Dispositivo de microscopia provisto de una horquilla resonante y una punta rectilínea.

Está provisto de una horquilla resonante y una punta rectilínea fijada a una pata de la horquilla, una superficie de soporte de objetos a analizar y medios para sostener y desplazar a la horquilla, dispuestos de modo que la punta está inclinada con respecto a la superficie de soporte, siendo dicho ángulo tal que permite explorar con una punta rectilínea evitando a la vez que la horquilla entre en contacto con los objetos o el líquido donde dicho objeto podría estar sumergido, haciendo posible simultáneamente acceder visualmente a la posición del extremo de la punta rectilínea desde encima dicha superficie de soporte y que permite colocar una pluralidad de conjuntos de horquilla resonante/punta, lo cual permite a su vez medir simultáneamente varios parámetros físicos de la superficie del objeto

Dispositivo de microscopía provisto de una horquilla resonante y una punta rectilínea.

La invención se refiere a un dispositivo de microscopía de fuerza atómica (AFM, "atomic force microscopy") provisto de una horquilla resonante y una punta que permite explorar objetos sumergidos, controlar visualmente su movimiento y obtener factores de calidad elevados.

Estado de la técnica

De manera ya conocida por el experto en la materia, determinados microscopios de exploración, principalmente los microscopios de exploración de campo cercano (SNOM, "scanning near-field optical microscopes"), se basan en dispositivos provistos de al menos una horquilla resonante y una punta fijada a una de sus patas.

Estos dispositivos están provistos de medios para sostener por su base a la horquilla resonante y moverla para explorar objetos colocados sobre una superficie de soporte que sostiene a los objetos a analizar, por ejemplo tejidos, células, etc.

Un ejemplo de esta técnica se describe en la solicitud de patente WO 03019238, donde se describe un microscopio con sonda de exploración reconfigurable para la exploración con varias puntas con una interfaz transparente de microscopios ópticos de campo cercano, en el que se emplean varias puntas de AFM, preferiblemente fijadas a horquillas resonantes.

En WO 03019238 las puntas están curvadas de modo que entran en contacto perpendicularmente con la superficie a analizar y de modo que es posible mantener la horquilla resonante horizontal y lo suficientemente alejada del objeto a analizar, evitando que la horquilla resonante entre en contacto con la superficie. Simultáneamente, permite acceder visualmente desde encima el extremo de la punta, haciendo posible la monitorización de su posición y por lo tanto controlar su movimiento.

Sin embargo, estas características presentan los siguientes inconvenientes:

- Las puntas dobladas son mucho más caras y frágiles que las rectilíneas, lo cual supone mayores costes, incluso prohibitivos teniendo en cuenta que es un material fungible necesario en laboratorios de AFM que deben ser sustituidas con mucha frecuencia.

- El funcionamiento del punta/horquilla resonante con puntas dobladas es deficiente debido a que la mayor parte está sumergida en el líquido, lo cual proporciona un factor de calidad bajo.

En EP 791.802 se describe un microscopio de fuerza interatómica de campo cercano de exploración similar al de la patente de Lewis y que presenta los mismos inconvenientes.

Otro ejemplo de estas técnicas se describe en US 6.094.971, donde se describe un microscopio de sonda por barrido provisto de medios no ópticos para la detección de interacciones muestra-punta normales. Este dispositivo emplea una punta de detección de fuerzas atómicas dispuesta adosada a una pata de un resonador cuya otra pata puede vibrar libremente. Tal como se describe en la patente y se aprecia en las figuras, la punta está dispuesta perpendicular a la superficie a explorar, quedando el resonador perpendicular o paralelo a esta según la aplicación. Sin embargo, presenta los inconvenientes de que no permite un guiado de la punta con el microscopio óptico ni permite la cooperación entre varias puntas operando simultáneamente sobre una misma zona.

Finalmente, US 6.515.279 describe un microscopio óptico por barrido de campo cercano provisto de un elemento sensor piezoeléctrico de factor de calidad elevado, en el cual también se emplea una punta adherida a un resonador. Sin embargo, el resonador opera paralelo a la superficie por lo cual se debería doblar la punta para realizar medidas que presenta los mismos inconvenientes que el objeto de la patente de Lewis.

Por lo tanto, a pesar de estas propuestas, sigue sin resolverse el problema de proporcionar un dispositivo de bajo coste que permita acceder visualmente a la punta para su monitorización, que permita la cooperación entre una pluralidad de puntas que operan simultáneamente, pero que permita operar en líquidos con un factor de calidad elevado, problema que resuelve la presente invención con una solución simple y efectiva.

A lo largo de toda la descripción y las reivindicaciones el término "comprende" y sus derivados, en caso alguno implican la exclusión de otras características técnicas, aditivos, componentes, o etapas.

Explicación de la invención

La presente invención proporciona un dispositivo de microscopía provisto de al menos una horquilla resonante y una punta rectilínea fijada longitudinalmente a una pata de dicha horquilla resonante, una superficie de soporte para soportar objetos a analizar y medios para sostener y desplazar a la horquilla resonante, sosteniendo dichos medios a la horquilla por su base de modo que la otra pata de la horquilla resonante puede vibrar libremente, caracterizado por el hecho de que dichos medios para sostener y desplazar a la horquilla resonante están dispuestos de modo que dicha horquilla resonante y la punta rectilínea están inclinadas un ángulo con respecto a dicha superficie de soporte, siendo dicho ángulo tal que permite explorar con una punta rectilínea evitando a la vez que la horquilla resonante entre en contacto con los objetos o un líquido donde dicho objeto está sumergido, permitiendo simultáneamente acceder visualmente a la posición del extremo de la punta rectilínea desde encima de dicha superficie de soporte y que permite la cooperación entre una pluralidad de puntas operando simultáneamente sobre una misma zona.

Por lo tanto, estas características resuelven simultáneamente los inconvenientes mencionados más arriba, porque:

- Permite emplear puntas largas y rectilíneas para acceder a objetos a analizar sumergidos en líquidos. Estas puntas son de bajo coste, no precisan de forma específica alguna y su fijación a horquillas resonantes en el sentido longitudinal es fácil.

- Impide que la horquilla resonante entre en contacto con el líquido que contiene a la muestra a analizar permitiendo a la vez el ver el extremo de la punta desde encima para controlar su posición y movimiento, es decir, permite emplear un microscopio óptico dispuesto sobre las puntas.

- Finalmente, permite disponer una pluralidad de conjuntos horquilla resonante/punta con los extremos de las puntas dispuestos muy cerca entre sí, lo cual permite la cooperación simultánea entre las puntas. Por cooperación simultánea debe entenderse que las puntas pueden medir simultáneamente en un área de 100x100 μm² y, por ejemplo, medir la elasticidad, la impedancia o la capacidad de una membrana celular.

Según realizaciones preferidas de la invención, el dispositivo puede comprender las siguientes características opcionales:

- La punta está inclinada con respecto a dicha superficie de soporte con un ángulo comprendido entre 30 y 60º, y preferentemente entre 50 y 55º con la finalidad de colocar la punta tan vertical como sea posible pero aún visible.

- La punta sobresale del extremo de la pata de la horquilla resonante una distancia comprendida entre 3,8 y 4,2 mm, preferentemente 4 mm.

- La horquilla resonante tiene una longitud comprendida entre 5 y 7 mm.

- La punta es una punta de fibra óptica, por ejemplo para medir la propagación de vibraciones con vistas a determinar su constante de elasticidad, o una punta metálica, para medir parámetros eléctricos (impedancias, conductancias, capacidades, etc.).

Finalmente, el dispositivo de microscopía de la invención permite la cooperación de una pluralidad de puntas operando simultáneamente sobre una misma zona. Como ejemplo, una configuración especialmente útil presentada esquemáticamente comprende una segunda horquilla resonante y una segunda punta rectilínea similares al primer conjunto de horquilla resonante y punta y dispuesto frente a este, en el que ambos conjuntos están dispuestos de modo que las dos puntas pueden realizar medidas sobre una misma área simultáneamente y, más preferentemente, las dos puntas están dispuestas en el mismo plano vertical enfrentadas.

Otros objetos, ventajas y características de la invención aparecerán para el experto en la materia a partir de la lectura de la invención y de la realización práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se ofrecen a título ilustrativo y no pretenden en ningún caso limitar el alcance de la presente invención. Además, la presente invención cubre todas las posibles...

1. Dispositivo de microscopía (1) provisto de al menos una horquilla resonante (3) y una punta rectilínea (2) fijada longitudinalmente a una pata (3a) de dicha horquilla resonante (3), una superficie de soporte (4) para soportar objetos (5) a analizar y medios para sostener y desplazar a la horquilla resonante (3), sosteniendo dichos medios a la horquilla por su base (3c) de modo que la otra pata (3b) de la horquilla resonante (3) puede vibrar libremente, caracterizado porque dichos medios para sostener y desplazar a la horquilla resonante (3) están dispuesto de modo que dicha punta rectilínea (2) está inclinada un ángulo (α) con respecto a dicha superficie de soporte (4), siendo dicho ángulo tal que permite explorar con una punta rectilínea (2) evitando a la vez que la horquilla resonante (3) entre en contacto con los objetos (5) o un líquido (6) donde dicho objeto está sumergido, haciendo posible simultáneamente para acceder visualmente a la posición del extremo (2a) de la punta rectilínea (2) desde encima de dicha superficie de soporte (4) y que permite colocar una pluralidad de conjuntos de horquilla resonante/punta, lo cual permite a su vez medir varios parámetros físicos de la superficie del objeto simultáneamente.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que dicha punta (2) está inclinada con respecto a dicha superficie de soporte (4) con un ángulo (α) comprendido entre 30 y 60º, preferentemente entre 50 y 55º.

3. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha punta (2) sobresale del extremo de la pata de la horquilla resonante (3a) una distancia (l) comprendida entre 3,8 y 4,2 mm, preferentemente 4 mm.

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha horquilla resonante (3) tiene una longitud (L) comprendida entre 5 y 7 mm.

5. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que dicha punta (2) es una punta de fibra óptica o una punta metálica.

6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una segunda horquilla resonante (3') y una segunda punta rectilínea (2') similar al otro conjunto de horquilla resonante y punta (2, 3) y dispuesto frente a éste, en el que ambos conjuntos están dispuestos de modo que ambas puntas (2, 2') pueden simultáneamente realizar medidas sobre la misma área de muestra.

7. Dispositivo según la reivindicación anterior, en el que las dos puntas (2, 2') están dispuestas en el mismo plano vertical una frente a la otra.