BRPI0703025B1 - Multilayer microdevice, Multilayer microdevice preparation process - Google Patents

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BRPI0703025B1
BRPI0703025B1 BRPI0703025A BRPI0703025A BRPI0703025B1 BR PI0703025 B1 BRPI0703025 B1 BR PI0703025B1 BR PI0703025 A BRPI0703025 A BR PI0703025A BR PI0703025 A BRPI0703025 A BR PI0703025A BR PI0703025 B1 BRPI0703025 B1 BR PI0703025B1
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Emanuel CARRILHO
José Alberto Fracassi Da Silva
Wendell Karlos Tomazelli Coltro
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Universidade De São Paulo - Usp
Universidade Estadual De Campinas
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Abstract

microdispositivo multicamada, processo de preparação de microdispositivo multicamada. a presente invenção trata de microdispositivo multicamada apresentando eletrodos integrados, bem como seu processo de preparação, para utilização em análises químicas, clínicas, biológicas, forenses, ambientais, alimentícias, farmacológicas.Multilayer microdevice, Multilayer microdevice preparation process. The present invention deals with a multilayer microdevice having integrated electrodes as well as their preparation process for use in chemical, clinical, biological, forensic, environmental, food, pharmacological analysis.

Description

(54) Título: MICRODISPOSITIVO MULTICAMADA, PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE MICRODISPOSITIVO MULTICAMADA (51) Int.CI.: B32B 27/36; G01N 27/447; G01N 27/453 (73) Titular(es): UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO - USP. UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS (72) Inventor(es): EMANUEL CARRILHO; JOSÉ ALBERTO FRACASSI DA SILVA; WENDELL KARLOS TOMAZELLI COLTRO(54) Title: MULTILAYER MICRODISPOSITIVE, MULTILAYER MICRODISPOSIT PREPARATION PROCESS (51) Int.CI .: B32B 27/36; G01N 27/447; G01N 27/453 (73) Holder (s): UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO - USP. STATE UNIVERSITY OF CAMPINAS (72) Inventor (s): EMANUEL CARRILHO; JOSÉ ALBERTO FRACASSI DA SILVA; WENDELL KARLOS TOMAZELLI COLTRO

1/26 “MICRODISPOSITIVO MULTICAMADA, PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE MICRODISPOSITIVO MULTICAMADA” [001] A presente invenção refere-se a um microdispositivo multicamada, bem como seu processo de preparação, para utilização em análises químicas, clínicas, biológicas, forenses, ambientais, alimentícias, farmacológicas, dentre outras.1/26 “MULTILAYER MICRODISPOSITIVE, MULTILAYER MICRODISPOSE PREPARATION PROCESS” [001] The present invention relates to a multilayer microdevice, as well as its preparation process, for use in chemical, clinical, biological, forensic, environmental, food analysis , pharmacological, among others.

Estado da Técnica [002] Da mesma forma que os microchips eletrônicos revolucionaram os universos dos computadores e da eletrônica, os microchips analíticos têm revolucionado a química analítica nos últimos anos [Wooley, A.T.; Lao, K.; Glazer,State of the Art [002] Just as electronic microchips have revolutionized the worlds of computers and electronics, analytical microchips have revolutionized analytical chemistry in recent years [Wooley, A.T .; Lao, K .; Glazer,

A.N.; Mathies, R.A. Anal. Chem., v.70, p.684-688, 1998]. Inicialmente, a principal razão para a miniaturização era aumentar a eficiência analítica mais do que reduzir seu tamanho. No entanto, com a mudança da escala macro para a escala micro, outras vantagens foram obtidas como redução do volume de reagentes e amostras (da ordem de pL-nL), baixo custo de fabricação e análise em tempo reduzido. Essa verdadeira revolução teve origem no início da década de 1990, quando Manz e colaboradores propuseram a introdução do conceito de microssistemas para análises totais, ou simplesmente μTAS [Manz, A.; Graber, N.; Widmer, H.M. Sens. Actuators B, v.1, p.244-248, 1990].A.N .; Mathies, R.A. Anal. Chem., V.70, p.684-688, 1998]. Initially, the main reason for miniaturization was to increase analytical efficiency rather than to reduce its size. However, with the change from the macro scale to the micro scale, other advantages were obtained such as reduced volume of reagents and samples (of the order of pL-nL), low manufacturing cost and analysis in a short time. This true revolution originated in the early 1990s, when Manz and colleagues proposed the introduction of the concept of microsystems for total analysis, or simply μTAS [Manz, A .; Graber, N .; Widmer, H.M. Sens. Actuators B, v.1, p.244-248, 1990].

[003] Com o desenvolvimento dos μTAS, tornou-se possível integrar várias etapas de processamento analítico convencional como, introdução da amostra, prétratamento da amostra, reações químicas, separação química e detecção em um único dispositivo [Wooley, A.T.; Lao, K.; Glazer, A.N.; Mathies, R.A. Anal. Chem., v.70, p.684-688, 1998; Manz, A.; Graber, N.; Widmer, H.M. Sens. Actuators B, v.1, p.244-248, 1990]. Os μTAS transformam informações químicas em sinais elétricos ou óticos, possibilitando uma fácil automação. Todos estes fatores, aliados à portabilidade, impulsionaram o desenvolvimento explosivo e maciço dos sistemas analíticos em micro-escala nos últimos anos [Reyes, D.R.; Iossifidis, D.; Auroux, P.; Manz, A. Anal. Chem., v.74, p.2623-2636, 2002]. Estes aspectos se tornaram relevantes para o campo clínico e ambiental em que o termo point-of-care vem sendo utilizado [Gulliksen, A.; Solli, L.; Karlsen, F.; Rogne, H.; Hovig, E.; Nordstrom, T. Sirevág, R. Anal. Chem, v.76, p.9-14, 2003; LAB-ON-A-CHIP: The Revolution in portable instrumentation. New York, John Wiley, 2001. p.7-135]. Devido à idéia de inserir várias etapas normalmente desenvolvidas em um laboratório em um chip, os[003] With the development of μTAS, it became possible to integrate several stages of conventional analytical processing such as, sample introduction, sample pretreatment, chemical reactions, chemical separation and detection in a single device [Wooley, A.T .; Lao, K .; Glazer, A.N .; Mathies, R.A. Anal. Chem., V.70, p.684-688, 1998; Manz, A .; Graber, N .; Widmer, H.M. Sens. Actuators B, v.1, p.244-248, 1990]. ΜTAS transform chemical information into electrical or optical signals, enabling easy automation. All of these factors, coupled with portability, have driven the explosive and massive development of micro-scale analytical systems in recent years [Reyes, D.R .; Iossifidis, D .; Auroux, P .; Manz, A. Anal. Chem., V.74, p.2623-2636, 2002]. These aspects have become relevant to the clinical and environmental field in which the term point-of-care has been used [Gulliksen, A .; Solli, L .; Karlsen, F .; Rogne, H .; Hovig, E .; Nordstrom, T. Sirevág, R. Anal. Chem, v.76, p.9-14, 2003; LAB-ON-A-CHIP: The Revolution in portable instrumentation. New York, John Wiley, 2001. p.7-135]. Due to the idea of inserting several steps normally developed in a laboratory on a chip, the

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2/26 μΤΆβ são também denominados lab-on-a-chip (LOC) [LAB-ON-A-CHIP: The Revolution in portable instrumentation. New York, John Wiley, 2001. p.7-135].2/26 μΤΆβ are also called lab-on-a-chip (LOC) [LAB-ON-A-CHIP: The Revolution in portable instrumentation. New York, John Wiley, 2001. p.7-135].

[004] Os vêm sendo intensamente utilizados para solucionar uma ampla diversidade de problemas bioanalíticos. Microdispositivos para cultura de células bacterianas [Martin, K.; Henkel, T.; Baier, V.; Grodian, Ά.; Schon, T.; Roth, M.; Kohler, J.M.; Metze, J. Lab Chip, v.3, p.202-207, 2003; Taylor, Ά.Μ.; Rhee, S.W.; Tu, C.H.; Cribbs, D.H.; Cotman, C.W.; Jeon, N.L. Langmuir, v.19, p.15511556, 2003], diagnósticos clínicos [Li, P.H.;Wang, W.J.; Parameswaran, M. Analyst, v.128, p. 225-231, 2003; Christodoulides, N.; Tran, M.; Floriano, P.N.; Rodriguez, M.; Goodey, Ά.; Ali, M.; Neikirk, D.; Mcdevitt, J.T. Anal. Chem., v.74, p.3030-3036, 2002], interesses ambientais [Ohira, S.I.; Toda, K.; Ikebe, S.I.; Dasgupta, P.K. Anal. Chem., v.74, p. 5890-5896, 2002; Bromberg, Ά.; Mathies, R.A. Anal. Chem., v.75, p.1188-1195, 2003], imunoensaios [Jiang, X.Y.; Ng, J.M.K.; Stroock, ΆΌ.; Dertinger, S.K.W.; Whitesides, G.M. J. Am. Chem. Soc., v.125, p.5294-5295, 2003; Sato, K.; Yamanaka, M.; Takahashi, H.; Tokeshi, M.; Kimura, H.; Kitamori, T. Electrophoresis, v.23, p.734-739, 2002], análise de proteínas [Jin, L.J.; Ferrance, J.; Sanders, J.C.; Landers, J.P. Lab Chip, v.3, p.11-18, 2003; Slentz,[004] The have been used intensively to solve a wide variety of bioanalytical problems. Microdevices for bacterial cell culture [Martin, K .; Henkel, T .; Baier, V .; Grodian, Ά .; Schon, T .; Roth, M .; Kohler, J.M .; Metze, J. Lab Chip, v.3, p.202-207, 2003; Taylor, Ά.Μ .; Rhee, S.W .; Tu, C.H .; Cribbs, D.H .; Cotman, C.W .; Jeon, N.L. Langmuir, v.19, p.15511556, 2003], clinical diagnoses [Li, P.H.; Wang, W.J .; Parameswaran, M. Analyst, v.128, p. 225-231, 2003; Christodoulides, N .; Tran, M .; Floriano, P.N .; Rodriguez, M .; Goodey, Ά .; Ali, M .; Neikirk, D .; Mcdevitt, J.T. Anal. Chem., V.74, p.3030-3036, 2002], environmental interests [Ohira, S.I .; Toda, K .; Ikebe, S.I .; Dasgupta, P.K. Anal. Chem., V.74, p. 5890-5896, 2002; Bromberg, Ά .; Mathies, R.A. Anal. Chem., V.75, p.1188-1195, 2003], immunoassays [Jiang, X.Y .; Ng, J.M.K .; Stroock, ΆΌ .; Dertinger, S.K.W .; Whitesides, G.M. J. Am. Chem. Soc., V.125, p.5294-5295, 2003; Sato, K .; Yamanaka, M .; Takahashi, H .; Tokeshi, M .; Kimura, H .; Kitamori, T. Electrophoresis, v.23, p.734-739, 2002], protein analysis [Jin, L.J .; Ferrance, J .; Sanders, J.C .; Landers, J.P. Lab Chip, v.3, p.11-18, 2003; Slentz,

B.E.; Penner, Ν.Ά.; Regnier, F.E. Anal. Chem., v.74, p.4835-4840, 2002], análise e separação de DNΆ [Sanders, J.C.; Breadmore, M.C.; Kwok, Y.C.; Horsman, K.M.; Landers, J.P. Anal. Chem., v.75, p.986-994, 2003.; Tian, H.J.; Landers, J.P. Anal. Biochem., v.309, p.212-223, 2002], reação em cadeia da polimerase (PCR) [Sun, K.; Yamaguchi, Ά.; Ishida, Y.; Matsuo, S.; Misawa, H. Sens. Actuators, B, v.84, p.283-289, 2002] e também para seqüenciamento de DNΆ [Liu, S. Ά. Electrophoresis, v.24, p.3755-3761, 2003; Shi, Y.N.; ^derson, R.C.B.E .; Penner, Ν.Ά .; Regnier, F.E. Anal. Chem., V.74, p.4835-4840, 2002], analysis and separation of DNΆ [Sanders, J.C .; Breadmore, M.C .; Kwok, Y.C .; Horsman, K.M .; Landers, J.P. Anal. Chem., V.75, p.986-994, 2003 .; Tian, H.J .; Landers, J.P. Anal. Biochem., V.309, p.212-223, 2002], polymerase chain reaction (PCR) [Sun, K .; Yamaguchi, Ά .; Ishida, Y .; Matsuo, S .; Misawa, H. Sens. Actuators, B, v.84, p.283-289, 2002] and also for DNΆ sequencing [Liu, S. Ά. Electrophoresis, v.24, p.3755-3761, 2003; Shi, Y.N .; ^ derson, R.C.

Electrophoresis, v.24, p.3371-3377, 2003; Blazej, R.G.; Paegel, B.M.; Mathies, R.A Genome Res., v.13, p.287-293, 2003] são alguns exemplos que demonstram a potencialidade dos microchips químicos. Diversas técnicas analíticas podem ser desenvolvidas em micro-escala, destacando-se a cromatografia em fase gasosa (GC), a cromatografia em fase líquida de alta eficiência (HPLC) e principalmente a eletroforese capilar (CE) ^uroux, P.; Iossifidis, D.; Reyes, D.R.; Manz, Ά. Anal. Chem., v.74, p.2637-2652, 2002];Electrophoresis, v.24, p.3371-3377, 2003; Blazej, R.G .; Paegel, B.M .; Mathies, R.A Genome Res., V.13, p.287-293, 2003] are some examples that demonstrate the potential of chemical microchips. Several analytical techniques can be developed on a micro-scale, especially gas chromatography (GC), high performance liquid chromatography (HPLC) and mainly capillary electrophoresis (CE) ^ uroux, P .; Iossifidis, D .; Reyes, D.R .; Manz, Ά. Anal. Chem., V.74, p.2637-2652, 2002];

[005] Ά CE é a principal técnica desenvolvida em micro-escala devido à simplicidade de sua instrumentação e também devido às vantagens com relação ao transporte do fluido, que não requer componentes adicionais além de eletrodos para aplicação de campo elétrico, eliminando assim a necessidade de acoplar[005] Ά EC is the main technique developed on a micro-scale due to the simplicity of its instrumentation and also due to the advantages regarding the transport of the fluid, which does not require additional components besides electrodes for application of electric field, thus eliminating the need to couple

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3/26 micro-bombas e micro-válvulas [Bilitewski, U.; Genrich, M.; Kadow, S.; Mersal, G. Anal. Bioanal. Chem., v.377, p.556-569, 2003]. O controle eletrocinético pode ser usado para transportar a amostra para um determinado ponto em que ela possa ser quimicamente modificada, diluída ou misturada com outra substância, detectada e talvez usada para promover análises pelo acoplamento com outras técnicas analíticas, como a espectrometria de massas [Ermakov, S.Y.; Jacobson, S.C.; Ramsey, J.M. Anal. Chem., v.72, p.3512-3517, 2000].3/26 micro-pumps and micro-valves [Bilitewski, U .; Genrich, M .; Kadow, S .; Mersal, G. Anal. Bioanal. Chem., V.377, p.556-569, 2003]. Electrokinetic control can be used to transport the sample to a certain point where it can be chemically modified, diluted or mixed with another substance, detected and perhaps used to perform analyzes by coupling with other analytical techniques, such as mass spectrometry [Ermakov , SY; Jacobson, S.C .; Ramsey, J.M. Anal. Chem., V.72, p.3512-3517, 2000].

[006] Os μTAS, LOC's, microchips ou microdispositivos analíticos podem ser fabricados em uma superfície planar através processos litográficos como a litografia por raios-x, a litografia soft, a litografia por feixe de elétrons ou pela litografia com radiação UV [Chen, Y.; Pépin, A. Electrophoresis, v.22, p.187-207, 2002]. Estas tecnologias foram desenvolvidas nas décadas de 1970 e 1980 e são extensivamente utilizadas nas indústrias de microeletrônicos e semicondutores. Apesar dos processos litográficos serem os métodos mais utilizados na preparação dos μTAS, a pesquisa por métodos alternativos, economicamente viáveis, é e sempre será um permanente objetivo da comunidade científica.[006] μTAS, LOC's, microchips or analytical microdevices can be manufactured on a planar surface through lithographic processes such as x-ray lithography, soft lithography, electron beam lithography or UV lithography [Chen, Y .; Pépin, A. Electrophoresis, v.22, p.187-207, 2002]. These technologies were developed in the 1970s and 1980s and are used extensively in the microelectronics and semiconductor industries. Although lithographic processes are the most used methods in the preparation of μTAS, research by alternative methods, economically viable, is and will always be a permanent objective of the scientific community.

[007] Um dos caminhos alternativos é a produção de dispositivos poliméricos utilizando a tecnologia LIGA cuja sigla, do alemão, representa Litografia, Eletroformação e Moldagem (Lithography, Galvo und Abformung) [Manz, A.; Graber, N.; Widmer, H.M. Sens. Actuators B, v.1, p.244-248, 1990]. A tecnologia LIGA foi originalmente concebida com base na litografia por raios-x (LIGA-RX), mas recentemente, graças a avanços na área de materiais, viabilizou-se uma variante tecnológica baseada em litografia com radiação ultra-violeta (LIGAUV). Esta tecnologia possibilita a fabricação de microestruturas com elevada razão de aspecto (por exemplo, uma parede de 200 μm de altura por apenas 2 μm de largura) [Manz, A.; Graber, N.; Widmer, H.M. Sens. Actuators B, v.1, p.244-248, 1990].[007] One of the alternative paths is the production of polymeric devices using LIGA technology whose acronym, from German, stands for Lithography, Electroforming and Molding (Lithography, Galvo und Abformung) [Manz, A .; Graber, N .; Widmer, H.M. Sens. Actuators B, v.1, p.244-248, 1990]. The LIGA technology was originally conceived based on x-ray lithography (LIGA-RX), but recently, thanks to advances in the materials area, a technological variant based on lithography with ultra-violet radiation (LIGAUV) has become possible. This technology makes it possible to manufacture microstructures with a high aspect ratio (for example, a wall 200 μm high by only 2 μm wide) [Manz, A .; Graber, N .; Widmer, H.M. Sens. Actuators B, v.1, p.244-248, 1990].

[008] Outro método bastante atrativo para a rápida produção de microdispositivos foi proposto recentemente por do Lago e colaboradores [do Lago,[008] Another very attractive method for the rapid production of microdevices was recently proposed by do Lago and collaborators [do Lago,

C.L.; Silva, H.D.T.; Neves, C.A.; Brito-Neto, J.G.A.; Fracassi da Silva, J.A. Anal. Chem., v.75, p. 3853-3858, 2003]. Neste processo, os padrões de imagens são impressos em um filme de poliéster usando uma impressora laser para depositar seletivamente uma camada de toner, a qual define as dimensões dos canais microfluídicos. Após impressos, estes padrões são laminados contra uma folha deC.L .; Silva, H.D.T .; Neves, C.A .; Brito-Neto, J.G.A .; Fracassi da Silva, J.A. Anal. Chem., V.75, p. 3853-3858, 2003]. In this process, the image patterns are printed on a polyester film using a laser printer to selectively deposit a toner layer, which defines the dimensions of the microfluidic channels. After printing, these patterns are laminated against a sheet of

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4/26 transparência ou contra uma imagem especular do padrão, formando canais com simples ou dupla camada de toner, respectivamente.4/26 transparency or against a specular image of the pattern, forming channels with single or double layer of toner, respectively.

[009] Embora a miniaturização de dispositivos de separação venha se desenvolvendo rapidamente nos últimos anos, o desenvolvimento de sistemas de detecção efetivos encontra-se em um estágio atrasado [Wang, J. Talanta, v.56, p.223-231, 2002; Schwarz, M.A.; Hauser, P.C. Lab Chip, v.1, p.1-6, 2001]. Desde que o conceito de μTAS foi proposto, no início dos anos 90, o método de detecção mais utilizado, principalmente na primeira década, foi a fluorescência induzida a laser (LIF) [Seiler, K.; Harrison, D.J.; Manz, A. Anal. Chem., v.65, p.1481-1488, 1993]. Este modo de detecção é perfeitamente adequado para ser empregado em aplicações bioanalíticas. Outro método de detecção que, recentemente, vem recebendo considerável atenção em conexão (primariamente) com a análise proteômica é a espectrometria de massas (MS) [Ramsey, R.S.; Ramsey, J.M. Anal. Chem., v.69, p.1174-1178, 1997; Bings, N.H.; Wang, Skinner, C.D; Colyer, C.L.; Thibault, P.; Harrison, D.J. Anal. Chem., v.71, p.3292-3296, 1999]. Embora ofereçam alta sensibilidade e um alto grau de informação, LIF e MS requerem um completo controle da instrumentação off-chip e apresentam alto custo instrumental, aspectos que comprometem os benefícios da miniaturização e portabilidade.[009] Although the miniaturization of separation devices has been developing rapidly in recent years, the development of effective detection systems is at a late stage [Wang, J. Talanta, v.56, p.223-231, 2002 ; Schwarz, M.A .; Hauser, P.C. Lab Chip, v.1, p.1-6, 2001]. Since the μTAS concept was proposed in the early 1990s, the most widely used detection method, especially in the first decade, was laser-induced fluorescence (LIF) [Seiler, K .; Harrison, D.J .; Manz, A. Anal. Chem., V.65, p.1481-1488, 1993]. This detection mode is perfectly suited to be used in bioanalytical applications. Another detection method that has recently received considerable attention in connection (primarily) with proteomic analysis is mass spectrometry (MS) [Ramsey, R.S .; Ramsey, J.M. Anal. Chem., V.69, p.1174-1178, 1997; Bings, N.H .; Wang, Skinner, C.D; Colyer, C.L .; Thibault, P .; Harrison, D.J. Anal. Chem., V.71, p.3292-3296, 1999]. Although they offer high sensitivity and a high degree of information, LIF and MS require complete control of off-chip instrumentation and have a high instrumental cost, aspects that compromise the benefits of miniaturization and portability.

[010] Se LIF e MS apresentam instrumentação complexa e de alto custo, técnicas eletroquímicas têm atraído, nos últimos anos, considerável interesse direcionado para os microssistemas [Lacher, N.A.; Garrison, K.E.; Martin, R.S.; Lunte, S.M. Electrophoresis, v.22, p. 2526-2536, 2001; Vandaveer IV, W.R.; Pasas, S.A.; Martin, R.S.; Lunte, S.M. Electrophoresis, v.23, p.3667-3677, 2002]. A eletroquímica oferece grande promessa para os microssistemas, com aspectos que incluem notável sensibilidade,,a própria miniaturização do detector e do controle da instrumentação, independência do comprimento do caminho óptico ou turbidez da amostra, baixo custo, simplicidade e alta compatibilidade com técnicas de microfabricação [Wang, J. Talanta, v.56, p.223-231, 2002]. Uma vez que os processos de deposição metálica já estão bem estabelecidos, a implementação de métodos de detecção utilizando eletrodos integrados na mesma plataforma tornouse bastante atrativa. A integração de eletrodos para detecção amperométrica [Scott Martin, R.; Gawron, A.J., Lunte, S.M.; Henry, C.S. Anal. Chem., v.72, p.3196-3201, 2000; Nacher, N.A.; Lunte, S.M.; Scott Martin, R. Anal. Chem., v.76, p.2482-2886, 2004] e condutométrica [Laugere, F.; Guijt, R.M.; Bastemeijer, J.; Steen, G.V.D.; Berthold, A.; Baltussen, E.; Sarro, P.; van Dedem, G.W.K.; Vellekoop, M. Anal.[010] If LIF and MS present complex and costly instrumentation, electrochemical techniques have attracted, in recent years, considerable interest directed to microsystems [Lacher, N.A .; Garrison, K.E .; Martin, R.S .; Lunte, S.M. Electrophoresis, v.22, p. 2526-2536, 2001; Vandaveer IV, W.R .; Pasas, S.A .; Martin, R.S .; Lunte, S.M. Electrophoresis, v.23, p.3667-3677, 2002]. Electrochemistry offers great promise for microsystems, with aspects that include remarkable sensitivity, the very miniaturization of the detector and instrumentation control, regardless of the optical path length or sample turbidity, low cost, simplicity and high compatibility with microfabrication techniques [Wang, J. Talanta, v.56, p.223-231, 2002]. Since the metallic deposition processes are already well established, the implementation of detection methods using electrodes integrated on the same platform has become quite attractive. The integration of electrodes for amperometric detection [Scott Martin, R .; Gawron, A.J., Lunte, S.M .; Henry, C.S. Anal. Chem., V.72, p.3196-3201, 2000; Nacher, N.A .; Lunte, S.M .; Scott Martin, R. Anal. Chem., V.76, p.2482-2886, 2004] and conductometric [Laugere, F .; Guijt, R.M .; Bastemeijer, J .; Steen, G.V.D .; Berthold, A .; Baltussen, E .; Sarro, P .; van Dedem, G.W.K .; Vellekoop, M. Anal.

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Chem., v.75, p.306-310, 2003; Guijt, R.M.; Baltussen, E.; van der Steen, G.; Frank, H.; Billiet, H.; Schalkhammer, T.; Laugere, F.; Vellekoop, M.; Berthold, A.; Sarro, L.; van Dedem, G.W.K. Electrophoresis, v.22, p.2537-2541, 2001] em microdispositivos de eletroforese foram recentemente propostos. Dentre os modos de detecção eletroquímicos, a detecção amperométrica é que fornece melhor detectabilidade. No entanto, devido sua robustez, sua simplicidade e seu baixo custo, o uso da detecção condutométrica em microssistemas tem aumentado muito nos últimos anos [Vandaveer IV, W.R.; Pasas, S.A.; Martin, R.S.; Lunte, S.M. Electrophoresis, v.23, p.3667-3677, 2002].Chem., V.75, p.306-310, 2003; Guijt, R.M .; Baltussen, E .; van der Steen, G .; Frank, H .; Billiet, H .; Schalkhammer, T .; Laugere, F .; Vellekoop, M .; Berthold, A .; Sarro, L .; van Dedem, G.W.K. Electrophoresis, v.22, p.2537-2541, 2001] in electrophoresis microdevices have recently been proposed. Among the electrochemical detection modes, amperometric detection provides the best detectability. However, due to its robustness, simplicity and low cost, the use of conductometric detection in microsystems has increased a lot in recent years [Vandaveer IV, W.R .; Pasas, S.A .; Martin, R.S .; Lunte, S.M. Electrophoresis, v.23, p.3667-3677, 2002].

[011] A detecção condutométrica é, em princípio, um método eletroquímico de detecção universal. A condutância de uma solução (L) é dependente da área do eletrodo (A), sua distância (/), as concentrações (c) de todas as espécies carregadas e de sua condutividade molar (λ), de acordo com a equação 1:[011] Conductometric detection is, in principle, an electrochemical method of universal detection. The conductance of a solution (L) is dependent on the electrode area (A), its distance (/), the concentrations (c) of all charged species and their molar conductivity (λ), according to equation 1:

L = A Σλ, (Eq. 1) [012] A detecção condutométrica pode ser conduzida por dois diferentes modos: (i) modo com contato e; (ii) modo sem contato. No modo convencional (com contato), os eletrodos são posicionados diretamente em contato com a solução, fato que pode gerar alguns problemas na presença de um campo elétrico elevado, como é o caso da eletroforese capilar. Dentre os possíveis problemas, destaca-se a formação de bolhas causadas pela eletrólise e também a degradação do eletrodo. Além disso, a presença de um campo elétrico requer uma proteção adequada do circuito eletrônico do detector para eliminar possíveis interferências elétricas. No modo sem contato, os eletrodos são posicionados do lado externo do microcanal (sem contato com a solução), prevenindo os problemas relacionados ao modo com contato.L = A Σλ, (Eq. 1) [012] Conductometric detection can be conducted in two different modes: (i) contact mode and; (ii) non-contact mode. In the conventional mode (with contact), the electrodes are placed directly in contact with the solution, a fact that can generate some problems in the presence of a high electric field, as is the case with capillary electrophoresis. Among the possible problems, there is the formation of bubbles caused by electrolysis and also the degradation of the electrode. In addition, the presence of an electric field requires adequate protection of the detector's electronic circuit to eliminate possible electrical interference. In non-contact mode, the electrodes are positioned on the outside of the microchannel (without contact with the solution), preventing problems related to contact mode.

[013] Os eletrodos, essencialmente, formam capacitores com o eletrólito, desde que a parede do canal seja um dielétrico. Estes capacitores são caracterizados pela impedância, Xc, também conhecida como reatância capacitiva, a qual é inversamente dependente da capacitância, C, que é calculada pela equação 2:[013] The electrodes essentially form capacitors with the electrolyte, as long as the channel wall is a dielectric. These capacitors are characterized by the impedance, X c , also known as capacitive reactance, which is inversely dependent on the capacitance, C, which is calculated by equation 2:

xc = G (Eq. 2) ω(.x c = G (Eq. 2) ω (.

sendo que C representa a capacitância, e ω é dado por (2π χ freqüência).where C represents capacitance, and ω is given by (2π χ frequency).

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6/26 [014] Ao aplicar um sinal senoidal a um dos eletrodos, uma corrente alternada pode ser capacitivamente acoplada no eletrólito de trabalho e captada no segundo eletrodo de medida. De acordo com a equação 2 quanto maior a freqüência, menor a reatância ou impedância que um capacitor oferece ao fluxo de carga, permitindo que as variações de condutividade da solução no interior do microcanal sejam observadas mesmo com os eletrodos posicionados do lado externo do microcanal.6/26 [014] When applying a sinusoidal signal to one of the electrodes, an alternating current can be capacitively coupled to the working electrolyte and captured at the second measurement electrode. According to equation 2, the higher the frequency, the lower the reactance or impedance that a capacitor offers to the charge flow, allowing the conductivity variations of the solution inside the microchannel to be observed even with the electrodes positioned on the outside of the microchannel.

[015] Para utilizar este modo de detecção em sistemas miniaturizados, é essencial que os eletrodos sejam posicionados tão próximo quanto possível do canal microfluídico, de modo a garantir um bom acoplamento capacitivo. Como mostrado na equação 3, a capacitância, C, é dependente da distância, d, entre as duas placas condutoras (eletrodos) do capacitor paralelo, sendo que d é equivalente à espessura da camada isolante (dielétrico).[015] To use this detection mode in miniaturized systems, it is essential that the electrodes are positioned as close as possible to the microfluidic channel, in order to guarantee a good capacitive coupling. As shown in equation 3, the capacitance, C, is dependent on the distance, d, between the two conductive plates (electrodes) of the parallel capacitor, where d is equivalent to the thickness of the insulating layer (dielectric).

C = yJ-A (Eq. 3) dC = yJ-A (Eq. 3) d

so = permissividade do vácuo (8,854 χ 1012 F m-1 ) sr = constante dielétrica do meio A = área superficial do eletrodos o = vacuum permittivity (8.854 χ 10 12 F m -1 ) s r = medium dielectric constant A = electrode surface area

Substituindo a equação 3 na equação 2:Replacing equation 3 in equation 2:

Xc =-?— (Eq. 4) ωε0εΓΆ [016] A equação 4 mostra, claramente, que Xc é diretamente dependente da espessura da camada isolante, e que maiores sinais de freqüências devem ser usados para camadas isolantes mais finas (ou menos espessas).Xc = -? - (Eq. 4) ωε 0 ε Γ Ά [016] Equation 4 clearly shows that X c is directly dependent on the thickness of the insulating layer, and that higher frequency signals should be used for more insulating layers thin (or less thick).

[017] A detecção condutométrica sem contato capacitivamente acoplada (C4D) foi aplicada às técnicas de eletromigração no início dos anos 1980 para a determinação isotacoforética (ITP) de ânions orgânicos e inorgânicos [Gas, B.; Demjanenko, M.; Vacík, J. J. Chromatogr., v. 192, p. 253-258, 1980; Vacík, J.; Zuska, J.; Muselasová, I. J. Chromatogr., v. 320, p.233-239, 1985]. Em 1998, Zemann e colaboradores [Zemann, A.J.; Schnell, E.; Volgger, D.; Bonn, G.K. Anal.Chem., 1998, v.70, p.563-567] e Fracassi da Silva e do Lago [Fracassi da Silva, J.A.; do Lago, C.L. Anal.Chem., v.70, p. 4339-4343, 1998] propuseram, independentemente, a utilização da C4D como método de detecção para eletroforese capilar (CE). A partir deste momento, o número de publicações[017] Conductively coupled non-contact conductometric detection (C 4 D) was applied to electromigration techniques in the early 1980s for the isotachophoretic determination (ITP) of organic and inorganic anions [Gas, B .; Demjanenko, M .; Vacík, JJ Chromatogr., V. 192, p. 253-258, 1980; Vacík, J .; Zuska, J .; Muselasová, IJ Chromatogr., V. 320, p.233-239, 1985]. In 1998, Zemann and colleagues [Zemann, AJ; Schnell, E .; Volgger, D .; Bonn, GK Anal.Chem., 1998, v.70, p.563-567] and Fracassi da Silva and do Lago [Fracassi da Silva, JA; do Lago, CL Anal.Chem., v.70, p. 4339-4343, 1998] independently proposed the use of C 4 D as a detection method for capillary electrophoresis (CE). As of this moment, the number of publications

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7/26 relacionadas à instrumentação e diferentes aplicações com CE-C4D tem aumentado consideravelmente. Maiores detalhes podem ser encontrados em artigos de revisão recentemente publicados [Kubán, P.; Hauser, P.C.; Electroanalysis, v.16, p.20092021, 2004; Kubán, P.; Hauser, P.C.; Electrophoresis, v.25, p. 3387-3397, 2004; Kubán, P.; Hauser, P.C.; Electrophoresis, v.25, p. 3398-3405, 2004; Brito-Neto, J.G.; Fracassi da Silva, J.A.; Blanes, L.; do Lago, C.L. Electroanalysis, v. 17, p.1198-1206, 2005; Brito-Neto, J.G.; Fracassi da Silva, J.A.; Blanes, L.; do Lago, C.L. Electroanalysis, v.17, p.1207-1214, 2005].7/26 related to instrumentation and different applications with CE-C 4 D has increased considerably. Further details can be found in recently published review articles [Kubán, P .; Hauser, PC; Electroanalysis, v.16, p.20092021, 2004; Kubán, P .; Hauser, PC; Electrophoresis, v.25, p. 3387-3397, 2004; Kubán, P .; Hauser, PC; Electrophoresis, v.25, p. 3398-3405, 2004; Brito-Neto, JG; Fracassi da Silva, JA; Blanes, L .; do Lago, CL Electroanalysis, v. 17, p.1198-1206, 2005; Brito-Neto, JG; Fracassi da Silva, JA; Blanes, L .; do Lago, CL Electroanalysis, v.17, p.1207-1214, 2005].

[018] O uso da C4D em microdispositivos de eletroforese foi primeiramente proposto por Guijt e colaboradores em 2001 [Guijt, R.M.; Baltussen, E.; van der Steen, G.; Frank, H.; Billiet, H.; Schalkhammer, T.; Laugere, F.; Vellekoop, M.; Berthold, A.; Sarro, L.; van Dedem, G.W.K. Electrophoresis, v.22, p.2537-2541, 2001]. Neste primeiro trabalho, eletrodos de alumínio foram incorporados diretamente no canal de separação. Para evitar o contato com a solução, os eletrodos foram revestidos com uma fina camada de SiC. Lichtenberg e colaboradores [Lichtenberg, J.; Rooiji, N.F.; Verpoorte, E. Electrophoresis, v.23, p.3769-3776, 2002] propuseram um protótipo similar, projetando os eletrodos de platina próximo do microcanal de separação, porém, isolados com uma fina parede de vidro (10-15 μm). Os microssistemas propostos por Guijt e Lichtenberg, embora fabricados por tecnologias altamente sofisticadas, não apresentaram bons resultados analíticos quando comparados com sistemas similares. Além disso, as etapas dos processos envolvidos são bastante dispendiosas e também complexas. Um sistema bastante simplificado foi proposto por Pumera e colaboradores [Pumera, M.; Wang, J.; Opekar, F.; Jelínek, I.; Feldman, J.; Lowe, H.; Hardt, S. Anal. Chem., v.74, p.1968-1971, 2002]. Neste sistema dois eletrodos foram preparados a partir de folhas de alumínio e fixados no topo dos microchips de PMMA. A distância entre os eletrodos e o microcanal foi definida pela espessura da placa (tampa) de PMMA (—175 μm). Wang e colaboradores [Wang, J.; Chen, G.; Muck Jr, A. Anal. Chem., v.75, p.4475-4480, 2003; Wang, J.; Chen, G.; Muck Jr, A.; Collins, G.E. Electrophoresis, v.24, p.3728-3732, 2003] usaram um processo similar para fabricar um sistema de C4D móvel, permitindo um rápido posicionamento dos eletrodos em diferentes posições sobre o canal de separação. A construção de eletrodos para C4D usando fitas adesivas de Cu também foi usado por diferentes grupos [do Lago, C.L.; Silva, H.D.T.; Neves, C.A.; Brito-Neto, J.G.A.; Fracassi da Silva, J.A. Anal. Chem., v.75, p. 3853-3858, 2003; Tanyanyiwa, J.;[018] The use of C 4 D in electrophoresis microdevices was first proposed by Guijt and colleagues in 2001 [Guijt, RM; Baltussen, E .; van der Steen, G .; Frank, H .; Billiet, H .; Schalkhammer, T .; Laugere, F .; Vellekoop, M .; Berthold, A .; Sarro, L .; van Dedem, GWK Electrophoresis, v.22, p.2537-2541, 2001]. In this first work, aluminum electrodes were incorporated directly into the separation channel. To avoid contact with the solution, the electrodes were coated with a thin layer of SiC. Lichtenberg and collaborators [Lichtenberg, J .; Rooiji, NF; Verpoorte, E. Electrophoresis, v.23, p.3769-3776, 2002] proposed a similar prototype, designing the platinum electrodes close to the separation microchannel, however, isolated with a thin glass wall (10-15 μm). The microsystems proposed by Guijt and Lichtenberg, although manufactured by highly sophisticated technologies, did not show good analytical results when compared with similar systems. In addition, the steps of the processes involved are quite expensive and also complex. A very simplified system was proposed by Pumera and collaborators [Pumera, M .; Wang, J .; Opekar, F .; Jelínek, I .; Feldman, J .; Lowe, H .; Hardt, S. Anal. Chem., V.74, p.1968-1971, 2002]. In this system, two electrodes were prepared from aluminum foils and fixed on top of the PMMA microchips. The distance between the electrodes and the microchannel was defined by the thickness of the PMMA plate (cover) (—175 μm). Wang et al. [Wang, J .; Chen, G .; Muck Jr, A. Anal. Chem., V.75, p.4475-4480, 2003; Wang, J .; Chen, G .; Muck Jr, A .; Collins, GE Electrophoresis, v.24, p.3728-3732, 2003] used a similar process to manufacture a mobile C 4 D system, allowing a quick positioning of the electrodes in different positions on the separation channel. The construction of electrodes for C 4 D using Cu tapes was also used by different groups [do Lago, CL; Silva, HDT; Neves, CA; Brito-Neto, JGA; Fracassi da Silva, JA Anal. Chem., V.75, p. 3853-3858, 2003; Tanyanyiwa, J .;

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Hauser, P.C. Anal. Chem., v.74, p.6378-6382, 2002; Tanyanyiwa, J.; Abad-Villar, E.M.; Fernández-Abedul, T.F.; Costa-Garcia, A.; Hoffmann, W.; Guber, A.E.; Gerlach, A.; Hauser, P.C. Analyst, v.128, p.1019-1024, 2003]. Embora seja um método prático, a repetibilidade da configuração dos eletrodos é altamente dependente da habilidade técnica do usuário. Logo, o preparo dos eletrodos com as mesmas dimensões (comprimento e largura), a fixação dos mesmos sempre na mesma posição sobre o canal de separação, espaçados ainda pela mesma distância fica completamente comprometida. Isso tem conseqüências na confiabilidade, repetibilidade, reprodutibilidade e conseqüêntemente na fabricação seriada.Hauser, P.C. Anal. Chem., V.74, p.6378-6382, 2002; Tanyanyiwa, J .; Abad-Villar, E.M .; Fernández-Abedul, T.F .; Costa-Garcia, A .; Hoffmann, W .; Guber, A.E .; Gerlach, A .; Hauser, P.C. Analyst, v.128, p.1019-1024, 2003]. Although it is a practical method, the repeatability of the electrode configuration is highly dependent on the user's technical skill. Therefore, the preparation of electrodes with the same dimensions (length and width), their fixation always in the same position on the separation channel, evenly spaced by the same distance, is completely compromised. This has consequences for reliability, repeatability, reproducibility and consequently for serial manufacturing.

[019] Tanyanyiwa e colaboradores [Tanyanyiwa, J.; Hauser, P.C. Anal. Chem., v.74, p.6378-6382, 2002; Tanyanyiwa, J.; Abad-Villar, E.M.; FernándezAbedul, T.F.; Costa-Garcia, A.; Hoffmann, W.; Guber, A.E.; Gerlach, A.; Hauser, P.C. Analyst, v.128, p.1019-1024, 2003] demonstraram que a sensibilidade do C4D pode ser melhorada com o uso de um sinal de excitação com elevada amplitude (HV, 100-500 V). O documento US 2005109621 trata do emprego da C4D com HV em eletroforese. Este documento se refere ao desenvolvimento da instrumentação analítica do C4D com HV para eletroforese convencional e também para o sistema em micro-escala. Para o sistema de eletroforese em micro-escala, os eletrodos foram preparados usando fitas adesivas de Cu. Ressalta-se ainda que os microchips (vidro e PMMA) usados nos trabalhos do grupo de Hauser e col. foram obtidos comercialmente.[019] Tanyanyiwa and collaborators [Tanyanyiwa, J .; Hauser, PC Anal. Chem., V.74, p.6378-6382, 2002; Tanyanyiwa, J .; Abad-Villar, EM; FernándezAbedul, TF; Costa-Garcia, A .; Hoffmann, W .; Guber, AE; Gerlach, A .; Hauser, PC Analyst, v.128, p.1019-1024, 2003] demonstrated that the sensitivity of C 4 D can be improved with the use of a high amplitude excitation signal (HV, 100-500 V). US 2005109621 deals with the use of C 4 D with HV in electrophoresis. This document refers to the development of C 4 D analytical instrumentation with HV for conventional electrophoresis and also for the micro-scale system. For the micro-scale electrophoresis system, the electrodes were prepared using Cu adhesive tapes. It should also be noted that the microchips (glass and PMMA) used in the work of the group by Hauser et al. were obtained commercially.

[020] Kubán & Hauser mostraram os efeitos da geometria da cela de detecção e os parâmetros operacionais sobre o uso do C4D em sistemas miniaturizados foram apresentados [Kubán, P.; Hauser, P.C. Lab Chip, v.5, p.407415, 2005].[020] Kubán & Hauser showed the effects of the geometry of the detection cell and the operational parameters on the use of C 4 D in miniaturized systems were presented [Kubán, P .; Hauser, PC Lab Chip, v.5, p.407415, 2005].

ObjetivosGoals

Os objetivos da presente invenção foram:The objectives of the present invention were:

- simplicidade e rapidez na preparação dos dispositivos;- simplicity and speed in preparing the devices;

- possibilidade de repetibilidade no preparo dos eletrodos, o que não ocorre nos eletrodos preparados manualmente, possibilitando sua produção em massa ou em escala industrial;- possibility of repeatability in the preparation of the electrodes, which does not occur in the electrodes prepared manually, enabling their mass production or on an industrial scale;

- baixo custo, possibilitando o uso destes microchips integrados como sistemas de análises descartáveis;- low cost, enabling the use of these integrated microchips as disposable analysis systems;

Petição 870170085429, de 06/11/2017, pág. 18/47Petition 870170085429, of 11/06/2017, p. 18/47

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- baixo consumo de reagentes e amostras e, conseqüentemente, baixa produção de lixo ambiental.- low consumption of reagents and samples and, consequently, low production of environmental waste.

Descrição Resumida [021] A presente invenção trata de microdispositivo multicamada que compreende superfície (i) contendo microcanais, superfície (ii) apresentando eletrodos de detecção integrados e reservatórios. A invenção contempla ainda o processo de preparação de microdispositivo multicamada.Short Description [021] The present invention deals with a multilayer microdevice comprising a surface (i) containing microchannels, a surface (ii) with integrated detection electrodes and reservoirs. The invention also contemplates the process of preparing a multilayer microdevice.

Descrição Detalhada [022] A presente invenção trata de microdispositivo multicamada que compreende superfície (i) contendo microcanais, superfície (ii) apresentando eletrodos de detecção integrados e reservatórios.Detailed Description [022] The present invention deals with a multilayer microdevice comprising a surface (i) containing microchannels, a surface (ii) with integrated detection electrodes and reservoirs.

[023] Segundo a invenção, o material que constitui os microcanais produzidos pelo método de impressão direta pode ser escolhido entre toner, toner em diferentes colorações, toner com materiais nanoparticulados magnetizados, materiais nanoparticulados termoplásticos, compósitos poliméricos e ferromagnéticos; preferencialmente, emprega-se toner, o qual pode ser de impressoras ou fotocopiadoras. Os microcanais podem ser arranjados para criar matriz tridimensional de canais, os quais podem permitir grande variedade de operações analíticas como diluições, reações, concentração, dentre outras.[023] According to the invention, the material that constitutes the microchannels produced by the direct printing method can be chosen from toner, toner in different colors, toner with magnetized nanoparticulate materials, thermoplastic nanoparticulate materials, polymeric and ferromagnetic composites; preferably, toner is used, which can be from printers or photocopiers. Microchannels can be arranged to create a three-dimensional matrix of channels, which can allow a wide variety of analytical operations such as dilutions, reactions, concentration, among others.

[024] Já o material que constitui as superfícies (i) e (ii) pode ser escolhido entre vidro, poliéster, PMMA, PC, quartzo, silício, preferencialmente, emprega-se poliéster. Os microcanais obtidos apresentam altura variando de 5 e 15 μm; preferencialmente, 6 e 12 μιη são produzidos por processo contendo simples camada de toner (STL) ou dupla camada de toner (DTL).[024] The material that constitutes the surfaces (i) and (ii) can be chosen from glass, polyester, PMMA, PC, quartz, silicon, preferably, polyester is used. The microchannels obtained have a height ranging from 5 to 15 μm; preferably, 6 and 12 μιη are produced by a process containing a single layer of toner (STL) or a double layer of toner (DTL).

[025] Quanto aos eletrodos integrados, estes podem apresentar-se em diferentes geometrias e posicionamentos, podendo ser utilizados para detecção com ou sem contato. Segundo a invenção, cada microdispositivo pode apresentar dois ou mais eletrodos.[025] As for the integrated electrodes, these can be presented in different geometries and positions, and can be used for detection with or without contact. According to the invention, each microdevice may have two or more electrodes.

[026] Os eletrodos são constituídos de material condutor e, opcionalmente, material que possibilita melhor aderência da camada de material condutor sobre o substrato. O material condutor pode ser escolhido entre alumínio, ouro, platina, paládio, carbono, cobre, titânio, cromo, níquel e prata. O alumínio é preferencialmente empregado devido ao seu baixo custo. No entanto, os materiais que permitem melhor aderência do material condutor sobre o substrato são o titânio e o cromo; preferencialmente, emprega-se titânio.[026] The electrodes are made of conductive material and, optionally, material that allows better adhesion of the layer of conductive material on the substrate. The conductive material can be chosen from aluminum, gold, platinum, palladium, carbon, copper, titanium, chrome, nickel and silver. Aluminum is preferably used because of its low cost. However, the materials that allow better adhesion of the conductive material on the substrate are titanium and chromium; preferably, titanium is used.

Petição 870170085429, de 06/11/2017, pág. 19/47Petition 870170085429, of 11/06/2017, p. 19/47

10/26 [027] Segundo a invenção, os reservatórios presentes nos microdispositivos são posicionados sobre a superfície (ii) contendo os eletrodos, sendo que o material empregado nos reservatórios podem ser escolhidos entre PVC, polietileno, ou qualquer outro material dúctil, maleável e que seja inerte. O dispositivo básico requer uma quantidade mínima de dois reservatórios para sua operação, sendo utilizados preferencialmente quatro para demonstração de injeção e separação em uma mesma plataforma. O microdispotivo pode acomodar um número variado de reservatórios, os quais, além dos de eletrólitos para análise, podem conter reagentes específicos para separação ou para detecção.10/26 [027] According to the invention, the reservoirs present in the microdevices are positioned on the surface (ii) containing the electrodes, and the material used in the reservoirs can be chosen from PVC, polyethylene, or any other ductile, malleable material and that is inert. The basic device requires a minimum quantity of two reservoirs for its operation, preferably four being used for demonstration of injection and separation on the same platform. The microdispotivo can accommodate a varied number of reservoirs, which, in addition to the electrolytes for analysis, can contain specific reagents for separation or detection.

[028] A invenção contempla ainda processo de integração de eletrodos ao microdispositivo multicamada que compreende as seguintes etapas:[028] The invention also contemplates the process of integrating electrodes into the multilayer microdevice, which comprises the following steps:

(a) preparação de superfície (i) contendo microcanais;(a) surface preparation (i) containing microchannels;

(b) preparação de superfície (ii) contendo eletrodos;(b) surface preparation (ii) containing electrodes;

(c) integração das superfícies (i) e (ii);(c) integration of surfaces (i) and (ii);

(d) inserção de reservatórios no microdispositivo obtido nas etapas (a) (c).(d) insertion of reservoirs in the microdevice obtained in steps (a) (c).

[029] Os microcanais preparados na etapa (a) podem ser obtidos por processo de corrosão, moldagem, prensagem, impressão ou litografia ou processos derivados destes. O material utilizado na formação dos microcanais pode ser escolhido toner, toner em diferentes colorações, toner com materiais nanoparticulados magnetizados, materiais nanoparticulados termoplásticos, compósitos poliméricos e ferromagnéticos, preferencialmente, toner. Os microcanais podem ser arranjados para criar matriz tridimensional de canais, os quais podem permitir grande variedade de operações analíticas como diluições, reações, concentração, dentre outras. O material que constitui as superfícies (i) e (ii) pode ser escolhido entre vidro, poliéster, PMMA, PC, quartzo, silício; preferencialmente, poliéster.[029] The microchannels prepared in step (a) can be obtained by corrosion, molding, pressing, printing or lithography or processes derived from them. The material used in the formation of microchannels can be chosen toner, toner in different colors, toner with magnetized nanoparticulate materials, thermoplastic nanoparticulate materials, polymeric and ferromagnetic composites, preferably, toner. Microchannels can be arranged to create a three-dimensional matrix of channels, which can allow a wide variety of analytical operations such as dilutions, reactions, concentration, among others. The material that constitutes the surfaces (i) and (ii) can be chosen from glass, polyester, PMMA, PC, quartz, silicon; preferably, polyester.

[030] Já os eletrodos podem ser obtidos por processo de litografia, impressão, corrosão, eletroformação, evaporação química ou deposição térmica. Os eletrodos também podem ser fabricados usando máscaras de toner. O processo de litografia compreende as seguintes etapas:[030] Electrodes can be obtained by lithography, printing, corrosion, electroforming, chemical evaporation or thermal deposition. The electrodes can also be manufactured using toner masks. The lithography process comprises the following steps:

i. recobrimento do substrato com material fotossensível;i. covering the substrate with photosensitive material;

ii. fotogravação da imagem desejada;ii. photogravure of the desired image;

iii. revelação;iii. revelation;

Petição 870170085429, de 06/11/2017, pág. 20/47Petition 870170085429, of 11/06/2017, p. 20/47

11/26 iv. deposição de camada contendo material condutor para formação dos eletrodos;11/26 iv. deposition of a layer containing conductive material to form the electrodes;

v. remoção do material fotossensível.v. removal of photosensitive material.

[031] Segundo a invenção, o processo de litografia compreende, opcionalmente, etapa anterior à etapa (i) de limpeza do substrato; além de apresentar, opcionalmente, etapas intermediárias para redução de stress térmico do material fotossensível.[031] According to the invention, the lithography process optionally comprises a stage prior to stage (i) of cleaning the substrate; besides presenting, optionally, intermediate steps to reduce the thermal stress of the photosensitive material.

[032] Os eletrodos integrados podem apresentar diferentes geometrias e são constituídos de material condutor e, opcionalmente, material que possibilita melhor aderência da camada de material condutor sobre o substrato. O material condutor pode ser escolhido entre alumínio, ouro, platina, paládio, carbono, cobre, prata, cromo, níquel ou titânio; preferencialmente, emprega-se alumínio. Já o material que permite melhor aderência do material condutor sobre o substrato pode ser escolhido entre cromo e titânio, preferencialmente, emprega-se titânio.[032] The integrated electrodes can have different geometries and consist of conductive material and, optionally, material that allows better adhesion of the layer of conductive material on the substrate. The conductive material can be chosen from aluminum, gold, platinum, palladium, carbon, copper, silver, chrome, nickel or titanium; preferably, aluminum is used. The material that allows better adhesion of the conductive material on the substrate can be chosen between chromium and titanium, preferably titanium is used.

[033] A etapa (c) do processo de integração de eletrodos ao microdispositivo multicamada pode ocorrer por processo de laminação térmica, usando uma plastificadora de documentos ou prensa térmica, sendo que a superfície contendo os eletrodos pode ser posicionada de acordo com o tipo de detecção desejada, com ou sem contato com os microcanais.[033] Step (c) of the process of integrating electrodes into the multilayer microdevice can occur by thermal lamination process, using a document laminator or thermal press, and the surface containing the electrodes can be positioned according to the type of desired detection, with or without contact with the microchannels.

[034] A invenção contempla ainda microdispositivo multicamada obtido pelo processo anteriormente descrito.[034] The invention also contemplates multilayer microdevice obtained by the process previously described.

[035] Segue exemplos para melhor elucidação da invenção, não devendo, contudo serem tomados para efeitos limitativos da invenção.[035] The following are examples to better elucidate the invention, however, they should not, however, be taken for limiting purposes of the invention.

Exemplo 1: Fabricação dos Microcanais [036] Os microcanais fluídicos foram fabricados conforme o processo de impressão direta, conforme o documento PI 0105260-8. Além das vantagens referentes ao custo e ao tempo de fabricação, a potencialidade deste processo para a fabricação de microdispositivos para separações eletroforéticas com detecção amperométrica [Coltro, W.K.T., Fracassi da Silva, J.A.; Silva, H.D.T.; Richter, E.M.; Furlan, R.; Angnes, L.; do Lago, C.L.; Mazo, L.H.; Carrilho, E. Electrophoresis, v.25, p.3832-3839, 2004; He, F.Y.; Liu, A.L.; Yuan, J.H.; Coltro, W.K.T.; Carrilho, E.; Xia, X.H.; Anal. Bioanal. Chem., v.382, p.192-197, 2005; Liu, A.L.; He, F.Y.; Hu, Y.L.; Xia, X.H. Talanta, v.68, p.1303-1308, 2006] ou microdispositivos para mistura de soluções [Liu, A.L.; He, F.Y.; Wang, K.; Zhou, T.; Lu, Y.; Xia, X.H. Lab Chip, v.5, p.974-978, 2005] foi recentemente abordada na literatura. O esquema do processoExample 1: Manufacture of Microchannels [036] The fluid microchannels were manufactured according to the direct printing process, according to PI 0105260-8. In addition to the advantages related to cost and time of manufacture, the potential of this process for the manufacture of microdevices for electrophoretic separations with amperometric detection [Coltro, W.K.T., Fracassi da Silva, J.A .; Silva, H.D.T .; Richter, E.M .; Furlan, R .; Angnes, L .; do Lago, C.L .; Mazo, L.H .; Carrilho, E. Electrophoresis, v.25, p.3832-3839, 2004; He, F.Y .; Liu, A.L .; Yuan, J.H .; Coltro, W.K.T .; Carrilho, E .; Xia, X.H .; Anal. Bioanal. Chem., V.382, p.192-197, 2005; Liu, A.L .; He, F.Y .; Hu, Y.L .; Xia, X.H. Talanta, v.68, p.1303-1308, 2006] or microdevices for mixing solutions [Liu, A.L .; He, F.Y .; Wang, K .; Zhou, T .; Lu, Y .; Xia, X.H. Lab Chip, v.5, p.974-978, 2005] was recently addressed in the literature. The process outline

Petição 870170085429, de 06/11/2017, pág. 21/47Petition 870170085429, of 11/06/2017, p. 21/47

12/26 de impressão direta está apresentado na Figura 1, que apresenta a preparação das estruturas com uma simples camada de toner (SCT), porém, também é possível projetar estruturas com uma dupla camada de toner (DCT). As etapas do processo de microfabricação para estruturas com SCT baseado na impressão direta são: (I) filme de poliéster; (II) filme de poliéster com uma camada de toner (a) depositada;12/26 direct printing is shown in Figure 1, which shows the preparation of the structures with a simple layer of toner (SCT), however, it is also possible to design structures with a double layer of toner (DCT). The steps of the microfabrication process for structures with SCT based on direct printing are: (I) polyester film; (II) polyester film with a toner layer (a) deposited;

(III) alinhamento entre o esquema do dispositivo impresso no filme de poliéster com filme de poliéster sem toner perfurado (para acesso aos reservatórios); (IV) etapa de laminação e; (V) microdispositivo finalizado com reservatórios (b) colados (tubos de PVC ou a base de ponteiras de pipetadores de 100 μL).(III) alignment between the device scheme printed on the polyester film with polyester film without perforated toner (for access to the reservoirs); (IV) lamination stage and; (V) microdevice finished with glued reservoirs (b) (PVC tubes or the base of 100 μL pipettor tips).

[037] A primeira etapa do processo de fabricação, não apresentada na Figura, está relacionada com o preparo do desenho do dispositivo. A configuração do dispositivo foi desenhada, na escala de 1:1. O padrão foi impresso em um filme de poliéster (I) (modelo CG 3300, 3M, Sumaré-SP) usando uma impressora Laser (modelo LaserJet 2200d, Hewlett Packard). É importante salientar, neste ponto, que o uso de filmes de poliéster devidamente fabricados para uso em impressoras laser é de extrema importância para o sucesso na fabricação e conseqüentemente operação instrumental deste microdispositivo.[037] The first stage of the manufacturing process, not shown in the Figure, is related to the preparation of the device design. The device configuration was designed, on a 1: 1 scale. The pattern was printed on a polyester film (I) (model CG 3300, 3M, Sumaré-SP) using a Laser printer (model LaserJet 2200d, Hewlett Packard). It is important to note, at this point, that the use of polyester films properly manufactured for use in laser printers is extremely important for the success in the manufacture and consequently instrumental operation of this microdevice.

[038] A impressão foi realizada no modo otimizado, com resolução de 600 dpi operando no modo vetorial. Durante a impressão, uma camada de toner (II) (modelo Q4096A, Hewlett Packard) foi depositada pela impressora de modo a formar os microcanais. A espessura da camada de toner (~ 6 μm), representada pela coloração preta, define a altura dos microcanais obtidos e as regiões brancas representam os reservatórios e microcanais formados.[038] Printing was performed in the optimized mode, with a resolution of 600 dpi operating in vector mode. During printing, a toner layer (II) (model Q4096A, Hewlett Packard) was deposited by the printer in order to form the microchannels. The thickness of the toner layer (~ 6 μm), represented by the black color, defines the height of the microchannels obtained and the white regions represent the reservoirs and microchannels formed.

[039] A etapa de selagem dos microcanais fabricados pelo processo de impressão direta será apresentada adiante, como maiores detalhes, no qual será abordada a etapa de integração com os eletrodos microfabricados. Adicionalmente, para efeitos ilustrativos e para uma melhor compreensão do usuário, esta etapa está também inserida (genericamente) na Figura 1. Como o objetivo é a construção de estruturas com uma SCT, a selagem foi realizada contra um filme de poliéster padrão (limpo ou sem toner). No entanto, para ter acesso aos microcanais, orifícios foram feitos diretamente sobre o filme de poliéster (sem toner) com auxílio de um perfurador de papel adaptado (III). O uso de guias (ou marcas) facilita a etapa de perfuração dos locais apropriados para acesso aos microcanais. O padrão de imagem impresso e o filme de poliéster perfurado foram alinhados (III) e laminados (IV) juntos.[039] The step of sealing the microchannels manufactured by the direct printing process will be presented below, as further details, in which the step of integration with the microfabricated electrodes will be addressed. Additionally, for illustrative purposes and for a better understanding of the user, this step is also inserted (generically) in Figure 1. As the objective is the construction of structures with an SCT, the sealing was performed against a standard polyester film (clean or without toner). However, to access the microchannels, holes were made directly on the polyester film (without toner) with the aid of an adapted paper punch (III). The use of guides (or marks) facilitates the step of drilling the appropriate places for access to the microchannels. The printed image pattern and the perforated polyester film were aligned (III) and laminated (IV) together.

Petição 870170085429, de 06/11/2017, pág. 22/47Petition 870170085429, of 11/06/2017, p. 22/47

13/26 [040] Após a laminação, tubos de PVC com 5 mm de comprimento e diâmetro externo de 7 mm foram colados (V) nos microdispositivos, com resina epóxi, de modo a formar reservatórios para as soluções, finalizando assim o processo de microfabricação. Além dos tubos de PVC, tubos de poli-etileno ou a base de ponteiras de pipetadores de 100 μL podem ser usados para o mesmo propósito. A etapa de colagem dos reservatórios deve ser feita com cuidado de modo a evitar o entupimento da extremidade dos microcanais com a resina utilizada.13/26 [040] After lamination, PVC tubes 5 mm long and 7 mm outside diameter were bonded (V) to the microdevices, with epoxy resin, in order to form reservoirs for the solutions, thus ending the process of microfabrication. In addition to PVC tubes, polyethylene tubes or the base of 100 μL pipettor tips can be used for the same purpose. The step of bonding the reservoirs must be done with care in order to avoid clogging the end of the microchannels with the resin used.

[041] A Figura 2 apresenta duas imagens do microdispositivo projetado. Na Figura 2a está apresentado o esquema dos microcanais de injeção e de separação. O microcanal de separação é delimitado pelos pontos 1 e 4. Por sua vez, o microcanal de injeção é delimitado pelos pontos 2 e 3. A geometria do microcanal de injeção é de extrema importância para qualquer análise quantitativa, como será discutido adiante. A geometria utilizada para este sistema (de detecção) foi constituída de um duplo-T, como está destacado na Figura 2a. Na Figura 2b está apresentado o esquema dos microcanais com o posicionamento dos eletrodos (e1 e e2 - em detalhe) sobre o microcanal de separação (isolados do contato com o microcanal através da espessura do filme de poliéster).[041] Figure 2 shows two images of the projected microdevice. Figure 2a shows the scheme of the injection and separation microchannels. The separation microchannel is delimited by points 1 and 4. In turn, the injection microchannel is delimited by points 2 and 3. The geometry of the injection microchannel is extremely important for any quantitative analysis, as will be discussed below. The geometry used for this (detection) system consisted of a double-T, as highlighted in Figure 2a. Figure 2b shows the microchannel scheme with the positioning of the electrodes (e1 and e2 - in detail) on the separation microchannel (isolated from contact with the microchannel through the thickness of the polyester film).

Exemplo 2: Fabricação dos Eletrodos por litografia [042] Os microeletrodos foram fabricados combinando uma etapa fotolitográfica e uma etapa de deposição metálica, usando filmes de poliéster como substratos.Example 2: Manufacture of Electrodes by lithography [042] The microelectrodes were manufactured combining a photolithographic step and a metallic deposition step, using polyester films as substrates.

[043] O processo de microfabricação dos eletrodos está apresentado na Figura 3, onde: a barra em branco representa o filme de poliéster; em cinza, a camada de fotorresiste; e em preto, o material metálico depositado.[043] The microfabrication process of the electrodes is shown in Figure 3, where: the blank bar represents the polyester film; in gray, the photoresist layer; and in black, the metallic material deposited.

[044] O filme de poliéster, devido a sua flexibilidade, foi fixado em uma placa de vidro para dar maior rigidez facilitando a preparação dos eletrodos. O processo fotolitográfico se resume às etapas de escolha e limpeza do substrato, recobrimento com um material fotossensível (fotorresiste), fotogravação da imagem desejada através da incidência à radiação UV, revelação do padrão fotogravado e corrosão do material. Como a utilização deste processo se fez apenas para a fabricação de microeletrodos planares, a etapa de corrosão não foi necessária nesta etapa.[044] The polyester film, due to its flexibility, was fixed on a glass plate to give greater rigidity facilitating the preparation of the electrodes. The photolithographic process is limited to the stages of choosing and cleaning the substrate, covering with a photosensitive material (photoresist), photogravure of the desired image through the incidence of UV radiation, revelation of the photogravure pattern and corrosion of the material. As this process was used only for the manufacture of planar microelectrodes, the corrosion step was not necessary in this step.

[045] Inicialmente, o substrato (filme de poliéster) foi submetido à uma etapa de limpeza (I). O substrato foi, então, revestido (II) com uma camada de[045] Initially, the substrate (polyester film) was subjected to a cleaning step (I). The substrate was then coated (II) with a layer of

Petição 870170085429, de 06/11/2017, pág. 23/47Petition 870170085429, of 11/06/2017, p. 23/47

14/26 fotorresiste positivo (Shipley S1811 - Shipley, Marlborough, MA, EUA). A configuração dos eletrodos, contida em uma máscara, foi transferida com exposição à radiação UV para o fotorresiste positivo (III) e, após a etapa de revelação (IV) uma camada metálica (Ti/Al) foi depositada via sputtering (V). A técnica de sputtering pode ser opcionalmente substituída por deposição de vapor químico. A camada de titânio (20 nm) foi depositada de modo a garantir uma melhor aderência da camada de alumínio (150 nm) com o substrato. Para evitar problemas de aderência do metal, antes da metalização os substratos foram submetidos a um plasma de oxigênio por 4 minutos com o objetivo de eliminar qualquer material orgânico. Ao remover o fotorresiste com acetona, os eletrodos foram facilmente obtidos (VI), desde que tenham aderido perfeitamente na superfície do substrato. A remoção da camada de fotorresiste e conseqüente obtenção dos eletrodos é denominada de lift-off. O alumínio (material usado na construção dos eletrodos) foi escolhido devido seu baixo custo comparado a outros materiais. No entanto, materiais como o ouro (Au), platina (Pt), paládio (Pd), carbono (C), cobre (Cu), prata (Ag), níquel (Ni) ou mesmo cromo (Cr) podem ser depositados através do mesmo procedimento. A fabricação de eletrodos de Au, Pt, C, Ni, Ag e Cr sobre filmes de poliéster é atrativa não só para aplicações em microchips de separação, mas também como biosensores descartáveis. Esta tecnologia poderia reduzir significativamente o custo dos protótipos utilizados para controle da taxa de glicose no sangue e outros diagnósticos clínicos, por exemplo,14/26 positive photoresist (Shipley S1811 - Shipley, Marlborough, MA, USA). The configuration of the electrodes, contained in a mask, was transferred with exposure to UV radiation to the positive photoresist (III) and, after the development stage (IV), a metallic layer (Ti / Al) was deposited via sputtering (V). The sputtering technique can optionally be replaced by chemical vapor deposition. The titanium layer (20 nm) was deposited in order to guarantee a better adhesion of the aluminum layer (150 nm) with the substrate. To avoid problems with metal adherence, before metallization the substrates were subjected to an oxygen plasma for 4 minutes in order to eliminate any organic material. When removing the photoresist with acetone, the electrodes were easily obtained (VI), as long as they have adhered perfectly to the substrate surface. The removal of the photoresist layer and consequent obtaining of the electrodes is called lift-off. Aluminum (material used in the construction of the electrodes) was chosen due to its low cost compared to other materials. However, materials such as gold (Au), platinum (Pt), palladium (Pd), carbon (C), copper (Cu), silver (Ag), nickel (Ni) or even chromium (Cr) can be deposited through the same procedure. The manufacture of Au, Pt, C, Ni, Ag and Cr electrodes on polyester films is attractive not only for applications in separation microchips, but also as disposable biosensors. This technology could significantly reduce the cost of the prototypes used to control blood glucose levels and other clinical diagnoses, for example,

Limpeza dos substratosCleaning the substrates

A etapa de limpeza dos substratos consistiu, inicialmente, no desengraxamento orgânico (acetona, metanol e 2-propanol) seguida pela lavagem com uma solução piranha H2SO4/H2O2 (2:1) durante 30 minutos. Esta etapa foi realizada de modo a remover os resíduos orgânicos e promover uma melhor aderência do fotorresiste com o substrato. Após cada uma das etapas utilizando solução ácida, as amostras foram lavadas, em abundância, com água deionizada e secas com nitrogênio ultra-puro.The substrate cleaning step initially consisted of organic degreasing (acetone, methanol and 2-propanol) followed by washing with a piranha H 2 SO 4 / H 2 O 2 solution (2: 1) for 30 minutes. This step was carried out in order to remove organic residues and promote a better adhesion of the photoresist to the substrate. After each step using an acid solution, the samples were washed, in abundance, with deionized water and dried with ultra-pure nitrogen.

SpinningSpinning

O recobrimento dos substratos com material fotossensível foi efetuado através do uso de um spinner. O spinner é um dispositivo mecânico utilizado para espalhar soluções viscosas de uma maneira uniforme resultando em um filme ultraPetição 870170085429, de 06/11/2017, pág. 24/47The substrates were coated with photosensitive material using a spinner. The spinner is a mechanical device used to spread viscous solutions in a uniform manner resulting in an ultraPetition film 870170085429, from 11/06/2017, p. 24/47

15/26 fino. Este dispositivo opera a uma alta rotação, está acoplado a um sistema de vácuo e a espessura dos filmes é determinada de acordo com uma curva de calibração do material. O tempo de spinning depende da característica do material sensível à radiação e também da espessura desejada. Nos experimentos realizados foi utilizado o fotorresiste positivo S1811, o qual possui uma transparência ótica baixa que faz dele idealmente apropriado para filmes finos. A etapa de spinning foi realizada a 4000 rpm durante 30 s, obtendo uma espessura de aproximadamente 1 μm.15/26 thin. This device operates at a high speed, is coupled to a vacuum system and the thickness of the films is determined according to a material calibration curve. The spinning time depends on the characteristic of the radiation sensitive material and also on the desired thickness. In the experiments performed, the S1811 positive photoresist was used, which has a low optical transparency that makes it ideally suited for thin films. The spinning step was performed at 4000 rpm for 30 s, obtaining a thickness of approximately 1 μm.

FotogravaçãoPhotogravure

Após o espalhamento do fotorresiste foi realizada a etapa de pré-bake antes da etapa de fotogravação. A amostra foi colocada sobre uma chapa aquecedora a 65 °C durante 5 min e em seguida em outra chapa aquecedora a 95 °C durante 15 min. A amostra foi colocada novamente na chapa aquecedora a 65 °C durante outros 5 min. Este procedimento ajuda a reduzir o stress térmico. O tempo de pré-bake está diretamente relacionado com a eliminação do solvente contido no fotorresiste. Uma vez retiradas da chapa aquecedora, as amostras ficaram em repouso por 10 min antes de serem exposta à radiação UV. O tempo de exposição está diretamente relacionado com a espessura e o tempo de pré-bake, ao qual o fotorresiste foi exposto. Nos experimentos realizados utilizou-se a Alinhadora Karl Suss MJB 3 UV300. Para uma potência de 10 mW/cm2 foi utilizado um tempo de exposição de 9 s.After the scattering of the photoresist, the pre-bake stage was performed before the photogravure stage. The sample was placed on a hot plate at 65 ° C for 5 min and then on another hot plate at 95 ° C for 15 min. The sample was placed back on the hot plate at 65 ° C for another 5 min. This procedure helps to reduce thermal stress. The pre-bake time is directly related to the elimination of the solvent contained in the photoresist. Once removed from the heating plate, the samples were left to rest for 10 min before being exposed to UV radiation. The exposure time is directly related to the thickness and the pre-bake time, to which the photoresist was exposed. In the experiments carried out, the Karl Suss MJB 3 UV300 Aligner was used. For a power of 10 mW / cm 2, an exposure time of 9 s was used.

RevelaçãoRevelation

Como o S1811 é uma resina termo-ativada, após o processo de exposição, a amostra foi submetida a um tratamento térmico em uma chapa aquecedora a 95 °C, durante 15 min. A amostras ficaram em repouso por 10 min antes de iniciar a etapa de revelação. A etapa de revelação é necessária para remover o fotorresiste que recebeu radiação, pois sendo um fotorresiste positivo, as regiões irradiadas com radiação UV tornam-se solúveis em solvente orgânico e podem ser removidas facilmente. As áreas não irradiadas permanecem intactas (polimerizadas).As S1811 is a thermo-activated resin, after the exposure process, the sample was subjected to a heat treatment on a heating plate at 95 ° C, for 15 min. The samples were left to rest for 10 min before starting the development step. The development step is necessary to remove the photoresist that received radiation, as being a positive photoresist, the regions irradiated with UV radiation become soluble in organic solvent and can be removed easily. The non-irradiated areas remain intact (polymerized).

[046] Foi utilizado o revelador AZ 351, o qual foi colocado em um béquer sob agitação magnética a temperatura ambiente. A amostra foi fixada em um portaPetição 870170085429, de 06/11/2017, pág. 25/47[046] The AZ 351 developer was used, which was placed in a beaker under magnetic stirring at room temperature. The sample was fixed on a Petition holder 870170085429, of 11/06/2017, p. 25/47

16/26 amostra giratório para melhorar a uniformidade do processo. O tempo de revelação utilizado foi igual a 20 s. Após a revelação, o substrato contendo a configuração dos eletrodos foi então lavado com água deionizada e seco com N2.16/26 rotating sample to improve process uniformity. The development time used was 20 s. After development, the substrate containing the electrode configuration was then washed with deionized water and dried with N 2 .

[047] Com a finalidade de reduzir o stress intrínseco do S1811 ao final do processo de fotogravação foi realizada outra etapa de pós-bake (95 °C por 15 min). Após esta etapa, o processo de fotogravação da configuração dos eletrodos estava finalizado.[047] In order to reduce the intrinsic stress of the S1811 at the end of the photogravure process, another post-bake step was performed (95 ° C for 15 min). After this stage, the photoengraving process of the electrode configuration was completed.

[048] O uso deste processo para a construção de eletrodos planares possibilita a projeção e a avaliação de diferentes geometrias, ou mesmo a projeção de um arranjo de eletrodos. Estes fatores representam vantagens adicionais frente ao uso de eletrodos preparados com fitas adesivas de Cu. A Figura 4 apresenta exemplos de diferentes geometrias.[048] The use of this process for the construction of planar electrodes makes it possible to project and evaluate different geometries, or even to project an electrode array. These factors represent additional advantages over the use of electrodes prepared with Cu adhesive tapes. Figure 4 shows examples of different geometries.

Exemplo 3: Fabricação dos Eletrodos por impressão direta [049] O processo litográfico para a fabricação dos eletrodos pode ser opcionalmente substituído pelo processo de impressão direta, similarmente ao processo de fabricação dos microcanais. Neste caso, o esquema impresso define a área dos eletrodos que são formados com deposição via sputtering. Após a deposição metálica, o toner é facilmente removido com uso de acetona ou acetonitrila. Esta alternativa permite a fabricação de máscaras para a fabricação de eletrodos em questão de minutos sem a necessidade de toda a infra-estrutura para as etapas fotolitográficas. Em termos comparativos, a produção das máscaras através do processo convencional (fotolitografia) requer entre 2 e 3 horas, enquanto o processo de impressão direta requer apenas 5-10 minutos.Example 3: Manufacture of the Electrodes by direct printing [049] The lithographic process for the manufacture of the electrodes can be optionally substituted by the direct printing process, similarly to the manufacturing process of the microchannels. In this case, the printed diagram defines the area of the electrodes that are formed with deposition via sputtering. After metal deposition, the toner is easily removed using acetone or acetonitrile. This alternative allows the manufacture of masks for the manufacture of electrodes in a matter of minutes without the need for the entire infrastructure for the photolithographic steps. In comparative terms, the production of the masks through the conventional process (photolithography) requires between 2 and 3 hours, while the direct printing process requires only 5-10 minutes.

Exemplo 4: Integração dos eletrodos/microcanais [050] Como já mencionado, a selagem dos microcanais fabricados em poliéster-toner foi feita através de uma etapa de laminação térmica, usando uma plastificadora de documentos da marca Gazela modelo AC91 230. Em geral, os processos de selagem de microchips de vidro, por exemplo, envolvem altas temperaturas (500-700 oC), são lentos, dispendiosos e requerem ambiente completamente limpo (cleanroom) dependendo do tipo de material que é utilizado. Adicionalmente, o uso deExample 4: Integration of electrodes / microchannels [050] As already mentioned, the sealing of microchannels made of polyester-toner was done through a thermal lamination step, using a document laminator from Gazela model AC91 230. In general, the Sealing processes of glass microchips, for example, involve high temperatures (500-700 o C), are slow, expensive and require a completely clean environment depending on the type of material that is used. Additionally, the use of

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17/26 elevadas temperaturas pode danificar o material condutor durante sua integração, inutilizando o dispositivo.17/26 high temperatures can damage the conductive material during its integration, rendering the device unusable.

[051] Na selagem via laminação térmica o substrato contendo os microcanais impressos e o substrato contendo os eletrodos microfabricados foram alinhados e laminados juntos a 120 °C e a 40 cm min-1, conforme visualizado na Figura 1. Nesta temperatura, ocorre a fusão entre a camada de toner e o filme de poliéster, promovendo uma efetiva vedação dos microcanais, sem danificação dos eletrodos.[051] When sealing via thermal lamination, the substrate containing the printed microchannels and the substrate containing the microfabricated electrodes were aligned and laminated together at 120 ° C and 40 cm min -1 , as shown in Figure 1. At this temperature, the melting occurs between the toner layer and the polyester film, promoting an effective sealing of the microchannels, without damaging the electrodes.

[052] Durante a etapa de laminação, a face do filme de poliéster contendo os eletrodos foi cuidadosamente colocada de modo a ficar sem contato com o microcanal, ou seja, os eletrodos ficaram isolados do microcanal pela própria espessura do filme de poliéster (~ 100 pm). A laminação não provoca nenhum tipo de dano aos eletrodos aderidos. Uma das grandes vantagens do uso da laminação térmica para integrar os microeletrodos aos microcanais fabricados em poliéster-toner é que há a possibilidade de utilização destes eletrodos para outros modos de detecção eletroquímicos. Eletrodos para detecção amperométrica e suas derivações, condutométrica com contato, voltamétrica ou potenciométrica podem ser perfeitamente fabricados sobre o filme de poliéster e integrados com os microcanais. Como neste caso os modos de detecção citados requerem contato com a solução, basta posicionar a face dos eletrodos em contato com o microcanal, antes da laminação.[052] During the lamination step, the face of the polyester film containing the electrodes was carefully placed so as to be out of contact with the microchannel, that is, the electrodes were isolated from the microchannel by the very thickness of the polyester film (~ 100 pm). The lamination does not cause any damage to the adhered electrodes. One of the great advantages of using thermal lamination to integrate microelectrodes with microchannels made of polyester-toner is that there is the possibility of using these electrodes for other electrochemical detection modes. Electrodes for amperometric detection and their derivations, conductometric with contact, voltammetric or potentiometric can be perfectly manufactured on the polyester film and integrated with the microchannels. As in this case, the aforementioned detection modes require contact with the solution, just position the electrode face in contact with the microchannel, before lamination.

[053] A idealização destes microchips com eletrodos integrados torna possível a produção em massa destes protótipos, sem perder a precisão no posicionamento dos eletrodos. Além disso, a projeção de diferentes geometrias bem como a fabricação de arranjo de eletrodos em série enriquece, conforme visualizado na Figura 4, a consolidação deste processo. O custo destes microchips integrados foi calculado com base nos valores de mercado dos filmes de poliéster, cartuchos de toner e alvos de alumínio. A estimativa é de que cada protótipo custe, no máximo, R$ 0,20 (vinte centavos de real). Para efeitos comparativos, microchips integrados, fabricados em vidro, custam em torno de € 500 (quinhentos euros) cada[053] The idealization of these microchips with integrated electrodes makes it possible to mass produce these prototypes, without losing precision in the positioning of the electrodes. In addition, the projection of different geometries as well as the manufacture of electrode array in series enriches, as shown in Figure 4, the consolidation of this process. The cost of these integrated microchips was calculated based on the market values of polyester films, toner cartridges and aluminum targets. It is estimated that each prototype will cost a maximum of R $ 0.20 (twenty cents of reais). For comparative purposes, integrated microchips, made of glass, cost around € 500 (five hundred euros) each

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18/26 unidade (segundo cotação realizada recentemente junto a Micronit Microcfluidics).18/26 unit (according to a quotation made recently with Micronit Microcfluidics).

[054] Além da simplicidade, rapidez e o baixo custo dos protótipos fabricados, outra grande vantagem é que muitos dispositivos podem ser fabricados em paralelo em todas as etapas envolvidas. Na projeção dos microcanais, desde que uma folha tamanho carta ou A4 seja usada, dezenas de microestruturas podem ser impressas em uma única folha. De maneira análoga, dezenas de substratos podem ser submetidos em paralelo para deposição metálica (via sputtering), dependendo do tamanho da câmara de deposição. Na etapa de laminação, última etapa envolvida na fabricação destes protótipos, dependendo do tamanho da plastificadora, vários microchips podem ser laminados também em paralelo.[054] In addition to the simplicity, speed and low cost of the manufactured prototypes, another great advantage is that many devices can be manufactured in parallel at all stages involved. In the projection of microchannels, as long as a letter or A4 size sheet is used, dozens of microstructures can be printed on a single sheet. Similarly, dozens of substrates can be submitted in parallel for metallic deposition (via sputtering), depending on the size of the deposition chamber. In the lamination stage, the last stage involved in the manufacture of these prototypes, depending on the size of the laminator, several microchips can also be laminated in parallel.

[055] Estas vantagens estimulam a produção em massa, reduzem o custo unitário e também o tempo de fabricação. Além disso, a invenção passa a ser industrializável e sua construção não fica dependente da habilidade técnica do usuário para o posicionamento dos eletrodos de forma manual, ou artesanal.[055] These advantages stimulate mass production, reduce unit cost and also reduce manufacturing time. In addition, the invention becomes industrializable and its construction is not dependent on the user's technical ability to position the electrodes manually, or handcrafted.

[056] A Figura 5 representa um esquema simplificado do processo de microfabricação utilizado na presente invenção, onde (A) fabricação dos microcanais através do processo de impressão direta; (B) preparação dos eletrodos sobre o filme de poliéster (face superior); (C) alinhamento do filme de poliéster perfurado (contendo os eletrodos) e o filme de poliéster com os microcanais impressos antes da etapa de laminação; 1: filmes de poliéster; 2: microcanais impressos sobre o filme de poliéster; 3: eletrodos microfabricados sobre o filme de poliéster; e (a) filme de poliéster; (b) microcanais impressos; (c) filme de poliéster; (d) eletrodos microfabricados; (e) filme de poliéster perfurado; (f) microcanais impressos.[056] Figure 5 represents a simplified scheme of the microfabrication process used in the present invention, where (A) microchannel fabrication through the direct printing process; (B) preparation of the electrodes on the polyester film (upper side); (C) alignment of the perforated polyester film (containing the electrodes) and the polyester film with the printed microchannels before the lamination step; 1: polyester films; 2: microchannels printed on the polyester film; 3: microfabricated electrodes on the polyester film; and (a) polyester film; (b) printed microchannels; (c) polyester film; (d) microfabricated electrodes; (e) perforated polyester film; (f) printed microchannels.

[057] As Figuras 6A e 6B apresentam um esquema do microdispositivo fabricado em poliéster-toner, onde: I, microcanal para introdução da amostra; II, microcanal de separação analítica. 1, 2, 3 e 4 representam os reservatórios para amostra, tampão, descarte da amostra e destarte do tampão, respectivamente. Os eletrodos para conexão com o[057] Figures 6A and 6B show a schematic of the microdevice made of polyester-toner, where: I, microchannel for introducing the sample; II, analytical separation microchannel. 1, 2, 3 and 4 represent the sample, buffer, sample disposal and buffer reservoirs, respectively. The electrodes for connection to the

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19/26 gerador de sinais e com o circuito do detector estão representados por 5 e 6, respectivamente.19/26 signal generator and the detector circuit are represented by 5 and 6, respectively.

Exemplo 5: Detecção Condutométrica sem Contato [058] O esquema [Fracassi da Silva, J.A.; Guzman, N.; do Lago, C.L. J. Chromatogr. A, v.942, p.249-255, 2002] de funcionamento do detector condutométrico sem contato está ilustrado no diagrama de blocos da Figura 7. A um dos microeletrodos planares é aplicado um sinal alternado de alta freqüência usando um gerador de sinal. Ao aplicar esse sinal é gerada uma corrente, a qual é transmitida pelo conversor corrente/tensão (i/e) refletindo todos os possíveis caminhos percorridos pelo sinal. Uma vez que os parâmetros geométricos da cela de detecção sejam mantidos constantes, a variação de corrente obtida reflete diretamente às variações de composição da solução no interior do microcanal. Deste modo, quanto menor a resistência da solução, ou seja, maior a condutância, maior será a corrente registrada.Example 5: Conductometric Detection without Contact [058] The scheme [Fracassi da Silva, J.A .; Guzman, N .; do Lago, C.L. J. Chromatogr. A, v.942, p.249-255, 2002] of operation of the non-contact conductometric detector is illustrated in the block diagram of Figure 7. An alternating high frequency signal is applied to one of the planar microelectrodes using a signal generator. When applying this signal, a current is generated, which is transmitted by the current / voltage converter (i / e) reflecting all possible paths taken by the signal. Once the geometric parameters of the detection cell are kept constant, the current variation obtained directly reflects variations in the composition of the solution inside the microchannel. Thus, the lower the resistance of the solution, that is, the greater the conductance, the greater the current recorded.

[059] Após a transformação do sinal de corrente em tensão, pelo conversor i/e, segue-se a retificação do sinal em meia-onda. O sinal resultante é filtrado em um filtro RC (passa-baixas) e finalmente passa por uma etapa de amplificação e compensação da linha de base (Vos). O sinal DC resultante (Vs) é aplicado diretamente à entrada da interface serial, usada para a aquisição de dados em sistema operacional, preferencialmente Linux (distribuição Slacker).[059] After the current signal is transformed into voltage, using the i / e converter, the signal is rectified in half-wave. The resulting signal is filtered through an RC (low-pass) filter and finally goes through a baseline amplification and compensation step (Vos). The resulting DC signal (Vs) is applied directly to the serial interface input, used for data acquisition in the operating system, preferably Linux (Slacker distribution).

[060] A corrente medida pelo circuito eletrônico reflete a impedância total do sistema. A impedância, por sua vez, é a combinação das reatâncias capacitivas da parece do capilar (Xw), intereletrodos (Xo) e a resistência da solução (Rs), e é melhor expressa em termos do inverso da impedância complexa: a admitância complexa (Y):[060] The current measured by the electronic circuit reflects the total impedance of the system. The impedance, in turn, is the combination of the capacitive reactances of the capillary (X w ), inter-electrodes (X o ) and the resistance of the solution (R s ), and is best expressed in terms of the inverse of the complex impedance: a complex admittance (Y):

Y = G + jB =Y = G + jB =

R_, Λ2 + Xw (Xo + Xw) + JR_, Λ 2 + Xw (Xo + Xw) + J

Rs + XwR s + Xw

Xo (Rs2 + Xw2) (Eq. 5) [061] A parte real da admitância é chamada de condutância (G), e não deve ser confundida com a condutância da solução no interior do canal. À parte imaginária, dá-se o nome de susceptância (B). O módulo da admitância, que é proporcional à corrente medida, é dado por:Xo (Rs 2 + Xw 2 ) (Eq. 5) [061] The real part of the admittance is called conductance (G), and should not be confused with the conductance of the solution inside the channel. The imaginary part is called susceptibility (B). The admittance module, which is proportional to the measured current, is given by:

\R 2 Xo 2 + R2 + Xw (Xo + Xw )f\ R 2 X o 2 + R 2 + Xw (Xo + Xw) f

Xo (Rs2 + Xw2) (Eq. 6)Xo (Rs 2 + Xw 2 ) (Eq. 6)

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20/26 [062] Ao trabalhar com valores fixos de freqüência de operação, mantendo a geometria da cela oscilométrica e ignorando as variações de capacitância (ou mais corretamente de constante dielétrica) influenciadas pela temperatura, as variações na admitância Y serão devidas às variações na condutividade na solução. Gerador de sinal [063] O sinal de excitação para o circuito do C4D foi gerado a partir de um gerador de funções MFG 4202 (Minipa, São Paulo, SP). O gerador digital é capaz de gerar formas de onda senoidal, quadrada e triangular na faixa de freqüência de 0,2 Hz a 2 MHz, com ajuste de amplitude (tensão máxima de 20 Vpp) e simetria da onda, visores digitais com 5 dígitos para freqüência e 3 dígitos para amplitude e impedância de saída de 50 Ω.20/26 [062] When working with fixed values of operating frequency, maintaining the geometry of the oscillometric cell and ignoring the capacitance variations (or more correctly of the dielectric constant) influenced by the temperature, the variations in the Y admittance will be due to the variations in the conductivity in the solution. Signal generator [063] The excitation signal for the C 4 D circuit was generated from an MFG 4202 function generator (Minipa, São Paulo, SP). The digital generator is capable of generating sine, square and triangular waveforms in the frequency range of 0.2 Hz to 2 MHz, with amplitude adjustment (maximum voltage of 20 V pp ) and wave symmetry, digital displays with 5 digits for frequency and 3 digits for amplitude and 50 Ω output impedance.

Circuito eletrônico [064] O circuito do detector, mostrado nas Figuras 8 e 9, foi montado em dois módulos, conforme visualizado na Figura 7. No primeiro módulo (Figura 8) , a cela de detecção, o estágio de conversão corrente/tensão (i/e), o retificador e o filtro RC foram colocados em uma única placa utilizando-se a tecnologia de montagem em superfície (SMD, surface mounted devices). Uma blindagem (caixa de alumínio e PDMS) foi colocada em torno desta para minimizar a captação de ruído. No segundo módulo (Figura 9), foram colocados os estágios finais de amplificação e compensação da linha base, bem como a fonte de alimentação do circuito.Electronic circuit [064] The detector circuit, shown in Figures 8 and 9, was assembled in two modules, as shown in Figure 7. In the first module (Figure 8), the detection cell, the current / voltage conversion stage ( i / e), the rectifier and the RC filter were placed on a single plate using surface mounted devices (SMD). A shield (aluminum box and PDMS) was placed around it to minimize the capture of noise. In the second module (Figure 9), the final stages of amplification and compensation of the baseline were placed, as well as the power supply of the circuit.

Exemplo 6: Sistema de aquisição de dados [065] O sistema de aquisição de dados foi desenvolvido usando uma porta serial RS232 como interface. Todo o desenvolvimento foi feito no sistema operacional Linux e o software foi programado através do Borland Kylix 3 utilizandose as linguagens C e C++. O software desenvolvido foi nomeado de MICSENS. Todo o sistema é controlado através de um microcomputador Pentium 233 MHz, 32 Mb de memória RAM e HD de 4,0 Gb. O sistema desenvolvido para aquisição de dados do C4D foi também foi programado, com auxílio de uma microcontroladora, para controlar os potenciais elétricos aplicados pela fonte de alta tensão. Com isso, os potenciais para introdução e separação da amostra dentro dos microcanais foram aplicados de maneira automatizada.Example 6: Data acquisition system [065] The data acquisition system was developed using an RS232 serial port as an interface. All development was done on the Linux operating system and the software was programmed through Borland Kylix 3 using C and C ++ languages. The software developed was named MICSENS. The entire system is controlled using a Pentium 233 MHz microcomputer, 32 Mb of RAM and 4.0 Gb HD. The system developed for data acquisition of the C 4 D was also programmed, with the aid of a microcontroller, to control the electrical potentials applied by the high voltage source. Thus, the potentials for introducing and separating the sample into the microchannels were applied in an automated manner.

Exemplo 7: Aplicabilidade [066] A aplicabilidade destes microdispositivos com eletrodos integrados, e completamente descartáveis, foi avaliada com separações eletroforéticas de uma mistura de cátions inorgânicos (K+, Na+ e Li+). Embora diferentes geometriasExample 7: Applicability [066] The applicability of these microdevices with integrated electrodes, and completely disposable, was evaluated with electrophoretic separations from a mixture of inorganic cations (K +, Na + and Li +). Although different geometries

Petição 870170085429, de 06/11/2017, pág. 30/47Petition 870170085429, of 11/06/2017, p. 30/47

21/26 tenham sido projetadas, apenas os resultados de uma delas serão apresentados. O microssistema utilizado consistiu de dois eletrodos (largura de 750 μm) para detecção, configurados na direção anti-paralela, espaçados por 750 μm e posicionados a 5 mm do reservatório de descarte do tampão.21/26 have been projected, only the results of one of them will be presented. The microsystem used consisted of two electrodes (750 μm wide) for detection, configured in the anti-parallel direction, spaced by 750 μm and positioned 5 mm from the buffer disposal reservoir.

[067] Inicialmente, os canais foram preenchidos com solução (MES/His 20 mmol L'1, pH 6,0) através do fenômeno de capilaridade. Após o preenchimento, um potencial de 1,0 kV foi aplicado momentaneamente ao microcanal de separação até estabilização da linha de base. Em seguida, otimizaram-se as condições de detecção (sinal de saída em função da freqüência e amplitude da onda senoidal aplicada) antes de iniciar os experimentos eletroforéticos. A Figura 10 apresenta algumas curvas do sinal dc em função da freqüência e da amplitude da onda senoidal, parâmetros que podem ser otimizados em cada sistema.[067] Initially, the channels were filled with solution (MES / His 20 mmol L ' 1 , pH 6.0) through the capillarity phenomenon. After filling, a 1.0 kV potential was applied momentarily to the separation microchannel until the baseline stabilized. Then, the detection conditions were optimized (output signal depending on the frequency and amplitude of the applied sine wave) before starting the electrophoretic experiments. Figure 10 presents some dc signal curves as a function of the frequency and amplitude of the sine wave, parameters that can be optimized in each system.

[068] O valor absoluto da linha de base (Vdc) foi monitorado, por aproximadamente 60 s, com o canal preenchido com o eletrólito de corrida. Os experimentos foram realizados numa faixa de freqüência de 100 a 900 kHz e com uma faixa de amplitude de 1-10 Vpp. A Figura 10a mostra o sinal da linha de base como função da freqüência de operação para diferentes amplitudes. O sinal da linha de base em função da amplitude da onda senoidal, para diferentes freqüências, está apresentado na Figura 10b.[068] The absolute value of the baseline (V dc ) was monitored, for approximately 60 s, with the channel filled with the running electrolyte. The experiments were carried out in a frequency range of 100 to 900 kHz and with an amplitude range of 1-10 V pp . Figure 10a shows the baseline signal as a function of the operating frequency for different amplitudes. The baseline signal as a function of the amplitude of the sine wave, for different frequencies, is shown in Figure 10b.

[069] Como se pode observar na Figura 10a, para cada valor de amplitude há uma resposta máxima indicando sua melhor freqüência de operação. Este ponto é deslocado para menores freqüências quando a amplitude da onda senoidal é aumentada. Quando observado o sinal de resposta em função da amplitude (Figura 10b) observa-se uma dependência linear para baixas amplitudes. Para a curva construída na freqüência de 400 kHz, a linearidade é observada até aproximadamente 8 Vpp. Esta dependência linear é reduzida para freqüências maiores. Em resumo, ambas as figuras mostram que para uma onda de amplitude igual a 10 Vpp a freqüência de 400 kHz é a melhor escolha. Logo, para os demais experimentos estas condições foram escolhidas como condições padrão. Nestas condições iniciaram-se os experimentos eletroforéticos.[069] As can be seen in Figure 10a, for each amplitude value there is a maximum response indicating its best operating frequency. This point is shifted to lower frequencies when the amplitude of the sine wave is increased. When the response signal is observed as a function of amplitude (Figure 10b), a linear dependence for low amplitudes is observed. For the curve constructed at 400 kHz, linearity is observed up to approximately 8 Vpp. This linear dependency is reduced for higher frequencies. In summary, both figures show that for a wave of amplitude equal to 10 Vpp, the frequency of 400 kHz is the best choice. Therefore, for the other experiments, these conditions were chosen as standard conditions. In these conditions, electrophoretic experiments began.

[070] Para os experimentos eletroforéticos, há a necessidade de um controle eletrocinético nos microcanais. A Figura 11 apresenta um esquema do sistema operacional. Na Figura 11A está representada a configuração dos microdispositivos. A configuração é constituída, basicamente, de dois microcanais para introdução da amostra (I) e separação analítica (II). No microcanal de injeção,[070] For electrophoretic experiments, there is a need for electrokinetic control in microchannels. Figure 11 shows an outline of the operating system. Figure 11A shows the configuration of the microdevices. The configuration consists, basically, of two microchannels for sample introduction (I) and analytical separation (II). In the injection microchannel,

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22/26 configurado na forma de um duplo-T, os pontos 1 e 3 indicam os reservatórios da amostra e de descarte da amostra, respectivamente. Por outro lado, os pontos 2 e 4, no canal de separação indicam os reservatórios para o tampão de corrida e o de descarte do tampão, respectivamente. O ponto (III), em destaque, representa a região onde os eletrodos de detecção são posicionados.22/26 configured as a double-T, points 1 and 3 indicate the sample and sample disposal reservoirs, respectively. On the other hand, points 2 and 4, in the separation channel indicate the reservoirs for the running buffer and the disposal buffer, respectively. Point (III), highlighted, represents the region where the detection electrodes are positioned.

[071] As separações eletroforéticas foram realizadas após a estabilização da linha de base. A amostra, adicionada no reservatório 1 (ver Figura 11B), foi introduzida eletrocineticamente sob a aplicação de uma diferença de potencial de 1,0 kV/10 s entre os reservatórios 1 e 3. Após este tempo (10 s) todo o microcanal de injeção é preenchido com amostra (ver Figura 11C). O plug da amostra, definido pela geometria em forma de duplo-T, foi deslocado na direção do detector ao aplicar a diferença de potencial entre os reservatórios 2 e 4 (ver Figura 11D). Dessa maneira, os analitos são separados de acordo com sua mobilidade eletroforética e detectados com o C4D. O volume correspondente ao plug de injeção, definido geometricamente pelo duplo-T, é igual a 270 pL nesta geometria). Na Figura 11D, os pontos indicados por e1 e e2 indicam os eletrodos que são conectados ao gerador de sinais e ao circuito eletrônico, respectivamente.[071] Electrophoretic separations were performed after stabilization of the baseline. The sample, added to reservoir 1 (see Figure 11B), was introduced electrokinetically under the application of a potential difference of 1.0 kV / 10 s between reservoirs 1 and 3. After this time (10 s) the entire microchannel of injection is filled with sample (see Figure 11C). The sample plug, defined by the double-T geometry, was moved in the direction of the detector when applying the potential difference between reservoirs 2 and 4 (see Figure 11D). In this way, the analytes are separated according to their electrophoretic mobility and detected with C 4 D. The volume corresponding to the injection plug, defined geometrically by the double-T, is equal to 270 pL in this geometry). In Figure 11D, the points indicated by e1 and e2 indicate the electrodes that are connected to the signal generator and the electronic circuit, respectively.

[072] Para uma melhor visualização do controle eletrocinético nos microcanais, a Figura 12 mostra uma seqüência de imagens capturadas, em tempo real, de modo a apresentar o fenômeno eletrocinético nas etapas de preenchimento do canal de injeção e introdução do plug da amostra no microcanal de separação. Estas imagens foram capturadas com auxílio de um microscópio óptico equipado com uma câmera CCD (charge coupled device). Para estes experimentos, uma solução 20 mmol L-1 de fosfato de potássio, pH 7,0, foi utilizada como solução eletrolítica. Para a visualização das imagens, 20 mg do corante azul de metileno foram dissolvidos em 1 mL da solução eletrolítica. As imagens A, B e C foram capturadas após 1, 5 e 10 s, respectivamente, sob aplicação de um potencial elétrico no canal de injeção. As imagens D, E e F foram capturadas após 1, 3 e 5 s, respectivamente sob aplicação de potencial elétrico no canal de separação. O controle eletrocinético foi realizado conforme apresentado na Figura 11. O potencial aplicado, em ambas as etapas, foi igual a 1,0 kV.[072] For a better visualization of the electrokinetic control in the microchannels, Figure 12 shows a sequence of images captured, in real time, in order to present the electrokinetic phenomenon in the steps of filling the injection channel and introducing the sample plug in the microchannel. separation. These images were captured with the aid of an optical microscope equipped with a CCD (charge coupled device) camera. For these experiments, a 20 mmol L -1 solution of potassium phosphate, pH 7.0, was used as an electrolyte solution. To view the images, 20 mg of methylene blue dye were dissolved in 1 mL of the electrolyte solution. Images A, B and C were captured after 1, 5 and 10 s, respectively, under the application of an electrical potential in the injection channel. Images D, E and F were captured after 1, 3 and 5 s, respectively, by applying electrical potential in the separation channel. Electrokinetic control was performed as shown in Figure 11. The applied potential, in both stages, was equal to 1.0 kV.

[073] Com estes parâmetros pré-determinados, realizou-se a separação eletroforética da mistura dos cátions inorgânicos (K+, Na+ e Li+) como eletrólito, sob aplicação de um campo elétrico igual a 250 V cm-1, usando o tampão MES/His 20 mmol L-1, pH 6,0, injeção de 1,0 kV/10 s, campo elétrico de 250 V cm-1,[073] With these pre-determined parameters, the electrophoretic separation of the mixture of inorganic cations (K + , Na + and Li + ) was performed as electrolyte, under the application of an electric field equal to 250 V cm -1 , using the MES / His buffer 20 mmol L -1 , pH 6.0, 1.0 kV / 10 s injection, 250 V cm -1 electric field,

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23/26 freqüência de operação de 400 kHz, 10 Vpp, e um dos eletroferogramas resultantes está apresentado na Figura 13. Apesar de apresentar um baixo custo de produção por unidade mais de 50 eletroferogramas foram registrados usando um único protótipo. No eletroferograma apresentado, a mistura equimolar dos cátions foi preparada numa concentração igual a 25 μmol L-1. Pode-se observar que os três analitos foram eficientemente separados em, aproximadamente, 75 s. Para o eletroferograma apresentado a resolução entre os picos do K+ e Na+ foi igual a 1,7 e entre os picos do Na+ e Li+ foi igual a 1,4.23/26 operating frequency of 400 kHz, 10 V pp , and one of the resulting electropherograms is shown in Figure 13. Despite presenting a low production cost per unit, more than 50 electropherograms were registered using a single prototype. In the electropherogram shown, the equimolar mixture of cations was prepared in a concentration equal to 25 μmol L -1 . It can be seen that the three analytes were efficiently separated in approximately 75 s. For the electropherogram shown, the resolution between the K + and Na + peaks was 1.7 and between the Na + and Li + peaks it was 1.4.

[074] Embora em eletroforese convencional a introdução da amostra seja realizada por ações eletrocinéticas e/ou hidrodinâmicas, em sistemas miniaturizados esta etapa se faz principalmente por processos eletrocinéticos [Chen, G.; Wang, J. Analyst, v. 129, p.507-511, 2004; Fang, Q. Anal. Bioanal. Chem., v.378, p.49-51, 2004], embora já existam alguns trabalhos com injeção hidrodinâmica [Backofen, U.; Matysik, F-M.; Lunte, C.E. Anal. Chem., v.74, p.40544059, 2002; Solignac, D.; Gijs, M.A.M. Anal. Chem., v.75, p.1652-1657, 2003]. O sistema de introdução da amostra é uma das etapas mais importantes do processamento analítico desenvolvido em dispositivos microfluídicos. Tal importância se deve ao fato de que as características do plug de amostra, formado pela intersecção dos canais, determinarão a qualidade da separação analítica. Além disso, para um estudo quantitativo há a necessidade de uma boa repetibilidade das injeções. Este é um ponto crítico e problemas relacionados à repetibilidade da injeção eletrocinética têm sido observados [de Jesus, D.P.; BritoNeto, J.G., do Lago, C.L.; In: 13° Encontro Anual de Química Analítica. Livro de Resumos. Niterói, 2005. ref.H-057].[074] Although in conventional electrophoresis the introduction of the sample is performed by electrokinetic and / or hydrodynamic actions, in miniaturized systems this step is done mainly by electrokinetic processes [Chen, G .; Wang, J. Analyst, v. 129, p.507-511, 2004; Fang, Q. Anal. Bioanal. Chem., V.378, p.49-51, 2004], although there are already some works with hydrodynamic injection [Backofen, U .; Matysik, F-M .; Lunte, C.E. Anal. Chem., V.74, p.40544059, 2002; Solignac, D .; Gijs, M.A.M. Anal. Chem., V.75, p.1652-1657, 2003]. The sample introduction system is one of the most important steps in the analytical processing developed in microfluidic devices. Such importance is due to the fact that the characteristics of the sample plug, formed by the intersection of the channels, will determine the quality of the analytical separation. In addition, for a quantitative study there is a need for good repeatability of injections. This is a critical point and problems related to the repeatability of electrokinetic injection have been observed [de Jesus, D.P .; BritoNeto, J.G., do Lago, C.L .; In: 13th Annual Meeting of Analytical Chemistry. Book of Abstracts. Niterói, 2005. ref.H-057].

[075] Diferentes alternativas foram estudadas de modo a avaliar qual era a melhor metodologia para realizar a etapa de injeção eletrocinética nos microchips. A alternativa que forneceu resultados satisfatórios consistiu de uma etapa de limpeza (clean-up) com o próprio tampão de corrida (MES/His 20 mmol L'1, pH 6,0) entre as subseqüentes injeções. Em outras palavras, após cada separação eletroforética realizada o canal de injeção era limpo com solução tampão. A etapa de limpeza foi monitorada com o sinal do C4D e também pela corrente eletroforética nos microcanais. Com esse procedimento, uma série de 10 injeções foi realizada com a etapa de limpeza e outra série de 10 injeções foi realizada sem a etapa de limpeza para comparação dos resultados. O analito utilizado, em ambas as séries, foi o K+ na concentração de 75 μmol L-1, o qual apresenta alta mobilidade[075] Different alternatives were studied in order to assess what was the best methodology for performing the electrokinetic injection stage in microchips. The alternative that provided satisfactory results consisted of a cleaning step (clean-up) with the running buffer itself (MES / His 20 mmol L ' 1 , pH 6.0) between the subsequent injections. In other words, after each electrophoretic separation performed, the injection channel was cleaned with a buffer solution. The cleaning step was monitored with the C 4 D signal and also by the electrophoretic current in the microchannels. With this procedure, a series of 10 injections was performed with the cleaning step and another series of 10 injections was performed without the cleaning step to compare the results. The analyte used in both series was K + at a concentration of 75 μmol L -1 , which has high mobility

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24/26 eletroforética e é facilmente detectado com o C4D. O plug de injeção, definido pela geometria dos microcanais, foi de apenas 270 pL (V = 150 χ 300 χ 6 μm3).24/26 electrophoretic and is easily detected with C 4 D. The injection plug, defined by the geometry of the microchannels, was only 270 pL (V = 150 χ 300 χ 6 μm 3 ).

[076] Os resultados de ambas as séries estão apresentados na Figura 14. Como pode ser visualizada na Figura 14A, a série de injeções sem a etapa de limpeza apresenta um decréscimo na altura do pico para as primeiras injeções. O desvio padrão relativo (RSD) para a seqüência apresentada foi de aproximadamente 30%. Este decréscimo está relacionado com a formação de um sample stacking no canal de injeção resultando em regiões com diferentes concentrações do analito, e enquanto o plug não ser mobilizado completamente pelo canal o sinal decresce até seu patamar basal.[076] The results of both series are shown in Figure 14. As can be seen in Figure 14A, the series of injections without the cleaning step shows a decrease in the peak height for the first injections. The relative standard deviation (RSD) for the presented sequence was approximately 30%. This decrease is related to the formation of a sample stacking in the injection channel resulting in regions with different concentrations of the analyte, and as long as the plug is not completely mobilized by the channel, the signal decreases to its basal level.

[077] A partir dos dados referentes às simulações ficou claro que se as injeções fossem realizadas sob as mesmas condições, os resultados seriam diferentes. Com a adição da etapa de limpeza, entre as subseqüentes injeções, não foi observado o mesmo decréscimo na altura dos picos (Figura 14B). O clean-up não elimina a presença do fenômeno, apenas permite que o plug de amostra seja introduzido nos microcanais sempre sob as mesmas condições. O RSD para esta nova seqüência foi inferior a 5%.[077] From the data related to the simulations, it was clear that if the injections were performed under the same conditions, the results would be different. With the addition of the cleaning step, between the subsequent injections, the same decrease in peak height was not observed (Figure 14B). The clean-up does not eliminate the presence of the phenomenon, it only allows the sample plug to be inserted into the microchannels always under the same conditions. The RSD for this new sequence was less than 5%.

[078] O sucesso obtido na repetibilidade da injeção eletrocinética nos microcanais possibilitou realizar um primeiro ensaio quantitativo nos microchips caseiros completamente descartáveis. A Figura 13 apresenta um eletroferograma típico para uma mistura de K+, Na+ e Li+ na concentração de 25 μmol L-1 cada e a Figura 15 apresenta uma seqüência de eletroferogramas obtidos em diferentes concentrações (Fig. 15A, onde: (a) 25, (b) 50, (c) 75 e (d) 100 μmol L-1) e também as curvas analíticas para os cátions analisados (Fig. 15B). Os coeficientes de correlação para o K+, Na+ e Li+ foram 0,9985, 0,9976 e 0,9926, respectivamente. A sensibilidade obtida foi de 9,55 (K+), 8,51 (Na+) e (Li+) mV/pmol L-1. A estimativa dos limites de detecção (LD), considerando a razão sinal/ruído igual a 3, foi igual a 3, 4 e 7 μmol L-1 para o K+, Na+ e Li+, respectivamente.[078] The success obtained in the repeatability of the electrokinetic injection in the microchannels made it possible to carry out a first quantitative test in the completely disposable homemade microchips. Figure 13 shows a typical electropherogram for a mixture of K +, Na + and Li + at a concentration of 25 μmol L -1 each and Figure 15 shows a sequence of electropherograms obtained in different concentrations (Fig. 15A, where: (a) 25, (b) 50, (c) 75 and (d) 100 μmol L -1 ) and also the analytical curves for the analyzed cations (Fig. 15B). The correlation coefficients for K +, Na + and Li + were 0.9985, 0.9976 and 0.9926, respectively. The sensitivity obtained was 9.55 (K +), 8.51 (Na +) and (Li +) mV / pmol L -1 . The detection limit (LD) estimate, considering the signal / noise ratio equal to 3, was equal to 3, 4 and 7 μmol L -1 for K +, Na + and Li +, respectively.

[079] Os LD's obtidos para os três cátions em nosso sistema são maiores que os obtidos no sistema de C4D com HV [Tanyanyiwa, J.; Hauser, P.C. Anal.Chem., v.74, p.6378-6382, 2002; Tanyanyiwa, J.; Abad-Villar, E.M.; Fernández-Abedul, T.F.; Costa-Garcia, A.; Hoffmann, W.; Guber, A.E.; Gerlach, A.; Hauser, P.C. Analyst, v.128, p.1019-1024, 2003], e são também maiores do que aqueles apresentados por Pumera e colaboradores [Pumera, M.; Wang, J.; Opekar, F.; Jelínek, I.; Feldman, J.; Lowe, H.; Hardt, S. Anal. Chem., v.74, p.1968-1971,[079] The LD's obtained for the three cations in our system are higher than those obtained in the C 4 D system with HV [Tanyanyiwa, J .; Hauser, PC Anal.Chem., V.74, p.6378-6382, 2002; Tanyanyiwa, J .; Abad-Villar, EM; Fernández-Abedul, TF; Costa-Garcia, A .; Hoffmann, W .; Guber, AE; Gerlach, A .; Hauser, PC Analyst, v.128, p.1019-1024, 2003], and are also greater than those presented by Pumera and collaborators [Pumera, M .; Wang, J .; Opekar, F .; Jelínek, I .; Feldman, J .; Lowe, H .; Hardt, S. Anal. Chem., V.74, p.1968-1971,

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2002]. No entanto, os LD's de nosso sistema são comparáveis com os LD's encontrados para um sistema com a geometria dos eletrodos otimizada [Kubán, P.; Hauser, P.C. Lab Chip, v.5, p.407-415, 2005] e ainda menores do aqueles encontrados com eletrodos microfabricados [Laugere, F.; Guijt, R.M.; Bastemeijer, J.; Steen, G.V.D.; Berthold, A.; Baltussen, E.; Sarro, P.; van Dedem, G.W.K.; Vellekoop, M. Anal. Chem., v.75, p.306-310, 2003; Guijt, R.M.; Baltussen, E.; van der Steen, G.; Frank, H.; Billiet, H.; Schalkhammer, T.; Laugere, F.; Vellekoop, M.; Berthold, A.; Sarro, L.; van Dedem, G.W.K. Electrophoresis, v.22, p.2537-2541, 200; Lichtenberg, J.; Rooiji, N.F.; Verpoorte, E. Electrophoresis, v.23, p.37693776, 2002]. Esse estudo analítico é de extrema importância de modo a estabelecer um método confiável para realizar análises validadas e certificadas.2002]. However, the LD's of our system are comparable to the LD's found for a system with optimized electrode geometry [Kubán, P .; Hauser, P.C. Lab Chip, v.5, p.407-415, 2005] and even smaller than those found with microfabricated electrodes [Laugere, F .; Guijt, R.M .; Bastemeijer, J .; Steen, G.V.D .; Berthold, A .; Baltussen, E .; Sarro, P .; van Dedem, G.W.K .; Vellekoop, M. Anal. Chem., V.75, p.306-310, 2003; Guijt, R.M .; Baltussen, E .; van der Steen, G .; Frank, H .; Billiet, H .; Schalkhammer, T .; Laugere, F .; Vellekoop, M .; Berthold, A .; Sarro, L .; van Dedem, G.W.K. Electrophoresis, v.22, p.2537-2541, 200; Lichtenberg, J .; Rooiji, N.F .; Verpoorte, E. Electrophoresis, v.23, p.37693776, 2002]. This analytical study is extremely important in order to establish a reliable method to carry out validated and certified analyzes.

[080] Para um total de 10 injeções realizadas seqüencialmente, o tempo de migração médio para os cátions K+, Na+ e Li+ foi igual a 37 ± 1, 56 ± 1 e 72 ± 2 s, respectivamente. A eficiência da separação obtida foi calculada em número de pratos. Os valores obtidos para o Li+, Na+ e K+ foram de aproximadamente 18800, 7800 e 11250 pratos/m, respectivamente. Esses valores foram calculados de acordo com a equação 7, considerando tm, o tempo de migração do analito até o detector e w, a largura da base do pico:[080] For a total of 10 injections performed sequentially, the mean migration time for K +, Na + and Li + cations was 37 ± 1, 56 ± 1 and 72 ± 2 s, respectively. The efficiency of the obtained separation was calculated in number of plates. The values obtained for Li +, Na + and K + were approximately 18800, 7800 and 11250 dishes / m, respectively. These values were calculated according to equation 7, considering t m , the migration time from the analyte to the detector ew, the width of the peak base:

N = 1óf 3^} (Eq. 7) [081] O valor teórico para a eficiência, ou a eficiência esperada para a separação, é igual a 2,30*105 pratos/m. O valor teórico foi calculado conforme a equação 8, sendo que Lef e LpUg representam, respectivamente, o comprimento efetivo do canal de separação (3,4 cm) e o comprimento do plug de amostra definido na geometria de duplo-T (300 μm):N = 1óf 3 ^} (Eq. 7) [081] The theoretical value for efficiency, or the expected efficiency for separation, is equal to 2.30 * 10 5 plates / m. The theoretical value was calculated according to equation 8, with L ef and L pUg representing, respectively, the effective length of the separation channel (3.4 cm) and the length of the sample plug defined in the double-T geometry (300 μm):

NT = 16 ef < Lplug J (Eq. 8) [082] Dividindo os valores referentes à eficiência experimental obtida e o valor teórico, os valores encontrados foram 8,2, 3,4 e 4,9 %. Esses valores são bem superiores aos valores obtidos para a separação amperométrica nos microdispositivos de poliéster-toner [Coltro, W.K.T.; Fracassi da Silva, J.A.; Silva, H.D.T.; Richter, E.M.; Furlan, R.; Angnes, L.; do Lago, C.L.; Mazo, L.H., Carrilho, E. Electrophoresis, v.25, p.3832-3838, 2004]. A diferença (superior a 10 %) deve-se ao fato da detecção oscilométrica ser realizada no canal de separação, ou seja,N T = 16 and f < L plug J (Eq. 8) [082] Dividing the values referring to the experimental efficiency obtained and the theoretical value, the values found were 8.2, 3.4 and 4.9%. These values are much higher than the values obtained for the amperometric separation in the polyester-toner microdevices [Coltro, WKT; Fracassi da Silva, JA; Silva, HDT; Richter, EM; Furlan, R .; Angnes, L .; do Lago, CL; Mazo, LH, Carrilho, E. Electrophoresis, v.25, p.3832-3838, 2004]. The difference (greater than 10%) is due to the fact that the oscillometric detection is performed in the separation channel, that is,

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26/26 sobre o canal (on channel). Especialmente no caso da detecção amperométrica, o eletrodo de trabalho foi posicionado na saída do canal de separação (end-channel). No modo de detecção on-channel não há alargamento de banda referente à dispersão na saída do canal, como observado na DA.26/26 about the channel (on channel). Especially in the case of amperometric detection, the working electrode was positioned at the end of the separation channel (end-channel). In the on-channel detection mode, there is no bandwidth expansion referring to the channel outlet, as observed in the DA.

[083] Uma comparação direta entre os resultados obtidos com nossos microchips e aqueles publicados pelos grupos de Wang e Hauser torna-se difícil devido uma série de fatores. Ambos os grupos utilizam microchips comerciais fabricados em vidro ou em PMMA, os quais possuem excelente definição e resolução dos canais. Por outro lado, nossos microchips são fabricados sem “ambiente limpo” e a definição dos canais é completamente dependente da resolução da impressora laser utilizada. Por este fator, a largura e a altura dos microcanais representam as limitações deste processo. A largura considerada “limite” é igual a 150 μm. Com relação à altura, é possível construir microcanais com 6 ou 12 μm. No processo apresentado neste pedido de patente, a fabricação de microcanais com 6 μm de altura foi adotada, na qual uma simples camada de toner foi depositada sobre o filme de poliéster. A fabricação de microcanais com 12 μm de altura podem ser fabricados usando uma dupla camada de toner. Além das desvantagens relacionadas à definição e à resolução dos microcanais, nós acreditamos que os microchips fabricados em poliéster-toner possuem um alto potencial como microchips de análises portáteis e descartáveis para o monitoramento do meio ambiente, diagnósticos clínicos, análises químicas, forenses, de defesa nacional, alimentícias, combustíveis, dentre outras.[083] A direct comparison between the results obtained with our microchips and those published by the Wang and Hauser groups is difficult due to a number of factors. Both groups use commercial microchips made of glass or PMMA, which have excellent definition and resolution of the channels. On the other hand, our microchips are manufactured without a “clean environment” and the definition of the channels is completely dependent on the resolution of the laser printer used. For this reason, the width and height of the microchannels represent the limitations of this process. The width considered “limit” is equal to 150 μm. Regarding the height, it is possible to build microchannels with 6 or 12 μm. In the process presented in this patent application, the manufacture of 6 μm high microchannels was adopted, in which a simple layer of toner was deposited on the polyester film. The manufacture of 12 μm high microchannels can be manufactured using a double layer of toner. In addition to the disadvantages related to the definition and resolution of microchannels, we believe that microchips made of polyester-toner have a high potential as portable and disposable analysis microchips for monitoring the environment, clinical diagnostics, chemical, forensic, defense analyzes national, food, fuel, among others.

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Claims (25)

REIVINDICAÇÕES 1. Microdispositivo multicamada que compreende superfície contendo microcanais de toner, eletrodos para detecção, caracterizado pelo fato de apresentar microcanais com altura preferencial entre 6 e 12 μm arranjados sobre a superfície (i) de modo a criarem uma matriz tridimensional de canais e permitir uma variedade de operações analíticas, pelo menos dois eletrodos fabricados por litografia ou máscara de toner e integrados à superfície (ii) e pelo menos 2 reservatórios para detecção com diferentes geometrias e posicionamentos, os quais são constituídos de material condutor, preferencialmente alumínio, de forma a possibilitar sua aderência sobre o substrato, escolhido entre titânio ou cromo, preferencialmente, titânio.1. Multilayer microdevice comprising a surface containing toner microchannels, electrodes for detection, characterized by the fact that it presents microchannels with preferential height between 6 and 12 μm arranged on the surface (i) in order to create a three-dimensional matrix of channels and allow a variety analytical operations, at least two electrodes manufactured by lithography or toner mask and integrated into the surface (ii) and at least 2 detection tanks with different geometries and positions, which are made of conductive material, preferably aluminum, in order to enable its adhesion on the substrate, chosen from titanium or chromium, preferably titanium. 2. Microdispositivo multicamada de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo fato de o material que constitui os microcanais poder ser escolhido entre toner, toner em diferentes colorações, toner com materiais nanoparticulados magnetizados, materiais nanoparticulados termoplásticos, compósitos poliméricos e ferromagnéticos.2. Multilayer microdevice according to claim 1, characterized in that the material that constitutes the microchannels can be chosen from toner, toner in different colors, toner with magnetized nanoparticulate materials, thermoplastic nanoparticulate materials, polymeric and ferromagnetic composites. 3. Microdispositivo multicamada de acordo com a reivindicação 2 caracterizado pelo fato de o toner poder ser de impressoras ou fotocopiadoras.3. Multilayer microdevice according to claim 2, characterized in that the toner can be from printers or photocopiers. 4. Microdispositivo multicamada de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo fato de o material que constitui as superfícies (i) e (ii) poder ser escolhido entre vidro, poliéster, PMMA, PC, quartzo, silício.4. Multilayer microdevice according to claim 1, characterized in that the material that constitutes the surfaces (i) and (ii) can be chosen from glass, polyester, PMMA, PC, quartz, silicon. 5. Microdispositivo multicamada de acordo com a reivindicação 4 caracterizado pelo fato de o material que constitui as superfícies (i) e (ii) ser poliéster.5. Multilayer microdevice according to claim 4, characterized in that the material that constitutes the surfaces (i) and (ii) is polyester. 6. Microdispositivo multicamada de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo fato de o material condutor preferencial ser escolhido entre alumínio, ouro, platina, paládio, carbono cobre, titânio, cromo, níquel ou prata.6. Multilayer microdevice according to claim 1, characterized in that the preferred conductive material is chosen from aluminum, gold, platinum, palladium, carbon copper, titanium, chromium, nickel or silver. 7. Microdispositivo multicamada de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo fato de os eletrodos integrados poderem ser utilizados para detecção com ou sem contato com os microcanais.7. Multilayer microdevice according to claim 1 characterized by the fact that the integrated electrodes can be used for detection with or without contact with the microchannels. 8. Microdispositivo multicamada de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo fato de apresentarem preferencialmente, quatro reservatórios.8. Multilayer microdevice according to claim 1, characterized by the fact that they preferably have four reservoirs. 9. Microdispositivo multicamada de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo fato de o material que constitui os reservatórios poder ser escolhido entre PVC, polietileno ou qualquer outro material dúctil, maleável e inerte.9. Multilayer microdevice according to claim 1, characterized in that the material that constitutes the reservoirs can be chosen from PVC, polyethylene or any other ductile, malleable and inert material. 10. Processo de preparação de microdispositivo multicamada, conforme definido nas reivindicações 1 a 9, caracterizado por compreender as seguintes etapas:10. Process for preparing a multilayer microdevice, as defined in claims 1 to 9, characterized by comprising the following steps: Petição 870180034489, de 27/04/2018, pág. 20/22Petition 870180034489, of 04/27/2018, p. 20/22 2/3 (a) preparação da superfície (i) contendo microcanais, preferencialmente, por impressão direta;2/3 (a) surface preparation (i) containing microchannels, preferably by direct printing; (b) preparação da superfície (ii) contendo eletrodos integrados, fabricados por litografia ou máscara de toner;(b) surface preparation (ii) containing integrated electrodes, manufactured by lithography or toner mask; (c) integração das superfícies (i) e (ii);(c) integration of surfaces (i) and (ii); (d) inserção de reservatórios no microdispositivo obtidos nas etapas (a) - (c).(d) insertion of reservoirs in the microdevice obtained in steps (a) - (c). 11. Processo de preparação de microdispositivo multicamada de acordo com a reivindicação 10 caracterizado pelo fato de os microcanais preparados na etapa (a) poderem ser obtidos por processo de corrosão, moldagem, prensagem, impressão ou litografia ou processos derivados destes.11. Process for preparing a multilayer microdevice according to claim 10, characterized in that the microchannels prepared in step (a) can be obtained by means of corrosion, molding, pressing, printing or lithography or processes derived therefrom. 12. Processo de preparação de microdispositivo multicamada de acordo com a reivindicação 10 caracterizado pelo fato de o material utilizado na formação dos microcanais poder ser escolhido entre toner, toner em diferentes colorações, toner com materiais nanoparticulados magnetizados, materiais nanoparticulados termoplásticos, compósitos poliméricos e ferromagnéticos, preferencialmente, toner.12. Multilayer microdevice preparation process according to claim 10 characterized by the fact that the material used in the formation of microchannels can be chosen from toner, toner in different colors, toner with magnetized nanoparticulate materials, thermoplastic nanoparticulate materials, polymeric and ferromagnetic composites preferably toner. 13. Processo de preparação de microdispositivo multicamada de acordo com a reivindicação 10 caracterizado pelo fato de os microcanais poderem ser arranjados para criar matriz tridimensional de canais, os quais podem permitir grande variedade de operações analíticas como diluições, reações, concentração, dentre outras.13. Process for preparing a multilayer microdevice according to claim 10, characterized by the fact that the microchannels can be arranged to create a three-dimensional matrix of channels, which can allow a wide variety of analytical operations such as dilutions, reactions, concentration, among others. 14. Processo de preparação de microdispositivo multicamada de acordo com a reivindicação 10 caracterizado pelo fato de o material que constitui as superfícies (i) e (ii) poder ser escolhido entre vidro, poliéster, PMMA, PC, quartzo, silício; preferencialmente, poliéster.Process for preparing a multilayer microdevice according to claim 10, characterized in that the material that constitutes the surfaces (i) and (ii) can be chosen from glass, polyester, PMMA, PC, quartz, silicon; preferably, polyester. 15. Processo de preparação de microdispositivo multicamada de acordo com a reivindicação 10 caracterizado pelo fato de os eletrodos poderem ser fabricados usando máscaras de toner.15. Multilayer microdevice preparation process according to claim 10, characterized in that the electrodes can be manufactured using toner masks. 16. Processo de preparação de microdispositivo multicamada de acordo com a reivindicação 10 caracterizado pelo fato de o processo de litografia compreender as seguintes etapas:16. Process for preparing a multilayer microdevice according to claim 10, characterized in that the lithography process comprises the following steps: i. recobrimento do substrato com material fotossensível;i. covering the substrate with photosensitive material; ii. fotogravação da imagem desejada;ii. photogravure of the desired image; iii. revelação;iii. revelation; iv. deposição de camada contendo material condutor para formação dos eletrodos;iv. deposition of a layer containing conductive material to form the electrodes; v. remoção do material fotossensível.v. removal of photosensitive material. Petição 870180034489, de 27/04/2018, pág. 21/22Petition 870180034489, of 04/27/2018, p. 21/22 3/33/3 17. Processo de preparação de microdispositivo multicamada de acordo com a reivindicação 16 caracterizado pelo fato de o processo de litografia compreender, opcionalmente, etapa anterior à etapa (i) de limpeza do substrato.17. Process for preparing a multilayer microdevice according to claim 16, characterized in that the lithography process comprises, optionally, a step prior to step (i) of cleaning the substrate. 18. Processo de preparação de microdispositivo multicamada de acordo com a reivindicação 16 caracterizado pelo fato de o processo de litografia compreender, opcionalmente, etapas intermediárias para redução de stress térmico do material fotossensível.18. Multilayer microdevice preparation process according to claim 16, characterized by the fact that the lithography process optionally comprises intermediate steps to reduce the thermal stress of the photosensitive material. 19. Processo de preparação de microdispositivo multicamada de acordo com a reivindicação 10 caracterizado pelo fato de os eletrodos poderem apresentar diferentes geometrias e posicionamentos.19. Process for preparing a multilayer microdevice according to claim 10, characterized by the fact that the electrodes can have different geometries and positions. 20. Processo de preparação de microdispositivo multicamada de acordo com a reivindicação 10 caracterizado pelo fato de os eletrodos serem constituídos de material condutor escolhido entre alumínio, ouro, platina, paládio, carbono, cobre, titânio, prata, níquel ou cromo.20. Process for preparing a multilayer microdevice according to claim 10, characterized in that the electrodes consist of conductive material chosen from aluminum, gold, platinum, palladium, carbon, copper, titanium, silver, nickel or chromium. 21. Processo de preparação de microdispositivo multicamada de acordo com a reivindicação 20 caracterizado pelo fato de o material condutor ser alumínio.21. Process for preparing a multilayer microdevice according to claim 20, characterized in that the conductive material is aluminum. 22. Processo de preparação de microdispositivo multicamada de acordo com a reivindicação 10 caracterizado pelo fato de os eletrodos serem constituídos, opcionalmente, de material que possibilita melhor aderência da camada de material condutor sobre o substrato.22. Process for preparing a multilayer microdevice according to claim 10, characterized by the fact that the electrodes are optionally constituted of material that allows better adhesion of the layer of conductive material on the substrate. 23. Processo de preparação de microdispositivo multicamada de acordo com a reivindicação 22 caracterizado pelo fato de o material que possibilita melhor aderência da camada de material condutor sobre o substrato poder ser escolhido entre titânio ou cromo; preferencialmente, emprega-se titânio.23. Process for preparing a multilayer microdevice according to claim 22 characterized by the fact that the material that allows better adhesion of the layer of conductive material on the substrate can be chosen from titanium or chrome; preferably, titanium is used. 24. Processo de preparação de microdispositivo multicamada de acordo com a reivindicação 10 caracterizado pelo fato de a etapa (c) poder ocorrer por processo de laminação térmica.24. Process for preparing a multilayer microdevice according to claim 10, characterized in that step (c) can take place by thermal lamination process. 25. Processo de preparação de microdispositivo multicamada de acordo com a reivindicação 10 caracterizado pelo fato de a superfície (ii) poder ser posicionada com ou sem contato com os microcanais.25. Process for preparing a multilayer microdevice according to claim 10, characterized in that the surface (ii) can be positioned with or without contact with the microchannels. Petição 870180034489, de 27/04/2018, pág. 22/22Petition 870180034489, of 04/27/2018, p. 22/22 1/131/13 Canais ,Channels , X X *X X * FIGURA 2FIGURE 2 Petição 870180034489, de 27/04/2018, pág. 7/22Petition 870180034489, of 04/27/2018, p. 7/22 2/132/13 ΙΗ ι Η ι ΙΗΙΗ ι Η ι ΙΗ FIGURA 3FIGURE 3 Petição 870180034489, de 27/04/2018, pág. 8/22Petition 870180034489, of 04/27/2018, p. 8/22 3/133/13 Petição 870180034489, de 27/04/2018, pág. 9/22Petition 870180034489, of 04/27/2018, p. 9/22 4/134/13 Petição 870180034489, de 27/04/2018, pág. 10/22Petition 870180034489, of 04/27/2018, p. 10/22 5/135/13 FIGURA 6FIGURE 6 Petição 870180034489, de 27/04/2018, pág. 11/22Petition 870180034489, of 04/27/2018, p. 11/22 6/136/13 Petição 870180034489, de 27/04/2018, pág. 12/22Petition 870180034489, of 04/27/2018, p. 12/22 7/137/13 FIGURA 8FIGURE 8 Petição 870180034489, de 27/04/2018, pág. 13/22Petition 870180034489, of 04/27/2018, p. 13/22 100 nF100 nF PT1 Y ♦—ο ΛPT1 Y ♦ —ο Λ D/A ‘/2 OPA2604APD / A ‘/ 2 OPA2604AP 300 kO300 kO 10 kO10 kO PTAO ΐPTAO ΐ 100 nF100 nF 10 kO l·10 kO l · 10 kn10 kn Interface serial ‘/2 OPA2604APSerial interface ‘/ 2 OPA2604AP 28 kO +12 V28 kO +12 V TIYOU PI 1 kílPI 1 kíl BZX79C4V7BZX79C4V7 8/138/13 220 kíl 10 kíl220 kil 10 kil FIGURA 9FIGURE 9 Petição 870180034489, de 27/04/2018, pág. 14/22Petition 870180034489, of 04/27/2018, p. 14/22 9/139/13 Freqüência (kHz) 2,0 V ▲ 4,0 V • 10 VFrequency (kHz) 2.0 V ▲ 4.0 V • 10 V V (V) pp ' 'V (V) pp '' FIGURA 10FIGURE 10 Petição 870180034489, de 27/04/2018, pág. 15/22Petition 870180034489, of 04/27/2018, p. 15/22 10/1310/13 Petição 870180034489, de 27/04/2018, pág. 16/22Petition 870180034489, of 04/27/2018, p. 16/22 11/1311/13 FIGURA 12FIGURE 12 Petição 870180034489, de 27/04/2018, pág. 17/22Petition 870180034489, of 04/27/2018, p. 17/22 12/1312/13 Altura do Pico (V)Peak Height (V) Injeções Seqüenciais Injeções SeqüenciaisSequential Injections Sequential Injections FIGURA 14FIGURE 14 Petição 870180034489, de 27/04/2018, pág. 18/22Petition 870180034489, of 04/27/2018, p. 18/22 13/1313/13 FIGURA 15FIGURE 15 Petição 870180034489, de 27/04/2018, pág. 19/22Petition 870180034489, of 04/27/2018, p. 19/22
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