lâmina cobrindo a dita seção de depósito (3, 13, 23, 33, 43) para deste modo pressionar o fluido (por exemplo, gás) para fora do depósito; • aplicar uma amostra na entrada (4, 14, 24, 34, 44) do canal de fluxo; • ativar o dito ativador para liberar pelo menos parcialmente a lâmina cobrindo a dita seção de depósito (3, 13, 23, 33, 43) para deste modo sugar a amostra, preferivelmente tal que a amostra preencha pelo menos parcialmente a seção de reação; • ativar o dito pistão para fechar a dita seção de válvula à montante; • ativar o dito ativador para pressionar a lâmina cobrindo a dita seção de depósito (3, 13, 23, 33, 43) para deste modo aplicar uma pressão na seção de reação (2, 12, 22, 32, 42, 62) que é maior do que seria sem o pressionamento da lâmina; e • ativar o elemento de regulagem de temperatura (28a, 48a) para regular a temperatura da amostra na seção de reação de acordo com um plano de temperatura pré-determinado.

15. Método para realizar um ensaio de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o canal de fluxo compreende uma seção de válvula à jusante (35a) e o dito sistema operador localizado à jusante da dita seção de reação (32) compreende um pistão associado para a seção de válvula à jusante, e o método compreende ativar o dito pistão associado para fechar a dita seção de válvula à jusante (35a), a dita seção de válvula à jusante (35a) sendo fechada depois da aplicação da pressão na seção de reação.