ES2303118T3 - Pastilla de micro-fluidica. - Google Patents

Abstract

Pastilla de micro-fluídica para una analítica biológica, química y médica, dentro de la cual están dispuestas unas cavidades (1, 2) y unos canales (6, 8), que unen estas cavidades entre si y los que, a causa del efecto capilar, transportan los líquidos necesarios para la analítica y la síntesis, siendo por lo menos una de las cavidades una cámara de reacción (7); pastilla ésta que está caracterizada por una estructura de tipo multicapa de un material plástico hidrófilo, que endurece a la luz, y esta estructura se ajusta a un modelo tridimensional de capas; como asimismo está caracterizada por una capa de tapadera, hecha de un material hidrófobo; en este caso, en el cuerpo estructurado de capas de un material hidrófilo desembocan, en por lo menos una cámara de reacción (7), unos canales (6, 8) que proceden de las distintas cavidades (1, 2) y que se extienden sin cruzarse entre si; a este efecto, dentro de la pastilla está prevista una cavidad central (1), que está tapada por la capa de material hidrófobo y la cual está rodeada por otra cavidad (2), que está realizada de forma anular y la que comprende unas aberturas (4) que mediante los nervios (5) están separadas entre si y las cuales están tapadas también por la capa de material hidrófobo; aberturas éstas de las que un respectivo canal (8) conduce hacia una cámara de reacción (7) a la cual está asignada una abertura y la que, conjuntamente con otras cámaras de reacción, está dispuesta en la forma de estrella alrededor de la cavidad central (1) y de la cavidad de forma anular (2), mientras que otros canales (6) - que puentean la cavidad anular (2) y los que conducen desde la cavidad central (1) hacia la superficie de los nervios (5) - se extienden hacia la respectiva cámara de reacción (7), asignada a los mismos; en este caso, los canales (6, 8), que parten de la cavidad de forma anular (2) así como de la cavidad central (1), pasan a constituir unas ranuras que están abiertas en dirección hacia la parte interior de las cavidades (1, 2) y las mismas se elevan de forma vertical en las paredes de las cavidades (1, 2), y los canales (6, 8), que en el sentido vertical están dispuestos dentro de las paredes, forman - por el extremo situado por el lado del fondo de la cavidad - un ángulo agudo con la superficie del fondo de la cavidad.

Description

Pastilla de micro-fluídica.

La presente invención se refiere a una pastilla o chip de micro-fluídica para la analítica y la síntesis biológicas, químicas y médicas, por cuyo interior están dispuestos cavidades así como unos canales que unen estas cavidades entre si y que transportan, en base al efecto capilar, los líquidos que se necesitan para el análisis, siendo por lo menos una de estas cavidades una cámara de reacción.

Las partes componentes de la micro-fluídica aprovechan las fuerzas capilares, hidrófilas e hidrófobas para poder desplazar las sustancias líquidas dentro de un sistema sin el empleo de bombas. A este efecto, se necesitan unos elementos ramificadores y mezcladores. En los sistemas empleados hoy en día no existe, sin embargo, ninguna posibilidad de que dos corrientes de líquidos se puedan cruzar entre si en una pastilla fluídica sin que se produzca una mezcla entre las mismas.

En el caso de las pastillas en cuestión es, sin embargo, así que, por ejemplo, un líquido (sangre) que debe ser analizado, ha de ser unido, antes que nada, con un líquido de análisis dentro dé una cámara de reacción para, en base a la reacción observada, poder emitir un criterio sobre la sustancia a analizar.

Por consiguiente, la pastilla de micro-fluídica tiene que estar estructurada de tal manera, que estén completamente separados entre si tos canales, que transportan el líquido, así como las cavidades desde las cuales tienen que ser transportados los líquidos.

A través de la siguiente cita de Internet

URL:http://www.microtec-d.com/media/a homepage/a01 página inicial / productos de ingeniería biogenética. pdf"Sistemas RMPD para ingeniería biogenética", véase el apartado "recubrimiento de micro-fluídica en un chip (pastilla)" se conoce una pastilla de micro-fluídica con micro-capilares y cámaras, tal como la misma está revelada en el preámbulo de la reivindicación de patente 1).

También en la Patente Núm. 6 213 151 B1 de los Estados Unidos está revelada una pastilla de micro-fluídica de este tipo, la cual es empleada, sin embargo, para otras finalidades técnicas.

Finalmente, a través de la Patente Internacional Núm. WO00/58724 es conocido un dispositivo para la realización de unas reacciones químicas de comprobación.

En contraposición a ello, la pastilla de micro-fluídica de la presente invención está caracterizada por una estructura de tipo multicapa de un material plástico hidrófilo, que endurece a la luz y que se ajusta a un modelo tridimensional de capas; como asimismo está caracterizada por una capa de tapadera, hecha de un material hidrófobo; en este caso, en el cuerpo de estructura multicapa, hecho de un material hidrófilo, desembocan - dentro de por lo menos una cámara de reacción del cuerpo - los canales procedentes de distintas cavidades, los cuales no se cruzan entre si.

Esta estructura de tipo multicapa es una ya conocida tecnología generativa en la que entre, por ejemplo, dos placas está sostenido - en base a su tensión superficial - un líquido que endurece a la luz. Una de estas placas es permeable a las ondas electromagnéticas. Este procedimiento está descrito en la Patente Alemana Núm. DE - PS 44 20 996.

El modelo del cuerpo, que ha de ser confeccionado, se encuentra memorizado dentro de un ordenador, por ejemplo, también en unas capas virtuales, que son llamadas una después de la otra, y por una separación de las dos placas en función de las capas así como por el arrastre de material nuevo, pueden ser producidas unas capas extremadamente finas que hacen posible generar con mucha precisión unas estructuras extremadamente pequeñas como, por ejemplo, las cavidades y los canales, como asimismo unas cavidades que están parcialmente puenteadas mediante unos nervios. De este modo, existe la posibilidad de que, por una parte, las cavidades se encuentren estrictamente separadas entre si y, por la otra, también lo están los canales que transportan los distintos líquidos.

Conforme a otra combinación de características de la reivindicación de patente 1), está previsto que dentro de la pastilla quede generada una cavidad central, que está tapada por la capa hidrófoba y la que se encuentra rodeada por otra cavidad, que está realizada de forma anular y la que comprende unas aberturas que también están tapadas por la capa hidrófoba y que están separadas entre si mediante unos nervios; canales éstos de los cuales uno conduce hacia una cámara de reacción, que está asignada a la abertura y la que, conjuntamente con otras cámaras de reacción, está dispuesta en forma de estrella alrededor de la cavidad central así como alrededor de la cavidad anular, mientras que los canales, que puentean la cavidad anular - y que parte de la cavidad central hacia la superficie de los nervios - conducen hacia la respectiva cámara de reacción asignada; en este caso, los canales, que parten de la cavidad anular así como de la cavidad central, pasan a constituir unas ranuras que se elevan verticalmente en las paredes de las cavidades y que están abiertas en dirección hacia la parte interior de las cavidades.

En este caso, por la aplicación del método de la estructura generativa o de tipo multicapa queda asegurado que los bordes de los canales puedan estar realizados - por aquellos puntos, en los que los mismos pasan de la horizontal a la vertical - con unas aristas extremadamente vivas, por lo que en el material hidrófilo está muy intenso el efecto capilar.

Finalmente, según la reivindicación de patente 1) está previsto que los canales, que están dispuestos de forma vertical en las paredes, constituyan - por su extremo situado por el lado del fondo de la cavidad - un ángulo agudo con la superficie de este fondo.

Esto quiere decir que, en este punto, el canal - que se extiende en el sentido vertical hacia abajo - retrocede, por un tramo corto, de la cavidad; se trata de una forma de realización que tampoco puede ser conseguida mediante los procedimientos de conformación normales. Una forma de realización de este tipo es, sin embargo, esencial para la optimación del efecto capilar.

Para una ulterior optimación del efecto capilar es deseable que los canales o las cavidades estén tapados por una capa hidrófoba.

Según la reivindicación de patente 2), esta capa hidrófoba es producida de tal manera que, en primer lugar, es generada una lámina partiendo de una o de varias capas de un material plástico que endurece a la luz; en este caso, la última capa es solamente polimerizada en parte. La polimerización es llevada a efecto, tal como ya conocida, a través de una exposición a las ondas electromagnéticas.

La lámina, producida de este modo, es colocada - con la capa polimerizada en parte - sobre la pastilla de micro-fluídica anteriormente generada y, a continuación, la capa, hasta ahora sólo parcialmente polimerizada, es polimerizada por completo, con lo cual adquiere la pastilla una estructura monolítica.

De este modo, se pueden prescindir de pegamentos u otros agentes adhesivos, que durante la cobertura podrían atascar los canales finos.

Con el objeto de poder producir grandes series de la pastilla de micro-fluídica en cuestión, está previsto fabricar la lámina de manera continua entre por lo menos una pareja de cilindros; a este efecto, el material, -que endurece a la luz, es colocado entre los dos cilindros de los cuales uno comprende el dispositivo luminoso, que sirve para endurecer el material plástico, y la capa de tapadera, producida de este modo, es colocada - también con un procedimiento continuo - sobre las pastillas de micro-fluídica, que se han producido en grandes series, y la capa de tapadera es polimerizada de acabado.

EL plano único adjunto muestra - en una vista de detalle y a escala de fuerte aumento - una pastilla de micro-fluídica en la cual ha sido suprimida, sin embargo, la capa de tapadera.

La pastilla comprende una cavidad central 1, que se encuentra rodeada por una cavidad de forma anular 2, y la misma está separada de ésta última por una pared 3. La cavidad de forma anular 2 posee unas aberturas 4, que están dispuestas en la forma de estrella y que están separadas entre si por unos nervios 5.

Del fondo de la cavidad central 1 se elevan en el sentido vertical unos canales 6 que, a través de los nervios 5, conducen hacia otra cavidad 7. Esta cavidad 7 puede constituir, por ejemplo, una cámara de reacción.

Dentro de esta cámara, un líquido - que desde la cavidad central 1 ha sido aportado a través de los canales 6 - entra en reacción con, por ejemplo, un líquido de análisis que desde la cavidad de forma anular 2 es aportado por medio de tos canales 8. El canal 8 se eleva desde el fondo de la cavidad de forma anular 2 - dentro de la pared de esta cavidad - hacia arriba para luego ser conducido por el canal 6, sin cruzarse con el mismo, hacia la cavidad 7.

El transporte de los líquidos se produce en base al efecto capilar del material hidrófilo, del cual está hecha la pastilla de micro-fluídica. En este caso es esencial que, por una parte, el material de tapadera - que aquí no ha sido representado sea de tipo hidrófobo y, por la otra parte, que tos bordes de los canales estén realizados con unas aristas extremadamente vivas por aquellos puntos, en los que los mismos pasan de la vertical a la horizontal. Esto se refiere, por un lado, a los bordes en los que los canales, 6 y 8 -que se elevan en el sentido vertical - conducen desde las respectivas cavidades, 1 y 2, hacia la superficie de la pastilla y, por el otro lado, a los bordes en los que estos canales verticales inciden en el fondo de la cavidad correspondiente. En estos puntos, los canales entran por un tramo en la pared, y los mismos forman aquí un ángulo agudo con la superficie del fondo.

La cámara anular 2 de las pastillas de esta clase es llenada - por ejemplo, por parte del fabricante - con un líquido para el análisis. A efectos de la analítica, el material que ha de ser analizado - como, por ejemplo, la sangre o los componentes de la sangre - es introducido en la cavidad central 1 por medio de una pipeta o de una jeringa, pasando por la capa tapadera, que aquí no está indicada. Seguidamente, los dos líquidos llegan - a causa de las fuerzas capilares - al interior de la cámara 7. A través de la reacción que aquí se produce, se pueden sacar conclusiones sobre la sustancia que ha de ser analizada.

Claims (2)

1. Pastilla de micro-fluídica para una analítica biológica, química y médica, dentro de la cual están dispuestas unas cavidades (1, 2) y unos canales (6, 8), que unen estas cavidades entre si y los que, a causa del efecto capilar, transportan los líquidos necesarios para la analítica y la síntesis, siendo por lo menos una de las cavidades una cámara de reacción (7); pastilla ésta que está caracterizada por una estructura de tipo multicapa de un material plástico hidrófilo, que endurece a la luz, y esta estructura se ajusta a un modelo tridimensional de capas; como asimismo está caracterizada por una capa de tapadera, hecha de un material hidrófobo; en este caso, en el cuerpo estructurado de capas de un material hidrófilo desembocan, en por lo menos una cámara de reacción (7), unos canales (6, 8) que proceden de las distintas cavidades (1, 2) y que se extienden sin cruzarse entre si; a este efecto, dentro de la pastilla está prevista una cavidad central (1), que está tapada por la capa de material hidrófobo y la cual está rodeada por otra cavidad (2), que está realizada de forma anular y la que comprende unas aberturas (4) que mediante los nervios (5) están separadas entre si y las cuales están tapadas también por la capa de material hidrófobo; aberturas éstas de las que un respectivo canal (8) conduce hacia una cámara de reacción (7) a la cual está asignada una abertura y la que, conjuntamente con otras cámaras de reacción, está dispuesta en la forma de estrella alrededor de la cavidad central (1) y de la cavidad de forma anular (2), mientras que otros canales (6) - que puentean la cavidad anular (2) y los que conducen desde la cavidad central (1) hacia la superficie de los nervios (5) - se extienden hacia la respectiva cámara de reacción (7), asignada a los mismos; en este caso, los canales (6, 8), que parten de la cavidad de forma anular (2) así como de la cavidad central (1), pasan a constituir unas ranuras que están abiertas en dirección hacia la parte interior de las cavidades (1, 2) y las mismas se elevan de forma vertical en las paredes de las cavidades (1, 2), y los canales (6, 8), que en el sentido vertical están dispuestos dentro de las paredes, forman - por el extremo situado por el lado del fondo de la cavidad - un ángulo agudo con la superficie del fondo de la cavidad.

2. Pastilla de micro-fluídica conforme a la reivindicación 1) y caracterizada porque la capa de tapadera está estructurada de tal manera que, en primer Lugar, es generada una lámina a partir de una o de varias capas de un material plástico que endurece a la luz; en este caso, la última capa es polimerizada solamente en parte, después de to cual la lámina, formada de este modo, es colocada - con la capa polimerizada solamente en parte - sobre la pastilla de micro-fluídica producida con anterioridad y la capa, que hasta ahora solamente había sido polimerizada en parte, es polimerizada de acabado, de tal manera que la pastilla pueda adquirir una estructura monolítica.