ES2225135T3 - Metodo y aparato para la manipulacion de particulas por medio de dielectroforesis. - Google Patents
Metodo y aparato para la manipulacion de particulas por medio de dielectroforesis.Info
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Abstract
Un aparato para manipular partículas sumergidas en un fluido, que comprende: - un primer substrato (C); - un grupo de electrodos que comprende un primer conjunto (M1) de electrodos formado sobre dicho primer substrato, y un segundo conjunto (M2) de electrodos que comprende al menos un electrodo, donde dicho segundo conjunto de electrodos está enfrente de dicho primer conjunto de electrodos y está separado del mismo, estando situadas dichas partículas y dicho fluido en una región (L) situada entre dicho primer conjunto de electrodos y dicho segundo conjunto de electrodos; y - medios (DS, DX, DY, MIJ) para establecer un campo eléctrico que tiene magnitud constante sobre al menos una superficie (S1) cerrada, imaginaria situada totalmente en dicho fluido, caracterizado porque dichos medios (DS, DX, DY, MIJ) para establecer un campo eléctrico comprenden medios para aplicar primeras señales periódicas que tienen una frecuencia y una primera fase a un primer subconjunto de electrodos (L7; E7) de dicho primer conjunto (M1) de electrodos y a dicho segundo conjunto (M2) de electrodos, y al menos una señal periódica distinta que tiene dicha frecuencia y una segunda fase, opuesta a dicha primera fase, a al menos un subconjunto distinto de electrodos (L1-L6, L8-L12; E1-E6) de dicho primer conjunto de electrodos.
Description
Método y aparato para la manipulación de
partículas por medio de dielectroforesis.
Se describe un aparato y método para la
manipulación y detección de partículas tales como células, perlas
de poliestireno, burbujas y orgánulos por medio de fuerzas
dielectroforéticas.
La dielectroforesis (DEP) se refiere al fenómeno
físico por el que las partículas neutras, cuando se someten a
campos eléctricos no uniformes, estacionarios en el tiempo (CC) o
variables en el tiempo (CA), experimentan una fuerza neta dirigida
hacia lugares con intensidad de campo creciente (pDEP) o
decreciente (nDEP). Si la intensidad de dicha fuerza
dielectroforética es comparable a la fuerza gravitatoria, se puede
establecer un equilibrio para elevar por levitación pequeñas
partículas. La intensidad de la fuerza dielectroforética, así como
también su dirección, dependen intensamente de las propiedades
dieléctricas y conductoras de las partículas y del medio en el que
está sumergido el cuerpo. A su vez, estas propiedades pueden variar
en función de la frecuencia para los campos de CA.
Se ha publicado una descripción de la teoría de
dielectroforesis por H. A. Pohl en "Dielectroforesis",
Cambridge University Press (Cambridge 1978). En Biochimica et
Biophysica Acta 1243 (1995) p. 185-194, y en Journal
of Physics, D: Applied Physics, 27 (1994) pp.
1571-1574, se expone una formulación teórica de un
caso de particular interés.
Últimamente, algunos estudios sobre la acción de
la dielectroforesis tanto sobre las partículas de materia biológica
(células, bacterias, virus, ADN, etc.) como sobre las partículas de
materia inorgánica, han propuesto el uso de fuerzas DEP para el
aislamiento de elementos de una mezcla de microorganismos, para su
caracterización por diferencias en las propiedades físicas y para su
manipulación en general. Para tales objetivos, la sugerencia ha
sido utilizar sistemas de la misma escala de tamaño de partículas,
con el fin de reducir los potenciales requeridos por las
distribuciones de campos eléctricos.
La Patente de Estados Unidos 5.888.370, la
Patente de Estados Unidos 4.305.797, la Patente de Estados Unidos
5.454.472, la Patente de Estados Unidos 4.326.934, la Patente de
Estados Unidos 5.489.506, la Patente de Estados Unidos 5.589.047 y
la Patente de Estados Unidos 5.814.200, enseñan diferentes métodos
de separación de partículas existentes en una muestra, basados en
diferencias en las propiedades dieléctricas y conductoras que
caracterizan a las especies a las que pertenecen. El principal
inconveniente, común para todos los dispositivos propuestos, reside
en el requisito de microsistemas mecánicos y de dinámica de fluidos
para mover a los fluidos dentro del sistema. Además, cada aparato de
las patentes anteriormente indicadas implica contacto y fricción de
partículas con las superficies del sistema, lo cual compromete su
movilidad e integridad.
La Patente de Estados Unidos 5.344.535 enseña un
sistema para la caracterización de propiedades de microorganismos.
El aparato descrito y el método propuesto tienen el defecto de que
proporcionan datos de un gran número de cuerpos, careciendo de las
ventajas del análisis de una sola partícula. Además, el sistema
descrito es incapaz de impedir el contacto de las partículas con las
superficies del dispositivo.
La Patente de Estados Unidos 4.956.065 enseña un
aparato para elevar por levitación partículas individuales y
analizar sus propiedades físicas. Sin embargo, este dispositivo
requiere un sistema de control de retroalimentación, ya que emplea
pDEP. Además, el sistema no es adecuado para miniaturización,
teniendo una topología tridimensional que no es compatible con
tecnologías de fabricación de microelectrónica de línea
central.
El documento de T. Schnelle, R. Hagedorn, G.
Fuhr, S. Fiedler, T. Muller, en "Biochimica et Biophysica
Acta", 1157 (1993) pp. 127-140, describe la
investigación y experimentos sobre la creación de jaulas
tridimensionales de potencial para la manipulación de partículas.
Sin embargo, las estructuras propuestas son muy difíciles de
fabricar en escala con el tamaño de las células (requerido para
atrapar una sola célula en la jaula). De hecho, el principal
problema de estos sistemas es la alineación vertical de dos
estructuras en una escala micrométrica.
Fuhr G. et al, en Sensors and Materials,
JP, Scientific publishing division of Myu, Tokyo, vol 1, Nº 2,
1995, páginas 131-146, describe un aparato para
manipular células y micropartículas de acuerdo con el preámbulo de
la reivindicación 1; este aparato también está afectado por la
dificultad de alinear los electrodos inferiores con los electrodos
superiores.
El objeto de la invención es superar los
anteriores problemas de alineación.
Por consiguiente, la invención proporciona un
aparato para manipular partículas, un método para manipular
partículas, un método para separar diferentes tipos de partículas,
un método para manipular diferentes tipos de partículas y un método
para contar el número de partículas de acuerdo con las
reivindicaciones 1, 20, 24, 25 y 28, respectivamente.
Se describe un método para la elevación estable
por levitación y para el movimiento independiente de partículas
neutras en un medio líquido de suspensión, y para su desplazamiento
con precisión por medio de un dispositivo electrónicamente
programable, adaptado para recibir tal solución.
Como se ha usado anteriormente, se desea que el
término "partícula" incluya materia biológica tal como
células, agregados celulares, orgánulos celulares, bacterias, virus
y ácidos nucleicos, así como también materias inorgánicas tales
como minerales, cristales, partículas sintéticas y burbujas de gas.
Lo que se quiere decir con "potencial dielectroforético" es
una función escalar tridimensional (3D) cuyo gradiente es igual a
la fuerza dielectroforética. Lo que se quiere decir con
"superficie equipotencial" es una superficie definida en el
espacio 3D cuyos puntos tienen el mismo potencial dielectroforético;
la fuerza dielectroforética siempre es perpendicular a dicha
superficie. Lo que se quiere decir con "jaula de potencial" es
una porción de espacio encerrada por una superficie equipotencial y
que contiene un mínimo local del potencial dielectroforético. Lo
que se quiere decir con "partícula captada dentro de una jaula de
potencial" es una partícula sometida a una fuerza
dielectroforética y situada en el interior de dicha jaula. En
equilibrio, si la partícula se somete únicamente a una fuerza
dielectroforética, entonces, estará situada en una posición que
corresponde a dicho mínimo potencial dielectroforético, de otra
forma estará situada en una posición desplazada de ese mínimo,
posición que se proporcionará por el equilibrio de fuerzas.
La realización preferida, pero no exclusiva, de
la presente invención comprende dos módulos principales opuestos;
el primer módulo comprende una pluralidad de electrodos
eléctricamente conductores, cuya forma puede ser de diversos tipos,
dispuestos uniformemente sobre un substrato aislante; opcionalmente,
los electrodos pueden estar recubiertos con una capa aislante que
los protege de los portadores de carga presentes en la suspensión
líquida. Si este módulo se realiza con tecnología de fabricación de
circuitos integrados, puede incluir elementos de memoria para la
programación de electrodos, generadores de señales configurables
tales como seno u onda cuadrada, impulso, etc., con fase y
frecuencia variables, cualquier dispositivo sensor integrable para
detectar la presencia de la partícula, circuitos de entrada/salida,
etc. El segundo módulo comprende un solo electrodo grande fabricado
de un material conductor, opcionalmente transparente, que a su vez
puede estar recubierto con una capa aislante. Hay que entender que,
si se desea, este electrodo grande también puede estar dividido en
varios electrodos. Entre el primer módulo (inferior) y el segundo
módulo (superior) se puede introducir un separador, con el fin de
establecer una cámara para contener a la muestra que se va a
analizar o a manipular. El mismo separador también puede servir
para establecer paredes de separación en el interior del
dispositivo, de forma que se produzcan múltiples cámaras. Por
supuesto, el separador también puede estar integrado en el primer
módulo, en el segundo módulo, o en ambos módulos. Finalmente, al
dispositivo se le puede agregar un sistema de inspección visual tal
como un microscopio y cámara, así como también sistemas fluídicos
para introducir material líquido o semi-líquido en
el dispositivo y para extraerlo del mismo.
La arquitectura del aparato descrito permite,
mediante simple aplicación de señales periódicas
en-fase y contra-fase a los
electrodos, establecer en la micro-cámara una o
varias jaulas de potencial independientes, cuya intensidad se puede
variar actuando sobre la frecuencia, así como también sobre la
amplitud, de las señales aplicadas. Las jaulas pueden captar una o
varias partículas, permitiendo así que se eleven uniformemente por
levitación o que se muevan dentro de la
micro-cámara, o que tengan ambos desplazamientos.
Debido a esta característica, se puede evitar cualquier contacto o
fricción de las partículas con los bordes de la cámara y con los
electrodos. La altura y el desplazamiento relativo de las jaulas se
pueden fijar independientemente mediante una elección apropiada de
señales y no requiere ajuste mecánico alguno. De esta manera, el
dispositivo se puede configurar como un aparato electrónico
totalmente programable.
La metodología para el desplazamiento de la jaula
de potencial a lo largo de la micro-cámara es muy
parecida al principio usado en los dispositivos de carga acoplada
(CCD). Por ejemplo, si un primer electrodo está
en-fase con el módulo superior y está rodeado por
electrodos conectados a señales contra-fase, se
establece una jaula de potencial en su parte superior. Entonces,
mediante simple aplicación de señales en-fase a uno
de los electrodos adyacentes (en la misma dirección que el
movimiento programado), la jaula de potencial se extiende sobre los
dos electrodos alineando de esta manera su centro entre los mismos:
de esta manera, la partícula se ha movido la mitad del paso de
celda. Una vez que la perturbación transitoria ha expirado, se
invierte la fase para el primer electrodo (donde estaba situada la
partícula al principio de la fase): esto hace que la jaula de
potencial se contraiga y se mueva a la parte superior del electrodo
en-fase que se desplaza un paso de celda con
respecto al electrodo anterior. Mediante repetición de la última
operación a lo largo de otro eje, se puede mover cualquier jaula de
potencial alrededor del plano del conjunto.
Los defectos de los dispositivos conocidos de la
técnica anterior se pueden superar gracias al aparato de acuerdo
con la presente invención, que permite establecer una distribución
espacial de campos eléctricos que inducen jaulas cerradas de
potencial dielectroforético. El dispositivo propuesto no requiere
una alineación precisa de los dos módulos principales, optimizando
de esta manera tanto la simplicidad como el coste de producción:
supera la mayor parte de las restricciones relativas al coste de
establecimiento y al mínimo permisible de tamaño de jaula de
potencial, intrínsecos en la técnica anterior (la alineación se
hace más y más crítica cuando se contrae el tamaño de electrodos).
Por lo tanto, la desalineación de los dos módulos principales no
compromete la funcionalidad del sistema. La importancia de esta
característica se puede apreciar mejor si se piensa en todas las
aplicaciones en las que el dispositivo se abre y/o cierra
manualmente, que requieren un uso repetido y flexible; de esta
forma, se puede establecer en una tecnología normal de fabricación
micro-electrónica, de bajo coste. Además, el
dispositivo propuesto permite fácilmente que las partículas
captadas se desplacen a lo largo de un amplio intervalo en
comparación con el tamaño de las partículas.
Además, ningún sistema de la técnica anterior en
el que se emplean fluídicos o "campos de desplazamiento", para
el desplazamiento de partículas, consigue una situación precisa de
la partícula mientras que se mantienen las partículas alejadas de
las superficies del dispositivo; sin embargo, es evidente que se
puede conseguir tal resultado si están disponibles jaulas
tridimensionales de potencial situadas a una altura fijada y que se
pueden mover a lo largo de otras direcciones del aparato. Otras
ventajas adicionales de la invención proceden de la posibilidad de
controlar la altura de los potenciales de jaula mediante ajuste de
los valores de tensión eléctrica aplicada.
Gracias a la programación flexible de la
invención descrita, se pueden establecer trayectorias virtuales,
evitando de esta forma la necesidad de los dispositivos de
aplicación específica y del ensanchamiento del intervalo de
usuarios y aplicaciones potenciales. Además, la posibilidad de
integrar detección óptica y/o capacitiva permite superar la
necesidad de la instrumentación voluminosa de detección,
normalmente usada en este campo, tal como microscopios y cámaras,
aunque no impide que se use para la inspección visual de la
micro-cámara interior. El procesamiento de la
información de los sensores integrados, con técnicas de control de
retroalimentación, permite que se realicen operaciones complejas de
una forma completamente automatizada: por ejemplo, la
caracterización de las propiedades físicas de las partículas que
están bajo ensayo.
Finalmente, el enfoque de jaula cerrada de
potencial impide que las partículas se salgan de control en
presencia de: flujos hidrodinámicos debidos a gradientes térmicos,
movimientos Brownianos significativos (igualmente probablemente de
cualquier dirección), o fuerzas debidas al equilibrio de Arquímedes.
De hecho, en todos los casos anteriores, cualquier aparato que
proporcione superficies no cerradas de potencial es ineficaz, ya
que no puede compensar fuerzas ascendentes.
Algunas características únicas del aparato de
acuerdo con la presente invención, en comparación con los presentes
en la técnica anterior, se pueden resumir como:
- 1.
- la capacidad de establecer jaulas cerradas de potencial dielectroforético sin requisitos de alineación entre módulos, con lo que se captan independientemente partículas individuales o grupos de partículas en las jaulas y se sitúan en suspensión estable por medio de fuerzas dielectroforéticas sin fricción alguna con electrodos o elementos circundantes.
- 2.
- La capacidad para mover cualquier jaula de potencial independientemente alrededor de la micro-cámara, gracias a señales eléctricas electrónicamente programadas.
- 3.
- La posibilidad de contraer el tamaño de jaula de acuerdo con los requisitos de la aplicación y establecimiento, permitiendo de esta manera la fabricación del dispositivo con tecnología microelectrónica con establecimiento de accionadores, sensores empotrados y con generación de señales.
La Fig. 1 representa una vista tridimensional
esquemática de una parte del dispositivo dedicado a la manipulación
de muestras, con la estructura modular formada por el substrato,
incluyendo los electrodos y la tapa;
la Fig. 2 representa una vista detallada en
sección transversal de la misma estructura de la Fig. 1;
la Fig. 3 representa una realización de la
disposición de electrodos;
la Fig. 4 representa una realización alternativa
de la disposición de electrodos.
la Fig. 5 representa un diagrama esquemático
ampliado del dispositivo, resaltando la presencia de un tercer
módulo;
la Fig. 6 representa una superficie
tridimensional en la que cada punto tiene el mismo valor eficaz
(valor medio cuadrático) (RMS) de la magnitud del campo
eléctrico;
la Fig. 7 representa el mismo trazado que el de
la Fig. 6, para un conjunto diferente de señales aplicadas;
la Fig. 8 esboza el principio de movimiento de
jaula resaltando las etapas fundamentales y su temporización;
la Fig. 9 representa un trazado
2-D de la magnitud RMS del campo eléctrico en una
sección vertical ortogonal a los electrodos, suponiendo que los
electrodos se extienden por la totalidad de la longitud del
dispositivo;
la Fig. 10 representa el mismo trazado que el de
la Fig. 9 para un conjunto diferente de tensiones eléctricas
aplicadas;
la Fig. 11 representa un trazado del valor
absoluto del gradiente del cuadrado de la magnitud RMS del campo
eléctrico a lo largo de una sección transversal horizontal del
trazado de la Fig. 9, que pasa a través del mínimo potencial
dielectroforético (4,3 \mum por encima de la superficie de
electrodos);
la Fig. 12 representa un trazado del valor
absoluto del gradiente del cuadrado de la magnitud RMS del campo
eléctrico, a lo largo de una sección vertical del trazado de la
Fig. 9, que pasa a través del mínimo potencial dielectroforético
para diferentes valores de la tensión eléctrica aplicada al
electrodo superior;
la Fig. 13 representa un trazado del valor
absoluto del gradiente del cuadrado de la magnitud RMS del campo
eléctrico, a lo largo de una sección transversal horizontal del
trazado de la Fig. 10, que pasa a través del mínimo potencial
dielectroforético;
la Fig. 14 representa un trazado del valor
absoluto del gradiente del cuadrado de la magnitud RMS del campo
eléctrico, a lo largo de una sección vertical del trazado de la
Fig. 10, que pasa a través del mínimo potencial
dielectroforético;
la Fig. 15 representa un diagrama de bloques
simplificado del primer substrato;
la Fig. 16 esboza el diagrama de bloques de una
celda del conjunto;
la Fig. 17 esboza los instrumentos de medición
que se pueden acoplar con el aparato;
la Fig. 18 representa un trazado esquemático del
potencial de nDEP a lo largo de una sección genérica, comparando el
tamaño de jaula con el tamaño de partículas;
la Fig. 19 esboza una disposición especial de
electrodos que permite que se optimice el área disponible para el
circuito de programación de electrodos;
la Fig. 20 esboza una disposición especial de
electrodos que permite la optimización del área disponible para la
circuitería de electrodos relativa a una realización específica
diseñada para el recuento de partículas;
la Fig. 21 representa una realización de un
sensor óptico integrado;
la Fig. 22 representa una realización de un
sensor capacitivo integrado; y
la Fig. 23 representa una realización de un
sensor capacitivo integrado.
Las características y ventajas de la invención
estarán más claras con la descripción que sigue de realizaciones
ilustradas por los ejemplos. Hay que entender que los ejemplos
usados en este documento tienen el objetivo de describir una
realización particular.
Una esfera dieléctrica sumergida en un líquido a
las coordenadas (x, y, z), y sometida al efecto de campos
eléctricos de CA o CC espacialmente no uniformes, se somete a una
fuerza F(t) dielectroforética cuyo valor medio en el tiempo
se describe por lo siguiente:
(1)[F(t)] =
2\pi\varepsilon_{0}\varepsilon_{m}r^{3} \{Re[f_{CM}] \nabla
(E_{RMS})^{2} + lm[f_{CM}](E^{2}_{x0} \nabla\varphi_{x} +
E^{2}_{y0} \nabla\varphi_{y} + E^{2}_{z0}
\nabla\varphi_{z})\}
donde \varepsilon_{0} la
constante dieléctrica de vacío, r es el radio de partícula,
E_{RMS} es el valor eficaz (valor medio cuadrático) del campo
eléctrico, E_{x0}, E_{y0} y E_{z0}, son los componentes del
campo eléctrico a lo largo de los ejes x, y, z, mientras que
\varphi_{x,y,z} son las fases del componente del campo
eléctrico y f_{CM} es el factor bien conocido de
Clausius-Mossotti, definido
como
f_{CM} =
\frac{\varepsilon^{*}_{p} -
\varepsilon^{*}_{m}}{\varepsilon^{*}_{p} +
2\varepsilon^{*}_{m}}
donde \varepsilon^{*}_{p} y
\varepsilon^{*}_{p} representan la permisividad compleja
relativa de la partícula y del medio de suspensión respectivamente,
definida como: \varepsilon^{*m}_{m,p} = \varepsilon_{m,p}
- i\sigma/(\varepsilon_{0}\omega, donde \varepsilon es la
constante dieléctrica relativa, \sigma es la conductividad,
\omega es la frecuencia angular e i es la raíz cuadrada de menos
uno.
Si las fases del campo eléctrico son constantes,
la ecuación (1) se puede simplificar a:
(2)[F(t)] =
2\pi\varepsilon_{0}\varepsilon_{m}r^{3}Re[f_{CM}]
\nabla(E_{RMS})^{2}
donde nDEP se define como
Re[f_{CM}] < 0, mientras que pDEP se define como
Re[f_{CM}] > 0. Para valores altos de \omega, donde
\varepsilon^{*}_{m}, \varepsilon^{*}_{p}, \leftarrow
\varepsilon_{m}, \varepsilon_{p}, pDEP se establece sobre una
partícula siempre que \varepsilon_{m} < \varepsilon_{p},
mientras que nDEP se establece siempre que \varepsilon_{m} >
\varepsilon_{p}. Como \varepsilon_{m.p} =
\varepsilon_{m.p}(\omega), f_{CM} =
f_{CM}(\omega), de forma que Re[f_{CM}] puede
tener diferentes señales para diferentes especies de partícula a
una frecuencia específica. El método de elección de una frecuencia
angular \omega de forma que dos especies diferentes de partículas
experimenten nDEP y pDEP, respectivamente, se usa comúnmente como
técnica conocida para objetivos de
selección.
Como la fuerza descrita en la ecuación (2) es
conservadora, es posible definir la energía potencial
dielectroforética:
[W] =
-2\pi\varepsilon_{0}\varepsilon_{m}r^{3}Re[f_{CM}](E_{RMS})^{2},
donde,
[F(t)] =
\nabla(W).
Si las señales de tensión eléctrica aplicada a
los electrodos y el establecimiento del campo eléctrico son
periódicos, se puede demostrar fácilmente que:
(3)[W]
= -\alpha2\pi\varepsilon_{0}\varepsilon_{m}r^{3}Re[f_{CM}]
E^{2}
donde \alpha es una constante que
depende de la forma de las señales de tensión eléctrica aplicadas a
los electrodos y E es la magnitud del campo eléctrico (por ejemplo,
\alpha = 1 para señales de onda cuadrada y \alpha = 1\sqrt{2}
para señales sinusoidales). De esta manera, los mínimos de E^{2}
son también los mínimos del potencial dielectroforético negativo (ya
que para nDEP, Re[f_{CM}] < 0) así como también los
máximos del potencial dielectroforético positivo (ya que para pDEP,
Re[f_{CM}] > 0). En lo que sigue, "potencial
dielectroforético" se usará como un sinónimo de "potencial
dielectroforético negativo". Además, como E^{2} es una función
monotónica de E, los mínimos o máximos de E corresponden a los
mínimos o máximos de la función (W) de potencial dielectroforético.
Esto es muy útil, ya que la situación de los mínimos o máximos de
potencial dielectroforético se pueden encontrar mediante
simulaciones estacionarias con el tiempo del campo eléctrico, como
se ilustra por las figuras adjuntas. Para resumir el anterior
concepto, se puede demostrar fácilmente
que:
Si la partícula esférica y homogénea se somete a
la fuerza gravitatoria:
F_{g} =
\frac{4}{3}\pi R^{3}\Delta
pg
donde \Deltap es la diferencia de
densidad de masa entre la partícula y el medio, y g es la
aceleración de la gravedad (9,807 m/s^{2}), así como también a
nDEP, entonces la suspensión estable se consigue de acuerdo
con:
(4)[F(t)] >
F_{g}
Como la constante dieléctrica relativa no puede
ser mayor que la unidad (por ejemplo, si la partícula es una
burbuja de aire sumergida en agua, donde \varepsilon_{p} = 1 y
\varepsilon_{m} \approx 81), entonces, el valor mínimo de
\nablaE^{2}_{rms} requerido para equilibrar la fuerza
gravitatoria que actúa sobre la partícula se puede estimar mediante
el uso de la ecuación (4), como
1,835-10^{3}(VIcm)^{2}/\mum, que
se puede conseguir usando la tecnología microelectrónica normal y/o
técnicas de micro-mecanizado. De nuevo, se pueden
suspender en agua partículas cuyo peso es doble que el del agua
(\Deltap \approx 1000 kg/m^{3}), si la constante dieléctrica
relativa del medio es al menos 2,2 - 20,3 veces mayor que la de la
partícula para valores típicos de \nablaE^{2}_{rms}.
El aparato de acuerdo con la realización
preferida comprende dos módulos principales. El primer módulo A1
(Fig. 1) comprende un conjunto M1 de electrodos LIJ selectivamente
dirigibles (Figs. 1 y 2) que están dispuestos sobre un substrato O1
aislante situado sobre un substrato C semiconductor (Figs. 1 y 2).
El segundo módulo A2 está compuesto por un solo electrodo M2 grande
que está fabricado sobre un substrato O2 (Figs. 1 y 2) y es opuesto
a dicho conjunto M1. Entre los dos módulos se forma una
micro-cámara (L en las Figs. 1 y 2), que contiene
las partículas (BIO en la Fig. 1) en suspensión líquida. Los métodos
para contener la suspensión líquida en la
micro-cámara se describirán más adelante en este
documento. El primer módulo A1 está fabricado de silicio, de
acuerdo con la tecnología microelectrónica conocida, o de otros
materiales cualesquiera adecuados para substratos tales como
vidrio, dióxido de silicio, materiales plásticos o cerámicos. Un
electrodo puede ser de cualquier tamaño, que preferiblemente oscila
desde dimensiones submicrométricas (\approx 0,1\mum) hasta
varios milímetros (mm) siendo preferido un intervalo de 5 \mum a
100 \mum para dispositivos fabricados usando técnicas
micro-litográficas, y de 100 \mum a 5 mm para
dispositivos fabricados usando técnicas de
micro-mecanizado y/o tarjetas de circuito impreso
(PCB). El dispositivo se puede diseñar para que tenga tan pocos
electrodos como menos de diez o tantos electrodos como miles o
millones de los mismos. La distancia DL entre los dos módulos puede
variar de acuerdo con las realizaciones pero, preferiblemente, es
del orden de magnitud del tamaño DE del electrodo (Fig. 2).
Los electrodos se pueden recubrir mediante una
capa aislante (R1 en la Fig. 2) para impedir la electrolisis debida
a la interacción de los electrodos con el medio líquido, que puede
contener una alta concentración de iones positivos y negativos. Tal
capa se puede evitar si cualquiera de los electrodos está compuesto
por material que no reacciona químicamente con el medio líquido o
si la frecuencia de las señales que activan a los electrodos es
suficientemente alta como para hacer despreciable la electrolisis.
Finalmente, por debajo de cada electrodo se puede situar alguna
circuitería cuyo objeto se explicará más adelante con mayor
detalle.
Los electrodos del conjunto pueden tener
cualquier forma, dependiendo del efecto a conseguir; a título de
ejemplo, en la realización preferida de la Fig. 1 se representa un
conjunto M1 de electrodos cuadrados, mientras que en la Fig. 2 se
representa una sección transversal de los electrodos en la que se
resalta su anchura y los desplazamientos relativos (DE y DO).
En una realización alternativa, los electrodos
pueden ser de forma hexagonal (como se ilustra en la Fig. 3), lo
que permite que el número de electrodos para establecer una jaula
individual de potencial se reduzca de 9 a 7 (como se indicará más
adelante), y ofrece un mayor número de direcciones DIR posibles del
movimiento de la jaula (de 4 a 6).
El segundo módulo A2 principal comprende un solo
electrodo grande eléctricamente conductor (M2 en las Figs. 1 y 2)
que se opone al primer módulo A1. Dicho segundo módulo también
sirve como el límite superior de la cámara L que contiene la
suspensión líquida de partículas. Este electrodo puede estar
recubierto con una capa aislante (R2 en la Fig. 2) para protegerlo
contra la electrolisis y puede tener un soporte mecánico (O2 en las
Figs. 1 y 2). En la realización preferida, este electrodo es una
superficie plana, individual, de vidrio conductor, lo que permite
la inspección visual de la micro-cámara.
Para separar los dos módulos (A1 y A2 en la Fig.
5, donde A1 comprende R1, O1, M1 y C, mientras que A2 comprende R2,
O2 y M2) una distancia específica (DL en la Fig. 2), se usa un
separador A3 (Fig. 5). El separador también se puede usar para
contener la muestra para manipulación o análisis.
Mediante la aplicación de señales apropiadas
variables con el tiempo a diferentes subconjuntos de electrodos,
una jaula S1 de potencial (Fig. 1 y Fig. 6), que puede contener una
o varias partículas BIO, se establece sobre uno o varios
electrodos. La jaula de potencial se sitúa a alguna altura por
encima del plano del conjunto, cuyo valor depende de las señales
aplicadas, de la proporción entre el tamaño DE de electrodo y el
paso DO del mismo y de la distancia DL entre los dos módulos.
Mediante el cambio del subconjunto de electrodos a los que se
aplican las señales, se puede mover una o varias jaulas de
potencial alrededor de la micro-cámara L en una
dirección paralela al conjunto de electrodos.
De los resultados de la simulación surge que,
para valores constantes de tamaño de DL, la mayor proporción entre
el tamaño DE y DO proporciona las mejores propiedades de la jaula
en términos de intensidad de fuerza DEP.
Para establecer jaulas de potencial en la parte
superior de un electrodo individual, se aplica un modelo de señales
de tensión eléctrica a los subconjuntos correspondientes de
electrodos. La Fig. 4 ilustra un conjunto de electrodos
L1-L12 en el conjunto M1, usado como referencia para
simulaciones numéricas.
Definiendo:
como una señal de onda cuadrada que
tiene un periodo T, donde \omega = 2\pi/T, las siguientes
señales de tensión eléctrica se aplican a los
electrodos:
V_{La} = V_{e}
\cdot V_{sq}(\omega t, \varphi)
\hskip1cm\forall \alpha \epsilon\{1-6,8-12\}
V_{L7} = V_{e}
\cdot V_{sq}(\omega t, \varphi +
\pi)
V_{M2} = V_{c}
\cdot V_{sq}(\omega t, \varphi +
\pi)
donde V_{La} \alpha
\epsilon{1-12} son señales aplicadas a los
electrodos L1-L12, V_{M2} es la señal de tensión
eléctrica aplicada a M2, y V_{e} y V_{c} son valores
constantes. Usando modelos de tensión eléctrica como se ha indicado
anteriormente, las fases de campo eléctrico son constantes, de forma
que se aplica la ecuación (2). Por lo tanto, se usarán las
simulaciones numéricas de la magnitud de campo eléctrico para
verificar el establecimiento de jaulas de potencial
dielectroforético.
La Fig. 6 representa el resultado de una
simulación numérica considerando el mismo conjunto de electrodos
ilustrado en la Fig. 4, activado por los modelos de señal de
tensión eléctrica anteriormente mencionados, donde: DE = 5 \mum,
DO = 1 \mum, DL = 10 \mum, V_{e} = 2,5 V, V_{c} = 0 V. Se
elige agua como medio líquido entre los módulos A1 y A2, siendo
\varepsilon_{m} \approx 81. R2 es despreciable y R1 = 1
\mum. El trazado de la Fig. 6 representa un entorno 3D que
contiene una superficie cerrada cuyos puntos se caracterizan por
tener una magnitud (S1 en la Fig. 6) constante de campo eléctrico a
400 V/cm. Esto demuestra que, en virtud de la ecuación (3), la
superficie de equipotencial dielectroforético también es cerrada,
por lo tanto, se establece una jaula de potencial en la parte
superior de L7. De esta manera, se necesita un modelo de únicamente
dos señales, que tengan la misma frecuencia y relación de
contra-fase, para establecer un mínimo de la función
de potencial dielectroforético en la parte superior de L7. De la
simulación también surge que aumentando V_{c}
\epsilon[-2,5,2,5]V aumentan las fuerzas dielectroforéticas
de la jaula, mientras que la altura de la jaula disminuye con
respecto al plano del conjunto. En la realización preferida, en la
que se emplean electrodos cuadrados, el número mínimo de electrodos
del conjunto para establecer una jaula individual de potencial
dielectroforético es 9 (L2-L4,
L6-L8, L10-L12 en la Fig. 4). Por
otra parte, si se emplea un conjunto hexagonal de electrodos, como
se ilustra en la Fig. 3, el número mínimo de electrodos del
conjunto para establecer una jaula individual de potencial
dielectroforético es 7, tal como los electrodos
E1-E7.
Con el fin de establecer jaulas de potencial en
el punto medio de la parte superior de dos electrodos, se aplica un
modelo diferente de señales de tensión eléctrica a los subconjuntos
correspondientes de electrodos. La Fig. 7 representa el resultado
obtenido cuando los estímulos aplicados a los electrodos son como
se indica a continuación:
V_{La} = V_{e}
\cdot V_{sq}(\omega t,\varphi)
\hskip1cm\forall \alpha \epsilon\{1-5,8-12\}
V_{L6} =
V_{L7} = V_{e} \cdot V_{sq}(\omega t, \varphi +
\pi)
V_{M2} = V_{c}
\cdot V_{sq}(\omega t, \varphi +
\pi)
donde los demás parámetros son los
mismos que anteriormente. S2 de la Fig.7 de nuevo representa una
superficie cerrada cuyos puntos tienen una intensidad de campo
eléctrico constante a 400 V/cm, donde, sin embargo, el centro está
situado en la parte superior del punto medio entre los electrodos
L6 y
L7.
Este último modelo de señales de tensión
eléctrica, en combinación con el anterior, se puede usar para mover
jaulas de potencial en una dirección programada. Más
específicamente, cambiando repetidamente los subconjuntos de
electrodos a los que se aplican respectivamente las señales
en-fase y contra-fase, en
particular, alternando y cambiando los dos modelos descritos en una
dirección específica, es posible mover la jaula de potencial en esa
dirección. Como ejemplo, la Fig 8 esboza tres trazados en los que la
jaula de potencial se mueve desde una posición de la parte superior
de L7 a otra posición de la parte superior de L6: el primer trazado
en el tiempo T1, el segundo trazado en el tiempo T2 y el tercer
trazado en el tiempo T3. En cada trazado se indica la fase de los
electrodos L5, L6, L7, L8, representando el principio del
movimiento de la jaula. Con el aumento del tiempo, el electrodo con
fase \varphi + \pi cambia a lo largo de una dirección
decreciente X en dos etapas: en T2 el electrodo L6 se conecta a una
señal que tiene fase \varphi + \pi que es la misma que la de L7
y entonces, en la etapa de tiempo T3, se invierte la fase L7.
Evidentemente, el intervalo de tiempo entre fases
de cambio se debe elegir cuidadosamente de acuerdo con las
características del sistema: intensidad de la fuerza, viscosidad
del medio fluido, tamaño de partículas, etc. Para este objeto,
puede ser útil el empleo de sensores empotrados para detectar la
presencia/ausencia de una o varias partículas en cada posición, de
forma que se pueda ajustar la distancia de tiempos, de acuerdo con
los datos proporcionados por el sensor.
Para ilustrar la capacidad de la invención para
mover jaulas dielectroforéticas cerradas, las Figs. 9 y 10
representan simulaciones bidimensionales de la distribución de
campos eléctricos a lo largo de una sección transversal del
dispositivo. Cuando las tensiones eléctricas aplicadas a los
electrodos P1, P2 y P3 y al electrodo de tapa M2 son:
V_{Pa} = V_{e}
\cdot V_{sq}(\omega t,\varphi)
\hskip1cm\forall \alpha \epsilon\{1,3\}
V_{P2} = V_{e}
\cdot V_{sq}(\omega t, \varphi +
\pi)
V_{M2} = V_{c}
\cdot V_{sq}(\omega t, \varphi +
\pi)
donde V_{e} = 2,5 V y V_{c}= 0,
la distribución resultante de campos eléctricos es como se
representa en la Fig. 9, en la que las regiones más oscuras S3
significan una menor magnitud de campo eléctrico, mientras que las
regiones más claras significan una mayor magnitud de campo
eléctrico.
La Fig. 11 representa un trazado (en escala
logarítmica) del valor absoluto del gradiente del cuadrado de la
magnitud de campo eléctrico, tomada a lo largo de una sección
transversal horizontal del trazado de la Fig. 9 que pasa a través
del centro de la jaula (4,3 \mum por encima de la superficie del
conjunto). Esta clase de trazado es muy útil, ya que los valores de
los trazados son directamente proporcionales a la fuerza
dielectroforética, de donde se puede indicar con precisión la
situación del potencial dielectroforético mínimo (donde las fuerzas
dielectroforéticas son iguales a cero). La Fig. 12 representa un
trazado similar tomado a lo largo de una sección transversal
vertical del trazado de la Fig. 9, que incluye el centro de la
jaula de potencial para diferentes valores de V_{c}, que oscilan
de +2,5 V a -0,5 V.
Con el fin de establecer una jaula de potencial
dielectroforético en la región por encima del punto medio entre P2
y P3 se pueden aplicar las siguientes tensiones eléctricas:
V_{P1} = V_{e}
\cdot V_{sq}(\omega
t,\varphi)
V_{P2} =
V_{P3} = V_{e} \cdot V_{sq}(\omega t, \varphi +
\pi)
V_{M2} = V_{c}
\cdot V_{sq}(\omega t, \varphi +
\pi)
donde V_{e} = 2,5 V y V_{c} =
1,5 V. El resultado se representa en la Fig. 10, donde S4 es la
región en la que está situada la jaula de
potencial.
La Fig. 13 representa un trazado del valor
absoluto del gradiente del cuadrado de la magnitud de campo
eléctrico, a lo largo de una sección transversal horizontal del
trazado de la Fig. 10 que incluye el centro de la jaula, en el caso
de V_{c}= 1,5 V; la altura del centro de la jaula desde la
superficie del conjunto es 4,3 \mum. La presencia de dos valores
con gradiente igual a cero en la Fig. 13 es debida a un máximo en
la parte superior del electrodo P1 y a un mínimo situado en la
región por encima del punto medio entre P2 y P3. Una partícula
específica sometida a tal campo de fuerza dielectroforética
encontraría un punto de equilibrio estable en el mínimo
anteriormente indicado y un punto de equilibrio inestable en el
máximo anteriormente indicado. La Fig. 14 representa un trazado
similar tomado a lo largo de una sección transversal vertical del
trazado de la Fig. 10 que pasa a través del centro de la jaula, en
el caso de V_{c} = 1,5 V.
Para resumir, el establecimiento de jaulas de
potencial dielectroforético, como se describe por la presente
invención, se puede conseguir usando un modelo de tan pocas señales
como dos señales de tensión eléctrica que tengan la misma
frecuencia y la misma relación de contra-fase.
Además, el movimiento de tales jaulas a lo largo de una trayectoria
de guía paralela a la superficie del conjunto se puede conseguir
mediante simple selección de modelos convenientes de subconjuntos
de electrodos a los que aplicar las dos señales anteriormente
mencionadas en diferentes etapas de tiempo. Las formas de onda de
tensión eléctrica de los electrodos pueden proceder de osciladores
del chip (circuito integrado) o de generadores externos.
En la Fig. 15, se ilustra un diagrama esquemático
del primer módulo A1 de la realización preferida. Un substrato de
silicio encaja un conjunto M3 de micro-situaciones
EIJ que están independientemente direccionadas por circuitos
apropiados de direccionamiento, DX y DY, por medio de varios canales
de comunicación eléctrica que se desplazan a lo largo de líneas
verticales YJ y de líneas horizontales XI. El módulo se comunica
con señales externas XYN por medio de un circuito IO de interfaz
que, a su vez, se comunica por medios de conexión CX y CY con
circuitos de direccionamiento DX y DY, y por medio de un conjunto CS
de conexiones controla el circuito DS de generación de forma de
onda y de lectura del sensor, para suministrar la señal que se va a
aplicar a las micro-situaciones EIJ y para recoger
las señales procedentes de los sensores de las
micro-situaciones por medio de conexiones FS. El
aparato se conecta mediante varios canales FM de comunicación
fluídica con los medios IS externos para el gobierno del medio
líquido de suspensión que contiene las partículas. Se pueden usar
diversos instrumentos para el acoplamiento al dispositivo SS, por
medio de canales XYN de comunicación eléctrica, tales como:
ordenador, generadores externos de forma de onda, analizadores,
etc. (WS en la Fig. 17), y por medio de canales dinámicos
fluídicos, tales como micro-bombas IS y por medio
de canales ópticos OC tales como microscopio, cámara, etc. MS.
En la realización preferida, cada
micro-situación EIJ (Fig. 16) comprende al menos un
electrodo LIJ que se va a activar por las señales eléctricas, un
circuito para el gobierno de la señal MIJ (Fig. 16) de electrodo y
un sensor SIJ para detectar la presencia/ausencia de partículas en
la parte superior de cada celda. Cada uno de estos bloques puede
comunicarse con otros del interior del mismo elemento por medio de
conexiones locales C1, C2, C3. Además, el circuito para el gobierno
de la señal de electrodo (MIJ, Fig. 16) puede comunicarse con
circuitos externos por medio de conexiones globales XI e YJ. El
circuito MIJ puede contener conmutadores y elementos de memoria
adecuados para la selección y el almacenamiento del enrutamiento de
señales modelo para el electrodo LIJ. Como son suficientes dos
modelos de señal de tensión eléctrica para establecer y mover
jaulas de potencial dielectroforético, como se ha explicado en la
sección anterior, es suficiente un solo medio de memoria electrónica
para determinar si el electrodo se conectará a la señal
en-fase o a la señal contra-fase.
Para optimizar el espacio disponible son posibles diversas
disposiciones diferentes de LIJ, SIJ y MIJ: por ejemplo, LIJ puede
solapar totalmente con MIJ y cubrir parcialmente a SIJ o simplemente
puede estar colocado al lado de SIJ de acuerdo con las reglas de
tecnología microelectrónica.
Una característica peculiar de la presente
invención, considerada como una característica única desde los
dispositivos dielectroforéticos de la técnica anterior, consiste en
su capacidad para integrar en el mismo substrato tanto a los
accionadores para la manipulación de partículas biológicas, como a
los sensores para la detección de partículas. En las Figs. 21, 22 y
23 se representan algunos ejemplos indicativos, pero no exclusivos,
de sensores integrados.
La Fig. 21 esboza un establecimiento de un
esquema de sensor en el que se usa un sensor óptico para detectar
la presencia/ausencia de una partícula biológica BIO. Si la tapa M2
está fabricada de material transparente y conductor, se puede abrir
una ventana WI sobre el electrodo LIJ. El tamaño de WI es
despreciable para la modificación del potencial dielectroforético
pero es suficientemente grande como para permitir que una cantidad
suficiente de radiación incida sobre el substrato. Por debajo de
LIJ se realiza en el substrato C una foto-unión CPH
que trabaja en modo continuo o de almacenamiento, de acuerdo con la
técnica conocida. La presencia/ausencia del elemento biológico BIO
determina la cantidad de energía óptica que alcanza al fotodiodo,
provocando un cambio de carga acumulada a través de CPH durante el
tiempo de integración. Esta variación se detecta mediante un
amplificador CHA de carga convencional que está compuesto por un
amplificador OPA, un condensador CR de retroalimentación y una
fuente VRE de tensión eléctrica de referencia. La conexión a este
amplificador de carga se establece habilitando un conmutador SW1
después de que se haya abierto el conmutador SW2, permitiendo de
esta forma que la carga acumulada se integre en CR. El fotodiodo y
el amplificador de carga se diseñan, de acuerdo con la técnica
conocida, para obtener una proporción entre la señal y las
interferencias suficiente para detectar la presencia/ausencia de la
partícula biológica. Como ejemplo, en relación con una estructura
con las dimensiones previamente descritas para simulaciones, y
considerando una tecnología CMOS de 0,7 \mum, podemos considerar
un fotodiodo de 1 x 2 \mum en el substrato bajo el electrodo.
Analizando la proporción entre la señal y las interferencias de
acuerdo con técnicas conocidas, se puede revelar una variación de
un 10% de la transparencia de la partícula con respecto al medio
líquido, usando tiempos de integración mayores que 3 \mus.
En otra realización se usa detección capacitiva
como se esboza en la Fig 22. Una señal SIG de tensión eléctrica
aplicada a la tapa M2 induce una variación en el campo eléctrico
ELE entre M2 y LIJ. La variación correspondiente de la capacitancia
se puede detectar mediante un amplificador CHA de carga similar al
caso de detección óptica.
En la Fig. 23 se esboza otro establecimiento de
detección capacitiva usando dos electrodos FR1 y FR2 coplanarios
con el elemento LIJ. Una señal SIG de tensión eléctrica aplicada al
elemento FR1 determina una variación en el campo eléctrico ELE,
marginal, hacia FR2. La interposición del elemento biológico BIO en
la región afectada por este campo eléctrico provoca una variación
en el valor de capacitancia entre FR1 y FR2. Esta variación se
detecta por un amplificador CHA de carga, similar al de los
esquemas anteriores de detección. Los electrodos FR1 y FR2 se
pueden omitir si en su lugar se usan los elementos LIJ de las
situaciones adyacentes. Hay que entender que se puede usar más de
uno de los principios de detección anteriormente descritos, en el
mismo dispositivo, para intensificar la selectividad. Como ejemplo,
se pueden discernir diferentes partículas que tienen la misma
transmisividad pero una constante dieléctrica diferente, o que
tienen la misma constante dieléctrica y una transmisividad
diferente, usando una combinación de sensores capacitivos y
ópticos.
Una característica destacada que se considera una
característica de la presente invención es la posibilidad de aislar
microorganismos individuales de un tamaño dentro del intervalo de
dimensiones micrométricas o submicrométricas, y hacerlo en un gran
número de los mismos; por supuesto, el tamaño del microorganismo que
se puede aislar disminuirá siguiendo los avances de las tecnologías
normales de fabricación microelectrónica, en línea con la
disminución de los tamaños mínimos que es característica de la
tecnología. Por supuesto, si el tamaño de la jaula de potencial
dielectroforético es suficientemente pequeño, no se puede captar en
el interior de la jaula más de una partícula de un tamaño
específico. Con el fin de entender mejor esta característica del
dispositivo, se puede considerar la distribución del potencial P
dielectroforético (Fig. 18) a lo largo de una sección transversal
horizontal que pasa a través del centro de la jaula, como se ha
establecido por el método descrito, que tiene el comportamiento
típico representado en la Fig. 18, donde dos máximos locales
representan los bordes del potencial de la jaula a lo largo de la
dirección X. Si la distancia DP relativa es dos veces el radio R de
la partícula a aislar, entonces, únicamente una de las partículas
de las cercanías encontrará espacio en la jaula, de forma que si la
jaula ya está ocupada por una partícula, se ejerce una fuerza neta
hacia el exterior sobre las otras partículas candidatos, moviendo
de esta manera las partículas en exceso al interior de jaulas
cercanas vacías o de depósitos laterales diseñados para contener
las partículas sobrantes. Hay que observar que si se necesita
aplicar la operación anterior a todas las partículas de la muestra,
la densidad de partículas debe ser más pequeña que la densidad de
jaulas.
El tamaño de la jaula dielectroforética está
limitado únicamente por el área dedicada a la circuitería de cada
electrodo que, a su vez, depende de la tecnología adoptada. Para
superar esta limitación, se puede usar una disposición diferente de
electrodos, como se describe en lo que se indica a continuación,
disposición en la que se emplean topologías alternativas de
electrodos que son menos flexibles pero que están más optimizadas
con respecto al tamaño de la jaula de potencial y que están
proyectadas para aplicaciones que requieren mayor sensibilidad
tales como manipulación y recuento de microorganismos
submicrométricos. Para aplicaciones que requieran jaulas de
potencial más pequeñas que el área necesitada por la circuitería de
electrodos, se pueden emplear realizaciones alternativas con el fin
de conseguir mejor optimización del área.
Como ejemplo, con el fin de aumentar el área
disponible para circuitería en un 25%, es posible, usando la misma
disposición de electrodos, conectar un electrodo LN (Fig. 19) fuera
de una agrupación de cuatro LL a un modelo de señal de tensión
eléctrica fijada (por ejemplo, a la señal en-fase).
Desde ahora, nos referiremos a los electrodos de tipo LN como
"electrodos no programables", ya que no se pueden conmutar
entre los diversos modelos de señal de tensión eléctrica, sino que
están ligados a una señal fijada. La realización anterior tiene el
inconveniente de limitar el movimiento de jaulas de potencial
únicamente a lo largo de las trayectorias DR de guía. Por otra
parte, la disposición de electrodos presenta la ventaja de ahorrar
área para circuitería, debido al hecho de que los bloques MIJ y SIJ
no están establecidos en electrodos LN no programables.
Otra realización alternativa que explota
adicionalmente el método para disminuir el tamaño de jaula a
expensas de la flexibilidad del dispositivo se describe en la Fig
20. En este caso, la dirección del movimiento se reduce a una sola
dimensión, a lo largo de las trayectorias DR de guía, y las celdas
SI (Fig 20), diseñadas para detectar la presencia y, posiblemente,
el tipo de partículas, están dispuestas a lo largo de una columna
SC, ortogonal a la dirección permitida del movimiento. Usando
señales apropiadas, las jaulas de potencial se establecen
regularmente a lo largo de filas y se mueven a lo largo de
trayectorias DR de guía, a través de la columna SC, al interior de
una cámara CB, diseñada para contener las partículas cuyo número (y
posiblemente cuyo tipo) ya se ha detectado. Como no se usan
direcciones de movimiento a lo largo de trayectorias verticales de
guía, los electrodos LN no programables están planificados en el
fondo para reservar un área disponible para la circuitería de
celda. Por lo tanto, se optimiza el área disponible para la
circuitería de celda y para los sensores, ya que únicamente es
necesario programar un solo electrodo de dos y únicamente las
celdas SI necesitan integrar un sensor. El principal defecto de
esta última realización alternativa, en comparación con la
realización preferida, reside en el mayor tiempo requerido para
detectar las partículas existentes en la muestra, ya que depende del
número de celdas de fila que las partículas tienen que atravesar
antes de alcanzar a los sensores. Por otra parte, la última
realización alternativa puede conseguir un tamaño más pequeño de
jaula y, por lo tanto, contar partículas más pequeñas.
Otro enfoque de acuerdo con la presente invención
es el de estimar el número de partículas más pequeñas que el tamaño
posible de la jaula, sacando partido de sensores cuya salida es
proporcional al número de partículas contenidas en el interior de
una jaula. Cuando se usa este método, no es necesario fijar el
tamaño de jaula al mínimo, ya que el número total de partículas se
puede estimar sumando el número de ellas en cada jaula, incluso
cuando esta última contiene una pluralidad de partículas. El
principal inconveniente de este enfoque es que la salida de los
sensores está diseñada para depender únicamente del número de
partículas, independientemente de su tipo, de forma que no se puede
detectar su tipo.
Una vez que la muestra se ha introducido en el
dispositivo, por medios y por instrumentos conocidos por las
personas especialistas en la técnica, tales como
micro-bombas, jeringas, etc., de modo totalmente
automatizado o manual dependiendo de los requisitos del usuario, es
posible trabajar a la frecuencia con la que una o varias especies
de microorganismos se someten a dielectroforesis negativa; de esta
manera, es posible captar los objetos biológicos anteriormente
mencionados en el interior de jaulas de potencial dielectroforético
y moverlos por trayectorias más largas o más cortas alrededor del
dispositivo. El dispositivo propuesto tiene la nueva característica
de mover las partículas en suspensión dentro del liquido, en lugar
de mover dicho líquido, reduciendo de esta forma la necesidad de
procedimientos fluídicos complejos y caros, facilitando que los
cuerpos seleccionados se acumulen en las cámaras o sitios
apropiados e impidiendo que las partículas se sometan a esfuerzos
por fricción y colisión. Durante los modos de funcionamiento
descritos hasta ahora, los sensores empotrados pueden controlar la
presencia de partículas, proporcionando de esta manera el control
adaptativo del dispositivo y su funcionalidad en un circuito de
retroalimentación.
Una operación importante que el dispositivo puede
ejecutar es caracterizar una muestra de material en partículas y
solubilizado, por diferencias en las propiedades físicas de la
población o de sus componentes. Esto se puede conseguir usando la
característica de jaulas guiadas, cuya movilidad y fuerza dependen
de las propiedades físicas y de la morfología de la materia
biológica que se está analizando, tales como tamaño, peso,
polarizabilidad y conductividad, que variarán de unas especies a
otras.
Con su característica única de inducir movimiento
independiente de una o varias partículas captadas en jaulas de
potencial a lo largo de trayectorias de guía, el dispositivo se
puede programar fácilmente para conseguir varias tareas: por
ejemplo, separar una clase de microorganismos de una mezcla de
especies, usando sus propiedades físicas, dieléctricas y
conductoras. Otra aplicación posible del dispositivo propuesto
consiste en hacer que dos o varios microorganismos colisionen,
captando primeramente los objetos en jaulas diferentes y moviéndolas
posteriormente hacia la misma situación del dispositivo. Como
ejemplo del amplio campo de aplicación proporcionado por el
dispositivo de acuerdo con la presente invención, se describen en
este documento diversos métodos diferentes para manipular
partículas.
Está previsto que se puedan adoptar
configuraciones alternativas o equivalentes del presente
dispositivo y método, estando definida la invención en general en
las reivindicaciones adjuntas.
\newpage
Finalmente, se pretende que tanto los materiales
como las dimensiones se puedan variar de acuerdo con los requisitos
de aplicación del usuario o del dispositivo.
Se considera que la muestra situada en la cámara
del dispositivo contiene una mezcla de partículas de al menos dos
tipos diferentes, que están sometidas a dielectroforesis negativa y
a dielectroforesis positiva, respectivamente, a una frecuencia
específica. Mediante activación de los electrodos con señales
periódicas a esa frecuencia, se establecen jaulas potenciales hacia
cuyo interior son atraídas las partículas del primer tipo y de cuyo
interior son repelidas las partículas del segundo tipo. Por lo
tanto, moviendo las jaulas de potencial hacia un área separada del
dispositivo, únicamente se desplazará la partícula del primer tipo.
Ese área puede ser, por ejemplo, una cámara separada del
dispositivo donde las partículas del primer tipo se pueden recoger,
contar, acoplar con otras partículas, etc. Hay que observar que en
este caso se puede permitir más de una partícula por jaula.
Se considera que la muestra situada en la cámara
del dispositivo contiene una mezcla de partículas de al menos dos
tipos diferentes. También se considera que el tamaño de las jaulas
es tal que únicamente se puede captar una sola partícula en cada
jaula y que cada situación en la que se establecen las jaulas
comprende un sensor capaz de detectar el tipo de partícula captada
en esa jaula, si hay alguna. Este sensor puede ser, por ejemplo, de
tipo óptico y/o capacitivo. Después del establecimiento de las
jaulas de potencial dielectroforético, se discriminan las
partículas en cada jaula y todas las jaulas que captan partículas
de un tipo se mueven hacia un área separada del dispositivo, de
forma que en ese área únicamente estarán presentes partículas de
ese tipo. Ese área puede ser una cámara separada del dispositivo,
donde las partículas además se pueden recoger, contar, acoplar
entre sí o acoplar con otras partículas, etc. Como se usa en este
documento y en lo que sigue, el término "tipo" se debe ver
como que se refiere a características que se pueden discriminar
mediante el uso de sensores. En otros términos, dos partículas
realizadas de la misma materia pero con tamaño diferente se pueden
considerar como que pertenecen a diferentes tipos, si el sensor
empotrado en el dispositivo discrimina a las dos. Además, dos
partículas realizadas de diferente materia, pero que provocan la
misma salida del sensor empotrado, se pueden considerar como que
pertenecen al mismo tipo.
Este método es similar al anterior, con la
excepción de que no es necesario que las situaciones en las que se
establecen primero las jaulas comprendan un sensor. Por lo tanto,
primero es necesario desplazar las partículas, moviendo las jaulas,
hacia situaciones en las que un sensor sea capaz de detectar su tipo
y, posteriormente, desplazar adicionalmente las partículas, de
acuerdo con su tipo, hacia áreas diferentes del dispositivo. Estas
áreas pueden ser, por ejemplo, cámaras separadas del dispositivo en
las que las partículas se pueden recoger, contar, acoplar entre sí,
acoplar con otras partículas, etc.
Se considera que la muestra existente en la
cámara del dispositivo contiene un solo tipo de partículas, y que
cada situación en la que se establecen las jaulas comprende un
sensor que es capaz de detectar el número de partículas captadas en
esa jaula. Esto se puede conseguir cuando la respuesta de salida del
sensor es proporcional al número de partículas captadas en la jaula
asociada. El número total de partículas de la muestra se puede
contar de forma bastante sencilla sumando el número de partículas
detectadas en cada jaula.
Se considera que la muestra existente en la
cámara del dispositivo contiene uno o varios tipos de partículas.
También se considera que el tamaño de las jaulas es tal que
únicamente se puede captar una sola partícula en cada jaula, y que
cada situación en la que se establecen las jaulas comprende un
sensor capaz de detectar la presencia y tipo de la partícula captada
en esa jaula, si hay alguna. De esta manera, se puede conseguir de
manera sencilla el recuento del número de partículas de cada tipo,
estableciendo jaulas de potencial, detectando el tipo de partícula
existente en cada jaula, si hay alguna, y sumando por separado el
número de jaulas que captan partículas del mismo tipo.
Este método es similar al anterior, con la
excepción de que no es necesario que las situaciones en las que se
establecen primero las jaulas comprendan un sensor. De esta manera,
es necesario desplazar primero las partículas, moviendo las jaulas,
hacia situaciones en las que un sensor sea capaz de detectar su
tipo. Posteriormente, se detecta el tipo de cualquier partícula
presente en las jaulas en las situaciones de detección. Si quedan
otras jaulas cuyo contenido no se haya controlado todavía, la jaula
que está en la situación de detección se desplaza para permitir que
las jaulas cuyo contenido no se ha detectado todavía se desplacen
por encima de la misma situación de detección. Esta última
operación se repite hasta que se ha detectado el contenido de todas
las jaulas. Por lo tanto, se puede conseguir el recuento del número
de partículas de cada tipo sumando por separado el número de jaulas
que captan partículas del mismo tipo.
Claims (31)
1. Un aparato para manipular partículas
sumergidas en un fluido, que comprende:
- -
- un primer substrato (C);
- -
- un grupo de electrodos que comprende un primer conjunto (M1) de electrodos formado sobre dicho primer substrato, y un segundo conjunto (M2) de electrodos que comprende al menos un electrodo, donde dicho segundo conjunto de electrodos está enfrente de dicho primer conjunto de electrodos y está separado del mismo, estando situadas dichas partículas y dicho fluido en una región (L) situada entre dicho primer conjunto de electrodos y dicho segundo conjunto de electrodos; y
- -
- medios (DS, DX, DY, MIJ) para establecer un campo eléctrico que tiene magnitud constante sobre al menos una superficie (S1) cerrada, imaginaria situada totalmente en dicho fluido,
caracterizado porque dichos medios (DS,
DX, DY, MIJ) para establecer un campo eléctrico comprenden medios
para aplicar primeras señales periódicas que tienen una frecuencia
y una primera fase a un primer subconjunto de electrodos (L7; E7)
de dicho primer conjunto (M1) de electrodos y a dicho segundo
conjunto (M2) de electrodos, y al menos una señal periódica distinta
que tiene dicha frecuencia y una segunda fase, opuesta a dicha
primera fase, a al menos un subconjunto distinto de electrodos
(L1-L6, L8-L12;
E1-E6) de dicho primer conjunto de electrodos.
2. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en
el que dicho segundo conjunto (M2) de electrodos está realizado
sobre un segundo substrato (O2).
3. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en
el que dicho primer substrato (C) incluye medios (SIJ; CPH, CHA;
FR1, FR2) de detección, para detectar la presencia de una o varias
de dichas partículas.
4. Aparato de acuerdo con la reivindicación 2, en
el que dicho segundo substrato (O2) incluye medios de detección
para detectar la presencia de una o más de dichas partículas.
5. Aparato de acuerdo con la reivindicación 3 ó
4, en el que dichos medios de detección incluyen medios (LIJ, M2,
CHA) de medición de campo eléctrico, para detectar las variaciones
de las características eléctricas en al menos una porción de dicha
región (L) situada entre dicho primer conjunto (M1) de electrodos y
dicho segundo conjunto (M2) de electrodos.
6. Aparato de acuerdo con la reivindicación 5, en
el que dichos medios de medición de campo eléctrico incluyen al
menos un electrodo (M2) de dicho segundo conjunto de electrodos y
al menos un electrodo (LIJ) de dicho primer conjunto (M1) de
electrodos.
7. Aparato de acuerdo con la reivindicación 5, en
el que dichos medios de medición de campo eléctrico incluyen un
primer electrodo (FR1) de dicho primer conjunto (M1) de electrodos
y al menos un electrodo (FR2) distinto, de dicho primer conjunto de
electrodos.
8. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en
el que dicho segundo conjunto (M2) de electrodos es
substancialmente transparente.
9. Aparato de acuerdo con las reivindicaciones 3
y 8, en el que dichos medios de detección incluyen medios (CPH,
CHA) de medición de energía óptica, para detectar variaciones en
las características ópticas en al menos una porción de dicha región
(L) situada entre dicho primer conjunto (M1) de electrodos y dicho
segundo conjunto (M2) de electrodos.
10. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores que, además, comprende medios (DS, DX,
DY, MIJ) para cambiar dicha primera señal periódica y/o dicha al
menos una señal periódica distinta para:
- -
- expansionar o contraer, y/o
- -
- mover, y/o
- -
- establecer o suprimir
dicha al menos una superficie cerrada
imaginaria.
11. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores que, además, comprende medios [DS, DX,
DY, MIJ] para cambiar la composición de dicho primer subconjunto
y/o dicho al menos un subconjunto distinto, de dicha pluralidad de
electrodos para:
- -
- expansionar o contraer, y/o
- -
- mover, y/o
- -
- establecer o suprimir
dicha al menos una superficie cerrada
imaginaria.
12. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores que, además, comprende un separador
(A3) interpuesto entre dicho primer substrato (C) y dicho segundo
conjunto (M2) de electrodos, donde dicho separador tiene al menos
una abertura, y donde dicho separador forma al menos una cámara (L)
entre dicho primer substrato y dicho segundo conjunto de
electrodos.
13. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1-11 que, además, comprende un
separador (A3) integrado en dicho primer substrato, donde dicho
separador tiene al menos una abertura, y donde dicho separador forma
al menos una cámara (L) entre dicho primer substrato (C) y dicho
segundo conjunto (M2) de electrodos.
14. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que al menos un electrodo (LIJ)
de dicho grupo de electrodos está conectado a medios de circuito
que comprenden:
- -
- medios (XI, XJ) de entrada de direccionamiento;
- -
- medios de entrada/salida de datos;
- -
- medios de entrada de referencia (FS);
- -
- al menos un elemento de memoria (MIJ);
con lo que la señal periódica aplicada a al menos
un electrodo deriva de dicha entrada de referencia de acuerdo con
un valor almacenado en dicho al menos un elemento de memoria
programado por dichos medios de entrada de direccionamiento y
dichos medios de entrada/salida de datos.
15. Aparato de acuerdo con la reivindicación 14,
en el que dichos medios de circuito también comprenden medios (SIJ)
de detección.
16. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que al menos uno de dichos
electrodos (L1-L12) de dicho primer conjunto (M1)
de electrodos tiene forma rectangular.
17. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que al menos uno de dichos
electrodos (E1-E7) de dicho primer conjunto (M1) de
electrodos tiene forma hexagonal.
18. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho segundo conjunto (M2)
de electrodos está compuesto por un solo electrodo.
19. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho primer substrato (C)
es un substrato semiconductor monolítico.
20. Un método para manipular partículas
sumergidas en un fluido situado en una región (L) localizada entre
unos conjuntos (M1, M2) de electrodos primero y segundo que
pertenecen a un grupo de electrodos, donde dicho segundo conjunto
(M2) de electrodos comprende al menos un electrodo, donde dicho
segundo conjunto de electrodos está enfrente de dicho primer
conjunto (M1) de electrodos y está separado del mismo,
comprendiendo el método:
- aplicar primeras señales periódicas que tienen una frecuencia y una primera fase a un primer subconjunto (L7; E7) de electrodos de dicho primer conjunto (M1) de electrodos y a dicho segundo conjunto (M2) de electrodos y aplicar al menos una segunda señal periódica que tiene dicha frecuencia y una segunda fase, opuesta a dicha primera fase, a al menos un subconjunto (L1-L6, L8-L12; E1-E6) distinto de electrodos de dicho primer conjunto de electrodos, con lo que se establece un campo eléctrico que tiene una magnitud constante sobre al menos una superficie (S1) cerrada, imaginaria, situada totalmente en dicho fluido, con lo que dichas partículas son atraídas hacia o repelidas desde una porción de dicha región encerrada por dicha al menos una superficie cerrada, imaginaria, dependiendo de las propiedades eléctricas de dichas partículas y de dicho fluido.
21. Un método de acuerdo con la reivindicación
20, en el que, en dicha etapa de aplicación de señales periódicas
primera y segunda, al menos una partícula es atraída hacia una
primera porción de dicha región (L); que además incluye la etapa
de:
- aplicar diferentes señales periódicas a dichos subconjuntos de electrodos, donde al menos una de dichas diferentes señales periódicas tiene dicha frecuencia y dicha primera fase y al menos otra de dichas diferentes señales periódicas tiene dicha frecuencia y dicha segunda fase, con lo que se desplaza dicha al menos una superficie (S1) cerrada, imaginaria, y se atrae a dicha al menos una partícula hacia una segunda porción de dicha región encerrada por dicha al menos una superficie (S1) cerrada, imaginaria.
22. Un método de acuerdo con la reivindicación
20, en el que, en dicha etapa de aplicación de señales periódicas
primera y segunda, al menos una partícula es atraída hacia una
primera porción de dicha región; que además incluye la etapa
de:
- cambiar la composición de dicho primer subconjunto de electrodos y/o de dicho al menos un subconjunto distinto de electrodos, con lo que se desplaza dicha al menos una superficie (S1) cerrada, imaginaria, y se atrae a dicha al menos una partícula hacia una segunda porción de dicha región encerrada por dicha al menos una superficie cerrada, imaginaria.
23. Un método de acuerdo con la reivindicación
21, en el que dicha etapa de aplicación de diferentes señales
periódicas también comprende el cambio de la composición de dichos
subconjuntos y la aplicación de dichas señales periódicas primera y
segunda a los subconjuntos cambiados de electrodos.
24. Un método para separar diferentes tipos de
partículas sumergidas en un fluido situado en una región (L)
situada entre unos conjuntos (M1, M2) de electrodos primero y
segundo que pertenecen a un grupo de electrodos, donde dicho
segundo conjunto (M2) de electrodos comprende al menos un electrodo,
donde dicho segundo conjunto (M2) de electrodos está enfrente de
dicho primer conjunto (M1) de electrodos y está separado del mismo,
comprendiendo el método lo siguiente:
- aplicar primeras señales periódicas que tienen una frecuencia y una primera fase a un primer subconjunto (L7; E7) de electrodos de dicho primer conjunto (M1) de electrodos y a dicho segundo conjunto (M2) de electrodos, y aplicar al menos una segunda señal periódica que tiene dicha frecuencia y una segunda fase, opuesta a dicha primera fase, a al menos un subconjunto distinto (L1-L6, L8-L12; E1-E6) de electrodos de dicho primer conjunto de electrodos, con lo que se establece un campo eléctrico que tiene una magnitud constante sobre al menos una superficie (S1) cerrada, imaginaria, situada totalmente en dicho fluido, con lo que las partículas de un primer tipo son atraídas hacia una primera porción de dicha región (L) encerrada por dicha al menos una superficie cerrada, imaginaria, y las partículas de diferentes tipos son repelidas de dicha primera porción de dicha región encerrada por dicha al menos una superficie cerrada, imaginaria; y
- cambiar la composición de dicho primer subconjunto de electrodos y/o de dicho al menos un subconjunto distinto de electrodos de dicho primer conjunto (M1) de electrodos, con lo que únicamente las partículas de dicho primer tipo se mueven hacia una segunda porción de dicha región encerrada por dicha al menos una superficie cerrada, imaginaria.
25. Un método para manipular diferentes tipos de
partículas sumergidas en un fluido situado en una región (L)
localizada entre unos conjuntos (M1, M2) de electrodos, primero y
segundo, que pertenecen a un grupo de electrodos, donde dicho
segundo conjunto de electrodos comprende al menos un electrodo, y
donde dicho segundo conjunto (M2) de electrodos está enfrente de
dicho primer conjunto de electrodos y está separado del mismo,
comprendiendo el método lo siguiente:
- aplicar primeras señales periódicas que tienen una frecuencia y una primera fase a un primer subconjunto (L7; E7) de electrodos de dicho primer conjunto (M1) de electrodos y a dicho segundo conjunto (M2) de electrodos y aplicar al menos una segunda señal periódica que tiene dicha frecuencia y una segunda fase, opuesta a dicha primera fase, a al menos un subconjunto distinto (L1-L6, L8-L12; E1-E6) de electrodos de dicho primer conjunto de electrodos, con lo que se establece un campo eléctrico que tiene una magnitud constante sobre múltiples superficies (S1) cerradas, imaginarias, situadas totalmente en dicho fluido, con lo que dichas partículas son atraídas hacia diferentes porciones de dicha región encerrada por dichas superficies cerradas, imaginarias, y captadas en dichas diferentes porciones, donde cada una de dichas porciones es capaz de captar únicamente una sola partícula; y detectar el tipo de cada partícula captada en dichas porciones.
26. Un método de acuerdo con la reivindicación 25
para separar diferentes tipos de partículas sumergidas en un
fluido, que además comprende la etapa de:
- cambiar la composición de dicho primer subconjunto de electrodos y/o de dicho al menos un subconjunto distinto de electrodos de dicho primer conjunto (M1) de electrodos, con lo que un primer subconjunto de dichas superficies (S1) cerradas, imaginarias, se desplaza hacia una primera área, donde dicho primer subconjunto de dichas superficies cerradas, imaginarias, está compuesto por superficies cerradas, imaginarias, que captan partículas de un primer tipo, con el fin de mover dichas partículas de dicho primer tipo hacia dicho primer área.
27. Un método de acuerdo con la reivindicación 26
que también comprende, antes de dicha etapa de detección del tipo
de cada partícula captada en dichas porciones, la etapa de
desplazar secuencialmente dichas superficies (S1, S2) cerradas,
imaginarias, hacia al menos una situación (SI) de detección, con el
fin de mover las partículas captadas hacia dicha situación de
detección.
28. Un método para contar el número de partículas
sumergidas en un fluido situado en una región (L) situada entre
unos conjuntos (M1, M2) de electrodos, primero y segundo, que
pertenecen a un grupo de electrodos, donde dicho segundo conjunto
(M2) de electrodos comprende al menos un electrodo, donde dicho
segundo conjunto (M2) de electrodos está enfrente de dicho primer
conjunto (M1) de electrodos y está separado del mismo,
comprendiendo el método lo siguiente:
- aplicar primeras señales periódicas que tienen una frecuencia y una primera fase a un primer subconjunto (L7; E7) de electrodos de dicho primer conjunto (M1) de electrodos y a dicho segundo conjunto (M2) de electrodos y aplicar una segunda señal periódica que tiene dicha frecuencia y una segunda fase, opuesta a dicha primera fase, a un segundo subconjunto (L1-L6, L8-L12; E1-E6) de electrodos de dicho primer conjunto de electrodos, con lo que se establece un campo eléctrico que tiene una magnitud constante sobre al menos una superficie (S1) cerrada, imaginaria, situada totalmente en dicho fluido, con lo que únicamente las partículas de un tipo son atraídas hacia porciones de dicha región encerrada por dicha al menos una superficie (S1) cerrada, imaginaria; y detectar el número de partículas existentes en cada una de dichas porciones.
29. Un método de acuerdo con la reivindicación 25
para contar el número de partículas sumergidas en un fluido, que
también comprende la etapa de:
- sumar separadamente el número de partículas de un mismo tipo.
30. Un método de acuerdo con la reivindicación 25
para contar el número de partículas de al menos un tipo sumergidas
en un fluido, que también comprende la etapa de:
- antes de dicha etapa de detectar el tipo de cada partícula captada en dichas porciones, desplazar secuencialmente dichas superficies (S1) cerradas, imaginarias hacia al menos una situación (S1) de detección, cambiando secuencialmente la composición de dicho primer subconjunto de electrodos y/o de dicho al menos un subconjunto distinto de electrodos de dicho primer conjunto (M1) de electrodos, con el fin de mover las partículas captadas hacia dicha situación de detección; y
- sumar por separado el número de partículas de un mismo tipo.
31. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 25-30, en el que dicha etapa de
detección comprende medir variaciones en características
seleccionadas entre eléctricas y ópticas en al menos una porción de
dicho fluido.
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| US7033473B2 (en) | 2000-06-14 | 2006-04-25 | Board Of Regents, University Of Texas | Method and apparatus for combined magnetophoretic and dielectrophoretic manipulation of analyte mixtures |
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| US9709559B2 (en) | 2000-06-21 | 2017-07-18 | Bioarray Solutions, Ltd. | Multianalyte molecular analysis using application-specific random particle arrays |
| EP1311839B1 (en) | 2000-06-21 | 2006-03-01 | Bioarray Solutions Ltd | Multianalyte molecular analysis using application-specific random particle arrays |
| ITTO20010411A1 (it) * | 2001-05-02 | 2002-11-02 | Silicon Biosystems S R L | Metodo e dispositivo per l'esecuzione di test e saggi ad alta processivita' ed alto valore biologico su cellule e/o composti. |
| US7262063B2 (en) | 2001-06-21 | 2007-08-28 | Bio Array Solutions, Ltd. | Directed assembly of functional heterostructures |
| ITTO20010801A1 (it) * | 2001-08-07 | 2003-02-07 | Silicon Biosystems S R L | Metodo e dispositivo per analisi biomolecolari integrate. |
| JP4779261B2 (ja) * | 2001-08-30 | 2011-09-28 | パナソニック株式会社 | 微粒子分離方法、微粒子分離装置、およびセンサ |
| JP4377689B2 (ja) | 2001-10-15 | 2009-12-02 | バイオアレイ ソリューションズ リミテッド | 同時尋問及び酵素仲介検出による多型遺伝子座の複合分析 |
| AU2002359508A1 (en) | 2001-11-26 | 2003-06-10 | Keck Graduate Institute | Method, apparatus and article for microfluidic control via electrowetting, for chemical, biochemical and biological assays and the like |
| US6703819B2 (en) | 2001-12-03 | 2004-03-09 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Particle impedance sensor |
| US6866762B2 (en) | 2001-12-20 | 2005-03-15 | Board Of Regents, University Of Texas System | Dielectric gate and methods for fluid injection and control |
| DE10218325B4 (de) * | 2002-04-24 | 2008-09-18 | Siemens Ag | Verfahren zum Betreiben einer Chip-Anordnung |
| US8349276B2 (en) | 2002-09-24 | 2013-01-08 | Duke University | Apparatuses and methods for manipulating droplets on a printed circuit board |
| US6911132B2 (en) | 2002-09-24 | 2005-06-28 | Duke University | Apparatus for manipulating droplets by electrowetting-based techniques |
| WO2004047007A1 (en) | 2002-11-15 | 2004-06-03 | Bioarray Solutions, Ltd. | Analysis, secure access to, and transmission of array images |
| DE10255858A1 (de) | 2002-11-29 | 2004-06-17 | Evotec Oai Ag | Fluidisches Mikrosystem mit feldformenden Passivierungsschichten auf Mikroelektroden |
| US7063777B2 (en) * | 2002-12-12 | 2006-06-20 | Aura Biosystems Inc. | Dielectrophoretic particle profiling system and method |
| WO2004074913A2 (en) * | 2003-02-19 | 2004-09-02 | Bioarray Solutions Ltd. | A dynamically configurable electrode formed of pixels |
| US7169282B2 (en) * | 2003-05-13 | 2007-01-30 | Aura Biosystems Inc. | Dielectrophoresis apparatus |
| WO2005029705A2 (en) | 2003-09-18 | 2005-03-31 | Bioarray Solutions, Ltd. | Number coding for identification of subtypes of coded types of solid phase carriers |
| JP4564959B2 (ja) | 2003-09-22 | 2010-10-20 | バイオアレイ ソリューションズ リミテッド | 生体分子に共有結合できる、複数の官能基を持つ表面固定化高分子電解質 |
| CA2899287A1 (en) | 2003-10-28 | 2005-05-12 | Bioarray Solutions Ltd. | Optimization of gene expression analysis using immobilized capture probes |
| AU2004287069B2 (en) | 2003-10-29 | 2009-07-16 | Bioarray Solutions, Ltd. | Multiplexed nucleic acid analysis by fragmentation of double-stranded DNA |
| FR2863181B1 (fr) | 2003-12-04 | 2006-08-18 | Commissariat Energie Atomique | Procede de tri de particules. |
| FR2863182B1 (fr) | 2003-12-04 | 2006-10-13 | Commissariat Energie Atomique | Procede de concentration de particules. |
| FR2863360B1 (fr) | 2003-12-04 | 2006-02-03 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de separation d'objets par voie optique. |
| WO2005078425A1 (en) * | 2004-02-04 | 2005-08-25 | The Johns Hopkins University | Methods and systems for producing arrays of particles |
| FR2866493B1 (fr) * | 2004-02-16 | 2010-08-20 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de controle du deplacement d'une goutte entre deux ou plusieurs substrats solides |
| EP3144066A1 (en) | 2004-05-28 | 2017-03-22 | Board of Regents, The University of Texas System | Programmable fluidic processors |
| ITBO20040420A1 (it) * | 2004-07-07 | 2004-10-07 | Type S R L | Macchina per taglio e formatura di piattine metalliche |
| US7848889B2 (en) | 2004-08-02 | 2010-12-07 | Bioarray Solutions, Ltd. | Automated analysis of multiplexed probe-target interaction patterns: pattern matching and allele identification |
| US20060102477A1 (en) * | 2004-08-26 | 2006-05-18 | Applera Corporation | Electrowetting dispensing devices and related methods |
| ITPD20040301A1 (it) * | 2004-11-26 | 2005-02-26 | Dimensional Srl P | Metodo ed apparato per la separazione simultanea di molecole biologiche mediante elettroforesi bidimensionale |
| JP2008539759A (ja) | 2005-05-11 | 2008-11-20 | ナノリティックス・インコーポレイテッド | 多数の温度で生化学的又は化学的な反応を実施する方法及び装置 |
| US8486629B2 (en) | 2005-06-01 | 2013-07-16 | Bioarray Solutions, Ltd. | Creation of functionalized microparticle libraries by oligonucleotide ligation or elongation |
| ITBO20050481A1 (it) | 2005-07-19 | 2007-01-20 | Silicon Biosystems S R L | Metodo ed apparato per la manipolazione e/o l'individuazione di particelle |
| FR2889515B1 (fr) * | 2005-08-02 | 2007-11-02 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de controle du deplacement d'un volume liquide entre deux ou plusieurs substrats solides et procede de deplacement |
| EP1929314B1 (en) * | 2005-09-22 | 2018-12-19 | Koninklijke Philips N.V. | Two-dimensional adaptive accelerometer based on dielectrophoresis |
| JP2009014342A (ja) * | 2005-10-19 | 2009-01-22 | Sharp Corp | 誘電泳動チップおよび誘電泳動装置並びに誘電泳動システム |
| WO2007046484A1 (ja) * | 2005-10-19 | 2007-04-26 | Sharp Kabushiki Kaisha | 誘電泳動チップおよび誘電泳動装置並びに誘電泳動システム |
| ITBO20050643A1 (it) | 2005-10-24 | 2007-04-25 | Si Bio S R L | Metodo ed apparato per la manipolazione di particelle in soluzioni conduttive |
| ITBO20050646A1 (it) | 2005-10-26 | 2007-04-27 | Silicon Biosystem S R L | Metodo ed apparato per la caratterizzazione ed il conteggio di particelle |
| WO2007091450A1 (ja) * | 2006-02-10 | 2007-08-16 | Kochi University Of Technology | 粒子状物質の角度変調波による誘電泳動を利用した特性分析装置並びに方法 |
| US20100163414A1 (en) * | 2006-03-21 | 2010-07-01 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Microelectronic device with field electrodes |
| ITTO20060226A1 (it) | 2006-03-27 | 2007-09-28 | Silicon Biosystem S P A | Metodo ed apparato per il processamento e o l'analisi e o la selezione di particelle, in particolare particelle biologiche |
| ITTO20060273A1 (it) | 2006-04-12 | 2007-10-13 | Silicon Biosystem S P A | Metodi ed apparati per la selezione e/o il processamento di particellle, in particolare per la lisi selettiva e/o ottimizzata di cellule |
| ITTO20060278A1 (it) | 2006-04-13 | 2007-10-14 | Silicon Biosystem S P A | Metodo per la selezione e/o il processamento di particelle, in particolare cellule |
| US9476856B2 (en) | 2006-04-13 | 2016-10-25 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Droplet-based affinity assays |
| US20140193807A1 (en) | 2006-04-18 | 2014-07-10 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Bead manipulation techniques |
| US8980198B2 (en) | 2006-04-18 | 2015-03-17 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Filler fluids for droplet operations |
| US7901947B2 (en) | 2006-04-18 | 2011-03-08 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Droplet-based particle sorting |
| WO2007123908A2 (en) | 2006-04-18 | 2007-11-01 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Droplet-based multiwell operations |
| US8637324B2 (en) | 2006-04-18 | 2014-01-28 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Bead incubation and washing on a droplet actuator |
| US8809068B2 (en) | 2006-04-18 | 2014-08-19 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Manipulation of beads in droplets and methods for manipulating droplets |
| US7727723B2 (en) | 2006-04-18 | 2010-06-01 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Droplet-based pyrosequencing |
| US8716015B2 (en) | 2006-04-18 | 2014-05-06 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Manipulation of cells on a droplet actuator |
| US7439014B2 (en) | 2006-04-18 | 2008-10-21 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Droplet-based surface modification and washing |
| US10078078B2 (en) | 2006-04-18 | 2018-09-18 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Bead incubation and washing on a droplet actuator |
| US9675972B2 (en) | 2006-05-09 | 2017-06-13 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Method of concentrating beads in a droplet |
| JP2008003074A (ja) * | 2006-05-26 | 2008-01-10 | Furuido:Kk | マイクロ流体デバイス、計測装置及びマイクロ流体撹拌方法 |
| ITTO20060586A1 (it) * | 2006-08-07 | 2008-02-08 | Silicon Biosystems Spa | Metodo e dispositivo per la manipolazione di particelle mediante la sovrapposizione di campi di forza |
| EP2051812A2 (en) * | 2006-08-09 | 2009-04-29 | Philips Intellectual Property & Standards GmbH | Microelectronic device with power lines and signal lines |
| WO2008091848A2 (en) | 2007-01-22 | 2008-07-31 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Surface assisted fluid loading and droplet dispensing |
| US9046514B2 (en) | 2007-02-09 | 2015-06-02 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Droplet actuator devices and methods employing magnetic beads |
| EP2109774B1 (en) | 2007-02-15 | 2018-07-04 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Capacitance detection in a droplet actuator |
| EP2837692A1 (en) | 2007-03-22 | 2015-02-18 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Enzymatic assays for a droplet actuator |
| ITTO20070307A1 (it) | 2007-05-04 | 2008-11-05 | Silicon Biosystems Spa | Metodo e dispositivo per la diagnosi prenatale non-invasiva |
| US8951732B2 (en) | 2007-06-22 | 2015-02-10 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Droplet-based nucleic acid amplification in a temperature gradient |
| ITBO20070588A1 (it) | 2007-08-13 | 2009-02-14 | Silicon Biosystems Spa | Metodo per legare uno strato di silicone ad un substrato di polimero metacrilico |
| WO2009032863A2 (en) | 2007-09-04 | 2009-03-12 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Droplet actuator with improved top substrate |
| WO2013006312A2 (en) | 2011-07-06 | 2013-01-10 | Advanced Liquid Logic Inc | Reagent storage on a droplet actuator |
| ITTO20070771A1 (it) | 2007-10-29 | 2009-04-30 | Silicon Biosystems Spa | Metodo e apparato per la identificazione e manipolazione di particelle |
| MX2010007034A (es) | 2007-12-23 | 2010-09-14 | Advanced Liquid Logic Inc | Configuraciones para eyector de gotas y metodos para realizar operaciones de gota. |
| WO2009137415A2 (en) | 2008-05-03 | 2009-11-12 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Reagent and sample preparation, loading, and storage |
| EP2286228B1 (en) | 2008-05-16 | 2019-04-03 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Droplet actuator devices and methods for manipulating beads |
| FR2933316B1 (fr) * | 2008-07-07 | 2010-09-10 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif microfluide de deplacement controle de liquide |
| IT1391619B1 (it) | 2008-11-04 | 2012-01-11 | Silicon Biosystems Spa | Metodo per l'individuazione, selezione e analisi di cellule tumorali |
| US10895575B2 (en) | 2008-11-04 | 2021-01-19 | Menarini Silicon Biosystems S.P.A. | Method for identification, selection and analysis of tumour cells |
| US8877512B2 (en) | 2009-01-23 | 2014-11-04 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Bubble formation techniques using physical or chemical features to retain a gas bubble within a droplet actuator |
| CN102427883B (zh) | 2009-03-17 | 2014-08-20 | 硅生物系统股份公司 | 用于细胞隔离的微流体装置 |
| US8926065B2 (en) | 2009-08-14 | 2015-01-06 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Droplet actuator devices and methods |
| US8846414B2 (en) | 2009-09-29 | 2014-09-30 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Detection of cardiac markers on a droplet actuator |
| WO2011057197A2 (en) | 2009-11-06 | 2011-05-12 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Integrated droplet actuator for gel electrophoresis and molecular analysis |
| IT1397819B1 (it) | 2009-12-17 | 2013-02-04 | Silicon Biosystems Spa | Sistema microfluidico |
| EP2516669B1 (en) | 2009-12-21 | 2016-10-12 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Enzyme assays on a droplet actuator |
| EP2553473A4 (en) | 2010-03-30 | 2016-08-10 | Advanced Liquid Logic Inc | DROPLET OPERATION PLATFORM |
| WO2012012090A2 (en) | 2010-06-30 | 2012-01-26 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Droplet actuator assemblies and methods of making same |
| JP5617530B2 (ja) | 2010-10-29 | 2014-11-05 | ソニー株式会社 | 細胞分取装置及び細胞分取方法 |
| WO2012072823A1 (en) | 2010-12-03 | 2012-06-07 | Mindseeds Laboratories Srl | Rapid screening of monoclonal antibodies |
| IT1403518B1 (it) | 2010-12-22 | 2013-10-31 | Silicon Biosystems Spa | Dispositivo microfluidico per la manipolazione di particelle |
| CA2833897C (en) | 2011-05-09 | 2020-05-19 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Microfluidic feedback using impedance detection |
| EP2707724A4 (en) | 2011-05-10 | 2015-01-21 | Advanced Liquid Logic Inc | ENZYME CONCENTRATION AND ASSAYS FOR THIS |
| US8901043B2 (en) | 2011-07-06 | 2014-12-02 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Systems for and methods of hybrid pyrosequencing |
| WO2013009927A2 (en) | 2011-07-11 | 2013-01-17 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Droplet actuators and techniques for droplet-based assays |
| WO2013016413A2 (en) | 2011-07-25 | 2013-01-31 | Advanced Liquid Logic Inc | Droplet actuator apparatus and system |
| ITTO20110990A1 (it) * | 2011-10-28 | 2013-04-29 | Silicon Biosystems Spa | Metodo ed apparato per l'analisi ottica di particelle a basse temperature |
| EP2776165A2 (en) | 2011-11-07 | 2014-09-17 | Illumina, Inc. | Integrated sequencing apparatuses and methods of use |
| US10731199B2 (en) | 2011-11-21 | 2020-08-04 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Glucose-6-phosphate dehydrogenase assays |
| ITBO20110766A1 (it) | 2011-12-28 | 2013-06-29 | Silicon Biosystems Spa | Dispositivi, apparato, kit e metodo per il trattamento di un campione biologico |
| US9223317B2 (en) | 2012-06-14 | 2015-12-29 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Droplet actuators that include molecular barrier coatings |
| BR112014032727B1 (pt) | 2012-06-27 | 2021-12-14 | Illumina France | Método e sistema para realizar operações de gotícula em uma gotícula em um atuador de gotículas para redução da formação de bolhas |
| US9863913B2 (en) | 2012-10-15 | 2018-01-09 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Digital microfluidics cartridge and system for operating a flow cell |
| BR112018076095A2 (pt) | 2016-06-14 | 2019-03-26 | Cellply S.R.L. | kit de triagem e método |
| IT201600104760A1 (it) * | 2016-10-18 | 2018-04-18 | Menarini Silicon Biosystems Spa | Circuito elettronico di pilotaggio per il pilotaggio di elettrodi di un dispositivo microfluidico di manipolazione di particelle, e relativo apparecchio di analisi |
| KR102637616B1 (ko) | 2016-10-18 | 2024-02-16 | 메나리니 실리콘 바이오시스템스 에스.피.에이. | 마이크로 유체 장치, 마이크로 유체 시스템 및 입자 분리 방법 |
| IT201600104601A1 (it) | 2016-10-18 | 2018-04-18 | Menarini Silicon Biosystems Spa | Sistema microfluidico |
| IT201700105948A1 (it) | 2017-09-21 | 2019-03-21 | Menarini Silicon Biosystems Spa | Metodo e sistema microfluidico per il recupero di particelle |
| CN109456874B (zh) * | 2018-10-16 | 2021-03-09 | 上海交通大学 | 一种细胞双向介电泳单细胞操控微流控芯片 |
| IT201900002777A1 (it) | 2019-02-26 | 2020-08-26 | Menarini Silicon Biosystems Spa | Metodo e sistema microfluidico per l'isolamento di particelle |
| CN111750905B (zh) * | 2019-03-29 | 2023-05-09 | 财团法人工业技术研究院 | 可调整感应电容值的微机电感测装置 |
| IT202100013715A1 (it) | 2021-05-26 | 2022-11-26 | Menarini Silicon Biosystems Spa | Metodo e sistema microfluidico per l'isolamento di particelle |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8926781D0 (en) * | 1989-11-27 | 1990-01-17 | Nat Res Dev | Identification of micro-organisms |
| US6185084B1 (en) * | 1997-10-06 | 2001-02-06 | California Institute Of Technology | Electrostatic particle transportation |
-
1999
- 1999-05-18 IT IT1999BO000262A patent/IT1309430B1/it active
-
2000
- 2000-05-13 DE DE60012920T patent/DE60012920T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-05-13 CA CA002370927A patent/CA2370927C/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-05-13 CN CNB008104948A patent/CN1239236C/zh not_active Expired - Lifetime
- 2000-05-13 ES ES00927623T patent/ES2225135T3/es not_active Expired - Lifetime
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- 2000-05-13 WO PCT/IB2000/000641 patent/WO2000069565A1/en active IP Right Grant
- 2000-05-13 AT AT00927623T patent/ATE273078T1/de active
- 2000-05-13 EP EP00927623A patent/EP1185373B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-11-16 US US09/990,898 patent/US20020125138A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ITBO990262A0 (it) | 1999-05-18 |
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| AU4601300A (en) | 2000-12-05 |
| CN1361720A (zh) | 2002-07-31 |
| CA2370927C (en) | 2008-07-15 |
| JP4906191B2 (ja) | 2012-03-28 |
| CA2370927A1 (en) | 2000-11-23 |
| EP1185373B1 (en) | 2004-08-11 |
| DE60012920D1 (de) | 2004-09-16 |
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