Detector de partículas.

Método de fabricación de un detector de partículas para la detección e identificación de partículas,

com-prendiendo el método las etapas de:

proporcionar un sustrato que tiene una superficie (12) de detección de partículas; y

proporcionar una pluralidad de salientes (15) que se extienden desde la superficie (12) de sustrato, estando dispuestos los salientes (15) por la superficie (12) de sustrato para definir límites de espacios (14) para recibir partículas y teniendo al menos algunos de los espacios (14) definidos por los salientes (15) diferentes tamaños,

caracterizado porque

la etapa de proporcionar una pluralidad de salientes (15) incluye usar una distribución cuasi o pseudoaleatoria para determinar las posiciones de los salientes (15) por la superficie (12) de sustrato, seleccionar posiciones para cada uno de los salientes usando un algoritmo de distribución cuasi o pseudoaleatoria, proporcionando los salientes (15) y la superficie (12) de sustrato una capa (11) de atrapamiento mediante lo cual los diferentes tamaños de los espacios (14) en la capa (11) de atrapamiento reciben selectivamente una o más partículas de manera que partículas que tie-nen dimensiones físicas diferentes quedan atrapadas con respecto al uno o más espacios (14) sobre la superficie (12) de detección de partículas que reciben la partícula.

Detector de partículas.

Campo técnico

La presente invención se refiere al campo de la detección de partículas y, en particular, a un detector de partículas novedoso adaptado para su uso en la detección de partículas que incluyen, pero no se limitan a, compuestos biológicos, partículas no biológicas tales como polvo y fibras y organismos tales como bacterias y virus. La presente invención se refiere adicionalmente a un método de fabricación de un detector de partículas de este tipo.

Antecedentes de la técnica Uno de los métodos actuales para detectar partículas orgánicas e inorgánicas se basa en el uso de canales en combinación con un medio de detección para detectar la presencia de una partícula. Cuando una partícula queda atrapada en el canal, una o más propiedades físicas del medio de detección se ve afectada. Por tanto, en el documento WO 2005/071393 se describe un dispositivo de detección de partículas en el que un microcanal de fluido se proporciona en un sustrato. Se proporcionan múltiples sitios de atrapamiento de partículas dentro del microcanal con sustancias de atrapamiento específicas de partículas proporcionadas sobre las superficies del microcanal en cada sitio de atrapamiento. Las partículas atrapadas se identifican usando, por ejemplo, etiquetas fluorescentes que se unen a las partículas atrapadas.

De manera similar, se conocen chips de detector biológico en los que una disposición de sondas oligonucleotídicas, por ejemplo, se inmovilizan en un sustrato plano tal como el que se describe en el documento US 5861242. La superficie del chip de detector se expone entonces a una muestra, que puede contener las partículas biológicas de interés, y cuando las partículas biológicas están presentes éstas quedan atrapadas mediante unión a las sondas oligonucleotídicas. Aquí también, se usan etiquetas ópticamente activas para unirse con las partículas biológicas atrapadas, para los fines de identificación.

El documento US 2005/0190058 da a conocer un colector de partículas que comprende un sustrato con salientes distribuidos aleatoriamente.

También se conocen detectores para su uso en la identificación de la presencia de iones en una disolución de muestra en masa tal como el sensor de transistor de efecto de campo (FET) sensible a iones descrito en el documento WO 2005/073706.

Estas disposiciones de detector conocidas tienen la desventaja de que están diseñadas intrínsecamente para ser altamente sensibles a partículas biológicas específicas e insensible a todas las demás. Sin embargo, con frecuencia, se desea la detección de muchas partículas diferentes. Existe, por tanto, la necesidad percibida de un detector que pueda identificar la presencia de varias partículas, especies químicas u organismos biológicos diferentes en una muestra.

En un artículo de Günther Zeck, et al. titulado “Noninvasive neuroelectronic interfacing with synaptically connected snail neurons immobilized on a semiconductor chip” publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences of USA vol. 98, nº. 18, 28 de agosto de 2001 se describe un chip de semiconductor que tiene una serie de varillas dispuestas de manera regular que forman vallas de varillas para inmovilizar neuronas de caracol individuales.

Descripción de la invención Un objeto de la presente invención es proporcionar un detector de partículas que sea más flexible que los conocidos en la técnica anterior porque está adaptado para poder detectar la presencia en su entorno inmediato de más de un tipo de partículas o especies químicas. A este respecto ha de entenderse que el término partícula pretende abarcar cualquier molécula, organismo u otro cuerpo físico.

Por tanto, la presente invención proporciona un detector de partículas según la reivindicación 6 o la reivindicación 8. El detector de partículas comprende un sustrato que tiene una superficie de detección de partículas y una pluralidad de salientes que se extienden desde la misma, estando dispuestos los salientes para definir espacios entre los mismos para recibir partículas, caracterizado porque los salientes están dispuestos de manera cuasi o pseudoaleatoria sobre la superficie de detección de partículas.

En una realización preferida los salientes están dispuestos de manera cuasi o pseudoaleatoria por la superficie de detección de partículas con una distribución dimensional fractal y la densidad promedio de los salientes puede variar por la superficie de detección de partículas con respecto a al menos uno de los ejes de la superficie de detección de partículas.

En una realización, la superficie de detección de partículas se proporciona en una primera capa de sustrato y se proporciona una segunda capa de sustrato para detectar la presencia de partículas próximas a o en contacto con la superficie de detección de partículas. La capa de detección puede comprender una disposición de transistores de efecto de campo de detección de carga de puerta expuesta y de manera ideal los salientes están aislados eléctricamente con respecto a la superficie de detección de partículas. Además, pueden proporcionarse medios para aplicar un potencial de tensión por la superficie de detección de partículas.

El detector está adaptado para discriminar entre una gama de partículas que tienen tamaños que oscilan entre por encima de 10 nm y 10 !m o más.

En un segundo aspecto la presente invención proporciona un método de fabricación de un detector de partículas según la reivindicación 1. El método comprende las etapas de: proporcionar un sustrato que tiene una superficie de detección de partículas; proporcionar una pluralidad de salientes que se extienden desde la superficie de detección de partículas, estando dispuestos los salientes para definir espacios entre los mismos para recibir partículas, caracterizado porque los salientes están dispuestos de manera cuasi o pseudoaleatoria sobre la superficie de detección de partículas.

De manera ideal, el sustrato se graba para formar la pluralidad de salientes y los salientes están dispuestos de manera aleatoria por la superficie de detección de partículas con una distribución dimensional fractal.

En una realización preferida la densidad promedio de los salientes se varía por la superficie de detección de partículas con respecto a al menos uno de los ejes de la superficie de detección de partículas.

Por tanto, con la presente invención como resultado de la disposición cuasi o pseudoaleatoria de los salientes por la superficie del detector, y especialmente en combinación con una variación en su densidad, el detector puede distinguir partículas de muchas formas y tamaños diferentes. Además, el detector puede discriminar entre partículas sin la necesidad de unirse a o etiquetar las partículas usando colorantes o compuestos biológicamente activos como anticuerpos.

Breve descripción de los dibujos Ahora se describirán realizaciones de la presente invención, sólo a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 es una ilustración esquemática de una sección pequeña de un detector de partículas según la presente invención;

la figura 2 muestra esquemáticamente un FET para su uso con el detector de partículas de la figura 1;

la figura 3 muestra un ejemplo de curvas de Hilbert y Hilbert II de cuadrícula cuadrada (del orden de 1 a 4 y del orden de 1 a 3 respectivamente) ;

la figura 4 ilustra las posiciones de dedos por la superficie de un detector de partículas de muestra según la presente invención;

la figura 5 ilustra tres partículas en 2D artificiales a modo de ejemplo para su uso para analizar el rendimiento del detector de partículas de la figura 4;

la figura 6 ilustra ubicaciones en las que la partícula ‘A’ puede quedar atrapada entre dedos sobre la superficie del detector de la figura 4;

la figura 7 ilustra ubicaciones en las que la partícula ‘B’ puede quedar atrapada entre dedos sobre la superficie del detector de la figura 4;

la figura 8 ilustra ubicaciones en las que una cualquiera o más de las tres partículas en 2D artificiales pueden quedar atrapada entre dedos sobre la superficie del detector de la figura 4;

la figura 9 es una vista en despiece ordenado de una región del detector de partículas de la figura 4 que muestra sólo los dedos, sólo el confinamiento de partículas ‘A’ y los dedos y el confinamiento de partículas ‘A’ conjuntamente; la figura 10 es una vista en despiece ordenado de una región del detector de partículas de la figura 4 que muestra sólo los dedos, sólo el confinamiento de... [Seguir leyendo]

1. Método de fabricación de un detector de partículas para la detección e identificación de partículas, comprendiendo el método las etapas de:

proporcionar un sustrato que tiene una superficie (12) de detección de partículas; y

proporcionar una pluralidad de salientes (15) que se extienden desde la superficie (12) de sustrato, estando dispuestos los salientes (15) por la superficie (12) de sustrato para definir límites de espacios (14) para recibir partículas y teniendo al menos algunos de los espacios (14) definidos por los salientes (15) diferentes tamaños,

caracterizado porque la etapa de proporcionar una pluralidad de salientes (15) incluye usar una distribución cuasi o pseudoaleatoria para determinar las posiciones de los salientes (15) por la superficie (12) de sustrato, seleccionar posiciones para cada uno de los salientes usando un algoritmo de distribución cuasi o pseudoaleatoria, proporcionando los salientes (15) y la superficie (12) de sustrato una capa (11) de atrapamiento mediante lo cual los diferentes tamaños de los espacios

(14) en la capa (11) de atrapamiento reciben selectivamente una o más partículas de manera que partículas que tienen dimensiones físicas diferentes quedan atrapadas con respecto al uno o más espacios (14) sobre la superficie

(12) de detección de partículas que reciben la partícula.

2. Método según la reivindicación 1, en el que se graba el sustrato para proporcionar la pluralidad de salientes (15) .

3. Método según la reivindicación 1 ó 2, en el que la distribución cuasi o pseudoaleatoria usada para determinar las posiciones de los salientes (15) se aplica a una trayectoria dimensional 1, 2, o fractal.

4. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que se aplica una función de modulación a la distribución cuasi o pseudoaleatoria de modo que varía la densidad promedio de los salientes (15) por la superficie (12) de detección de partículas con respecto a al menos uno de los ejes de la superficie (12) de detección de partículas.

5. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que se varía la altura y/o densidad de los salientes (15) .

6. Dispositivo que comprende un sustrato que tiene una superficie (12) de detección de partículas y una pluralidad de salientes (15) que se extienden desde la misma, estando dispuestos los salientes (15) por la superficie

(12) de sustrato para definir los límites de los espacios (14) para recibir partículas,

caracterizado porque los salientes (15) están dispuestos por la superficie (12) de detección de partículas según una distribución cuasi o pseudoaleatoria, formando los salientes (15) y la superficie (12) de sustrato una capa (11) de atrapamiento, y

comprendiendo además el dispositivo una capa (13) de detección para detectar e identificar partículas próximas a o en contacto con la superficie (12) de sustrato, comprendiendo la capa (13) de detección:

(i) una disposición de transistores (16) de efecto de campo de detección de carga de puerta expuesta,

(ii) una disposición de diodos emisores de luz incrustados en la superficie (12) de detección de partículas, o

(iii) una cuadrícula de tablero de ajedrez metalizada,

mediante lo cual el dispositivo es un detector (10) de partículas adaptado para su uso en la detección e identificación de partículas, recibiendo selectivamente los diferentes tamaños de los espacios (14) en la capa (11) de atrapamiento una o más partículas que se detectan mediante la capa (13) de detección de manera que las partículas que tienen dimensiones físicas diferentes se identifican con respecto al uno o más espacios sobre la superficie (12) de detección de partículas que recibe la partícula.

7. Dispositivo según la reivindicación 6, en el que la disposición de transistores (16) de efecto de campo de detección de carga de puerta expuesta comprende un electrodo de referencia con tensión constante o variable.

8. Dispositivo que comprende un sustrato que tiene una superficie (12) de detección de partículas y una pluralidad de salientes (15) que se extienden desde la misma, estando dispuestos los salientes (15) por la superficie

(12) de sustrato para definir los límites de los espacios (14) para recibir partículas

caracterizado porque los salientes (15) están dispuestos por la superficie (12) de detección de partículas según una distribución cuasi o pseudoaleatoria, formando los salientes (15) y la superficie (12) de sustrato una capa (11) de atrapamiento, y

comprendiendo además el dispositivo un detector remoto que es un microscopio de sonda de barrido o láser,

mediante lo cual el dispositivo es un detector de partículas adaptado para su uso en la detección e identificación de partículas, recibiendo selectivamente los diferentes tamaños de los espacios (14) en la capa (11) de atrapamiento una o más partículas que se detectan mediante el detector remoto de manera que las partículas que tienen dimensiones físicas diferentes se identifican con respecto al uno o más espacios sobre la superficie (12) de detección de partículas que recibe la partícula.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 6 a 8, en el que los salientes (15) están dispuestos por la superficie (12) de detección de partículas según una distribución cuasi o pseudoaleatoria en una trayectoria dimensional 1, 2, o fractal.

10. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, en el que varía la densidad promedio de los salientes (15) por la superficie (12) de detección de partículas con respecto a al menos uno de los ejes de la superficie (12) de detección de partículas.

11. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10, en el que varía la altura y/o la densidad de los salientes (15) .

12. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 11, estando adaptado el dispositivo para discriminar entre una gama de partículas que tienen tamaños por encima de los 10 nm.

13. Uso del dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 12, en el que el dispositivo está adaptado para su uso con un microscopio de sonda de barrido o un láser para la detección remota de la fuente de luminiscencia o ionización espacial y la identificación de partículas en espacios (14) .