IT201600104601A1 - Sistema microfluidico - Google Patents

Sistema microfluidico

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IT201600104601A1
IT201600104601A1 IT102016000104601A IT201600104601A IT201600104601A1 IT 201600104601 A1 IT201600104601 A1 IT 201600104601A1 IT 102016000104601 A IT102016000104601 A IT 102016000104601A IT 201600104601 A IT201600104601 A IT 201600104601A IT 201600104601 A1 IT201600104601 A1 IT 201600104601A1
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IT
Italy
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tank
particles
main chamber
heat
separation unit
Prior art date
Application number
IT102016000104601A
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English (en)
Inventor
Gianni Medoro
Alex Calanca
Original Assignee
Menarini Silicon Biosystems Spa
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Publication date
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Description

“SISTEMA MICROFLUIDICO”
SETTORE TECNICO
La presente invenzione è relativa ad un sistema microfluidico per l’isolamento di particelle e ad un apparato per la manipolazione di particelle.
CONTESTO DELL’INVENZIONE
Nel campo dell’isolamento delle particelle di piccole dimensioni da un campione sono noti sistemi comprendenti un primo ingresso (inlet), attraverso il quale, in uso, il campione viene inserito nel sistema; un’unità di separazione, la quale comprende una camera principale ed una camera di recupero ed è atta a trasferire almeno parte delle particelle del tipo determinato dalla camera principale alla camera di recupero in modo sostanzialmente selettivo rispetto ad ulteriori particelle del campione; uno o più serbatoi, atti a contenere del liquido e fluidicamente collegati all’unità di separazione; uno o più attuatori per movimentare il liquido dai serbatoi all’unità di separazione.
In questo tipo di sistemi, parte dei convogliamenti delle particelle avviene movimentando il liquido (tipicamente una soluzione tampone) nel quale le particelle sono contenute. Si è tuttavia sperimentalmente osservato che questo tipo di movimentazione non è sempre affidabile e precisa (non da risultati ripetibili).
Anche lo spostamento selettivo delle particelle all’interno dell’unità di separazione, il quale spostamento tipicamente avviene sfruttando altri sistemi (quali ad es. la dielettroforesi o la magnetoforesi) presenta in alcuni casi una non completa affidabilità e precisione.
Scopo della presente invenzione è quello di fornire un sistema microfluidico per l’isolamento di particelle ed un apparato per la manipolazione di particelle, i quali permettano di superare, almeno parzialmente, gli inconvenienti dell’arte nota e siano, nel contempo, di facile ed economica realizzazione.
SOMMARIO
Secondo la presente invenzione vengono forniti un sistema microfluidico per l’isolamento di particelle ed un apparato per la manipolazione di particelle secondo quanto licitato nelle rivendicazioni indipendenti che seguono e, preferibilmente, in una qualsiasi delle rivendicazioni dipendenti direttamente o indirettamente dalle rivendicazioni indipendenti.
A meno che non sia esplicitamente differentemente specificato, nel presente testo i seguenti termini presentano il significato indicato qui sotto.
Per diametro equivalente di una sezione si intende il diametro di un cerchio presentante la medesima area della sezione.
Per sistema microfluidico si intende un sistema comprendente almeno un canale microfluidico e/o almeno una camera microfluidica. In particolare, il sistema microfluidico comprende almeno una pompa (più in particolare, una pluralità di pompe), almeno una valvola (più in particolare, una pluralità di valvole) ed eventualmente almeno una guarnizione (più in particolare, una pluralità di guarnizioni).
In particolare, per canale microfluidico si intende un canale presentante una sezione con diametro equivalente inferiore a 0,5 mm.
In particolare, la camera microfluidica presenta un’altezza inferiore a 0,5 mm. Più in particolare, la camera microfluidica presenta una larghezza ed una lunghezza maggiori dell’altezza (più precisamente almeno cinque volte l’altezza).
Nel presente testo, per particella si intende un corpuscolo presentante la dimensione maggiore inferiore a 500 µm (vantaggiosamente inferiore a 150 µm). Esempi non limitativi di particelle sono: cellule, detriti cellulari (in particolare, frammenti cellulari), aggregati cellulari (quali per es. piccoli cluster di cellule derivanti da cellule staminali come neurosfere o mammosfere) batteri, liposfere, microsfere (in polistirene e/o magnetiche), nanosfere (per es. nanosfere fino a 100 nm) complessi formati da microsfere legate a cellule. Vantaggiosamente, le particelle sono cellule.
Secondo alcune forme di attuazione, le particelle (vantaggiosamente cellule e/o detriti cellulari) presentano la dimensione maggiore inferiore a 60 µm.
Le dimensioni delle particelle possono essere misurate in modo standard con dei microscopi con scala graduata o microscopi normali utilizzati con vetrini (sui quali vengono depositate le particelle) a scala graduata.
Nel presente testo, per dimensioni di una particella si intende la lunghezza, la larghezza e lo spessore della particella.
Il termine “sostanzialmente selettivo” viene utilizzato per identificare uno spostamento (o altri termini analoghi indicanti un movimento e/o una separazione) di particelle, in cui le particelle che vengono spostate e/o separate sono particelle in gran maggioranza di uno o più tipi determinati.
Vantaggiosamente, uno spostamento (o altri termini analoghi indicanti un movimento e/o una separazione) sostanzialmente selettivo prevede di spostare particelle con almeno il 90% (vantaggiosamente il 95%) di particelle del o dei tipi determinati (percentuale data dal numero di particelle del/i tipo/i determinato/i rispetto al numero di particelle complessive).
BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE
L’invenzione viene di seguito descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcuni esempi d’attuazione non limitativi, in cui:
- la figura 1 è una vista laterale schematica di un sistema in accordo con la presente invenzione;
- la figura 2 è una vista prospettica di un esploso di una parte del sistema della figura 1;
- la figura 3 è una vista in pianta della parte della figura 2;
- la figura 4 illustra una sezione lungo la linea IV-IV della parte della figura 3;
- la figura 5 è una fotografia di un componente del sistema della figura 1 collegato a dei sensori durante una prova sperimentale; e
- la figura 6 è una vista in pianta di un elemento dell’esploso della figura 2.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA
Nella figure 1, con 1 è indicato nel suo complesso un sistema microfluidico per l’isolamento di particelle di almeno un tipo determinato da un campione. Il sistema 1 comprende un ingresso 2 (figura 6), attraverso il quale, in uso, il campione viene inserito nel sistema 1; un’unità di separazione 3, la quale comprende una camera principale 4 ed una camera di recupero 5 ed è atta a trasferire almeno parte delle particelle del tipo determinato dalla camera principale 4 alla camera di recupero 5 in modo sostanzialmente selettivo rispetto ad ulteriori particelle del campione. Il sistema 1 comprende anche almeno un serbatoio 6, il quale è atto a contenere un liquido ed è fluidicamente (e direttamente) collegato all’unità di separazione 3; ed almeno un attuatore 7 (in particolare, una pompa o un serbatoio in pressione – figura 1) per movimentare il liquido nel (lungo il) serbatoio 6 ed almeno parte dell’unità di separazione 3. In particolare, l’attuatore 7 è atto a movimentare il liquido dal serbatoio 6 all’unità di separazione 3.
In particolare, il serbatoio 6 presenta un volume (interno) di almeno 1µL. Più in particolare, il serbatoio 6 ha un volume (interno) fino a 10mL.
Secondo alcune forme d’attuazione non limitative, la struttura ed il funzionamento del sistema 1 è in accordo con quanto descritto nelle domande di brevetto con numero di pubblicazione WO2010/106428 e WO2010/106426.
Si noti che secondo forme d’attuazione tra loro alternative, il serbatoio 6 è atto a contenere il campione (eventualmente diluito in una soluzione tampone) oppure è atto a contenere un liquido di trasporto (più precisamente, una soluzione tampone), che, in particolare, viene in uso utilizzata per trasportare per trascinamento le particelle.
In particolare, nel primo caso, il serbatoio 6 è fluidicamente (direttamente) collegato alla camera principale 4 e l’attuatore 7 è atto a movimentare il liquido (contenente il campione) dal serbatoio 6 alla camera principale 4. In particolare, nel secondo caso, il serbatoio 6 è fluidicamente (direttamente) collegato alla camera di recupero 5 e l’attuatore 7 è atto a movimentare il liquido di trasporto dal serbatoio 6 alla camera di recupero 5 (ed eventualmente, successivamente, alla camera principale 4 e/o ad un’uscita 10).
Secondo alcune varianti, il serbatoio 6 è collegato fluidicamente (direttamente) alla camera principale 4 ed è atto a contenere un liquido di trasporto (più precisamente, una soluzione tampone), che, in particolare, viene in uso utilizzata per trasportare per trascinamento le particelle. In questi casi, l’attuatore 7 è atto a movimentare il liquido di trasporto dal serbatoio 6 (direttamente) alla camera principale 4.
In pratica, secondo alcune forme d’attuazione non limitative e nel caso in cui il serbatoio 6 sia collegato alla camera di recupero 5 e contenga il liquido di trasporto, in uso, il campione (o una sua porzione) viene portato nella camera principale 4 (figura 6). Le particelle del tipo determinato vengono movimentate selettivamente (ad esempio mediante dielettroforesi) dalla camera principale 4 ad una zona di attesa 8 della camera di recupero 5. A questo punto, grazie all’attuatore 7 (figura 1) un flusso di una soluzione fisiologica viene fatta defluire (azionando in modo opportuno le diverse valvole presenti; in particolare, mantenendo aperta una valvola 4’ disposta in uscita dalla camera principale 4 e chiuse le valvole 8’ e 9’ disposte in uscita dalla camera di recupero 5) dal serbatoio 6 (figura 6) attraverso la camera principale 4. Le particelle vengono dunque spostate dalla zona di attesa 8 ad una zona di recupero 9 della camera di recupero 5. A questo punto, grazie all’attuatore 7 un flusso di una soluzione fisiologica viene fatta defluire (azionando in modo opportuno le diverse valvole presenti; in particolare, mantenendo chiuse le valvole 4’ ed 8’ disposte in uscita dalla camera principale 4 e dalla zona di attesa 8 ed aperta la valvola 9’ disposta in uscita dalla zona di recupero 9) dal serbatoio 6 attraverso la zona di recupero 9 in modo che le particelle vengano mandate all’uscita 10, dalla quale possano poi essere recuperate.
Si noti che quando si indica che due elementi sono “direttamente” collegati e/o a contatto si intende che non è prevista l’interposizione di alcun ulteriore elemento.
Secondo alcune forme d’attuazione non limitative, il sistema 1 comprende un dispositivo microfluidico 11 ed un apparato 12 (figure 1 e 2) per la manipolazione (isolamento) di particelle. In particolare, il dispositivo microfluidico 11 ed un apparato 12 sono come descritti nelle domande di brevetto con numero di pubblicazione WO2010/106434 e WO2012/085884.
Il sistema 1 comprende, inoltre, un gruppo di regolazione 13, il quale comprende almeno un dispositivo di regolazione 14 presentante almeno un elemento 15 per il trasferimento di calore disposto in corrispondenza (in particolare, a contatto) del serbatoio 6 per regolare la temperatura del serbatoio 6, in particolare per assorbire calore dal serbatoio 6 stesso. Più precisamente, l’elemento 15 comprende (è di) un materiale atto a condurre calore (in particolare, metallo; più in particolare, rame). In particolare, l’elemento 15 non è presente in corrispondenza (a contatto) dell’unità di separazione 3 (più precisamente, in corrispondenza della camera principale 4 e della camera di separazione 3). Secondo alcune forme d’attuazione, la distanza tra l’elemento 15 ed il serbatoio 6 è inferiore alla distanza dall’elemento 15 e all’unità di separazione 3 (più precisamente, alla camera principale 4 e alla camera di separazione 3).
In alcuni casi, l’elemento 15 comprende (è) una piastra. Secondo specifiche forme d’attuazione (come quella illustrata – si veda in particolare la figura 4), l’elemento 15 comprende (è) due piastre sovrapposte.
Si noti che si è sperimentalmente e sorprendentemente osservato che controllando la temperatura del liquido nel serbatoio 6 è possibile ottenere una movimentazione più affidabile, precisa e riproducibile delle particelle.
Ciò è probabilmente dovuto principalmente a due fattori. In primo luogo, il controllo della temperatura permette di controllare e di mantenere la viscosità del liquido all’interno di una forchetta non ampia. In secondo luogo, mantenendo controllata la temperatura (in particolare, evitando che si innalzi troppo) si riduce il rischio che si sviluppino bolle d’aria.
Relativamente al primo punto, si noti che diminuendo la viscosità del liquido la quantità di liquido necessaria a muovere particelle per trascinamento diminuisce in considerazione di una variazione del numero di Reynolds.
Per quanto concerne il secondo punto, si noti che bolle d’aria determinano delle ostruzioni che bloccano il movimento delle particelle (anche nell’unità di separazione 3).
Secondo alcune forme d’attuazione non limitative, il gruppo di regolazione 13 (più precisamente, il dispositivo di regolazione 14) comprende una pompa di calore 16 per prelevare calore dall’elemento 15. Vantaggiosamente ma non necessariamente, la pompa di calore 16 è direttamente a contatto (vale a dire senza l’interposizione di ulteriori elementi) dell’elemento 15. In particolare, la pompa di calore 16 comprende (è) una cella Peltier.
Secondo alcune forme d’attuazione non limitative, la pompa di calore 16 (cella Peltier) è atta a lavorare con una potenza di 5-8 Watt (in particolare, 6-7 Watt).
Vantaggiosamente ma non necessariamente, il gruppo di regolazione 13 (più precisamente, il dispositivo di regolazione 14) comprende un isolatore termico 17 (illustrato nella figura 2) disposto da banda opposta dell’elemento 15 rispetto al serbatoio 6. In particolare, l’isolatore termico 17 è direttamente a contatto con una superficie dell’elemento 15 rivolta dal lato opposto rispetto al serbatoio 6. Più precisamente ma non necessariamente, l’isolatore termico 17 copre tale superficie (eccezione fatta per una zona in cui la pompa di calore 16 è disposta a contatto dell’elemento 15).
Secondo alcune forme d’attuazione non limitative, il gruppo di regolazione 13 (più precisamente, il dispositivo di regolazione 14) comprende uno scambiatore di calore 18 liquido. In particolare, lo scambiatore di calore 18 è collegato ad un circuito di raffreddamento 19 (figura 1) dotato di un radiatore 20, due condotti 21 e 22, che collegano fluidicamente lo scambiatore di calore 18 ed il radiatore 20, una ventola 20’ per il raffreddamento del liquido presente nel radiatore 20 ed una pompa 23 per convogliare il liquido di raffreddamento lungo i condotti, 21 e 2 ed attraverso lo scambiatore di calore 18 ed il radiatore 20.
Vantaggiosamente ma non necessariamente, il gruppo di regolazione 13 (più precisamente, il dispositivo di regolazione 14) comprende un sensore 24 di temperatura per rilevare la temperatura dell’elemento 15. In particolare, il sensore 24 è disposto a direttamente a contatto dell’elemento 15.
Secondo alcune forme d’attuazione non limitative, il gruppo di regolazione 13 (più precisamente, il dispositivo di regolazione 14) comprende un sensore 25 di temperatura per rilevare la temperatura dello scambiatore di calore 18. In particolare, il sensore 25 è disposto a direttamente a contatto dello scambiatore di calore 18.
Secondo alcune forme d’attuazione non limitative (e nel caso in cui il serbatoio 6 contiene il liquido di trasporto e, quindi, è fluidicamente collegato alla camera di recupero 5 e l’attuatore 7 ed è atto a movimentare il liquido di trasporto dal serbatoio 6 alla camera di recupero 5), il sistema 1 comprende almeno un ulteriore serbatoio 26, il quale è disposto tra l’ingresso 2 e l’unità di separazione 3 (in particolare, la camere principale) e collega (direttamente) fluidicamente (vale a dire in modo da permettere un passaggio di fluido) l’ingresso 2 e l’unità di separazione 3 (in particolare, la camera principale). In particolare, il serbatoio 26 è atto a contenere almeno parte del campione. In questo caso, l’elemento 15 è disposto in corrispondenza del serbatoio 6 e del serbatoio 26.
In questo caso, in particolare, il sistema 1 comprende anche un ulteriore attuatore (più precisamente, una pompa di tipo di per sé noto e non illustrata), il quale è atto a movimentare il liquido dal serbatoio 26 all’unità di separazione 3 (in particolare, alla camera principale 4).
Secondo alternative e non limitative forme d’attuazione, l’attuatore 7 è anche atto a movimentare il liquido dal serbatoio 26 all’unità di separazione 3. In questi casi, in particolare, è previsto un deviatore che permette di dirigere l’aria sotto pressione dall’attuatore 7 verso serbatoio 6 o verso serbatoio 26 in modo da a movimentare il liquido dal serbatoio 6 all’unità di separazione 3 oppure dal serbatoio 26 all’unità di separazione 3, rispettivamente.
Secondo alcune forme d’attuazione non limitative, il serbatoio 26 è disposto tra questo ulteriore attuatore e la camera principale 4. Secondo alcune forme d’attuazione, la distanza tra l’elemento 15 ed il serbatoio 26 è inferiore alla distanza dall’elemento 15 e all’unità di separazione 3 (più precisamente, alla camera principale 4 e alla camera di separazione 3).
In particolare, il serbatoio 26 presenta un volume (interno) di almeno 1µL. Più in particolare, il serbatoio 26 ha un volume (interno) fino a 10mL.
Secondo alcune forme d’attuazione non limitative, il sistema 1 comprende un condotto 27, il quale è collegato fluidicamente alla camera principale 4 per ricevere liquido proveniente dalla camera principale 4 stessa; almeno un’uscita 10, la quale è collegata fluidicamente alla camera di recupero 5 ed attraverso la quale, in uso, almeno parte delle particelle del tipo determinato raccolte nella camera di recupero 5 passano; ed almeno un condotto 28 per collegare fluidicamente la camera di recupero all’uscita.
In questi casi, l’elemento 15 è disposto in corrispondenza dei condotti 27 e 28 (e dei serbatoi 6 e 26).
Secondo alcune forme d’attuazione non limitative, il sistema 1 comprende un dispositivo 11 microfluidico, il quale comprende la camera principale 4, la camera di recupero 5, il serbatoio 6 (ed eventualmente il serbatoio 26, i condotti 27 e 28 e l’uscita 10). In particolare, attraverso l’uscita 10, in uso, almeno parte delle particelle del tipo determinato raccolte nella camera di recupero 5 escono dal dispositivo 11 microfluidico.
Secondo alcune forme d’attuazione non limitative, l’unità di separazione 3 comprende un sistema di elettrodi per lo spostamento selettivo delle particelle.
In alcuni casi, l’unità di separazione comprende un sistema scelto nel gruppo consistente di: dielettroforesi, optical tweezers, magnetoforesi, acustoforesi (ed una loro combinazione). In particolare, l’unità di separazione comprende (è) un sistema di dielettroforesi.
Secondo alcune forme di attuazione, il sistema di dielettroforesi e/o il suo funzionamento è come descritto in almeno una delle domande di brevetto con numeri di pubblicazione WO0069565, WO2007010367, WO2007049120.
Vantaggiosamente ma non necessariamente, il sistema 1 comprende un apparato 12 per la manipolazione (per l’isolamento) di particelle; l’apparato 12 è dotato di una sede 29 (parzialmente e schematicamente illustrata nella figura 1), nella quale è alloggiato il dispositivo 11 e che è mobile tra una posizione di apertura ed una posizione di chiusura (per maggiori dettagli al riguardo, si vedano ad esempio le domande di brevetto con numero di pubblicazione WO2010/106434 e WO 2012/085884). L’apparato 12 comprende l’attuatore 7 ed il gruppo di regolazione 13 (ed eventualmente il citato ulteriore attuatore). In particolare, il dispositivo 11 è rimuovibile dall’apparato 12, quando la sede 29 è nella posizione di apertura.
Secondo alcune forme d’attuazione, l’apparato 12 comprende dei connettori elettrici per collegare elettricamente l’apparato 12 al dispositivo 11 microfluidico. In questo caso, il dispositivo 11 microfluidico presenta ulteriori connettori elettrici 11’ accoppiabili con i citati connettori elettrici.
Secondo alcune forme d’attuazione non limitative, il sistema 1 (in particolare, il gruppo di regolazione 13) comprende un dispositivo di controllo 30 (figura 1), il quale è atto comandare il dispositivo di regolazione 14 in modo da mantenere la temperatura del serbatoio 6 (ed eventualmente del citato ulteriore serbatoio e dei condotti 27 e 28) sostanzialmente costante. In particolare, il dispositivo di controllo 30 è atto comandare il dispositivo di regolazione 14 in modo da mantenere la temperatura dell’elemento 15 sostanzialmente costante. In particolare, il dispositivo di controllo 30 è atto a regolare la temperatura dell’elemento 15 per il trasferimento di calore.
Più precisamente, il dispositivo di controllo 30 è atto a controllare il dispositivo di regolazione 14 in funzione di quanto rilevato dal sensore 24 in modo da regolare la temperatura dell’elemento 15 per il trasferimento di calore, in particolare in modo da mantenere la temperatura dell’elemento 15 per il trasferimento di calore ad uno o più valori definiti (più in particolare, in un intervallo definito di temperature).
In particolare, il dispositivo di controllo 30 è atto a controllare il dispositivo di regolazione 14 in modo da mantenere la temperatura dell’elemento 15 da circa 0°C a circa 40°C (più in particolare, da circa 15°C a circa 25°C).
Più precisamente, il dispositivo di controllo 30 regola il funzionamento della pompa di calore 16 in funzione di quanto rilevato dal sensore 24 (e dal sensore 25). Ancora più precisamente, in uso, laddove il sensore 24 rilevi una temperatura troppo alta rispetto ad una temperatura di riferimento, il dispositivo di controllo 30 comanda la pompa di calore 16 in modo da asportare più calore dall’elemento 15.
Vantaggiosamente ma non necessariamente, il gruppo di regolazione 13 comprende almeno un ulteriore dispositivo di regolazione 31 presentante almeno un elemento 32 per il trasferimento del calore, il quale è disposto in corrispondenza dell’unità di separazione 3 per regolare la temperatura della camera principale 4 e (e/o) della camera di recupero 5 (in particolare per assorbire calore dalla camera principale 4 e/o dalla camera di recupero 5).
Secondo alcune forme d’attuazione, l’elemento 32 non è presente in corrispondenza (a contatto) del serbatoio 6 (ed eventualmente del serbatoio 26) (ed eventualmente dei condotti 27 e 28). Secondo alcune forme d’attuazione, la distanza tra l’elemento 32 ed il serbatoio 6 (ed eventualmente del serbatoio 26) (ed eventualmente dei condotti 27 e 28) è superiore alla distanza dall’elemento 32 e all’unità di separazione 3 (più precisamente, alla camera principale 4 e alla camera di separazione 3).
In questo caso, vantaggiosamente, il dispositivo di controllo 30 è atto a controllare (comandare) i dispositivi di regolazione 14 e 31 in modo indipendente uno dall’altro. In particolare, il dispositivo di controllo 30 è atto a regolare la temperatura degli elementi 15 e 32 per il trasferimento di calore in modo indipendente uno dall’altro.
In particolare, il dispositivo di controllo 30 è atto a regolare la temperatura dell’elemento 32 per il trasferimento di calore.
Più in particolare, il dispositivo di controllo 30 è atto a controllare il dispositivo di regolazione 31 in modo da mantenere la temperatura dell’elemento 32 da circa -20°C a circa 40°C (più precisamente, da circa -5°C a circa 20°C).
Si noti che si è osservato che avendo sia il gruppo di regolazione 13 che il gruppo di regolazione 31 si ottengono risultati particolarmente buoni potendo regolare la temperatura dell’unità di separazione 3 e del serbatoio 6 (assieme agli eventuali altri serbatoi e/o condotti) in modo indipendente. L’unità di separazione 3 ed il serbatoio 6 lavorano tipicamente in condizioni molto differenti.
Secondo specifiche forme d’attuazione non limitative (come quella illustrata nella figura 1), il dispositivo di regolazione 31 comprende componenti analoghi sostanzialmente identici a quelli del dispositivo di regolazione 14 e che cooperano tra loro in maniera sostanzialmente identica a quanto sopra descritto per il dispositivo di regolazione 14. Più precisamente, il dispositivo di regolazione 31 comprende un isolatore termico (non illustrato), una pompa di calore 33 (in particolare un Peltier), un sensore 34 per rilevare la temperatura dell’elemento 32 ed un circuito di raffreddamento 35, il quale è dotato di due condotti 36 e 37, di una pompa 38, di un radiatore 39 e di una ventola 39’.
Secondo alcune forme d’attuazione non limitative, la pompa di calore 33 (cella Peltier) è atta a lavorare con una potenza di 20-30 Watt (in particolare, 24-16 Watt).
Il dispositivo di controllo 30 agisce sugli elementi del dispositivo di regolazione 31 in modo analogo a quanto sopra descritto per il dispositivo di regolazione 14. Anche in questo caso, più precisamente, il dispositivo di controllo 30 regola il funzionamento della pompa di calore 33 in funzione di quanto rilevato dal sensore 34.
In particolare, il dispositivo di controllo 30 è atto comandare il dispositivo di regolazione 31 in modo da mantenere la temperatura dell’unità di separazione 3 sostanzialmente costante. Il dispositivo di controllo 30 è atto comandare il dispositivo di regolazione 31 in modo da mantenere la temperatura dell’elemento 32 sostanzialmente costante.
Secondo specifiche forme d’attuazione (come quella illustrata), il dispositivo di controllo 30 comprende un’unità di controllo 41, la quale è atta a controllare (comandare) il dispositivo di regolazione 14, ed un’unità di controllo 40, la qual è atta a controllare (comandare) il dispositivo di regolazione 31.
Vantaggiosamente, gli elementi 15 e 32 sono disposti da bande opposte del dispositivo 11 microfluidico. In questo modo, si riduce la possibilità che interferiscano fra loro.
In particolare, gli elementi 15 e 32 sono disposti sopra e sotto (rispettivamente) il dispositivo 11 microfluidico Secondo alcune forme d’attuazione, l’elemento 15 è disposto ad una distanza inferiore a 500µm (in particolare, inferiore a 300µm) dal dispositivo 11.
Vantaggiosamente ma non necessariamente, l’elemento 32 è disposto separato dal (non a contatto del) dispositivo 11. In particolare, l’elemento 32 è disposto ad almeno 0,1 µm dal dispositivo 11.
In alcuni casi, l’elemento 15 è disposto a contatto del dispositivo 11.
Vantaggiosamente ma non necessariamente, il dispositivo di regolazione 14 (più precisamente, l’elemento 15) presenta un’apertura (un foro) 42 passante. In particolare, l’apertura 42 è disposta in corrispondenza dell’unità di separazione 3 (più precisamente, in corrispondenza della camera principale 4 e della camera di recupero 5). Secondo alcune forme d’attuazione, l’apertura 42 è disposta in corrispondenza dell’elemento 32.
Si noti che l’apertura 42 permette di rilevare otticamente quanto accade nell’unità di separazione 3 (in particolare, nella camera principale 4 e/o nella camera di recupero 5). Ciò permette di individuare e controllare il movimento selettivo delle particelle del tipo determinato in un modo semplice ed efficiente.
Facendo particolare riferimento alla figura 5, sono state svolte delle prove per testare il sistema 1 in accordo con la presente invenzione. Ad esempio, in condizioni operative è stato possibile mantenere la temperatura del serbatoio 6 ad una temperatura compresa tra 16°C e 17°C. Dalle prove effettuate è emerso che possibile controllare la temperatura del serbatoio 6 e di altre parti in modo corretto. Nella figura 5 le lettere da A ad I indicano dei sensori di temperatura.
Secondo alcune forme d’attuazione non limitative e non illustrate, il gruppo di regolazione 13 comprende due (o più) dispositivi di regolazione 14 (ciascuno indipendentemente dall’altro strutturato e/o funzionante come sopra indicato per il dispositivo di regolazione 14). Uno dei dispositivi di regolazione 14 è disposto in corrispondenza del serbatoio 6 per regolarne la temperatura; l’altro dispositivo di regolazione 14 è disposto in corrispondenza del serbatoio 26 per regolarne la temperatura. Il sistema 1 comprende il dispositivo di controllo 30, il quale è atto a controllare (comandare) i dispositivi di regolazione 14 in modo indipendente uno dall’altro. In particolare, in questo modo è possibile tenere i due serbatoi 6 e 26 a temperature tra loro differenti. Più precisamente, i dispositivi di regolazione 14 presentano, ciascuno un rispettivo elemento 15. Gli elementi 15 essendo tra loro separati (vale a dire non a contatto).
In accordo con un secondo aspetto della presente invenzione, viene fornito un apparato 12 come sopra definito.
A meno che non sia esplicitamente indicato il contrario, il contenuto dei riferimenti (articoli, libri, domande di brevetto ecc.) citati in questo testo è qui integralmente richiamato. In particolare i menzionati riferimenti sono qui incorporati per riferimento.

Claims (1)

  1. R I V E N D I C A Z I O N I 1.- Sistema microfluidico per l’isolamento di particelle di almeno un tipo determinato da un campione; il sistema (1) comprendendo un ingresso (2) (inlet), attraverso il quale, in uso, il campione viene inserito nel sistema (1); un’unità di separazione (3), la quale comprende una camera principale (4) ed una camera di recupero (5) ed è atta a trasferire almeno parte delle particelle del tipo determinato dalla camera principale (4) alla camera di recupero (5) in modo sostanzialmente selettivo rispetto ad ulteriori particelle del campione; almeno un primo serbatoio (6) presentante un volume interno di almeno un 1µL, il quale è atto a contenere un liquido ed è fluidicamente collegato all’unità di separazione (3); ed almeno un attuatore (7) per movimentare il liquido dal primo serbatoio (6) all’unità di separazione (3); il sistema (1) essendo caratterizzato dal fatto di comprendere un gruppo di regolazione (13), il quale comprende almeno un primo dispositivo di regolazione (14) presentante almeno un primo elemento (15) per il trasferimento di calore disposto in corrispondenza del primo serbatoio (6) per regolare la temperatura del primo serbatoio (6) (in particolare per assorbire calore dal primo serbatoio stesso). 2.- Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui il gruppo di regolazione (13) comprende almeno un secondo dispositivo di regolazione (31) presentante almeno un secondo elemento (32) per il trasferimento del calore, il quale è disposto in corrispondenza dell’unità di separazione (3) per regolare la temperatura della camera principale (4) e della camera di recupero (5), in particolare per assorbire calore dalla camera principale (4) e dalla camera di recupero (5). 3.- Sistema secondo la rivendicazione 2, e comprendente un dispositivo di controllo (30), il quale è atto a controllare (comandare) il primo ed il secondo dispositivo di regolazione (14, 31) in modo indipendente uno dall’altro; in particolare, il dispositivo di controllo (30) è atto a regolare la temperatura del primo e del secondo elemento (15, 32) per il trasferimento di calore in modo indipendente uno dall’altro. 4.- Sistema secondo la rivendicazione 3, in cui il dispositivo di controllo (30) comprende una prima ed una seconda unità di controllo (41, 40), tra loro indipendenti; la prima unità di controllo (41) è atta a controllare (comandare) il primo dispositivo di regolazione (14); la seconda unità di controllo (40) è atta a controllare (comandare) il secondo dispositivo di regolazione (31). 5.- Sistema secondo una delle rivendicazioni da 2 a 4, e comprendente un dispositivo (11) microfluidico, il quale a sua volta comprende la camera principale (4), la camera di recupero (5) ed il primo serbatoio (6); il primo ed il secondo elemento (15, 32) per il trasferimento del calore sono disposti da bande opposte del dispositivo (11) microfluidico; in particolare, il primo ed il secondo elemento (15, 32) per il trasferimento del calore sono disposti sopra e sotto il dispositivo (11) microfluidico. 6.- Sistema secondo la rivendicazione 5, in cui il secondo elemento (32) per il trasferimento del calore è disposto a contatto del dispositivo (11) microfluidico; il primo elemento (15) per il trasferimento di calore è disposto ad una distanza inferiore a 500µm dal dispositivo (11) microfluidico. 7.- Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, e comprendente almeno un secondo serbatoio (26), il quale collega fluidicamente l’ingresso (2) e l’unità di separazione (3) (ed in particolare è atto a contenere almeno parte del campione); il primo serbatoio (6) essendo collegato fluidicamente alla camera di recupero (5); il primo elemento (15) per il trasferimento del calore essendo disposto in corrispondenza del primo e del secondo serbatoio (6, 26); in particolare il secondo serbatoio (26) è disposto tra l’ingresso (2) e la camera principale (4) e collega fluidicamente l’ingresso (2) alla camera principale (4). 8.- Sistema secondo la rivendicazione 7, e comprendente almeno un primo condotto (27), il quale è collegato fluidicamente alla camera principale (4) per ricevere liquido proveniente dalla camera principale (4); almeno un’uscita (10), la quale è collegata fluidicamente alla camera di recupero (5) ed attraverso la quale, in uso, almeno parte delle particelle del tipo determinato raccolte nella camera di recupero (5) passano; ed almeno un secondo condotto (28) per collegare fluidicamente la camera di recupero (5) all’uscita (10). 9.- Sistema secondo la rivendicazione 8, e comprendente un dispositivo (11) microfluidico, il quale comprende la camera principale (4), la camera di recupero (5), il primo, il secondo serbatoio (6, 26) ed il primo ed il secondo condotto (27, 28); attraverso la detta uscita (10), in uso, almeno parte delle particelle del tipo determinato raccolte nella camera di recupero (5) escono dal dispositivo (11) microfluidico. 10.- Sistema secondo una delle rivendicazioni 5, 6 e 9, e comprendente un apparato (12) per la manipolazione di particelle dotato di una sede (29), nella quale è alloggiato il dispositivo (11) microfluidico, che comprende primi connettori elettrici per collegare elettricamente l’apparato (12) al dispositivo (11) microfluidico e che è mobile tra una posizione di apertura ed una posizione di chiusura; il dispositivo (11) microfluidico presenta ulteriori connettori elettrici (11’) accoppiati in modo separabile con i primi connettori elettrici ed è rimuovibile dall’apparato (12), quando la sede (29) è nella posizione di apertura; l’apparato (12) comprendendo l’attuatore (7) ed il gruppo di regolazione (13). 11.- Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui l’unità di separazione (3) comprende un sistema di elettrodi per lo spostamento selettivo delle particelle. 12.- Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui l’unità di separazione (3) comprende un sistema scelto nel gruppo consistente di: dielettroforesi, optical tweezers, magnetoforesi, acustoforesi ed una loro combinazione. 13.- Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il dispositivo di regolazione (14) per il trasferimento di calore presenta un’apertura (42) passante in corrispondenza dell’unità di separazione (3), in particolare per permettere di osservare quanto accade nell’unità di separazione (3) (più in particolare, nella camera principale (4) e nella camera di recupero (5)). 14.- Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il gruppo di regolazione (13) comprende un sensore (24) per rilevare la temperatura del primo elemento (15) per il trasferimento di calore ed un dispositivo di controllo (30) per controllare il dispositivo di regolazione (14) in funzione di quanto rilevato dal sensore (24) in modo da regolare la temperatura dell’elemento (15) per il trasferimento di calore, in particolare in modo da mantenere la temperatura dell’elemento (15) per il trasferimento di calore ad uno o più valori definiti. 15.- Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il gruppo di regolazione (13) comprende due (o più) dispositivi di regolazione (14); uno dei dispositivi di regolazione (14) è disposto in corrispondenza del serbatoio (6) per regolarne la temperatura; l’altro dispositivo di regolazione (14) è disposto in corrispondenza del serbatoio (26) per regolarne la temperatura; il sistema (1) comprende un dispositivo di controllo (30), il quale è atto a controllare (comandare) i dispositivi di regolazione (14) in modo indipendente uno dall’altro. 16.- Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il gruppo di regolazione (13) (in particolare il dispositivo di regolazione (14)) comprende una pompa di calore (16) per prelevare calore dall’elemento (15); la pompa di calore (16) comprende (in particolare, è) una cella di Peltier. 17.- Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il dispositivo di regolazione (14) comprende uno scambiatore di calore (18) ed un circuito di raffreddamento (19), attraverso il quale scorre, in uso, un liquido di raffreddamento. 18.- Apparato come definito nella rivendicazione 10.
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