BR112021006708A2

BR112021006708A2 - depositando micropontos com analitos sobre chips de análise

Info

Publication number: BR112021006708A2
Application number: BR112021006708-6A
Authority: BR
Inventors: Fausto D'Apuzzo; Trinny Tat; Raghuvir N. Sengupta; Steven Barcelo; Anita Rogacs
Original assignee: Hewlett-Packard Development Company, L.P.
Priority date: 2018-10-11
Filing date: 2018-10-11
Publication date: 2021-07-27
Also published as: CN112789105A; EP3863758A1; WO2020076332A1; KR20210058883A; JP2022500625A; US20210252499A1; EP3863758A4

Abstract

DEPOSITANDO MICROPONTOS COM ANALITOS SOBRE CHIPS DE ANÁLISE. Em um exemplo, um aparelho inclui um substrato de superfície reforçada que tem um microponto depositado sobre uma superfície daquele por meio de um ejetor microfluídico. O microponto inclui uma concentração predeterminada de um analito.

Description

DEPOSITANDO MICROPONTOS COM ANALITOS SOBRE CHIPS DE ANÁLISE FUNDAMENTOS

[001] Sensores podem ser fabricados por meio de agregação de coloides, superfícies metálicas eletricamente ásperas, ou litografia de nanoimpressão, entre outras técnicas. Por exemplo, litografia de nanoimpressão cria padrões por deformação mecânica de resinas fotossensíveis de impressão e processos subsequentes. A resina fotossensível de impressão é tipicamente uma formulação de monômero ou polímero que é curada por calor ou luz ultravioleta (UV) durante a impressão.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

[002] Diversos recursos das técnicas do presente pedido tornar-se-ão evidentes a partir da descrição a seguir de exemplos, dados apenas como exemplo, que é feita com referência aos desenhos anexos, nos quais: a Fig. 1 é uma vista lateral de um sistema exemplificativo para depositar e analisar micropontos sobre chips de análise; a Fig. 2 é um desenho de outro sistema no qual um laser fornece iluminação colinear com luz retornada ao detector, de acordo com exemplos; a Fig. 3 é uma vista de cima para baixo e duas vistas laterais explodidas que ilustram micropontos depositados sobre um sensor exemplificativo que tem nanopilares colapsáveis; a Fig. 4A é um diagrama que ilustra um padrão de ponto único, de acordo com exemplos; a Fig. 4B é um diagrama que ilustra um padrão multiponto, de acordo com exemplos;

a Fig. 4C é um diagrama que ilustra um padrão multiponto multiconcentração, de acordo com exemplos; a Fig. 4D é um diagrama que ilustra um padrão multianalito, de acordo com exemplos; a Fig. 4E é um diagrama que ilustra um padrão multianalito multiponto, de acordo com exemplos; a Fig. 4F é um diagrama que ilustra um padrão multianalito multiconcentração, de acordo com exemplos; a Fig. 4G é um diagrama que ilustra um padrão de borda, de acordo com exemplos; a Fig. 4H é um diagrama que ilustra um padrão de combinação, de acordo com exemplos; a Fig. 5A ilustra uma região separada para calibração, de acordo com exemplos; a Fig. 5B ilustra múltiplas regiões separadas para calibração, de acordo com exemplos; a Fig. 5C ilustra uma região de calibração tratável por laser, de acordo com exemplos; a Fig. 5D ilustra uma região destacável para calibração, de acordo com exemplos; a Fig. 6 é um diagrama esquemático que ilustra um método exemplificativo para gerar uma curva de calibração; a Fig. 7 é um diagrama esquemático que ilustra outro método exemplificativo para gerar uma curva de calibração; a Fig. 8 é um diagrama esquemático que ilustra um método exemplificativo para realizar um ensaio de desempenho de sensor para rejeitar sensores defeituosos; a Fig. 9 é um diagrama esquemático que ilustra um método exemplificativo para filtrar sensores baseado em um desempenho estimado; e a Fig. 10 é um diagrama de blocos de um controlador exemplificativo para gerar curvas de calibração e realizar análise de conteúdo espectral, de acordo com exemplos.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[003] Sensores podem ser fabricados por meio de agregação de coloides, superfícies metálicas eletricamente ásperas, ou litografia de nanoimpressão, entre outras técnicas. Contudo, a variabilidade de sensor para sensor entre os sensores fabricados pode tornar o trabalho com estes sensores difícil e dispendioso. Por exemplo, um número significativo de sensores que são fabricados pode não satisfazer um limite de desempenho. Consequentemente, muitos sensores que são enviados podem ser posteriormente considerados deficientes em qualidade e descartados. Além disso, analitos usados para testar os sensores após envio podem ter desempenhos diferentes entre sensores devido a mínimas irregularidades na fabricação. Portanto, pode ser difícil quantificar os resultados de ensaios realizados em sensores usando vários analitos.

[004] São descritas neste documento técnicas para realizar ensaios em chips de análise usando micropontos depositados que têm analitos. Como usado neste documento, um microponto refere-se a um depósito de analito que cobre menos do que uma superfície inteira de um objeto a ser testado. Por exemplo, um microponto pode ser uma área de material depositado que inclui um analito de um volume dispensado de entre 20 picolitros (pL) a 100 nanolitros (nL). Em alguns exemplos, uma gotícula de 20 pL forma um microponto que tem um diâmetro de aproximadamente 50 micrômetros. Como usado neste documento, um analito refere-se a qualquer substância adequada para análise espectroscópica de chips de análise. O analito pode ser uma molécula, ou mistura de moléculas.

[005] As técnicas permitem que chips de análise sejam testados antes do envio, fornecendo curvas de calibração que permitem a quantificação de ensaios subsequentes usando um analito. Além disso, as técnicas incluem o uso de área mínima e diversas configurações de micropontos sobre os chips de análise de modo que os micropontos usados na geração das curvas de calibração não afetem os ensaios subsequentes. Em diversos exemplos, as técnicas descritas neste documento usam menos do que 10% da área de sensor para calibração de substratos de Superfície Reforçada, menos do que aproximadamente 5% da área de sensor, menos do que aproximadamente 2% da área de sensor ou menos.

[006] As técnicas descritas neste documento também habilitam a capacidade de calibrar diretamente o desempenho de sensor por amostragem com uma gama de analitos que podem ser direcionados na aplicação desejada, portanto levando em consideração efeitos tais como eficiência de ligação superficial. As técnicas descritas neste documento podem ser aplicadas a quase qualquer substrato plasmônico de superfície reforçada, sem introduzir etapas de fabricação adicionais e complexas. As técnicas descritas neste documento podem adicionalmente ser integradas a técnicas de interrogação ótica automatizada para realizar diversas medições no mesmo substrato. Finalmente, as técnicas melhoram a quantificação pela geração de curvas de calibração a serem usadas quando realizando ensaios em sensores usando analitos específicos.

[007] A Fig. 1 é uma vista lateral de um sistema exemplificativo 100 para depositar e analisar micropontos sobre chips de analitos, de acordo com exemplos. O sistema 100 tem um conjunto de ejetores microfluídicos 102 para depositar micropontos e um detector 104 que inclui um instrumento ótico, tal como um espectrômetro, para coletar espectros de pontos únicos ou imagens hiperespectrais de sensores 106 que têm os micropontos nestes. Em alguns exemplos, o conjunto de ejetores microfluídicos 102 é uma cabeça de dispensação de jato de tinta térmica (TIJ). O detector 104 pode ser um sistema de imagem, um espectrofotômetro multicanal, ou qualquer número de outros sensores óticos. O detector 104 é usado para processar a luz 108 que chega de um dos sensores 106 e focaliza a luz 108 sobre o detector 104.

[008] Como descrito neste documento, em alguns exemplos, os ejetores microfluídicos do conjunto de ejetores microfluídicos 102 usam resistores térmicos para ejetar fluido 109 a partir de bocais por aquecimento para criar bolhas que forçam o fluido 109 a partir dos bocais. Em outros exemplos, os ejetores microfluídicos usam células piezoelétricas para forçar fluido 109 a partir dos bocais.

[009] O detector 104 pode incluir lentes, filtros, grades de difração, e outros dispositivos para focalizar a luz incidente 108 sobre um conjunto detector. Em alguns exemplos, o detector 104 inclui monocromador que permite que uma banda de frequências estreita da luz 108 alcance os elementos detectores em um espectrômetro do detector 104. Em diversos exemplos, o monocromador é ajustado para diferentes frequências da luz 108 para operação. Em outros exemplos, o detector 104 divide a luz incidente 108 em diferentes canais,

cada um dos quais é enviado a um diferente sensor dentro do detector 104, fornecendo análise multiespectral da luz incidente 108. Em diversos exemplos, o detector 104 é usado para realizar análise de campo brilhante, campo escuro, fluorescência, hiperespectral, e outras análises óticas. Como usado neste documento, um sistema de análise hiperespectral usa múltiplas frequências de luz para analisar uma imagem.

[010] Uma lente de focalização 110 é usada para focalizar a luz 108 vinda dos sensores 106 sobre o detector 104. A lente de focalização 110 pode ser uma única lente, um grupo de lentes, ou outro aparelho ótico. Em um exemplo, a lente de focalização 110 é uma lente Fresnel, que fornece uma lente de área ampla sem adição de complexidade significativa. Em outros exemplos, a lente de focalização 110 é integrada ao sistema ótico, e inclui múltiplos elementos, tal como uma objetiva de microscopia. Em alguns exemplos, a lente de focalização pode fornecer amplificação de 4x ou maior.

[011] Um estrado 112 pode ser movido para colocar diferentes sensores 106 sob o conjunto de ejetores microfluídicos 102, tais como sensores individuais 106 em uma bolacha multissensor, um conjunto de sensores individuais, ou quaisquer combinações destes. Em alguns exemplos, o estrado 112 é um estrado de translação x-y-z, ou estrado x-y-z, que pode mover qualquer um de um número de sensores 106 em uma grade x-y-z em uma bolacha multissensor. Em outros exemplos, o estrado 112 é um estrado de translação linear que pode mover sensores 106 sob um ejetor microfluídico no conjunto de ejetores microfluídicos 102 para deposição de micropontos sobre as suas superfícies. O estrado 112 pode também ser usado para mover diferentes posições de sensores 106 sob o MFA 102 para depositar os micropontos.

[012] Os sensores 106 podem ser iluminados usando qualquer número de diferentes técnicas. Por exemplo, o detector 104 pode incluir um sistema de iluminação colinear como descrito em relação à Fig. 2. Em alguns exemplos, a fonte de luz é um laser, tal como um fotodiodo a laser.

[013] O reservatório 114 possui um fluido 109 que deve ser ejetado a partir do conjunto de ejetores microfluídicos

102. Em um exemplo, o fluido 109 inclui um analito. Em outro exemplo, o reservatório 114 possui um fluido 109 que inclui um material de interesse, tal como moléculas, partículas ou células. Por exemplo, o material de interesse pode ser um analito. O reservatório 114 alimenta uma câmara 116 que alimenta o conjunto de ejetores microfluídicos 102. Em um exemplo, a câmara 116 tem aproximadamente 6 mm de tamanho e está fluidicamente acoplada aos bocais do conjunto de ejetores microfluídicos 102.

[014] O reservatório 114, câmara 116, conjunto de ejetores microfluídicos 102, estrado 112, podem formar uma única unidade de isolamento de material. A unidade de isolamento de material pode ser montada a partir de peças individuais, ou pode ser feito em uma única unidade integrada para melhor facilidade de manuseio.

[015] O sistema 100 inclui um controlador 118 que está acoplado ao detector 104 através de uma ligação de dados de imagem 120. O controlador 118 pode analisar imagens da câmera 104 para identificar emissões alvo, por exemplo, de moléculas e partículas, moléculas, e similares, a partir de micropontos nos sensores 106. O controlador 118 está também acoplado através de ligações de controle 122 aos ejetores microfluídicos do conjunto de ejetores microfluídicos 102, e a motores que controlam o estrado 112.

[016] Em um exemplo, o controlador 118 aciona os ejetores microfluídicos do conjunto de ejetores microfluídicos 102. O controlador 118 pode em seguida fazer o estrado 112 mover- se para colocar o sensor 106 debaixo do detector e então fazer o detector 104 analisar os sensores 106. O estrado 112 pode ser movido para permitir deposição sobre uma região de calibração de cada um dos sensores 106. Por exemplo, a região de calibração pode ser uma pequena porção de uma superfície dos sensores 106, tal como uma região de calibração predeterminada para deposição de micropontos. Em alguns exemplos, a região de calibração pode ser uma superfície de calibração separada acoplada a uma face dos sensores 106, que pode ser destacada, como mostrado e discutido na Fig. 5.

[017] Em outro exemplo, quando o controlador 118 detecta uma emissão alvo a partir de um sensor 106, o controlador 118 usa os motores do estrado 112 para mover um sensor subsequente 106 para dentro da faixa para análise pela câmera

104. O controlador 118 então ativa um ejetor microfluídico 102 para ejetar um microponto sobre outro sensor 106 para ser subsequentemente analisado. O controlador 118 então move um diferente sensor 106, para ser depositado com micropontos e analisado por meio do detector 104 em um modo similar.

[018] O detector 104 inclui um dispositivo ótico que é usado para sondar os materiais no conjunto de ejetores microfluídicos 102. Em diversos exemplos, o dispositivo ótico é um espectrômetro, microscópio, fluorímetro, um analisador de tamanho de partícula, um sistema de reconhecimento de imagem, ou uma combinação destes. O procedimento de análise para o detector 104 é discutido em maior detalhe em relação à Fig. 2. O controlador 118 é discutido em maior detalhe em relação à Fig. 10.

[019] O diagrama de blocos da Fig. 1 não se destina a indicar que o sistema exemplificativo 100 deve incluir todos os componentes mostrados na Fig. 1. Além disso, o sistema 100 pode incluir qualquer número de componentes adicionais não mostrados na Fig. 1, dependendo dos detalhes da implementação específica. Por exemplo, o sistema 100 pode incluir adicionais sensores 106, reservatórios 116, detectores 104, etc.

[020] A Fig. 2 é um desenho de outro sistema 200 no qual um laser 202 fornece iluminação colinear com luz 108 retornada para o detector 104, de acordo com exemplos. Os itens numerados são os descritos em relação à Fig. 1. Neste exemplo, o detector 104 inclui um laser 202 que fornece uma fonte de iluminação 204. O detector 104 inclui adicionalmente um filtro de linha 206, uma superfície reflexiva 208 e uma fonte reflexiva 210. O filtro de linha 206 pode ser um filtro passa banda estreita centrado em um comprimento de onda específico. Em alguns exemplos, a superfície reflexiva 208 é um espelho ou um prisma parcialmente prateado, ou outro tipo de divisor de feixe, que direcione a iluminação 204 do laser 202 através da lente de focalização 110 sobre o estrado 112 para iluminar o sensor 106. Em alguns exemplos, o laser 202 pode alternativamente ser uma fonte de luz colinear que pode incluir qualquer número de fontes de iluminação. Em um exemplo, a fonte de luz colinear 206 inclui um conjunto de diodos emissores de luz. No exemplo da Fig. 2, a fonte de luz colinear é um laser 202 e óptica como a lente de focalização 110. A lente de focalização 110 pode expandir o feixe de iluminação 204 e direcionar o feixe de luz incidente 108 linearmente para dentro do sistema ótico 202.

[021] Luz incidente 108 que retorna do sensor 106 rebate nas superfícies reflexivas 210 e 208, através do filtro de borda 211, e em seguida rebate na superfície reflexiva 212 para alcançar uma lente de focalização 214. A lente de focalização 214 focaliza a luz incidente 108 sobre o conjunto detector 216. Para aumentar a quantidade de luz 108 recebida pelo detector 104, filtros podem ser colocados entre o laser 202 e os sensores 106 e entre os sensores 106 e o conjunto detector 216. Em um exemplo, os filtros estão em uma banda de excitação, tal como um filtro passa banda de 5 nanômetros (nm) centrado em um comprimento de onda de aproximadamente 785 nm, no filtro de linha 206, e em uma banda de emissão, tal como o filtro de banda passa baixo com um comprimento de onda de corte de aproximadamente 800 nm, no filtro de borda

211. A superfície reflexiva 208 pode incluir um filtro dicroico que habilita uma banda de iluminação 204 a partir do laser 202 a passar, enquanto refletindo luz incidente

108. Em outro exemplo, os filtros 208 são filtros polarizadores que são colocados perpendiculares entre si.

[022] O diagrama de blocos da Fig. 2 não se destina a indicar que o sistema exemplificativo 200 deve incluir todos os componentes mostrados na Fig. 2. Além disso, o sistema 200 pode incluir qualquer número de componentes adicionais não mostrados na Fig. 2, dependendo dos detalhes da implementação específica. Por exemplo, o sistema 200 pode incluir adicionais sensores 106, fontes de luz 202, ótica reflexiva, filtros 206, aberturas, reservatórios 114, detectores 104, etc.

[023] A Fig. 3 é uma vista de cima para baixo 300A e duas vistas laterais explodidas 300B, 300C que ilustram micropontos 304 depositados sobre um sensor exemplificativo 106 que tem nanopilares colapsáveis 306 parcialmente cobertos com analitos 308 e acoplados a um substrato 310. Por exemplo, os nanopilares 306 podem ser eixos de polímero com tampas de metal 312. Os nanopilares colapsáveis 306 podem ser formados a partir de uma camada de coluna sobre a superfície do substrato 310 por qualquer de numerosos processos, incluindo nanoestampagem, litografia seguida por gravura de íons reativos ou gravura química, e similares. A camada de coluna pode ser um material polimérico que pode ser formado em colunas por qualquer de numerosos processos. Materiais poliméricos que podem ser usados incluem, mas não se limitam a estes, fotossensíveis, resinas de molde duro tal como PMMA, polímeros de molde macio tais como PDMS, ETFE ou PTFE, ou reticulado de molde híbrido, termocuráveis curáveis por UV, polímeros baseados em acrilato, metacrilato, vinil, epóxi, siloxano, peróxido, uretano ou isocianato. Os materiais de polímero podem ser modificados para melhorar a impressão e propriedades mecânicas com copolímeros, aditivos, enchimentos, modificadores, fotoiniciadores e similares. Qualquer dos materiais mencionados em relação ao substrato 310 pode também ser usado. Em alguns exemplos, o substrato 310 pode formar uma camada de coluna, enquanto em outros exemplos, os nanopilares colapsáveis 306 podem ser formados diretamente sobre o substrato 310.

[024] Em um processo de nanoestampagem, uma camada de coluna pode ser amolecida e em seguida correr através de um molde para imprimir os nanopilares colapsáveis 306. Qualquer número de outros processos conhecidos na técnica pode ser usado para formar os nanopilares colapsáveis 306 a partir de uma camada de coluna. Além disso, a camada de coluna pode ser parte do substrato 310 e podem ser usadas técnicas litográficas e outras técnicas de gravura.

[025] Em alguns exemplos, os nanopilares colapsáveis 306 podem ser depositados sobre o substrato 310, por exemplo, usando nanoimpressão, técnicas de deposição de íons, e similares. Em um processo de nanoimpressão, os materiais que formam os nanopilares colapsáveis 306 podem ser depositados diretamente, ou impressos, sobre a superfície do substrato

310. Em outros exemplos, nanofios podem crescer sobre o substrato 310 através de deposição de íons ou deposição de vapor químico. No crescimento dos nanofios para produzir a coluna flexível, sementes de nanofios podem ser depositadas sobre o substrato 310. As sementes de nanofios podem ser nanoestruturas de silício, e os nanofios podem ser estruturas de dióxido de silício desenvolvidas durante deposição de vapor químico de silano. Uma vez os nanopilares colapsáveis 306 são formados, tampas de metal podem ser formadas sobre os nanopilares.

[026] Como mostrado na Fig. 3, o sensor exemplificativo 106 tem três micropontos 304 depositados nele. Por exemplo, os três micropontos 304 podem ter sido depositados usando o sistema 100 ou 200 acima. Como visto na primeira vista lateral explodida 300B, as porções do sensor 106 com micropontos 304 incluem diversas moléculas de analitos 308 sobre e entre os nanopilares colapsáveis 306. Por exemplo, os analitos podem ser um tipo de molécula que tem boa afinidade com substratos metálicos. Em um exemplo, o analito é composto de moléculas de trans-1,2-bis(4-piridil)-etileno (BPE) usadas com um substrato de ouro. Em alguns exemplos, o colapso dos nanopilares colapsáveis é induzido por forças microcapilares a partir de um fluido de evaporação, tal como a tinta dos micropontos 304 depositados. Em alguns exemplos, pode ser obtido um forte reforço em luminância de superfície reforçada a partir dos nanopilares quando estes são colapsados em grupos, denominados grupos colapsados neste documento. O reforço é baseado em intensos campos elétricos locais gerados pela ressonância plasmônica de tampas de metal adjacentes no topo dos nanopilares colapsados, que podem estar separadas por uma abertura estreita na escala de nanômetros (nm).

[027] Os nanopilares podem ser suportados por um substrato 310. Por exemplo, o substrato 310 pode ser feito de silício, vidro, quartzo, nitreto de silício, safira, óxido de alumínio, diamante, carbono tipo diamante, ou outros materiais inorgânicos rígidos, tais como metais e ligas metálicas. Em alguns exemplos, o substrato 310 pode ser um material polimérico, tal como um poliacrilato, uma poliamida, uma poliolefina, tal como polietileno, polipropileno, ou uma olefina cíclica, um policarbonato, poliésteres tais como tereftalato de polietileno, naftalato de polietileno, ou outros materiais poliméricos adequados para fabricar películas. Qualquer dos materiais poliméricos pode ser um copolímero, um homopolímero, ou combinações destes. Em alguns exemplos, o substrato 310 pode ser uma trama usada em um processo de fabricação rolo a rolo. O substrato 310 junto com os nanopilares 306 ou qualquer outro reforço adequado de superfície é referido neste documento como substrato de superfície reforçada. Em alguns exemplos, o substrato de superfície reforçada é qualquer substrato plasmônico de detecção, incluindo substratos nanofabricados, suspensões coloidais sobre papel, ou qualquer plataforma plasmônica de reforço. Por exemplo, o substrato de superfície reforçada pode ser uma superfície de Espectroscopia Raman de Superfície Reforçada (SERS), superfície de absorção infravermelha de superfície reforçada (SEIRA), ou uma Luminescência de Superfície Reforçada (SEL). Tais substratos de superfície reforçada podem ser intrinsecamente super- hidrofóbicos devido a micro ou nanopilares ou outras micro ou nanoestruturas. A natureza hidrofóbica destas estruturas permite que gotículas de calibração permaneçam localizadas em uma área muito pequena. Por exemplo, a área pode ter um diâmetro de aproximadamente 50 micrômetros para gotículas de 20 picolitros.

[028] Os micropontos 304 podem ser analisados por meio de um microensaio usando luz refletida do substrato de superfície reforçada para gerar curvas de calibração associadas ao sensor 106, como descrito em maior detalhe acima e abaixo. Por exemplo, em resposta a um feixe de excitação, radiação eletromagnética pode ser emitida a partir das superfícies ativas nos chips de análise. As características da radiação emitida podem depender, pelo menos parcialmente, das espécies de analitos, fornecendo informações referentes às espécies de analitos. As tampas de metal 312 dos grupos colapsados fornecem uma ressonância plasmônica que pode interagir com as espécies de analitos aprimorando a resposta espectroscópica das espécies de analitos. Em alguns exemplos, o feixe de excitação e a radiação emitida podem estar em faixas de comprimentos de onda que se estendem desde próximo do ultravioleta até próximo do infravermelho. Por exemplo, isto pode cobrir uma faixa de comprimentos de onda desde aproximadamente 150 nanômetros (nm) até aproximadamente 2.500 nm. Em alguns exemplos, as regiões do infravermelho médio podem ser incluídas, tais como aproximadamente 3 micrômetros (µm) a aproximadamente 50 µm. Subsequentemente, chips de análise com sensores 106 que têm nanopilares colapsáveis 306 podem ser usados para espectroscopia de superfície reforçada (SES), tal como espectroscopia Raman de superfície reforçada (SERS), ou outras técnicas de luminescência de superfície reforçada (SEL), tais como fluorimetria ou infravermelho, entre outras.

[029] Em alguns exemplos, os micropontos 304 são em seguida tratados a laser para eliminar quaisquer efeitos óticos residuais a partir dos micropontos 304. Por exemplo, os analitos 308 nos micropontos 304 podem ser moléculas degradáveis que se degradam com tratamento a laser ou qualquer outra forma de tratamento adequada. O sensor 106 pode ser um chip de análise que pode em seguida ser testado ou analisado usando um analito. O chip de análise pode ser testado por meio de um ensaio pela exposição de um analito 308 à superfície do substrato de superfície reforçada. Por exemplo, os chips de análise podem ser mergulhados em ou pulverizados por um líquido que contém os analitos 308. Os chips de análise cobertos de analitos resultantes podem ser analisados. A análise pode ser auxiliada pelo uso das curvas de calibração geradas a partir da análise de microensaio. Além disso, a análise pode não ser afetada pelos micropontos

304. No caso de substratos dinâmicos, tais como nanopilares colapsáveis 306, as técnicas descritas neste documento permitem interrogar uma pequena área de substrato enquanto deixando a maior parte da região de sensor intocada. Em alguns exemplos, mais de 99% da área total de substrato de superfície reforçada pode não ser afetada pelos micropontos

304.

[030] O diagrama de blocos da Fig. 3 não se destina a indicar que o sensor exemplificativo 106 deve incluir todos os componentes mostrados na Fig. 3. Além disso, o sensor 106 pode incluir qualquer número de componentes adicionais não mostrados na Fig. 3, dependendo dos detalhes da implementação específica. Por exemplo, o sensor 106 pode incluir adicionais micropontos 304, nanopilares, etc. Uma variedade de padrões de micropontos que pode ser usada é descrita em relação à Fig. 4. Além disso, em alguns exemplos, os micropontos estão localizados em regiões de calibração que podem estar acopladas ao sensor 106. Por exemplo, as regiões de calibração podem ser destacadas antes de analisar os chips, como descrito na Fig. 5. Além disso, embora exemplos neste documento focalizem o uso dos nanopilares flexíveis, qualquer número de outras estruturas colunares flexíveis feitas usando diversas técnicas pode ser usado nos grupos de projeto. Estas podem incluir estruturas colunares flexíveis desenvolvidas como nanofios, estruturas cônicas formadas por gravura a vapor, ou qualquer número de outras estruturas.

[031] As Figs. 4A-4H são diagramas que ilustram diversos padrões exemplificativos para deposição de micropontos sobre um sensor. A Fig. 4A é um diagrama que ilustra um padrão de ponto único 400A, de acordo com exemplos. Como mostrado na Fig. 4A, o padrão de ponto único 400A inclui o uso de um único microponto 402 com uma quantidade predeterminada de um único analito. Por exemplo, cada sensor a ser analisado pode receber um único microponto 402 durante deposição. O uso de um padrão de ponto único 400A pode minimizar a área usada para o microensaio, portanto resultando em uma maior área disponível para um ensaio subsequente.

[032] A Fig. 4B é um diagrama que ilustra um padrão multiponto 400B, de acordo com exemplos. O padrão multiponto 400B da Fig. 4B ilustra o uso de múltiplos micropontos 402. Por exemplo, os múltiplos micropontos 402 podem ter a mesma concentração predeterminada de analito. O padrão multiponto 400B pode ser usado para amostrar múltiplos pontos sobre um substrato de superfície reforçada e calcular a média das medições resultantes para gerar uma curva de calibração mais exata baseada nas medições médias.

[033] A Fig. 4C é um diagrama que ilustra um padrão multiponto multiconcentação 400C. O padrão multiponto multiconcentação 400C da Fig. 4C ilustra o uso de múltiplas concentrações de um analito em múltiplos micropontos 402A, 402B, 402C ao longo de um sensor. Por exemplo, o padrão multiponto multiconcentação 400C pode ser usado para gerar uma curva de calibração para um analito baseada em medições em micropontos 402A, 402B e 402C. Tal curva de calibração pode ser usada para estimar um ponto de saturação do analito para um determinado sensor. Além disso, a curva de calibração pode ser usada para prever desempenho de sensor para uma determinada concentração de analito.

[034] A Fig. 4D é um diagrama que ilustra um padrão multianalito 400D, de acordo com exemplos. O padrão multianalito 400D da Fig. 4D ilustra o uso de micropontos 402, 404 que têm diferentes analitos. Por exemplo, o microponto 402 pode ter tido um analito específico depositado enquanto o microponto 404 pode conter um diferente analito. O uso de um padrão multianalito 400D pode permitir que sejam geradas múltiplas curvas de calibração lineares para um determinado sensor para uma variedade de possíveis analitos que podem ser usados em ensaios subsequentes.

[035] A Fig. 4E é um diagrama que ilustra um padrão multianalito multiponto 400E, de acordo com exemplos. O padrão multianalito multiponto 400E da Fig.4E ilustra o uso de uma concentração predeterminada de múltiplos analitos. Por exemplo, uma concentração predeterminada para cada analito pode ser usada e múltiplos micropontos depositados para cada analito. O uso do padrão multianalito multiponto 400E pode permitir que sejam geradas curvas lineares mais exatas para um determinado sensor para uma variedade de possíveis analitos.

[036] A Fig. 4F é um diagrama que ilustra um padrão multianalito multiconcentração 400F, de acordo com exemplos. O padrão multianalito multiconcentração 400F da Fig. 4F ilustra o uso de múltiplos analitos que têm múltiplos micropontos de diferentes concentrações. O uso de um padrão multianalito multiconcentração 400F em um sensor pode permitir que sejam geradas múltiplas curvas de calibração para uma variedade de possíveis analitos a ser usados em ensaios subsequentes.

[037] A Fig. 4G é um diagrama que ilustra um padrão de borda 400G, de acordo com exemplos. O padrão de borda 400G da Fig. 4G ilustra o uso de múltiplos micropontos 402 de um único analito de concentração predeterminada nas bordas de uma superfície de sensor. Por exemplo, os micropontos 402 podem ser colocados próximos do perímetro do sensor e longe do centro do sensor. O uso de um padrão de borda 400G pode liberar espaço no centro do sensor, permitindo deste modo que o centro do sensor seja amostrado em um ensaio sem interferência dos micropontos.

[038] A Fig. 4H é um diagrama que ilustra um padrão de combinação 400H, de acordo com exemplos. O padrão de combinação 400H da Fig. 4H ilustra o uso de qualquer dos outros padrões 400A-400G descritos acima. O uso de um padrão de combinação 400H pode deste modo permitir qualquer dos benefícios dos padrões 400A-400G acima, assim como fornece tais benefícios mais eficientemente pela inclusão de todos os micropontos sobre o mesmo sensor.

[039] O diagrama de blocos das Figs. 4A-4H não se destina a indicar que os padrões exemplificativos 400A-400H devem incluir todos os componentes mostrados nas Figs. 4A-4H. Além disso, os padrões 400A-400H podem incluir qualquer número de componentes adicionais não mostrados nas Figs. 4A-4H, dependendo dos detalhes da implementação específica. Por exemplo, o padrão de combinação 400H ou outros padrões 400A- 400G podem incluir adicionais micropontos, analitos ou padrões.

[040] As Figs. 5A-5D são diagramas que ilustram diversas regiões de calibração que podem ser usadas para deposição de micropontos sobre um sensor. A Fig. 5A ilustra uma região separada 500A para calibração, de acordo com exemplos. A região separada 500A da Fig. 5 ilustra uma região de calibração separada 502 acoplada a uma porção principal 504 de um substrato de superfície reforçada. Por exemplo, a região separada pode ter um microponto 402 depositado nela. O uso de uma região de calibração separada 502 pode permitir que ensaios subsequentes sejam realizados sobre a porção principal 504 sem qualquer interferência do analito no microponto 402.

[041] A Fig. 5B ilustra múltiplas regiões separadas 500B para calibração, de acordo com exemplos. As múltiplas regiões separadas 500B ilustram duas regiões de calibração separadas 502 acopladas a lados opostos da porção principal 504. O uso de múltiplas regiões de calibração separadas 502 pode permitir a obtenção de uma leitura média de medições de microensaios e deste modo a geração de uma estimativa mais exata de desempenho do chip em relação a um analito.

[042] A Fig. 5C ilustra uma região de calibração tratável por laser 500C. A região de calibração tratável por laser 500C inclui uma região tratável 506 dentro da porção principal 504 do substrato de superfície reforçada. Por exemplo, um microponto degradável 508 é depositado sobre a região tratável 506 e é realizado um microensaio. O microponto degradável 508 inclui um analito que é uma molécula degradável. A região tratável 506 pode em seguida ser tratada usando um laser, ou qualquer outro método adequado para remover o analito. Portanto, as moléculas de analito podem ser removidas da região tratável 506 antes da realização de um ensaio subsequente na região principal 504 do substrato de superfície reforçada.

[043] A Fig. 5D ilustra uma região destacável 500D para calibração, de acordo com exemplos. A região destacável 500D inclui uma região de calibração separada 502 que inclui um microponto 402. Como indicado por uma linha pontilhada 510, a região de calibração separada 502 pode ser quebrada e removida da porção principal 504. Portanto, as moléculas de analito podem ser removidas com a região de calibração separada destacável 502 antes da realização de um ensaio subsequente na porção principal 504 do substrato de superfície reforçada.

[044] O diagrama de blocos das Figs. 5A-5D não se destinam a indicar que as regiões de calibração exemplificativas 500A-500D devem incluir todos os componentes mostrados nas Figs. 5A-5D. Além disso, as regiões de calibração 500A-500D podem incluir qualquer número de componentes adicionais não mostrados nas Figs. 5A-5D dependendo dos detalhes da implementação específica. Por exemplo, embora seja mostrado um único analito com uma única concentração predeterminada, em alguns exemplos podem ser usados múltiplos analitos com uma concentração como descrito em relação à Fig. 4.

[045] A Fig. 6 é um diagrama esquemático que ilustra um método exemplificativo 600 para gerar e usar uma curva de calibração 602. O diagrama esquemático inclui uma fase de calibração 604 e um ensaio 606. Por exemplo, a curva de calibração 602 pode ser gerada durante a fase de calibração e usada no ensaio 606. Por exemplo, o ensaio 606 pode ser um Ensaio SERS, um Ensaio SEIRA, ou um ensaio SEL.

[046] Como mostrado na Fig. 6, o método 600 inclui, no bloco 608, recepção de um chip de análise com um substrato de superfície reforçada 610. Por exemplo, o substrato de superfície reforçada pode incluir um substrato com um reforço de superfície, tal como os nanopilares em relação à Fig. 3. O método 600 inclui adicionalmente, no bloco 612, deposição de micropontos 614 sobre o substrato de superfície reforçada

610. Por exemplo, os micropontos 614 incluem uma concentração predeterminada de um analito. O método também inclui, no bloco 614, realização e análise de uma medição microespectroscópica dos micropontos depositados. Por exemplo, o substrato de superfície reforçada 610 pode ser iluminado usando qualquer fonte de luz, tais como as fontes de luz descritas nas Figs. 1 e 2.

[047] O conteúdo espectral de luz emitida a partir do substrato de superfície reforçada 610 pode em seguida ser medida e analisada no bloco 616. Em um exemplo, a luz emitida é medida usando um microscópio Raman. O microscópio Raman usado para uma micromedição Raman pode ser um microscópio de elevada resolução espacial. Em alguns exemplos, a análise inclui determinar deslocamentos em comprimentos de onda em comparação com o conteúdo espectral da luz a partir da fonte de luz. Em alguns exemplos, a intensidade medida de luz emitida a partir dos micropontos 614 é a média.

[048] No bloco 618, uma curva de calibração 602 é gerada baseada no conteúdo espectral dos micropontos. Por exemplo, dada uma intensidade Raman média específica e a concentração predeterminada de analito nos micropontos, pode ser gerada uma função linear através da origem dos eixos geométricos e de um ponto 620 que indica ter uma coordenada representando a intensidade Raman média dos micropontos e outra coordenada correspondente à concentração predeterminada de analito.

[049] No bloco 622, um analito alvo 624 é dispensado sobre o substrato de superfície reforçada 610. Em alguns exemplos, o analito alvo 624 é depositado sobre o substrato de superfície reforçada 610 usando um ejetor microfluídico. Por exemplo, o analito alvo 624 pode ser depositado usando uma impressora de jato de tinta térmica (TIJ) ou de jato de tinta piezo (PIJ). Em alguns exemplos, o analito alvo 624 é dispensado sobre o substrato de superfície reforçada 610 usando qualquer outro método de preparação adequado. Em um exemplo, o chip de análise é mergulhado ou encharcado em uma solução que contém o analito alvo 624. Em outro exemplo, o chip de análise é pulverizado com uma solução que contém o analito alvo 624. Em outro exemplo, o chip de análise é exposto a um composto volátil que inclui o analito. Por exemplo, o composto volátil pode ser um solvente para o analito. Em alguns exemplos, o composto volátil inclui um álcool, tal como metanol, uma cetona, tal como acetona, ou qualquer número de outros materiais.

[050] O método 600 também inclui adicionalmente, no bloco 626, a realização de uma medição e análise espectroscópica. Por exemplo, a medição espectroscópica pode ser uma medição Raman ou uma medição infravermelha de transformada de Fourier (FTIR), entre outras possíveis medições espectroscópicas. Em alguns exemplos, podem ser medidos os valores de intensidade para os micropontos que contêm o analito alvo 624.

[051] No bloco 628, pode ser gerada uma segunda curva de calibração. Pode ser calculada a média dos valores de intensidade e colocada em um ponto 630 na curva de calibração

602 com a finalidade de gerar uma leitura de medição 632 que indica uma concentração específica ou número de moléculas de analito associado à intensidade. Portanto, a curva de calibração 602 pode ser fornecida com o chip de análise para permitir que uma concentração desconhecida de um analito alvo 624 seja determinada baseada na curva de calibração 602, junto com uma estimativa da confiança de medição.

[052] Deve ser entendido que o diagrama de processo da Fig. 6 não se destina a indicar que todos os elementos do método 600 devem ser incluídos em todos os casos. Além disso, qualquer número de elementos adicionais não mostrados na Fig. 6 pode ser incluído no método 600, dependendo dos detalhes da implementação específica.

[053] A Fig. 7 é um diagrama esquemático que ilustra um método exemplificativo 700 para gerar uma curva de calibração. O método 700 pode ser implementado no controlador 118 dos sistemas das Figs. 1 e 2 ou no controlador 118 da Fig. 10. Por exemplo, o método pode ser implementado usando o processador 1002.

[054] O método 700 inclui similarmente elementos numerados da Fig. 6. Além disso, o método 700 inclui, no bloco 704, deposição de um conjunto de micropontos 706 que têm diferentes concentrações predeterminadas de um analito sobre um substrato de superfície reforçada 610. Após medição e análise microespectroscópica no bloco 614, o método 700 inclui adicionalmente, no bloco 708, a geração de uma curva de calibração 702. Em alguns exemplos, a curva de calibração é gerada pelo ajuste de um modelo linear ou não linear. Por exemplo, o método escolhido pode ser baseado na análise de conteúdo espectral a partir das medições microespectroscópicas 710. A geração da curva de calibração permite amostragem melhorada da região linear de resposta do substrato de superfície reforçada, e também estimação do ponto de saturação do analito para o substrato de superfície reforçada. Além disso, a curva de calibração permite previsão de resposta de sensor para uma determinada concentração ou quantidade de moléculas de analito.

[055] O método 700 também inclui adicionalmente, no bloco 712, traçar um valor de medição espectroscópica 714 dentro da curva de calibração 702 e gerar uma leitura de medição 716 baseada em um valor associado a partir da curva de calibração 702. Por exemplo, dada uma intensidade Raman específica fornecida pela medição e análise espectroscópica, pode ser gerada uma concentração específica como uma leitura de medição 716. Portanto, dado um analito com uma concentração desconhecida, a curva de calibração 702 e medição e análise espectroscópica 626 podem ser usadas para determinar a concentração do analito. Além disso, a amostragem da curva de calibração pode dar uma visão sobre a capacidade de ligação do substrato, o que pode melhorar a previsão de desempenho de sensor sobre quantidades desconhecidas de analito. Por exemplo, a capacidade de ligação do substrato de superfície reforçada pode ser afetada por fatores tais como qualidade de superfície de metal e níveis de impurezas, entre outros fatores. No caso de substratos que dependem de propriedades mecânicas do substrato, tal como a deformação de pilares, a curva de calibração pode dar uma visão sobre as propriedades mecânicas do substrato que podem ter sido afetadas pelo processo de fabricação ou condições de armazenamento.

[056] Deve ser entendido que o diagrama de processo da Fig. 7 não se destina a indicar que todos os elementos do método 700 devem ser incluídos em todos os casos. Além disso, qualquer número de elementos adicionais não mostrados na Fig. 7 pode ser incluído no método 700, dependendo dos detalhes da implementação específica. Por exemplo, podem ser depositados analitos adicionais sobre os chips de analitos e podem ser realizadas medições adicionais.

[057] A Fig. 8 é um diagrama esquemático que ilustra um método exemplificativo para realizar um ensaio de desempenho de sensor para rejeitar sensores defeituosos. O método 800 da Fig. 8 pode ser implementado no controlador 118 dos sistemas das Figs. 1 e 2 ou no controlador 118 da Fig. 10. Por exemplo, o método pode ser implementado usando o processador 1002.

[058] O diagrama da Fig. 8 inclui um primeiro conjunto de sensores 802A, 802B, 802C com substratos de superfície reforçada 804. A Fig. 8 também inclui um segundo conjunto de sensores 806A, 806B, 806C com micropontos 808 sobre os substratos de superfície reforçada 804. A Fig. 8 também inclui adicionalmente um terceiro conjunto de sensores 810A e 810B, sobre os quais um analito foi introduzido nos substratos de superfície reforçada 804, como indicado por sombreamento. Por exemplo, os sensores 810A e 810B podem corresponder aos sensores 806B e 806C, respectivamente. A Fig. 8 também inclui um primeiro gráfico 812 que indica amplitudes máximas do conjunto de sensores 806A, 806B, 806C e um segundo gráfico 814 que indica amplitudes máximas do conjunto de sensores 810A e 810B.

[059] O método 800 da Fig. 8 inclui deposição de um microponto 808 que inclui um analito sobre o substrato de superfície reforçada 804 de cada um dos sensores 802A, 802B e 802C para gerar sensores 806A, 806B e 806C, como indicado por uma seta 816. O método 800 inclui adicionalmente, como indicado por uma seta 818, a realização de um microensaio nos sensores 806A, 806B e 806C para gerar um primeiro gráfico

812. Como mostrado no primeiro gráfico 812, o sensor 1 806A tem uma amplitude máxima que é significativamente menor que os outros sensores 806B e 806C. Consequentemente, o sensor 1 806A é removido antes que sejam realizados ensaios adicionais. O método 800 inclui, portanto, filtragem, na seta 820, do primeiro sensor 806A e envio dos sensores 806B e 806C para futura análise.

[060] O método 800 inclui dispensar um analito sobre o substrato de superfície reforçada 804 dos sensores 806B e 806C para gerar sensores 810A e 810B, como indicado pela seta 822. O método 800 inclui a realização de um ensaio para gerar um segundo gráfico 814, como mostrado pela seta 824. O segundo gráfico 814 mostra que os sensores 810A e 810B têm uma amplitude máxima similar. Portanto, sensores defeituosos podem ser filtrados 820 antecipadamente baseados no resultado do microensaio 818 antes dos sensores serem entregues para testagem adicional de desempenho.

[061] Deve ser entendido que o diagrama de processo da Fig. 8 não se destina a indicar que todos os elementos do método 800 devem ser incluídos em todos os casos. Além disso, qualquer número de elementos adicionais não mostrados na Fig. 8 pode ser incluído no método 800, dependendo dos detalhes da implementação específica. Por exemplo, podem ser depositados analitos adicionais sobre os chips de analitos e podem ser realizadas medições adicionais. Além disso, os micropontos podem ser dispostos em padrões específicos e os substratos de superfície reforçada podem estar dispostos em diversas configurações como descrito nas Figs. 4 e 5.

[062] A Fig. 9 é um fluxograma de processo que ilustra um método exemplificativo para filtrar sensores baseados em um desempenho estimado. O método 900 da Fig. 9 pode ser implementado no controlador 118 dos sistemas das Figs. 1 e 2 ou no controlador 118 da Fig. 10. Por exemplo, o método pode ser implementado usando o processador 1002.

[063] No bloco 902, um ejetor microfluídico deposita um microponto sobre um substrato de superfície reforçada de um chip de análise. Em alguns exemplos, o microponto inclui uma concentração predeterminada de um analito. Em alguns exemplos, o microponto pode ser um de uma pluralidade de micropontos que têm concentração predeterminada de um analito. Em alguns exemplos, o microponto pode ser um de uma pluralidade de micropontos que têm diferentes concentrações predeterminadas de um analito.

[064] No bloco 904, um sistema ótico sonda o microponto com um feixe de excitação de radiação eletromagnética. Por exemplo, o feixe de excitação pode ser gerado por uma fonte de radiação eletromagnética tal como uma fonte de luz.

[065] No bloco 906, o processador detecta radiação emitida a partir do microponto. Por exemplo, a radiação emitida pode incluir luz com comprimentos de onda deslocados quando comparados à luz a partir da fonte de luz.

[066] No bloco 908, o processador gera uma curva de calibração para o chip de análise em relação ao analito baseado no conteúdo espectral de radiação emitida quando comparado ao feixe de excitação. Em alguns exemplos, a curva de calibração é uma curva linear ou uma curva não linear.

[067] Deve ser entendido que o diagrama de processo da Fig. 9 não se destina a indicar que que todos os elementos do método 900 devem ser incluídos em todos os casos. Além disso, qualquer número de elementos adicionais não mostrados na Fig. 9 pode ser incluído no método 900, dependendo dos detalhes da implementação específica. Por exemplo, o método 900 pode incluir dispensação de um analito alvo sobre o chip de análise, realização de uma medição espectroscópica do analito alvo, e determinação de uma concentração do analito alvo por comparação da medição espectroscópica com a curva de medição. Em alguns exemplos, o método 900 pode incluir estimação de um ponto de saturação do analito para o chip de análise baseado na curva de calibração. Além disso, em alguns exemplos, o método 900 pode incluir amostragem da curva de calibração para estimar uma capacidade de ligação do substrato de superfície reforçada. Em alguns exemplos, o método 900 pode também adicionalmente incluir tratamento a laser do microponto. Por exemplo, o analito pode ser uma molécula degradável.

[068] A Fig. 10 é um desenho de um controlador 118 para gerar curvas de calibração e realizar análise de conteúdo espectral, de acordo com exemplos. O controlador 118 inclui uma unidade de processamento central (CPU) 1002 que executa instruções armazenadas. Em diversos exemplos, a CPU 1002 é um microprocessador, um sistema em um chip (SoC), um processador de núcleo único, um processador de núcleo duplo, um processador de múltiplos núcleos, diversos processadores independentes, um cluster de computação e similares.

[069] A CPU 1002 está comunicativamente acoplada a outros dispositivos no controlador 118 através de um barramento 1004. O barramento 1004 pode incluir um barramento de interconexão de componentes periféricos (PCI), e barramento de arquitetura padrão industrial (EISA), um barramento PCI expresso (PCIe), interconexões de alto desempenho, ou um barramento de proprietário, tal como usado em um sistema em um chip (SoC).

[070] O barramento 1004 pode acoplar a CPU 1002 a uma unidade de processamento gráfico (GPU) 1006, tal como unidades disponíveis de Nvidia, Intel, AMD, ATI e outras. Se presente, a GPU 1006 fornece capacidades de processamento gráfico para permitir o processamento de alta velocidade de imagens a partir da câmera. A GPU 1006 pode ser configurada para realizar qualquer número de operações gráficas. Por exemplo, a GPU 1006 pode ser configurada para pré-processar a pluralidade de quadros de imagens pelo isolamento de regiões nas quais imprimir micropontos, redução de escala, redução de ruído, correção de iluminação e similares. Em exemplos que usam apenas técnicas espectroscópicas, a GPU 1006 pode não existir.

[071] Um dispositivo de memória 1008 e um dispositivo de armazenamento 1010 podem estar acoplados à CPU 1002 através do barramento 1004. Em alguns exemplos, o dispositivo de memória 1008 e o dispositivo de armazenamento 1010 são uma única unidade, por exemplo, com um espaço de endereço contíguo acessível pela CPU 1002. O dispositivo de memória 1008 mantém código operacional, dados, configurações, e outras informações usadas pela CPU 1002 para o controle. Em diversas modalidades, o dispositivo de memória 1008 inclui memória de acesso aleatório (RAM), tal como RAM estática (SRAM), RAM dinâmica (DRAM), RAM de capacitor zero, DRAM embutida (eDRAM), RAM de dados estendidos para fora (EDO RAM), RAM de dados duplos (DDR RAM), RAM resistiva (RRAM) e RAM de parâmetros (PRAM), entre outras.

[072] O dispositivo de armazenamento 1010 é usado para manter dados a mais longo prazo, tais como programas armazenados, ou sistema operacional, e outros blocos de código usados para implementar a funcionalidade do sistema. Em diversos exemplos, o dispositivo de armazenamento 1010 inclui dispositivos de armazenamento não voláteis, tais como uma unidade de estado sólido, uma unidade rígida, uma unidade de fita, uma unidade ótica, uma unidade flash, um conjunto de unidades, ou qualquer combinação destes. Em alguns exemplos, o dispositivo de armazenamento 1010 inclui memória não volátil, tal como RAM não volátil (NVRAM), DRAM com bateria de reserva, memória flash e similares. Em alguns exemplos, o dispositivo de armazenamento 1010 inclui memória apenas de leitura (ROM), tal como máscara ROM, ROM programável (PROM), ROM programável apagável (EPROM) e ROM programável eletricamente apagável (EEPROM).

[073] Diversos dispositivos de interface podem estar acoplados à CPU 1002 através do barramento 1004. Em diversos exemplos, os dispositivos de interface incluem uma interface de controlador de ejetores microfluídicos (MEC) 1012, uma interface de aparelho de imagens 1016 e um controlador de motor 1020, entre outras.

[074] A interface MEC 1012 acopla o controlador 118 a um controlador de ejetores microfluídicos 1014. A interface MEC 1012 direciona o controlador de ejetores microfluídicos 1014 para acionar ejetores microfluídicos em um conjunto de ejetores microfluídicos, quer individualmente ou como um grupo. Como descrito neste documento, o acionamento pode ser realizado durante o exame de uma região específica de um conjunto de ejetores microfluídicos.

[075] A interface de aparelho de imagens 1016 acopla o controlador 118 a um aparelho de imagens 1018. A interface de aparelho de imagens 1016 pode ser uma interface serial ou paralela de alta velocidade, tal como uma interface PCIe, uma interface USB 3.0, uma interface FireWire e similares. Em diversos exemplos, o aparelho de imagens 1018 é uma câmera de alta taxa de quadros configurada para transferir dados e receber sinais de controle pela interface de alta velocidade. Em alguns exemplos, o aparelho de imagens 1018 é um sistema espectroscópico multicanal ou outro dispositivo ótico.

[076] O controlador de motor 1020 acopla o controlador 118 a um aparelho de translação de estrado 1022. O controlador de motor 1020 pode ser um controlador de motor de passo ou um controlador de servomotor, entre outros. O aparelho de translação de estrado 1022 inclui um motor, um sensor, ou ambos, acoplado ao controlador de motor 1020 para mover o estrado e meio de impressão anexado ou recipientes de coleta, sob um ejetor microfluídico.

[077] Um controlador de interface de rede (NIC) 1024 pode ser usado para acoplar o controlador 118 a uma rede 1026. Em diversos exemplos, isto permite a transferência da informação de controle para o controlador 118 e dados do controlador 118 para unidades na rede 1026. A rede 1026 pode ser uma rede de área ampla (WAN), uma rede de área local (LAN), ou a Internet, entre outras. Em alguns exemplos, o

NIC 1024 conecta o controlador 118 a uma rede de computação de cluster, ou outro sistema de processamento de alta velocidade, onde ocorre processamento de imagem e armazenamento de dados. Isto pode ser usado por controladores 118 que não incluem uma GPU 1006 para processamento gráfico. Em alguns exemplos, uma interface homem-máquina (HMI) dedicada (não mostrada) pode ser incluída no controlador 118 para controle local dos sistemas. A HMI pode incluir um visor e teclado.

[078] O dispositivo de armazenamento 1010 pode incluir blocos de código usados para implementar a funcionalidade do sistema. Em diversos exemplos, os blocos de código incluem um controlador de captura 1028 que é usado para capturar imagens do aparelho de imagens 1018. Por exemplo, as imagens podem representar substratos de superfície reforçada com um microponto. Em alguns exemplos, uma GPU 1006 é usada para identificar uma região que inclui um substrato de superfície reforçada e processar a imagem para detectar localizações onde depositar micropontos ou para detectar conteúdo espectral de um microponto na região.

[079] Um processamento de imagem 1030 processa imagens capturadas para detectar conteúdo espectral. Em diversos exemplos, o conteúdo espectral inclui um nível de intensidade de uma porção específica do espectro de um ou mais dos micropontos.

[080] Um controlador de movimento de estrado 1032 orienta o controlador de motor 1020 a mover o aparelho de translação de estrado 1022. Em alguns exemplos, o controlador de motor 1020 é usado para mover um meio de depósito, tal como um chip de análise incluindo um substrato de superfície reforçada sob o conjunto de ejetores microfluídicos. Em outros exemplos, o controlador de motor 1020 é usado para mover um chip de análise incluindo um microponto depositado para uma fonte de luz para geração de imagens pelo aparelho de imagens 1018.

[081] Um controlador acionado por MEC 1034 usa a interface MEC 1012 para orientar um controlador de ejetores microfluídicos 1014 a acionar um ejetor microfluídico. Em alguns exemplos, isto é realizado para depositar um microponto que inclui um analito sobre um substrato de superfície reforçada de um chip de análise para análise de microensaio. Em outros exemplos, isto é realizado para depositar micropontos ou qualquer outro padrão de analitos sobre substrato de superfície reforçada de um chip de análise para análise de ensaio.

[082] Um gerador de curva de calibração 1036 usa imagens do aparelho de imagens 1018 para extrair conteúdo espectral associado a um microponto ou outro padrão associado a um analito. Em alguns exemplos, o gerador de curva de calibração 1036 calcula uma curva de calibração baseada no conteúdo espectral associado ao analito. Por exemplo, a curva de calibração pode ser linear ou não linear baseada no conteúdo espectral. Em alguns exemplos, o gerador de curva de calibração 1036 gera uma curva de calibração baseada no conteúdo espectral de micropontos que têm diferentes concentrações de um analito.

[083] Embora mostrados como blocos contíguos, os componentes lógicos podem ser armazenados em qualquer ordem ou configuração. Por exemplo, se o armazenamento é um disco rígido, os componentes lógicos podem ser armazenados em setores não contíguos, ou mesmo sobrepostos.

[084] Embora as presentes técnicas possam ser suscetíveis a diversas modificações e formas alternativas, os exemplos discutidos acima foram mostrados apenas como exemplo. Deve ser entendido que a técnica não se destina a ser limitada aos exemplos específicos revelados neste documento. Na verdade, as presentes técnicas incluem todas as alternativas, modificações e equivalentes que caiam dentro do verdadeiro espírito e âmbito das reivindicações apensas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método caracterizado pelo fato de que compreende: depositar um microponto sobre um substrato de superfície reforçada de um chip de análise, o microponto compreendendo uma concentração predeterminada de um analito; sondar o microponto com um feixe de excitação de radiação eletromagnética; detectar radiação emitida a partir do microponto; e gerar uma curva de calibração para o chip de análise em relação ao analito baseada no conteúdo espectral da radiação emitida quando comparado ao feixe de excitação.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende dispensar um analito alvo sobre o chip de análise, realizar uma medição espectroscópica do analito alvo, e determinar uma concentração do analito alvo por comparação da medição espectroscópica com a curva de calibração.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende depositar uma pluralidade de micropontos com diferentes concentrações predeterminadas do analito, e estimar um ponto de saturação do analito para o chip de análise baseado na curva de calibração.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende depositar uma pluralidade de micropontos com diferentes concentrações predeterminadas do analito, em que amostra a curva de calibração para estimar uma capacidade de ligação do substrato de superfície reforçada.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1,

caracterizado pelo fato de que compreende tratar a laser o microponto, em que o analito compreende uma molécula degradável.

6. Aparelho caracterizado pelo fato de que compreende um substrato de superfície reforçada que tem um microponto depositado sobre uma superfície daquele por meio de um ejetor microfluídico, o microponto compreendendo uma concentração predeterminada de um analito.

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o microponto é depositado em uma região de calibração predeterminada do substrato de superfície reforçada.

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o substrato de superfície reforçada compreende uma pluralidade de micropontos com a concentração predeterminada do analito.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o substrato de superfície reforçada compreende uma pluralidade de micropontos que têm diferentes concentrações predeterminadas do analito.

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o microponto é depositado ao longo de uma borda do substrato de superfície reforçada.

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o substrato de superfície reforçada compreende uma pluralidade de micropontos que têm diferentes concentrações predeterminadas de uma pluralidade de analitos.

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o microponto é depositado em uma região de calibração predeterminada do substrato de superfície reforçada que compreende uma superfície de calibração separada acoplada a uma porção principal do substrato de superfície reforçada.

13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o microponto é depositado em uma pluralidade de regiões de calibração predeterminadas do substrato de superfície reforçada que compreende superfícies de calibração separadas acopladas a uma porção principal do substrato de superfície reforçada.

14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o microponto é depositado em uma região de calibração predeterminada do substrato de superfície reforçada compreendendo uma superfície de calibração separada quebrável acoplada a uma porção principal do substrato de superfície reforçada.

15. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o analito compreende uma molécula degradável a ser tratada por laser.