ES2344137T3 - Sistema de microescala para manipulacion de liquidos. - Google Patents
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Abstract
SE REVELA UN SISTEMA DE MANIPULACION DE FLUIDOS A ESCALA MICROSCOPICA (10) QUE PERMITE EL TRASIEGO EFICIENTE DE CANTIDADES DESDE NANOLITROS HASTA PICOLITROS DE UNA MUESTRA DE FLUIDO DESDE EL ENTORNO CONCENTRADO ESPACIALMENTE DE UN CHIP MICROFABRICADO PARA DISPOSITIVOS DE ANALISIS O RECOGIDA FUERA DEL CHIP (23) PARA REALIZAR POSTERIORMENTE LA MANIPULACION Y EL ANALISIS DE LA MUESTRA FUERA DEL CHIP. EL SISTEMA DE MANIPULACION DE FLUIDOS (10) ESTA FABRICADO EN FORMA DE UNO O MAS CANALES (12), EN CUALQUIER FORMATO ADECUADO, DISPUESTO EN UN CUERPO O SUSTRATO DE MICROCHIP DE SILICE, POLIMERO U OTRO MATERIAL NO CONDUCTIVO ADECUADO, O DE ACERO INOXIDABLE, METAL NOBLE, SILICIO U OTRO MATERIAL CONDUCTIVO O SEMICONDUCTIVO ADECUADO. EL SISTEMA DE MANIPULACION DE FLUIDOS DE MICROCHIPS (10) INCLUYE UNO O MAS ORIFICIOS DE SALIDA (16) INTEGRADOS CON EL EXTREMO DE UNO O MAS CANALES (12) PARA REALIZAR CONSECUTIVA O SIMULTANEAMENTE EL ANALISIS O LA RECOGIDA DE LA MUESTRA FUERA DEL CHIP. EL ORIFICIO U ORIFICIOS DE SALIDA (16) PUEDEN CONFIGURARSE, POR EJEMPLO, COMO CONEXION DE ELECTROPULVERIZACION PARA EL TRASIEGO DE UNA MUESTRA DE FLUIDO A UN ESPECTROMETRO DE MASAS (23).
Description
Sistema de microescala para manipulación de
líquidos.
Este invento se refiere a sistemas de
microescala para manipulación de líquidos y en particular a dichos
sistemas fabricados en un dispositivo de microescala.
Los desarrollos recientes en las técnicas de
microfabricación han permitido la integración de herramientas
microminiatura para análisis bioquímicos dentro de un dispositivo
diminuto. Los sistemas de tratamiento químico completo, tales como
cámaras de reacción, tubos capilares para separación y sus
correspondientes depósitos de electrodo, así como ciertos tipos de
detectores, se pueden consolidar en un microchip de, por ejemplo, un
cristal de sílice o sílice fundido. Dichos "laboratorios en un
chip"., en principio, permiten una utilización y una manipulación
eficaces de cantidades diminutas de material. Una vez que se han
llevado a cabo los procedimientos previstos, los componentes
procesados están disponibles en el chip en una forma concentrada
espacialmente que es adecuada para realizar operaciones analíticas
adicionales. Como los componentes de la muestra están en volúmenes
del orden de nanolitros, las operaciones subsiguientes se deberían
llevar a cabo preferiblemente sobre el mismo dispositivo. (Véase
comunicación de Effenhauser y colaboradores, Análisis Químico, 67;
págs. 2284-2287, 1955). Sin embargo, esta
restricción permite una utilización menos que eficaz de ciertos
poderosos instrumentos de análisis, tal como un espectrómetro de
masas.
Se resalta que el documento
US-A-5.376.252 describe un sistema
de microescala para manipulación de líquidos, que comprende un
sustrato que tiene un canal formado en el mismo. Además, se hace
notar que el documento WO 96/12546 A1, publicado el 2 de mayo de
1996, describe un dispositivo de columna plana miniaturizado para
uso en un aparato de separación de fase líquida.
El invento provee un sistema de acuerdo con las
reivindicaciones independientes de sistema que se adjuntan, así como
un método de acuerdo con las reivindicaciones de método que se
adjuntan.
El invento está destinado a sistemas de
microescala para manipulación de líquidos que permite el trasiego
eficaz de cantidades de nanolitros o de otras cantidades de una
muestra de fluido desde un ambiente concentrado espacialmente o un
dispositivo de microescala, tal como un chip microfabricado, a
dispositivos de recogida o de análisis "fuera del chip" sin un
aumento en el volumen de la muestra. El sistema para manipulación de
fluidos del invento se fabrica en la forma de uno o más canales
capilares practicados en un cuerpo o sustrato, que podrían
fabricarse de un material no conductor adecuado tal como sílice o un
polímero de plástico, un metal noble, o un material semiconductor
como el silicio. El dispositivo de microescala del invento incluye
una o más lumbreras de salida integrales con un extremo de uno o más
de los canales para un análisis o recogida en chip consecutivos o
simultáneos de una muestra aplicada. La lumbrera o lumbreras de
salida se podrían configurar, por ejemplo, para transferir una
muestra de un análisis por espectrometría de masas por
electroaspersión (en adelante ESI/MS), para análisis químico por
espectrometría de masas con ionización a la presión atmosférica (en
adelante APCI/MS), para espectrometría de masas con desorción e
ionización con láser asistida por matriz (en adelante MALDI/MS),
para análisis por resonancia magnética nuclear (en adelante NMR),
para manipulación de muestras de aspersión asistida mecánica o
hidráulicamente, para transferencia a un sistema de detección fuera
de chip, tal como fluorescencia por electroquímica, por
conductividad o inducida con láser, para la obtención de fracciones
específicas, por ejemplo, en tubos capilares para obtención de
muestras o en membranas de obtención de muestras. La muestra se
trasiega por gotículas, por aspersión o por una corriente, según se
desee, o como sea adecuado para el instrumento o dispositivo que
recibe la muestra trasegada. El fluido trasegado está en forma de un
líquido.
Los canales del microdispositivo se podrían
ordenar en cualquier formato que permita el tratamiento secuencial o
simultáneo de muestras líquidas. En una realización del invento, los
canales están dispuestos en una forma en paralelo y espaciados,
representando cada canal un sistema de microanálisis independiente
que tiene su propia lumbrera de introducción y su propia lumbrera de
salida de muestras. En otra realización, los canales del dispositivo
de microescala están dispuestos en un patrón circular, como los
radios de una rueda. En el centro del patrón circular, todos los
canales pueden converger en una lumbrera de salida formada
integralmente en una cara frontal del dispositivo de microescala. La
lumbrera de salida está destinada a establecer una interfaz con un
dispositivo externo, tal como un espectrómetro de masas o una
membrana, que recibe muestras a través de la lumbrera de salida para
su análisis.
En cualquier realización, cada canal podría
incluir contactos eléctricos, de tal manera que se pueda establecer
un camino de circuito eléctrico a lo largo del canal. Por ejemplo,
un contacto eléctrico podría estar en el lado de entrada de un canal
y otro contacto eléctrico podría estar en el lado de salida. En una
disposición alternativa, se puede completar un circuito eléctrico
mediante un contacto externo, más allá del extremo de salida del
canal. Por ejemplo, si la lumbrera de salida de un canal se usa como
una fuente de electroaspersión para un espectrómetro de masas, el
orificio de toma de muestras del espectrómetro de masas puede servir
como electrodo contador. Las muestras se pueden trasegar fuera del
chip para su análisis subsiguiente mediante la conmutación de la
corriente eléctrica secuencialmente a cada canal en el chip. Al
final del análisis, se puede desechar el chip. De ese modo, el
invento alivia las manipulaciones tales como el lavado a presión, y
elimina los problemas del traslado de las muestras entre series, al
mismo tiempo que provee un uso eficaz del espectrómetro de masas o
de otro dispositivo para análisis y/u obtención de muestras.
Las muestras se pueden introducir en un canal
del dispositivo de microescala del invento por una variedad de
métodos, por ejemplo, por presión, por inyección electrocinética, o
por otra técnica, y luego se puede aplicar una corriente eléctrica
y/o una caída de presión para causar que los componentes de la
muestra se desplacen a lo largo del canal. Los canales podrían
funcionar solamente para el trasiego de fluidos, por ejemplo, a un
espectrómetro de masas, o bien los canales podrían servir como
entornos para diversos tipos de manipulaciones de muestras, por
ejemplo, para operaciones de micropreparación o de análisis, tales
como electroforesis capilar (en adelante CE) o la reacción en cadena
de la polimerasa (en adelante PCR), o para llevar a cabo cualquier
tipo de química de muestras. Los canales podrían llenarse con
material de membrana o de empaquetadura para efectuar la
preconcentración o el enriquecimiento de muestras o para otras
etapas de tratamiento, tales como la desalación. Además, son
posibles otras modificaciones de componentes de muestras, por
ejemplo, mediante enzimas que están vinculadas de forma covalente a
las paredes de los canales o podrían incluir oíros componentes,
tales como partículas magnéticas, de tal manera que cuando se
aplique un campo magnético, las partículas magnéticas retengan en
posición al material de empaquetadura. Las partículas magnéticas se
pueden usar también para mezclar eficazmente fluidos dentro de los
canales, usando un campo magnético externo. Se podría emplear
también un filtro micromecanizado u otra estructura estacionaria
para sujetar en posición al material de empaquetadura.
Alternativamente, las estructuras estacionarias se pueden
micromecanizar, fundir o conformar de otro modo en la superficie de
un canal para proveer una zona de gran superficie que pueda hacer
las veces de material de empaquetadura. Otro método de aplicación de
muestras es un soporte de múltiples muestras miniaturizadas como un
sistema híbrido micromecanizado a las lumbreras de entrada de los
canales.
Una muestra se puede introducir en un canal en
una zona corta de iniciación o puede llenar por completo todo el
canal. El llenado de solamente una pequeña parte del canal con la
muestra es preferible cuando se vaya a llevar a cabo una separación
sobre chip de los componentes de la muestra, tal como una
electroforesis o una cromatografía. El llenado de todo el canal con
la muestra podría ser ventajoso en los casos en que un análisis
fuera de chip requiera un flujo de salida extendido, tal como la
ionización por electroaspersión o por infusión de una muestra para
realizar un análisis de la estructura por espectrometría de
masas.
En muchos casos, se podría requerir un flujo de
líquido para transportar los análitos de una muestra a un canal
específico, o fuera del canal a través de una lumbrera de salida.
Por tanto, para asistir en el trasiego requerido del fluido, se
podría incorporar un dispositivo de bombeo a - o establecer una
relación de asociación entre un dispositivo de bombeo y- el
dispositivo de microesacala del invento. Por ejemplo, se puede usar
un elemento de calentamiento para causar dilatación térmica, que
efectúe un desplazamiento del líquido de una muestra, o bien se
podría usar un elemento de calentamiento para generar una
microburbuja, cuya expansión cause el desplazamiento de la muestra
en el canal. Otras opciones podrían incluir un bombeo por la presión
de un gas o de unos gases generados por electrólisis en chip Se
podría generar también flujo mediante la aplicación de una caída de
presión a lo largo de un canal o por electro-osmosis
dentro de un canal.
A medida que las muestras se desplazan hasta el
extremo de un canal, pueden estar sometidas a detección o análisis
en un sitio externo al dispositivo de microesacala del invento por
una variedad de técnicas, incluyendo espectrometría de masas,
resonancia magnética nuclear, fluorescencia inducida por láser,
detección por radiación ultravioleta, detección electroquímica, o
técnicas similares. El extremo de cada canal podría incluir una
punta configurada para facilitar el trasiego del volumen de la
muestra. Cuando el método de análisis es la espectrometría de masas,
el extremo de cada canal se podría microfabricar para formar una
lumbrera de salida por electroaspersión, o punta, que permitiese el
trasiego de iones al orificio de muestreo del espectrómetro de masas
por microelectroaspersión. Se pueden usar otras configuraciones de
lumbrera de salida para trasiego de muestras por aspersión asistido
neumática o ultrasónicamente, entre otras. Además, si la muestra a
transferir es un gas disuelto. transportado en el canal por un
líquido portador, la lumbrera de salida se puede configurar para
calentar el líquido portador, para recuperar la muestra a la fase de
gas para su trasiego por aspersión. ES extremo de salida del canal
se podría configurar y/o dimensionar para servir como una punta de
electroaspersión, o bien la punta se podría formar como una
prolongación del canal o como un elemento adjunto al canal. La
superficie de borde del sustrato se podría rebajar entre lumbreras
adyacentes de salida para minimizar la contaminación cruzada, o bien
el sustrato podría ser de un material no humidificador, o se podría
modificar químicamente para ser no humidificador, de tal manera que
el propio líquido de salida proporcione la electroaspersión. Cuando
sea necesario, el microdispositivo se puede posicionar en una etapa
de traslación para que cada lumbrera de salida se pueda alinear con
precisión, por turno, con el orificio de toma de muestras del
espectrómetro de masas u otro dispositivo de utilización.
El invento se podría usar en un modo con
envoltura de fluido (por ejemplo, un líquido o un gas) o sin
envoltura, dependiendo del tipo de análisis requerido y del tamaño
de la muestra que sale de un canal. En una disposición sin
envoltura, la lumbrera de salida se forma en el extremo del canal.
Cuando se requiere una envoltura de líquido, (por ejemplo, para la
adición de un líquido, un producto químico y/o un patrón antes de la
electroaspersión o para proveer conexión eléctrica por medio del
fluido de la envoltura), se puede crear una lumbrera de salida en el
punto de fusión de los canales, uno que suministre la muestra y el
otro el líquido de la envoltura. Se puede realizar fácilmente un
análisis selectivo de los análitos en ambos modos catiónico y
amónico mediante una rápida conmutación de la polaridad del campo
eléctrico.
Se podrían emplear canales de dimensiones
diferentes en el mismo dispositivo de microescala. Por ejemplo, se
podrían usar canales más grandes para operaciones de limpieza, y los
canales más pequeños se usarían para operaciones de tratamiento. Más
aún, se pueden realizar otras operaciones en otras regiones del
dispositivo, tales como un tratamiento químico, una separación, un
aislamiento o una detección de una muestra o de un componente de la
muestra, antes de cargar la muestra en un canal. De ese modo, es
posible llevar a cabo operaciones químicas de muestras o realizar
operaciones de micropreparación y de análisis tanto en una muestra
de iniciación como en sus componentes separados dentro del
dispositivo del invento, antes de transferir la muestra o sus
componentes fuera del chip para su posterior análisis o recogida.
Adicionalmente, se podría llevar a cabo la detección de una muestra
en el propio microdispositivo, por ejemplo, mediante un sistema de
detección por fibra óptica, que puede aportar información de control
complementaria para análisis y detección fuera de chip, o mediante
cualquier otro detector adecuado tal como un detector por
fluorescencia inducida por láser, un detector por conductividad y/o
un detector electro-
químico.
químico.
Los procedimientos adecuados para fabricar el
dispositivo de microescala del invento son bien conocidos de por sí
en la técnica e incluyen, a título de ejemplo, técnicas
fotolitográficas y de ataque químico, mecanización por láser,
técnicas de fabricación de estratos múltiples tales como la
estereolitografía, y técnicas de estampación, moldeo o colada.
Los canales podrían ser cilíndricos,
trapezoidales o de cualquier otra forma de sección transversal. El
patrón del canal podría ser lineal o curvilíneo dentro de un plano
único. Además, el microdispositivo podría incluir muchos de dichos
estratos de canales independientes no unidos. Alternativamente, un
canal individual se podría extender entre dos o más planos para
permitir el trasiego de una muestra desde una ubicación prevista de
lumbrera de entrada hasta una ubicación prevista de lumbrera de
salida. Un canal podría ser también de cualquier longitud necesaria
para permitir dicho trasiego. En su aspecto más básico, un canal
podría ser simplemente una hendedura recta que una lumbrera de
entrada a una lumbrera de salida.
Se podrían fabricar también junto con cada canal
individual depósitos de amortiguador, cámaras de reacción, depósitos
de muestras, y celdas de detección. Se pueden crear estructuras más
complejas apilando o ensamblando de otro modo dos o más dispositivos
microfabricados. Adicionalmente, bloques de instrumentación
individuales tales como depósitos de muestras, canales de
pretratamiento o de separación, y lumbreras de salida se pueden
micromecanizar por separado y combinarse en un sistema completo en
gran parte de la misma forma que se forman los circuitos integrados
híbridos. Las técnicas de microfabricación son precisas y permitirán
un alto grado de reproducibilidad de canales y formas de lumbrera de
salida seleccionados.
El sistema de microescala para manipulación de
fluidos del invento permite un uso más eficiente de poderosos
dispositivos de análisis,, tales como el espectrómetro de masas, de
lo que es posible actualmente. Adicionalmente, el sistema del
invento se puede fabricar como un dispositivo desechable que es
adecuado para una automatización rentable del análisis de un gran
número de muestras. Usando esta solución micromecanizada, sería
posible un análisis de elevada productividad por espectrometría de
masas. Además, se facilitaría el manejo de pequeños volúmenes y
pequeñas cantidades de muestras, y se reducirían los reactivos. Las
aplicaciones incluyen cualesquiera métodos para análisis en
laboratorio, especialmente cuando sean convenientes una
productividad elevada y la minimización de la contaminación cruzada,
tales como los métodos de detección sistemática y métodos de
diagnóstico, y tales otros métodos de análisis como la
farmacocinética, donde para cada serie se requieren columnas
nuevas.
Otras características y ventajas del invento
resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción de las
realizaciones preferidas del mismo y de las reivindicaciones.
La Figura 1a es una vista en planta de una
realización del sistema de microescala para manipulación de fluidos
del invento, en el que los canales en relación de asociación para
transporte de muestras están en una disposición en paralelo dentro
de un único plano;
La Figura 1b es una vista en corte de una
realización del invento mostrando extensiones opcionales de
pocillos;
La Figura 1c es una vista en corte de una
realización del invento que muestra un bloque adjunto de lumbreras
de muestra/electrodo;
La Figura 1d es una vista en corte de una
realización del invento mostrando múltiples estratos de canales no
unidos para transporte de muestras;
La Figura 1e es una vista en corte de una
realización del invento que muestra un canal en una configuración de
múltiples planos;
La Figura 2a es una vista en planta de otra
realización del sistema de microescala para manipulación de fluidos
del invento, en la que los canales en relación de asociación para
transporte de muestras están en una disposición circular,
fundiéndose en una lumbrera de salida común;
Las Figuras 2b hasta 2d son vistas laterales de
tres realizaciones diferentes de la lumbrera de salida representada
en la Figura 2a;
La Figura 3 muestra otra disposición circular de
canales de transporte de muestras en la que cada canal termina en
una lumbrera de salida separada sobre el reborde de un orificio en
el centro del chip;
La Figura 4 es una vista en planta de una
disposición de canales en otra realización del invento, en la que
las lumbreras de salida están configuradas como lumbreras de
aspersión, para usar con un líquido de envoltura para aspersión
neumática o electroaspersión para manipulación de muestras fuera del
chip;
La Figura 5 es una vista en planta de una
disposición de canales en otra realización del invento, en la que
varios canales se funden en una lumbrera de salida;
La Figura 6a es una representación esquemática
del dispositivo de microescala de la Figura 1a usado como una
interfaz de electroaspersión con un espectrómetro de masas;
La Figura 6b es una disposición de una parte
indicada de la Figura 6a;
Las Figuras 7a y 7b muestran espectros de masas
obtenidos por electroaspersión de la infusión de 0,01 mg/ml de
mioglobina (200 nl/min.) de dos canales seleccionados del
dispositivo de microescala de la Figura 1a, de la misma anchura y
profundidad;
Las Figuras 8a hasta 8d muestran espectros de
masas obtenidos por electroaspersión de la infusión de diferentes
muestras en metanol/agua/ácido acético (75/25/0,1) de diferentes
canales del dispositivo de microescala de la Figura 8a, 0,1 mg/ml de
mioglobulina; la Figura 8b, 0,1 mg/ml de endorfina; la Figura 8c,
0,1 mg/ml de hormona de crecimiento humana; y la Figura 8d, 0,1
mg/ml de ubicuitina;
La Figura 9 muestra un espectro de masas
obtenidos por electroaspersión de la detección por ESl/MS de 0,001
mg/ml de mioglobina en metanol/agua/ácido acético (75/25/0,1);
La Figura 10 muestra un espectro de masas
obtenido por electroaspersión de una mezcla de 0,05 mg/ml de hormona
de crecimiento humana y 0,05 mg/ml de ubicuitina, en
metanol/agua/ácido acético (75/25/0,1), infundidos desde el
dispositivo de microesacala de la Figura 1a, en un estudio del
límite de detección que usa el dispositivo;
La Figura 11 muestra un espectro de masas
obtenido por electroaspersión de la infusión de 0,05 mg/ml de
hormona de crecimiento humana de una solución acuosa, con
metanol/agua/ácido acético (75/25/0,1) en una jeringuilla para
aplicar presión, y
La Figura 11b muestra un espectro de masas
obtenido por electroaspersión de la infusión de 0,05 mg/ml de
hormona de crecimiento humana directamente de una solución de
metanol/agua/ácido acético (75/25/0,1);
La Figura 12a, partes i y ii, muestra espectros
de masas obtenidos por electroaspersión de un digesto tripsínico en
chip de melitina, a 30 \muM en 20 mM Tris de pH 8,2, relación
melitina/tripsima = 300/1 (w/w), para dos períodos de tiempo
diferentes;
La Figura 12b, partes i y ii, muestra espectros
de masas obtenidos por electroaspersión de ambos digestos de
tripsina en chip y fuera de chip de caseína, de 2 \muM en 20 mM
Tris de pH 8,2, relación caseína/tripsina = 60/1 (w/w); y
La Figura 13 presenta un espectro de masas
obtenido por electroaspersión de un corto fragmento de ácido
desoxirribonucleoico (en adelante ADN) (20 mer) en un 60% de
acetonitrilo, y un 40% de agua.
El microdispositivo del invento permite la
integración de los sistemas de microescala de reacción y separación
con los potentes sistemas de análisis y/o de obtención de muestras
que solamente están disponibles fuera de un chip. En las Figuras la
y 1b se muestra una realización del invento que incluye un sustrato
o cuerpo de microchip que contiene una serie de canales o
acanaladuras independientes, fabricados en una disposición paralela
junto con sus correspondientes lumbreras de entrada de muestras y
depósitos de amortiguador, en una superficie de una parte plana de
un cuerpo de vidrio o chip. Las lumbreras de salida se fabrican en
el extremo de sus respectivos canales, en el borde del chip. La
parte acanalada del chip se cubre con una placa de cubierta para
encerrar a los canales.
Refiriéndose a la Figura 1a, el chip (10)
mostrado sin su correspondiente placa de cubierta, contiene nueve
canales paralelos (12), todos de la misma anchura y profundidad (60
\mux 25 \mum), grabados en una superficie del sustrato (11) de
microchip. Los canales son de tres longitudes diferentes con el fin
de optimizar la disposición de canales. Cada canal (12) está unido a
tres pocillos (13, 14, 15) que permiten el acceso a los canales, por
ejemplo, para infundir muestras a través de los canales, para
manipular diferentes soluciones que se podrían añadir a una
muestra en un canal, y también para uso como un depósito de
amortiguador para electroforesis. Cada pocillo tiene un diámetro de
1 mm y una profundidad de 0,5 mm, con un volumen de 0,4 \mul. Cada
pocillo (13 y 15) se acopla a su correspondiente canal por una
acanaladura o canal (12a). Se pueden fijar unos microtubos de
plástico (que no se han mostrado) en la parte superior de la
cubierta y en comunicación con los pocillos para aumentar su
volumen, por ejemplo, hasta 10 \mul. Refiriéndose a la Figura 1b,
las muestras se introducen en los pocillos (13), a través de
extensiones opcionales (13a) de pocillo y de los orificios de
entrada de muestras (13b) de la placa de cubierta (13c) por
cualesquiera medios convenientes
tales como tubos o jeringuillas de alimentación en los que se coloque el chip durante la carga de las muestras.
tales como tubos o jeringuillas de alimentación en los que se coloque el chip durante la carga de las muestras.
Volviendo a referirse a la Figura 1a, unas
lumbreras de salida (16) en el extremo de cada canal, y en el borde
del sustrato de microchip, sirven como lumbreras de salida por
electroaspersión por medio del uso de un revestimiento no
humidificador, por ejemplo, el diol del polidimetilsiloxano sobre el
área de superficie externa (18) del sustrato de microchip entre dos
lumbreras de salida (16), para aislar una solución que se va a
asperjar desde una lumbrera de salida. Los canales están espaciados
entre sí por una distancia de 6 mm en la versión ilustrada.
Alternativamente, se pueden cortar unas depresiones o rebajos (20)
en la superficie externa del sustrato de microchip entre lumbreras
de salida adyacentes (16), para aislar las lumbreras de salida y
evitar o minimizar la contaminación cruzada entre canales.
En la realización del invento mostrada en la
Figura 1c, se ha provisto un bloque de lumbreras de
muestras/electrodos como un elemento separado que se fija al cuerpo
del microchip. Refiriéndose a la Figura 1c, el cuerpo (11) tiene un
bloque (30) de lumbrera de muestras/electrodos dispuesto a lo largo
de un costado del cuerpo. El bloque (30) contiene unas lumbreras
(31) de admisión de muestras que se acoplan por medio de unos
canales de alimentación (33) al extremo de entrada de los
respectivos canales (12). Un electrodo (32) es soportado por el
bloque (30) y tiene un extremo dispuesto en el canal de alimentación
(33) y el extremo contrario externo al bloque para su conexión a una
fuente de alimentación de energía eléctrica de alta tensión. En esta
realización, el canal de alimentación (33) contiene un material de
empaquetadura (34) para pretratamiento interno de muestras. El canal
ilustrado (12) tiene un extremo estrechado progresivamente (36) que
forma una punta de lumbrera de salida desde la que el líquido de la
muestra se asperja para trasegarlo a un dispositivo externo de
recogida de muestras o a un dispositivo de análisis externos.
Para ciertas aplicaciones, el sustrato del
microdispositivo se fabrica para contener múltiples estratos de
canales independientes no conectados. Refiriéndose a la Figura 1d,
una vista en corte de una realización del invento muestra unos
canales independientes (12b), (12c) y (12d) cada uno de los cuales
representa múltiples canales dentro de un solo plano de acuerdo con
la realización del invento mostrada en la Figura 1a. Los planos que
contienen a los canales (12b), (12c) y (12d) están posicionados en
múltiples estratos apilados, uno encima de otro, del bloque (11a) de
sustrato, con cada canal de cada estrato terminando en su propia
lumbrera de salida, representada por las lumbreras de salida (16b),
(16c), (16d), respectivamente, como se ha mostrado. Esta realización
resulta particularmente útil para la detección sistemática de
elevada productividad de múltiples muestras.
En las realizaciones anteriormente descritas,
los canales yacen generalmente dentro de un único plano del sustrato
o cuerpo. Los canales podrían también extenderse entre dos o más
planos tal como se ha mostrado en la Figura 1e. Como se ha
ilustrado, el canal (12e) se extiende desde un primer piano superior
hasta un segundo plano inferior y termina en una lumbrera de salida
(16e) en el borde del sustrato (11) del microchip. En general, los
canales pueden ser de cualquier configuración y seguir cualquier
camino conveniente dentro del sustrato o cuerpo (11) con el fin de
permitir la densidad de empaquetadura prevista de los canales y
componentes en relación de asociación del dispositivo de
microchip.
La distancia entre dos canales determinados se
elige dependiendo de la densidad requerida de los canales y de las
correspondientes operaciones químicas, así como para minimizar la
contaminación cruzada. Si se desea una baja densidad de canales, la
distancia entre canales individuales (y entre lumbreras de salida
individuales) puede ser de varios milímetros. En este caso, todo el
dispositivo se puede posicionar sobre una plataforma móvil para la
alineación precisa de cada lumbrera de salida con un analizador de
fuera de chip (microdispositivo de fuera de chip). Si se desea una
elevada densidad de canales, los canales y sus correspondientes
lumbreras de salida están más cerca entre sí (separados solamente
por varias decenas de mieras). En este caso, podría no ser necesaria
una plataforma móvil.
El invento se puede implementar también con los
canales en una disposición circular o de radios. Refiriéndose a la
Figura 2a, en el cuerpo (40) se ha provisto una agrupación de
canales capilares (42) en una disposición circular o de radios. Los
extremos interiores de los canales (42) confrontan una lumbrera
común de salida (46). Los extremos de entrada de los canales están
acoplados a una admisión de muestras (56) y a unos depósitos (52) de
amortiguador según se ha ilustrado. Unos electrodos, típicamente de
una película delgada de oro, formados sobre el- - o fijados al -
sustrato (41), tienen cada uno un extremo dispuesto dentro de un
respectivo depósito de amortiguador y un extremo opuesto accesible
para su conexión a una fuente externa de alimentación de energía
eléctrica. Las admisiones (56) de muestras y los depósitos (52) de
amortiguador son accesibles para el suministro de líquidos, o para
las correspondientes lumbreras y/o tubos que se extienden hasta una
superficie del sustrato o hacia fuera de la misma para acoplarse al
aparato de suministro. La lumbrera de salida podría ser de diversas
configuraciones. Refiriéndose a la Figura 2b, se ha mostrado la
lumbrera de salida acoplada a una punta (48) de electroaspersión que
se extiende hacia fuera desde una placa de cubierta (43), que
encierra a los canales del sustrato. La punía tiene típicamente un
orificio de salida de alrededor de 1 a 60 micrómetros. En la
realización de la Figura 2c, la lumbrera de salida (46) está
acoplada a una agrupación de puntas (50) de emisión de campo, cada
una de las cuales tiene un orificio de salida de aproximadamente 1 a
10 micrómetros de diámetro. En la Figura 2d se muestra una
configuración adicional alternativa de lumbrera de salida en la que
un orificio de boquilla está formado dentro de un rebajo (49) de la
placa de cubierta (43) junto a la lumbrera de salida (46). El
orificio de la boquilla es de aproximadamente 1 a 50 micrómetros de
diámetro.
En una realización adicional mostrada en la
Figura 3, los canales (62) están dispuestos en una agrupación
circular espaciada regularmente en sustratos (61). Los extremos
exteriores de los canales (62) se unen a respectivos depósitos (69).
Para cada depósito (69) se ha provisto un electrodo como en la
realización anteriormente descrita. Cada uno de los canales tiene un
extremo interior que se estrecha progresivamente hasta una lumbrera
individual de salida (66), de los que todos son accesibles a través
de un único agujero (68) practicado en el sustrato (61) del centro
de la agrupación. Cada uno de los canales podría contener uno o más
depósitos de muestras y uno o más depósitos de amortiguador para
adaptarse a requisitos previstos de operación y prestaciones.
La Figura 4 presenta una realización que tiene
pares de canales (72) de infusión/separación de muestras y canales
(73) de líquido (reactivo) de envoltura, convergiendo cada par en
una lumbrera de salida (76). Las lumbreras de salida son lumbreras
de aspersión, para usarse con un líquido o un gas de envoltura. Se
pueden llevar a cabo una aspersión neumática o una electroaspersión
para análisis u obtención de muestras fuera del chip. Para el
trasiego por electroaspersión de una muestra en el modo de
envoltura, se conecta una fuente de alimentación de energía
eléctrica de alta tensión (78) entre los electrodos (76) en un
depósito (74) de muestras y en un depósito (75) de envoltura.
Alternativamente, se puede aplicar la tensión entre un electrodo de
un depósito (74) o (75) y un electrodo en la entrada de un
espectrómetro de masas adyacente a las lumbreras de salida (76). En
la primera disposición, el potencial de electroaspersión en las
lumbreras de salida (76) es función de la tensión total aplicada y
de las resistencias de ambos canales (72) y (73). En la segunda
disposición, el potencial de electroaspersión en las lumbreras de
salida (76) es directamente proporcional a la tensión aplicada en el
depósito de muestras. Las lumbreras de salida podrían contener
también un electrodo para el control activo de su potencial. El
flujo del líquido de envoltura se puede controlar del mismo modo que
el descrito anteriormente para el flujo de los canales de muestras.
La composición del líquido de envoltura depende de la aplicación
prevista. Por ejemplo, el líquido puede contender una solución de
agua/compuesto orgánico de un ácido (o base) volátil para controlar
el pH de la solución asperjada. El líquido de envoltura puede
contener también una solución de una matriz adecuada (por ejemplo,
ácido dihidrobenzoico, ácido sinapínico) para la desorción por láser
asistida por matriz y el análisis consecutivo por espectrómetro de
masas del tiempo de vuelo (en adelante TOF). En este caso se pueden
usar tanto la electroaspersión como la aspersión asistida por medios
neumáticos. La ionización y desorción con láser asistida por matriz
o la ionización por láser se pueden realizar tras la deposición de
la solución que sale del microdispositivo sobre un soporte externo,
por ejemplo, una membrana, acero inoxidable, etc.
La Figura 5 presenta una realización en la que
un sustrato tiene varias lumbreras de admisión ((84) y canales (82)
que se funden en una lumbrera de salida (86). Dos de estas
agrupaciones se han mostrado en la Figura 5. Cada canal (82) se
puede alimentar con diferentes fluidos que contengan, por ejemplo,
un patrón de calibración, un fluido de líquido de envoltura o un
reactivo químico para mejorar el análisis fuera de chip. El flujo de
cada canal se puede controlar por presión, o se puede usar un
distribuidor (88) de intensidad de corriente eléctrica regulada para
el control preciso de la electromigración y la
electro-osmosis en los canales.
Según se ha descrito anteriormente, el
dispositivo de microchip del invento se puede usar como una interfaz
de electroaspersión para el trasiego de una muestra a un
espectrómetro de masas (ESI/MS). Refiriéndose a la Figura 6a, para
aumentar el rendimiento de la inyección de muestras en el
espectrómetro de masas, el microchip (10) de la Figura 1a se monta
en una plataforma tridimensional (21) que permite una alineación
precisa, como se muestra en la Figura 6b, de una lumbrera (16) de
salida de canal con el orificio de toma de muestras (22) del
espectrómetro de masas (23). Un pocillo (14) acoplado a un canal
(12) se usa como un depósito de amortiguador para electroforesis.
Otro pocillo (13) se usa para entrada de muestras. Un tercer pocillo
disponible (15) está obturado y no se usa en esta realización.
Cuando se lleva a cabo un experimento de infusión de muestras, los
pocillos se hacen herméticos al aire, por ejemplo por medio de
obturadores de plástico, para que se pueda aplicar presión para el
transporte de una muestra de fluidos en un canal hacia la respectiva
lumbrera de salida del canal.
Una fuente de alimentación (24) de energía
eléctrica de baja intensidad y alta tensión se usa para aplicar una
tensión a través de un electrodo ((25) insertado en un pocillo (14)
de depósito de amortiguador a cada canal (12) por turno, para la
transferencia por electroaspersión de una muestra del canal
respectivo. La fuente de alimentación (24) de alta tensión está
conectada a tierra, y hay una segunda conexión a tierra (27) en el
espectrómetro de masas. La parte más grande del potencial de tensión
es a través del espacio intermedio entre la lumbrera de
salida(16) por electroaspersión y el orificio (22) de toma de
muestras del espectrómetro de masas, causando de ese modo que tenga
lugar la transferencia por electroaspersión de la muestra. La
transferencia por electroaspersión de las muestras de fluidos desde
los nueve canales del microchip se lleva a cabo en un modo
secuencial. Mientas un canal se usa para inyectar una muestra en el
espectrómetro de masas, se puede usar otro canal para la preparación
de muestras. Después de cada análisis por espectrómetro de masas, el
próximo canal será movido por la plataforma (21) a alinearse con el
orificio de toma de muestras. La alineación se puede realizar a
mano, ajustando manualmente la posición de la plataforma
tridimensional, o bien automáticamente, moviendo la plataforma con
un motor paso a paso. Una vez alcanzada una tensión óptima,
determinada, por ejemplo, mediante el incremento de la tensión hasta
que se obtenga la señal óptima, se puede usar para el siguiente
canal sin necesidad de ajuste. La distancia entre las lumbreras de
salida y el orificio de toma de muestras del espectrómetro de masas
no es critica, y puede estar comprendida en el intervalo desde menos
de un milímetro hasta varias decenas de milímetros.
Los ejemplos siguientes se presentan para
ilustrar las ventajas del presente invento. Estos ejemplos no están
destinados en modo alguno a limitar el alcance del invento.
Para investigar las prestaciones de diferentes
canales, se infundió una muestra de 0,01 mg/ml de mioglobina desde
dos canales seleccionados de la misma sección transversal, usando la
realización del microdispositivo del invento mostrada en la Figura
1e. Como se ha mostrado en las Figuras 7a y 7b, la sensibilidad de
los espectros de masas registrados obtenidos por electroaspersión
era muy similar para estos dos canales, lo que implica que el
procedimiento de microfabricación utilizado para preparar el
microdispositivo del invento puede generar canales reproducibles. El
peso molecular determinado experimentalmente de la mioglobina fue de
16.953, el cual, cuando se compara con el peso molecular real de
16,950, representa un límite de precisión del 0,02%. Las pequeñas
diferencias en los espectros son típicas para analizar
proteínas.
\vskip1.000000\baselineskip
Para demostrar que el microchip del invento se
puede usar como una interfaz de electroaspersión con un
espectrómetro de masas para análisis secuenciales, se procesaron en
secuencia cuatro muestras diferentes, con cada muestra (en
metanol/agua/ ácido acético; 75/25/0,1) rociándose desde un canal
diferente en el microdispositivo mostrado en la Figura 1a. En las
Figuras 8a hasta 8d se presentan los espectros correspondientes a
los cuatro ejemplos analizados. El peso molecular determinado
experimentalmente, el peso molecular real y el límite de precisión
para cada muestra fueron los siguientes: Figura 8a, 0,1 mg/ml de
mioglobulina, Pm_{exp.} = 16,853, Pm_{real} = 16,950, límite de
precisión = 0,02%; Figura 8b, 0,1 mg/ml de endorfina, Pm_{exp.} =
3438,3, Pm_{real} = 3438, límite de precisión = 0,01%; Figura 8c,
0,1 mg/ml de hormona de crecimiento humana, Pm_{exp} = 22.120,
Pm_{real} = 22124, límite de precisión = 0,02%; y Figura 8d, 0,1
mg/ml de ubicuitina, 8565, Pm_{exp.} = 8565, Pm_{real} = 8557,
límite de precisión = 0,09%. Cada análisis se puede llevar a cabo en
unos pocos minutos cuando el sistema se opera en un modo de análisis
secuencial, una productividad muy elevada para analizar muestras
biológicas. Esta solución operativa implica que se puede llevar a
cabo la preparación de las muestras en un canal mientras que se está
usando otro canal simultáneamente para analizar una muestra. De este
modo, el rendimiento de utilización del espectrómetro de masas será
más alto de lo que hasta ahora había sido posible. Con un diseño
similar al mostrado en la Figura la, se puede fabricar un
microdispositivo del invento con tantos como 20 canales para
aumentar la productividad de un espectrómetro de masas. Además, un
microdispositivo que tenga una agrupación tridimensional de canales,
tal como la mostrada en la Figura 1d, haría posible incluso una
productividad de muestras sustancialmente más elevada.
\vskip1.000000\baselineskip
La Figura 9 muestra un espectro de masas por
electroaspersión de mioglobina obtenido asperjando una solución de
0,001 mg/ml de mioglobina a 200 nl/min. en metanol/agua/ácido
acético (75/25/0,1) directamente desde la lumbrera de salida del
microdispositivo al orificio de toma de muestras del espectrómetro
de masas. La relación señal/ruido en el ejemplo es mejor de 10:1, lo
que indica que el límite de detección es mejor de 10^{-6} M. La
tensión de electroaspersión fue 4,4 kV.
\vskip1.000000\baselineskip
La Figura 10 presenta un espectro de masas de
una mezcla de 0,05 mg/ml de hormona de crecimiento humana y 0,05
mg/ml de ubicuitina en metanol/agua/ácido acético (75/25/0,1)
asperjada desde canales de chip micromecanizados de 60 \mum de
anchura y 25 \mum de profundidad a un caudal de 200 nl/min. La
tensión de electroaspersión (4,3 kV) se aplicó desde el lado de
inyección del chip. En el espectro son visibles dos envolventes
separadas de iones múltiplemente cargados que corresponden a
componentes individuales de muestra. A partir de estos datos es
posible calcular el peso molecular exacto de cada componente de
muestra, y los valores de pesos moleculares determinados
experimentalmente eran iguales a los del Ejemplo II, cuando cada
muestra se analizaba desde un canal separado. Este experimento
ilustra que se puede analizar una mezcla compleja con una separación
solamente parcial o incluso sin separación de los componentes de
muestra dentro del microdispositivo. El espectrómetro de masas sirve
de herramienta de separación. En experimentos separados, se puede
usar la operación MS/MS para deducir la estructura de los iones
individuales.
\vskip1.000000\baselineskip
La Figura 11a presenta un espectro de masas
obtenido por electroaspersión de la infusión de 0,05 mg/ml de
hormona de crecimiento humana de una solución acuosa, con
metanol/agua/ácido acético (75/25/0,1) en la jeringuilla para
aplicar presión, y la Figura 11b muestra un espectro de masas
obtenido por electroaspersión de la infusión de 0,05 mg/ml de
hormona de crecimiento humana directamente desde una solución de
metanol/agua/ácido acético (75/25/0,1). Este ejemplo muestra que la
electroaspersión directa fuera del chip (fuera del microdispositivo)
de una muestra acuosa sin ninguna adición anterior de un disolvente
orgánico proporciona un espectro de alta calidad (Figura 11a),
comparable al obtenido con una muestra suplementada con metanol
(Figura 11b), y que se obtuvo el mismo valor determinado
experimentalmente de 22.120 tanto si la muestra estaba en un entorno
totalmente acuoso como si el entorno se había suplementado con
metanol. En la práctica actual con interfases estándar de
electroaspersión, las muestras típicamente se suplementan con
aditivos orgánicos; sin embargo, para muestras biológicas que no
toleran los aditivos orgánicos, la aspersión directa de una solución
acuosa es la mejor solución para realizar el análisis.
\vskip1.000000\baselineskip
Refiriéndose a la Figura 12a, se llevó a cabo
una digestión en chip de melitina en 20 mM de Tris amortiguador de
pH 8,2, relación melitina/tripsina = 300/1 (w/w). La concentración
de melitina era de 40 \muM. El espectro (i) de masas obtenido por
electroaspersión es para una digestión de 10 minutos, y el espectro
(ii) es para una digestión de 1 hora. Se detectaron los mismos
fragmentos de muestra, pero en diferentes niveles, después de los
dos periodos de tiempo de digestión. Por ejemplo, el pico nº 5, que
representa un ión molecular, se redujo después del mayor período de
tiempo de digestión, mientras que el pico nº 2, que representa un
ión de producto de la digestión, aumentaba con el tiempo.
La Figura 12b presenta una comparación de
digestión en chip y fuera de chip de 2 \muM de caseína. Las
condiciones de la reacción eran similares a las usadas en el
experimento de la Figura 12a, con la excepción de que la relación de
caseína/tripsina era de 60. Los dos espectros muestran patrones
sustancialmente idénticos. Estos resultados demuestran que el
sistema de microescala para manipulación de fluidos del invento se
puede usar para estudiar la cinética de la digestión de péptidos y
proteínas y también muestra que las digestiones en chip y fuera de
chip generan fragmentos muy similares. El éxito de la digestión en
chip indica también que la incorporación de la preparación de
muestras para la espectrometría de masas en un chip es práctica y
simplificará el proceso de manipulación de las muestras y aumentará
la productividad de los análisis.
\vskip1.000000\baselineskip
Para explotar el potencial del invento en el
análisis de variedades de muestras, se analizó un fragmento corto de
ADN (20 mer) por espectrometría de masas por aspersión sin ningún
tratamiento anterior, y el espectro resultante se presenta en la
Figura 13. Comparado con el peso molecular calculado de 6155, el
peso molecular medido experimentalmente de la muestra de 6164,3 da
una precisión dentro del 0,615%. La muestra de ADN se roció de una
solución del 60% de acetonitrilo y un 40% de agua para facilitar el
porcentaje de vaporización de la muestra. Con una precisión tan
elevada en la determinación del peso molecular del ADN, se contempla
que el invento se puede analizar la detección sistemática de
mutaciones de ADN.
Aunque el presente invento se ha descrito en
conjunción con una realización preferida, el que tenga una
experiencia normal en la técnica tras la lectura de la memoria
descriptiva anterior, será capaz de efectuar diversos cambios,
sustituciones de equivalentes, y otras alteraciones a las
composiciones y métodos especificados en la presente memoria. Por
tanto, se pretende que la protección concedida por la Cédula de
Privilegio de Invención de la presente sea limitada solamente por
las reivindicaciones que se adjuntan como apéndice y las
equivalentes de las mismas.
Claims (48)
1. Un sistema microescala para manipulación de
líquidos, que comprende:
un sustrato que tiene uno o más canales formados
integralmente en el mismo, cuyos uno o más canales terminan en una o
más lumbreras de salida en una superficie exterior de dicho sustrato
para el trasiego de una cantidad en microescala de una muestra
líquida que se desplaza en dichos uno o más canales de dicho
sustrato por gotículas, aspersión o corriente; y
un sistema externo de análisis y/o de recogida
que tiene una admisión que está próxima - pero separada - de dichas
una o más lumbreras de salida de dicho sustrato para recibir dicha
cantidad en microescala de una muestra líquida.
\vskip1.000000\baselineskip
2. El sistema microescala para manipulación de
líquidos de la reivindicación 1, en el que dichos uno o más canales
cruzan más de un plano principal de dicho sustrato.
3. El sistema microescala para manipulación de
líquidos de la reivindicación 1, en el que dicho sustrato comprende
múltiples canales contenidos dentro de un único plano principal de
dicho sustrato.
4. El sistema microescala para manipulación de
líquidos de la reivindicación 3, en el que dicho sustrato comprende
planos múltiples paralelos de dichos planos principales, cada uno
conteniendo múltiples de dichos canales.
5. El sistema microescala para manipulación de
líquidos de la reivindicación 1, en el que al menos una de dichas
una o más lumbreras de salida está situada en un primer plano
principal de dicho sustrato que es diferente de un segundo plano
principal paralelo a través de dichos uno o más canales.
6. El sistema microescala para manipulación de
líquidos de la reivindicación 1, en el que dicho sustrato es un
material de grado óptico.
7. El sistema microescala para manipulación de
líquidos de la reivindicación 1, en el que dicho sustrato es un
material no conductor.
8. El sistema microescala para manipulación de
líquidos de la reivindicación 1, en el que dicho sustrato es un
material conductor.
9. El sistema microescala para manipulación de
líquidos de la reivindicación 1, en el que se han cortado rebajos en
dicha superficie exterior entre lumbreras de salida adyacentes.
10. El sistema microescala para manipulación de
líquidos de la reivindicación 1, en el que dicho sistema externo de
análisis y/o de recogida es un sistema de análisis y dicha
superficie exterior de dicho sustrato es una superficie no
humidificadora.
11. El sistema microescala para manipulación de
líquidos de la reivindicación 1, que comprende dos o más de dichas
lumbreras de salida, en el que una parte de una superficie de dicho
sustrato entre dos de dichas lumbreras de salida está rebajada.
12. El sistema microescala para manipulación de
líquidos de la reivindicación 1, en el que dicho sistema externo de
análisis y/o de recogida es un sistema de análisis, y dichas una o
más lumbreras de salida se han formado mediante un estrechamiento
progresivo de dichos uno o más canales.
13. El sistema microescala para manipulación de
líquidos de la reivindicación 1, que comprende dos o más de dichos
canales en dicho sustrato, en el que dos de dichos canales terminan
en una de dichas una o más lumbreras de salida.
14. El sistema microescala para manipulación de
líquidos de la reivindicación 1, que comprende además medios para la
introducción de muestras en el interior de dichos uno o más
canales.
15. El sistema microescala para manipulación de
líquidos de la reivindicación 1, en el que una región de dicho
sustrato adyacente a dichos uno o más canales está destinada a
llevar a cabo operaciones químicas de muestras u operaciones de
preparación u operaciones analíticas en una cantidad en microescala
de una muestra de fluidos y para trasegar una muestra de fluidos
desde dicha región al interior de dichos uno o más canales.
16. El sistema microescala para manipulación de
líquidos de la reivindicación 1, en el que dicho sustrato comprende
además un depósito o lumbrera de admisión fijada a dicho sustrato y
destinada a trasegar un fluido al interior de dichos uno o más
canales.
\newpage
17. El sistema microescala para manipulación de
líquidos de la reivindicación 1, en el que dicho sustrato tiene uno
o más primeros canales formados integralmente en el mismo para
conducir una muestra líquida y uno o más segundos canales para
conducir un fluido adicional.
18. El sistema microescala para manipulación de
líquidos de la reivindicación 17, en el que dichos uno o más
segundos canales convergen con uno o más de dichos primeros canales
en una lumbrera de salida común.
19. El sistema microescala para manipulación de
líquidos de la reivindicación 1, en el que dichas una o más
lumbreras de salida se han fabricado integralmente con dicho
sustrato.
20. El sistema microescala para manipulación de
líquidos de la reivindicación 1, en el que dichas una o más
lumbreras de salida se han fabricado por separado de dicho sustrato
y se han fijado a dichos términos de dichos canales.
21. El sistema microescala para manipulación de
líquidos de la reivindicación 1, en el que dicho sistema externo de
análisis y/o de recogida es un sistema externo de análisis de
espectrómetro de masas.
22. El sistema microescala para manipulación de
líquidos de la reivindicación 21, en el que dicho trasiego de una
cantidad en microescala de una muestra líquida de dicho sustrato es
por ionización por electroaspersión.
23. El sistema microescala para manipulación de
líquidos de la reivindicación 1, en el que dicho sistema externo de
análisis y/o de recogida es uno o más sistemas de recogida.
24. El sistema microescala para manipulación de
líquidos de la reivindicación 1, en el que dicho sistema externo de
análisis y/o de recogida es un sistema de análisis, y una parte de
una superficie de dicho sustrato alrededor de dichas una o más de
dichas lumbreras de salida está recubierta con un material para
prevenir la humidificación de superficies por dicha muestra líquida
que sale de dichas una o más lumbreras de salida.
25. El sistema microescala para manipulación de
líquidos de la reivindicación 1, en el que dicho sistema externo de
análisis y/o de recogida es un sistema de análisis, y dicho sustrato
es un material no humidificador de superficies.
26. El sistema microescala para manipulación de
líquidos de la reivindicación 1, en el que dicha lumbrera de salida
está recubierta de metal.
27. El sistema microescala para manipulación de
líquidos de la reivindicación 1, en el que una superficie interior
de uno de dichos uno o más canales está recubierta con un material
diferente de dicho sustrato.
28. Un método para procesar cantidades en
microescala de un líquido, que comprende las etapas de:
proveer un sistema microescala para manipulación
de líquidos que comprende un sustrato que tiene uno o más canales
integrados en dicho sustrato, cuyos uno o más canales terminan en
una o más lumbreras de salida de una superficie exterior de dicho
sustrato;
cargar una muestra líquida en el interior de
dichos uno o más canales;
causar que dicha muestra líquida se desplace en
dicho canal en la dirección de dicha lumbrera de salida; y
causar que dicha muestra líquida salga de dicho
sustrato a través de dicha lumbrera de salida de dicho canal y
transferir dicho sustrato por gotículas, aspersión o corriente a un
sistema externo de análisis y/o de recogida, cuyo sistema tiene una
admisión que está próxima, pero separada, de dicha lumbrera de
salida.
29. El método de la reivindicación 28, en el que
dicho sistema externo de análisis y/o de recogida es un
espectrómetro de masas y se causa que dicha muestra líquida se
trasiegue a dicho espectrómetro de masas mediante ionización por
electroaspersión.
30. El método de la reivindicación 28, en el que
dicho sistema externo de análisis y/o de recogida es un sistema de
análisis y se causa que dicha muestra líquida se trasiegue a dicho
sistema externo de análisis por nebulización neumática o
ultrasónica.
31. El método de la reivindicación 28, en el que
dicho sistema externo de análisis y/o de recogida es un
espectrómetro de masas y se causa que dicha muestra líquida se
trasiegue a dicho espectrómetro de masas por ionización química.
32. El método de la reivindicación 28, en el que
se causa que dicha muestra líquida se trasiegue a dicho sistema
externo de análisis y/o de recogida por ionización de desorción por
láser asistida por matriz.
33. El método de la reivindicación 28, en el que
dicho sistema externo de análisis y/o de recogida es para la
detección por fluorescencia inducida por láser.
34. El método de la reivindicación 28, en el
que, en dicha etapa de causar que dicha muestra líquida salga de
dicho sustrato, dicho sistema microescala para manipulación de
líquidos está estacionario en relación con dicho sistema externo de
análisis y/o de recogida.
35. El método de la reivindicación 28, en el
que, dicho sistema externo de análisis y/o de recogida es un sistema
de análisis y en dicha etapa de causar que dicha muestra líquida
salga de dicho sustrato, dicho sistema microescala para manipulación
de líquidos se mueve en relación con dicho sistema externo de
análisis.
36. El método de la reivindicación 28, en el
que, antes de dicha etapa de causar que dicha muestra líquida salga
de dicho sustrato, dicha muestra líquida o un componente de dicha
muestra líquida son detectados en dicho canal.
37. El método de la reivindicación 28, en el que
dicho sustrato comprende además un dispositivo para separar una
muestra líquida en componentes de dicha muestra y dicho método
comprende además la etapa de separar dicha muestra en componentes de
dicha muestra.
38. El método de la reivindicación 37, en el que
dicho dispositivo para separar una muestra líquida en componentes de
dicha muestra está integrado en dicho sustrato.
39. El método de la reivindicación 37, en el que
dicho dispositivo para separar una muestra líquida en componentes de
dicha muestra está unido de forma desechable a dicho sustrato.
40. El método de la reivindicación 37, en el que
dicho uno de dichos uno o más canales comprende dicho dispositivo
para separar una muestra líquida en componentes de dicha
muestra.
41. El método de la reivindicación 28, en el que
dicho sustrato comprende además un dispositivo para causar la
digestión de una muestra y dicho método comprende además la etapa de
digerir dicha muestra.
42. El método de la reivindicación 28, en el que
dicho sustrato comprende además un dispositivo para desalar una
muestra y dicho método comprende además la etapa de desalar dicha
muestra.
43. El método de la reivindicación 28, en el que
dicho sustrato comprende además un dispositivo para preconcentrar
una muestra y dicho método comprende además la etapa de
preconcentrar dicha muestra.
44. El método de la reivindicación 28, en el que
dicho sistema externo de análisis y/o de recogida es un sistema de
análisis y dicho sustrato comprende además un dispositivo para
llevar a cabo la aglutinación por afinidad sobre una muestra y dicho
método comprende además la etapa de llevar a cabo la aglutinación
por afinidad sobre dicha muestra.
45. El método de la reivindicación 28, en el que
dicho sistema externo de análisis y/o de recogida es un sistema de
análisis y dicho sustrato comprende además un dispositivo para
cromatografía de exclusión de tamaño y dicho método comprende además
la etapa de llevar a cabo la cromatografía de exclusión de tamaño
sobre dicha muestra.
46. El método de la reivindicación 28, en el que
dicho sustrato tiene uno o más primeros canales formados
integralmente en el mismo para conducir muestra líquida, y uno o más
segundos canales para conducir un fluido adicional.
47. El método de la reivindicación 46, en el
que, en dicho sustrato, dichos uno o más segundos canales convergen
con uno o más de dichos primeros canales en una lumbrera de salida
común.
48. El método de la reivindicación 46, en el que
dichos uno o más segundos canales de dicho sustrato conducen un
fluido adicional que se añade a dicha cantidad en microescala de una
muestra líquida de tal manera que dicho fluido adicional funciona
como una envoltura de fluido.
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---|---|---|---|
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