ES2926357B2 - Metodo y dispositivo para la determinacion de la carga electrica en una gota - Google Patents
Metodo y dispositivo para la determinacion de la carga electrica en una gota Download PDFInfo
- Publication number
- ES2926357B2 ES2926357B2 ES202130330A ES202130330A ES2926357B2 ES 2926357 B2 ES2926357 B2 ES 2926357B2 ES 202130330 A ES202130330 A ES 202130330A ES 202130330 A ES202130330 A ES 202130330A ES 2926357 B2 ES2926357 B2 ES 2926357B2
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- drop
- substrate
- polarizable
- speed
- fluid
- 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
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
- G01R29/24—Arrangements for measuring quantities of charge
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
- Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
DESCRIPCIÓN
MÉTODO Y DISPOSITIVO PARA LA DETERMINACIÓN
DE LA CARGA ELÉCTRICA EN UNA GOTA
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención está dirigida a un método y a un dispositivo para la determinación de la carga eléctrica en una gota.
Caracteriza la invención el uso de un sustrato polarizable así como de una lámina fluídica con un fluido apolar para mantener la gota sobre la cual se desea determinar su carga eléctrica suspendida en la superficie de la lámina fluídica.
Mediante una fuente de energía se excita el sustrato polarizable para establecer una carga eléctrica, que genera un campo eléctrico que se extiende horizontalmente en la lámina fluídica, arrastrando la gota a lo largo de la lámina fluídica, dado que ésta dispone de carga eléctrica que interactúa con dicho campo eléctrico generado. La medida de la velocidad de la gota arrastrada mediante el campo eléctrico generado permite determinar su carga eléctrica.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La medida de cargas eléctricas siempre ha sido un reto tecnológico. La carga en un determinado medio genera un campo eléctrico que hace que, si dicha carga tiene movilidad en el medio en el que se encuentra, obliga a que dicha carga se redistribuya en el propio medio.
Esto es especialmente cierto en medios conductores, así como también en medios fluidos. En un conductor las cargas libres se desplazan no solo ante campos eléctricos externos sino también por el campo eléctrico generado por la distribución de carga libre. En el caso de un fluido, aunque la carga no sea libre en el medio, la deformación del medio fluido hace que el problema sea parecido.
Se conocen intentos de soluciones técnicas para determinar la carga eléctrica en gotas entre los que se destaca el experimento de MiNikan. En este experimento se genera un spray con gotas cargadas eléctricamente sometidas a dos tipos de fuerzas, una fuerza gravitatoria dependiente de la masa y un campo eléctrico en sentido opuesto a la fuerza gravitatoria que actúa sobre la carga eléctrica de cada una de las gotas hasta que éstas se mantienen en suspensión entre los electrodos encargados de generar el campo eléctrico.
De forma indirecta, la intensidad del campo eléctrico permitía estimar la carga eléctrica si bien no sobre una carga eléctrica individual sino sobre una nebulización en donde se debía estimar estadísticamente el tamaño de la gota en cuestión.
Este experimento tuvo como principal objetivo el cálculo de la "carga elemental” de un electrón y demostrar que esta carga estaba cuantizada.
La presente invención permite determinar la medida de la carga eléctrica, incluso el signo, sobre una única gota, para un diámetro establecido y con una precisión muy superior a anteriores métodos, además de ofrecer una repetibilidad muy superior.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Un primer aspecto de la invención es un método para la determinación de la carga eléctrica en una gota. El método hace uso de un conjunto de medios que configuran un dispositivo adaptado para determinar la carga eléctrica en dicha gota, siendo este dispositivo un segundo aspecto inventivo.
La gota sobre la que se requiere determinar la carga eléctrica comprende al menos un fluido excipiente polar.
Los medios que comprende el segundo aspecto inventivo y sobre los que se lleva a cabo el método según el primer aspecto inventivo son:
a) un sustrato polarizable bajo excitación energética donde dicho sustrato comprende una primera cara adaptada para ser cargada negativamente y una segunda cara, dispuesta opuesta a la primera cara, adaptada para ser cargada positivamente,
cuando el sustrato polarizable es excitado;
b) una lámina fluídica de fluido apolar dispuesta sobre el sustrato polarizable donde el fluido apolar está seleccionado de tal modo que la gota sobre la que se quiere determinar la carga eléctrica se mantiene suspendida en la superficie de dicha lámina fluídica, porque:
la densidad de la gota es menor que la densidad del fluido apolar causando la flotación de la gota,
la tensión superficial de la gota con el fluido apolar mantiene la gota unida a la superficie libre de la lámina fluídica del fluido apolar, o
por ambas;
c) una fuente energética adaptada para, en modo operativo, excitar al menos un punto del sustrato polarizable;
d) unos medios de medida de la velocidad de la gota;
e) una unidad central de proceso en comunicación con los medios de medida de la velocidad de la gota adaptada para recibir la medida de la velocidad v de movimiento de una gota situada en la región de observación.
El sustrato polarizable genera una diferencia de potencial entre su primera cara y su segunda cara acumulando cargas eléctricas de distinto signo a uno y otro lado de tal modo que se establece un dipolo que da lugar a un campo eléctrico concentrado en el punto donde se energiza dicho sustrato.
Este campo eléctrico define una configuración de líneas de campo tales que atraviesan el sustrato en el lugar donde dicho sustrato es energizado y salen de este sustrato cerrándose fuera de esta misma región.
La presencia de una lámina fluídica sobre el sustrato permite definir una región cercana al sustrato donde el campo eléctrico en la superficie libre de la lámina es esencialmente paralelo.
En esta configuración, la gota con carga es situada en dicha superficie libre mediante una selección de fluido de la lámina fluídica tal que la gota permanece en la superficie libre de dicha lámina fluídica.
El mecanismo de sustentación de la gota en la superficie libre es, o bien por efecto de
la flotabilidad seleccionando adecuadamente la densidad del fluido de la lámina fluídica mayor que la densidad de la gota, o bien por las fuerzas de tensión superficial entre la superficie libre y la gota, o bien por ambos efectos.
En cualquiera de los casos, sobre la gota actúan fuerzas de sustentación, pero no fuerzas paralelas a la superficie libre que causen su movimiento salvo el campo eléctrico cuando se genera el dipolo en el sustrato tras ser energizado, dando lugar a un campo eléctrico horizontal.
Cuando esto ocurre, el campo eléctrico arrastra la gota a través del fluido (lámina fluídica) alcanzando una velocidad medible.
Según el primer aspecto de la invención, el método que permite establecer la carga eléctrica de la gota valiéndose de estas circunstancias es de acuerdo a las siguientes etapas:
1. situar la gota sobre la que se quiere determinar la carga eléctrica en la superficie de la lámina fluídica;
2. activar la fuente energética causando la excitación del sustrato polarizable y por tanto el movimiento de la gota sometida a un campo eléctrico resultado de la excitación energética de dicho sustrato polarizable;
3. medir la velocidad v de movimiento de la gota en al menos un punto de la región de observación;
4. calcular la carga eléctrica (Q) de la gota como Q=K1*(v-vref) donde
K1 es una constante preestablecida,
vref es una velocidad de referencia medida en la etapa 3) para una segunda gota con el mismo radio, pero con distintas condiciones o bien de carga eléctrica (Q) o bien del campo eléctrico generado por la excitación energética.
Una vez que la gota sobre la que se quiere determinar la carga eléctrica es situada en la superficie de la lámina fluídica, ésta queda en suspensión en dicha superficie, manteniéndose en equilibrio o bien por un efecto de flotabilidad, o bien suspendida por la tensión superficial o bien por una combinación de ambos efectos.
En esta situación de uso se activa la fuente energética provocando que el sustrato se
polarice de tal modo que, a cada lado del sustrato, en la zona donde la fuente energiza el sustrato, se acumule carga, positiva en un lado y negativa en el otro lado.
La invención es igualmente válida en ambas orientaciones del sustrato, siendo la única diferencia la dirección del campo eléctrico generado, de tal modo que, dependiendo también del signo de la carga eléctrica de la gota, se causará un efecto de atracción o de repulsión que determinará el sentido de desplazamiento de la gota.
El campo eléctrico generado es perpendicular al sustrato en el punto donde se energiza pero este campo eléctrico enseguida se orienta horizontalmente al cerrarse las líneas de campo y situarse distanciado del punto donde el sustrato ha sido energizado. Son las componentes horizontales del campo eléctrico las que causan el desplazamiento de la gota en la dirección horizontal a lo largo de la lámina fluídica.
En condiciones de movimiento se mide la velocidad de la gota cuyo valor se representa con la letra v. Esta velocidad se compara con la velocidad de otra gota, del mismo diámetro, y sometida a otro experimento donde todas las condiciones de contorno son iguales salvo o bien porque la carga eléctrica de la gota es distinta o bien porque el campo eléctrico aplicado sobre dicha gota es distinto.
Aunque las condiciones del campo eléctrico pueden ser muy diversas, se ha verificado sorprendentemente que la carga eléctrica Q se puede estimar como Q=Ki*(v-vref) donde K1 es una constante preestablecida.
En la primera opción, la medida de la velocidad v y la medida de la velocidad vref se llevan a cabo sobre la misma gota, o al menos con gotas que tienen el mismo diámetro y carga eléctrica.
La primera velocidad se mide con el sustrato orientado de tal modo que la primera/segunda cara de dicho sustrato está orientada hacia la lámina fluídica y la otra velocidad dando la vuelta al sustrato polarizable; esto es, con la segunda/primera cara orientada hacia la lámina fluídica. Con estas dos medidas de velocidad, la carga eléctrica se estima tomando el valor de la constante K1 de la relación Q=Ki*(v-vref) como 3nnrg/Epv donde n es el cociente entre el perímetro de una circunferencia y su diámetro, n es la viscosidad dinámica del fluido apolar, rg es el diámetro de la gota y
Epv el módulo del campo eléctrico proyectado en la dirección horizontal actuando en la posición de la gota.
En la segunda opción, y de acuerdo a un caso preferido, se hace uso de una gota sin carga eléctrica. Aunque la carga eléctrica neta de la gota es nula, dado que la gota es de un fluido excipiente polar, el campo eléctrico generado, haciendo uso del mismo sustrato y de la misma cara del sustrato, da lugar a un dipolo. El dipolo tiene la carga de un extremo y la carga del otro extremo sometidas a un campo eléctrico distinto puesto que existe un gradiente de campo eléctrico causado por la distinta distancia entre cada punto extremo del dipolo y el punto donde se produce la excitación del sustrato. Bajo estas condiciones se produce un movimiento de la gota sin carga eléctrica neta con una velocidad que identificamos como vref.
En este caso específico la constante K1 de la relación Q=Ki*(v-vref) se puede determinar como 6nprg/Epv donde n es el cociente entre el perímetro de una circunferencia y su diámetro, n es la viscosidad dinámica del fluido apolar, rg es el diámetro de la gota y Epv el módulo del campo eléctrico proyectado en la dirección horizontal actuando en la posición de la gota.
En los ejemplos preferidos, el modo de energizar el sustrato polarizable es mediante un haz de luz generado por la fuente energética que es una fuente lumínica. No obstante es posible hacer uso de otras fuentes energéticas tales como una fuente de calor de excitación térmica con dispositivos de calefactado o microcalefactado. Igualmente es posible combinar cualquiera de estas fuentes.
En un ejemplo particular del dispositivo de la invención y en un ejemplo particular del método de la invención, los medios de medida de la velocidad de la gota son medios ópticos.
En un ejemplo particular del dispositivo de la invención y en un ejemplo particular del método de la invención, los medios de medida de la velocidad de la gota comprenden unos medios de captura de imagen y están configurados para capturar dos o más imágenes.
En un ejemplo particular del dispositivo de la invención y en un ejemplo particular del
método de la invención, la unidad central de proceso está adaptada para establecer un seguimiento de la gota a lo largo de un recorrido identificado en la pluralidad de imágenes capturadas para determinar en un punto del mismo su velocidad de movimiento.
En un ejemplo particular del dispositivo de la invención y en un ejemplo particular del método de la invención, los medios de medida de la velocidad de la gota están basados en técnicas de interferometría.
En un ejemplo particular del dispositivo de la invención y en un ejemplo particular del método de la invención, el sustrato polarizable es un sustrato ferroeléctrico.
En un ejemplo más particular del dispositivo de la invención y en un ejemplo particular del método de la invención, el sustrato polarizable es LiNbO3:Fe.
En un ejemplo aún más particular del dispositivo de la invención y en un ejemplo particular del método de la invención, la luz de la fuente lumínica se encuentra en el rango de longitud de onda situado entre la luz UV y el rojo, más preferentemente en el rango azul-verde.
En un ejemplo particular del dispositivo de la invención y en un ejemplo particular del método de la invención, donde el sustrato polarizable es un sustrato ferroeléctrico, el sustrato (1) polarizable es o bien LiNbO3:Cu o bien LiNbO3 no dopado o bien LiTaO3 no dopado.
En un ejemplo particular del dispositivo de la invención y en un ejemplo particular del método de la invención, el fluido apolar se encuentra entre los siguientes:
- aceite de parafina;
- aceite de silicona;
- ácido oleico;
- aceite vegetal;
- una combinación de dos o más anteriores.
En un ejemplo particular del dispositivo de la invención y en un ejemplo particular del método de la invención, el sustrato polarizable tiene una configuración de placa plana.
En un ejemplo particular del dispositivo de la invención y en un ejemplo particular del método de la invención, la gota es una suspensión de nanopartículas, para la determinación de la carga eléctrica (Q) de dichas nanopartículas.
En un ejemplo particular del dispositivo de la invención y en un ejemplo particular del método de la invención, la gota es una disolución o una suspensión comprendiendo una sustancia con carga eléctrica.
En un ejemplo particular del dispositivo de la invención y en un ejemplo particular del método de la invención, la sustancia con carga eléctrica está formada por espermatozoides.
En un ejemplo más particular del dispositivo de la invención y en un ejemplo más particular del método de la invención, la sustancia con carga eléctrica está formada por ADN o material biológico.
Estos y otros ejemplos de realización se describirán en detalle haciendo uso de figuras.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Estas y otras características y ventajas de la invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción detallada que sigue de una forma preferida de realización, dada únicamente a título de ejemplo ilustrativo y no limitativo, con referencia a las figuras que se acompañan.
Figura 1 En esta figura se muestra una vista en sección de una primera realización del dispositivo del segundo aspecto inventivo.
Figura 2 En la presente figura se muestra una vista en sección de una segunda realización del dispositivo del segundo aspecto inventivo.
Figuras 3a - 3f En las presentes figuras se muestran diversas fotografías de una realización particular de una gota presente en un dispositivo según el segundo aspecto inventivo, obtenidas al aplicar un
método según el primer aspecto inventivo.
EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La presente invención se define a partir de un dispositivo, en particular configurado a través de distintos medios. Las figuras 1 y 2 muestran configuraciones diferentes de dicho dispositivo, conformado a partir de medios análogos, y sobre el que se aplica el método que define la presente invención para la determinación de la carga eléctrica (Q) de una gota (4).
De esta forma, la figura 1 muestra un dispositivo en donde se sitúa en un recipiente, o cámara (6), formado a partir de una base y pared lateral perimetral, abierto por su parte superior, en base a la vista mostrada por dicha figura 1.
Dentro de la cámara (6) y apoyado sobre la base de dicha cámara (6) se encuentra un sustrato (1) polarizable con su primera cara (1.1) orientada hacia la parte abierta de la cámara (6), mientras que la segunda cara (1.2) de dicho sustrato (1) polarizable se encuentra en contacto con la base de la cámara (6).
Adicionalmente, se observa en la figura 1 una fuente lumínica energética (2), que aporta una excitación energética (2.1) sobre la primera cara (1.1) del sustrato (1) polarizable. Tal y como se observa en dicha figura 1, la excitación lumínica (2.1) impacta sobre un punto (P) de dicho sustrato (1), generándose una carga eléctrica negativa (-) en su primera cara (1.1).
Una vez la excitación energética (2.1) ha generado la carga negativa (-) sobre la primera cara (1.1) del sustrato (1) polarizable, se establece un campo eléctrico que es el que permite desplazar la gota (4), cargada eléctricamente con carga eléctrica (Q) de un extremo a otro de la cámara (6), esto es, en el caso de la presente figura 1, desde el extremo izquierdo de la cámara (6) hasta cerca del extremo derecho de dicha cámara (6) en una zona cercana al haz de luz, a lo largo de un segmento de dicho recorrido.
La gota (4) se mueve a lo largo de la lámina fluídica (3), contenida también dentro de la cámara (6). De esta forma, la carga eléctrica (Q) de dicha gota (4) interviene de
1
manera que la gota (4) se desplace, en suspensión sobre la superficie de la lámina fluídica (3), en la zona marcada como zona de observación (R), marcada en línea discontinua en la presente figura 1.
La figura 1 muestra también, como medios adicionales del presente dispositivo, unos medios de medida de la velocidad de la gota (5), que abarcan una medida de dicha velocidad de la gota (4) a lo largo de la lámina fluídica (3), comprendiendo siempre la región de observación (R).
Por otro lado, el dispositivo cuenta también con unos medios de procesamiento (U), en comunicación con los medios de medida de la velocidad de la gota (5).
En el caso de la figura 2, se muestra una configuración análoga del dispositivo descrito en el caso de la figura 1, en donde en este caso el sustrato (1) polarizable se encuentra posicionado de manera contraria.
Esto es, en el caso de la figura 2, la primera cara (1.1) del sustrato (1) polarizable se encuentra soportado por la base de la cámara (6), mientras que la segunda cara (1.2) del sustrato (1) polarizable se encuentra orientada hacia arriba, según la vista de dicha figura 2, en particular hacia la cara abierta de la cámara (6).
De esta forma, la fuente lumínica energética (2) aporta una excitación energética (2.1) sobre la segunda cara (1.2) del sustrato (1) polarizable. Tal y como se observa en la figura 2, la excitación lumínica (2.1) impacta sobre un punto (P) de dicho sustrato (1), en particular de la segunda cara (1.2) del sustrato (1) polarizable, generándose una carga eléctrica positiva (+) en dicha segunda cara (1.2).
Una vez la excitación energética (2.1) ha generado la carga positiva (+) mencionada sobre la segunda cara (1.2) del sustrato (1) polarizable, se establece como en el caso del dispositivo de la figura 1, un campo eléctrico que es el que permite desplazar la gota (4), cargada eléctricamente con carga eléctrica (Q) de un extremo a otro de la cámara (6), esto es, de nuevo en el caso de la presente figura 2, desde el extremo izquierdo de la cámara (6) hasta el extremo derecho de dicha cámara (6), a lo largo de un segmento de dicho recorrido.
De esta forma, las configuraciones mostradas en las figuras 1 y 2 muestran dispositivos casi idénticos, con la diferencia única de la colocación del sustrato (1) polarizable dentro de la cámara (6) y su posterior comportamiento, en base a la excitación energética (2.1) aplicada sobre la superficie (cara) disponible.
Asimismo, el método aplicado a través del dispositivo mostrado en ambas figuras 1 y 2 es completamente análogo, permitiendo medir la carga eléctrica (Q), incluido el signo, de la gota (4) presente en el interior de la cámara (6).
En relación con las figuras 3a - 3f, estas muestran fotografías reales tomadas al realizarse el método que define la presente invención, sobre una gota (4) con carga eléctrica (Q) a medir, estando dicha gota (4) en movimiento.
De esta forma, las figuras 3a - 3f muestran una gota (4) moviéndose en el sentido de avance de la flecha presente en cada una de las figuras, esto es, hacia la izquierda de la imagen (figuras 3a - 3c) o bien hacia la derecha de la imagen (figuras 3d - 3f), como consecuencia de la excitación de la cara 1.1 o 1.2 del sustrato, respectivamente.
Se observa también la presencia de la excitación energética (2.1) como zona más clara y brillante sobre la imagen, que incide de manera vertical sobre un área situada también a la izquierda de dicha imagen.
Adicionalmente, en todas las figuras mencionadas se observa cómo la gota (4) se encuentra suspendida de la superficie de la lámina fluídica (3), existiendo un reflejo de la gota (4) en la parte superior de la imagen.
Cada una de dichas imágenes se encuentra enmarcada por una línea de trazo discontinuo, que determina la zona de observación (R).
Así, cada una de las distintas imágenes muestra una posición particular del movimiento de la gota (4) cargada eléctricamente con carga (Q) y su movimiento en base al campo eléctrico horizontal creado dentro de la cámara (6).
Claims (35)
1.- Método para la determinación de la carga eléctrica (Q) en una gota (4) que comprende al menos un fluido excipiente polar, donde el método comprende los siguientes medios:
a) un sustrato (1) polarizable bajo excitación energética (2.1) donde dicho sustrato (1) comprende una primera cara (1.1) adaptada para ser cargada negativamente y una segunda cara (1.2), dispuesta opuesta a la primera cara (1.1), adaptada para ser cargada positivamente, cuando el sustrato (1) polarizable es excitado;
b) una lámina fluídica (3) de fluido apolar dispuesta sobre el sustrato (1) polarizable donde el fluido apolar está seleccionado de tal modo que la gota (4) sobre la que se quiere determinar la carga eléctrica (Q) se mantiene suspendida en la superficie de dicha lámina fluídica (3), porque:
la densidad de la gota (4) es menor que la densidad del fluido apolar causando la flotación de la gota (4),
la tensión superficial de la gota (4) con el fluido apolar mantiene la gota (4) unida a la superficie libre de la lámina fluídica (2) del fluido apolar, o por ambas;
c) una fuente energética (2) adaptada para, en modo operativo, excitar al menos un punto (P) del sustrato (1) polarizable;
d) unos medios de medida de la velocidad de la gota (5) ;
e) una unidad central de proceso (U) en comunicación con los medios de medida de la velocidad de la gota (5) adaptada para recibir la medida de la velocidad v de movimiento de una gota (4) situada en la región de observación (R); donde el método comprende las siguientes etapas:
1. situar la gota (4) sobre la que se quiere determinar la carga eléctrica (Q) en la superficie de la lámina fluídica (3);
2. activar la fuente energética (2) causando la excitación del sustrato (1) polarizable y el movimiento de la gota (4) sometida a un campo eléctrico resultado de la excitación energética (2.1) de dicho sustrato (1) polarizable; 3. medir la velocidad v de movimiento de la gota (4) en al menos un punto de la región de observación (R);
4. calcular la carga eléctrica (Q) de la gota (4) como Q=K1*(v-vref) donde
K1 es una constante preestablecida,
1
Vref es una velocidad de referencia medida en la etapa 3) para una segunda gota (4) con el mismo radio, pero con distintas condiciones o bien de carga eléctrica (Q) o bien del campo eléctrico generado por la excitación energética.
2. - Método según la reivindicación 1, donde
- la velocidad de movimiento v de la gota (4) es determinada con una primera (1.1)/segunda (1.2) cara del sustrato (1) polarizable;
- vref es determinada con una segunda (1.2)/primera (1.1) cara del sustrato (1) polarizable para la misma gota (4);
- K1=3nnrg/Epv donde n es el cociente entre el perímetro de una circunferencia y su diámetro, n es la viscosidad dinámica del fluido apolar, rg es el diámetro de la gota (4) y Epv el módulo del campo eléctrico proyectado en la dirección horizontal (H) actuando en la posición de la gota (4).
3. - Método según la reivindicación 1, donde
- la velocidad de movimiento v de la gota (4) es determinada con una de las caras (1.1,1.2) del sustrato (1) polarizable;
- vref es determinada con la misma cara (1.1,1.2) del sustrato (1) polarizable para una segunda gota (4), del mismo radio rg que la gota (4) sobre la que se quiere determinar la carga eléctrica (Q), pero sin carga;
- K1=6nnrg/Epv donde n es el cociente entre el perímetro de una circunferencia y su diámetro, n es la viscosidad dinámica del fluido apolar, rg es el diámetro de la gota (4) y Epv el módulo del campo eléctrico proyectado en la dirección horizontal (H) actuando en la posición de la gota (4).
4. - Método según las reivindicaciones 1 a 3, donde la excitación energética es una excitación lumínica y/o térmica, y la fuente energética es:
- o bien una fuente lumínica (2);
- o bien una fuente térmica;
- o bien una combinación de ambas.
5. - Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los medios de medida de la velocidad de la gota (5) son medios ópticos.
6. - Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los medios de
medida de la velocidad de la gota (5) comprenden unos medios de captura de imagen y están configurados para capturar dos o más imágenes.
7. - Método según la reivindicación anterior, donde la unidad central de proceso (U) está adaptada para establecer un seguimiento de la gota (4) a lo largo de un recorrido identificado en la pluralidad de imágenes capturadas para determinar en un punto del mismo su velocidad de movimiento v.
8. - Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde los medios de medida de la velocidad de la gota (5) están basados en técnicas de interferometría.
9. - Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el sustrato (1) polarizable es un sustrato ferroeléctrico.
10. - Método según la reivindicación anterior, donde el sustrato (1) polarizable es LiNbO3:Fe.
11. - Método según la reivindicación anterior, donde la luz de la fuente lumínica (2) se encuentra en el rango de longitud de onda situado entre la luz UV y el rojo, más preferentemente en el rango azul-verde.
12. - Método según la reivindicación 9, donde el sustrato (1) polarizable es o bien LiNbO3:Cu o bien LiNbO3 no dopado o bien LiTaO3 no dopado.
13. - Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el fluido apolar se encuentra entre los siguientes:
- aceite de parafina;
- aceite de silicona;
- ácido oleico;
- aceite vegetal;
- una combinación de dos o más anteriores.
14. - Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el sustrato (1) polarizable tiene una configuración de placa plana.
1
15. - Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la gota (4) es una suspensión de nanopartículas, para la determinación de la carga eléctrica (Q) de dichas nanopartículas.
16. - Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la gota (4) es una disolución o una suspensión comprendiendo una sustancia con carga eléctrica.
17. - Método según la reivindicación anterior, donde la sustancia con carga eléctrica está formada por espermatozoides.
18. - Método según las reivindicaciones 16 o 17, donde la sustancia con carga eléctrica está formada por ADN o material biológico.
19. - Dispositivo adecuado para la determinación de la carga eléctrica (Q) en una gota (4) que comprende al menos un fluido excipiente polar, que comprende:
a) un sustrato (1) polarizable bajo excitación energética (2.1) donde dicho sustrato (1) comprende una primera cara (1.1) adaptada para ser cargada negativamente y una segunda cara (1.2), dispuesta opuesta a la primera cara (1.1), adaptada para ser cargada positivamente, cuando en modo operativo el sustrato (1) es excitado;
b) una lámina fluídica (3) de fluido apolar dispuesta sobre el sustrato (1) polarizable donde el fluido apolar está seleccionado de tal modo que la gota (4) sobre la que se quiere determinar la carga eléctrica (Q) se mantiene suspendida en la superficie de dicha lámina fluídica (3), porque:
la densidad de la gota (4) es menor que la densidad del fluido causando la flotación de la gota (4),
la tensión superficial de la gota (4) con el fluido apolar mantiene la gota (4) unida a la superficie libre de la lámina fluídica (3) del fluido apolar, o por ambas;
c) una fuente energética (2) adaptada para, en modo operativo, excitar al menos un punto (P) del sustrato (1) polarizable;
d) unos medios de medida de la velocidad (5) de la gota (4);
e) una unidad central de proceso (U) en comunicación con los medios de medida de la velocidad de la gota (5) adaptada para recibir la medida de la velocidad v de movimiento de una gota (4) situada en la región de observación (R);
1
donde la unidad central de proceso (U) está además adaptada para llevar a cabo las etapas 2) a 4) del método una vez situada la gota (4) en la lámina fluídica (3).
20. - Dispositivo según la reivindicación anterior, en donde el fluido apolar (3) se encuentra contenido en una cámara (6).
21. - Dispositivo según la reivindicación 19 o 20, donde la excitación energética es una excitación lumínica y/o térmica, y la fuente energética es:
- o bien una fuente lumínica (2);
- o bien una fuente térmica;
- o bien una combinación de ambas.
22. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 21, donde los medios de medida de la velocidad de la gota (5) son medios ópticos.
23. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 22, donde los medios de medida de la velocidad de la gota (5) comprenden unos medios de captura de imagen y están configurados para capturar dos o más imágenes.
24. - Dispositivo según la reivindicación anterior, donde la unidad central de proceso (U) está adaptada para establecer un seguimiento de la gota (4) a lo largo de un recorrido identificado en la pluralidad de imágenes capturadas para determinar en un punto del mismo su velocidad de movimiento v.
25. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 22, donde los medios de medida de la velocidad de la gota (5) están basados en técnicas de interferometría.
26. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 25, donde el sustrato (1) polarizable es un sustrato ferroeléctrico.
27. - Dispositivo según la reivindicación anterior, donde el sustrato (1) polarizable es LiNbO 3:Fe.
28. - Dispositivo según la reivindicación anterior, donde la luz de la fuente lumínica (2) se encuentra en el rango de longitud de onda situado entre la luz UV y el rojo, más
preferentemente en el rango azul-verde.
29. - Dispositivo según la reivindicación 26, donde el sustrato (1) polarizable es o bien LiNbO 3:Cu o bien LiNbO3 no dopado o bien LiTaO3 no dopado.
30. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 29, donde el fluido apolar se encuentra entre los siguientes:
- aceite de parafina;
- aceite de silicona;
- ácido oleico;
- aceite vegetal;
- una combinación de dos o más anteriores.
31. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 30, donde el sustrato (1) polarizable tiene una configuración de placa plana.
32. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 31, donde la gota (4) es una suspensión de nanopartículas, para la determinación de la carga eléctrica (Q) de dichas nanopartículas.
33. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 32, donde la gota (4) es una disolución o una suspensión comprendiendo una sustancia con carga eléctrica.
34. - Dispositivo según la reivindicación anterior, donde la sustancia con carga eléctrica está formada por espermatozoides.
35. - Dispositivo según las reivindicaciones 33 o 34, donde la sustancia con carga eléctrica está formada por ADN o material biológico.
1
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES202130330A ES2926357B2 (es) | 2021-04-14 | 2021-04-14 | Metodo y dispositivo para la determinacion de la carga electrica en una gota |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES202130330A ES2926357B2 (es) | 2021-04-14 | 2021-04-14 | Metodo y dispositivo para la determinacion de la carga electrica en una gota |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2926357A1 ES2926357A1 (es) | 2022-10-25 |
| ES2926357B2 true ES2926357B2 (es) | 2023-05-10 |
Family
ID=83691940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES202130330A Active ES2926357B2 (es) | 2021-04-14 | 2021-04-14 | Metodo y dispositivo para la determinacion de la carga electrica en una gota |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2926357B2 (es) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102416351B (zh) * | 2011-09-26 | 2014-05-21 | 复旦大学 | 一种电荷输运微流体芯片系统 |
| CN107024622A (zh) * | 2017-05-02 | 2017-08-08 | 江苏大学 | 一种单雾滴荷质比测量装置及方法 |
-
2021
- 2021-04-14 ES ES202130330A patent/ES2926357B2/es active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2926357A1 (es) | 2022-10-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2248548T3 (es) | Platina rotativa para formar imagenes de una muestra. | |
| ES2703673T3 (es) | Sistema de determinación de la posición para un ascensor | |
| ES2926357B2 (es) | Metodo y dispositivo para la determinacion de la carga electrica en una gota | |
| Obrist et al. | In vitro model of a semicircular canal: design and validation of the model and its use for the study of canalithiasis | |
| Zhu et al. | Experiments and analysis on self-motion behaviors of liquid droplets on gradient surfaces | |
| Williams et al. | A simple, optically induced electrokinetic method to concentrate and pattern nanoparticles | |
| Buffone et al. | Experimental investigation of the hydrodynamics and stability of an evaporating wetting film placed in a temperature gradient | |
| JP2021006344A (ja) | 粒子分離装置、及び粒子分離方法 | |
| Takaha et al. | Quasi-two-dimensional bacterial swimming around pillars: Enhanced trapping efficiency and curvature dependence | |
| US8442777B1 (en) | System and method for measuring rolling resistance | |
| Koser et al. | Structure and dynamics of self-assembling colloidal monolayers in oscillating magnetic fields | |
| US20240142761A1 (en) | Apparatus and Method for Simultaneous Imaging and Execution of Contact-Free Directed Hydrodynamic Flow | |
| BR112020012748A2 (pt) | dispositivo de chip microfluídico para medições de força óptica e imagiologia de células usando configuração e dinâmica de chip microfluídico | |
| BR112019011137B1 (pt) | Aparelho para registro de imagens e método automatizado para ajustar o dispositivo de iluminação | |
| ES2915663T3 (es) | Dispositivo de observación de células, dispositivo de estimulación eléctrica y método de observación de células | |
| BE1018855A3 (nl) | Trillingsweergavetoestel van een slinger. | |
| ES2630733B1 (es) | Dispositivo automático de cambio de objetivo para microscopio de haz láser plano | |
| Varshney et al. | Large scale arrays of tunable microlenses | |
| US1988527A (en) | Gravity meter | |
| CN106066158A (zh) | 测定装置 | |
| US20130271946A1 (en) | Systems and methods for controlling objects | |
| CN113227391A (zh) | 激光诱导的细胞转移和分选 | |
| CN207799991U (zh) | 物理实验用组合光镜装置 | |
| RU2294541C1 (ru) | Способ определения скорости термокапиллярного течения у боковой поверхности шайбовидного пузырька | |
| KR102005834B1 (ko) | 빗방울 에너지 산출 장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2926357 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20221025 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2926357 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B2 Effective date: 20230510 |