BR112020021741A2 - sistemas, dispositivos e métodos associados com sistemas microfluídicos - Google Patents

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BR112020021741A2
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Miriam Cather Simpson
Peter Anthony Greenwood Hosking
Simon Andrew Ashforth
Claude Aguergaray
Michael Ronald Keough
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Abstract

A presente invenção refere-se a uma pluralidade de modalidades e invenções associadas, com respeito a sistemas microfluídicos para pelo menos um dentre a identificação, a formação de imagem, a orientação e a classificação de partículas, em particular, células biológicas, e mais particularmente, células do esperma X e Y. Em algumas modalidades, é provido um sistema de módulo com conectores funcionais, em que cada módulo é conectado por um conector que pode prover a funcionalidade adicional além de permitir o fluxo de fluido entre módulos. A presente invenção também se refere a sistemas microfluídicos que incluem os tubos de distribuição de partículas configurados de modo a orientar as partículas (por exemplo, células do esperma X e Y), bem como a sistemas microfluídicos para a geração de um padrão espacial estático dentro do canal microfluídico.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTE- MAS, DISPOSITIVOS E MÉTODOS ASSOCIADOS COM SISTEMAS MICROFLUÍDICOS".
PEDIDOS DE PATENTE CORRELATOS
[0001] A presente descrição reivindica o benefício de prioridade em relação aos Pedidos de Patente Provisórios US nº 62/662.609, intitulado "MICROFLUIDIC CHIP BLOCK SYSTEM AND METHODS OF USING SAME", depositado em 25 de abril de 2018, 62/688.503, intitulado "MI- CROFLUIDIC SYSTEM AND METHODS FOR ORIENTING ASSIMÉ- TRICO PARTICLES", depositado em 22 de junho de 2018, e 62/690.869, intitulado "SYSTEMS, APPARATUSES, DEVICES AND METHODS FOR SORTING AND/OR ORIENTING PARTICLES IN A MI- CROFLUIDIC SYSTEM", depositado em 27 de junho de 2018. Cada uma das descrições anteriores é aqui incorporada a título de referência em sua totalidade.
ANTECEDENTES DA DESCRIÇÃO
[0002] Embora tenha havido um progresso considerável no desenho e no uso de sistemas microfluídicos para manipular as partículas de uma amostra (em particular, para isolar um dado tipo de partícula de outras partículas), ainda há a necessidade de sistemas microfluídicos menos caros e menores, em particular de sistemas microfluídicos que sejam portáteis, por exemplo, que sejam movidos facilmente entre os sítios de operação, e de sistemas que permitem operações múltiplas que envol- vem mais funcionalidades do que o fluxo de fluido e a misturação, e que permitem a manipulação aprimorada de uma amostra de fluidos e/ou dos dados obtidos da mesma.
SUMÁRIO DE ALGUMAS DAS MODALIDADES DA DESCRIÇÃO ASPECTOS MODULARES E FUNCIONAIS DO CONECTOR
[0003] Em algumas modalidades da presente descrição, é apresen-
tado um sistema microfluídico que compreende pelo menos dois módu- los/blocos/estágios (tais termos são usados de modo cambiável por todo o documento), onde pelo menos dois módulos são unidos através de um conector funcional. Em algumas modalidades, o sistema microfluí- dico modular compreende pelo menos dois módulos conectados por um capilar transparente para permitir que a luz entre e saia do sistema mi- crofluídico
[0004] Desse modo, em algumas modalidades, a presente descri- ção apresenta um sistema microfluídico que compreende pelo menos dois módulos/blocos/estágios, e em algumas modalidades, três (3) ou mais módulos, onde pelo menos alguns (e, em algumas modalidades, uma pluralidade de conjuntos de módulos (que, em algumas modalida- des, são adjacentes), e em algumas modalidades, todos os conjuntos de módulos - que também podem ser adjacentes) conjuntos de módu- los/pares são conectados juntos através de um conector funcional - isto é, um que executa pelo menos uma função específica em relação a um fluido que simplesmente flui ou a misturas de fluidos de um módulo para o seguinte ou simplesmente provendo uma conectividade estrutural en- tre dois ou mais módulos.
[0005] Em algumas modalidades, é provido um sistema de classifi- cação microfluídico, modular, para classificar as partículas em um sis- tema microfluídico e ele inclui uma pluralidade de módulos configurados para ser arranjados em uma pluralidade de configurações, dependendo de pelo menos um dentre o número e o tipo de módulos providos e da funcionalidade desejada do sistema. A pluralidade de módulos inclui pelo menos um primeiro módulo que tem pelo menos uma porta de en- trada, uma primeiro canal de módulo conectado a pelo menos uma porta de entrada, e pelo menos uma porta de saída conectada à extremidade distal do primeiro canal de módulo, pelo menos um segundo módulo com pelo menos uma porta de entrada, um segundo canal de módulo conectado a pelo menos uma porta de entrada, e pelo menos uma porta de saída conectada à extremidade distal do segundo canal de módulo, e pelo menos um terceiro módulo com pelo menos uma porta de en- trada, um terceiro canal de módulo conectado a pelo menos uma porta de entrada, e pelo menos dois portas de saída conectadas à extremi- dade distal do terceiro canal de módulo. O sistema também inclui pelo menos um primeiro conector que se conecta a pelo menos um primeiro módulo e pelo menos a um segundo módulo, e pelo menos um segundo conector que se conecta a pelo menos um segundo módulo e a pelo menos um terceiro módulo. Cada conector inclui um lúmen circundado por uma parede, onde o lúmen é configurado para fluir pelo menos as partículas contidas em um fluido passante e entre os módulos conecta- dos. Cada conector também inclui uma primeira extremidade em comu- nicação fluida com uma porta de saída de um dos módulos conectados, uma segunda extremidade em comunicação fluida com a porta de en- trada de um restante dentre os módulos conectados, e pelo menos um dos conectores compreende um conector de classificação configurado para efetuar uma função de classificação para a pluralidade de partícu- las que fluem no mesmo.
[0006] Tais modalidades podem incluir pelo menos um (e, em algu- mas modalidades, de preferência uma pluralidade de, e em algumas modalidades adicionais, de preferência incluem todas) dentre os seguin- tes elementos, estrutura, funcionalidade, etapas e/ou clareamentos, re- sultando em modalidades adicionais da presente descrição (o descrito a seguir pode ser misturado e combinado para obter a funcionalidade desejada do módulo e/ou do sistema como um todo): - pelo menos uma primeira porção e/ou uma outra porção da parede de pelo menos um dos conectores é configurada para pelo menos um den- tre receber a luz no lúmen e transmitir a luz para fora do lúmen; ou pelo menos uma primeira porção e/ou uma outra porção da parede do co- nector de classificação é configurada para pelo menos um dentre rece- ber e transmitir a luz através da parede; - pelo menos a primeira porção e/ou uma outra porção compreendem o vidro, o quartzo ou um polímero; - uma fonte para cada porta de entrada do módulo, em que a fonte pode ser conectada a uma respectiva porta de entrada do módulo através de um tubo da fonte e/ou conector associado; - pelo menos um dentre os canais de módulo, os conectores e/ou os tubos da fonte compreende um tubo capilar; - pelo menos um dos canais do módulo passa através de um respectivo módulo; - pelo menos uma das fontes de entrada para pelo menos um dos mó- dulos é configurada para introduzir um fluido em um respectivo canal do módulo como um fluxo revestido; - pelo menos uma das fontes de entrada para pelo menos um dentre os módulos é configurada para introduzir um fluxo de partículas em um res- pectivo canal de módulo; - pelo menos uma dentre a recepção da luz no lúmen e a transmissão da luz para fora do lúmen é configurada para pelo menos um dentre: receber a luz para induzir um ou mais sinais de fluorescência do material que flui dentro do lúmen do conector; transmitir um ou mais sinais de fluorescência gerados pelo material que flui dentro do lúmen do conector através da parede; receber a luz de modo a induzir uma força ou um torque no material que flui dentro do lúmen do conector; transmitir a luz através da parede para induzir um ou mais sinais de difusão pelo mate- rial que flui dentro do lúmen do conector; transmitir os sinais de luz di- fusa gerados pelo material que flui dentro do lúmen do conector; trans- mitir a luz de modo a iluminar pelo menos uma das partículas que fluem dentro do lúmen do conector para a formação de imagem de pelo menos uma das partículas; e transmitir a luz refletida fora do material que flui dentro do lúmen para a formação de imagem do material; - o terceiro módulo compreende um módulo de coleta; ○ pelo menos duas portas de saída do módulo de coleta podem ser con- figuradas para coletar o material passado ao módulo de coleta proveni- ente de pelo menos um segundo módulo; e/ou ○ uma primeira de pelo menos duas portas de saída do módulo de coleta faz a coleta das partículas de interesse recebidas do segundo módulo, e uma segunda de pelo menos duas saídas do módulo de coleta faz a coleta dos resíduos; - o sistema é configurado para prover um fluxo hidrodinâmico em múlti- plas dimensões, em que as dimensões compreendem três dimensões; - cada módulo e pelo menos dos conectores são configurados com pelo menos uma respectiva funcionalidade específica para o sistema de clas- sificação microfluídico; ○ pelo menos uma funcionalidade específica pode ser selecionada do grupo que consiste em: entrada de partículas, revestimento de partícu- las, focalização de partículas, orientação de partículas, detecção de par- tículas, discriminação de partículas, classificação de partículas e pelo menos uma dentre a coleta de amostras e de partículas; - cada módulo pode compreender uma pluralidade de funções; - cada módulo pode compreender uma pluralidade de lados, onde as portas de entrada e as portas de saída são configuradas para o arranjo em qualquer lado; - todas as portas de entrada são arranjadas em um primeiro lado e todos as portas de saída são arranjados em um segundo lado; e - uma ou mais das portas de entrada são arranjadas em um primeiro lado e uma ou mais das portas de saída são arranjadas em um segundo lado, onde pelo menos uma porta de entrada e pelo menos uma porta de saída podem ser arranjadas em um primeiro lado, e pelo menos uma porta de entrada e pelo menos uma porta de saída podem ser arranja- das em um segundo lado.
[0007] Em algumas modalidades, é apresentado um método de classificação microfluídica para classificar as partículas em um sistema microfluídico, e ele inclui, a provisão de um sistema de classificação mi- crofluídico, modular, para classificar as partículas em um sistema micro- fluídico, de acordo com qualquer uma das modalidades descritas, dire- cionamento de um fluxo de fluido revestido de pelo menos uma primeira fonte de entrada para pelo menos uma porta de entrada de pelo menos um primeiro módulo, direcionamento de uma pluralidade de partículas em um fluido de pelo menos uma segunda fonte de entrada para pelo menos um dos canais do módulo dentro do fluxo revestido para criar um fluxo de partículas, primeiro passando o fluxo de partículas de um dos módulos para outro através de pelo menos um dos conectores, e pelo menos um dentre: - direcionamento da luz para pelo menos um conector a fim de iluminar o material dentro do conector; - pelo menos um dentre o monitoramento e a formação de imagem dos sinais de luz gerados pelo material dentro do lúmen através da parede; e - direcionamento da luz a pelo menos um conector de modo a induzir pelo menos um dentre uma força e um torque no material que flui dentro do conector.
[0008] O método também inclui a passagem do fluxo de partículas (por exemplo, a segunda passagem em relação à primeira passagem citada acima) de um módulo para outro módulo através de pelo menos um outro conector, e pelo menos um dentre: - finalmente, o direcionamento do material de interesse recebido de pelo menos um módulo através de pelo menos um conector a um módulo de coleta e a uma porta de saída de coleta de partículas; e
- finalmente, o direcionamento do material residual recebido de pelo me- nos um módulo através de pelo menos um conector através de um mó- dulo de coleta e para uma saída de coleta de resíduos.
[0009] Em algumas modalidades, é apresentado um método de par- tículas microfluídico modular que inclui a interconexão de uma plurali- dade de módulos configurados para ser interconectados em pelo menos dois arranjos, em que cada módulo e pelo menos um conector incluem pelo menos uma função associada. Em algumas modalidades, a função associada pode ser selecionada do grupo que consiste em entrada de partículas, revestimento de partículas, focalização de partículas, orien- tação de partículas, detecção de partículas, discriminação de partículas, classificação de partículas e coleta de amostras ou de partículas. ORIENTAÇÃO DA PARTÍCULA E ASPECTOS DO TUBO DE DISTRI-
BUIÇÃO
[0010] Em algumas modalidades da presente descrição, é apresen- tado um sistema de orientação de partículas (e, em algumas modalida- des, um sistema de orientação de partículas que pode posicionar um fluxo de partículas e/ou dividir e posicionar o fluxo dentro de um canal) que é configurado para pelo menos posicionar e/ou orientar as partícu- las em um fluxo de fluidos dentro de um canal microfluídico. O sistema inclui pelo menos um canal e/ou câmara microfluídicos configurados para pelo menos receber e fluir pelo menos um fluido revestido e um tubo de orientação e de distribuição de partículas ("PODT") configurado para distribuir um fluído contendo partículas que tem pelo menos uma pluralidade de partículas dentro de um fluido no fluido revestido dentro do canal ou câmara microfluídicos. Pelo menos um dentre o PODT, o canal microfluídico e a parede da câmara inclui pelo menos um ele- mento estrutural (em algumas modalidades, um elemento estrutural - isto é, um efetuado no material que constitui o componente) configurado para aplicar um torque de orientação à pluralidade de partículas dentro do fluido revestido.
[0011] Em algumas modalidades da descrição, é apresentado um PODT que é configurado para uso em um sistema de orientação de par- tículas, onde o PODT é configurado de modo a orientar uma pluralidade de partículas dentro de um fluido, e o PODT inclui pelo menos um ele- mento estrutural com ou em pelo menos uma dentre a superfície interna, a superfície externa e configurado para aplicar um torque à pluralidade de partículas dentro do fluido.
[0012] Tais modalidades (tal como descrito acima, por exemplo) po- dem incluir pelo menos um (e, em algumas modalidades, de preferência uma pluralidade de, e, em algumas modalidades adicionais, incluir de preferência todos) dentre os seguintes elementos, estrutura, funcionali- dade, etapas e/ou clareamentos, resultando em modalidades adicionais da presente descrição: - o elemento compreende pelo menos um dentre um chanfro, um recorte e uma superfície angulada; - cada um dentre o chanfro, o recorte ou a superfície angulada pode estar entre 10 e 80 graus do normal à superfície externa do PODT em qualquer direção; - um tubo de fluido revestido configurado para direcionar o fluido reves- tido no canal ou na câmara microfluídicos; - o PODT é inserido dentro de pelo menos um dentre o canal ou a câ- mara microfluídicos, e o tubo de fluido revestido; - pelo menos um elemento é configurado para gerar um padrão assimé- trico do fluxo laminar do fluido revestido e do fluido que contém a plura- lidade e partículas; - o torque orienta as partículas em um ou mais pontos estáveis em rela- ção a uma estrutura de referência que compreende o canal microfluí- dico; - o PODT inclui uma extremidade distal que se projeta no canal ou na câmara microfluídicos; - pelo menos a extremidade distal do PODT é arranjada em uma posição particular dentro do canal ou da câmara microfluídicos em pelo menos uma posição em relação a uma estrutura de referência que compreende o canal ou a câmara microfluídicos; - a pluralidade de partículas pode compreender partículas assimétricas; - a pluralidade de partículas compreende células; - a pluralidade de partículas compreende o esperma; e - o sistema é configurado como um estágio de orientação dentro de um sistema microfluídico, e o sistema pode ser configurado como um sis- tema de classificação de células.
[0013] Em algumas modalidades, é apresentado um método de ori- entação de partículas que é configurado para orientar uma pluralidade de partículas em um fluido contido dentro de um canal ou câmara mi- crofluídicos. O método inclui prover um sistema ou PODT de acordo com qualquer modalidade aqui descrita, fluir um fluido revestido dentro de pelo menos um dentre o tubo revestido e um canal ou câmara micro- fluídicos, fluir um fluido que inclui uma pluralidade de partículas através do PODT no fluido revestido e orientar a pluralidade de partículas dentro do fluido. A orientação é produzida através de pelo menos um elemento estrutural incluído com ou em pelo menos uma dentre a superfície in- terna e a superfície externa do POTD e a superfície interna do canal ou câmara microfluídicos.
[0014] Em algumas modalidades, é apresentado um método de ori- entação de partículas que é configurado para orientar uma pluralidade de partículas em um fluido contido dentro de um canal microfluídico. O método inclui fluir um fluido revestido dentro de pelo menos um dentre um tubo revestido e um canal ou câmara microfluídicos, fluir um fluido que inclui uma pluralidade de partículas (em algumas modalidades, par- tículas assimétricas) através de um PODT no fluido revestido e aplicar um torque à pluralidade de partículas de modo a orientar as partículas em um ou mais pontos estáveis em relação a uma estrutura de referên- cia que compreende o canal ou o canal microfluídico.
[0015] Tais modalidades (tal como descrito acima, por exemplo) po- dem incluir pelo menos um (e, em algumas modalidades, de preferência uma pluralidade de e, em algumas modalidades adicionais, incluir de preferência todos) dentre os seguintes elementos, estrutura, funcionali- dade, etapas e/ou clareamentos, o que resulta em modalidades adicio- nais da presente descrição: - a aplicação de um torque à pluralidade de partículas é feita através de pelo menos um elemento incluído com ou em pelo menos uma dentre a superfície interna, a superfície externa do POTD e a superfície interna do canal ou câmara microfluídicos; e - antes de fluir um fluido que inclui uma pluralidade de partículas, em algumas modalidades, partículas assimétricas, através de um PODT no fluido revestido, o método também compreende a introdução do PODT dentro de pelo menos um dentre o tubo revestido e o canal microfluídico.
ASPECTOS DO PADRÃO ESPACIAL
[0016] Em algumas modalidades da descrição, é apresentado um sistema de manipulação de partículas para realizar pelo menos um den- tre orientar e classificar uma pluralidade de partículas. O sistema inclui um canal microfluídico configurado para conter um fluxo de fluido que inclui uma pluralidade de partículas (em algumas modalidades, partícu- las assimétricas) e pelo menos uma fonte de radiação (RS) configurada para direcionar a radiação para a pluralidade de partículas a fim de efe- tuar pelo menos um dentre uma força e um torque em cada partícula de modo a induzir pelo menos um dentre o deslocamento e a orientação de cada partícula em relação a um eixo definido pela direção do fluxo de fluido ao longo do canal microfluídico. O sistema também inclui pelo menos um dentre um sistema óptico de espaço livre, uma fibra óptica e outros guias de ondas, configurados para direcionar a radiação para o fluxo de fluido.
[0017] Tais modalidades (tal como descrito acima, por exemplo) po- dem incluir pelo menos um (e, em algumas modalidades, de preferência uma pluralidade de e, em algumas modalidades adicionais, incluir de preferência todos) dentre os seguintes elementos, estrutura, funcionali- dade, etapas e/ou clareamentos, o que resulta em modalidades adicio- nais da presente descrição: - a RS compreende um laser; - a RS é configurada para uma operação estroboscópica; - um sensor configurado para detectar pelo menos um marcador de uma partícula, onde o marcador pode ser usado para distinguir entre as par- tículas, e/ou a RS pode ser ativada mediante a detecção do marcador de uma partícula; - o marcador é selecionado do grupo que consiste em: fluorescência, absorção, difusão e formação de imagem; - uma ou mais RSs podem gerar um ou mais padrão espacial estático, dentro do canal microfluídico; ○ o padrão espacial pode ser gerado através de um único feixe gerado pelo pelo menos uma RS, ou pelos feixes múltiplos relativo a um outros por dois ou mais RSs; ○ o padrão espacial é gerado através de um único feixe gerado por pelo menos uma RS, ou por múltiplos feixes uns em relação aos outros por duas ou mais RSs; ○ o padrão espacial compreende um padrão 2D em relação a uma es- trutura de referência do canal microfluídico; ○ o padrão espacial compreende um padrão 3D em relação a uma es- trutura de referência do canal microfluídico; ○ o padrão espacial pode ser baseado em pelo menos uma posi- ção(ões) de um feixe(s) da RS em relação à estrutura de referência do canal microfluídico; ○ o padrão espacial é baseado em pelo menos um alinhamento da dire- ção de propagação de um feixe de pelo menos uma RS com o eixo do fluxo do canal microfluídico; ○ o padrão espacial é baseado em pelo menos uma posição de um ponto focal de um feixe produzido por pelo menos uma RS em relação à estrutura de referência do canal microfluídico; ○ o padrão espacial é baseado em pelo menos o formato espacial de um ou mais feixes gerados por pelo menos uma RS; ■ o formato espacial é selecionado do grupo que consiste em: Gauss, Bessel, chapéu superior de vórtice, topo plano, Airy, azimutal e Super- Gauss; e ○ o padrão espacial é baseado pelo menos em um ou mais dentre: uma intensidade de um ou mais dos feixes de pelo menos uma RS, o com- primento de onda de um ou mais dos feixes de pelo menos uma RS, a polarização de um ou mais dos feixes de pelo menos uma RS, e qual- quer combinação de posição, posição do ponto focal, formato espacial, intensidade, comprimento de onda e polarização, de um ou mais dos feixes; - um controlador e/ou meios de ajuste dinâmicos configurados para con- trolar e/ou controlar dinamicamente pelo menos uma RS; ○ os meios de ajuste dinâmicos podem controlar dinamicamente pelo menos uma RS em tempo real; ○ o controlador pode ser configurado para controlar os meios de ajuste dinâmicos; ○ o controlador e/ou os meios de ajuste dinâmicos podem ser configu- rados para adaptar as características do pelo menos uma RS de modo a criar um padrão dinâmico, espacial e temporal durante um único evento de classificação; ○ pelo menos um dentre o controlador e os meios de ajuste dinâmicos pode ser configurado para se adaptar a um evento de orientação de partícula; ○ pelo menos uma RS pode compreender uma pluralidade de RSs, onde pelo menos um dentre o controlador e os meios de ajuste dinâmicos pode controlar independentemente cada RS; ○ os meios de ajuste dinâmicos podem ser configurados para ajustar pelo menos um dentre: ■ a posição de um respectivo feixe de pelo menos uma RS em relação a uma estrutura de referência do canal microfluídico; ■ o alinhamento de uma direção de propagação de um respectivo feixe de pelo menos uma RS com o eixo do fluxo do canal microfluídico; ■ o ponto focal de um respectivo feixe de pelo menos uma RS em rela- ção a uma estrutura de referência do canal microfluídico; ■ o formato espacial de um respectivo feixe de pelo menos uma RS; ■ a intensidade de um respectivo feixe de pelo menos uma RS; ■ o comprimento de onda de um respectivo feixe de pelo menos uma RS; e ■ a polarização de um respectivo feixe de pelo menos uma RS; ○ o ajuste dinâmico pode ser configurado para ajustar um feixe produ- zido por pelo menos uma RS ao efetuar um ajuste na RS ou um ajuste do feixe em qualquer ponto ao longo de uma passagem óptica da saída da RS a uma interação do feixe com a partícula; ○ os meios de ajuste dinâmicos ajustam pelo menos uma RS e/ou um respectivo feixe de pelo menos uma RS através de pelo menos um den- tre meios mecânicos, elétricos, ópticos, piezoelétricos, magnéticos, acústicos e pneumáticos; e - o/um sensor pode ser um formador de imagem configurado para cap- turar a informação da imagem de cada uma da pluralidade de partículas.
[0018] Outras modalidades da presente descrição se referem às combinações das modalidades indicadas acima, bem como a uma ou mais estruturas, elementos, etapas e funcionalidade das mesmas, inclu- indo combinações de duas ou mais de tais estruturas, elementos, eta- pas e funcionalidades das mesmas. Desse modo, tais modalidades adi- cionais incluem qualquer um dentre: - um sistema de acordo com qualquer uma das modalidades aqui des- critas; - um sistema que compreende qualquer uma ou mais das modalidades do sistema descritas e/ou reivindicadas no presente documento, e/ou que também compreende um ou mais dentre as características, os ele- mentos e/ou as funcionalidades de qualquer uma e/ou de outras moda- lidades do sistema aqui descritas; - um dispositivo que compreende qualquer um ou mais dentre os dispo- sitivos ou componentes do dispositivo das modalidades do sistema, des- critas e/ou reivindicadas no presente documento, e/ou que também compreende um ou mais dentre as características, os elementos e/ou as funcionalidades de qualquer um e/ou de outros dispositivos e/ou mo- dalidades do sistema aqui descritas; - um método de acordo com qualquer uma das modalidades aqui des- critas; e - um método que compreende qualquer uma ou mais das modalidades do método descritas e/ou reivindicadas no presente documento, e/ou que também compreende uma ou mais dentre as etapas e/ou a funcio- nalidades de qualquer uma e/ou de outra das modalidades do método descritas no presente documento.
[0019] Essas e outras modalidades ficarão ainda mais claras em re- ferência à descrição e às Figuras detalhadas, e uma breve descrição das mesmas é apresentada imediatamente abaixo.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[0020] O arquivo da Patente ou do Pedido de Patente contém pelo menos uma Figura colorida. As cópias da publicação da presente Pa- tente ou do Pedido de Patente com as Figuras coloridas serão forneci- das pelo Escritório mediante solicitação e pagamento das taxas neces- sárias. A descrição pode ser compreendida mais inteiramente pela lei- tura da descrição detalhada a seguir da modalidade, com referência feita às Figuras anexas, tal como segue.
[0021] As Figuras 1A a 9C compreendem ilustrações de várias mo- dalidades da presente descrição para os Aspectos Modulares E Funci- onais do Conector: a. As Figuras 1A a 1C são ilustrações de um arranjo em particular para um sistema microfluídico de quatro (4) módulos de acordo com algumas modalidades da presente descrição, onde a Figura 1A ilustra uma vista superior, a Figura 1B ilustra uma vista em perspectiva do mesmo e a Figura 1C ilustra um arranjo em particular da funcionalidade para um conector funcional para o sistema de quatro módulos, de acordo com algumas modalidades. b. As Figuras 1D a 1F são ilustrações de um arranjo em particular para um sistema microfluídico de seis (6) módulos de acordo com algumas modalidades da presente descrição, onde a Figura 1D ilustra uma vista superior, a Figura 1E ilustra uma vista em perspectiva do mesmo e a Figura 1F ilustra um arranjo em particular da funcionalidade para dois (2) conectores funcionais para o sistema de seis módulos, de acordo com algumas modalidades. c. As Figuras 1G a 1I são ilustrações de um arranjo em particular para outro sistema microfluídico de seis (6) módulos de acordo com algumas modalidades da presente descrição, onde a Figura 1G ilustra uma vista superior, a Figura 1H ilustra uma vista em perspectiva do mesmo e a Figura 1I ilustra um arranjo em particular da funcionalidade para dois conectores funcionais do sistema de seis módulos, de acordo com algu- mas modalidades.
d.
As Figuras 2A e 2b são ilustrações de um dos módulos para um sis- tema microfluídico modular de acordo com algumas modalidades da presente descrição, onde a Figura 2A ilustra uma vista superior e a Fi- gura 2B ilustra uma vista em perspectiva do mesmo. e.
As Figuras 3A e 3B são ilustrações de um dos módulos para um sis- tema microfluídico modular de acordo com algumas modalidades da presente descrição, onde a Figura 3A ilustra uma vista superior e a Fi- gura 3B ilustra uma vista em perspectiva do mesmo. f.
As Figuras 4A e 4B são ilustrações de um dos módulos para um sis- tema microfluídico modular de acordo com algumas modalidades da presente descrição, onde a Figura 4A ilustra uma vista superior e a Fi- gura 4B ilustra uma vista em perspectiva do mesmo. g.
As Figuras 5A e 5B são ilustrações de um dos módulos para um sis- tema microfluídico modular de acordo com algumas modalidades da presente descrição, onde a Figura 5A ilustra uma vista superior e a Fi- gura 5B ilustra uma vista em perspectiva do mesmo. h.
As Figuras 6A e 6B são ilustrações de um dos módulos para um sis- tema microfluídico modular de acordo com algumas modalidades da presente descrição, onde a Figura 6A ilustra uma vista superior e a Fi- gura 6B ilustra uma vista em perspectiva do mesmo. i.
As Figuras 7A e 7B são ilustrações de um dos módulos para um sis- tema microfluídico modular de acordo com algumas modalidades da presente descrição, onde a Figura 7A ilustra uma vista superior e a Fi- gura 7B ilustra uma vista em perspectiva do mesmo. j.
As Figuras 8A e 8B são ilustrações de um dos módulos para um sis- tema microfluídico modular de acordo com algumas modalidades da presente descrição, onde a Figura 8A ilustra uma vista superior e a Fi- gura 8B ilustra uma vista em perspectiva do mesmo. k.
As Figuras 9A e 9B são ilustrações de um dos módulos para um sis- tema microfluídico modular de acordo com algumas modalidades da presente descrição, onde a Figura 9A ilustra uma vista superior e a Fi- gura 9B ilustra uma vista em perspectiva do mesmo, de acordo com algumas modalidades da presente descrição.
[0022] As Figuras 10 a 22C compreendem as ilustrações de várias modalidades da presente descrição para os Aspectos do Tubo de Ori- entação E Distribuição de Partículas (PODT): a. A Figura 10 ilustra uma vista lateral, de seção transversal, com recor- tes para maior clareza do componente de orientação de partículas, de um estágio ou um módulo para um sistema de classificação de partícu- las, de acordo com algumas modalidades da presente descrição. b. As Figuras 11A a 11D ilustram várias vistas de um PODT, em parti- cular as vistas de uma extremidade distal do mesmo que incluem um primeiro tipo/arranjo de elemento(s) estrutural(is) para aplicar uma ori- entação às partículas contidas em um fluxo de fluido que sai da extre- midade distal: - A Figura 11A é uma vista em perspectiva da extremidade distal de um PODT que ilustra um primeiro elemento/conjunto de elementos para aplicar uma orientação às partículas. - A Figura 11B é uma vista lateral da extremidade distal do PODT da Figura 11A. - A Figura 11C é uma vista superior da extremidade distal do tubo de orientação da Figura 11A. - A Figura 11D é uma vista lateral da extremidade distal de um PODT, que, embora similar àqueles das Figuras 11A a 11C, a modalidade ilus- trada inclui um chanfro curvado em vez de um chanfro reto. c. As Figuras 12A a 12C ilustram a várias vistas de um PODT, em par- ticular as vistas de uma extremidade distal do mesmo, que inclui um segundo tipo/arranjo de elemento(s) estrutural(is) para aplicar uma ori- entação às partículas contidas em um fluxo de fluido que sai da extre- midade distal.
- A Figura 12A é uma vista em perspectiva da extremidade distal do PODT que ilustra o segundo elemento/arranjo de elemento(s) para apli- car uma orientação às partículas. - A Figura 12B é uma vista lateral da extremidade distal do PODT da Figura 12A. - A Figura 12C é uma vista em perspectiva de um PODT que, embora similar àqueles das Figuras 12A e 12B, a modalidade ilustrada inclui múltiplos ângulos de chanfro no topo e nas laterais do PODT em vez de múltiplos ângulos de chanfro somente nos lados. d.
As Figuras 13A a 13C ilustram várias vistas de um PODT, em parti- cular, vistas de uma extremidade distal do mesmo, que incluem um ter- ceiro elemento/arranjo de elemento(s) para aplicar uma orientação às partículas contidas em um fluxo de fluido que sai da extremidade distal: - A Figura 13A é uma vista superior da extremidade distal do PODT que ilustra o terceiro elemento/arranjo de elemento(s) para aplicar uma ori- entação às partículas. - A Figura 13B é uma vista lateral do PODT da Figura 13A. - A Figura 13C é uma vista superior de um PODT que, embora similar àqueles das Figuras 13A e 13B, a modalidade ilustrada inclui um ele- mento que é menos largo do que o diâmetro externo do PODT em vez de igual ao diâmetro externo. e.
A Figura 14A ilustra uma vista em perspectiva da extremidade distal de um PODT que corresponde ao elemento/arranjo de elemento(s) nas Figuras 11A a 11C. f.
As Figuras 14B a 14D são ilustrações das simulações de fluxo (ima- gem colorida) do fluxo de fluido através do PODT da Figura 14A. - A Figura 14B é uma vista em perspectiva da simulação de fluxo. - A Figura 14C é uma vista lateral da simulação de fluxo (por exemplo, ver a Figura 11B). - A Figura 14D é uma vista superior da simulação de fluxo (por exemplo,
ver a Figura 11C). g.
A Figura 15A ilustra uma vista em perspectiva da extremidade distal de um PODT que inclui um quarto elemento/arranjo de elemento(s) para aplicar uma orientação às partículas contidas em um fluxo de fluido que sai da extremidade distal. h.
As Figuras 15B a 15D são ilustrações de simulações de fluxo (ima- gem colorida) do PODT da Figura 15A. - A Figura 15B é uma vista em perspectiva da simulação de fluxo. - A Figura 15C é uma vista lateral da simulação de fluxo. - A Figura 15D é uma vista superior da simulação de fluxo. i.
A Figura 16A ilustra uma vista em perspectiva da extremidade distal de um PODT que corresponde a um exemplo dentro do elemento/ar- ranjo de elemento(s) mostrado nas Figuras 13A a 13C. j.
As Figuras 16B a 16D são ilustrações das simulações de fluxo (ima- gem colorida) do PODT da Figura 16A. - A Figura 16B é uma vista em perspectiva da simulação de fluxo. - A Figura 16C é uma vista lateral da simulação de fluxo. - A Figura 16D é uma vista superior da simulação de fluxo. k.
A Figura 17A ilustra uma vista em perspectiva da extremidade distal de um PODT que corresponde a um único chanfro. l.
As Figuras 17B a 17D são ilustrações das simulações de fluxo (ima- gem colorida) do PODT da Figura 17A. - A Figura 17B é uma vista em perspectiva da simulação de fluxo. - A Figura 17C é uma vista lateral da simulação de fluxo. - A Figura 17D é uma vista superior da simulação de fluxo. m.
A Figura 18A ilustra uma vista em perspectiva da extremidade distal de um PODT que corresponde a um exemplo dentro do elemento/ar- ranjo de elemento(s) mostrado nas Figuras 13A a 13C e na Figura 16A. n.
As Figuras 18B a 18D são ilustrações das simulações de fluxo (ima- gem colorida) do PODT da Figura 18A.
- A Figura 18B é uma vista em perspectiva da simulação de fluxo. - A Figura 18C é uma vista lateral da simulação de fluxo. - A Figura 18D é uma vista superior da simulação de fluxo. o.
A Figura 19A ilustra uma vista em perspectiva da extremidade distal de um PODT que corresponde a um conjunto de elementos de combi- nação, e inclui uma porção entalhada antes da porção chanfrada. p.
As Figuras 19B a 19D são ilustrações das simulações de fluxo (ima- gem colorida) do tubo de orientação da Figura 19A. - A Figura 19B é uma vista em perspectiva da simulação de fluxo. - A Figura 19C é uma vista lateral da simulação de fluxo. - A Figura 19D é uma vista superior da simulação de fluxo. q.
A Figura 20A ilustra uma vista em perspectiva da extremidade distal de um PODT que corresponde a um conjunto de elementos de combi- nação, similar àquele da Figura 19A, incluindo uma porção entalhada antes de uma porção chanfrada, mas com a porção chanfrada sendo girada a 90 graus em relação às posições entalhadas e com um único chanfro em vez de dois chanfros opostos. r.
As Figuras 20B a 20D são ilustrações das simulações de fluxo (ima- gem colorida) do PODT da Figura 20A. - A Figura 20B é uma vista em perspectiva da simulação de fluxo. - A Figura 20C é uma vista lateral da simulação de fluxo. - A Figura 20D é uma vista superior da simulação de fluxo. s.
A Figura 21A ilustra uma vista em perspectiva da extremidade distal de um PODT que corresponde a um conjunto de elementos de combi- nação, combinando os elementos ilustrados na Figura 18A com aqueles da Figura 11A. t.
As Figuras 21B a 21D são ilustrações das simulações de fluxo (ima- gem colorida) do PODT da Figura 21A. - A Figura 21B é uma vista em perspectiva da simulação de fluxo. - A Figura 21C é uma vista lateral da simulação de fluxo.
- A Figura 21D é uma vista superior da simulação de fluxo. u. A Figura 22A ilustra uma vista em perspectiva da extremidade distal de um PODT, similar àquele ilustrado na Figura 10A, bem como de uma câmara e de um tubo microfluídico que seguem depois do mesmo. v. As Figuras 22B e 21C são ilustrações das simulações de fluxo (ima- gem colorida) do tubo/câmara de orientação da Figura 22A.
[0023] As Figuras 23 a 32 compreendem ilustrações de várias mo- dalidades da presente descrição para os Aspectos do Padrão Espacial: a. As Figuras 23A a 23C ilustram um (1) exemplo de um padrão estático ou dinâmico simples gerado pela formação de uma única RS em múlti- plos feixes de radiação paralelos e separados ao longo do eixo do fluxo de fluido no canal microfluídico ou no conector funcional, de acordo com algumas modalidades da descrição. - A Figura 23A é uma vista superior do canal microfluídico ou do conec- tor funcional. - a Figura 23B é uma vista lateral do canal microfluídico ou do conector funcional. - a Figura 23C é o ponto de vista ao longo da direção do fluxo de fluido em um canal microfluídico ou em um conector funcional. b. As Figuras 24A a 24C ilustram um segundo exemplo de um de padrão estático ou dinâmico simples gerado pela formação de uma única RS em múltiplos feixes de radiação paralelos e separados perpendiculares ao eixo do fluxo de fluido no canal microfluídico ou no conector funcio- nal, de acordo com algumas modalidades da descrição. - A Figura 24A é uma vista superior do canal microfluídico ou do conec- tor funcional. - A Figura 24B é uma vista lateral do canal microfluídico ou do conector funcional. - A Figura 24C é o ponto de vista ao longo da direção do fluxo de fluido em um canal microfluídico ou em um conector funcional.
c.
As Figuras 25A a 25C ilustram um terceiro exemplo de um padrão estático ou dinâmico simples gerado pela formação de uma única RS em múltiplos feixes de radiação paralelos e separados ao longo do eixo do fluxo de fluido no canal microfluídico ou no conector funcional, de acordo com algumas modalidades da descrição, que é similar às Figu- ras 23A a 23C, exceto pelo fato de que os pontos focais dos múltiplos feixes estão em pontos diferentes ao longo da direção de propagação da radiação e perpendiculares ao eixo do fluxo de fluido no canal micro- fluídico ou no conector funcional. - A Figura 25A é uma vista superior do canal microfluídico ou do conec- tor funcional. - A Figura 25B é uma vista lateral do canal microfluídico ou do conector funcional. - A Figura 25C é o ponto de vista ao longo da direção do fluxo de fluido em um canal microfluídico ou em um conector funcional. d.
As Figuras 26A a 26F ilustram dois (2) exemplos de um padrão está- tico ou dinâmico mais complexo gerado pela formação de uma única RS em múltiplos feixes de radiação em uma disposição bidimensional em um plano que inclui o eixo do fluxo de fluido no canal microfluídico ou no conector funcional, de acordo com algumas modalidades da descri- ção. - a Figura 26A e a Figura 26D são vistas superiores do canal microfluí- dico ou do conector funcional. - a Figura 26B e a Figura 26E são vistas laterais do canal microfluídico ou do conector funcional. - A Figura 26C e a Figura 26F são o ponto de vista ao longo da direção do fluxo de fluido em um canal microfluídico ou conector funcional. e.
As Figuras 27A a 27C ilustram um (1) exemplo de um padrão estático ou dinâmico mais complexo gerado pela formação de mais de uma RS em múltiplos feixes de radiação ao longo dos múltiplos eixos de propa- gação de radiação em relação ao eixo do fluxo de fluido no canal micro- fluídico ou no conector funcional, de acordo com algumas modalidades da descrição. - a Figura 27A é uma vista superior do canal microfluídico ou do conector funcional. - a Figura 27B é uma vista lateral do canal microfluídico ou do conector funcional. - a Figura 27C é o ponto de vista ao longo da direção do fluxo de fluido em um canal microfluídico ou em um conector funcional. f.
As Figuras 28A a 28F ilustram dois (2) exemplos de padrões estáticos ou dinâmicos mais complexos gerados pela formação de mais de uma RS em um feixe focalizado em linha junto com o foco da linha alinhados completamente (Figuras 28A a 28C) ou parcialmente (Figuras 28D a 28F) ao longo do eixo do fluxo de fluido no canal microfluídico ou no conector funcional, de acordo com algumas modalidades da descrição. - A Figura 28A e a Figura 28D são vistas superiores do canal microfluí- dico ou do conector funcional. - A Figura 28B e a Figura 28E são vistas laterais do canal microfluídico ou do conector funcional. - a Figura 28C e a Figura 28F são pontos de vista ao longo da direção do fluxo de fluido em um canal microfluídico ou em um conector funcio- nal. g.
As Figuras 29A e 29B ilustram dois exemplos de padrões dinâmicos controlados, cuja modalidade particular é o movimento controlado do feixe(s) de radiação ao longo do eixo do fluxo de fluido no canal micro- fluídico ou no conector funcional, de acordo com algumas modalidades da descrição; os diagramas são vistas superiores do canal microfluídico ou do conector funcional.
h.
As Figuras 30A a 30C ilustram um exemplo similar ao padrão obser- vado nas Figuras 23A a 23C, e a diferença particular entre a Figura 30 e a Figura 23 é que há cinco (5) feixes de radiação separados em vez de três (3) feixes de radiação paralelos e separados ao longo do eixo do fluxo de fluido no canal microfluídico ou no conector funcional. - a Figura 30A é uma imagem de cinco pontos focais no mesmo plano paralelo ao eixo do fluxo de fluido no canal microfluídico ou no conector funcional, tal como mostrado na Figura 23B. - a Figura 30B é uma medição da intensidade como uma função da dis- tância ao longo do eixo do fluxo de fluido no canal microfluídico ou no conector funcional, fornecendo uma quantificação do brilho dos pontos focais na Figura 30A. - a Figura 30C é uma imagem de microscópio do elemento óptico difra- tivo que foi usado para criar o padrão dos cinco feixes de radiação pa- ralelos mostrados na Figura 30A e na Figura 30B. i.
As Figuras 31A a 30D ilustram um exemplo similar ao padrão ob- servado nas Figuras 25A a 25C, e as diferenças particulares entre a Figura 31 e a Figura 25 é que há cinco (5) feixes de radiação separados em vez de três (3) feixes de radiação focalizados em diferentes pontos focais ao longo da direção de propagação da radiação e perpendicula- res ao eixo do fluxo de fluido no canal microfluídico ou no conector fun- cional, e que os múltiplos feixes na Figura 31 não estão separados ao longo do eixo definido pelo fluxo de fluido. - A Figura 31A é um padrão do elemento óptico difrativo gerado por computador necessário para gerar os cinco pontos focais em cascata na Figura 31C e na Figura 31D. - A Figura 31B é uma imagem de microscópio do elemento óptico difra- tivo usado para gerar os cinco pontos focais em cascata na Figura 31C e nas Figuras 31D a 31M. - A Figura 31C é um diagrama do padrão dos cinco pontos focais em cascata gerados pelo elemento óptico difrativo na Figura 31B e mostra- dos na Figura 31D.
[0024] Pelo menos algumas das várias modalidades das invenções correspondentes e das combinações associadas da mesma ficarão ainda mais claras em referência à descrição detalhada a seguir. DESCRIÇÃO DETALHADA DE PELO MENOS ALGUMAS MODALIDA-
DES
[0025] A menos que esteja definido de outra maneira, todos os ter- mos técnicos e científicos usados no presente documento apresentam o mesmo significado, tal como geralmente compreendido por um ele- mento versado no estado da técnica à qual esta descrição pertence. No Relatório Descritivo, as formas singulares também incluem o plural, a menos que o contexto indique claramente de outra maneira. Embora os sistemas, os dispositivos, a estrutura, a funcionalidade, os métodos e as etapas similares ou equivalentes àqueles descritos no presente docu- mento possam ser usados na prática ou nos testes da presente descri- ção, os sistemas, os dispositivos, a estrutura, a funcionalidade, os mé- todos e as etapas apropriados são descritos abaixo. Todas as publica- ções, Pedidos de Patente, Patentes e outras referências aqui mencio- nadas são incorporadas a título de referência em sua totalidade para todas as finalidades. As referências aqui citadas não são admitidas como sendo a técnica anterior à descrição reivindicada. No caso de con- flito, o presente Relatório Descritivo, incluindo as definições, prevale- cerá. Além disso, os materiais, os métodos e os exemplos são mera- mente ilustrativos e não se destinam a ser limitadores.
ASPECTOS DO CONECTOR MODULAR E FUNCIONAL
[0026] Tal como mostrado nas Figuras 1 a 9C, é apresentado um sistema de classificação microfluídico, modular, para classificar as par- tículas em um sistema microfluídico. Nas Figuras 1A a C são ilustrados quatro (4) módulos 100-2, e as Figuras 1D a 1I ilustram vários seis (6)
sistemas de módulos 100-4, 100-6, cada módulo incluindo pelo menos uma função designada e sendo conectado a pelo menos outro módulo (por exemplo, um módulo adjacente) através de um conector funcional. Em algumas modalidades, os módulos são configurados para ser arran- jados em uma pluralidade de configurações, dependendo de pelo me- nos um dentre o número e o tipo de módulos fornecidos, de uma ou mais funções realizadas por cada módulo, das funções dos conectores entre os mesmos e da funcionalidade geral desejada do sistema como um todo. Os sistemas descritos nessas Figuras geralmente operam em pelo menos um dentre um fluxo de partículas, na iluminação de partícu- las, na identificação de partículas, na formação de imagem das partícu- las, na orientação das partículas e na classificação das partículas. Um ou mais conectores providos entre os módulos, em algumas modalida- des, são configurados para, além de fluir o fluido/as partículas entre os módulos, executar pelo menos uma função adicional, que pode incluir, por exemplo, qualquer uma dentre iluminação, formação de imagem, orientação e classificação das partículas. Cada módulo pode ser feito, por exemplo, em "metades", por exemplo, metade A e metade B (ver as Figuras 3A e 3b) – de tal modo que a estrutura é usinada/gravada em cada metade, e a seguir as duas metades são montadas juntas através, por exemplo, de soldagem ou de um adesivo. No entanto, um elemento versado no estado da técnica perceberá que há outras maneiras de fa- zer os módulos.
[0027] Cada módulo dentro do sistema microfluídico modular não precisa ser fixado um em relação ao outro, e certamente eles podem ser orientados de qualquer maneira. Por exemplo, tal como mostrado nas Figuras, determinados módulos podem ser girados em relação a outros módulos (e/ou ao sistema como um todo), e, em algumas modalidades, girados de modo ortogonal em relação a um ou mais outros módulos. Ver, por exemplo, os módulos 132, 134 e 110, este último na Figura 1I.
[0028] A Figura 1C ilustra um sistema de classificação modular, de acordo com algumas modalidades, com quatro (4) módulos e múltiplos conectores, e pelo menos um deles nesta Figura, 115c, corresponde a um conector funcional (isto é, um conector que faz mais do que apenas fluir o fluido/as partículas de um módulo a outro ou prover uma ligação estrutural). Por conseguinte, as partículas entram no sistema no módulo 140 na porta de entrada central 142b e passam através de um filtro 147 antes de entrarem em um canal microfluídico 144 (canal principal). Dois fluxos revestidos entram no módulo 140 na porta 142A e 142C, cada uma incorporando um filtro 147 antes que os fluidos revestidos entrem no canal 144, e pelo menos uma (de preferência ambas) posiciona e orienta hidrodinamicamente as partículas no plano vertical (isto é, um plano/dimensão). As partículas passam através do conector 115A para um segundo módulo 130. Dois fluxos revestidos entram no segundo mó- dulo 130 através das portas 132A, B posicionadas em cada lado (por exemplo, acima e abaixo) do canal 134, cada uma incorporando um filtro 137 antes que os fluidos revestidos entrem no canal 134, e pelo menos uma (e de preferência ambas) posiciona e orienta hidrodinamicamente as partículas no plano horizontal.
Junto, os fluxos revestidos que entram no sistema através dos módulos 140 e 130 posicionam as partículas em uma posição desejada dentro do canal microfluídico (por exemplo, con- finadas a uma região central do canal microfluídico), e, em algumas mo- dalidades, orientam as partículas em uma orientação desejada em rela- ção à estrutura de laboratório de referência (por exemplo, com um ele- mento de partícula orientado verticalmente em relação à estrutura de laboratório de referência). As partículas orientadas, posicionadas, pas- sam através de um segundo conector 115b e entram no módulo 120, que inclui uma função de discriminar as partículas em dois ou mais sub- conjuntos.
Neste módulo, as partículas podem ser iluminadas por uma fonte de radiação 112A (por exemplo, banda estreita) através de uma fibra óptica 114A configurada para induzir as partículas a emitir fluores- cência.
A fluorescência é transmitida por uma segunda fibra óptica 114B a um detector óptico 116. O sinal óptico, que indica o sinal de fluores- cência emitido por cada partícula enquanto passa através da região de detecção no módulo 120, pode ser transmitido eletronicamente a um sistema de controle/de coleta de sinal/processador de sinal 118. À me- dida que a fluorescência de cada partícula é detectada, o sistema 118 determina se irá comutar essa partícula em uma corrente de fluxo dife- rente, com base em uma ou mais características do sinal de fluorescên- cia (por exemplo, intensidade, formato de banda). Se a decisão for po- sitiva, isto é, que irá comutar a partícula em uma corrente de fluxo dife- rente, o sistema eletrônico 118 envia um sinal a uma fonte de radiação 112b para induzir a comutação a fim de iluminar as partículas após te- rem passado através de um sistema de modelação de feixe de radiação 113, à medida que fluem através do conector funcional/ligador 115c, por um tempo, a fim de iluminar as partículas para gerar uma força perpen- dicular ao eixo da corrente de fluxo e deslocar horizontalmente as partí- culas (isto é, para um lado ou outro no canal microfluídico do conector 115c). A unidade de modelação de feixe de radiação 113, de acordo com algumas modalidades, pode ser configurada para gerar três (3) fei- xes de radiação paralelos 115A a C que são deslocados um do outro ao longo do eixo do fluxo do canal, com seus pontos focais na mesma po- sição verticalmente e horizontalmente (por exemplo, bidimensionais) dentro do canal (ver também, por exemplo, as Figuras 23A a 23C). As partículas então passam do conector funcional/ligador 115C ao módulo 110 em correntes de fluxo paralelas dentro do mesmo canal 111. Em tais modalidades, as partículas podem ser classificadas em duas popu- lações que são coletadas em correntes de fluxo de saída separadas, cada uma saindo do sistema microfluídico através de uma porta dife- rente 106A, 106B (isto é, porta de saída) no módulo 110.
[0029] A Figura 1F ilustra um sistema de classificação modular 100- 4, de acordo com algumas modalidades, com seis (6) módulos e pelo menos dois (2) conectores funcionais (isto é, os conectores que fazem mais do que apenas fluir o fluido/as partículas de um módulo a outro), e o sistema é configurado para classificar as partículas em pelo menos três populações separadas (por exemplo). As partículas entram no sis- tema no primeiro módulo 142 em uma porta de entrada central 142b e passam através de um filtro (ver 807, Figuras 8A e 8B) antes de entrar em um canal microfluídico dentro do módulo.
Dois (2) fluxos revestidos entram no módulo 142 nas portas 142A, 142C e pelo menos uma (de preferência ambas) posicionam e orientam hidrodinamicamente as par- tículas no plano vertical (isto é, um plano/dimensão). As partículas pas- sam através de um conector 115A para um segundo módulo 134 que é girado em um ângulo predeterminado (aqui, 120 graus) em torno do eixo do fluxo no canal microfluídico em relação ao primeiro módulo 142. Dois fluxos revestidos entram no módulo 134 (por exemplo, ver o módulo 200, Figuras 2A e 2B) através das portas neste módulo (por exemplo, ver as portas 202A, 202B, Figuras 2A e 2B) e pelo menos uma (e de preferência ambas) posicionam e orientam hidrodinamicamente as par- tículas diagonalmente em relação ao eixo do fluxo no canal.
As partícu- las passam através de um segundo conector 115B no módulo 132 (por exemplo, ver outra vez o módulo 200, Figuras 2A e 2B) que é girado em um ângulo predeterminado (aqui, 120 graus) em torno do eixo do fluxo no canal microfluídico em relação ao módulo 134, e fluxos revestidos adicionais similares são incluídos.
Juntos, os fluxos revestidos que en- tram no sistema através dos três módulos 142, 134 e 132 posicionam as partículas em uma posição desejada dentro do canal, por exemplo, sendo confinadas a uma região central de formato triangular do canal, e orientam as mesmas para uma orientação desejada em relação à estru- tura de laboratório de referência (por exemplo, com um elemento de partícula orientado verticalmente em relação à estrutura de laboratório de referência).
[0030] As partículas orientadas, posicionadas, passam em um co- nector funcional 115C que inclui uma pluralidade de etapas funcionais, aqui três (3) etapas funcionais, no único conector. Para essa finalidade, primeiro as partículas entram em um estágio de orientação óptica de espaço livre I que compreende duas fontes de radiação 112A, 112B e as unidades de modelação de feixe 113A, 113B. As fontes de radiação formatadas interagem com cada partícula para induzir um torque na par- tícula e para refinar sua orientação (por exemplo, com um elemento de partícula orientado verticalmente dentro de uma faixa de ângulo mais estreita em relação à estrutura de laboratório de referência). O estágio de orientação óptica I é controlado por um sistema de processamento eletrônico de controle/sinal coleta/sinal 118. Segundo, as partículas en- tão passam através de um estágio de discriminação II que compreende uma fonte de radiação 112C e um sistema de formação de imagem 113C, 113D de tal modo que a fonte de radiação ilumina cada partícula enquanto ela passa através do canal microfluídico de modo que cada partícula é induzida a emitir uma fluorescência que é coletada pelo sis- tema óptico 113c e transmitida a um detector de imagem óptico 113d. A imagem óptica é transmitida eletronicamente ao sistema eletrônico 118. Enquanto a imagem da fluorescência de cada partícula é detectada, o sistema 118 determina se irá comutar essa partícula em uma corrente de fluxo diferente, com base em uma ou mais características da imagem da fluorescência (por exemplo, intensidade, distribuição da intensidade, formato). Se a determinação for positiva (por exemplo, comutar a partí- cula em uma corrente de fluxo diferente), o sistema eletrônico 118 envia um sinal ao terceiro estágio III neste conector funcional, uma estação de comutação. A estação de comutação compreende uma fonte de ra-
diação 112D que ilumina as partículas em resposta a um sinal do sis- tema eletrônico 118 de modo a induzir uma força perpendicular ao eixo da corrente de fluxo e assim deslocar as partículas em uma corrente de fluxo diferente. Na modalidade ilustrada, as partículas são classificadas em três correntes de fluxo diferentes dentro de um canal. As partículas então passam para o quarto módulo 122, que opera para separar uma das correntes de fluxo e para direcionar a mesma através de uma porta de saída através de outro conector funcional 115D para o módulo 123. À medida que as partículas (por exemplo, células) passam através do conector 115D, elas são contadas ao usar um estágio de dispersão de luz IV que compreende uma fonte de radiação 112E e um detector óp- tico 113E que converte a intensidade da luz dispersada em um sinal elétrico e envia o mesmo ao sistema eletrônico 118. As partículas que não são direcionadas ao módulo 112 continuam ao longo do eixo prin- cipal do fluxo através do conector 115E (ver as Figuras 1D e 1E) para o módulo 110 em correntes de fluxo paralelas dentro do mesmo canal. As partículas nesta "sub"-corrente de fluxo são classificadas em duas po- pulações que podem ser coletadas em correntes de fluxo de saída se- paradas, cada uma saindo do sistema microfluídico através de uma porta de saída diferente do módulo 110.
[0031] A Figura 1I ilustra um sistema de classificação modular, de acordo com algumas modalidades, com seis (6) módulos e múltiplos co- nectores, pelo menos dois dos quais correspondendo aos conectores funcionais (isto é, os conectores que fazem mais do que apenas fluir o fluido/as partículas de um módulo a outro). Por conseguinte, as partícu- las entram no sistema no módulo 144 na porta de entrada central 144B e entram no canal microfluídico principal YYY (canal principal). Dois flu- xos revestidos entram no módulo 144 nas portas 144A e 144C posicio- nados em cada lado (por exemplo, acima e abaixo) do canal 134 e pelo menos uma (de preferência ambas) posicionam e orientam hidrodinami- camente as partículas no plano horizontal.
As partículas passam através do conector 115A para um segundo módulo 132b.
Dois fluxos revestidos entram no segundo módulo 132 através das portas 132B-1, 132B-2 po- sicionadas em cada lado do canal de módulo e pelo menos uma (e de preferência ambas) posicionam e orientam hidrodinamicamente as par- tículas no plano vertical.
As partículas passam através de outro conector 115B a um terceiro módulo 132A.
Dois fluxos revestidos entram no ter- ceiro módulo 132A através das portas 132A-1, 132A-2 posicionadas em cada lado (por exemplo, acima e abaixo) do canal de módulo e pelo menos uma (e de preferência ambas) fazem um ajuste fino hidrodinami- camente da posição e da orientação das partículas no plano horizontal.
Junto, os fluxos revestidos que entram no sistema através dos módulos 144 e de ambas 132A, 132B posicionam as partículas em uma posição desejada dentro do canal microfluídico (por exemplo, confinadas a uma região central do canal microfluídico), e, em algumas modalidades, ori- entam as partículas em uma orientação desejada em relação à estrutura de laboratório de referência (por exemplo, com um elemento de partí- cula orientado verticalmente em relação à estrutura de laboratório de referência). As partículas orientadas, posicionadas, passam através de um conector funcional 115C que permite duas etapas funcionais (pelo menos). Primeiro, as partículas encontram um estágio de discriminação de partículas I que inclui uma função de discriminar as partículas em dois ou mais subconjuntos.
Neste estágio, as partículas podem ser ilu- minadas por uma fonte de radiação 112A (por exemplo, de banda es- treita) configurada para induzir as partículas a emitir uma fluorescência.
A fluorescência é transmitida a dois detectores ópticos 116A, 116B po- sicionados ortogonalmente à direção do fluxo microfluídico (por exem- plo, acima e em um lado, nesta modalidade) que transmitem o sinal de fluorescência eletronicamente a um sistema processador de controle/si- nal coleta/sinal 118. Enquanto a fluorescência de cada partícula é de- tectada pelos dois detectores, o sistema 118 determina se irá comutar essa partícula em uma corrente de fluxo diferente, com base em uma ou mais característica dos sinais de fluorescência (por exemplo, inten- sidade, formato da banda, diferenças nos sinais de cada detector). Se a decisão for positiva, isto é, comutar a partícula em uma corrente de fluxo diferente, o sistema eletrônico 118 envia um sinal a uma fonte de radia- ção 112B para induzir a comutação a fim de iluminar as partículas após terem passado através de um sistema de modelação de feixe de radia- ção 113A, à medida que elas fluem através do conector funcional/ligador 115C, por um tempo para iluminar as partículas a fim de gerar uma força perpendicular ao eixo da corrente de fluxo e deslocar a partícula hori- zontalmente (isto é, para um lado ou outro no canal microfluídico do connector115C). Na modalidade ilustrada, as partículas podem ser co- locadas em três correntes de fluxo distintas, paralelas.
As partículas en- tão passam do conector funcional/ligador 115C para o módulo 122 em três correntes de fluxo paralelas dentro do mesmo canal.
O junção em T microfluídica no módulo 122 (ver também o módulo 400, Figuras 4A e 4B) permite que uma das correntes de fluxo exteriores seja separada de tal modo que se ramifica para fora da corrente de fluxo principal que contém as duas correntes de fluxo de partículas paralelas, distintas, res- tantes e é direcionada perpendicularmente para fluir através de outro conector funcional 115D para o módulo 110B.
À medida que as partícu- las fluem através do coletor funcional 115D, elas encontram duas etapas funcionais.
Primeiro, elas são iluminadas por uma fonte de radiação 112C (por exemplo, de banda larga) e têm sua imagem formada com uma objetiva 113B e a câmera 113C.
Um sinal eletrônico que corres- ponde à imagem óptica de cada partícula é transmitido ao sistema 118. À medida que a imagem de cada partícula é detectada, o sistema 118 determina se irá comutar essa partícula em uma corrente de fluxo dife- rente, com base em uma ou mais características da imagem da partícula (por exemplo, tamanho, densidade óptica, morfologia). Se a decisão for positiva, isto é, comutar a partícula em uma corrente de fluxo diferente, o sistema eletrônico 118 envia um sinal a uma fonte de radiação 112D para induzir a comutação a fim de iluminar as partículas após terem passado através de um sistema de modelação de feixe de radiação 113D, à medida que fluem através do conector funcional/ligador 115D por um tempo para iluminar as partículas a fim de gerar uma força per- pendicular ao eixo da corrente de fluxo e deslocar a partícula vertical- mente (isto é, acima ou abaixo da outra no canal microfluídico do co- nector). Nesta modalidade, as partículas podem ser colocadas em duas correntes de fluxo distintas, paralelas, dentro do conector funcional 115B.
As duas correntes de fluxo paralelas compreendem duas popula- ções de partículas que são coletadas em correntes de fluxo de saída separadas, cada uma saindo do sistema microfluídico através de uma porta diferente 106A-1, 106B-1 (isto é, porta de saída) no módulo 110. As partículas que não foram selecionadas por 118 para ser deslocadas no primeiro estágio de classificação associado com o primeiro conector funcional/ligador continuam seu fluxo linear ao longo do canal microflu- ídico principal através do conector 115E ao módulo 110A.
As duas cor- rentes de fluxo paralelas restantes no canal principal compreendem duas populações de partículas que são coletadas em correntes de fluxo de saída separadas, cada uma saindo do sistema microfluídico através de uma porta diferente 106A-2, 106B-2 (isto é, porta de saída) no mó- dulo 110A.
Em tais modalidades, uma coleção de partículas pode ser classificada em quatro (4) populações que são coletadas em correntes de fluxo de saída separadas, cada uma saindo do sistema microfluídico através de um módulo de saída diferente e de uma porta(s) diferente (isto é, porta de saída) em cada módulo de saída 110A, 110B.
[0032] A pluralidade de módulos pode incluir, tal como mostrado nas Figuras 2A e 2B, pelo menos um primeiro módulo ou módulo inicial 200 (que corresponde ao módulo 110 nas Figuras 1A a 1I) que tem pelo menos uma porta 202 (de entrada ou de saída, dependendo do uso/fun- ção). Embora o módulo 200 possa ser um módulo inicial, ele também pode ser arranjado como um módulo terminal ou módulo último para coletar os produtos resultantes (partículas, resíduos). O módulo 200 pode incluir duas (2) portas 202A, 202B, e cada uma pode ser conec- tada a uma fonte (não mostrada) ou a um reservatório de coleta (e/ou similar) através de um tubo de conexão (que pode ser dimensionado capilarmente). Tais fontes podem ser, por exemplo, um sistema de re- servatório/bomba de fluido revestido e um sistema de reservató- rio/bomba de fluido de partículas.
Cada uma das portas pode ser confi- gurada para levar (ou originar) de um canal principal, microfluídico 204. O canal 204 tem de preferência entre 100 a 2.000 micra de tamanho (diâmetro interno) e pode ser circular ou quadrado na seção transversal ou ter qualquer formato desejado.
O canal 204 inclui uma entrada/saída 206, que é configurada para conexão a um outro módulo (por exemplo, adjacente). A saída 206 do canal microfluídico pode ser dimensionada de modo a permitir a introdução de um conector funcional (que pode ser um tubo capilar). Tal como notado acima, o módulo das Figuras 2A e 2B também pode ser configurado para operar como um módulo final, que também pode ser indicado como um módulo de coleta (ver abaixo). Desse modo, as portas 202A, 202B podem ser configuradas para o es- coamento, por exemplo, de um fluido residual (por exemplo, porta 202A) e das partículas desejadas para a coleta (202B), ou coletar duas popu- lações desejadas de fluxos de saída.
Desse modo, a saída 206 também pode ser uma entrada para o módulo a fim de receber um fluxo de outro módulo.
[0033] É importante notar que em qualquer um dos módulos descri- tos - cada porta e, em algumas modalidades, o canal microfluídico as- sociado, são configurados para receber qualquer um ou mais dentre: um conector (por exemplo, conector funcional), um tubo capilar, fibras ópticas e um sensor(es).
[0034] O sistema modular pode incluir pelo menos um (por exemplo, segundo) módulo 300 (que é indicado como módulo 120 nas Figuras 1A a 1C), cujas modalidades são ilustradas nas Figuras 3A e B e Figuras 4A e B (módulo 400, que é indicado como módulo 122 nas Figuras 1D a 1I). Por conseguinte, os módulos 300/400 podem compreender um módulo de junção transversal, que pode compreender qualquer combi- nação de entradas e saídas, cada uma com um canal microfluídico co- nectado a cada uma delas. Os canais microfluídicos são conectados através de uma junção 306/406 dentro do módulo (em algumas modali- dades, uma junção é qualquer porção em que pelo menos dois canais se encontram, e nas modalidades adicionais, uma porção em que pelo menos dois canais se encontram e que inclui uma seção transversal mais estreita do que pelo menos um dos canais; ver, por exemplo, as Figuras 3A a 9C). As Figuras 3A e 3B ilustram um total de quatro (4) entradas/saídas 302, e as Figuras 4A e 4B ilustram uma combinação de um total de três (3) entradas/saídas 402, que podem ser configuradas em qualquer combinação (por exemplo, uma entrada, duas saídas, duas entradas, duas saídas e outros). O módulo das Figuras 3A e 3B tem pelo menos uma entrada conectada a pelo menos uma saída, através de um canal microfluídico 304. As entradas/saídas opcionais 306 e 308 também podem se conectar a outras entradas e saídas através de um respectivo canal microfluídico e da junção 305. Do mesmo modo, o mó- dulo das Figuras 4A e 4B inclui um total de três entradas e saídas, com duas (2) entradas, 402 e 406, e somente uma (1) saída 404, cada uma conectada a um canal microfluídico, tudo em comunicação fluida atra- vés da junção 405.
[0035] Tais módulos de junção têm canais microfluídicos com entra- das/saídas dimensionadas ou de outra maneira configuradas para pelo menos um dentre uma inserção de tubo capilar (por exemplo, para flu- xos de fluidos/partículas), uma inserção de fibras ópticas e/ou outras conexões funcionais. Em algumas modalidades, os tubos de en- trada/saída/microfluídicos podem ser dimensionados entre 50 a 4.000 micra. Por exemplo, nas Figuras 3A e 3B, duas das entradas/saídas opostas podem ser usadas com fibras ópticas para transmitir e/ou de- tectar a luz, enquanto as duas entradas/saídas opostas restantes, ajus- tadas de modo perpendicular umas às outras, podem ser usadas como o tubo capilar (por exemplo) para entradas e/ou saídas do fluxo de flui- dos/partículas. Do mesmo modo, nas Figuras 4A e 4B, pode haver so- mente uma única entrada/saída (e o canal microfluídico correspon- dente), que é configurada para receber as fibras ópticas, enquanto as duas entradas/saídas opostas e ortogonais são configuradas para en- trada/saída do tubo de fluido/capilar.
[0036] As Figuras 5A e B são ilustrações de um dos módulos para um sistema microfluídico modular de acordo com algumas modalidades da presente descrição, onde a Figura 5A ilustra uma vista superior e a Figura 5B ilustra uma vista em perspectiva do mesmo. Este módulo 500 pode ser usado como um módulo "giratório" para direcionar um fluxo em uma direção ortogonal, ou pode ser usado como um término, e inclui as portas 502, os canais microfluídicos associados 504 e a junção 506.
[0037] Outros módulos incluem (que podem ser módulos iniciais, in- termediários ou terminais), por exemplo:
[0038] As Figuras 6A e 6B ilustram um módulo 600 (que corres- ponde ao módulo 132 nas Figuras 1D a 1I) que inclui duas (2) portas
(fonte/coleta) 602A, 602B, uma porta 602C (por exemplo, porta de en- trada) e uma porta 602D (por exemplo, porta de saída); e o módulo pode incluir uma junção 605. Cada porta é conectada a um canal microfluídico 604 (e que pode se juntar na junção 605). Em algumas modalidades, o fluxo revestido das entradas 602A, 602B é usado para focalizar as par- tículas (por exemplo, célula biológicas) em um fluxo existente no canal microfluídico do módulo.
[0039] As Figuras 7A e 7B ilustram um módulo 700 (que corres- ponde ao módulo 130 nas Figuras 1A a 1C) com duas (2) portas 702A, 702B (por exemplo, entradas da fonte), uma porta 702c (por exemplo, entrada) e a porta 702D (por exemplo, uma saída). As portas são co- nectadas a um canal microfluídico 704 (a configuração também pode incluir a junção 705). Adicionalmente, o módulo 700 mostrado nas Figu- ras 7A e 7B inclui elementos de filtro 707 que podem ser configurados como elementos de suporte, com regiões circulares separadas espaça- das ou regiões de qualquer formato. Em algumas modalidades, tal con- figuração filtra contaminantes dentro do fluxo de fluido e, em algumas modalidades, pode ser usada para reduzir aglomerados de células bio- lógicas entrem no fluxo principal.
[0040] As Figuras 8A a 8C ilustram um outro módulo 800 (que cor- responde ao módulo 142 nas Figuras 1D a F) para os sistemas de ma- nipulação de partículas de acordo com algumas modalidades da pre- sente descrição. O módulo das Figuras 8A e 8B pode ser configurado, em algumas modalidades, para ser um módulo de término/de fim ou úl- timo (que também pode ser indicado, em algumas modalidades, como um módulo de coleta) em um sistema de manipulação em particular. Em muitas modalidades, o módulo é meramente um módulo de entrada. O módulo pode incluir um canal microfluídico 804 que recebe o fluxo de um módulo prévio e pode incluir múltiplas portas 802A a D (entradas/sa-
ídas), bem como uma junção 805 e o elemento de filtro 807. Um ele- mento versado no estado da técnica vai perceber que o módulo das Fi- guras 8A e 8B também pode ser configurado para uso em um primeiro módulo ou módulo inicial de um sistema de manipulação em particular (por exemplo, uma ou mais portas sendo entradas, uma ou mais portas sendo saídas). Por exemplo, as portas 802A a C podem ser configura- das como portas de entrada para receber os fluxos (por exemplo, fluxos de fluidos de partículas, fluxos revestidos).
[0041] Se for configurado como um módulo de coleta, o módulo 800 e as portas 802A, 802B e 802C podem coletar, por exemplo, o material passado ao módulo de coleta de pelo menos um outro módulo, e/ou uma primeira de pelo menos duas portas de saída do módulo de coleta pode coletar as partículas de interesse recebidas do(s) módulo(s) pré- vio(s), e uma segunda de pelo menos duas saídas do módulo de coleta faz a coleta dos resíduos. A Figura 8C é uma porção ampliada do canal microfluídico 804 do módulo 800. Esta Figura mostra o exemplo de um tubo capilar com tamanho em mícron inserido na entrada 802D do mesmo.
[0042] O módulo das Figuras 8A a 8C também pode ser configurado como um módulo inicial, em que qualquer uma das portas 802A e 802C pode ser configurada como fluxos revestidos, para focalizar as partícu- las em um fluxo de partículas que se origina da porta 802B, com o fluxo combinado que existe fora da porta 802D do canal microfluídico 804.
[0043] As Figuras 9A e 9B ilustram outro módulo 900 (que corres- ponde ao módulo 144 nas Figuras 1G a I) que é similar ao módulo 800 das Figuras 8A e 8B, mas sem um elemento de filtro. O módulo das Figuras 9A e 9B pode ser configurado, em algumas modalidades, para ser um módulo de entrada ou de término/final ou último (que também pode ser indicado, em algumas modalidades, como módulo de coleta) em um sistema de manipulação em particular. O módulo pode incluir um canal microfluídico 904 que recebe o fluxo de um módulo prévio e pode incluir múltiplas portas 902A a D (entradas/saídas), bem como uma jun- ção 905. Como deve ser notado acima, um elemento versado no estado da técnica perceberá que o módulo das Figuras 9A e 9B também pode ser configurado para uso em um primeiro módulo ou módulo inicial de um sistema de manipulação em particular (por exemplo, uma ou mais portas sendo entradas, uma ou mais portas sendo saídas). Por exemplo, as portas 902A a C podem ser configuradas como portas de entrada para receber os fluxos (por exemplo, fluxos de fluidos de partículas, flu- xos revestidos).
[0044] O sistema também inclui pelo menos um conector que co- necta pares de módulos (por exemplo, módulos adjacentes), cada um sendo configurado de preferência para carregar um fluxo de fluidos (que também podem conter partículas) e que também pode ser configurado para realizar pelo menos uma função adicional. Cada conector inclui um lúmen circundado por uma parede, onde o lúmen pode ser configurado para fluir pelo menos as partículas contidas em um fluido passante e entre os módulos conectados. Cada conector também inclui uma pri- meira extremidade em comunicação fluida com uma porta de saída de um dos módulos conectados, uma segunda extremidade em comunica- ção fluida com a porta de entrada de um restante dentre os módulos conectados. Tais conectores são ilustrados nas Figuras 1A a 1I como a referência 115.
[0045] Em algumas modalidades, pelo menos uma primeira porção e/ou uma outra porção da parede de pelo menos um dos conectores é configurada para pelo menos um dentre receber a luz no lúmen e trans- mitir a luz para fora do lúmen, ou pelo menos uma primeira porção e/ou uma outra porção da parede do conector de classificação é configurada para pelo menos um dentre receber e transmitir a luz através da parede. Tais porções podem ser feitas, por exemplo, de vidro, de quartzo ou de um polímero, e de preferência são configuradas para pelo menos um dentre receber a luz no lúmen e transmitir a luz para fora do lúmen. Tal funcionalidade pode ser configurada para: receber a luz a fim de induzir um ou mais sinais de fluorescência do material que flui dentro do lúmen do conector, transmitir um ou mais sinais de fluorescência gerados pelo material que flui dentro do lúmen do conector através da parede, receber a luz para induzir uma força ou um torque no material que flui dentro do lúmen do conector, transmitir a luz através da parede de modo a induzir um ou mais sinais de difusão pelo material que flui dentro do lúmen do conector, transmitir os sinais de luz difundidos gerados pelo material que flui dentro do lúmen do conector, transmitir a luz para iluminar pelo me- nos uma das partículas que fluem dentro do lúmen do conector para a formação de imagem de pelo menos uma das partículas e transmitir a luz refletida pelo material que flui dentro do lúmen para a formação de imagem do material.
[0046] As funções/funcionalidades específicas a serem executadas por um conector também podem incluir, por exemplo, pelo menos um dentre: entrada da partícula, revestimento da partícula, focalização da partícula, orientação da partícula, detecção da partícula, discriminação da partícula, classificação da partícula e pelo menos um dentre coleta da amostra e da partícula.
[0047] Por exemplo, na Figura 1C, um dos conectores 115 inclui uma porção 117A (ampliada na Figura), em que a luz (por exemplo, flu- orescência) gerada pelas partículas dentro do conector passa para fora de pelo menos uma das porções 117B, 117C. Esta luz pode ser detec- tada por um detector colocado adjacente (por exemplo, formador de imagem).
[0048] Em algumas modalidades, um ou mais conectores podem ser configurados como um tubo capilar transparente, de modo que uma amostra ou partículas dentro do sistema pode ser pelo menos uma que é focalizada e orientada. Por exemplo, quando a amostra ou a partícula é uma célula (por exemplo, uma célula de esperma), a luz que passa através do capilar transparente pode focalizar o centro de um canal den- tro do sistema microfluídico e mover a célula para adotar uma orientação em particular no fluxo de fluidos.
[0049] Além disso, em algumas modalidades, a luz que passa atra- vés do tubo conector capilar transparente pode ser configurada para de- tectar pelo menos uma diferença entre as partículas ou para discriminar entre as partículas através, por exemplo, de um sinal fluorescente pro- vido pela partícula após ela ser excitada através de laser (por exemplo). A luz que passa através do capilar transparente também pode ser con- figurada para causar uma mudança na direção de uma ou mais partícu- las selecionadas, de modo a classificar as partículas em uma determi- nada saída com base na informação de detecção.
[0050] Um ou mais módulos ou o sistema como um todo pode ser configurado para prover um fluxo hidrodinâmico em múltiplas dimen- sões, onde as dimensões podem compreender três dimensões. Além disso, em algumas modalidades, cada módulo pode compreender uma pluralidade de lados, onde as portas de entrada e as portas de saída são configuradas para o arranjo em qualquer lado. Por exemplo, todas as portas de entrada podem ser arranjadas em um primeiro lado, todas as portas de saída podem ser arranjadas em um segundo lado, uma ou mais dentre as portas de entrada podem ser arranjadas em um primeiro lado, e uma ou mais dentre as portas de saída podem ser arranjadas em um segundo lado. Em algumas modalidades, pelo menos uma porta de entrada e pelo menos uma porta de saída pode ser arranjada em um primeiro lado, e pelo menos uma porta de entrada e pelo menos uma porta de saída pode ser arranjada em um segundo lado.
[0051] Em algumas modalidades, o(s) sistema(s) microfluídico(s) descrito(s) pode(m) ser configurado(s) para uso com as características do sistema microfluídico e os métodos descritos na Patente nº US
9.784.663 ("Patente '633), que é incorporada a título de referência em sua totalidade no presente documento. Em algumas modalidades, os sistemas da Patente '633 apresentam uma fonte de entrada e pelo me- nos duas fontes de saída e uma pluralidade de estágios para focaliza- ção, orientação, detecção, classificação e coleta de uma amostra ou partícula. Em algumas modalidades da presente descrição, os módulos separados ou os módulos podem ser configurados para uso como os estágios descritos na Patente '633, e dois ou mais podem ser conecta- dos por um capilar transparente (tal como discutido acima).
[0052] Em algumas modalidades, é apresentado um método de classificação microfluídica para classificação de partículas em um sis- tema microfluídico que inclui a provisão de um sistema de classificação microfluídico, modular, para classificar as partículas em um sistema mi- crofluídico, de acordo com qualquer uma das modalidades descritas, di- recionando um fluxo de fluido revestido de pelo menos uma primeira fonte de entrada em pelo menos uma porta de entrada de pelo menos um primeiro módulo, direcionando uma pluralidade de partículas em um fluido de pelo menos uma segunda fonte de entrada em pelo menos um dos canais do módulo dentro do fluxo revestido a fim de criar um fluxo de partículas, primeiro passando o fluxo de partículas de um dos módu- los para outro através de pelo menos um dos conectores, e pelo menos um dentre: - direcionamento da luz para pelo menos um conector de modo a ilumi- nar o material dentro do conector; - pelo menos um dos sinais de luz de monitoramento e de formação de imagem gerado pelo material dentro do lúmen através da parede; e - direcionamento da luz para pelo menos um conector de modo a induzir pelo menos um dentre uma força e um torque no material que flui dentro do conector.
[0053] O método também inclui, segundo, a passagem do fluxo de partículas de um módulo para outro módulo através de pelo menos outro um conector, e pelo menos um dentre: - finalmente, direcionamento do material de interesse recebido de pelo menos um módulo através de pelo menos um conector a um mó- dulo de coleta e a uma porta de saída de coleta de partículas, e - finalmente, direcionamento do material residual recebido de pelo menos um módulo através de pelo menos um conector através de um módulo de coleta e para uma saída de coleta de resíduos.
[0054] Em algumas modalidades, é apresentado um método de par- tículas microfluídicas modular que inclui a interconexão de uma plurali- dade de módulos configurados para serem interconectados em pelo me- nos dois arranjos, onde cada módulo e pelo menos um conector inclui pelo menos uma função associada. Em algumas de tais modalidades, a função associada pode ser selecionada do grupo que consiste em en- trada de partículas, revestimento de partículas, focalização de partícu- las, orientação de partículas, detecção de partículas, discriminação de partículas, classificação de partículas e coleta de amostra ou de partí- culas. ASPECTOS DO TUBO DE ORIENTAÇÃO E DISTRIBUIÇÃO DE PAR- TÍCULAS (PODT)
[0055] Tal como mostrado nas Figuras 10 a 22C, é apresentado um sistema de orientação de partículas que pode ser configurado pelo me- nos para posicionar e/ou orientar as partículas em um fluxo de fluido dentro de um canal microfluídico.
[0056] Tal como mostrado na Figura 10, o estágio de orientação/sis- tema 1000, em algumas modalidades, compreende um tubo de fluido revestido ou canal microfluídico 1002 e um PODT 1004. No exemplo apresentado na Figura 10, o diâmetro interno de 1004 é de 260 micra (variando de 50 a 750 micra), e o diâmetro externo de 1004 é de 464 micra (variando de 100 a 1.000 micra). O diâmetro interno do canal, nesta modalidade, um capilar, é de 700 micra (variando de 100 a 1.000 micra). O canal microfluídico também pode compreender uma câmara (ver a Figura 22A) ou o tubo microfluídico pode direcionar um fluxo de partículas a uma câmara. O fluido revestido entra no tubo de fluido re- vestido 1002 através de um tubo flexível 1006. As partículas 1008 (por exemplo, partículas assimétricas, como, por exemplo, células de es- perma) entram no estágio em 1010. O eixo do fluxo é indicado pelo nú- mero de referência 1012.
[0057] De particular relevância para o estágio de orientação/sistema é o PTOD 1004, que é configurado para distribuição de um fluido que contém partículas que compreende pelo menos uma pluralidade de par- tículas dentro de um fluido no fluido revestido dentro do canal ou câmara microfluídicos. Em algumas modalidades, pelo menos um dentre o PODT, o canal microfluídico e a parede da câmara inclui pelo menos um elemento estrutural ou conjunto de elementos que é configurado para aplicar um torque de orientação a uma ou mais e, de preferência, a cada uma da pluralidade de partículas dentro do fluido revestido.
[0058] Tal(is) elemento(s)/conjunto de elementos do POTD pode(m) incluir, por exemplo, um chanfro, um recorte ou superfície angulada, um divisor inserido ou estampado/perfurado (por exemplo, colocado dentro do lúmen central do PODT, e outros). Várias modalidades para eles po- dem ser encontradas nas Figuras 11 a 22C.
[0059] A Figura 11A ilustra uma vista em perspectiva da extremi- dade distal de um PODT, que inclui dois arranjos opostos de chanfros, cada arranjo ortogonal um ao outro. Tal como mostrado, um primeiro arranjo 1002A-1, 1002A-2 inclui um chanfro menos angulado do que o outro arranjo 1004A-1, 1004A-2. A direção do fluxo de fluido é indicada por 1006.
[0060] As Figuras 11-11B ilustram as várias vistas da extremidade distal de outro PODT, que é configurado com um único arranjo de chan- fros opostos 1102-1, 1102-2. A Figura 11E é uma vista lateral da extre- midade distal do tubo de orientação que, embora similar àqueles das Figuras 11B-11D, inclui um chanfro curvado e não um chanfro reto. De- pendendo da modalidade, tais câmaras podem estar: entre 5 a 90 graus, entre 5 a 80 graus, entre 5 a 70 graus, entre 5 a 60 graus, entre 5 a 50 graus, entre 5 a 40 graus, entre 5 a 30 graus, entre 5 a 20 graus e entre 5 a 10 graus (e faixas entre os mesmos). Em algumas modalidades, os chanfros opostos dividem igualmente o PODT de modo que eles se en- contram na extremidade no centro do PODT. Em algumas modalidades, a chanfro é de preferência de aproximadamente 40 graus (por exemplo, dentro de alguns graus do mesmo); a faixa dos ângulos de chanfro é de 10 a 80 graus em relação ao eixo de direção do fluxo dentro do PODT. O PODT pode ser fabricado por microusinagem a laser de tais chanfros, e a extremidade distal resultante (bem como, em algumas modalidades, uma porção ou todo o PODT inteiro) inclui um eletropolimento pós usi- nagem ou outro processo de finalização. A Figura 11E é similar às mo- dalidades das Figuras 11B-11D, mas inclui um chanfro curvado 1104-1, 1104-2 substancialmente similar às Figuras 11B-11D, mas inclui um raio dentro da faixa de 10 a 75% do diâmetro externo do PODT.
[0061] As Figuras 12A a 12C ilustram outras modalidades do PODT, com as Figuras 12A e 12B ilustrando um corte angular múltiplo 1202- 1A/2A, 1202-1B/2B com a faixa de ângulo para cada corte de 10 a 80 graus em relação ao eixo do fluxo dentro do PODT, e a Figura 12C inclui um par oposto de cortes angulares 1204A a D, em que um arranjo (por exemplo, oposto), em algumas modalidades, é um ângulo/dimen- são/configuração diferente do arranjo restante (por exemplo, oposto) dentro da faixa de 10 a 80 graus em relação ao eixo do fluxo dentro do PODT. As Figuras 13A a 13C representam várias configurações de corte-estilo do PODT, incluindo os cortes 1302A e B e 1304 (que pode incluir um corte similar oposto). O corte pode abranger todo o diâmetro externo do PODT ou ser tão estreito quanto 10 micra.
[0062] As Figuras 14 a 21 ilustram várias modalidades do PODT (vistas em perspectiva) e simulações de correntes de fluxo associadas ao mesmo, nas vistas em perspectiva, do primeiro lado e superior (isto é, ou segundo lado/ortogonal ao primeiro lado). As simulações de fluxo exemplificadoras demonstradas estão de acordo com as especificações a seguir: - Fluxo das partículas (por exemplo, célula de esperma) - 100 partículas por segundo - Diâmetro do canal microfluídico - 700 micra - Tamanho do POTD - calibre 26 (OD de 0,4626 mm, ID de 0,26 mm) - Vazão total do volume - 9 x 10-9 m3/s - Razão de fluxo revestido/amostra - entre 25:1 e 300:1 - Esses parâmetros são somente exemplificadores; a faixa de fluxo das partículas pode ser de 100 partículas por segundo a 50.000 partículas por segundo, dependendo da arquitetura detalhada do sistema. Isto cor- responde às vazões de volume entre 9,0 x 10-9 m3/s e 4,5 x 10-6 m3/s, sob concentrações de partículas típicas. A Figura 22 ilustra uma moda- lidade que incorpora uma câmara maior, afunilada, que exemplifica o desempenho em tal vazão mais alta. - A faixa de tamanho do POTD para todas as modalidades é um diâme- tro interno de 50 a 1.000 micra. A faixa do canal microfluídico para todas as modalidades é um diâmetro interno de 100 a 1.000 micra. A faixa de dimensão máxima para uma câmara microfluídica, tal como exemplifi- cado na Figura 22, é de 300 a 10.000 micra para todas as modalidades.
[0063] A codificação da cor das linhas de fluxo nas Figuras 11 a 22 reflete as velocidades absolutas do fluxo de fluido dentro do canal, com as vazões mais altas indicadas por linhas vermelhas e as vazões mais lentas por linhas azuis. Somente o fluxo da amostra é descrito; o fluxo do fluido revestido não é mostrado para fins de clareza. As velocidades de fluxo e as velocidades de fluxo relativas, o formato dos perfis de fluxo da velocidade são um indicador das forças assimétricas geradas pelos fluxos que agem de modo a orientar e/ou posicionar as partículas dentro do canal.
[0064] Cada uma dentre as Figuras 14A a 14C, as Figuras 15A a 15d e as Figuras 16A a 16d corresponde a determinadas modalidades do PODT para uma compressão assimétrica de uma corrente de fluxo focalizada, a qual, em algumas modalidades, facilita a orientação, por exemplo, das partículas com formato assimétrico (por exemplo, células de esperma); a Figura "A" corresponde à vista em perspectiva da extre- midade distal do PODT, e as Figuras "B a D" correspondem às repre- sentações do fluxo modelado (ver Breve Descrição dos Desenhos/Figu- ras acima). Em tais modalidades, tal como ilustrado nas Figuras 14A a 14D, os chanfros opostos 1401A e B (que se encontram aproximada- mente no centro do PODT) incluem um ângulo de aproximadamente 40 graus (faixa de 10 a 80 graus em relação ao eixo do fluxo dentro do PODT). As modalidades, tal como ilustrado nas Figuras 15A a 15D, que incluem uma extremidade-entalhe 1502 diretamente na extremidade distal do PODT, incluem um comprimento de aproximadamente 0,3 mm (10 a 200% do diâmetro externo do PODT) e uma largura de aproxima- damente 0,26 mm (faixa de 10 micra do diâmetro interno do PODT) (centrado na linha central do PODT, nesta modalidade, no entanto, o entalhe pode ficar situado fora do eixo central). As Figuras 16A a 16D incluem um corte angulado 1602A e B de aproximadamente 0,5 mm por aproximadamente 0,18 mm (com uma faixa de ângulo de 10 a 80 graus em relação ao eixo do fluxo dentro do PODT, que também determina a faixa de comprimentos das características em relação ao diâmetro ex- terno de PODT; a profundidade do corte em relação ao raio total (ex- terno) do PODT é de 10 a 90%).
[0065] As Figuras 17a a 17D correspondem às modalidades do PODT configurado para reposicionamento de uma corrente focalizada em posições fora do centro. Dessa maneira, os PODT dessas modali- dades incluem um único 20 chanfro de grau 1702 em um lado do PODT que termina na linha central da extremidade distal (faixa de 10 a 80 graus em relação ao eixo do fluxo dentro do PODT).
[0066] As Figuras 18A a 18D correspondem às modalidades do PODT configurado para dividir a corrente de partículas. Especifica- mente, o fluxo central da corrente é dividido em duas correntes focaliza- das. Isto é efetuado pelo corte de um entalhe relativamente estreito, longo 1802A e B nos dois lados opostos do PODT, o que divide a cor- rente da amostra em duas correntes separadas, tal como ilustrado.
[0067] As Figuras 19A a 19D correspondem às modalidades do PODT configurado para uma compressão assimétrica e a redução do espalhamento da corrente de fluxo pela combinação de modalidades, por exemplo, Figuras 14A e 16A. Nessas modalidades, as chanfros opostos 1902A e B incluem um ângulo de aproximadamente 80 graus (faixa de 10 a 80 graus em relação ao eixo do fluxo dentro do PODT) (que se encontram no centro da extremidade distal do PODT) e entalhes opostos, angulados 1904A e B cortados próximo da extremidade chan- frada. Os entalhes angulados, como os da Figura 16A, têm aproxima- damente 0,5 mm de comprimento (em relação ao comprimento do PODT) e 0,18 mm de profundidade (em relação ao raio do PODT) com as faixas proporcionais às descritas para a Figura 16.
[0068] As Figuras 20A a 20D correspondem às modalidades do PODT para uma compressão assimétrica e reposicionamento da cor- rente de fluxo de partículas, combinando as modalidades do PODT ilus- tradas na Figura 16A (2002A e B) e na Figura 17A (2004). Dessa ma- neira, a combinação permite funções mais complexas à corrente focali- zada, incluindo, tal como ilustrado nas Figuras 20A a 20D, um fluxo de partículas fora do centro reposicionado e comprimido assimetricamente.
[0069] Do mesmo modo, as Figuras 21A a D correspondem às mo- dalidades do PODT para a compressão assimétrica e a divisão do feixe pela combinação das modalidades do PODT ilustradas na Figura 14A (2104A e B) e na Figura 18A (2104A e B). Isto divide a corrente de fluxo de partículas em duas correntes, onde cada corrente é depois compri- mida assimetricamente. Nestas modalidades, cada um dos chanfros das extremidades opostas tem aproximadamente 80 graus e se encon- tram no centro do PODT, e o divisor estampado/perfurado corresponde a uma porção da parede lateral do PODT que tem aproximadamente 0,5 mm de comprimento por aproximadamente 0,1 mm de largura.
[0070] As Figuras 22A a C correspondem a um estágio de orienta- ção com um PODT 2202 configurado tal como o ilustrado na Figura 14A, arranjado dentro de uma câmara 2204 de 2,5 mm de diâmetro (diâmetro interno máximo) (faixa de 0,5 a 10 mm) (que então é acoplada com um canal microfluídico 2206 de diâmetro interno de 0,24 mm (faixa de 50 a
1.000 micra); a câmara é configurada para divergir conicamente 2208 a fim de corresponder ao canal de 0,24 mm (a extremidade distal da câ- mara pode ser configurada para se encaixar dentro do tamanho do ca- nal).
[0071] Em qualquer uma das modalidades acima: - um tubo de fluido revestido pode ser configurado para direcionar o flu- ido revestido para o canal ou a câmara microfluídicos (ver, por exemplo, a Figura 10); - o PODT pode ser inserido dentro de pelo menos um dentre o canal ou a câmara microfluídicos e/ou o tubo de fluido revestido (ver, por exem- plo, a Figura 10); - pelo menos um elemento pode ser configurado para gerar um padrão assimétrico de fluxo laminar do fluido revestido e do fluido que contém a pluralidade de partículas.
- o desenho do elemento (por exemplo, elemento estrutural) pode ser configurado para aplicar um torque de modo a orientar as partículas em um ou mais pontos estáveis em relação a uma estrutura de referência que compreende o canal microfluídico; - pelo menos a extremidade distal do PODT é arranjada em uma deter- minada posição dentro do canal ou da câmara microfluídicos em pelo menos uma posição em relação a uma estrutura de referência que com- preende o canal ou a câmara microfluídicos (ver, por exemplo, a Figura 10); - a pluralidade de partículas compreende, por exemplo, as partículas assimétricas, por exemplo, células biológicas (por exemplo, esperma).
[0072] Em algumas modalidades, é apresentado um método de ori- entação de partículas que é configurado para orientar uma pluralidade de partículas em um fluido contido dentro de um canal ou câmara mi- crofluídicos. O método inclui prover um sistema ou PODT de acordo com uma modalidade aqui descrita, fluir um fluido revestido dentro de pelo menos um dentre um tubo revestido e um canal ou câmara micro- fluídicos, fluir um fluido que inclui uma pluralidade de partículas através do PODT para o fluido revestido e orientar a pluralidade de partículas dentro do fluido. A orientação é produzida através de pelo menos um elemento estrutural incluído ou em pelo menos uma dentre a superfície interna e a superfície externa do POTD e a superfície interna do canal ou câmara microfluídicos.
[0073] Em algumas modalidades, é apresentado um método de ori- entação de partículas que é configurado para a orientação de uma plu- ralidade de partículas em um fluido contido dentro de um canal micro- fluídico. O método inclui fluir um fluido revestido dentro de pelo menos um dentre um tubo revestido e um canal ou câmara microfluídicos, fluir um fluido que inclui uma pluralidade de, por exemplo, partículas assimé- tricas, através de um tubo de orientação e de distribuição de partículas
("PODT") para o fluido revestido e aplicar um torque à pluralidade de partículas de modo a orientar as partículas em um ou mais pontos está- veis em relação a uma estrutura de referência que compreende o canal ou canal microfluídicos.
[0074] Tais modalidades (tal como descrito acima, por exemplo) po- dem incluir pelo menos um dentre (e, em algumas modalidades, de pre- ferência uma pluralidade de, e, em algumas modalidades adicionais, in- cluir de preferência todos) os seguintes elementos, estrutura, funciona- lidade, etapas e/ou clareamentos, o que resulta em modalidades adici- onais da presente descrição: - a aplicação de um torque à pluralidade de partículas é realizada atra- vés de pelo menos um elemento incluído ou em pelo menos uma dentre a superfície interna e a superfície externa do POTD e a superfície in- terna do canal ou câmara microfluídicos; e - antes de fluir um fluido que inclui uma pluralidade de, por exemplo, partículas assimétricas, através de um PODT no fluido revestido, o mé- todo também compreende a introdução do PODT dentro de pelo menos um dentre o tubo revestido e o canal microfluídico.
ASPECTOS DO PADRÃO ESPACIAL
[0075] Por conseguinte, as Figuras 23A a 23C e as Figuras 24A a 24C ilustram dois (2) exemplos de padrões estáticos ou dinâmicos sim- ples de acordo com algumas modalidades da descrição. Tal como mos- trado, 2302, 2402 representam a direção do fluxo de partículas no canal microfluídico 2304, 2404. As Figuras 23A e 24A mostram as vistas su- periores do canal 2304, as Figuras 23B e 24B mostram as vistas da lateral do canal e as Figuras 23C e 24C mostram as vistas diretamente abaixo do canal, com o fluxo das partículas saindo da página. Nas Figu- ras 23A a 23C e nas Figuras 24A a 24C há múltiplos feixes 2306, 2406 incidentes sobre o canal microfluídico que se propagam na direção x. Nas Figuras 23A a 23C os múltiplos feixes são paralelos e separados ao longo do eixo z do fluxo microfluídico 2302, enquanto nas Figuras 24A a 24C os múltiplos feixes são paralelos e separados ao longo do eixo y perpendiculares às direções do fluxo microfluídico no canal 2404 e à propagação do feixe. O número de feixes pode variar de um (1) a muitos (por exemplo, até 10 feixes individuais). O formato espacial de cada feixe pode ser simples ou complexo, pode ser o mesmo para todos os múltiplos feixes, o mesmo para um subconjunto de feixes ou diferente para todos os feixes, e os formatos podem ser estáticos ou dinâmicos. Se os múltiplos feixes forem dinâmicos, eles podem ser simultânea ou independentemente dinâmicos.
[0076] As Figuras 25A a 25C ilustram um exemplo de padrão está- tico ou dinâmico ligeiramente mais complexo, de acordo com algumas modalidades, com o fluxo de partículas (direção 2502) e a orientação das vistas sendo os mesmos que nas Figuras 23A a 23C. Neste exem- plo, os múltiplos feixes 2506 são incidentes sobre o canal 2404 propa- gando-se na direção x, e as posições de seus pontos focais dentro do canal 2504 são diferentes (por exemplo, arranjados linearmente no plano x-z em um ângulo em relação à direção do fluxo microfluídico 2502 no canal). Os formatos espaciais desses feixes podem ser simples ou complexos, podem ser os mesmos para todos os múltiplos feixes, os mesmos para um subconjunto de feixes ou diferentes para todos os fei- xes, e os formatos podem ser estáticos ou dinâmicos. Se os múltiplos feixes forem dinâmicos, eles podem ser simultânea ou independente- mente dinâmicos.
[0077] As Figuras 26A a 26F ilustram dois (2) exemplos de um pa- drão estático ou dinâmico mais complexo de acordo com algumas mo- dalidades, com o fluxo 2602 e a orientação das vistas senso os mesmos que o mostrado nas Figuras 23A a 23C. Tal como mostrado, os múltiplos feixes 2606 são incidentes sobre o canal 2604 propagando-se na dire- ção x. Os múltiplos feixes são paralelos e separados ao longo dos eixos y e z para criar um arranjo bidimensional de feixes paralelos. Nas Figu- ras 26A a 26C os feixes estão em uma grade alinhada com os planos x- z e y-z; nas Figuras 26D a 26F os feixes estão em uma grade perpendi- cular e são girados sobre o eixo x por um ângulo arbitrário. Os formatos espaciais desses feixes podem ser simples ou complexos, podem ser os mesmos para todos os múltiplos feixes, os mesmos para um subcon- junto de feixes ou diferentes para todos os feixes, e os formatos podem ser estáticos ou dinâmicos. Os feixes podem ser arranjados em uma grade altamente simétrica ou em um padrão que seja menos simétrico, incluindo arranjados aleatoriamente. O número de feixes pode variar de três (3) a, por exemplo, trinta (30). Os pontos focais de todos os feixes podem estar no mesmo plano que contém o fluxo de partículas (similar às Figuras 23A a 23C e Figuras 24A a 24C) ou estar em qualquer arranjo de posições dentro do canal microfluídico (similar às Figuras 25A a 25C). Se os múltiplos feixes forem dinâmicos, eles podem ser simultâ- nea ou independentemente dinâmicos.
[0078] As Figuras 27A a 27C ilustram um exemplo de um padrão estático ou dinâmico mais complexo de acordo com algumas modalida- des, com o fluxo de partículas 2702 e a orientação das vistas sendo os mesmos que o mostrado nas Figuras 23A a 23C. Neste exemplo, alguns feixes se propagam em um arranjo colinear perpendicular ao fluxo de partículas ao longo da direção x, e alguns não se propagam colinear- mente e estão em um ângulo em relação ao eixo z definido pelo fluxo de partículas e o eixo x. Além disso, para este exemplo, os pontos focais dos feixes múltiplos dentro do canal 2704 são diferentes. Assim como nas outras Figuras, os formatos espaciais desses feixes podem ser sim- ples ou complexos, podem ser os mesmos para todos os múltiplos fei- xes, os mesmos para um subconjunto de feixes ou diferentes para todos os feixes, e os formatos podem ser estáticos ou dinâmicos. O número de feixes em cada um dos padrões colinear e fora do eixo pode variar de um (1) a muitos (por exemplo, até 10 feixes individuais). Se os múl- tiplos feixes forem dinâmicos, eles podem ser simultânea ou indepen- dentemente dinâmicos.
[0079] As Figuras 28A a 28F ilustram dois (2) exemplos de padrões estáticos ou dinâmicos ligeiramente mais complexos, de acordo com al- gumas modalidades, com o fluxo de partículas 2802 e a orientação das vistas sendo os mesmos que nas Figuras 23A a 23C. Tal como mos- trado nas Figuras 28A a 28C um único feixe em formato de linha incide no canal 2604 propagando-se no plano x-z na direção x perpendicular ao fluxo das partículas (z). Nas Figuras 28D a 28F, um único feixe em formato de linha incide no canal 2804 propagando-se no plano x-z em algum ângulo não perpendicular em relação eixo definido pelo fluxo de partículas (z). Os formatos podem ser estáticos ou dinâmicos. Os exem- plos de comportamento dinâmico podem ser as mudanças de intensi- dade em diferentes partes do padrão ou a mudança do ângulo de pro- pagação em relação ao eixo definida pelo fluxo de partículas.
[0080] A Figura 29 ilustra dois exemplos de padrões que são dinâ- micos no tempo pelo movimento do ponto em que um feixe 2908 inte- rage com as partículas 2901 no fluxo 2902 dentro do canal 2904, de acordo com algumas modalidades, com o fluxo de partículas e a orien- tação das vistas sendo os mesmos que na Figura 23B. Na Figura 29A, uma unidade de ajuste dinâmico 2705 trabalha na reflexão, enquanto na Figura 29B a unidade de ajuste dinâmico 2705 trabalha na transmis- são. A velocidade de varredura do feixe de laser pode ser linear ou pode estar de acordo com alguma outra função. O formato espacial do feixe de laser pode ser simples ou complexo. O formato espacial do feixe de laser pode ser estático ou dinâmico enquanto a posição de feixe é mo- dificada.
[0081] As Figuras 30A a 30C apresentam um exemplo físico de um padrão estático de cinco (5) feixes paralelos que se propagam na dire- ção x separados espacialmente ao longo do eixo z do fluxo microfluí- dico, análogo às Figuras 23A a C. A Figura 30A mostra a imagem dos pontos focais dos feixes individuais, com a orientação tal como na Fi- gura 23B. A Figura 30B mostra uma quantificação do perfil de intensi- dade do padrão dos cinco (5) feixes na Figura 30A. A Figura 30C é uma imagem do microscópio de transmissão do elemento óptico difrativo pro- jetado e construído a fim de criar o padrão de uma única fonte de radia- ção incidente. O elemento óptico difrativo neste exemplo é uma grade de Dammann espaçada de 0,1 grau com cinco (5) pontos e uma sobre- posição da placa de zona de Fresnel de -1.000 m para defasagem da C.C.. O elemento óptico difrativo é uma máscara somente de amplitude fabricada em um substrato de cromo em vidro.
[0082] As Figuras 31A a D apresentam um exemplo físico de um padrão estático de cinco (5) feixes com os pontos focais em diferentes pontos ao longo da direção do eixo x de propagação, similar às Figuras 25A a 25C, sem o deslocamento ao longo do eixo z. A Figura 31A é o padrão de grade de Dammann gerado por computador usado para criar este padrão dos feixes, e a Figura 31B é a imagem do microscópio de transmissão da mesma grade de Dammann que a da Figura 31A cons- truída como um grade de fase binária fabricada de poli(metil metacrilato) com um revestimento fotoresistente SU8. O padrão a ser gerado é ilus- trado na Figura 31C. A Figura 31D mostra as intensidades de feixes múltiplos ao longo da direção de propagação x gerada pela grade de fase mostrada na Figura 31B que interage com um único feixe. Cada painel na Figura 31D é uma medição do brilho ao longo da direção do eixo x medida em incrementos de 0,5 mm. Lendo a partir do painel es- querdo superior, os pontos pequenos, brilhantes, no primeiro, terceiro e quinto painéis na fileira superior e no segundo e quarto painéis na fileira inferior indicam os cinco (5) pontos focais separados por 1,0 mm em posição ao longo do eixo x.
[0083] Embora as várias modalidades da invenção tenham sido des- critas e ilustradas no presente documento, os elementos versados no estado da técnica perceberão prontamente uma variedade de outros meios e/ou estruturas a fim de executar a função e/ou obter os resulta- dos e/ou uma ou mais das vantagens aqui descritas, e cada uma de tais variações e/ou modificações é considerada como estando dentro do âm- bito das modalidades da invenção aqui descritas. Mais geralmente, os elementos versados na técnica perceberão prontamente que todos os parâmetros, dimensões, materiais e configurações aqui descritos desti- nam-se a servir de exemplo e que os reais parâmetros, dimensões, ma- teriais e configurações dependerão da aplicação ou aplicações especí- ficas para os quais os ensinamentos da invenção são usados. Os ele- mentos versados na técnica vão reconhecer ou poderão verificar o uso de não mais do que experimentos de rotina, muitos equivalentes às mo- dalidades da invenção específicas aqui descritas. Portanto, deve ser compreendido que as modalidades antecedentes são apresentadas so- mente a título de exemplo e que, dentro do âmbito das reivindicações anexas, equivalentes às mesmas, e quaisquer reivindicações suporta- das pela presente descrição, as modalidades da invenção podem ser praticadas de maneira diferente do que o que foi descrito e reivindicado especificamente. As modalidades da invenção da presente descrição são direcionadas a cada elemento, sistema, artigo, material, arranjo, método e etapa individuais, aqui descritos. Além disso, qualquer combi- nação de dois ou mais de tais elementos, sistemas, artigos, materiais, arranjos, métodos e etapas, se tais características, sistemas, artigos, materiais, arranjos, métodos e etapas não forem mutuamente inconsis- tente, é incluída dentro do âmbito da invenção da presente descrição. As modalidades aqui descritas também podem ser combinadas com um ou mais elementos, bem como sistemas completos, dispositivos e/ou métodos, a fim de resultar em outras modalidades e invenções. Além disso, algumas modalidades podem ser diferenciadas da técnica ante- rior pela falta específica de um e/ou de outro elemento descrito em de- terminada(s) referência(s) da técnica anterior; isto é, as reivindicações a algumas modalidades podem ser diferenciadas da técnica anterior pela inclusão de uma ou mais limitações negativas.
[0084] Além disso, os vários conceitos da invenção podem ser in- corporados como um ou mais métodos, dos quais foi apresentado um exemplo. Os atos realizados como parte do método podem ser ordena- dos de qualquer maneira apropriada. Por conseguinte, podem ser cons- truídas modalidades em que os atos são realizados em uma ordem di- ferente do que foi ilustrado, o que pode incluir a realização de alguns atos simultaneamente, mesmo que mostrados como atos sequenciais nas modalidades ilustrativas.
[0085] Qualquer uma e todas as referências a publicações ou outros documentos, incluindo, mas sem ser a eles limitado, Patentes, Pedidos de Patentes, artigos, páginas da Web, livros, etc., apresentados em qualquer local do presente Relatório Descritivo, são aqui incorporados a título de referência em sua totalidade. Além disso, todas as definições, tais como aqui definidas e utilizadas, devem ser compreendidas como tendo controle sobre as definições de dicionários, definições dos docu- mentos incorporados a título de referência e/ou significados convencio- nais dos termos definidos.
[0086] Os artigos indefinidos "um" e "uma", tal como utilizados no Relatório Descritivo e nas reivindicações, a menos que indicado clara- mente de outro modo, devem ser compreendidos como significando "pelo menos um".
[0087] A frase "e/ou", tal como utilizada no Relatório Descritivo e nas reivindicações, deve ser compreendida como significando "qualquer um ou ambos" os elementos assim reunidos, isto é, os elementos que estão presentes em conjunto em alguns casos e presentes de modo disjuntivo em outros casos. Os múltiplos elementos listados com "e/ou" devem ser interpretados da mesma forma, isto é, "um ou mais" dentre os elementos assim reunidos. Outros elementos podem opcionalmente estar presen- tes, com exceção dos elementos identificados especificamente pela cláusula "e/ou", quer seja relacionado ou não àqueles elementos espe- cificamente identificados. Desse modo, como um exemplo não limitador, uma referência a "A e/ou B", quando usada juntamente com uma lingua- gem aberta, tal como "compreender", pode se referir, em uma modali- dade, somente a A (opcionalmente incluindo elementos com exceção de B); em uma outra modalidade, somente a B (opcionalmente incluindo elementos com exceção de A); e ainda em outra modalidade, a A e B (opcionalmente incluindo outros elementos); etc.
[0088] Tal como utilizado no presente relatório descritivo e nas rei- vindicações, "ou" deve ser compreendido como tendo o mesmo signifi- cado que "e/ou", tal como definido acima. Por exemplo, ao separar itens em uma lista, "ou" ou "e/ou" devem ser interpretados como sendo inclu- sivos, isto é, a inclusão de pelo menos um, mas também a inclusão de mais de um, de um número ou lista de elementos e, opcionalmente, itens não listados adicionais. Somente os termos claramente indicados como ao contrário, como "somente um dentre" ou "exatamente um den- tre" ou, quando usado nas reivindicações, "que consiste em", vão se referir à inclusão de exatamente um elemento dentre um número ou lista de elementos. Em geral, o termo "ou", tal como aqui utilizado, deve ser interpretado somente como indicando alternativas exclusivas (isto é, "uma ou outra, mas não ambas") quando precedido por termos de ex- clusividade, como "ambos", "um de", "somente um de" ou "exatamente um de". "Consiste essencialmente em", quando usado nas reivindica- ções, terá seu significado convencional, tal como usado no campo da Lei de Patentes.
[0089] Tal como utilizado no relatório descritivo e nas reivindica- ções, a frase "pelo menos um", em referência a uma lista de um ou mais elementos, deve ser compreendida como significando pelo menos um elemento selecionado de qualquer um ou mais dos elementos na lista de elementos, mas não necessariamente incluindo pelo menos um de cada elemento específico listado dentro da lista de elementos e não ex- cluindo qualquer combinação de elementos na lista de elementos. Esta definição também permite que os elementos possam opcionalmente es- tar presentes, com exceção dos elementos especificamente identifica- dos dentro da lista de elementos ao qual a frase "pelo menos um" se refere, quer estejam relacionados ou não àqueles elementos especifica- mente identificados. Desse modo, como um exemplo não limitador, "pelo menos um dentre A e B" (ou, de modo equivalente, "pelo menos um dentre A ou B" ou, de modo equivalente, "pelo menos um dentre A e/ou de B") pode se referir, em uma modalidade, a pelo menos um, op- cionalmente incluindo mais do que um, A, sem nenhum B presente (e opcionalmente incluindo elementos com exceção de B); em outra mo- dalidade, a pelo menos um, opcionalmente incluindo mais de um, B, sem nenhum A presente (e opcionalmente incluindo elementos com ex- ceção de A); em outra modalidade, a pelo menos um, opcionalmente incluindo mais de um, A, e pelo menos um, opcionalmente incluindo mais do que um, B (e opcionalmente incluindo outros elementos); etc.
[0090] Nas reivindicações, assim como no relatório descritivo acima, todas as frases transicionais, tais como "compreendendo", "incluindo", "carregando", "tendo", "contendo", "envolvendo", "retendo", "composto de" e outras devem ser compreendidas como de significado aberto, isto é, significando incluindo, mas sem ser limitados aos mesmos. Somente as frases transicionais "que consistem em" e "que consistem essencial- mente em" serão frases transicionais de significado fechado ou semife-
chado, respectivamente, tal como indicado no United States Patent Of- fice Manual of Patent Examining Procedures, seção 2111.03.

Claims (80)

REIVINDICAÇÕES
1. Sistema de classificação microfluídico modular para clas- sificar partículas em um sistema microfluídico, caracterizado pelo fato de que compreende: uma pluralidade de módulos configurados para serem arran- jados em uma pluralidade de configurações dependendo do número e tipo de módulos providos e da funcionalidade desejada do sistema, em que a pluralidade dos módulos inclui pelo menos: um primeiro módulo que tem pelo menos uma porta de en- trada, um primeiro canal de módulo conectado a pelo menos uma porta de entrada, e pelo menos uma porta de saída conectada à extremidade distal do primeiro canal de módulo; pelo menos um segundo módulo com pelo menos uma porta de entrada, um segundo canal de módulo conectado a pelo menos uma porta de entrada, e pelo menos uma porta de saída conectada à extre- midade distal do segundo canal de módulo; e pelo menos um terceiro módulo com pelo menos uma porta de entrada, um terceiro canal de módulo conectado a pelo menos uma porta de entrada, e pelo menos duas portas de saída conectadas à ex- tremidade distal do terceiro canal de módulo; pelo menos um primeiro conector que conecta pelo menos um primeiro módulo e pelo menos um segundo módulo; e pelo menos um segundo conector que conecta pelo menos um segundo módulo e pelo menos um terceiro módulo, em que: cada conector inclui: um lúmen circundado por uma parede, em que o lúmen é configurado para fluir pelo menos as partículas contidas em um fluido passante e entre os módulos conectados, uma primeira extremidade em comunicação fluida com uma porta de saída de um dos módulos conectados, uma segunda extremidade em comunicação fluida com a porta de entrada de um dos módulos conectados remanescente, e pelo menos um dos conectores compreende um conector de classificação configurado para efetuar uma função de classificação para a pluralidade das partículas que fluem no mesmo.
2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: pelo menos uma primeira porção e/ou uma outra porção da parede de pelo menos um dos conectores é configurada para pelo me- nos um dentre receber a luz no lúmen e transmitir a luz para fora do lúmen; ou pelo menos uma primeira porção e/ou uma outra porção da parede do conector de classificação é configurada para pelo menos um dentre receber e transmitir a luz através da parede.
3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que pelo menos a primeira porção e/ou uma outra porção compreende vidro, quartzo, ou um polímero.
4. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que também compreende uma fonte para cada porta de entrada do módulo.
5. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a fonte é conectada a uma respectiva porta de entrada do módulo através de um tubo da fonte e/ou conector associado.
6. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dentre os canais de módulo, os conectores e/ou os tubos da fonte compreende um tubo capilar.
7. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações
1 a 6, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos canais de mó- dulo passa através de um respectivo módulo.
8. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das fontes de entrada para pelo menos um dos módulos é configurada para introduzir um fluido em um respectivo canal de módulo como um fluxo revestido.
9. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das fontes de entrada para pelo menos um dentre dos módulos é configurada para introduzir um fluxo de partículas em um respectivo canal de módulo.
10. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 2 a 9, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma dentre a recepção da luz no lúmen e a transmissão da luz para fora do lúmen é configurada para pelo menos um de: receber a luz para induzir um ou mais sinais de fluorescência do material que flui dentro do lúmen do conector; transmitir um ou mais sinais de fluorescência gerados pelo material que flui dentro do lúmen do conector através da parede; receber a luz de modo a induzir uma força ou um torque no material que flui dentro do lúmen do conector; transmitir a luz através da parede para induzir um ou mais sinais de difusão pelo material que flui dentro do lúmen do conector; transmitir os sinais de luz difusa gerados pelo material que flui dentro do lúmen do conector; transmitir a luz de modo a iluminar pelo menos uma das par- tículas que fluem dentro do lúmen do conector para a formação de ima- gem de pelo menos uma das partículas; e transmitir a luz refletida fora do material que flui dentro do lúmen para a formação de imagem do material.
11. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações
1 a 10, caracterizado pelo fato de que o terceiro módulo compreende um módulo de coleta.
12. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracteri- zado pelo fato de que pelo menos duas portas de saída do módulo de coleta coletam o material passado ao módulo de coleta proveniente de pelo menos um segundo módulo.
13. Sistema, de acordo com a reivindicação 11 ou 12, carac- terizado pelo fato de que uma primeira de pelo menos duas portas de saída do módulo de coleta coletam as partículas de interesse recebidas do segundo módulo, e uma segunda de pelo menos duas saídas do módulo de coleta coletam os resíduos.
14. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o sistema é configurado para prover um fluxo hidrodinâmico em múltiplas dimensões.
15. Sistema, de acordo com a reivindicação 14, caracteri- zado pelo fato de que as dimensões compreendem três dimensões.
16. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 15, caracterizado pelo fato de que cada módulo e pelo menos um dos conectores são configurados com pelo menos uma funcionali- dade específica respectiva para o sistema de classificação microfluí- dica.
17. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, caracteri- zado pelo fato de que pelo menos uma funcionalidade específica é se- lecionada do grupo que consiste em: entrada de partículas, revesti- mento de partículas, focalização de partículas, orientação de partículas, detecção de partículas, discriminação de partículas, classificação de partículas, e pelo menos uma dentre a coleta de amostras e partículas.
18. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 17, caracterizado pelo fato de que cada módulo compreende uma pluralidade de lados, e em que as portas de entrada e as portas de saída são configuradas para o arranjo em qualquer lado.
19. Sistema, de acordo com a reivindicação 18, caracteri- zado pelo fato de que todas as portas de entrada são arranjadas em um primeiro lado e todas as portas de saída são arranjadas em um segundo lado.
20. Sistema, de acordo com a reivindicação 18, caracteri- zado pelo fato de que uma ou mais das portas de entrada são arranja- das em um primeiro lado e uma ou mais das portas de saída são arran- jadas em um segundo lado.
21. Sistema, de acordo com a reivindicação 18, caracteri- zado pelo fato de que pelo menos uma porta de entrada e pelo menos uma porta de saída são arranjadas em um primeiro lado, e pelo menos uma porta de entrada e pelo menos uma porta de saída são arranjadas em um segundo lado.
22. Método de classificação microfluídica para classificar partículas em um sistema microfluídico, caracterizado pelo fato de que compreende: prover do sistema de acordo com qualquer uma das reivindi- cações 1 a 21; direcionar um fluxo de fluido revestido de pelo menos uma primeira fonte de entrada em pelo menos uma porta de entrada de pelo menos um primeiro módulo; direcionar de uma pluralidade de partículas em um fluido de pelo menos uma segunda fonte de entrada em pelo menos um dos ca- nais de módulo dentro do fluxo revestido para criar um fluxo de partícu- las; a primeira passagem do fluxo de partículas de um dos mó- dulos a outro através de pelo menos um dos conectores; pelo menos um de:
direcionar luz para pelo menos um conector de modo a ilu- minar o material dentro do conector; pelo menos um dentre o monitoramento e a formação de imagem dos sinais de luz gerados pelo material dentro do lúmen através da parede; e direcionar luz para pelo menos um conector de modo a indu- zir pelo menos um uma força e um torque no material que flui dentro do conector; a segunda passagem do fluxo de partícula de um módulo a um outro módulo através de pelo menos um outro conector; e pelo menos um de: finalmente direcionar o material de interesse recebido de pelo menos um módulo através de pelo menos um conector a um mó- dulo de coleta e a uma porta de saída de coleta de partículas; e finalmente direcionar o material residual recebido de pelo menos um módulo através de pelo menos um conector através de um módulo de coleta e para uma saída de coleta de resíduos.
23. Método de partículas microfluídico modular, caracteri- zado pelo fato de que compreende a interconexão de uma pluralidade de módulos configurados para serem interconectado em pelo menos dois arranjos, em que cada módulo e pelo menos um conector incluem pelo menos uma função associada.
24. Método, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que a função associada é selecionada do grupo que con- siste em entrada de partículas, revestimento de partículas, focalização de partículas, orientação de partículas, detecção de partículas, discrimi- nação de partículas, classificação de partículas e coleta de amostras ou partículas.
25. Sistema de orientação de partículas configurado para pelo menos posicionar e/ou orientar as partículas em um fluxo de fluido dentro de um canal microfluídico, em que o sistema é caracterizado pelo fato de que compreende: um canal ou uma câmara microfluídicos configurados para pelo menos um dentre receber e fluir pelo menos um fluido revestido, e um tubo de orientação e distribuição de partículas ("PODT") configurado para distribuir um fluído contendo partículas que compre- ende pelo menos uma pluralidade de partículas dentro de um fluido no fluido revestido dentro do canal microfluídico ou câmara, em que pelo menos um dentre o PODT, o canal microfluídico e a parede da câmara inclui pelo menos um elemento estrutural confi- gurado para aplicar um torque de orientação à pluralidade de partículas dentro da fluido revestido.
26. Sistema, de acordo com a reivindicação 25, caracteri- zado pelo fato de que o elemento compreende pelo menos um dentre um chanfro, um recorte ou uma superfície angulada.
27. Sistema, de acordo com a reivindicação 25 ou 26, carac- terizado pelo fato de que também compreende um tubo de fluido reves- tido configurado para dirigir o fluido revestido ao canal microfluídico ou câmara.
28. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 25 a 27, caracterizado pelo fato de que o PODT é inserido dentro de pelo menos um dentre o canal microfluídico ou câmara, e o tubo de fluido revestido.
29. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 25 a 28, caracterizado pelo fato de que pelo menos um elemento é configurado para gerar um padrão assimétrico de fluxo laminar do flu- ido revestido e do fluido que contém a pluralidade de partículas.
30. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 25 a 29, caracterizado pelo fato de que o torque orienta as partí- culas em um ou mais pontos estáveis em relação a uma estrutura de referência que compreende o canal microfluídico.
31. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 25 a 30, caracterizado pelo fato de que o PODT inclui uma extre- midade distal que se projeta para o canal microfluídico ou câmara.
32. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 25 a 31, caracterizado pelo fato de que a extremidade distal do PODT é arranjada em um local particular dentro do canal microfluídico ou câmara em pelo menos um local em relação a uma estrutura de re- ferência que compreende o canal microfluídico ou câmara.
33. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 25 a 32, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de partículas compreende partículas assimétricas.
34. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 25 a 33, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de partículas compreende células.
35. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 25 a 33, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de partículas compreende esperma.
36. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 25 a 35, caracterizado pelo fato de que o sistema é configurado como um estágio de orientação dentro de um sistema microfluídico.
37. Sistema, de acordo com a reivindicação 36, caracteri- zado pelo fato de que o sistema microfluídico compreende um sistema de classificação de células.
38. Tubo de orientação e distribuição de partículas ("PODT"), caracterizado pelo fato de que é configurado para ser usado em um sis- tema de orientação de partículas, em que o PODT é configurado de modo a orientar uma pluralidade de partículas dentro de um fluido, em que o PODT inclui pelo menos um elemento estrutural com ou em pelo menos uma dentre a superfície interna, a superfície externa configurada para aplicar um torque à pluralidade de partículas dentro do fluido.
39. PODT, de acordo com a reivindicação 38, caracterizado pelo fato de que o elemento compreende pelo menos um dentre um chanfro, um recorte e um ângulo.
40. PODT, de acordo com qualquer uma das reivindicações 38 a 39, caracterizado pelo fato de que o PODT é introduzido dentro de pelo menos um canal microfluídico ou câmara e um tubo de fluido re- vestido.
41. PODT, de acordo com qualquer uma das reivindicações 38 a 40, caracterizado pelo fato de que pelo menos um elemento é con- figurado para gerar um padrão assimétrico de fluxo laminar do fluido para aplicar um torque à pluralidade de partículas.
42. PODT, de acordo com qualquer uma das reivindicações 38 a 41, caracterizado pelo fato de que o torque orienta as partículas em um ou mais pontos estáveis em relação a uma estrutura de referên- cia que compreende um canal microfluídico ou câmara.
43. PODT, de acordo com qualquer uma das reivindicações 41 e 42, caracterizado pelo fato de que o formato do canal microfluídico ou câmara contribui para gerar o padrão assimétrico do fluxo laminar.
44. PODT e o canal microfluídico ou câmara, de acordo com qualquer uma das reivindicações 42 a 43, caracterizados pelo fato de que o torque orienta as partículas em um ou mais pontos estáveis em relação a uma estrutura de referência que compreende um canal micro- fluídico ou câmara.
45. Método de orientação de partículas, o qual é configurado de modo a orientar uma pluralidade de partícula em um fluido contido dentro um canal microfluídico ou câmara, caracterizado pelo fato de que compreende: prover o sistema ou PODT como definido em qualquer uma das reivindicações 25 a 44;
escoar um fluido revestido dentro de pelo menos um dentre o tubo de revestimento e um canal microfluídico ou câmara; escoar um fluido que inclui uma pluralidade de partículas através do PODT ao fluido revestido, e orientar a pluralidade de partículas dentro do fluido, em que a orientação é produzida através de pelo menos um elemento estrutural incluído com ou em pelo menos uma dentre a superfície interna e a su- perfície externa do POTD e a superfície interna do canal microfluídico ou câmara.
46. Método de orientação de partículas, o qual é configurado de modo a orientar uma pluralidade de partículas em um fluido contido dentro de um canal microfluídico, caracterizado pelo fato de que que compreende: (a) escoar um fluido revestido dentro de pelo menos um den- tre um tubo de revestimento e um canal microfluídico ou câmara; (b) escoar de um fluido que inclui uma pluralidade de partí- culas, em que as partículas podem ser assimétricas, através de um tubo de orientação e distribuição de partículas ("PODT") ao fluido revestido; e (c) aplicar um torque à pluralidade de partículas de modo a orientar as partículas em um ou mais pontos estáveis em relação a uma estrutura de referência que compreende o canal microfluídico ou câ- mara.
47. Método, de acordo com a reivindicação 46, caracterizado pelo fato de que a aplicação de um torque à pluralidade de partículas é realizada através de pelo menos um elemento incluído com ou em pelo menos uma dentre a superfície interna, e a superfície externa do POTD e a superfície interna do canal microfluídico ou câmara.
48. Método, de acordo com a reivindicação 46, caracterizado pelo fato de que, antes da etapa (b), o método também compreende a inserção do PODT dentro de pelo menos uma dentre o tubo de revesti- mento e o canal microfluídico.
49. Sistema de manipulação de partículas para pelo menos uma dentre a orientação e a classificação de uma pluralidade de partí- culas, em que o sistema é caracterizado pelo fato de que compreende: um canal microfluídico configurado para conter fluido inclu- indo uma pluralidade de partículas, em que as partículas podem ser as- simétricas; pelo menos uma fonte de radiação (RS) configurada para di- rigir a radiação à pluralidade de partículas para efetuar pelo menos um dentre uma força e torque em cada partícula de modo a induzir pelo menos um dentre o deslocamento e a orientação de cada partícula em relação a um eixo definido pela direção do fluxo fluido ao longo do canal microfluídico; e pelo menos um sistema óptico de espaço livre e fibra óptica configurado para dirigir a radiação ao fluxo de fluido.
50. Sistema, de acordo com a reivindicação 49, caracteri- zado pelo fato de que a RS compreende um laser.
51. Sistema, de acordo com a reivindicação 49, caracteri- zado pelo fato de que a RS é configurada para a operação estroboscó- pica.
52. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 49 a 51, caracterizado pelo fato de que: o sistema também compreende um sensor configurado para detectar pelo menos um marcador de uma partícula, o marcador é configurado para distinguir entre partículas, e a RS é ativada mediante a detecção do marcador de uma partícula.
53. Sistema, de acordo com a reivindicação 52, caracteri- zado pelo fato de que o marcador é selecionado do grupo que consiste em: fluorescência, absorção, difusão e formação de imagem.
54. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 49 a 53, caracterizado pelo fato de que a RS gera um padrão es- pacial estático dentro do canal microfluídico.
55. Sistema, de acordo com a reivindicação 54, caracteri- zado pelo fato de que o padrão espacial é gerado através de um único feixe gerado por pelo menos uma RS, ou por múltiplos feixes uns em relação aos outros por duas ou mais RSs.
56. Sistema, de acordo com aa reivindicação 54 ou 55, ca- racterizado pelo fato de que o padrão espacial compreende um padrão 2D em relação a uma estrutura de referência do canal microfluídico.
57. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 54 a 56, caracterizado pelo fato de que o padrão espacial compre- ende um padrão 3D em relação a uma estrutura de referência do canal microfluídico.
58. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 54 a 57, caracterizado pelo fato de que o padrão espacial é base- ado em pelo menos uma posição(ões) de um feixe(s) da RS em relação à estrutura de referência do canal microfluídico.
59. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 54 a 57, caracterizado pelo fato de que o padrão espacial é base- ado em pelo menos um alinhamento da direção de propagação de um feixe de pelo menos uma RS com o eixo do fluxo do canal microfluídico.
60. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 54 a 57, caracterizado pelo fato de que o padrão espacial é base- ado em pelo menos uma posição de um ponto focal de um feixe produ- zido por pelo menos uma RS em relação à estrutura de referência do canal microfluídico.
61. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindica-
ções 54 a 57, caracterizado pelo fato de que o padrão espacial é base- ado em pelo menos o formato espacial de um ou mais feixes gerados por pelo menos uma RS.
62. Sistema, de acordo com a reivindicação 61, caracteri- zado pelo fato de que o formato espacial é selecionado do grupo que consiste em: Gauss, Bessel, chapéu superior de vórtice, topo plano, Airy, Azimutal, e Super-Gauss.
63. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 54 a 57, caracterizado pelo fato de que o padrão espacial é base- ado em pelo menos um ou mais de: - uma intensidade de um ou mais dos feixes de pelo menos uma RS, - o comprimento de onda de um ou mais dos feixes de pelo menos uma RS, - a polarização de um ou mais dos feixes de pelo menos uma RS, e - qualquer combinação da posição, da posição do ponto fo- cal, do formato espacial, da intensidade, do comprimento de onda e da polarização, de um ou mais dos feixes.
64. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 49 a 63, caracterizado pelo fato de que também compreende um controlador configurado para controlar pelo menos uma RS.
65. Sistema, de acordo com as reivindicações 49 a 64, ca- racterizado pelo fato de que também compreende um meio de ajuste dinâmico configurado para controlar dinamicamente pelo menos uma RS.
66. Sistema, de acordo com a reivindicação 65, caracteri- zado pelo fato de que o meio de ajuste dinâmico controla dinamica- mente pelo menos uma RS em tempo real.
67. Sistema, de acordo com a reivindicação 65 ou 66, carac- terizado pelo fato de que o controlador é configurado para controlar o meio de ajuste dinâmico.
68. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 65 a 67, caracterizado pelo fato de que o controlador e/ou o meio de ajuste dinâmico são configurados para adaptar as características de pelo menos uma RSs de modo a criar um padrão dinâmico, espacial e temporal durante um único evento de classificação.
69. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 65 a 68, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dentre o controlador e o meio de ajuste dinâmicos é configurado para se adaptar a um evento de orientação de partícula.
70. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 65 a 69, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma RS com- preende uma pluralidade de RSs, e em que pelo menos um dentre o controlador e o meio de ajuste dinâmico controla independentemente cada RS.
71. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 54 a 70, caracterizado pelo fato de que cada partícula no fluxo gera um padrão espacial diferente.
72. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 65 a 71, caracterizado pelo fato de que o meio de ajuste dinâmico ajusta pelo menos um de: - a posição de um respectivo feixe de pelo menos uma RS em relação a uma estrutura de referência do canal microfluídico; - o alinhamento de uma direção de propagação de um res- pectivo feixe de pelo menos uma RS com o eixo do fluxo do canal mi- crofluídico; - o ponto focal de um respectivo feixe de pelo menos uma RS em relação a uma estrutura de referência do canal microfluídico;
- o formato espacial de um respectivo feixe de pelo menos uma RS; - a intensidade de um respectivo feixe de pelo menos uma RS; - o comprimento de onda de um respectivo feixe de pelo me- nos uma RS; e - a polarização de um respectivo feixe de pelo menos uma RS.
73. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 65 a 72, caracterizado pelo fato de que o ajuste dinâmico é confi- gurado para ajustar um feixe produzido por pelo menos uma RS ao efe- tuar o ajuste na RS, ou o ajuste do feixe em qualquer ponto ao longo de uma passagem óptica da saída da RS a uma interação do feixe com a partícula.
74. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 65 a 73, caracterizado pelo fato de que o meio de ajuste dinâmico ajusta pelo menos uma RS e/ou um respectivo feixe de pelo menos uma RS através de pelo menos um dentre meios mecânicos, elétricos, ópti- cos, piezelétricos, magnéticos, acústicos e pneumáticos.
75. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 49 a 74, caracterizado pelo fato de que o sensor compreende um formador de imagem configurado para capturar a informação da imagem de cada da pluralidade de partículas.
76. Sistema, caracterizado pelo fato de que é como definido em qualquer uma das modalidades descritas no presente relatório des- critivo.
77. Sistema, caracterizado pelo fato de que compreende: qualquer uma ou mais das modalidades do sistema descritas e/ou rei- vindicadas no presente relatório descritivo, e/ou também compreende uma ou mais características, elementos e/ou funcionalidade de qualquer uma e/ou outras das modalidades do sistema descrito no presente rela- tório descritivo.
78. Dispositivo, caracterizado pelo fato de que compreende qualquer um ou mais dos dispositivos, ou componentes do dispositivo de modalidades do sistema, descritos e/ou do reivindicados no presente relatório descritivo, e/ou também compreende uma ou mais caracterís- ticas, elementos, e/ou funcionalidades de qualquer uma e/ou de outras das modalidades do dispositivo e/ou do sistema descrito no presente relatório descritivo.
79. Método, caracterizado pelo fato de que é de acordo com qualquer uma das modalidades descritas no presente relatório descri- tivo.
80. Método, caracterizado pelo fato de que compreende: qualquer uma ou mais das modalidades do método descritas e/ou rei- vindicadas no presente relatório descritivo, e/ou que também compre- ende uma ou mais etapas e/ou funcionalidades de qualquer uma e/ou de outras das modalidades do método descrito no presente relatório descritivo.
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