METODO Y APARATO DE MEDIDA DE LAS FUERZAS OPTICAS QUE ACTUAN SOBRE UNA PARTICULA.

Método y aparato de medida de las fuerzas ópticas que actúan sobre una partícula La invención se refiere a un sistema y a métodos para medir las fuerzas 5 ópticas que actúan sobre una muestra microscópica y, más particularmente, a un sistema y métodos para determinar las componentes transversales de la fuerza que actúa sobre una partícula atrapada en un montaje de pinzas ópticas. 10 ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR Existen fundamentalmente dos metodologías en el estado de la técnica para medir las fuerzas ópticas que actúan sobre una muestra microscópica atrapada por una pinza óptica, la "indirecta" y la forma "directa". Los métodos 15 indirectos tienen en común, por lo general, el uso de un único haz de láser y precisan de una modelización matemática compleja tanto de la trampa (potencial armónico) como de su entorno (fluido de índice de refracción y viscosidad homogéneas, en condiciones de bajo número de Reynolds) para determinar las fuerzas que actúan sobre dichas muestras microscópicas. 2º Además, éstas deben ser de forma esférica necesariamente para que los modelos sean adecuados. El método de medida indirecta de fuerzas sobre una muestra atrapada se describe en K. Svoboda y S. M. Block, "Biological Applications of Optical 25 Forces", Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure, Vol. 23, pp. 247-285 ( 1994) y en la bibliografía que contiene, y también en la patente de los Estados Unidos de J. Finer, R. Simmons, J. Spudich y S. Chu, "Optical trap system and method", Patente de los Estados Unidos núm. 5, 512, 745 (1996) . Además, la teoría que explica el método de medida se encuentra en 30 F. Gittes y C. F. Schmidt, "lnterference model for back-focal-plane displacement detection in optical tweezers", Optics Letters, Vol. 23, pp. 7-9 (1998) y, finalmente, un procedimiento de calibración para determinar la constante elástica de la trampa se detalla en K. Berg-S0rensen y H. Flyvbjerg, "Power spectrum analysis for optical tweezers", Review of Scientific 35

lnstruments Vol. 75, pp. 594-612 (2004) . Los sistemas "indirectos", de haz único, presentan numerosas deficiencias. Por ejemplo, las medidas dependen de múltiples variables experimentales que cambian de experimento en experimento (p. ej. de la temperatura, índice de refracción relativo entre muestra y medio, tamaño de la muestra, potencia 5 del láser, apertura numérica del objetivo, etc.) . En la práctica, es necesario recalibrar estos sistemas cada vez que se utilizan, a través de un procedimiento complejo que precisa de un equipo especializado (actuadores piezoeléctricos) y conocimiento experto, lo que los hace poco prácticos para su uso comercial. Además, existen problemas adicionales en los métodos 1º "indirectos" asociados a las trampas de haz único. En primer lugar, como se ha mencionado, no es posible medir fuerzas sobre muestras que no sean perfectamente esféricas. En caso de objetos irregulares se han de utilizar microesferas que se fijan a las muestras por algún medio y que se utilizan como asas. Además, no es posible hacer medidas con haces láser que no 15 sean gaussianos porque, en general, no producen potenciales armónicos. Esto deja fuera a haces con características interesantes tales como los potenciales periódicos que se utilizan en fraccionamiento óptico ("optical sorting") o a los haces de Bessel o Laguerre-Gauss, capaces de inducir rotaciones. Finalmente, no es posible hacer medidas en medios 2 o inhomogéneos, lo que limita los experimentos posibles fundamentalmente a aquellos realizados in vitro. Un ejemplo importante son los experimentos con pinzas ópticas en problemas biológicos que se deban realizan en el interior celular, y que no son actualmente posibles, debido a que las propiedades ópticas del citosol cambian punto a punto. La célula ha de ser recreada de 25 manera simplificada, biomimética. De hecho, parte importante del mérito y del alcance de un experimento con pinzas ópticas en el dominio celular consiste en la habilidad para sortear la dificultad de hacer experimentos "in vivo". La segunda posibilidad es utilizar un método "directo". Los precedentes de 3 o métodos "directos" para medir fuerzas ópticas sobre muestras atrapadas requieren el uso de dos haces láser enfrentados contra-propagantes. Este método se detalla en la patente de los Estados Unidos número 7, 133, 132 (Bustamante y otros) y en dos artículos precedentes titulados "Overstretching 8-DNA: The Elastic Response of Individual Double-Stranded and Single 35 Stranded DNA Molecules", Science, Vol. 271, pp. 795-799 ( 1996) y "Opticai

Trap Force Transducer That Operates by Direct Measurement of Light Momentum", Methods of Enzymology, Vol. 361, pp.134-162 (2003) , de S. Smith y otros. El método ha sido también descrito por Grange y otros en el artículo titulado "Optical tweezers system measuring the change in light momentum flux", Review of Scientific lnstruments, Vol. 23, No. 6, pp. 2308 2316 (2002) y en la tesis doctoral de S. Smith "Stretch Transitions Observad 5 in Single Biopolymer Molecules (DNA or Protein) using Laser Tweezers", University of Twente, Holanda (1998) . Los precedentes de métodos "directos" de medida de las fuerzas ópticas que actúan en una partícula atrapada se basan en la medida de los cambios de 1º momento. En el estado de la técnica, las trampas requeridas están construidas en base a haces duales contra-propagantes, lo que demanda montajes ópticos duplicados y específicos (dos láseres, dos expansores de haz, dos objetivos de microscopio, dos detectores de posición, etc.) y lo que imposibilita su integración en los trenes ópticos de microscopios comerciales 15 y sistemas de pinzas ópticas disponibles actualmente. Además, el uso de componentes ópticos duplicados hace que estos sistemas sean caros y más difíciles de ajustar, mantener y operar. Un elemento importante en la situación descrita es la opinión generalizada de los expertos 2º en el campo que sostiene que el método de medida de fuerzas "directo" no es compatible con el uso de trampas de haz único. Bustamante y coautores así lo proclaman en la página 140 del artículo titulado "Optical-Trap Force Transducer That Operates by Direct Measurement of Light Momentum" discutido anteriormente. Neuman y coautores declaran lo mismo en la página 25 2802 del artículo "Optical trapping (review article) ", Review of Scientific lnstruments, 75, 2787-2809 (2004) . Williams opina lo mismo en la página 5 de la tesis titulada "Optical Tweezers: Measuring Piconewton Forces". También, Grange y coautores en el artículo titulado "Optical tweezers system measuring the change in light momentum flux" observa lo mismo en la página 3 o 2308 y S. Smith en su tesis doctoral "Stretch Transitions Observad in Single Biopolymer Molecules (DNA or Protein) using Laser Tweezers" es de la misma opinión en la página 17. Esta opinión negativa de los expertos en el campo se debe a que creen 35

necesario, para el método directo, el uso de haces láser constituidos por un cono de luz estrecho, dado que este haz ha de ser capturado en su totalidad (para su análisis) por una lente colectora. Considerando que el haz de luz sufre importantes deflexiones al atravesar la muestra, en su opinión, si se utilizara un haz de alta apertura numérica, los rayos de luz más externos escaparían de la lente colectora, produciendo errores en la medida. Por otro lado, un único haz formado por un cono de luz estrecho, de baja 5 apertura numérica, sería incapaz de atrapar objetos debido a que la fuerza de dispersión asociada a la luz que se refleja sería mayor que la fuerza de gradiente transversal o fuerza de atrapamiento. La solución que dan a este dilema es emplear un diseño de haces contrapropagantes para crear la trampa, aunque al coste de una mayor complejidad experimental. 10 Se precisa, por tanto, un sistema y método simplificado para medir fuerzas ópticas que actúen sobre muestras atrapadas, que dé solución a los problemas anteriormente mencionados. 15 EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN...

5 1º 15 1. Sistema que comprende: una fuente láser para generar un único haz de luz, una cámara para contener una partícula en un medio de suspensión, una lente objetivo de atrapamiento de alta apertura numérica para focalizar el haz de luz sobre la partícula, de tal manera que se consiga que los fotones del haz de luz atrapen la partícula mediante el uso de fuerzas de gradiente elevadas, una lente o sistema de lentes colectora única posicionada para capturar en la semiesfera superior de la partícula tanto los fotones deflectados como no deflectados por la partícula, teniendo la lente colectora una apertura numérica mayor o igual que el índice de refracción de un medio de suspensión destinado a suspender la partícula en la cámara; y un dispositivo sensor de luz posicionado en o cerca del plano focal trasero de la lente colectora, o de un equivalente óptico del mismo. 20 2. Sistema según la reivindicación 1, donde la fuente de luz es una fuente de luz láser de alta potencia. 3. Sistema según la reivindicación 1, donde la lente colectora tiene una apertura numérica entre aproximadamente 1.32 y aproximadamente 1.40. 2 5 4. Sistema según la reivindicación 1, donde la lente objetivo tiene una apertura numérica entre aproximadamente 0.90 y aproximadamente 1.40. 3 o 5. Sistema según la reivindicación 1, donde el haz de luz producido por la fuente de luz tiene polarización lineal, comprendiendo el aparato además una lámina de media onda colocada entre la fuente de luz y la lente objetivo de atrapamiento, para convertir la polarización lineal en circular o en sustancialmente circular. 35 6. Sistema según la reivindicación 1, donde el dispositivo sensor de luz es un dispositivo sensor de posición o una cámara. 7. Sistema según la reivindicación 6, donde el dispositivo sensor de posiciones es del tipo duolateral, generando dos señales eléctricas

proporcionales a las coordenadas x e y del centro de masas de la distribución

de luz proyectada en el dispositivo sensor de posiciones. 5 8. Sistema según la reivindicación 1, que además comprende un filtro colocado entre la lente frontal del sistema de lentes colector y el dispositivo sensor de luz para impedir la saturación del dispositivo sensor de luz. 1º 9. Sistema según la reivindicación 1, donde la cámara posee una cara de salida, el aparato además comprende una máscara que, actuando por transmisión, y colocada cerca o pegada al dispositivo sensor de luz, compensa las pérdidas por reflexión producidas en la cara de salida. 15 1O. Sistema según la reivindicación 1, que demás comprende una lente auxiliar o de relé para generar una copia de la distribución de luz en o cerca del plano focal trasero de la lente colectora sobre el dispositivo sensor de luz. 2 o 11. Sistema según la reivindicación 1, donde la lente objetivo de atrapamiento tiene una pupila de entrada, el aparato además comprende una o más lentes colocadas entre la fuente de luz y la pupila de entrada, dicha lente o lentes configuradas para modificar el diámetro del haz de luz para cubrir exactamente o rebasar ligeramente el diámetro de la pupila de entrada de la lente objetivo de atrapamiento. 2 5 12. Sistema según la reivindicación 1, donde la cámara posee una cara de salida con una propiedad antireflejante que minimiza las reflexiones de los fotones luminosos en dicha cara de salida. 3 o 13. Sistema según la reivindicación 12, donde la propiedad antireflejante hace que la pérdida de fotones debida a la reflexión en la cara de salida permanezca constante en cualquier punto de dicha cara de salida, independientemente del ángulo de incidencia de los fotones que llegan a ese punto. 35

14. Sistema según la reivindicación 1, donde el dispositivo sensor de luz es capaz, directa o indirectamente, de producir medidas de la fuerza óptica que actúa sobre la partícula, derivadas de las coordenadas x e y del centro de masas de la distribución de luz proyectada sobre el dispositivo sensor de luz. 15. Sistema según la reivindicación 1, donde el dispositivo sensor de luz es capaz de generar una imagen computerizada correspondiente a la imagen óptica del plano focal trasero de la lente colectora, siendo esta imagen 5 procesable para obtener medidas de fuerza óptica sobre la partícula. 16. Sistema según la reivindicación 1 que además comprende un espaciador dispuesto para mantener una distancia de trabajo particular entre la muestra y la lente frontal del sistema de lentes colector. 10 17. Método para medir las fuerzas ópticas que actúan sobre una partícula que comprende: suspender la partícula en un medio de suspensión dentro de una cámara, focalizar un haz único de luz sobre la partícula de tal manera que se consiga 15 que los fotones del haz de luz atrapen la partícula mediante el uso de fuerzas de gradiente elevadas, capturar en la semiesfera superior de la partícula tanto los fotones deflectados como no deflectados por la partícula por una única lente o sistema de lentes colectoras, teniendo el sistema colector una apertura 2 o numérica mayor o igual que el índice de refracción del medio de suspensión; y dirigir los fotones recogidos hacia un dispositivo sensor de luz posicionado en o cerca del plano focal trasero de la lente colectora, o de un equivalente óptico del mismo. 25 18. Método según la reivindicación 17 que además comprende generar señales eléctricas proporcionales a las coordenadas x e y del centro de masas de la distribución de luz proyectada sobre el dispositivo sensor de luz. 30 19. Método según la reivindicación 17, donde al haz de luz focalizado sobre la partícula se le induce una polarización circular o sustancialmente circular. 20. Método según la reivindicación 17, donde la cámara posee una cara de entrada y una cara de salida, estando la partícula suspendida más cerca de 3 5

la cara de salida que de la de entrada. 21. Método según la reivindicación 17, donde el equivalente óptico del plano focal trasero es generado por una lente auxiliar o de relé colocada entre la lente colectora y el dispositivo sensor de luz. 5 22. Método según la reivindicación 17, donde la cámara posee una cara de salida, comprendiendo el método además la compensación de las pérdidas por reflexión en la cara de salida, mediante una máscara de transmisión no uniforme colocada en o cerca del plano focal trasero o en un equivalente del mismo. 10 23. Método según la reivindicación 17, donde la cámara posee una cara de salida, el método además comprende la compensación de las pérdidas por reflexión en la cara de salida, mediante el uso de un material antireflejante fijado o incorporado a la cara de salida. 15 24. Método según la reivindicación 17, donde la cámara posee una cara de salida, el método además comprende la provisión de que la pérdida de fotones debida a la reflexión en la cara de salida permanezca constante en cualquier punto de dicha cara de salida, independientemente del ángulo de 2º incidencia de los fotones que llegan a ese punto. 25. Método según la reivindicación 17, donde la lente objetivo de atrapamiento tiene una pupila de entrada, el método además comprende la provisión de cubrir exactamente o rebasar ligeramente el diámetro de la 2 5 pupila de entrada de la lente objetivo de atrapamiento, modificando el diámetro del haz de luz dirigido a dicha pupila de entrada. 26. Método según la reivindicación 17, donde los fotones recogidos se dirigen a un dispositivo sensor de posiciones o a una cámara, formando una imagen 3 o óptica en el dispositivo sensor de luz que corresponde con la imagen óptica en o cerca del plano focal trasero de la lente colectora. 27. Sistema adaptable para su inserción en el tren óptico de un microscopio óptico, configurado para atrapar con un único haz de luz una partícula 35 suspendida en un medio de suspensión entre la cara de entrada y la cara de

salida de una cámara, comprendiendo el sistema: 5 1º una única lente o sistema de lentes colectoras que se emplaza en o cerca de la cara de salida de la cámara de suspensión para capturar en la semiesfera superior de la partícula tanto los fotones deflectados como no deflectados por la partícula, siendo la apertura numérica de la lente colectora mayor o igual que el índice de refracción del medio de suspensión destinado a suspender la partícula en la cámara; y un dispositivo sensor de luz posicionado en o cerca del plano focal trasero de la lente colectora, o de un equivalente óptico del mismo, siendo el dispositivo sensor capaz, directa o indirectamente, de producir medidas de la fuerza óptica que actúa sobre la partícula, derivadas de las coordenadas x e y del centro de masas de la distribución de luz proyectada sobre el dispositivo sensor de luz. 15 28. Sistema según la reivindicación 27, donde el dispositivo sensor de luz es capaz de generar señales eléctricas proporcionales a las coordenadas x e y del centro de masas de la distribución de luz proyectada en el dispositivo sensor de posiciones. 2 o 29. Sistema según la reivindicación 27, donde el dispositivo sensor de luz es capaz de generar una imagen computerizada correspondiente a la imagen óptica del plano focal trasero de la lente colectora, siendo esta imagen procesable para obtener medidas de fuerza óptica sobre la partícula. 2 5 30. Sistema según la reivindicación 27, donde el dispositivo sensor de luz es un dispositivo sensor de posiciones o una cámara. 30 31. Sistema según la reivindicación 27, que además comprende una lente auxiliar o de relé colocada entre la lente colectora y el dispositivo sensor de luz para generar un equivalente óptico del plano focal trasero. 32. Sistema según la reivindicación 27, que además comprende un filtro colocado entre la lente frontal del sistema de lentes colector y el dispositivo sensor de luz para impedir la saturación del dispositivo sensor de luz. 3 5

33. Sistema según la reivindicación 27, donde la lente colectora tiene una apertura numérica entre aproximadamente 1.32 y aproximadamente 1.40. 5 10 34. Sistema según la reivindicación 27, que además comprende una máscara que, actuando por transmisión, y colocada cerca o pegada al dispositivo sensor de luz, compensa las pérdidas por reflexión producidas en la cara de salida. 35. Sistema según la reivindicación 30, donde el dispositivo sensor de posiciones es del tipo duolateral, generando dos señales eléctricas proporcionales a las coordenadas x e y del centro de masas de la distribución de luz proyectada en el dispositivo sensor de posiciones. 36. Sistema según la reivindicación 27, donde la lente colectora es una lente de inmersión en aceite o una lente de inmersión en agua. 15 37.Sistema según la reivindicación 27, donde la lente colectora y el dispositivo sensor de luz están integrados en un único dispositivo. 38. Sistema según la reivindicación 27, donde la lente colectora, la lente de relé y el dispositivo sensor de luz están integrados en un único dispositivo. 20 39. Sistema según la reivindicación 27, donde la lente colectora, el filtro y el dispositivo sensor de luz están integrados en un único dispositivo. 2 5 40. Sistema según la reivindicación 27, donde la lente colectora, la máscara que actúa por transmisión y el dispositivo sensor de luz están integrados en un único dispositivo. 3º 41. Sistema adaptable para su inserción en el tren óptico de un microscopio óptico, configurado para atrapar con un único haz de luz una partícula suspendida en un medio de suspensión entre la cara de entrada y la cara de salida de una cámara, comprendiendo el sistema: 3 5

una única lente o sistema de lentes colectoras que se emplaza en o cerca de la cara de salida de la cámara de suspensión para capturar en la semiesfera superior de la partícula tanto los fotones deflectados como no deflectados por la partícula, siendo la apertura numérica de la lente colectora mayor o igual que el índice de refracción del medio de suspensión destinado a suspender la partícula en la cámara, un dispositivo sensor de luz posicionado en o cerca del plano focal trasero de la lente colectora, o de un equivalente óptico del mismo, siendo el dispositivo sensor capaz, directa o indirectamente, de producir medidas de la fuerza óptica que actúa sobre la partícula, derivadas de las coordenadas x e y del 5 centro de masas de la distribución de luz proyectada sobre el dispositivo sensor de luz, una lente auxiliar o de relé, posicionada entre la lente colectora y el dispositivo sensor de luz para crear el equivalente óptico del plano focal trasero; y 1º un filtro posicionado entre la lente colectora y el dispositivo sensor de luz para prevenir la saturación del dispositivo sensor de luz. 42. Sistema según la reivindicación 41, donde la lente colectora, la lente de relé, el filtro y el dispositivo sensor de luz están integrados en un único 15 dispositivo. 43. Sistema adaptable para su inserción en el tren óptico de un microscopio óptico, configurado para atrapar con un único haz de luz una partícula suspendida en un medio de suspensión entre la cara de entrada y la cara de 2 o salida de una cámara, comprendiendo el sistema: una única lente o sistema de lentes colectora que se emplaza en o cerca de la cara de salida de la cámara de suspensión para capturar en la semiesfera superior de la partícula tanto los fotones deflectados como no deflectados por 2 5 la partícula, siendo la apertura numérica de la lente colectora mayor o igual que el índice de refracción del medio de suspensión destinado a suspender la partícula en la cámara, un dispositivo sensor de luz posicionado en o cerca del plano focal trasero de la lente colectora, o de un equivalente óptico del mismo, siendo el dispositivo 3 o sensor capaz, directa o indirectamente, de producir medidas de la fuerza óptica que actúa sobre la partícula, derivadas de las coordenadas x e y del centro de masas de la distribución de luz proyectada sobre el dispositivo sensor de luz, una lente auxiliar o de relé, posicionada entre la lente colectora y el 3 5 dispositivo sensor de luz para crear el equivalente óptico del plano focal

trasero; y una máscara que, actuando por transmisión, y colocada cerca o pegada al dispositivo sensor de luz, compensa las pérdidas por reflexión producidas en la cámara. 5 44. Sistema según la reivindicación 43, donde la lente colectora, la lente de relé, la máscara que actúa por transmisión y el dispositivo sensor de luz están integrados en un único dispositivo. 45. Sistema adaptable para su inserción en el tren óptico de un microscopio 1º óptico, configurado para atrapar con un único haz de luz una partícula suspendida en un medio de suspensión entre la cara de entrada y la cara de salida de una cámara, comprendiendo el sistema: una única lente o sistema de lentes colectoras que se emplaza en o cerca de 15 la cara de salida de la cámara de suspensión para capturar en la semiesfera superior de la partícula tanto los fotones deflectados como no deflectados por la partícula, siendo la apertura numérica de la lente colectora mayor o igual que el índice de refracción del medio de suspensión destinado a suspender la partícula en la cámara, 2 o un dispositivo sensor de luz posicionado en o cerca del plano focal trasero de la lente colectora, o de un equivalente óptico del mismo, siendo el dispositivo sensor de luz capaz, directa o indirectamente, de producir medidas de la fuerza óptica que actúa sobre la partícula, derivadas de las coordenadas x e y del centro de masas de la distribución de luz proyectada sobre el dispositivo 2 5 sensor de luz, una lente auxiliar o de relé, posicionada entre la lente colectora y el dispositivo sensor de luz para crear el equivalente óptico del plano focal trasero un filtro posicionado entre la lente colectora y el dispositivo sensor de luz para 3 o prevenir la saturación del dispositivo sensor de luz; y una máscara que, actuando por transmisión, y colocada cerca o pegada al dispositivo sensor de luz, compensa las pérdidas por reflexión producidas en la cámara. 3 5 46. Sistema según la reivindicación 45, donde la lente colectora, la lente de

relé, el filtro, la máscara que actúa por transmisión y el dispositivo sensor de luz están integrados en un único dispositivo. 47. Sistema adaptable para su inserción en el tren óptico de un microscopio óptico, configurado para atrapar con un único haz de luz una partícula suspendida en un medio de suspensión entre la cara de entrada y la cara de 5 salida de una cámara, comprendiendo el sistema: una única lente o sistema de lentes colectoras que se emplaza en o cerca de la cara de salida de la cámara de suspensión para capturar en la semiesfera superior de la partícula tanto los fotones deflectados como no deflectados por 1º la partícula, siendo la apertura numérica de la lente colectora mayor o igual que el índice de refracción del medio de suspensión destinado a suspender la partícula en la cámara, un dispositivo sensor de luz posicionado en o cerca del plano focal trasero de la lente colectora, siendo el dispositivo sensor capaz, directa o 15 indirectamente, de producir medidas de la fuerza óptica que actúa sobre la partícula, derivadas de las coordenadas x e y del centro de masas de la distribución de luz proyectada sobre el dispositivo sensor de luz; y un filtro posicionado entre la lente colectora y el dispositivo sensor de luz para prevenir la saturación del dispositivo sensor de luz. 20 48. Sistema según la reivindicación 47, donde la lente colectora, el filtro y el dispositivo sensor de luz están integrados en un único dispositivo. 49. Sistema adaptable para su inserción en el tren óptico de un microscopio 2 5 óptico, configurado para atrapar con un único haz de luz una partícula suspendida en un medio de suspensión entre la cara de entrada y la cara de salida de una cámara, comprendiendo el sistema: una única lente o sistema de lentes colectoras que se emplaza en o cerca de 3º la cara de salida de la cámara de suspensión para capturar en la semiesfera superior de la partícula tanto los fotones deflectados como no deflectados por la partícula, siendo la apertura numérica de la lente colectora mayor o igual que el índice de refracción del medio de suspensión destinado a suspender la partícula en la cámara, 3 5 un dispositivo sensor de luz posicionado en o cerca del plano focal trasero de

la lente colectora, siendo el dispositivo sensor capaz, directa o indirectamente, de producir medidas de la fuerza óptica que actúa sobre la partícula, derivadas de las coordenadas x e y del centro de masas de la distribución de luz proyectada sobre el dispositivo sensor de luz; y una máscara que, actuando por transmisión, y colocada cerca o pegada al dispositivo sensor de luz, compensa las pérdidas por reflexión producidas en 5 la cámara. 50. Sistema según la reivindicación 49, donde la lente colectora, la máscara que actúa por transmisión y el dispositivo sensor de luz están integrados en un único dispositivo. 10 51. Sistema adaptable para su inserción en el tren óptico de un microscopio óptico, configurado para atrapar con un único haz de luz una partícula suspendida en un medio de suspensión entre la cara de entrada y la cara de salida de una cámara, comprendiendo el sistema: 15 una única lente o sistema de lentes colectoras que se emplaza en o cerca de la cara de salida de la cámara de suspensión para capturar en la semiesfera superior de la partícula tanto los fotones deflectados como no deflectados por la partícula, siendo la apertura numérica de la lente colectora mayor o igual 2 o que el índice de refracción del medio de suspensión destinado a suspender la partícula en la cámara, un dispositivo sensor de luz posicionado en o cerca del plano focal trasero de la lente colectora, siendo el dispositivo sensor capaz, directa o indirectamente, de producir medidas de la fuerza óptica que actúa sobre la 25 partícula, derivadas de las coordenadas x e y del centro de masas de la distribución de luz proyectada sobre el dispositivo sensor de luz un filtro posicionado entre la lente colectora y el dispositivo sensor de luz para prevenir la saturación del dispositivo sensor de luz; y una máscara que, actuando por transmisión, y colocada cerca o pegada al 3 o dispositivo sensor de luz, compensa las pérdidas por reflexión producidas en la cámara. 52. Sistema según la reivindicación 51, donde la lente colectora, el filtro, la máscara que actúa por transmisión y el dispositivo sensor de luz están 35

integrados en un único dispositivo.