IT202100006980A1 - Dispositivo lab-on-a-chip modulare per l'analisi di fluidi - Google Patents

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IT
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duct
module
fluid
analysis
channel
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IT102021000006980A
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Denise Pezzuoli
Marco Cozzolino
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Sanchip Soc A Responsabilita Limitata
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Description

DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
?DISPOSITIVO LAB-ON-A-CHIP MODULARE PER L'ANALISI DI FLUIDI?
La presente invenzione ? relativa ad un dispositivo lab-on-a-chip modulare per l?analisi di fluidi, in particolare per l?analisi multi-parametrica di fluidi.
Sono noti macchine ed impianti industriali di svariati tipi per le pi? diverse mansioni come ad esempio l?impacchettamento di beni alimentari, la produzione di beni comuni, il movimento terra o altro.
Tutti questi tipi di macchine ed impianti industriali hanno in comune che per garantire la loro corretta funzionalit? sono necessarie delle operazioni di manutenzione programmata per garantire il corretto funzionamento e ridurre al minimo la probabilit? di guasti.
? da notare che un numero significativo di guasti di natura meccanica sono correlati alle condizioni dell?liquido (olio) di lubrificazione o del fluido di lavoro. Per questo motivo si effettuano, presso laboratori esterni specializzati, dei controlli periodici chimico-fisici dei liquidi di lubrificazione e dei fluidi di lavoro con lo scopo principale di monitorare le caratteristiche degli stessi liquidi di lubrificazione e dei fluidi di lavoro e di conseguenza lo stato di salute dei componenti meccanici.
? inoltre noto che durante l?operazione delle macchine e impianti industriali si ottengono fluidi di processo e/o fluidi di scarico (come ad esempio acqua reflua). Anche in questo caso ? necessario ottenere delle precise informazioni relative ai parametri chimico-fisici di questi fluidi di processo e/o fluidi di scarico per poter gestire il loro corretto smaltimento. Per questa ragione vengono eseguite delle analisi periodiche.
Durante l?operazione di macchine e impianti industriali possono anche manifestarsi delle necessit? di monitorare le propriet? di fluidi come ad esempio fluidi di processo per garantire certe condizioni del processo come ad esempio un livello di igienizzazione del fluido, una certa composizione del fluido e simili.
Per tutte le summenzionate condizioni e/o situazioni sarebbe vantaggioso svolgere un?analisi immediata e continua delle caratteristiche del fluido.
Nel settore si avverte pertanto la necessit? di ottenere dei mezzi che permettano un monitoraggio delle caratteristiche di un fluido, in particolare nell?ambito industriale.
Scopo della presente invenzione ? di predisporre mezzi per l?analisi di fluidi, in particolare per la determinazione di una pluralit? di parametri di fluidi.
Un ulteriore scopo della presente invenzione ? di predisporre mezzi per l?analisi di fluidi in tempo reale.
Inoltre, uno scopo della presente invenzione ? di predisporre dei mezzi che possano trovare impiego in spazi ridotti.
Un altro scopo della presente invenzione risiede nel predisporre dei mezzi che possano essere facilmente adatti a diverse situazioni di impiego.
I suddetti scopi sono raggiunti dalla presente invenzione in quanto essa ? relativa ad un dispositivo labon-a-chip modulare secondo la rivendicazione 1.
Ulteriori vantaggiose caratteristiche della presente invenzione sono riportate nelle rivendicazioni dipendenti.
Per una migliore comprensione della presente invenzione, ne viene descritta di seguito una forma di attuazione preferita, a puro titolo di esempio non limitativo e con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
- le figure 1A e 1B illustrano in un modo schematico l?impiego di un dispositivo lab-on-a-chip secondo la presente invenzione per l?analisi di un fluido, con parti rimosse per chiarezza;
- la figura 2 illustra in vista esplosa il dispositivo lab-on-a-chip della figura 1A e 1B, con parti rimosse per chiarezza;
- le figure 3A e 3B illustrano in vista sezionata il dispositivo lab-on-a-chip delle figure 1A e 1B, con parti rimosse per chiarezza;
- la figura 4 presenta in vista prospettica una porzione del dispositivo lab-on-a-chip delle figure 1A e 1B, con parti rimosse per chiarezza;
- la figura 5 illustra in vista esplosa la porzione della figura 4, con parti rimosse per chiarezza;
- la figura 6 presenta in vista prospettica un dettaglio della porzione della figura 4, con parti rimosse per chiarezza;
- la figura 7 illustra in vista sezionata la porzione della figura 4, con parti rimosse per chiarezza;
- la figura 8 illustra in vista prospettica un?altra porzione del dispositivo lab-on-a-chip delle figure 1A e 1B, con parti rimosse per chiarezza;
- la figura 9 illustra un dettaglio della porzione della figura 8, con parti rimosse per chiarezza; e
- le figure da 10A a 10D illustrano possibili configurazioni di un dettaglio della porzione della figura 4, con parti rimosse per chiarezza.
Nelle figure da 1A a 3B, con 1 ? genericamente indicato, nel suo complesso, un dispositivo lab-on-a-chip (LOC) modulare per l?analisi di un fluido, in particolare per determinare almeno una caratteristica del fluido e/o di uno o pi? componenti presenti nel fluido, ancora pi? in particolare per determinare parametri fisici e/o chimici e/o chimico-fisici dei fluidi e/o di uno o pi? componenti presenti nei fluidi.
Esempi dei parametri fisici e/o chimici e/o chimicofisici dei fluidi di possibile interesse possono essere la viscosit?, la densit?, la composizione, la conduttivit?, la temperatura, il pH, il potenziale di ossido-riduzione, la concentrazione di una o pi? parti dei fluidi, il colore, le propriet? spettroscopiche ed altro.
Esempi di componenti presenti nei fluidi possono essere detriti, contaminazioni, particelle, molecole e simili; ed i parametri fisici e/o chimici e/o chimico-fisici possono essere ad esempio la grandezza, la distribuzione delle grandezze, la concentrazione, la composizione chimica ed altro.
Secondo alcune forme d?attuazione pi? preferite nonlimitative, il dispositivo LOC 1 ? configurato per un?analisi multi-parametrica del fluido. Secondo tali forme d?attuazione preferite, il dispositivo LOC 1 ? configurato per determinare una pluralit? di caratteristiche del fluido e/o di uno o pi? componenti presenti nel fluido, in particolare una pluralit? di parametri chimici e/o fisici e/o chimico-fisici.
? da notare che il termine lab-on-a-chip (LOC) indica che si tratta di un singolo dispositivo che opera con volumi dei fluidi bassi, di qualche millilitro o meno. In particolare, il termine lab-on-a-chip indica che il dispositivo incorpora una pluralit? di funzioni.
Inoltre, il dispositivo LOC 1 presenta delle dimensioni ridotte per permettere l?impiego in spazi ridotti.
Secondo alcune forme d?attuazione non-limitative, il dispositivo LOC 1 pu? presentare:
- una lunghezza massima di 15 cm, in particolare di 10 cm, ancora pi? in particolare di 5 cm;
- una altezza massima di 15 cm, in particolare di 10 cm, ancora pi? in particolare di 5 cm; e
- una profondit? massima di 15 cm, in particolare di 10 cm, ancora pi? in particolare di 5 cm.
Secondo alcune forme d?attuazione non-limitative, il dispositivo LOC 1 pu? presentare:
- una lunghezza minima di 1 cm, in particolare di 3 cm, ancora pi? in particolare di 5 cm;
- una altezza minima di 1 cm, in particolare di 3 cm, ancora pi? in particolare di 5 cm; e
- una profondit? massima di 1 cm, in particolare di 3 cm, ancora pi? in particolare di 5 cm.
Nel caso specifico delle figure 1A-1B, il dispositivo LOC 1 ? incorporato in una macchina e/o in un impianto industriale per l?analisi di un fluido della macchina e/o dell?impianto industriale. Una porzione della macchina e/o dell?impianto industriale ? indicata con il riferimento 50. In particolare, nel caso specifico la porzione 50 ? un tubo nel quale fluisce, in uso, il fluido da analizzare.
In altre parole, il dispositivo LOC 1 e la macchina e/o l?impianto industriale definiscono e/o sono parti di un sistema industriale.
In alternativa, il dispositivo LOC 1 pu? essere incorporato in una macchina di trattamento di laboratorio o in una macchina di analisi.
Secondo alcune forme d?attuazione preferite nonlimitative, il fluido ? un liquido come ad esempio un lubrificante, un liquido di processo, un liquido di lavoro, un liquido da trattare e simili.
Con particolare riferimento alle figure da 1A a 9, il dispositivo LOC 1 comprende almeno:
- un modulo di base 2;
- un modulo terminale 3; ed
- uno o pi? moduli di analisi 4 disposti tra il modulo di base 2 ed il modulo terminale 3, in sequenza tra loro.
In maggiore dettaglio e come viene ulteriormente descritto in seguito, ciascun modulo di analisi 4 ? configurato per determinare caratteristiche del fluido e/o dei componenti presenti nel fluido. In particolare, ciascun modulo di analisi 4 ? configurato per determinare delle caratteristiche diverse da quelle degli altri moduli di analisi 4.
Vantaggiosamente, il modulo di base 2 e/o il modulo terminale 3 non hanno n? la funzione n? lo scopo di determinare delle caratteristiche del fluido e/o dei componenti presenti nel fluido.
In particolare, il modulo di base 2 e/o il modulo terminale 3 sono moduli passivi, mentre il o i moduli di analisi 4 sono moduli attivi.
Secondo alcune forme d?attuazione preferite, il dispositivo LOC 1 comprende almeno due, preferibilmente almeno tre moduli di analisi 4. In questo modo si ottiene in maniera semplice un dispositivo LOC 1 per determinare una pluralit? di parametri, ossia un dispositivo LOC 1 per l?analisi multi-parametrica.
In particolare, il dispositivo LOC 1 si estende lungo un asse longitudinale A ed il modulo di base 2 ed il modulo terminale 3 definisco le due estremit? opposte del dispositivo LOC 1 relativamente all?asse longitudinale A.
Vantaggiosamente, il modulo di base 2, il modulo terminale 3 ed il o i moduli di analisi 4 sono impilati ed in contatto tra loro.
Nella forma di attuazione illustrata, il dispositivo LOC 1 comprende un unico modulo di analisi 4, in contatto sia con il modulo di base 2 sia con il modulo terminale 3.
Secondo alternative forme d?attuazione non illustrate, il dispositivo LOC 1 comprende pi? moduli di analisi 4.
Secondo tali forme d?attuazione, un modulo di analisi 4 pu? essere in contatto con il modulo di base 2 ed un altro modulo di base 4 pu? essere in contatto con il modulo terminale 3. Inoltre, ciascun modulo di analisi 4 ? in contatto con almeno un altro modulo di analisi 4.
Ciascuno tra il modulo di base 2, il modulo terminale 3 ed il o i moduli di analisi 4 comprende un rispettivo primo condotto 5 ed un rispettivo secondo condotto 6 (si veda ad esempio le Figure 3A e 3B).
Preferibilmente, ciascuno tra il modulo di base 2 ed il o i moduli di analisi 4 pu? essere progettato in modo tale che il rispettivo primo condotto 5 ed il rispettivo secondo condotto 6 sono privi di una connessione fluidica tra di loro nel rispettivo modulo di base 2 o nel rispettivo modulo di analisi 4; in altre parole, il modulo di base 2 e il o i moduli di analisi 4 sono privi di un rispettivo canale fluidico che potrebbe fluidicamente connettere il rispettivo primo condotto 5 ed il rispettivo secondo condotto 6.
Secondo alcune forme d?attuazione non-limitative, ciascun primo condotto 5 e ciascun secondo condotto 6 presenta un diametro tra 1 mm e 5 mm.
Con particolare riferimento alle figure 1B, 3A e 3B l?insieme dei primi condotti 5 definisce e/o forma almeno parzialmente una prima porzione 7 di un canale fluidico 8 (schematicamente indicato nella figura 1B) del dispositivo LOC 1; e l?insieme dei secondi condotti 6 definisce e/o forma almeno parzialmente una seconda porzione 9 del canale fluidico 8.
In particolare, il canale fluidico 8 ? configurato per permettere al fluido di fluire lungo un percorso definito dal canale fluidico 8 stesso, ed in particolare nell?interno del dispositivo LOC 1. Preferibilmente e come viene spiegato in maggiore dettaglio in seguito, la seconda porzione 9 del canale fluidico 8 ? progettata per permettere l?uscita del fluido dal dispositivo LOC 1, mentre la prima porzione 7 permette l?ingresso del fluido nel dispositivo LOC 1 e di fornire il fluido al o ai moduli di analisi 4 per permettere le analisi del fluido stesso.
? da notare che il flusso del fluido nell?interno del dispositivo LOC 1, in particolare nel canale fluidico 8, pu? essere ottenuto mediante una pompa o passivamente, ad esempio utilizzando una differenza di pressioni presenti nella macchina e/o nell?impianto nel quale ? installato il dispositivo LOC 1.
Nel caso in cui serva una pompa per controllare attivamente il flusso del fluido, il dispositivo LOC 1 pu? comprendere una pompa disposta all?esterno del modulo di base 2, del modulo terminale 3 e del o dei moduli di analisi 4 e connessa fluidicamente (e dall?esterno) al canale di ingresso 13 e/o al canale di uscita 14. Preferibilmente, ciascuno tra il canale di ingresso 13 ed il canale di uscita 14 presentano un rispettivo diametro tra 1 mm e 5 mm.
In alternativa o in aggiunta, il dispositivo LOC 1 potrebbe comprendere almeno un modulo di pompaggio (non illustrato) interposto tra il modulo di base 2 ed il modulo terminale 3. Preferibilmente, il modulo di pompaggio ? in contatto con il modulo di base 2 ed interposto tra il modulo di base 2 ed un modulo di analisi 4.
In maggiore dettaglio, il modulo di pompaggio potrebbe comprendere, in particolare nel suo interno, una pompa, ad esempio una pompa peristaltica.
Inoltre, anche il modulo di pompaggio potrebbe comprendere un rispettivo primo condotto 5 ed un rispettivo secondo condotto 6. In particolare, il rispettivo primo condotto 5 pu? essere in connessione fluidica con il primo condotto 5 del modulo di base 2 per ricevere il fluido dal modulo di base 2. Il primo condotto 5 potrebbe anche essere in connessione fluidica con il primo condotto 5 del successivo modulo di analisi 4.
Secondo alcune forme d?attuazione non-limitative, il dispositivo LOC 1 potrebbe comprendere anche uno o pi? ulteriori moduli di pompaggio, in particolare ciascuno interposto tra, ed in contatto con, due rispettivi moduli di analisi 4.
Secondo alcune forme d?attuazione preferite, ciascuno tra il modulo di base 2, il modulo terminale 3 e il o i moduli di analisi 4 (e il o i moduli di pompaggio) comprendono una prima estremit? 10 ed una seconda estremit? 11 opposte tra loro lungo il rispettivo l?asse longitudinale A.
In particolare, ciascun modulo di analisi 4 ? disposto in modo tale che la rispettiva prima estremit? 10 ? in contatto con una rispettiva seconda estremit? 11 (del modulo di base 2 o di un altro modulo di analisi 4 o di un modulo di pompaggio) e/o ciascuna seconda estremit? 11 di ciascun modulo di analisi 4 ? in contatto con una rispettiva prima estremit? 10 (del modulo terminale 3 o di un altro modulo di analisi 4 o di un modulo di pompaggio).
Ancora pi? in particolare, la prima estremit? 10 del modulo di base 2 e la seconda estremit? 11 del modulo terminale 3 definiscono e/o formano delle estremit? del dispositivo LOC 1 relativamente all?asse longitudinale A; in altre parole, la prima estremit? 10 del modulo di base 2 e la seconda estremit? 11 del modulo terminale 3 sono in contatto con solo un modulo (modulo di analisi 4 o modulo di pompaggio) del dispositivo LOC 1.
Secondo alcune forme d?attuazione non-limitative, il dispositivo LOC 1, in particolare il modulo di base 2 e/o il o i moduli di analisi 4 e/o il modulo terminale 3 e/o il o i moduli di pompaggio pu? essere realizzato in materiale plastico (ad esempio ABS, plexiglass etc.), materiale polimerico (ad esempio PDMS, PMMA, PTFE, PVC, PP, PET etc.), silicio o materiale vetroso (es. fluoruro di calcio, pyrex etc..).
Inoltre secondo alcune variazioni ? possibile che il modulo di base 2, il o i moduli di analisi 4 e il modulo terminale 3 possono essere realizzati in materiali diversi.
In maggiore dettaglio (si veda le Figure 3A e 3B), il modulo di base 2 comprende un canale di ingresso 13, in particolare un unico canale di ingresso 13, connesso fluidicamente al rispettivo primo condotto 5 per consentire l?ingresso del fluido nel dispositivo LOC 1; ed almeno un canale di uscita 14, in particolare un unico canale di uscita 14, connesso fluidicamente al rispettivo secondo condotto 6 per consentire le fuoriuscita del fluido dal dispositivo LOC 1.
In particolare, il canale fluidico 8 comprende il canale di ingresso 13 ed il canale di uscita 14. Ancora pi? in particolare, il canale di ingresso 13 ed il canale di uscita 14 definiscono rispettive porzioni terminali del canale fluidico 8.
In maggiore dettaglio (si veda 3A, 3B, 8 e 9), il modulo terminale 3 comprende un condotto di giunzione 15 in connessione fluidica (diretta) con il rispettivo primo condotto 4 ed il rispettivo secondo condotto 5 e (fluidicamente) collegante la prima porzione 7 e la seconda porzione 9 del canale fluidico 8 tra loro.
Ciascun modulo di analisi 4 comprende un rispettivo condotto di analisi 16 in connessione fluidica (diretta) con il rispettivo primo condotto 5 per ricevere almeno una porzione del fluido (ed in particolare per anche restituire almeno una porzione del fluido, preferibilmente (sostanzialmente) tutto il fluido, entrato nel condotto di analisi 16 al primo condotto 5); ed una unit? a sensore 12 (schematicamente illustrata nelle figure 3A, 3B e 4) configurata per determinare, in particolare in modo realtime, almeno una caratteristica, ad esempio un parametro chimico e/o un parametro fisico e/o un parametro chimicofisico) del fluido e/o dei componenti presenti nel fluido quando il fluido ? presente, in uso, nel rispettivo condotto di analisi 16.
In particolare, il canale fluidico 8 pu? comprendere anche ciascun canale di analisi 16. Preferibilmente, se il dispositivo LOC 1 comprende due o pi? moduli di analisi 4 i canali di analisi 16 sono disposti fluidicamente in serie tra loro.
Secondo alcune forme d?attuazione preferite e se il dispositivo LOC 1 comprende due o pi? moduli di analisi 4, le unit? a sensore 12 possono essere configurate per determinare caratteristiche diverse. In altre parole, le unit? a sensore sono diverse tra loro.
Possono trovare impiego diversi tipi di unit? di sensore: ad esempio ci sono unit? a sensore che possono determinare le caratteristiche in contatto con il fluido, ma ci possono anche essere unit? a sensore che possono determinare le caratteristiche in assenza di contatto con il fluido.
Secondo alcune possibili forme d?attuazione, le unit? a sensore comprendono almeno uno o pi? dei seguenti sensori: un sensore ottico, un sensore a spettroscopia (UV-VIS e/o NIR e/o spettroscopia MIR), un sensore di temperatura, un sensore a titolazioni di fluidi, un sensore pH, un sensore per la determinazione del potenziale di ossido-riduzione, un sensore per la determinazione della conducibilit?, un sensore per la determinazione della densit?, un sensore per la determinazione della viscosit?, ed un sensore per la determinazione di componenti e/o contaminanti e/o particelle e/o detriti.
Secondo alcune possibili forme d?attuazione nonlimitative, anche il modulo terminale 3 pu? comprendere una unit? a sensore per analizzare il fluido mentre fluisce, in uso, nel condotto di giunzione 15.
Preferibilmente, il dispositivo LOC 1 pu? anche comprendere una unit? di controllo e analisi operativamente accoppiata con le unit? a sensore (mediante cavo e/o in modo wireless) e configurata per controllare le unit? a sensore e/o ottenere segnali relativamente alle misurazioni delle unit? a sensore e/o analizzare i risultati delle misurazioni delle unit? a sensore.
Secondo alcune possibili forme d?attuazione, il dispositivo LOC 1, in particolare l?unit? di controllo e analisi, pu? essere configurato per operare in modo remoto, ad esempio per gestire i risultati delle analisi da remoto.
Con particolare riferimento alle figure 2, 3A, 3B, 7 e 8, il dispositivo LOC 1 comprende anche una pluralit? di primi elementi di giunzione 17 ciascuno avente un rispettivo primo canale 18 ed una pluralit? di secondi elementi di giunzione 19 ciascuno avente un rispettivo secondo canale 20.
Ciascun primo elemento di giunzione 17 pu? essere disposto tra due rispettivi primi condotti 5 in modo tale che il rispettivo primo canale 18 stabilisca una connessione fluidica (diretta) tra i rispettivi primi condotti 5.
Ciascun secondo elemento di giunzione 19 pu? essere disposto tra due rispettivi secondi condotti 6 in modo tale che il rispettivo secondo canale 20 stabilisca una connessione fluidica (diretta) tra i rispettivi secondi condotti 6.
Nella forma d?attuazione illustrata, ciascun modulo di analisi 4 e/o il modulo terminale 3 comprende almeno:
- un rispettivo primo elemento di giunzione 17 della pluralit? di primi elementi di giunzione 17, con il rispettivo primo canale 18 in connessione fluidica con il rispettivo primo condotto 5 (del rispettivo modulo di analisi 4 o del modulo terminale 3); ed
- un rispettivo secondo elemento di giunzione 19 della pluralit? di secondi elementi di giunzione 19, con il rispettivo secondo canale 20 in connessione fluidica con il rispettivo secondo condotto 6 (del rispettivo modulo di analisi 4 o del modulo terminale 3).
Preferibilmente, il modulo di base 2 pu? essere privo di un primo elemento di giunzione 17 e privo di un secondo elemento di giunzione 19.
Inoltre, nel caso della presenza di uno o pi? moduli di pompaggio anche ciascun modulo di pompaggio comprende un rispettivo primo elemento di giunzione 17 ed un rispettivo secondo elemento di giunzione 19.
Secondo alcune forme d?attuazione preferite nonlimitative, ciascun primo elemento di giunzione 17 e ciascun secondo elemento di giunzione 19 protrudono dal rispettivo modulo di analisi 4 o dal modulo terminale 3 o dal rispettivo modulo di pompaggio verso il modulo di base 2.
In maggiore dettaglio, ciascun primo elemento di giunzione 17 si estende lungo un primo asse longitudinale B e ciascun secondo elemento di giunzione 19 si estende lungo un secondo asse longitudinale C. In particolare, ciascun primo asse longitudinale B ed il rispettivo secondo asse longitudinale C possono essere paralleli tra loro.
Preferibilmente, ciascun primo canale 18 e ciascun secondo canale 20 pu? essere coassiale rispettivamente al rispettivo primo asse longitudinale B e al rispettivo secondo asse longitudinale C; in altre parole, ciascun primo canale 18 e ciascun secondo canale 20 pu? estendersi lungo il rispettivo primo asse longitudinale B e, rispettivamente, il rispettivo secondo asse longitudinale C.
In maggiore dettaglio, gli primi elementi di giunzione 17 possono essere coassiali tra loro ed i secondi elementi di giunzione 19 possono essere coassiali tra loro. Inoltre, ciascun primo elemento di giunzione 17 e il rispettivo secondo elemento di giunzione 19 possono essere paralleli e disposti (lateralmente) tra loro.
Vantaggiosamente, ciascun primo elemento di giunzione 17 e ciascun secondo elemento di giunzione 19 di ciascun modulo di analisi 4 (e/o di ciascun modulo di pompaggio) pu? essere disposto in corrispondenza della rispettiva prima estremit? 10. Inoltre, il rispettivo primo elemento di giunzione 17 ed il rispettivo secondo elemento di giunzione 19 del modulo terminale 3 pu? essere disposto in corrispondenza della rispettiva prima estremit? 10.
In ulteriore dettaglio, ciascun primo elemento di giunzione 17 pu? presentare una sezione trasversale, relativamente ad un piano di sezione perpendicolare al rispettivo primo asse longitudinale B, che ? uguale alle rispettive sezioni trasversali degli altri primi elementi di giunzione 17 (sempre relativamente ad un piano di sezione perpendicolare al rispettivo primo asse longitudinale B).
Inoltre, ciascun secondo elemento di giunzione 19 pu? presentare una sezione trasversale, relativamente ad un piano di sezione perpendicolare al rispettivo secondo asse longitudinale C, che ? uguale alle rispettive sezioni trasversali degli altri secondi elementi di giunzione 19 (sempre relativamente ad un piano di sezione perpendicolare al rispettivo primo asse longitudinale B).
Vantaggiosamente, le rispettive sezioni trasversali degli primi elementi di giunzione 17 e le rispettive sezioni trasversali dei secondi elementi di giunzione 19 sono diverse tra loro. In questo modo si garantisce che la prima porzione 7 e la seconda porzione 9 del canale fluidico 8 si formino correttamente. Ossia in tal modo viene garantito che l?utilizzatore assembli il dispositivo LOC 1 nel modo corretto. In ancora altre parole, in questo modo si garantisce che (durante l?assemblaggio del dispositivo LOC 1) ciascun primo elemento di giunzione 17 viene interposto tra due rispettivi primi condotti 5 e ciascun secondo elemento di giunzione 19 viene interposto tra due rispettivi secondi condotti 6.
Nell?esempio specifico illustrato (si veda la figura 4), ciascun primo elemento di giunzione 17 presenta una sezione trasversale a stella, mentre ciascun secondo elemento di giunzione 19 presenta una sezione trasversale circolare. Tuttavia, le sezioni trasversali potrebbero avere forme diverse da questi esempi, come ad esempio quadrata, ellittica, triangolare, ovale, ecc.
Con particolare riferimento alle figure 1B, 3A, 3B, 8 e 9, ciascun primo elemento di giunzione 17 e ciascun secondo elemento di giunzione 19 possono essere almeno parzialmente, nel caso non-limitativo illustrato (sostanzialmente) integralmente, inseriti in uno dei due rispettivi primi condotti 5 e, rispettivamente, in uno dei due rispettivi secondi condotti 6. In tale modo si possono accoppiare ad esempio due rispettivi moduli di analisi 4 adiacenti, il modulo di base 2 ed un rispettivo modulo di analisi 4 (o modulo di pompaggio) ed il modulo terminale 3 ed un rispettivo modulo di analisi 4.
In maggiore dettaglio, ciascun primo elemento di giunzione 17 pu? essere inserito in almeno una rispettiva prima sede 21 delimitante almeno parzialmente un rispettivo primo condotto 5, in particolare uno dei due rispettivi primi condotti 5, e ciascun secondo elemento di giunzione 19 pu? essere inserito in una rispettiva seconda sede 22 delimitante almeno parzialmente il rispettivo secondo condotto 6, in particolare uno dei due rispettivi secondi condotti 6.
In particolare, ciascuna prima sede 21 e ciascuna seconda sede 22 pu? essere disposta in corrispondenza di una porzione terminale rispettivamente di un rispettivo primo condotto 5 e di un rispettivo secondo condotto 6.
Ancora pi? in particolare, ciascun modulo di analisi 4 e/o il modulo di base 2 e/o il modulo terminale 3 e/o ciascun modulo di pompaggio pu? comprendere (al massimo) una rispettiva prima sede 21 ed una rispettiva seconda sede 22.
Nel caso della forma d?attuazione illustrata, il modulo terminale 3 non comprende n? una prima sede 21 n? una seconda sede 22.
Inoltre, ciascuna prima sede 21 ed il rispettivo primo elemento di giunzione 17 possono essere complementari tra loro e ciascuna seconda sede 22 ed il rispettivo secondo elemento di giunzione 19 possono essere complementari tra loro.
In ulteriore dettaglio, ciascuna prima sede 21 pu? presentare una sezione trasversale (relativamente ad un piano di sezione perpendicolare ad un asse coassiale al rispettivo primo asse longitudinale B) che ? uguale alle rispettive sezioni trasversali delle altre prime sedi 21 e ciascuna seconda sede 22 presenta una sezione trasversale (relativamente ad un piano di sezione perpendicolare ad un asse coassiale al rispettivo secondo asse longitudinale C) che ? uguale alle rispettive sezioni trasversali delle altre seconde sedi 22.
Preferibilmente (e analogamente alle rispettive sezioni trasversali degli primi elementi di giunzione 17 e dei secondi elementi di giunzione 19) le rispettive sezioni trasversali delle prime sedi 21 possono essere diverse dalle rispettive sezioni trasversali delle seconde sedi 22.
Per di pi?, ciascuna prima sede 21 e ciascuna seconda sede 22 di ciascun modulo di analisi 4 (e di ciascun modulo di pompaggio) ? disposta in corrispondenza della rispettiva seconda estremit? 11.
Inoltre, ciascuna prima sede 21 e ciascuna seconda sede 22 del modulo di base 2 pu? essere disposta in corrispondenza della rispettiva seconda estremit? 11.
Con particolare riferimento alle figure 3A, 3B, 4, 6 e da 10A a 10D, ciascun primo condotto 5 di ciascun modulo di analisi 4 comprende una prima porzione di condotto 26 ed una seconda porzione di condotto 27, in particolare la prima porzione di condotto 26 e la seconda porzione di condotto 27 non sono in connessione fluidica (diretta), ma il rispettivo condotto di analisi 16 collega fluidicamente la rispettiva prima porzione di condotto 26 e la rispettiva seconda porzione di condotto 27. In altre parole, il rispettivo condotto di analisi 16 ? fluidicamente interposto tra la rispettiva prima porzione di condotto 26 e la rispettiva seconda porzione di condotto 27.
In particolare, nel caso che il dispositivo LOC 1 comprende una pluralit? di moduli di analisi 4 i condotti di analisi 16 possono essere disposti fluidicamente in serie.
Preferibilmente, la seconda porzione di condotto 27 pu? essere disposta fluidicamente a valle della prima porzione di condotto 26.
In maggiore dettaglio, ciascuna prima porzione di condotto 26 pu? essere direttamente fluidicamente connessa al rispettivo primo condotto 5.
Inoltre, ciascuna prima sede 21 pu? delimitare almeno parzialmente una zona della prima porzione di condotto 26 e ciascuna seconda sede 22 pu? delimitare almeno parzialmente una zona della seconda porzione di condotto 27.
Secondo alcune forme d?attuazione preferite, ciascun modulo di analisi 4 pu? comprendere almeno un primo condotto ausiliario 28 ed un secondo condotto ausiliario 29. In particolare, ciascun primo condotto ausiliario 28 ? configurato per stabilire una connessione fluidica (diretta) tra la rispettiva prima porzione di condotto 26 ed il rispettivo condotto di analisi 16 e ciascun secondo condotto ausiliario 29 ? configurato per stabilire una connessione fluidica (diretta) tra il rispettivo condotto di analisi 16 e la rispettiva seconda porzione di condotto 27.
Preferibilmente, ciascun condotto di analisi 16 ? fluidicamente interposto tra il rispettivo primo condotto ausiliario 28 ed il rispettivo secondo condotto ausiliario 29.
Inoltre, ciascun primo condotto ausiliario 28 ? fluidicamente disposto a monte del rispettivo secondo condotto ausiliario 29.
Con particolare riferimento alle figure da 1B a 7, ciascun modulo di analisi 4 pu? comprendere:
- una maschera di supporto 30 avente almeno il rispettivo primo condotto 5 ed il rispettivo secondo condotto 6, ed in particolare anche il rispettivo primo condotto ausiliario 28 ed il rispettivo secondo condotto ausiliario 29;
ed un supporto principale 31 avente il rispettivo condotto di analisi 16.
Vantaggiosamente, ciascuna maschera di supporto 30 ed il rispettivo supporto principale 31 possono essere realizzati in materiali diversi tra loro.
Preferibilmente, ciascun primo elemento di giunzione 17 e ciascun secondo elemento di giunzione 19 di ciascun modulo di analisi 4 pu? essere solidale alla rispettiva maschera di supporto 30.
In maggiore dettaglio, ciascuna maschera di supporto 30 pu? comprendere una prima sede interna di alloggiamento alloggiante, in particolare in modo removibile, il rispettivo supporto principale 31 ed almeno una seconda sede interna di alloggiamento 33 alloggiante la rispettiva unit? a sensore.
Secondo alcune possibili forme d?attuazione, una o pi? maschere di supporto 30 possono comprendere pi? seconde sedi interne di alloggiamento 33 per alloggiare diverse porzioni della rispettiva unit? a sensore 12.
Ad esempio, l?unit? a sensore 12 pu? comprendere almeno una prima porzione ed una secondo porzione e ciascuna tra la prima porzione e la seconda porzione pu? essere disposto in una rispettiva sede interna di alloggiamento 33. Secondo alcune possibili variazioni, il supporto principale 31 potrebbe essere interposto tra la prima porzione e la seconda porzione dell?unit? a sensore 12; questa configurazione potrebbe essere di particolare vantaggio per delle analisi ottiche e/o di spettroscopia.
Con particolare riferimento alla figura 5, ciascuna maschera di supporto 30 pu? comprendere e/o consistere di una pluralit? di strati strutturali impilati uno sopra l?altro, ed in particolare in contatto tra loro. Ciascun strato strutturale presenta (sostanzialmente) una estensione 2-dimensionale e la pluralit? di strati strutturali nel loro insieme definisce l?estensione 3-dimensionale della rispettiva maschera di supporto 30 (e del rispettivo modulo di analisi 4). In questo modo si facilita la costruzione del o dei moduli di analisi 4.
Secondo alcune forme d?attuazione preferite, ciascuna maschera di supporto 30 pu? comprendere mezzi di fissaggio per la pluralit? di strati strutturali. Ad esempio, tali mezzi di fissaggio possono comprendere viti, perni o simili e/o possono comprendere della colla.
Preferibilmente, il dispositivo LOC 1, in particolare ciascuna maschera di supporto 30, comprende una o pi? aperture 40 progettate per permettere il passaggio di cavi (ad esempio di commando e/o di scambio dati e/o di alimentazione elettrica) e/o tubi, in particolare i cavi e/o i tubi essendo connesso alla rispettiva unit? a sensore 12.
Ad esempio, almeno un rispettivo cavo potrebbe collegare l?unit? a sensore 12 all?unit? di controllo e analisi.
Con particolare riferimento alle figure 4, 5 e 6, ciascun supporto principale 31 comprende almeno:
- una zona (centrale) principale 34 avente una porzione principale 35 del condotto di analisi 16;
- un primo elemento di accoppiamento 36 sporgente dalla zona principale 34 ed avente una prima porzione ausiliaria del condotto di analisi 16 per alimentare il fluido dal rispettivo primo condotto 5, in particolare dalla rispettiva prima porzione di condotto 26, alla rispettiva porzione principale 35;
- un secondo elemento di accoppiamento 37 sporgente dalla zona principale 34 ed avente una seconda porzione ausiliaria del condotto di analisi 16 per ricevere il fluido dalla porzione principale 35 e per alimentare il fluido al rispettivo primo condotto 5, in particolare alla rispettiva seconda porzione di condotto 27; ed
- un terzo elemento di accoppiamento 38 sporgente dalla zona principale 34.
In particolare, la rispettiva unit? a sensore 12 di ciascun modulo di analisi 4 ? configurata per analizzare il fluido mentre fluisce, in uso, nella rispettiva porzione principale 35.
Preferibilmente, ciascun primo elemento di accoppiamento 36 ed il rispettivo secondo elemento di accoppiamento 37 sporgono da un primo lato della rispettiva zona principale 34, ed il terzo elemento di accoppiamento 38 sporge da un secondo lato della rispettiva zona principale 34 opposto al primo lato.
In ulteriore dettaglio, ciascuna maschera di supporto 30, in particolare la rispettiva prima sede interna di alloggiamento 32, pu? comprendere una prima fessura ed una seconda fessura alloggianti rispettivamente il rispettivo primo elemento di accoppiamento 36 ed il rispettivo secondo elemento di accoppiamento 37, e preferibilmente anche una terza fessura alloggiante il rispettivo terzo elemento di accoppiamento 38.
Vantaggiosamente, ciascuna zona principale 34 pu? presentare un configurazione (sostanzialmente) 2-dimensionale.
Per di pi?, la zona principale 34 potrebbe cooperare con la rispettiva unit? a sensore 12 per delimitare parzialmente il condotto di analisi 16.
Secondo alcune forme d?attuazione, almeno la rispettiva zona principale 34 di uno o pi? supporti principali 31 pu? essere trasparente per la luce (ad esempio nel campo UV-Visibile o del vicino, medio e/o lontano infrarosso).
Con particolare riferimento alle figure da 10A a 10D, la forma di un condotto di analisi 16, in particolare della rispettiva porzione principale 35, pu? variare in funzione della specifica misurazione da effettuare e/o in funzione dell?unit? a sensore 12.
Con particolare riferimento alle figure 3B, 8 e 9, anche il modulo terminale 3 pu? comprendere una rispettiva maschera di supporto 30 ed un supporto principale 31 con la differenza che il supporto principale 31 comprende il condotto di giunzione 15. Inoltre, il rispettivo primo elemento di accoppiamento 35 ed il rispettivo terzo elemento di accoppiamento 38 comprendono ciascuno una rispettiva porzione del condotto di giunzione 15 per stabilire la connessione fluidica con il rispettivo primo condotto 5 e, rispettivamente, il rispettivo secondo condotto 6. In particolare, il secondo elemento di accoppiamento 37 del supporto principale 31 del modulo terminale 3 pu? presentare solo una funzionalit? strutturale di supporto.
Con particolare riferimento alle figure 1B, 2 e da 4 a 9, il dispositivo LOC 1 pu? comprendere mezzi di fissaggio principali per fissare il modulo di base 2, il o i moduli di analisi 4 e il modulo terminale 3 (e se presente il o i moduli di pompaggio) tra loro.
Nel caso specifico illustrato i mezzi di fissaggio principali possono comprendere dei fori passanti 39, in particolare previsti nel modulo di base 2, nel o nei moduli di analisi 4 e nel modulo terminale 3 (e se presenti nel o nei moduli di pompaggio), e degli elementi di fissaggio che si estendono attraverso i fori passanti.
Secondo alcune forme d?attuazione, il dispositivo LOC 1 potrebbe anche comprendere delle guarnizioni disposte ad esempio tra il o i moduli di analisi 4, tra il modulo di base 2 ed un modulo di analisi 4 o un modulo di pompaggio e/o tra il modulo terminale 3 ed un modulo di analisi 4.
? da notare che secondo alcune forme d?attuazione, il dispositivo LOC 1, in particolare il modulo di base 2 e/o il modulo terminale 3 e/o i moduli di analisi 4 e/o i moduli di pompaggio, possono essere realizzati usando uno o pi? dei seguenti metodi:
- fabbricazione direttamente con resine tramite manifattura additiva (Stampaggio 3D);
- soft litografia;
- stereolitografia; e
- tecniche di etching.
Da un esame delle caratteristiche del dispositivo LOC 1 secondo la presente invenzione sono evidenti i vantaggi che essa consente di ottenere.
In particolare, il dispositivo LOC 1 pu? essere adattato alle specifiche condizioni e alle specifiche misurazioni da effettuare mediante la scelta del numero dei moduli di analisi 4 e delle rispettive unit? a sensore 12. In altre parole, il dispositivo LOC 1 ? facilmente customizzabile.
Un ulteriore vantaggio risiede nella possibilit? di eseguire le misurazioni in tempo reale.
Inoltre, il dispositivo LOC 1 pu? essere utilizzato anche in spazi ridotti.
Un ulteriore vantaggio risiede nel fatto di poter effettuare delle analisi in-situ.
Un vantaggio ? anche dato dalla possibilit? di determinare una pluralit? di caratteristiche del fluido.
Per di pi?, il dispositivo LOC 1 pu? essere utilizzato per garantire una riduzione dei tempi di fermo dei macchinari e/o una ottimizzazione di un programma di manutenzione e/o per massimizzare il ritorno di investimento (ROI) e/o aumentare la sostenibilit?, grazie alla minimizzazione degli sprechi ad esempio di un liquido lubrificante.
Un altro vantaggio risiede nella possibilit? di un controllo a remoto del dispositivo LOC 1. In questo modo ? ad esempio possibile evitare la presenza di operatori in loco.
Risulta infine chiaro che al dispositivo LOC 1 qui descritto ed illustrato possono essere apportate modifiche e varianti che non escono dall'ambito di protezione definito dalle rivendicazioni.
Secondo altre forme d?attuazione non-limitative, il fluido pu? essere un liquido proveniente da un organismo vivente come ad esempio sangue, urine o simili.

Claims (15)

RIVENDICAZIONI
1.- Dispositivo lab-on-a-chip (1) modulare per l?analisi di un fluido, in particolare l?analisi multiparametrica di un fluido, comprendente almeno:
- un modulo di base (2);
- un modulo terminale (3); ed
- uno o pi? moduli di analisi (4) disposti tra il modulo di base (2) ed il modulo terminale (3) ed essendo disposti in sequenza tra loro;
in cui ciascuno tra il modulo di base (2), il modulo terminale (3) ed il o i moduli di analisi (4) comprende un rispettivo primo condotto (5) ed un rispettivo secondo condotto (6);
in cui i primi condotti (5) definiscono almeno parzialmente una prima porzione (7) di un canale fluidico (8) del dispositivo lab-on-a-chip (1) modulare ed i secondi condotti (6) definiscono almeno parzialmente una seconda porzione (9) del canale fluidico (8);
in cui il modulo di base (2) comprende un canale di ingresso (13) connesso fluidicamente al rispettivo primo condotto (5) per consentire l?ingresso del fluido nel dispositivo lab-on-a-chip (1) modulare ed almeno un canale di uscita (14) connesso fluidicamente al rispettivo secondo condotto (6) per consentire le fuoriuscita del fluido dal dispositivo lab-on-a-chip (1) modulare;
in cui il modulo terminale (3) comprende un condotto di giunzione (15) in connessione fluidica con il rispettivo primo condotto (5) ed il rispettivo secondo condotto (6) e collegante la prima porzione (7) e la seconda porzione (9) del canale fluidico (8) tra loro;
in cui ciascun modulo di analisi (4) comprende un rispettivo condotto di analisi (16) in connessione fluidica con il rispettivo primo condotto (5) per ricevere almeno una porzione del fluido ed una unit? a sensore (12) configurata per determinare almeno una caratteristica del fluido e/o di uno o pi? componenti presenti nel fluido quando il fluido ? presente, in uso, nel condotto di analisi (16).
2.- Dispositivo secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre una pluralit? di primi elementi di giunzione (17) ciascuno avente un rispettivo primo canale (18) ed una pluralit? di secondi elementi di giunzione (19) ciascuno avente un rispettivo secondo canale (20);
in cui ciascun primo elemento di giunzione (17) ? disposto tra due rispettivi primi condotti (5) in modo tale che il rispettivo primo canale (5) stabilisca una connessione fluidica tra i rispettivi primi condotti (5); ed
in cui ciascun secondo elemento di giunzione (19) ? disposto tra due rispettivi secondi condotti (6) in modo tale che il rispettivo secondo canale (20) stabilisca una connessione fluidica tra i rispettivi secondi condotti (6).
3.- Dispositivo secondo la rivendicazione 2, in cui ciascun modulo di analisi (4) e/o il modulo terminale (3) comprende almeno:
- un rispettivo primo elemento di giunzione (17), il rispettivo primo canale (18) essendo in connessione fluidica con il rispettivo primo condotto (5); ed
- un rispettivo secondo elemento di giunzione (19), il rispettivo secondo canale (20) essendo in connessione fluidica con il rispettivo secondo condotto (6).
4.- Dispositivo secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui ciascun primo elemento di giunzione (17) si estende lungo un primo asse longitudinale (B) e ciascun secondo elemento di giunzione (19) si estende lungo un secondo asse longitudinale (C);
in cui ciascun primo elemento di giunzione (17) presenta una sezione trasversale, relativamente ad un piano di sezione perpendicolare al rispettivo primo asse longitudinale (B), che ? uguale alle rispettive sezioni trasversali degli altri primi elementi di giunzione (17);
in cui ciascun secondo elemento di giunzione (19) presenta una sezione trasversale, relativamente ad un piano di sezione perpendicolare al rispettivo secondo asse longitudinale (C), che ? uguale alle rispettive sezioni trasversali degli altri secondi elementi di giunzione (19);
in cui le rispettive sezioni trasversali dei primi elementi di giunzione (17) e le rispettive sezioni trasversali dei secondi elementi di giunzione (19) sono diverse tra loro.
5.- Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 4, in cui ciascun primo elemento di giunzione (17) ? inserito in almeno una rispettiva prima sede (21) delimitante almeno parzialmente un rispettivo primo condotto (5); ed
in cui ciascun secondo elemento di giunzione (19) ? inserito in una rispettiva seconda sede (22) delimitante almeno parzialmente un rispettivo secondo condotto (6).
6.- Dispositivo secondo la rivendicazione 5, in cui ciascuna prima sede (21) ed il rispettivo primo elemento di giunzione (17) sono complementari tra loro; e
ciascuna seconda sede (22) ed il rispettivo secondo elemento di giunzione (19) sono complementari tra loro.
7.- Dispositivo secondo la rivendicazione 5 o 6, in cui ciascuna prima sede (21) presenta una sezione trasversale che ? uguale alle rispettive sezioni trasversali delle altre prime sedi (21);
in cui ciascuna seconda sede (22) presenta una sezione trasversale che ? uguale alle rispettive sezioni trasversali delle altre seconde sedi (22);
in cui le rispettive sezioni trasversali delle prime sedi (21) sono diverse dalle rispettive sezioni trasversali delle seconde sedi (22).
8.- Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 7, in cui il modulo di base (2) ? privo di un primo elemento di giunzione (17) e privo di un secondo elemento di giunzione (18);
in cui ciascun primo elemento di giunzione (17) e ciascun secondo elemento di giunzione (19) protrude dal rispettivo modulo di analisi (4) o dal rispettivo modulo terminale (3) verso il modulo di base (2).
9.- Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascun primo condotto (5) di ciascun modulo di analisi (4) comprende una prima porzione di condotto (26) ed una seconda porzione di condotto (27);
in cui il rispettivo condotto di analisi (16) collega fluidicamente la rispettiva prima porzione di condotto (26) e la rispettiva seconda porzione di condotto (27).
10.- Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascun modulo di analisi (4) comprende una maschera di supporto (30) avente il rispettivo primo condotto (5) ed il rispettivo secondo condotto (6) ed un supporto principale (31) avente il rispettivo condotto di analisi (16);
in cui la maschera di supporto (30) comprende una prima sede interna di alloggiamento alloggiante il rispettivo supporto principale (31) ed una seconda sede interna di alloggiamento (33) alloggiante la rispettiva unit? a sensore (12).
11.- Dispositivo secondo la rivendicazione 10, in cui ciascuna maschera di supporto (30) comprende una pluralit? di strati strutturali impilati uno sopra l?altro.
12.- Dispositivo secondo la rivendicazione 10 o 11, in cui ciascun supporto principale (31) comprende almeno:
- una zona principale (34) avente una porzione principale (35) del condotto di analisi (16);
- un primo elemento di accoppiamento (36) sporgente dalla zona principale (34) ed avente una prima porzione ausiliaria del condotto di analisi (16) per alimentare il fluido dal rispettivo primo condotto (5) alla porzione principale (35); ed
- un secondo elemento di accoppiamento (37) sporgente dalla zona principale (34) ed avente una seconda porzione ausiliaria del condotto di analisi (16) per ricevere il fluido dalla porzione principale (35) e per alimentare il fluido al rispettivo primo condotto (5).
13.- Dispositivo secondo la rivendicazione 12, in cui ciascuna maschera di supporto (30) comprende una prima fessura ed una seconda fessura alloggianti rispettivamente il primo elemento di accoppiamento (36) ed il secondo elemento di accoppiamento (37).
14.- Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre una pompa per determinare il flusso del fluido nel canale fluidico (8).
15.- Dispositivo secondo la rivendicazione 14, in cui la pompa ? disposta all?esterno del modulo di base (2), del modulo terminale (3) e del o dei moduli di analisi (4) ed ? connessa fluidicamente al canale di ingresso (13) e/o al canale di uscita (14); e/o
il dispositivo lab-on-a-chip (1) modulare comprende un modulo di pompaggio in contatto con il modulo di base (2) ed interposto tra il modulo di base (2) ed un modulo di analisi (4), detto modulo di pompaggio comprendendo la pompa.
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