ES2877769T3 - Circuito de activación electrónica para la activación de electrodos de un dispositivo microfluídico para la manipulación de partículas, y aparato de análisis correspondiente - Google Patents

Circuito de activación electrónica para la activación de electrodos de un dispositivo microfluídico para la manipulación de partículas, y aparato de análisis correspondiente Download PDF

Info

Publication number
ES2877769T3
ES2877769T3 ES17797751T ES17797751T ES2877769T3 ES 2877769 T3 ES2877769 T3 ES 2877769T3 ES 17797751 T ES17797751 T ES 17797751T ES 17797751 T ES17797751 T ES 17797751T ES 2877769 T3 ES2877769 T3 ES 2877769T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
signal
output
electrodes
activation
coupled
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES17797751T
Other languages
English (en)
Inventor
Mauro Ucelli
Andrea Tommasi
Gianni Medoro
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Menarini Silicon Biosystems SpA
Original Assignee
Menarini Silicon Biosystems SpA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Menarini Silicon Biosystems SpA filed Critical Menarini Silicon Biosystems SpA
Application granted granted Critical
Publication of ES2877769T3 publication Critical patent/ES2877769T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/217—Class D power amplifiers; Switching amplifiers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502715—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502761—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip specially adapted for handling suspended solids or molecules independently from the bulk fluid flow, e.g. for trapping or sorting beads, for physically stretching molecules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C5/00—Separating dispersed particles from liquids by electrostatic effect
    • B03C5/005—Dielectrophoresis, i.e. dielectric particles migrating towards the region of highest field strength
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C5/00—Separating dispersed particles from liquids by electrostatic effect
    • B03C5/02—Separators
    • B03C5/022—Non-uniform field separators
    • B03C5/026—Non-uniform field separators using open-gradient differential dielectric separation, i.e. using electrodes of special shapes for non-uniform field creation, e.g. Fluid Integrated Circuit [FIC]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/447—Systems using electrophoresis
    • G01N27/44756—Apparatus specially adapted therefor
    • G01N27/44791—Microapparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/32—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/14—Process control and prevention of errors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0681—Filter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0819—Microarrays; Biochips
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0415—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces electrical forces, e.g. electrokinetic
    • B01L2400/0424—Dielectrophoretic forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/26—Details of magnetic or electrostatic separation for use in medical applications
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/261—Amplifier which being suitable for instrumentation applications
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/324—An amplitude modulator or demodulator being used in the amplifier circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/375—Circuitry to compensate the offset being present in an amplifier
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/438—Separate feedback of amplitude and phase signals being present

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Abstract

Un circuito de activación electrónica (20) para un dispositivo microfluídico (1) que tiene un número de electrodos (4, 6), que comprende un número de etapas de activación sincronizadas configuradas para generar una respectiva señal de activación (V1, V2, V3) para cada electrodo o grupo de electrodos del número de electrodos (4, 6); teniendo las señales de activación (V1, V2, V3) una amplitud, frecuencia y desplazamiento de fase deseados, en donde cada etapa de activación incluye una etapa amplificadora de modo de conmutación (22) configurada para recibir una señal de reloj (CK) y una señal objetivo (Vt) y generar, en una salida (Out) de la misma, una señal de salida (Vout) que define la respectiva señal de activación, comprendiendo la etapa amplificadora (22): un módulo de conmutación (23), acoplado a un primer nodo interno (N1) y controlado por la señal de reloj (CK) para traer selectivamente dicho primer nodo interno (N1) a una señal de control (Vc); y un módulo de filtro (25, 26), acoplado entre el primer nodo interno (N1) y la salida (Out) y configurado para proporcionar la señal de salida (Vout); caracterizado por que la etapa amplificadora (22) comprende además: un módulo de retroalimentación (29), acoplado a una entrada de retroalimentación (INfb) de dicha etapa de activación, diseñado para recibir una señal de retroalimentación (Vfb) indicativa del valor de la respectiva señal de activación, y configurada para: generar, en función de la comparación entre dicha señal de retroalimentación (Vfb) y dicha señal objetivo (Vt), la señal de control (VC) para dicho módulo de conmutación (23); y retroalimentar la señal de control (Vc) hacia el módulo de conmutación (23), para modular la señal de reloj (CK) y definir la señal de salida (Vout).

Description

DESCRIPCIÓN
Circuito de activación electrónica para la activación de electrodos de un dispositivo microfluídico para la manipulación de partículas, y aparato de análisis correspondiente
Campo técnico de la invención
La presente invención se refiere a un circuito de activación electrónica para la activación de electrodos de un dispositivo microfluídico para la manipulación de partículas, y a un aparato de análisis correspondiente que coopera con el dispositivo microfluídico; en particular, pero sin que ello implique pérdida de generalidad, el dispositivo microfluídico es un dispositivo para la selección y clasificación de células sumergidas en un fluido, por dielectroforesis.
Técnica anterior
Como se sabe, las técnicas de micromecanizado permiten la fabricación de dispositivos microfluídicos, incluyendo, en un mismo chip, estructuras micromecánicas, tales como cámaras, canales o barreras de separación, y estructuras eléctricas, tales como calentadores, vías conductoras, electrodos o circuitos de procesamiento. Las estructuras micromecánicas y eléctricas se forman en uno o más sustratos, por ejemplo, incluyendo material semiconductor, y alojadas en un paquete, que define contactos eléctricos accesibles al exterior y también una o más entradas y/o salidas fluídicas.
Los dispositivos microfluídicos permiten realizar complejas operaciones de procesamiento en partículas, por ejemplo, moléculas, células o grupos de células, tales como operaciones de detección y clasificación de células, análisis de ADN o replicación de ARN. Estas operaciones de procesamiento pueden realizarse ventajosamente de manera automática mediante un aparato de análisis adecuado, acoplado a los dispositivos microfluídicos.
A menudo, los dispositivos microfluídicos definen los llamados "cartuchos" desechables, que se llenarán con un fluido que contiene las partículas que se vayan a analizar.
En particular, el DEPArray™ es un dispositivo microfluídico conocido por el presente Solicitante, que permite seleccionar y clasificar las células que se vayan a analizar.
Como se desvela, por ejemplo, en la patente de EE.UU. 6.942.776 B2, a nombre del presente Solicitante, este dispositivo microfluídico está basado en dielectroforesis (DEP), es decir, el fenómeno físico por el cual 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 la fuerza dielectroforética es comparable a la fuerza gravitacional, se puede establecer un equilibrio que permita levitar partículas pequeñas, que, por tanto, pueden separarse (para estar disponibles para operaciones de procesamiento posteriores) de una solución en la que están contenidas las mismas partículas.
Con más detalle, y como se muestra en la Figura 1, el dispositivo microfluídico, indicado con 1, incluye una matriz 2 formada por una serie de filas y columnas de electrodos 4, que son soportados por un sustrato 5 (que está dispuesto sobre una capa aislante del mismo, que no se muestra aquí); los electrodos 4 son direccionables selectivamente, por ejemplo, mediante el direccionamiento de elementos de circuitos electrónicos que pueden formarse en el mismo sustrato 5 (que no se muestra aquí).
El dispositivo microfluídico 1 también incluye una placa de electrodo superior 6, que está dispuesta encima de la matriz 2 y está separada por los electrodos 4, y una cámara de análisis 7 está definida entre ellos.
Una solución tampón que contiene las partículas 8 que se van a analizar (solo una de las cuales se muestra en la Figura 1, para mayor claridad de la descripción) se puede introducir dentro de la cámara 7, por ejemplo, a través de al menos una entrada definida en el paquete del mismo dispositivo microfluídico 1 (no se muestra aquí).
Como se muestra esquemáticamente, el paquete del dispositivo microfluídico 1 también define al menos una primera almohadilla de contacto 9a, accesible desde el exterior, para contactar eléctricamente con la placa de electrodo superior 6; una segunda almohadilla de contacto 9b, para contactar eléctricamente con un primer grupo de electrodos 4 de la matriz 2; y una tercera almohadilla de contacto 9c, para contactar eléctricamente con un segundo grupo de electrodos 4 de la matriz 2.
Señales de activación eléctrica, por ejemplo, señales periódicas sinusoidales con amplitud, frecuencia y desplazamiento de fase adecuados, se proporcionan a la placa de electrodo superior 6, el primer y el segundo grupo de electrodos 4 por medio de las almohadillas de contacto primera, segunda y, respectivamente, tercera 9a, 9b, 9c.
Como se muestra esquemáticamente en la Figura 1, estas señales de activación, indicadas con V1, V2 y V3 son generadas por un circuito de activación electrónica 10, incluyendo etapas del circuito amplificador; el circuito de activación electrónica 10 puede formar, por ejemplo, parte de un aparato de análisis que coopere con el dispositivo microfluídico 1.
En particular, aplicando señales de activación periódicas en fase y contrafase a los electrodos 4, campos dieléctricos, en particular campos dielectroforéticos, más particularmente una o más jaulas potenciales independientes 11, pueden establecerse en la cámara 7, cuya fuerza se puede variar actuando sobre la frecuencia y sobre la amplitud de las señales de activación V1, V2 , V3 (por "jaula potencial" se entiende en este documento una parte de espacio encerrada por una superficie equipotencial y que contiene un mínimo local del potencial dielectroforético).
Estas jaulas potenciales 11 atrapan una o más partículas 8, permitiéndolas levitar de manera constante o moverse dentro de la cámara 7, simplemente cambiando el subconjunto de electrodos 4 al que se aplican las señales de activación V1, V2 , V3 y/o modificando los valores de las mismas señales de activación.
Por ejemplo, si un primer electrodo 4 está en fase con la placa de electrodo superior 6 y está rodeado por electrodos que reciben señales de activación en contrafase, se establece una jaula potencial 11 encima del mismo primer electrodo 4. Entonces, simplemente aplicando señales en fase a uno de los electrodos adyacentes 4 (en la misma dirección que un movimiento deseado), y luego invirtiendo la fase de la señal de activación suministrada al primer electrodo, la jaula potencial 11 desaparece y luego reaparece sobre el electrodo adyacente, siendo desplazado un paso de célula lejos del electrodo anterior.
Repitiendo esta operación, la partícula o partículas atrapadas 8 se mueven en posiciones adyacentes en el plano de la matriz 2. Por ejemplo, una partícula 8 que se va a analizar se puede mover hacia un lugar de recogida (no se muestra aquí), del cual puede extraerse del dispositivo microfluídico 1, o en el que la misma partícula 8 puede experimentar operaciones de procesamiento deseadas.
El presente Solicitante se ha dado cuenta de que la generación de las señales de activación V1, V2 y V3 plantea algunos problemas, debido a la naturaleza particular de la carga constituida por el dispositivo microfluídico 1, lo cual puede comprometer incluso el correcto funcionamiento y rendimiento del dispositivo microfluídico 1.
Como se muestra en la Figura 2, desde un punto de vista eléctrico, el chip activo del dispositivo microfluídico 1, lleno de la solución tampón conductora, puede considerarse como una carga de baja impedancia no lineal trifásica no equilibrada en una configuración llamada "Delta". En particular, una primera impedancia Z12 se define entre las almohadillas de contacto primera y segunda 9a, 9b; una segunda impedancia Z31 se define entre las almohadillas de contacto primera y tercera 9a, 9c; y una tercera impedancia Z23 se define entre las almohadillas de contacto segunda y tercera 9a, 9b.
La ausencia de linealidad y las características de baja impedancia de la carga provocan una distorsión armónica nada insignificante, que a su vez produce:
posibles variaciones de compensación de CC con el tiempo entre las señales de activación V1, V2 y V3 ;
un empeoramiento de la eficiencia, puesto que parte de la energía eléctrica no se transfiere a la carga del chip activo para la generación de las jaulas potenciales 11, sino que en cambio se desperdicia en forma de generación de calor (es decir, por efecto Joule) dentro del circuito de activación electrónica 10;
una ausencia de reproducibilidad de los rendimientos, dependiendo del patrón de la jaula, características de la solución tampón y variabilidad del chip activo.
En particular, el presente Solicitante se ha dado cuenta de que puede ser deseable controlar los componentes de CC (corriente continua) de las señales de activación analógicas V1, V2 y V3 , para evitar:
fenómenos electrolíticos, puesto que una tensión de CC entre dos o más electrodos 4 próximos entre sí puede provocar la generación de gases (es decir, burbujas) dentro de la solución tampón en el interior del área activa del chip; y
electrocorrosión, puesto que, debido a fenómenos ox-redox, un componente de voltaje de CC puede desencadenar la corrosión de uno o más de los electrodos 4, perjudicando su funcionamiento.
La formación de burbujas y el daño de los electrodos 4 pueden afectar claramente a la capacidad de clasificación y encaminamiento de las partículas dentro del dispositivo microfluídico 1 y, por tanto, comprometer su rendimiento general.
El presente Solicitante se ha dado cuenta además de que puede que el uso de circuitos amplificadores lineales tradicionales (por ejemplo, amplificadores de clase AB) en el circuito de activación electrónica 10 no permita alcanzar los rendimientos deseados, al menos en determinadas condiciones de funcionamiento.
CURRENT K. W. ET AL, "A High-Voltage SOI CMOS Exciter Chip for a Programmable Fluidic Processor System", IEEE TRANSACTIONS ON BIOMEDICAL CIRCUITS AND SYSTEMS, IEEE, EE.UU., (20070601), vol. 1, n.° 2, páginas 105-115, desvela un circuito integrado de alta tensión (HV) para transportar muestras de gotitas fluídicas en vías programables a través de una matriz de electrodos de activación sobre su superficie cubierta hidrofóbicamente. La amplitud, la fase y la frecuencia de tensión de la forma de onda de excitación del electrodo se pueden ajustar en función de la configuración del sistema y la señal requerida para manipular una composición de gotita de fluido particular. La amplitud de tensión de la forma de onda de excitación del electrodo se puede establecer desde un nivel lógico mínimo hasta un límite máximo de la tensión de ruptura de la tecnología de fabricación. La frecuencia de la forma de onda de excitación del electrodo también se puede establecer independientemente de su tensión, hasta un máximo dependiendo del tipo de gotitas que se deban activar.
Sumario de la invención
Por tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar un circuito de activación electrónica para un dispositivo microfluídico, permitiendo superar las limitaciones de las soluciones conocidas, por ejemplo, en términos de distorsión armónica y control de compensación de CC.
La presente solución se refiere a un circuito de activación electrónica para un dispositivo microfluídico y a una máquina de análisis correspondiente, según se define en las reivindicaciones adjuntas.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 muestra una vista esquemática de una parte de un dispositivo microfluídico para la manipulación de partículas, con un circuito de activación electrónica asociado;
la Figura 2 es una representación eléctrica de la carga eléctrica definida por el dispositivo microfluídico;
la Figura 3 es un diagrama de bloques esquemático del circuito de activación electrónica para el dispositivo microfluídico, de acuerdo con una realización de la presente solución;
la Figura 4 es un diagrama de bloques esquemático de una etapa amplificadora del circuito de activación electrónica de la Figura 3;
la Figura 5 es un diagrama de bloques esquemático del circuito de activación electrónica para el dispositivo microfluídico, de acuerdo con una posible implementación de la presente solución;
la Figura 6 es un diagrama de bloques esquemático de una etapa amplificadora del circuito de activación electrónica de la Figura 5;
Las Figuras 7a y 7b muestran gráficos de cantidades eléctricas relacionadas con un circuito de activación electrónica conocido (Figura 7a) y con el circuito de activación electrónica, de acuerdo con la presente solución (Figura 7b); y
la Figura 8 es un diagrama de bloques esquemático de una máquina de análisis, acoplada operativamente al dispositivo microfluídico.
Descripción detallada de la invención
La Figura 3 muestra un circuito de activación electrónica, indicado con 20, acoplado a un dispositivo microfluídico, en el ejemplo, el dispositivo microfluídico 1 analizado con referencia a la Figura 1, mostrado aquí con su representación equivalente de carga eléctrica (como se ha analizado con referencia a la Figura 2).
Por consiguiente, el dispositivo microfluídico 1 representa aquí una carga de baja impedancia no lineal trifásica no equilibrada en configuración "Delta", con la primera impedancia Z12 entre las almohadillas primera y segunda 9a, 9b; la segunda impedancia Z31 entre las almohadillas primera y tercera 9a, 9c; y la tercera impedancia Z23 entre las almohadillas segunda y tercera 9a, 9b.
Por ejemplo, en el modelo eléctrico simplificado para la carga: la primera impedancia Z12 tiene un componente resistivo R12 con un valor comprendido entre 0,5 y 40 Q y un componente capacitivo C12 con un valor comprendido entre 24 pF y 2,4 nF; la segunda impedancia Z31 tiene un componente resistivo R31 con un valor comprendido entre 0,1 y 130 Q y un componente capacitivo C31 con un valor comprendido entre 70 pF y 7 nF; y la tercera impedancia Z23 tiene un componente resistivo R23 con un valor comprendido entre 0,01 y 1 Q y un componente capacitivo C23 con un valor comprendido entre 0,5 y 50 nF.
Como se ha analizado anteriormente, un respectivo electrodo o grupo de electrodos 4, 6 del dispositivo microfluídico 1 está acoplado a cada una de las almohadillas 9a, 9b, 9c.
La impedancia del chip activo del dispositivo microfluídico 1 puede tener parte real e imaginaria, ser no lineal y cambiar con el tiempo.
El circuito de activación electrónica 20 está configurado para proporcionar a cada una de las almohadillas 9a, 9b, 9c a respectivas señales de activación, nuevamente indicadas con V1, V2 y V3 , para activar el respectivo electrodo o grupo de electrodos.
En particular, el circuito de activación electrónica 20 incluye un número de etapas amplificadoras de modo de conmutación sincronizadas 22, una para cada electrodo o grupo de electrodos a activar con una respectiva señal de activación V1, V2 , V3 , o, de igual manera, una para cada almohadilla 9a, 9b, 9c del dispositivo microfluídico 1.
Cada etapa amplificadora 22 tiene:
una salida Out, que será acoplada a una respectiva almohadilla 9a, 9b, 9c del dispositivo microfluídico 1 (y el respectivo electrodo o grupo de electrodos), sobre el que existe una tensión de salida Vout (que define la respectiva señal de activación para el dispositivo microfluídico 1);
una primera entrada IN1, diseñada para recibir una señal de reloj CK, por ejemplo, una señal de tren de pulsos (u onda cuadrada) con una frecuencia dada f;
una segunda entrada IN2 , diseñada para recibir una señal objetivo Vt, en particular, una señal de tensión que define una amplitud objetivo (o deseada) para la tensión de salida Vout (como se aclarará más adelante);
una entrada de retroalimentación INfb, diseñada para recibir una señal de retroalimentación Vfb, por ejemplo, una señal de tensión, indicativa de la señal de activación suministrada a la carga (es decir, de la tensión de salida Vout).
En particular, la señal de retroalimentación Vfb se recoge lo más cerca posible de la carga; en una posible realización, como se muestra en la Figura 3, el punto de recogida de la señal de retroalimentación Vfb se encuentra dentro del chip activo del dispositivo microfluídico 1, en el ejemplo en la respectiva almohadilla 9a, 9b, 9c.
En particular, las señales de reloj CK recibidas por las etapas amplificadoras 22 están diseñadas para sincronizar el funcionamiento de las mismas etapas amplificadoras 22.
En concreto, cada etapa amplificadora 22 comprende:
un módulo de conmutación 23, que tiene una entrada de conmutación acoplada a la primera entrada IN1 y recibe la señal de reloj CK, una salida acoplada a un primer nodo interno N1, una entrada de señal acoplada a un segundo nodo interno N2 y que recibe una señal de control Vc, y también una entrada de referencia acoplada a un terminal de referencia, o tierra (GND);
un módulo de filtro de reconstrucción 25, en particular, un filtro de paso de banda, que tiene un terminal de entrada acoplado a la primera entrada IN1 y un terminal de salida acoplado a la salida Out de la etapa amplificadora 22 mediante un condensador de bloqueo 26; y
un módulo de retroalimentación 29, que tiene una entrada acoplada a la entrada de retroalimentación INfb de la etapa amplificadora 22, por lo que está diseñado para recibir la tensión de retroalimentación Vfb, una entrada de referencia acoplada a la segunda entrada IN2 de la misma etapa amplificadora 22 y una salida de retroalimentación acoplada al segundo nodo interno N2 (y al módulo de conmutación 23).
La entrada de retroalimentación del módulo de retroalimentación 29 se coloca lo más cerca posible de la carga, habitualmente no dentro de la etapa amplificadora 22; de acuerdo con una solución posible, la entrada de retroalimentación está dentro del chip activo del dispositivo microfluídico 1.
El circuito de activación electrónica 20 tiene una entrada de suministro 20a diseñada para recibir una tensión de suministro de potencia Vd d , y además comprende, comúnmente a todas las etapas amplificadoras 22, un generador de compensación de CC 30, configurado para generar, en una salida de compensación del mismo, una tensión de compensación de CC controlada V f (el generador de compensación de CC 30 puede incluir un generador de tensión de un tipo conocido, por ejemplo, del tipo de banda prohibida, no analizado aquí en detalle).
De acuerdo con una posible realización, la tensión de compensación de CC Voff es igual al 50 % de la tensión de suministro Vd d del dispositivo microfluídico 1, por ejemplo, 2,5 V en el caso en el que la tensión de suministro Vd d es de 5 V.
Cada etapa amplificadora 22 está acoplada a la salida de compensación del generador de compensación de CC 30 por medio de un respectivo inductor de compensación 32, que está acoplado entre la salida de compensación y la salida Out de la misma etapa amplificadora 22.
Como se muestra en la misma Figura 3, por tanto, los inductores de compensación 32 de las diversas etapas amplificadoras 22 están conectados en una configuración llamada "Wye", teniendo un primer terminal en común (acoplado a la salida del generador de compensación de CC 30), y un segundo terminal acoplado a la salida Out de la respectiva etapa amplificadora 22, inyectando en su interior la tensión de compensación de CC Voff.
El circuito de activación electrónica 20 funciona para generar en la salida Out de las etapas amplificadoras 22 señales de salida Vout que tienen la frecuencia, la amplitud y el desplazamiento de fase mutuo deseados (como se ha analizado, estas señales de salida Vout se suministrarán como señales de activación al dispositivo microfluídico 1). De acuerdo con una posible realización, las señales de salida Vout son señales analógicas sinusoidales.
En particular, las características de frecuencia y desplazamiento de fase de cada señal de salida Vout están determinadas por la señal de reloj CK recibida en la primera entrada IN1 de la respectiva etapa amplificadora 22, que determina el tiempo de conmutación del elemento de conmutación 24.
El módulo de filtro de reconstrucción 25 tiene un ancho de banda muy estrecho, centrado en la frecuencia operativa deseada para la señal de salida Vout, seleccionando así desde la señal en el primer nodo interno N1 solo esta frecuencia operativa fundamental y transfiriéndola a la salida Out.
La amplitud deseada de la señal de salida Vout es controlada en cambio por la señal objetivo Vt recibida en la segunda entrada IN2 de la respectiva etapa amplificadora 22, por medio del bucle de retroalimentación cerrado definido por el módulo de retroalimentación 29.
En particular, el módulo de retroalimentación 29 está configurado para generar, en función de la comparación entre la señal de retroalimentación Vfb y la señal objetivo Vt, una señal de control Vc.
La señal de control Vc, proporcionada al módulo de conmutación 23, define la amplitud de la tensión que se proporciona selectivamente en el primer nodo interno N1, cuando el módulo de conmutación 23 define internamente un acoplamiento entre los nodos internos N1 primero y segundo, N2. La señal de control Vc define así la amplitud de la señal de salida Vout, modulando en amplitud la señal de reloj CK recibida en la primera entrada IN1 de la etapa amplificadora 22.
El condensador de bloqueo 26, antes de la salida Out, bloquea cualquier componente de CC engañoso en la salida del módulo de filtro de reconstrucción 25, de modo que la tensión de compensación de CC Voff, proporcionada por el generador de compensación de CC 30 por medio del inductor de compensación 32, llega a constituir el único componente de CC en la señal de salida Vout.
En particular, un valor de compensación de CC único y controlado está presente, por tanto, en todas las señales de salida Vout de las diversas etapas amplificadoras 22.
Cabes señalar que el inductor de compensación 32 además desacopla el generador de compensación de CC 30 de la señal de salida de CA Vout.
Con referencia a la Figura 4, ahora se analiza una posible realización de circuito para el módulo de retroalimentación 29 de cada etapa amplificadora 22; en la misma Figura 4, también se muestra un amplificador tampón 34, que recibe la señal de reloj CK y proporciona una señal de conmutación a la entrada de conmutación del módulo de conmutación 23 basada en la misma señal de reloj CK (la señal que conmuta entre 0 V y la tensión de suministro de potencia Vd d ).
En esta realización, el módulo de retroalimentación 29 incluye:
un filtro de paso alto 36, acoplado a la entrada de retroalimentación INfb de la etapa amplificadora 22 y configurado para realizar un filtrado de paso alto de la señal de retroalimentación Vfb, bloqueando así los componentes de baja frecuencia (particularmente CC) del mismo;
un rectificador 37, acoplado a la salida del módulo de filtro de paso alto 36 y configurado para extraer el valor de amplitud de la señal de retroalimentación filtrada Vfb;
un filtro de paso bajo 38 acoplado a la salida del módulo rectificador 37 y configurado para realizar una operación de filtrado de paso bajo, para generar una señal de comparación V f b ', que es, por tanto, indicativa del valor de amplitud de la señal de salida Vout;
una unidad de sustracción 39, que recibe la señal de comparación Vfb' del rectificador 37 y la señal objetivo Vt proporcionada en la segunda entrada IN2 de la etapa amplificadora 22, y configurada para generar una señal de diferencia (o error) Ve, basada en la diferencia entre la señal de comparación Vfb' y la señal objetivo Vt; y un convertidor de tensión 40, en particular, un convertidor de tensión reductor, que recibe la señal de error Ve y genera una tensión de salida de CC regulada que representa la señal de control Vc que se retroalimenta al módulo de conmutación 23, para modular la señal de reloj de entrada CK y establecer la amplitud de la señal de salida Vout.
Como se muestra en las Figuras 5 y 6 (que corresponden a las Figuras 3 y 4 anteriores, respectivamente), en una posible implementación, el módulo de conmutación 23 comprende:
un elemento de conmutación 24, en particular un transistor, por ejemplo, un transistor MOSFET (un BJT o cualquier otro transistor adecuado), acoplado entre el terminal de referencia, o tierra (GND), y el primer nodo interno N1, y que tiene un terminal de control (terminal de puerta del transistor MOSFET) acoplado a la primera entrada IN1 y que recibe la señal de reloj CK;
un elemento de impedancia 28, que incluye en particular un elemento inductor, acoplado entre el primer nodo interno N1 (que está conectado al elemento de conmutación 24) y el segundo nodo interno N2 , que recibe así la señal de control Vc.
Como se deducirá, en esta implementación, el elemento de impedancia 28 define el acoplamiento entre los nodos internos primero y segundo N1, N2 , trayendo selectivamente el mismo segundo nodo interno N2 a la señal de control Vc, cuando el elemento de conmutación 24 está abierto (siendo el segundo nodo interno N2 en cambio puesto a tierra, cuando el mismo elemento de conmutación 24 está cerrado).
El presente Solicitante ha evaluado el rendimiento del circuito de activación electrónica 20 mediante extensas simulaciones y pruebas.
Una comparación entre los gráficos mostrados en las Figuras 7a y 7b permite percibir inmediatamente el rendimiento mejorado del circuito de activación electrónica 20 de acuerdo con la presente solución (gráficos de la Figura 7b) con respecto al de una solución tradicional (gráficos de la Figura 7a).
En particular, La Figura 7a se refiere a un circuito de activación electrónica de un tipo tradicional, que incluye amplificadores de clase AB; las ondas sinusoidales generadas muestran una fuerte distorsión armónica y se requiere una potencia máxima superior a 150 W desde la fuente de suministro de potencia.
Como se muestra en la Figura 7b, las ondas sinusoidales generadas por el circuito de activación electrónica 20 de acuerdo con la presente solución muestran una distorsión armónica insignificante y un desplazamiento de fase deseado (siendo las señales de activación V1 y V2 señales en fase, mientras que la señal de activación V3 es una señal de contrafase). Asimismo, se requiere una potencia máxima inferior a 70 W desde la fuente de suministro de potencia, en las mismas condiciones operativas.
Como se muestra esquemáticamente en la Figura 8, el circuito de activación electrónica 20 puede estar incluido en un aparato de análisis electrónico 50, por ejemplo, realizando operaciones de análisis en células que se seleccionan y clasifican por medio del dispositivo microfluídico 1.
El aparato de análisis 50 está provisto de un receptáculo 51, diseñado para recibir el dispositivo microfluídico 1 lleno de una solución tampón en donde se sumergen las partículas 8 (por ejemplo, células) que se van a analizar.
Una unidad de control 52 del aparato de análisis 50 controla el circuito de activación electrónica 20 con el fin de proporcionar las señales de activación V1, V2 , V3 a los electrodos 4, 6 del mismo dispositivo microfluídico 1; en particular, la unidad de control 52 proporciona las señales de reloj CK y las señales objetivo Vt a las etapas amplificadoras 22, de acuerdo con las operaciones de análisis que se vayan a realizar.
El aparato de análisis 50 puede incluir además un dispositivo de obtención de imágenes 54, controlado por la unidad de control 52 para obtener imágenes de la cámara 7 del dispositivo microfluídico 1 y las partículas 8 contenidas en su interior.
La unidad de control 52 está provista de software adecuado para procesar las imágenes adquiridas por el dispositivo de obtención de imágenes 54 y proporcionar a un usuario representaciones visuales de las partículas 8 en el dispositivo microfluídico 1 por medio de una pantalla (no mostrada aquí).
De este modo, las partículas 8 de interés pueden identificarse y las señales de conducción adecuadas V1, V2 , V3 se pueden proporcionar a los electrodos 4, 6 para mover las mismas partículas hacia un depósito del dispositivo microfluídico 1, desde el cual se pueden extraer las mismas partículas 8 mediante un dispositivo de recogida 56 del aparato de análisis 50.
Las ventajas de la solución descrita aparecen claramente partiendo de la discusión anterior.
En particular, las etapas amplificadoras 22, que implementan el control de bucle cerrado analizado, permiten minimizar la ausencia de linealidad introducida por la carga de chip activo de baja impedancia, ofreciendo así una reducción drástica de la distorsión armónica total (THD).
La tensión de compensación de CC única y controlada Voff, inyectada simultáneamente en la salida Out de las diversas etapas amplificadoras 22, elimina las diferencias de compensación de CC entre las señales de activación V1, V2, V3 y permite así evitar posibles fenómenos electrolíticos y de electrocorrosión, la formación de burbujas de gas y los daños a los electrodos 4, 6.
Asimismo, las características eléctricas de las señales de salida Vout se pueden controlar ventajosamente variando el reloj de entrada y las señales objetivo ck, Vt, proporcionando así una solución de activación fácil de configurar (por ejemplo, en términos de amplitud, frecuencia y desplazamiento de fase programables de las señales de activación V1, V2 , V3).
En general, la presente solución permite lograr, con respecto a las soluciones tradicionales: una alta eficiencia con cargas de baja impedancia; una alta fiabilidad debido a la menor disipación de calor; una alta estabilidad térmica; y una reducción del coste, tamaño y peso.
Finalmente, está claro que se pueden hacer modificaciones y variaciones a lo que se ha descrito e ilustrado en este documento, sin apartarse por ello del alcance de la presente invención tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.
En particular, se subraya que el circuito de activación electrónica 20 puede incluir un número diferente (por ejemplo, mayor) de etapas amplificadoras 22, en el caso en el que se requiera activar un número diferente (por ejemplo, mayor) de electrodos o grupo de electrodos (que en ese caso puede constituir una configuración de carga eléctrica diferente). Asimismo, las señales de salida Vout pueden tener diferentes patrones, por ejemplo, pueden ser ondas cuadradas, en lugar de ondas sinusoidales.
La frecuencia de las mismas señales de salida Vout puede fijarse, elegirse, por ejemplo, entre 100 kHz y 100 MHz (por ejemplo, 2 MHz), o ser variable con el tiempo, por ejemplo, en el mismo rango 100 kHz - 100 MHz.
Como alternativa, las señales de retroalimentación Vfb se pueden recoger en puntos de recogida externos al chip del dispositivo microfluídico 1, por ejemplo, dentro de dispositivos electrónicos con interfaz que acoplen el circuito de activación electrónica 20 al mismo chip del dispositivo microfluídico 1.
Además, se subraya que el circuito de excitación electrónico 20 analizado puede usarse ventajosamente en diferentes aplicaciones, donde se requiera activar electrodos o agrupar electrodos con señales de activación, proporcionando una baja distorsión armónica total y una compensación de CC controlada.

Claims (19)

REIVINDICACIONES
1. Un circuito de activación electrónica (20) para un dispositivo microfluídico (1) que tiene un número de electrodos (4, 6), que comprende un número de etapas de activación sincronizadas configuradas para generar una respectiva señal de activación (V1, V2 , V3) para cada electrodo o grupo de electrodos del número de electrodos (4, 6); teniendo las señales de activación (V1 , V2 , V3) una amplitud, frecuencia y desplazamiento de fase deseados,
en donde cada etapa de activación incluye una etapa amplificadora de modo de conmutación (22) configurada para recibir una señal de reloj (CK) y una señal objetivo (Vt) y generar, en una salida (Out) de la misma, una señal de salida (V ou t) que define la respectiva señal de activación, comprendiendo la etapa amplificadora (22):
un módulo de conmutación (23), acoplado a un primer nodo interno (N1) y controlado por la señal de reloj (CK) para traer selectivamente dicho primer nodo interno (N1) a una señal de control (Vc); y
un módulo de filtro (25, 26), acoplado entre el primer nodo interno (N1) y la salida (Out) y configurado para proporcionar la señal de salida (Vout);
caracterizado por que la etapa amplificadora (22) comprende además: un módulo de retroalimentación (29), acoplado a una entrada de retroalimentación (INfb) de dicha etapa de activación, diseñado para recibir una señal de retroalimentación (Vfb) indicativa del valor de la respectiva señal de activación, y configurada para: generar, en función de la comparación entre dicha señal de retroalimentación (Vfb) y dicha señal objetivo (Vt), la señal de control (Vc ) para dicho módulo de conmutación (23); y retroalimentar la señal de control (Vc) hacia el módulo de conmutación (23), para modular la señal de reloj (CK) y definir la señal de salida (Vout).
2. El circuito de acuerdo con la reivindicación 1, en donde las señales de reloj (CK) de las etapas amplificadoras (22) están diseñadas para definir la frecuencia y el desplazamiento de fase de las respectivas señales de activación (V1, V2 , V3); y las señales objetivo (Vt) están diseñadas para definir la amplitud de las respectivas señales de activación (V1, V2 , V3).
3. El circuito de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde el módulo de retroalimentación (29) está configurado para retroalimentar la señal de control (Vc) hacia el módulo de conmutación (23), para modular en amplitud la señal de reloj (CK), y definir así la amplitud de la señal de salida (Vout).
4. El circuito de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el módulo de filtro (25, 26) incluye un filtro de paso de banda (25) configurado para seleccionar una frecuencia operativa de la señal de salida (Vout), y un condensador de bloqueo (26), en la salida del filtro de paso de banda (25), configurado para bloquear cualquier componente de CC.
5. El circuito de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye además un generador de compensación (30), acoplado a todas las etapas amplificadoras (22), configurado para generar una única tensión de compensación (Vo f que se inyecta en la salida (Out) de dichas etapas amplificadoras (22), para definir un valor de compensación de CC controlado de las respectivas señales de activación (V1, V2 , V3).
6. El circuito de acuerdo con la reivindicación 5, que incluye además un inductor de compensación (32) para cada una de las etapas amplificadoras (22), teniendo los inductores de compensación (32) de las etapas amplificadoras (22) un primer terminal en común, acoplado a la salida del generador de compensación (30), y un segundo terminal acoplado a la salida (Out) de la respectiva etapa amplificadora (22).
7. El circuito de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el módulo de retroalimentación (29) incluye: un módulo de filtro y rectificador (36-38), acoplado a la entrada de retroalimentación (INfb) de la etapa amplificadora (22) y configurado para proporcionar una señal de comparación (Vf b '), en función de dicha señal de retroalimentación (Vf b ); una unidad de sustracción (39), configurada para recibir la señal de comparación (Vf b ') y la señal objetivo (Vt), para generar una señal de error (Ve), basada en la diferencia entre la señal de comparación (Vf b ') y la señal objetivo (Vt); y un convertidor de tensión (40), acoplado a la salida de la unidad de sustracción (39) y configurado para generar la señal de control (Vc) basada en la señal de error (Ve).
8. El circuito de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el módulo de filtro y rectificador (36-38) incluye: un filtro de paso alto (36), acoplado a la entrada de retroalimentación (INfb) de la etapa amplificadora (22); un rectificador (37), acoplado a la salida del filtro de paso alto (36); y un filtro de paso bajo (38), acoplado a la salida del rectificador (37).
9. El circuito de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el módulo de conmutación (23) de la etapa amplificadora (22) comprende:
un elemento de conmutación (24), acoplado entre un terminal de referencia (GND) y el primer nodo interno (N1), y que tiene un terminal de control diseñado para recibir la señal de reloj (CK); y
un elemento de impedancia (28), acoplado entre el primer nodo interno (N1) y un segundo nodo interno (N2) diseñado para recibir la señal de control (Vc);
y en donde dicho módulo de retroalimentación (29) está conectado entre la entrada de retroalimentación (INfb) de dicha etapa de activación y el segundo nodo interno (N2), y está configurado para generar dicha señal de control (Vc) en dicho segundo nodo interno (N2).
10. El circuito de acuerdo con la reivindicación 9, en donde dicho elemento de impedancia (28) incluye un elemento inductor.
11. El circuito de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el dispositivo microfluídico (1) define una carga de impedancia variable no lineal para el circuito de activación electrónica (20).
12. El circuito de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las señales de activación (V1, V2 , V3) están diseñadas para generar campos dieléctricos en los electrodos (4, 6) del dispositivo microfluídico (1), en función de la frecuencia, el cambio de tiempo y la amplitud de las señales de activación (V1, V2 , V3).
13. El circuito de acuerdo con la reivindicación 12, en donde dichos campos dieléctricos son campos dielectroforéticos.
14. El circuito de acuerdo con la reivindicación 13, en donde dichos campos dielectroforéticos definen jaulas potenciales dielectroforéticas cerradas (11), diseñadas para atrapar una o más partículas (8) sumergidas en un fluido contenido en el dispositivo microfluídico (1).
15. El circuito de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la salida (Out) de las etapas amplificadoras (22) están diseñadas para acoplarse a respectivas almohadillas de contacto (9a, 9b, 9c) del dispositivo microfluídico (1), contactando eléctricamente con el respectivo electrodo o grupo de electrodos (4, 6).
16. El circuito de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicha señal de retroalimentación (Vf b ) está diseñada para recogerse dentro de dicho dispositivo microfluídico (1).
17. Un aparato de análisis automatizado (50), configurado para cooperar con el dispositivo microfluídico (1) para realizar una operación de análisis y/o separación en una o más partículas (8) sumergidas en un fluido contenido en el dispositivo microfluídico (1); incluyendo el aparato de análisis automatizado (50) el circuito de activación electrónica (20) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
18. El aparato de acuerdo con la reivindicación 17, que incluye una unidad de control (52), configurada para controlar el circuito de activación (20) y proporcionar las señales de reloj (CK) y las señales objetivo (Vt) a las etapas amplificadoras (22) del mismo.
19. Un dispositivo microfluídico (1), configurado para manipular partículas (8) sumergidas en un fluido, incluyendo el dispositivo microfluídico (1) el número de electrodos como una matriz (2) de electrodos o grupos de electrodos (4) llevados por un sustrato (5), y un electrodo de placa (6), dispuesto suspendido encima de la matriz (2), una cámara de análisis (7) que contiene el fluido que se está definiendo entre la matriz (2) y el electrodo de placa (6), estando el dispositivo microfluídico (1) configurado para acoplarse con el circuito de activación electrónica (20) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-16; en donde las señales de activación (V1, V2 , V3) están diseñadas para activar el electrodo de placa (6) y los electrodos o grupos de electrodos (4) de la matriz (2), para generar campos dieléctricos en el electrodo de placa (6) y en los electrodos o grupos de electrodos (4) de la matriz (2), en función de la frecuencia, el cambio de tiempo y la amplitud de las señales de activación (V1, V2 , V3).
ES17797751T 2016-10-18 2017-10-18 Circuito de activación electrónica para la activación de electrodos de un dispositivo microfluídico para la manipulación de partículas, y aparato de análisis correspondiente Active ES2877769T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102016000104760A IT201600104760A1 (it) 2016-10-18 2016-10-18 Circuito elettronico di pilotaggio per il pilotaggio di elettrodi di un dispositivo microfluidico di manipolazione di particelle, e relativo apparecchio di analisi
PCT/IB2017/056482 WO2018073768A1 (en) 2016-10-18 2017-10-18 Electronic driving circuit for driving electrodes of a microfluidic device for manipulation of particles, and corresponding analysis apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2877769T3 true ES2877769T3 (es) 2021-11-17

Family

ID=57960755

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES17797751T Active ES2877769T3 (es) 2016-10-18 2017-10-18 Circuito de activación electrónica para la activación de electrodos de un dispositivo microfluídico para la manipulación de partículas, y aparato de análisis correspondiente

Country Status (18)

Country Link
US (1) US11433403B2 (es)
EP (1) EP3529895B1 (es)
JP (1) JP7012088B2 (es)
KR (1) KR102502573B1 (es)
CN (1) CN109891740B (es)
AU (1) AU2017345508B2 (es)
CA (1) CA3039860A1 (es)
DK (1) DK3529895T3 (es)
ES (1) ES2877769T3 (es)
HU (1) HUE055620T2 (es)
IL (1) IL266139B2 (es)
IT (1) IT201600104760A1 (es)
PL (1) PL3529895T3 (es)
PT (1) PT3529895T (es)
SA (1) SA519401593B1 (es)
SG (1) SG11201903212YA (es)
SI (1) SI3529895T1 (es)
WO (1) WO2018073768A1 (es)

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3688250A (en) * 1969-09-04 1972-08-29 Texaco Inc Amplifier system
DE69724039T2 (de) * 1996-06-07 2004-04-22 Sharp K.K. Analoge Signalverarbeitungseinrichtung und Korrelationsberechnungseinrichtung
IT1309430B1 (it) * 1999-05-18 2002-01-23 Guerrieri Roberto Metodo ed apparato per la manipolazione di particelle per mezzo delladielettroforesi
US6942776B2 (en) 1999-05-18 2005-09-13 Silicon Biosystems S.R.L. Method and apparatus for the manipulation of particles by means of dielectrophoresis
DE19929841C2 (de) * 1999-06-29 2001-07-12 Jan Quellmann Getakteter Verstärker, insbesondere zur Verstärkung von Audiosignalen
US6509542B1 (en) 1999-09-30 2003-01-21 Lam Research Corp. Voltage control sensor and control interface for radio frequency power regulation in a plasma reactor
US6621335B2 (en) * 2001-04-18 2003-09-16 Microsemi Corporation Class D amplifier with passive RC network
US6806771B1 (en) * 2001-06-01 2004-10-19 Lattice Semiconductor Corp. Multimode output stage converting differential to single-ended signals using current-mode input signals
SE0104401D0 (sv) * 2001-12-21 2001-12-21 Bang & Olufsen Powerhouse As Syncronized controlled oscillation modulator
US6975848B2 (en) * 2002-06-04 2005-12-13 Parkervision, Inc. Method and apparatus for DC offset removal in a radio frequency communication channel
US8974652B2 (en) * 2004-05-28 2015-03-10 Board Of Regents, The University Of Texas System Programmable fluidic processors
EP1831425B1 (en) 2004-11-08 2011-07-13 MKS Instruments, Inc. Method of disposing metal bearing gases
US7279967B2 (en) * 2005-01-12 2007-10-09 Qsc Audio Products, Inc. Multi-channel, multi-power class D amplifier with regulated power supply
EP1883992A2 (en) * 2005-04-28 2008-02-06 Pulsewave RF, Inc. Radio frequency power amplifier and method using a plurality of feedback systems
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
JP4867565B2 (ja) * 2005-11-29 2012-02-01 セイコーエプソン株式会社 容量性負荷の駆動回路、および超音波スピーカ
US7400191B2 (en) * 2006-04-07 2008-07-15 Manuel De Jesus Rodriguez Switching power amplifier
US7816985B2 (en) * 2007-11-15 2010-10-19 Intersil Americas Inc. Switching amplifiers
US20100045376A1 (en) * 2008-08-25 2010-02-25 Eric Soenen Class d amplifier control circuit and method
JP5202354B2 (ja) * 2009-01-22 2013-06-05 キヤノン株式会社 Ｄ級増幅装置
TWI411224B (zh) * 2009-12-07 2013-10-01 Faraday Tech Corp Ｄ級放大器
US8289085B2 (en) * 2009-12-16 2012-10-16 Auriga Measurement Systems, LLC Amplifier circuit
JP5633163B2 (ja) * 2010-03-18 2014-12-03 ヤマハ株式会社 Ｄ級電力増幅装置
JP5611070B2 (ja) * 2011-01-28 2014-10-22 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体集積回路およびその動作方法
US9228261B2 (en) 2011-08-02 2016-01-05 Tokyo Electron Limited System and method for tissue construction using an electric field applicator
US9019012B2 (en) * 2011-11-18 2015-04-28 Cirrus Logic International (Uk) Limited Amplifier circuit with offset control
CN103138687B (zh) * 2011-11-22 2017-04-12 应美盛股份有限公司 能处理高电平的音频放大电路中的失真抑制
US8766713B2 (en) * 2012-05-31 2014-07-01 Qualcomm Incorporated Switching amplifier with embedded harmonic rejection filter
CN203933574U (zh) * 2014-01-28 2014-11-05 意法半导体研发(深圳)有限公司 电路、d类脉冲宽度调制放大器、集成电路以及电路系统
CN205377795U (zh) * 2015-05-29 2016-07-06 意法半导体股份有限公司 放大器电路、电容声换能器及电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
EP3529895A1 (en) 2019-08-28
WO2018073768A1 (en) 2018-04-26
KR102502573B1 (ko) 2023-02-23
CN109891740B (zh) 2023-08-15
HUE055620T2 (hu) 2021-12-28
SA519401593B1 (ar) 2023-06-15
PL3529895T3 (pl) 2021-11-02
CN109891740A (zh) 2019-06-14
JP2019537732A (ja) 2019-12-26
CA3039860A1 (en) 2018-04-26
SI3529895T1 (sl) 2021-09-30
PT3529895T (pt) 2021-06-03
IT201600104760A1 (it) 2018-04-18
AU2017345508A1 (en) 2019-05-09
IL266139A (en) 2019-06-30
US11433403B2 (en) 2022-09-06
IL266139B2 (en) 2023-03-01
US20210283622A1 (en) 2021-09-16
DK3529895T3 (da) 2021-06-28
EP3529895B1 (en) 2021-04-21
IL266139B (en) 2022-11-01
AU2017345508B2 (en) 2022-02-24
JP7012088B2 (ja) 2022-01-27
SG11201903212YA (en) 2019-05-30
KR20190100171A (ko) 2019-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Miled et al. Dielectrophoresis-based integrated lab-on-chip for nano and micro-particles manipulation and capacitive detection
DE60012920T2 (de) Verfahren und apparat für behandlung von teilchen durch dielektrophorese
US10350613B2 (en) Method and apparatus for manipulating particles
US7455758B2 (en) Fluidic microsystem comprising field-forming passivation layers provided on microelectrodes
Ellappan et al. A simulation study of the electrical model of a biological cell
US20080315886A1 (en) Field imager
Buyong et al. Design, fabrication and characterization of dielectrophoretic microelectrode array for particle capture
ES2877769T3 (es) Circuito de activación electrónica para la activación de electrodos de un dispositivo microfluídico para la manipulación de partículas, y aparato de análisis correspondiente
Wang et al. Adjustable trapping position for single cells using voltage phase-controlled method
Tixier‐Mita et al. 2D Dielectrophoresis using an active matrix array made by thin‐film‐transistor technology
Rinklin et al. On-chip electromagnetic tweezers–3-dimensional particle actuation using microwire crossbar arrays
Ameri et al. Dielectrophoretic-assisted biosensor for single-cell characterization at mmwave frequencies in cmos 28nm technology
Miled et al. A new CMOS/microfluidic interface for cells manipulation and separation in LoC devices
del Moral Zamora et al. Combined impedance and dielectrophoresis portable device for point-of-care analysis
Abdelbaset et al. A 3D model of quadrupole dielectrophoresis levitation
Novickij et al. Finite element method analysis of microfluidic channel with integrated dielectrophoresis electrodes for biological cell permeabilization and manipulation
Keilman et al. A programmable AC electrokinetic analysis system
Yunus et al. The demand model of electric field strength on microelectrode designed for AC electrokinetic applications
Gomez-Quinones et al. A multi-channel sinusoidal generator for electrokinetic stimulation of microfluidic platforms
Keilman et al. A SoC bio-analysis platform for real-time biological cell analysis-on-a-chip
Abdelbaset et al. Planar Micro-electrodes versus Cone Plate for Biological Cell Trapping and Charcterization
Park et al. Design of electrodes and circuits for cell trapping on CMOS
Pallavi Dielectrophoresis (DEP) and travelling wave dielectrophoresis (TWDEP) based cell manipulation using microfluidics
Current et al. A high-voltage CMOS VLSI programmable fluidic processor chip
Dickerson et al. 3D integrated circuits for lab-on-chip applications