EP4031768A1 - Pumping system in the lab-on-a-chip field - Google Patents

Pumping system in the lab-on-a-chip field

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Publication number
EP4031768A1
EP4031768A1 EP20771756.2A EP20771756A EP4031768A1 EP 4031768 A1 EP4031768 A1 EP 4031768A1 EP 20771756 A EP20771756 A EP 20771756A EP 4031768 A1 EP4031768 A1 EP 4031768A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
membrane
magnetic field
fluid
wall
rotating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20771756.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Victor VIEILLE
Thibaut Devillers
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut Polytechnique de Grenoble
Universite Grenoble Alpes
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut Polytechnique de Grenoble
Universite Grenoble Alpes
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Institut Polytechnique de Grenoble, Universite Grenoble Alpes filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP4031768A1 publication Critical patent/EP4031768A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/0009Special features
    • F04B43/0018Special features the periphery of the flexible member being not fixed to the pump-casing, but acting as a valve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/0009Special features
    • F04B43/0027Special features without valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B43/04Pumps having electric drive

Definitions

  • the present invention relates to a system for pumping a fluid and a method of implementing this system.
  • the invention relates to a system for pumping a fluid in the field of lab-on-a-chip applications.
  • Controlled handling of fluids by pumps is necessary in many fields. For example, such controlled manipulation is implemented in the field of labs on a chip. This area consists of miniaturizing laboratory functions on a chip.
  • systems are typically used to pump and control the flow and pressure of fluids circulating inside the chip in order in particular to be able to perform various functions such as powder dissolution or contacting several fluids. and mixing them, for example to analyze a sample in order to assay a desired substance.
  • the fluid drive system can be more or less integrated depending on the need and the existing solutions.
  • the pumping can be done by a system completely external to the chip, such as for example a syringe pump system with its syringe, a conventional peristaltic pump system, a system using the difference in height making it possible to use the force of gravity, or a pneumatic pressure control system exerting air pressure on the fluid to be injected.
  • These systems require the fluid to pass between the exterior of the chip and the interior, which involves making watertight connections between the chip and external equipment.
  • Electrokinetic or magnetokinetic forces acting directly on the liquid can be used, including electroosmotic forces, but flow control is complex, the force depends on the fluid used, and fluids can be chemically affected and denatured. Centrifugal force is used in particular on rotating chips, but as the chip rotates, it is complicated to simultaneously perform certain actions such as a measurement or an injection, moreover the pumping cannot be done continuously.
  • these sources include several small electromagnets integrated into a support.
  • such pumps have drawbacks related in particular to the fact that the electromagnets encumber the support and heat by the Joule effect near the pumped liquid.
  • the integration of electromagnets is expensive and the size of the wavelets is limited in miniaturization. It is also necessary to have a contact connection with an electrical source and a control circuit to modulate each electromagnet. This is why this type of pump is not suitable for labs on chips.
  • an object of the invention relates to a system for pumping a fluid, the system comprising:
  • a pump comprising: an inlet and an outlet for respectively introducing and extracting the fluid capable of being pumped, a flexible membrane having two opposite surfaces, the membrane comprising a spatially rotating permanent magnet structure, a rigid support means on which is fixed at least part of one of said surfaces of the membrane,
  • a source of a magnetic field capable of generating a driving magnetic field at the location where the membrane is located, said driving magnetic field having a substantially homogeneous orientation, the membrane being capable of being deformed, under the effect of the driving magnetic field, according to an undulation having alternately one or more concave parts and one or more convex parts, the undulation being capable of moving under the effect of the driving magnetic field, the fluid capable of being pumped between the inlet and the outlet located at least between one of said membrane surfaces and the support means.
  • fluid is meant, within the meaning of the present invention, a gas, a liquid or a mixture of gas and / or liquid.
  • flexible membrane is meant, within the meaning of the present invention, a membrane capable of being deformed in a reversible and elastic manner, and of which the Young's modulus is sufficiently low for the magnetic stresses applied in the membrane to be sufficient. to generate the deformation of the membrane.
  • the Young's modulus can for example be between 100kPa and 1GPa.
  • spatially rotating permanent magnet structure is meant, within the meaning of the present invention, a magnetization structure consisting of a juxtaposition of elementary zones, these elementary zones having a variation of rotating magnetization along the axis. the desired displacement of the ripple.
  • the term "elementary zone” is defined as being a volume portion of the membrane, in particular the part of the membrane free to deform and to create the corrugation, over its thickness and its width and whose length is limited to twice the length of the membrane. '' membrane thickness, b.
  • the membrane is partitioned into elementary zones Z n , n being the index numbering the consecutive elementary zones one after the other in the increasing direction of their scrolling from left to right for an observer looking at a membrane placed horizontally in section along the PP section plane, also called the magnetic plane of rotation of the membrane, the lower surface of which is located on the bottom side of the membrane, the PP plane being the plane perpendicular to the membrane and containing the ES axis (Input to Output) corresponding to the desired axis of displacement of the corrugation, c.
  • a n the average magnetization of the elementary zone Z n projected onto the plane PP, d.
  • O n the oriented angle belonging to [-TT, TT] representative of the angle between A n and A n + 1 , e. it is then considered that the permanent magnetization structure is spatially rotating if the following two conditions are met: i. for all n, O n is positive, or for all n, O n is negative.
  • magnetic pattern any part of a membrane corresponding to a magnetization carrying out a turn, ie the smallest part such that the sum of O n is greater than 2 * TT .
  • the length of the magnetic pattern in the direction of rotation of the magnetization that is to say the period of spatial rotation of the magnetization of the membrane, is then called “length of the pattern”.
  • plane of magnetic rotation of the membrane is meant, within the meaning of the present invention, a plane perpendicular to a spatial axis of rotation of the rotating magnetization of the membrane.
  • the magnetisability of the membrane is obtained by any means known to those skilled in the art. For example, this character comes from a mixture of magnetizable magnetic particles and a flexible polymer during the manufacture of the membrane.
  • the membrane is magnetized by any method known to those skilled in the art to form the rotating magnet structure.
  • temporally rotating driving magnetic field is meant, within the meaning of the present invention, a magnetic field whose orientation is in rotation in space, this rotation being able to be continuous or discontinuous.
  • a driving magnetic field B is a "temporally rotating driving magnetic field”
  • the following protocol is followed: a. one defines the term “temporal elementary zone” as being a portion of time which allows a notable dynamic evolution of the membrane allowing it to pass from its initial strain to its equilibrium strain when it is subjected to a change of stress, b . time is partitioned into temporal elementary zones Zt n , n being the index numbering the consecutive temporal elementary zones in the direction of the passage of time, c. we denote by B n the magnetic field B averaged over Zt n and projected onto the plane PP, d.
  • Ob n the oriented angle belonging to [-TT, TT] which measures the angle going from Bn to Bn +1 , e. It is then considered that the magnetic driving field is temporally rotating if the following two conditions are fulfilled: for all n, Ob n is positive, or else for all n, Ob n is negative.
  • B rotates in the trigonometric direction
  • Ob n is negative
  • B rotates in the anti-trigonometric direction for all n, the absolute value of Ob n + Ob n + i is less than TT / 2
  • the term “temporally rotating driving magnetic field having a substantially homogeneous orientation” is understood to mean, within the meaning of the present invention, a magnetic field the orientation dispersion of which is less than 45 ° over the region of the magnetic pattern of the membrane. .
  • the quantity mBT 2 / (Eh 2 ) must be greater than 0.01; where m is the average of the intensity of the magnetization in the membrane (for example in A / m), B the intensity of the magnetic field generated by the source in the membrane (for example in T), E the modulus d 'Young (for example in Pa), h the thickness of the membrane (for example in m) and T the period of spatial rotation of the magnetic pattern of the membrane (for example in m).
  • the average intensity of the magnetization in the membrane m can be between 10kA / m and 1000kA / m, advantageously between 100kA / m and 500kA / m, even more advantageously between 200kA / m and 400kA / m.
  • the intensity of the magnetic field B at the level of the pump can be between 10mT and 1T, advantageously between 50mT and 500mT, even more advantageously between 70mT and 150mT
  • the magnetization structure can be defined by a period of spatial rotation between 20pm and 2cm, preferably between 50pm and 1cm, even more preferably between 500pm and 5mm, even more preferably between 1mm and 3mm.
  • the Young E modulus can be between 100kPa and 1GPa, advantageously between 500kPa and 500MPa, even more advantageously between 900kPa and 5MPa.
  • the membrane may have a thickness of between 5 pm and 1cm, advantageously between 50 pm and 300 pm, even more advantageously between 100 pm and 200 pm.
  • the pump has a reduced thickness in order to then allow efficient integration into any chip for example.
  • the pumping function is entirely performed by a membrane without it being necessary to use one or more valves.
  • the pumping function is ensured by the creation and translation of separate chambers, each of these chambers being formed by the application of the temporally rotating driving magnetic field.
  • the direction of pumping can be chosen according to the direction of rotation of the magnetic field.
  • two membranes located in the same rotating magnetic driving field will be able to see the displacement of their corrugation take place in opposite directions if the orientation of the strong and weak surfaces of the membranes is opposite.
  • the system makes it possible to perform pumping which is not susceptible to bubble phenomena insofar as this system is capable of pumping both a liquid and a gas.
  • the system according to the invention it should be noted that it is possible to modify the flow rate or the direction of circulation of the fluid located in the pump by modulating only the speed and the direction of rotation of the magnetic field d 'rotating drive.
  • the invention also has the advantage of not necessarily giving off heat by the Joule effect near the pumped liquid because on the one hand it is possible to use a permanent magnet rather than electromagnets to generate the driving field, and on the other hand, even in the case where it is an electromagnet, it is possible to place them at a distance from the channel to avoid heating it.
  • a projection of the driving magnetic field on the plane of magnetic rotation of the membrane can be capable of being temporally rotating.
  • the driving magnetic field can be entirely included in the plane of magnetic rotation of the membrane.
  • At least one or more of the convex parts may be liable to be in contact with the support means and at least one or more of the concave parts may be liable not to be in contact with the support so as to allow the formation of one or more chambers between one of said surfaces of the membrane and the support means, these chambers being capable of receiving a fluid, and the displacement of the corrugation making it possible to create the displacement of the chambers and therefore of fluid movement between inlet and outlet.
  • one or more of the convex parts being in contact with the support means within the meaning of the present invention, is meant a part at least of one or more of the tops of the convex parts in contact with the support means.
  • the temporally rotating driving magnetic field may further have a minimum gradient of 1T / m and a substantially homogeneous gradient orientation.
  • the temporally rotating training magnetic field may further have a minimum gradient of 1 T / m and a constant gradient orientation over time.
  • the membrane when the temporally rotating driving magnetic field has a minimum gradient of 1 T / m, a substantially homogeneous gradient orientation and a constant gradient orientation over time, the membrane can be positioned so that the gradient is oriented from the weak surface to the strong surface, knowing that: when the spatially rotating permanent magnet structure of the membrane rotates counterclockwise from left to right, the strong surface denotes the upward exposed surface and the weak surface denotes the downward exposed surface, and when the structure The spatially rotating permanent magnet of the membrane rotates, from left to right, in the counter-trigonometric direction, the strong surface denotes the surface exposed downwards and the weak surface denotes the exposed surface upwards.
  • the pump and the source of a magnetic field may not be in contact.
  • no hardware connection is necessary between the membrane and the source of a magnetic field, which allows the pump to be activated remotely: the source being outside a chip that may include the pump.
  • the membrane can comprise a polymer and a magnetic material, the magnetic material comprising the magnetic particles allowing the structuring of magnetization. Even more preferably, the membrane can be biocompatible.
  • the system may further comprise a rigid wall fixed to at least part of the perimeter of the other of said surfaces of the membrane and spaced from the membrane by a distance d sufficient to allow undulation and to allow contact between the concave parts and the wall.
  • the system may comprise a rigid wall fixed to at least part of the perimeter of the other of said surfaces of the membrane and spaced from the membrane by a distance of sufficient to allow corrugation and to avoid contact between the concave parts and the wall.
  • rigid wall fixed to at least part of the perimeter of the other of said surfaces of the membrane within the meaning of the present invention, is meant at least part of the perimeter of the other of said surfaces of the immobile membrane by relative to the rigid wall and connected to it directly or indirectly.
  • the wall may include an orifice through which a controlled pressure is applied between the wall and the membrane.
  • a controlled pressure is applied between the wall and the membrane.
  • the membrane may have two through orifices, each located at its ends so that the fluid capable of being pumped is also located between the other of said surfaces of the membrane and the wall.
  • the pump is then arranged so that the fluid circulates both between the membrane and the support means and between the membrane and the wall in order to increase the flow rate and the regularity of the circulation of the fluid in the pump.
  • the pump since the fluid circulates on either side of the diaphragm, the pump is only influenced by the pressures at the inlet and outlet of the pump, free from ambient pressure. Its flow rate and its regularity are therefore improved.
  • the wall may further comprise a second inlet and a second outlet for respectively introducing and extracting a fluid capable of being pumped which is also located between the other of said surfaces of the membrane and the wall.
  • the fluid capable of circulating between the other surface of the membrane and the wall may either be the same as that capable of circulating between one of said surfaces of the membrane and the support means, or be different.
  • the inlet of the support means and the second inlet of the wall are connected by a channel. The same is true for the exit from the support means and the second exit from the wall.
  • the pump is only influenced by the pressures at the inlets and outlets of the pump, freeing itself from the ambient pressure. Its flow rate and its regularity are therefore also improved.
  • the support means and / or the rigid wall can be transparent so as to be able to observe the various chambers formed by the corrugation and / or to allow only desired and predefined radiations to pass.
  • the support means and / or the wall can comprise a measuring device (such as a sensor) and / or an actuator which can be directly in contact with the fluid.
  • system according to the invention can also be used in fields such as compressors, vacuum pumps, the circulation of electrolytes in a cell, the driving of coolant.
  • Another object relates to a method of implementing a system described above and comprising the following steps: a) interaction between the driving magnetic field originating from the source and the magnetization structure permanent position of the membrane so as to create stresses in the membrane generating a static deformation of the membrane following an undulation alternately presenting one or more concave parts and one or more convex parts, b) rotation of the driving magnetic field so as to displace the constraints in the membrane to move the corrugation in an orientation defined according to the direction of rotation of the driving magnetic field, c) displacement of the fluid between the inlet and the outlet, the fluid being included at least in one of the concave parts delimited by the membrane and the support means.
  • step b) of rotation can be carried out by rotating a permanent magnet.
  • the gradient can be directed from the weak surface to the strong surface of the membrane.
  • the present invention has many advantages capable of solving laboratory-on-chip problems, but is not limited to them.
  • a multitude of other applications are possible, such as the circulation of electrolytes in an electric cell, the distribution or the dosage of fluid products (for example of medicament), the creation of vacuum or overpressure in containers by example for their conservation, the circulation of a cooling liquid on an electronic card.
  • fluid products for example of medicament
  • the circulation of a cooling liquid on an electronic card It is also conceivable to implant the pump in a biological medium such as the human body to release a drug or to withdraw / transfer a fluid.
  • FIG 1 shows a system according to an embodiment according to the invention
  • FIG. 1 represents a membrane comprising a spatially rotating permanent magnetization structure according to one embodiment according to the invention
  • FIG. 3A represents the reaction of the membrane according to an embodiment according to the invention to the driving magnetic field
  • FIG 3B shows the reaction of the membrane according to an embodiment according to the invention to the driving magnetic field
  • FIG 3C shows the reaction of the membrane according to one embodiment according to the invention to the driving magnetic field
  • FIG 4A shows a top view of a system (hereinafter referred to as the first system) according to a first embodiment according to the invention
  • FIG 4B shows a sectional view of the system according to the first embodiment according to the invention when it is activated
  • FIG 4C shows a sectional view of the system according to the first embodiment according to the invention when the latter is activated
  • FIG 4D shows a sectional view of the system according to the first embodiment according to the invention when the latter is activated
  • FIG 4E shows a sectional view of the system according to the first embodiment according to the invention when it is activated
  • FIG 5 shows a sectional view of a system (hereinafter referred to as the second system) according to a second embodiment according to the invention
  • FIG 6 shows a sectional view of a system (hereinafter referred to as the third system) according to a third embodiment according to the invention
  • FIG 7 shows a sectional view of a system (hereinafter referred to as the fourth system) according to a fourth embodiment according to the invention
  • FIG 8 shows a sectional view of a system (hereinafter referred to as the fifth system) according to a fifth embodiment according to the invention
  • FIG 9 shows a sectional view of a system (hereinafter referred to as the sixth system) according to a sixth embodiment according to the invention
  • FIG 10 shows a sectional view of a system (hereinafter referred to as the eighth system) according to an eighth embodiment according to the invention.
  • Figure 1 shows a system according to an embodiment according to the invention. This system includes:
  • a pump 1 through which at least one fluid can circulate between an inlet E and an outlet S, and
  • a source 2 of a magnetic field capable of generating in a membrane 100 a temporally rotating driving magnetic field 2A, exhibiting a minimum gradient of 1 T / m and an orientation of the gradient which is substantially spatially homogeneous in the membrane 100 and of which the orientation of the gradient is constant over time
  • this source 2 being for example a permanent magnet set in rotation but can also be any source known to those skilled in the art.
  • FIG. 1 One can observe, in Figure 1, the lines of the magnetic driving field 2A from the source 2.
  • the magnetic driving field is generated by a local source located near the pump 1, in particular from its membrane 100, a completely advantageous situation by virtue of its simplicity of implementation.
  • this source 2 of a magnetic driving field can, for example, be a set of electromagnets or a permanent magnet rotated on itself.
  • FIGS 2A and 2B illustrate at least in part a spatially rotating permanent magnetization structure of the membrane 100.
  • a magnetic pattern having a period of spatial rotation T, in the membrane 100 so that the membrane 100 can undulate under the effect of the magnetic field.
  • this pattern is given only as an indication and the period of spatial rotation T can vary depending on the desired applications so as to have ripples of greater or lesser periods.
  • the spatially rotating permanent magnet structure of FIG. 2 which shows an example of a magnetic pattern of the membrane 100: a. the term “elementary zone” is defined as being a volume portion of the membrane 100, b. the membrane 100 is partitioned into elementary zones Z n , in the example of FIG.
  • the permanent magnetization structure is spatially rotating because for all n (0 ⁇ n ⁇ 15), O n is positive, the surface exposed towards the top of the membrane 100 is the strong surface 10011 and the exposed surface towards the bottom of the membrane 100 is the weak surface 10012, and for all n, the absolute value of O n + O n + i is approximately equal to p / 4, and the magnetization makes at least one revolution, that is to say that the sum over all n, of a period of spatial rotation T, of the O n is at least 2 * TT.
  • FIGs 3A, 3B and 3C illustrate the reaction of the membrane 100 of the pump 1 of Figure 1 to the driving magnetic field 2A which is applied to it so that a fluid chamber F circulates through of pump 1 between inlet E and outlet S.
  • the driving magnetic field rotates in the anti-trigonometric direction, the strong surface 10011 of the membrane 100 being located upwards, then the displacement of the ripple is to the left.
  • the magnetic force 100B promotes the deformation of the couple 100A, as can be seen on the example illustrated in figure 3B (membrane 100 + gradient 2B), where the magnetic force 100B F m has been indicated by arrows superimposed on the deformation of the torque 100A in figure 3A, F m both to drive the maximum altitude points of the membrane 100 towards the strong surface 10011 (or upwards), and the minimum altitude points towards the weak surface 10012 (or downwards).
  • the magnetic force 100B favors the deformation of the couple 100A, as can be seen on the example illustrated in figure 3C (membrane 100 + gradient 2B, where the magnetic force 100B F m has been indicated by arrows superimposed on the deformation of the torque 100A in figure 3A: F m both to drive the points of maximum altitude of the membrane 100 towards the weak surface 10012 (or down), and the minimum altitude points towards the strong surface 10011 (or up).
  • FIGS 4A, 4B, 4C, 4D and 4E show a pump according to a first system according to a first embodiment according to the invention, the pump comprising: an inlet E and an outlet S for respectively introducing and extracting the fluid. of the pump, a flexible diaphragm 100 having an upper surface 102 and a lower surface 104, the diaphragm 100 comprising a spatially rotating permanent magnet structure, and a rigid support means 200 on which is fixed at least part of the perimeter of the pump. lower surface 104 of membrane 100.
  • the source of the magnetic field then generates the driving magnetic field at the location where the membrane 100 is located.
  • the projection of the driving magnetic field onto a plane of magnetic rotation PP of the membrane 100, having an orientation substantially homogeneous and having temporally rotating components in the magnetic plane of rotation PP, is capable of being temporally rotating.
  • the driving magnetic field can also be entirely included in the plane of magnetic rotation PP of the membrane 100.
  • the driving magnetic field and the permanent magnetization structure interact so as to create stresses in the membrane 100 to generate a static deformation of the membrane 100 following an undulation alternately presenting one or more concave parts and a or more convex parts. In this way, the rotation of the driving magnetic field applied to the membrane 100 allows the displacement of the stresses in the membrane 100 to move the corrugation in an orientation defined by the direction of rotation of the driving magnetic field.
  • the inputs and outputs of this first embodiment of the system according to the invention are produced by the creation of holes made in the support means 200, by infiltration through the support means 200, or by the introduction of channels arranged between the membrane 100 and the support means 200. The same is true for the other embodiments of the system according to the invention.
  • the support means 200 makes it possible to enhance the undulatory movement of the membrane 100 to transport the fluid.
  • the support means 200 can comprise glass, silicon, PDMS, PMMA, COP, polycarbonate, polyimide, PVC or even PE.
  • This source of magnetic field can, for example, be a rotating cylindrical magnet or comprise electric coils placed near the pump, but without contact or connection with it.
  • the source can also include an electromagnet, a non-cylindrical magnet or Halbach cylinder, a cylindrical or non-cylindrical magnet associated with a direct current motor or with one or more electric coils.
  • part of the convex parts therefore parts of the lower surface 104 of the membrane 100, are in contact with the support means. 200 so that one or more of the concave parts contain a volume of fluid, or fluid chamber, the volume of fluid being able to move on the support means 200 between the inlet E and the outlet S during movement of the ripple.
  • the membrane 100 comprises a mixture comprising a polymer and a magnetic material.
  • the mixture is a homogeneous mixture of a flexible polymer, such as PDMS, latex, or even silicone, with the powder of a hard magnetic material having, for example, a particle size of 30 ⁇ m, such as an NdFeB powder or else such as a ferrite powder.
  • a biocompatible membrane composed of biomaterials.
  • this membrane 100 can be manufactured as indicated below. Once the mixture has been spread and polymerized and then cut according to the shape of the support means 200 on which it will be placed for example, the membrane obtained is magnetized so as to have a spatially rotating permanent magnetization capable of causing the corrugation in the membrane 100 by the the action of the temporally rotating driving magnetic field on the magnetization of the membrane 100. The membrane 100 then has sufficient flexibility to allow the creation of the ripple.
  • the membrane 100 manufactured as indicated above may have a magnetization structure defined by a period of spatial rotation T approximately equal to 1.10 -3 m, exhibiting a Young's modulus E approximately equal to 1.10 5 Pa and a thickness h approximately equal to 1.10 -4 m.
  • the average of the intensity of the magnetization m in the membrane can be approximately equal to 1.10 5 A / m
  • the intensity of the magnetic field B generated by the source of the magnetic field in the membrane 100 can be approximately equal to 1.10 2 T.
  • the heart of the pump rests in particular on a flexible membrane 100 with a spatially rotating permanent magnet.
  • the low-cost membrane 100 can therefore, in the field of lab-on-a-chip, easily be placed in a chip directly during manufacture and therefore operate in a device isolated from the pump power source.
  • the pump can then be activated through rigid elements simply by positioning it close to the source of the magnetic field.
  • the pump can be implanted in a body or a biological medium while the source of the magnetic field can itself be located outside.
  • FIG. 4A represents a top view of the pump included in the system according to the first embodiment.
  • the fixing means 502 used to fix the perimeter of the lower surface 104 of the membrane 100 to the rigid support means 200 can be all those known to those skilled in the art and allowing the pump to be sealed.
  • Figure 4B illustrates the state of the pump when no magnetic field is applied to it.
  • FIGS. 4C, 4D and 4E illustrates the state of the pump when the magnetic field is applied to it. It can be noted that in FIGS. 4C, 4D and 4E is connected to the inlet E a volume of fluid that it is desired to transmit to the outlet S.
  • the pressure applied to the inlet E of the pump can be of approximately 1013 hPa, that at the outlet S of approximately 1063 hPa, and that of the outer side of the membrane 100 (in contact with the upper surface 102) of 1013 hPa.
  • each of these concave parts, or pocket or chamber can contain a predefined volume of fluid of between 10 nL and 1 mL, for example 1 pL, which is in particular a function of the geometric characteristics of the pump 1.
  • the flow rate of fluid circulating in the pump according to the first embodiment varies as a function of the application of the magnetic field, and in particular of the speed of rotation of the magnetic field. Each time the magnetic field makes one full rotation, the ripple moves by the period of spatial rotation of the magnetic pattern.
  • the pump of this second embodiment differs from that of the first embodiment in that it further comprises a rigid wall 300 fixed to at least part of the perimeter of the upper surface 102 of the membrane 100 and spaced from the membrane 100 by a distance d sufficient to allow corrugation and to allow contact between the concave parts and the wall 300.
  • This distance d can be between 10 ⁇ m and 1 cm.
  • the rigid wall 300 is fixed to the perimeter of the upper surface 102 of the membrane 100 using fixing means 504 known to those skilled in the art similar to those used for fixing the perimeter of the membrane 100 to the support means. 200.
  • the rigid wall 300 comprises an orifice 302, but could include several (not illustrated in the figures), through which a controlled pressure is applied between the wall 300 and the membrane 100. This pressure is brought by for example by the introduction through the orifice 302 of a gas or a fluid.
  • the pump comprises a rigid wall 300 fixed to at least part of the perimeter of the upper surface 102 of the membrane 100 and spaced from the membrane 100 by a distance of sufficient to, at the difference from the pump of the second mode, to allow the corrugation and to avoid contact between the concave parts and the wall 300.
  • the rigid wall 300 is fixed to the perimeter of the upper surface 102 of the membrane 100 using means fixing 504 known to those skilled in the art similar to those used for fixing the perimeter of the membrane 100 to the support means 200.
  • the distance d ' is at least equal to the thickness of the membrane 100.
  • the membrane 100 does not bear on the wall 300, as in the second mode embodiment, but on a fluid or gas introduced between the membrane 100 and the wall 300 via the orifice 302 which applies pressure to the membrane 100 and whose pressure it is possible to modulate.
  • the pump is similar to that of the second mode but comprises a membrane 100 having two through orifices 106 and 108, each located at its ends, as well as the wall 300 without orifice.
  • a membrane 100 having two through orifices 106 and 108, each located at its ends, as well as the wall 300 without orifice.
  • the pump is then arranged so that the fluid circulates both between the membrane 100 and the support means 200 and between the membrane 100 and the wall 300 in order to double the flow rate of the fluid in the pump.
  • this fourth embodiment makes it possible to be freed from the influence of the pressure external to the pump: only the inlet pressure Po and the outlet pressure P s are to be considered.
  • the pressure obtained in a chamber is obtained by the pressure of the previous chamber to which is added the addition of pressure generated by the part of the membrane between the two chambers.
  • the rigid support means 200 may comprise a channel with rounded lateral edges (not shown in the figures) connecting the input E to the output S to guide the fluid circulating in the pump between inlet E and outlet S. In this way, sealing is ensured.
  • the channel may have a thickness of 350 ⁇ m.
  • This fifth system comprises a pump having several inputs E1, E2 and E3 and a single output S1.
  • the pump then consists of a single membrane having several parts, three in this case: a first part 1001 connecting the input E1 to a point B, a second part 1002 connecting the input E2 to a point A, a third part 1003 connecting the input E3 to the point A, a fourth part 1004 connecting the point A to the point B and a fifth part 1005 connecting the point B to the output S1.
  • the magnetic patterns of each of these parts are in phase at points A and B so that there is indeed creation of a single chamber at the points of intersections A and B.
  • the single membrane made up of these different parts forms a single piece.
  • the fluid introduced into each of the inlets E1, E2 and E3 is constantly stored in a chamber respectively of the first part 1001, second part 1002 and third part 1003, without leaks in the other chambers which follow or previous.
  • two chambers from two different parts for example a chamber from the second part 1002 and another chamber from the third part 1003, can merge together into a larger chamber at point A, and this larger chamber can merge with another chamber of the first part 1001 at point B.
  • the sixth system is similar to the second embodiment, but further comprises, in the support means 200, several actuators or sensors 410 arranged so as to be directly in contact with the pumped fluid, and a measuring device 420.
  • actuator 410 may include electrodes to create an electrochemical reaction, a heat or ultrasound generator, a light source, a sensor.
  • measuring devices can be used to measure parameters in rooms.
  • the eighth embodiment is similar to the fourth embodiment.
  • the membrane 100 does not include through orifices.
  • the pump of this eighth embodiment further comprises the rigid wall 300 fixed to at least part of the perimeter of the upper surface 102 of the membrane 100 and spaced from the membrane 100 by a sufficient distance to allow ripple, the ripple involving or avoiding contact between the concave parts and the wall 300 provided that the fluid (s) circulate through the pump.
  • the support means 200 comprises an inlet E "and an outlet S" and the rigid wall 300 also comprises an inlet E "and an outlet S”. In this way, a fluid can circulate between the membrane 100 and the support means 200 and another fluid can circulate between the membrane 100 and the wall 300.
  • two distinct fluids can be pumped with the same pump and the same flow rate.
  • the fluid circulating between the inlet E 'and the outlet S' is the same as that circulating between I ⁇ '' and the outlet S ”.
  • the two inputs E 'and E ” can be interconnected by a channel for example so as to introduce the same fluid on either side of the membrane 100, and the two outputs S' and S” by another channel so as to extract the same fluid circulating on either side of the membrane 100.
  • the flow rate of the fluid in the pump is then doubled.
  • the rigid support means 200 may be transparent so as to be able to observe the different chambers formed by the ripple. Furthermore, the wall 300 and / or the support means 200 can be transparent so as to allow only desired and predefined radiations to pass.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a system and an implementation method for pumping a fluid, the system comprising: - a pump (1) comprising: a flexible membrane (100) which has two opposing surfaces, the membrane (100) comprising a spatially rotating permanent magnetisation structure, a rigid support means (200) to which at least a portion of the lower surface (104) of the membrane (100) is attached, - a source (2) of a magnetic field which is capable of generating a magnetic drive field at the location of the membrane (100), the magnetic drive field having a substantially homogeneous orientation.

Description

Description Description
Titre : Système de pompage dans le domaine des laboratoires sur puce Title: Pumping system in the field of lab-on-a-chip
[Domaine technique [Technical area
[1] La présente invention se rapporte à un système pour pomper un fluide et un procédé de mise en oeuvre de ce système. [1] The present invention relates to a system for pumping a fluid and a method of implementing this system.
[2] Plus précisément, l’invention concerne un système pour pomper un fluide dans le domaine des applications de laboratoires sur puce. [2] More specifically, the invention relates to a system for pumping a fluid in the field of lab-on-a-chip applications.
État de la technique State of the art
[3] La manipulation contrôlée de fluides par des pompes est nécessaire dans de nombreux domaines. Par exemple, une telle manipulation contrôlée est mise en oeuvre dans le domaine des laboratoires sur puce. Ce domaine consiste à miniaturiser, sur une puce, des fonctions de laboratoire. [3] Controlled handling of fluids by pumps is necessary in many fields. For example, such controlled manipulation is implemented in the field of labs on a chip. This area consists of miniaturizing laboratory functions on a chip.
[4] Pour cela, on utilise typiquement des systèmes pour pomper et contrôler le débit et la pression de fluides circulants à l’intérieur de la puce afin notamment de pouvoir réaliser diverses fonctions comme la dissolution de poudre ou la mise en contact de plusieurs fluides et leur mélange, par exemple pour analyser un échantillon afin de doser une substance recherchée. Le système d’entrainement des fluides peut être plus ou moins intégré suivant le besoin et les solutions existantes. Dans certains cas, le pompage peut se faire par un système complètement externe à la puce, comme par exemple un système de pousse-seringue avec sa seringue, un système de pompe péristaltique classique, un système utilisant la différence de hauteur permettant d’utiliser la force de gravité, ou encore un système de contrôle de pression pneumatique exerçant une pression d’air sur le fluide à injecter. Ces systèmes nécessitent de faire transiter le fluide entre l’extérieur de la puce et l’intérieur, ce qui implique d’effectuer des connexions étanches entre la puce et les appareillages extérieurs. [4] For this, systems are typically used to pump and control the flow and pressure of fluids circulating inside the chip in order in particular to be able to perform various functions such as powder dissolution or contacting several fluids. and mixing them, for example to analyze a sample in order to assay a desired substance. The fluid drive system can be more or less integrated depending on the need and the existing solutions. In certain cases, the pumping can be done by a system completely external to the chip, such as for example a syringe pump system with its syringe, a conventional peristaltic pump system, a system using the difference in height making it possible to use the force of gravity, or a pneumatic pressure control system exerting air pressure on the fluid to be injected. These systems require the fluid to pass between the exterior of the chip and the interior, which involves making watertight connections between the chip and external equipment.
[5] Cela pose des problèmes de compacité, d’étanchéité, de simplicité d’usage, de stérilité, de gaspillage du fluide contenu dans des tuyaux de liaison et parfois même de précision à cause de la déformation des tuyaux de liaison. C’est pourquoi il est utile d’intégrer à la puce les éléments de pompage qui sont en contact direct avec le fluide et qui permettent de lui transmettre l’énergie à l’origine de son déplacement, tout en pouvant éventuellement laisser d’autres parties du système de pompage à l’extérieur de la puce. Un grand nombre de technologies sont proposées dans la littérature ou l’industrie. La force de capillarité est utilisée en contrôlant le caractère hydrophile des canaux dans la puce. Comme cette technique est passive, elle ne permet pas de contrôler le pompage depuis l’extérieur, de plus, elle dépend du fluide utilisé. Les forces électrocinétiques ou magnétocinétiques agissant directement sur le liquide peuvent être utilisées, notamment les forces électroosmotiques, mais le contrôle du débit est complexe, la force dépend du fluide utilisé et les fluides peuvent être chimiquement affectés et dénaturés. La force centrifuge est utilisée notamment sur des puces mises en rotation, mais comme la puce tourne, il est compliqué d’effectuer simultanément certaines actions comme une mesure ou une injection, en outre le pompage ne peut pas se faire de manière continue. [5] This poses problems of compactness, sealing, ease of use, sterility, waste of the fluid contained in the connecting pipes and sometimes even of precision because of the deformation of the connecting pipes. This is why it is useful to integrate the pumping elements which are in direct contact into the chip. with the fluid and which make it possible to transmit to it the energy at the origin of its movement, while possibly leaving other parts of the pumping system outside the chip. A large number of technologies are proposed in the literature or in industry. The force of capillarity is used by controlling the hydrophilicity of the channels in the chip. As this technique is passive, it does not make it possible to control the pumping from the outside, moreover, it depends on the fluid used. Electrokinetic or magnetokinetic forces acting directly on the liquid can be used, including electroosmotic forces, but flow control is complex, the force depends on the fluid used, and fluids can be chemically affected and denatured. Centrifugal force is used in particular on rotating chips, but as the chip rotates, it is complicated to simultaneously perform certain actions such as a measurement or an injection, moreover the pumping cannot be done continuously.
[6] L’entrainement du fluide par déplacement d’une paroi d’un canal ou d’une chambre de la puce est la technique la plus répandue : cela se fait traditionnellement grâce à des parois déformables par pression pneumatique ou solide ou grâce à des parois coulissantes dans des mini-seringues activées par pression d’un solide. Néanmoins, suivant leur mise en œuvre, ces derniers systèmes nécessitent soit l’intégration supplémentaire de canaux et branchements pneumatiques dans la puce, soit l’intégration de valves passives dont le sens de circulation du liquide n’est pas modifiable, soit l’intégration de valves actives nécessitant plusieurs actionneurs extérieurs pour l’activation d’une seule pompe, soit l’intégration de mini-seringue qu’il faut assembler et étanchéifier. En outre, il est souvent nécessaire de coupler la partie intégrée de la pompe avec la partie non-intégré par un positionnement et un appui mécanique précis de la puce sur les actionneurs, ce qui contraint la géométrie, les matériaux et le positionnement de la puce. [6] The entrainment of the fluid by displacement of a wall of a channel or of a chamber of the chip is the most widespread technique: this is done traditionally thanks to walls deformable by pneumatic or solid pressure or thanks to sliding walls in mini-syringes activated by the pressure of a solid. However, depending on their implementation, these latter systems require either the additional integration of pneumatic channels and connections in the chip, or the integration of passive valves whose direction of flow of the liquid is not modifiable, or the integration active valves requiring several external actuators for the activation of a single pump, or the integration of a mini-syringe that must be assembled and sealed. In addition, it is often necessary to couple the integrated part of the pump with the non-integrated part by precise positioning and mechanical support of the chip on the actuators, which constrains the geometry, the materials and the positioning of the chip. .
[7] Ainsi, les systèmes de pompe actuellement utilisés dans ce domaine ne parviennent pas à cumuler de nombreux avantages en même temps tels que des coûts d’intégration et d’industrialisation faibles, la polyvalence, la robustesse, la précision et une grande plage de fonctionnement. Ainsi, aucune solution ne se démarque pour adresser efficacement la problématique de pompage des fluides dans les laboratoires sur puces, et en particulier pour le diagnostic médical qui nécessite une solution jetable, bas coup, précise, robuste, pouvant générer une surpression ou du vide, et d’utilisation simple et fiable. [7] Thus, the pump systems currently used in this field fail to combine many advantages at the same time such as low integration and industrialization costs, versatility, robustness, precision and a wide range. Operating. Thus, no solution stands out to effectively address the problem of pumping fluids in chip-based laboratories, and in particular for medical diagnostics which requires a disposable solution, low blow, precise, robust, able to generate an overpressure or vacuum, and simple and reliable use.
[8] Par ailleurs, il est à noter que des pompes, non destinées aux laboratoires sur puces, existent actuellement et utilisent un mouvement ondulatoire d’une membrane chargée magnétiquement pour créer des cavités capables de se déplacer, la membrane ne parvenant à se déformer en ondelettes que par l’application de forces dont l’orientation et l’intensité varie suivant l’emplacement et le temps. Or, l’application de ces forces qui sont hétérogènes et progressives ne peut s’exercer, sur une membrane sans structure magnétique hétérogène, que par l’application d’un champ magnétique dont l’orientation et/ou le gradient est hétérogène spatialement et variable dans le temps. Cela contraint à utiliser de multiples sources de champ placées à proximité immédiate de la membrane et d’une dimension semblable à la dimension des ondulations, qui est souvent faible (quelques millimètres). En outre, ces sources doivent êtres modulables. Généralement, ces sources comprennent plusieurs électroaimants de petite taille intégrés à un support. Toutefois, de telles pompes présentent des inconvénients notamment liés au fait que les électroaimants encombrent le support et chauffent par effet Joule à proximité du liquide pompé. Par ailleurs, l’intégration des électroaimants est coûteuse et la dimension des ondelettes est limitée en miniaturisation. Il est également nécessaire d’avoir un branchement par contact avec une source électrique et un circuit de contrôle pour moduler chaque électroaimant. C’est pour cela que ce type de pompe n’est pas adapté aux laboratoires sur puces. [8] Furthermore, it should be noted that pumps, not intended for chip laboratories, currently exist and use a wave movement of a magnetically charged membrane to create cavities capable of moving, the membrane failing to deform. wavelets only by the application of forces whose orientation and intensity vary with location and time. However, the application of these forces which are heterogeneous and progressive can only be exerted, on a membrane without a heterogeneous magnetic structure, by the application of a magnetic field whose orientation and / or gradient is spatially heterogeneous and variable over time. This makes it necessary to use multiple field sources placed in close proximity to the membrane and of a dimension similar to the dimension of the ripples, which is often small (a few millimeters). In addition, these sources must be modular. Generally, these sources include several small electromagnets integrated into a support. However, such pumps have drawbacks related in particular to the fact that the electromagnets encumber the support and heat by the Joule effect near the pumped liquid. In addition, the integration of electromagnets is expensive and the size of the wavelets is limited in miniaturization. It is also necessary to have a contact connection with an electrical source and a control circuit to modulate each electromagnet. This is why this type of pump is not suitable for labs on chips.
Description de l’invention Description of the invention
[9] Pour résoudre un ou plusieurs des inconvénients cités précédemment, un objet de l’invention concerne un système pour pomper un fluide, le système comprenant : [9] To solve one or more of the drawbacks mentioned above, an object of the invention relates to a system for pumping a fluid, the system comprising:
- une pompe comprenant : une entrée et une sortie pour respectivement introduire et extraire le fluide susceptible d’être pompé, une membrane souple présentant deux surfaces opposées, la membrane comprenant une structure d’aimantation permanente spatialement tournante, un moyen support rigide sur lequel est fixée une partie au moins d’une desdites surfaces de la membrane, a pump comprising: an inlet and an outlet for respectively introducing and extracting the fluid capable of being pumped, a flexible membrane having two opposite surfaces, the membrane comprising a spatially rotating permanent magnet structure, a rigid support means on which is fixed at least part of one of said surfaces of the membrane,
- une source d’un champ magnétique apte à générer un champ magnétique d’entraînement à l’endroit où se situe la membrane, ledit champ magnétique d’entraînement ayant une orientation sensiblement homogène, la membrane étant susceptible de se déformer, sous l’effet du champ magnétique d’entrainement, selon une ondulation présentant alternativement une ou plusieurs parties concaves et une ou plusieurs parties convexes, l’ondulation étant susceptible de se déplacer sous l’effet du champ magnétique d’entrainement, le fluide susceptible d’être pompé entre l’entrée et la sortie se trouvant au moins entre l’une desdites surfaces de la membrane et le moyen support. a source of a magnetic field capable of generating a driving magnetic field at the location where the membrane is located, said driving magnetic field having a substantially homogeneous orientation, the membrane being capable of being deformed, under the effect of the driving magnetic field, according to an undulation having alternately one or more concave parts and one or more convex parts, the undulation being capable of moving under the effect of the driving magnetic field, the fluid capable of being pumped between the inlet and the outlet located at least between one of said membrane surfaces and the support means.
[10] Par fluide, on entend, au sens de la présente invention, un gaz, un liquide ou un mélange de gaz et/ou de liquide. [10] By fluid is meant, within the meaning of the present invention, a gas, a liquid or a mixture of gas and / or liquid.
[11] Par membrane souple, on entend, au sens de la présente invention, une membrane apte à être déformée de manière réversible et élastique, et dont le module d’Young est suffisamment faible pour que des contraintes magnétiques appliquées dans la membrane soient suffisantes pour engendrer la déformation de la membrane. Le module d’Young peut par exemple être compris entre 100kPa et 1GPa. [11] By flexible membrane is meant, within the meaning of the present invention, a membrane capable of being deformed in a reversible and elastic manner, and of which the Young's modulus is sufficiently low for the magnetic stresses applied in the membrane to be sufficient. to generate the deformation of the membrane. The Young's modulus can for example be between 100kPa and 1GPa.
[12] Par structure d’aimantation permanente spatialement tournante, on entend, au sens de la présente invention, une structure d’aimantation constituée d’une juxtaposition de zones élémentaires, ces zones élémentaires ayant une variation d’aimantation tournante selon l’axe du déplacement souhaité de l’ondulation. [12] By spatially rotating permanent magnet structure is meant, within the meaning of the present invention, a magnetization structure consisting of a juxtaposition of elementary zones, these elementary zones having a variation of rotating magnetization along the axis. the desired displacement of the ripple.
[13] Par exemple, pour comprendre, selon la présente invention, si on a affaire à une « structure d’aimantation permanente spatialement tournante », on suit le protocole suivant : a. on définit le terme « zone élémentaire » comme étant une portion volumique de la membrane, notamment la partie de la membrane libre de se déformer et de créer l’ondulation, sur son épaisseur et sa largeur et dont la longueur est limitée à deux fois l’épaisseur de la membrane, b. on partitionne la membrane en zones élémentaires Zn, n étant l’indice numérotant les zones élémentaires consécutives l’une après l’autre dans le sens croissant de leur défilement de la gauche vers la droite pour un observateur regardant une membrane placée horizontalement en coupe suivant le plan de coupe PP, appelé aussi plan de rotation magnétique de la membrane, dont la surface inférieure se situe coté bas de la membrane, le plan PP étant le plan perpendiculaire à la membrane et contenant l’axe ES (Entrée vers Sortie) correspondant à l’axe de déplacement souhaité de l’ondulation, c. on note An l’aimantation moyenne de la zone élémentaire Zn projetée sur le plan PP, d. on note On l’angle orienté appartenant à [-TT, TT] représentatif de l’angle entre à An et An+1 , e. on considère alors que la structure d’aimantation permanente est spatialement tournante si les deux conditions suivantes sont remplies : i. pour tout n, On est positif, ou bien pour tout n, On est négatif. On note au passage que pour la suite, dans le cas où On est positif, c’est-à-dire dans le cas où la structure d’aimantation permanente spatialement tournante de la membrane tourne, de gauche à droite, dans le sens trigonométrique, alors on nommera la surface supérieure, c’est-à-dire la surface exposée vers le haut, la surface forte et la surface inférieure, c’est-à-dire la surface exposée vers le bas, la surface faible, et dans le cas où On est négatif, c’est-à-dire dans le cas où la structure d’aimantation permanente spatialement tournante de la membrane tourne, de gauche à droite, dans le sens anti-trigonométrique, alors on nommera la surface supérieure la surface faible et la surface inférieure la surface forte ii. pour tout n, la valeur absolue de On+On+i est inférieure à 5TT/3 iii. l’aimantation fait au moins un tour, c’est-à-dire que la somme sur tous les n des On fait au moins 2*p [13] For example, to understand, according to the present invention, if we are dealing with a "spatially rotating permanent magnet structure", the following protocol is followed: a. the term "elementary zone" is defined as being a volume portion of the membrane, in particular the part of the membrane free to deform and to create the corrugation, over its thickness and its width and whose length is limited to twice the length of the membrane. '' membrane thickness, b. the membrane is partitioned into elementary zones Z n , n being the index numbering the consecutive elementary zones one after the other in the increasing direction of their scrolling from left to right for an observer looking at a membrane placed horizontally in section along the PP section plane, also called the magnetic plane of rotation of the membrane, the lower surface of which is located on the bottom side of the membrane, the PP plane being the plane perpendicular to the membrane and containing the ES axis (Input to Output) corresponding to the desired axis of displacement of the corrugation, c. we denote by A n the average magnetization of the elementary zone Z n projected onto the plane PP, d. we denote by O n the oriented angle belonging to [-TT, TT] representative of the angle between A n and A n + 1 , e. it is then considered that the permanent magnetization structure is spatially rotating if the following two conditions are met: i. for all n, O n is positive, or for all n, O n is negative. We note in passing that for the following, in the case where O n is positive, that is to say in the case where the spatially rotating permanent magnetization structure of the membrane turns, from left to right, in the direction trigonometric, then we will name the upper surface, that is to say the surface exposed upwards, the strong surface and the lower surface, that is to say the surface exposed downwards, the weak surface, and in the case where O n is negative, that is to say in the case where the spatially rotating permanent magnetization structure of the membrane turns, from left to right, in the anti-trigonometric direction, then the surface will be called upper surface the weak surface and the lower surface the strong surface ii. for all n, the absolute value of O n + O n + i is less than 5TT / 3 iii. magnetization makes at least one revolution, i.e. the sum over all n of O n is at least 2 * p
[14] Pour la suite on appelle « motif magnétique » toute partie d’une membrane correspondant à une aimantation effectuant un tour, c’est-à-dire la plus petite partie telle que la somme des On est supérieure à 2*TT. On appelle alors «longueur du motif » la longueur du motif magnétique dans le sens de rotation de l’aimantation, c’est-à-dire la période de rotation spatiale de l’aimantation de la membrane. [15] Par plan de rotation magnétique de la membrane, on entend, au sens de la présente invention, un plan perpendiculaire à un axe de rotation spatial de l’aimantation tournante de la membrane. [14] In the continuation one calls “magnetic pattern” any part of a membrane corresponding to a magnetization carrying out a turn, ie the smallest part such that the sum of O n is greater than 2 * TT . The length of the magnetic pattern in the direction of rotation of the magnetization, that is to say the period of spatial rotation of the magnetization of the membrane, is then called “length of the pattern”. [15] By plane of magnetic rotation of the membrane is meant, within the meaning of the present invention, a plane perpendicular to a spatial axis of rotation of the rotating magnetization of the membrane.
[16] Le caractère aimantable de la membrane est obtenu par un moyen quelconque connu de l’homme du métier. Par exemple, ce caractère provient d’un mélange entre des particules magnétiques aimantables et un polymère souple lors de la fabrication de la membrane. La membrane est aimantée par un quelconque procédé connu de l’homme du métier pour former la structure d’aimantation tournante. [16] The magnetisability of the membrane is obtained by any means known to those skilled in the art. For example, this character comes from a mixture of magnetizable magnetic particles and a flexible polymer during the manufacture of the membrane. The membrane is magnetized by any method known to those skilled in the art to form the rotating magnet structure.
[17] Par champ magnétique d’entraînement temporellement tournant, on entend, au sens de la présente invention, un champ magnétique dont l’orientation est en rotation dans l’espace, cette rotation pouvant être continue ou discontinue. [17] By temporally rotating driving magnetic field is meant, within the meaning of the present invention, a magnetic field whose orientation is in rotation in space, this rotation being able to be continuous or discontinuous.
[18] Par exemple, pour comprendre, selon la présente invention, si un champ magnétique d’entrainement B est un « champ magnétique d’entraînement temporellement tournant», on suit le protocole suivant : a. on définit le terme « zone élémentaire temporelles » comme étant une portion du temps qui permette une évolution dynamique notable de la membrane lui permettant de passer de sa déformation initiale à sa déformation d’équilibre lorsqu’elle est soumise à un changement de contrainte, b. on partitionne le temps en zones élémentaires temporelles Ztn, n étant l’indice numérotant les zones élémentaires temporelles consécutives dans le sens de l’écoulement du temps, c. on note Bn le champ magnétique B moyenné sur Ztn et projeté sur le plan PP, d. on note Obn l’angle orienté appartenant à [-TT, TT] qui mesure l’angle allant de Bn à Bn+1 , e. On considère alors que le champ magnétique d’entraînement est temporellement tournant si les deux conditions suivantes sont remplies : pour tout n, Obn est positif, ou bien pour tout n, Obn est négatif. On note au passage que pour la suite, dans le cas où Obn est positif, on dira que B tourne dans le sens trigonométrique, et dans le cas où Obn est négatif, on dira que B tourne dans le sens anti-trigonométrique pour tout n, la valeur absolue de Obn+Obn+i est inférieure à TT/2 [18] For example, to understand, according to the present invention, if a driving magnetic field B is a "temporally rotating driving magnetic field", the following protocol is followed: a. one defines the term “temporal elementary zone” as being a portion of time which allows a notable dynamic evolution of the membrane allowing it to pass from its initial strain to its equilibrium strain when it is subjected to a change of stress, b . time is partitioned into temporal elementary zones Zt n , n being the index numbering the consecutive temporal elementary zones in the direction of the passage of time, c. we denote by B n the magnetic field B averaged over Zt n and projected onto the plane PP, d. we denote by Ob n the oriented angle belonging to [-TT, TT] which measures the angle going from Bn to Bn +1 , e. It is then considered that the magnetic driving field is temporally rotating if the following two conditions are fulfilled: for all n, Ob n is positive, or else for all n, Ob n is negative. We note in passing that for the following, in the case where Ob n is positive, we will say that B rotates in the trigonometric direction, and in the case where Ob n is negative, we will say that B rotates in the anti-trigonometric direction for all n, the absolute value of Ob n + Ob n + i is less than TT / 2
[19] Par champ magnétique d’entraînement temporellement tournant ayant une orientation sensiblement homogène, on entend, au sens de la présente invention, un champ magnétique dont la dispersion d’orientation est inférieure à 45° sur la zone du motif magnétique de la membrane. [19] The term “temporally rotating driving magnetic field having a substantially homogeneous orientation” is understood to mean, within the meaning of the present invention, a magnetic field the orientation dispersion of which is less than 45 ° over the region of the magnetic pattern of the membrane. .
[20] Par ailleurs, notons que : [20] Furthermore, note that:
-si le champ magnétique d’entraînement tourne dans le sens trigonométrique, et que la surface forte de la membrane est la surface supérieure, alors le déplacement de l’ondulation se fera vers la droite -if the driving magnetic field rotates counterclockwise, and the strong surface of the membrane is the upper surface, then the displacement of the ripple will be to the right
-si le champ magnétique d’entraînement tourne dans le sens anti-trigonométrique, et que la surface forte de la membrane est la surface supérieure, alors le déplacement de l’ondulation se fera vers la gauche -if the driving magnetic field rotates counterclockwise, and the strong surface of the membrane is the upper surface, then the displacement of the ripple will be to the left
-si le champ magnétique d’entraînement tourne dans le sens trigonométrique, et que la surface forte de la membrane est la surface inférieure, alors le déplacement de l’ondulation se fera vers la gauche -if the driving magnetic field rotates counterclockwise, and the strong surface of the membrane is the lower surface, then the displacement of the ripple will be to the left
-si le champ magnétique d’entraînement tourne dans le sens anti-trigonométrique, et que la surface forte de la membrane est la surface inférieure, alors le déplacement de l’ondulation se fera vers la droite. -If the driving magnetic field rotates counterclockwise, and the strong surface of the membrane is the lower surface, then the displacement of the ripple will be to the right.
[21 ] Il est à noter que le fluide est donc susceptible de circuler entre l’entrée et la sortie par effet péristaltique. [21] It should be noted that the fluid is therefore likely to circulate between the inlet and the outlet by peristaltic effect.
[22] Selon l’invention, la quantité mBT2/(Eh2) doit être plus grande que 0,01 ; où m est la moyenne de l’intensité de l’aimantation dans la membrane (par exemple en A/m), B l’intensité du champ magnétique générée par la source dans la membrane (par exemple en T), E le module d’Young (par exemple en Pa), h l’épaisseur de la membrane (par exemple en m) et T la période de rotation spatiale du motif magnétique de la membrane (par exemple en m). [22] According to the invention, the quantity mBT 2 / (Eh 2 ) must be greater than 0.01; where m is the average of the intensity of the magnetization in the membrane (for example in A / m), B the intensity of the magnetic field generated by the source in the membrane (for example in T), E the modulus d 'Young (for example in Pa), h the thickness of the membrane (for example in m) and T the period of spatial rotation of the magnetic pattern of the membrane (for example in m).
[23] De préférence, la moyenne de l’intensité de l’aimantation dans la membrane m peut être comprise entre 10kA/m et 1000kA/m, avantageusement entre 100kA/m et 500kA/m, encore plus avantageusement entre 200kA/m et 400kA/m. [24] De préférence, l’intensité du champ magnétique B au niveau de la pompe peut être comprise entre 10mT et 1T, avantageusement entre 50mT et 500mT, encore plus avantageusement entre 70mT et 150mT [23] Preferably, the average intensity of the magnetization in the membrane m can be between 10kA / m and 1000kA / m, advantageously between 100kA / m and 500kA / m, even more advantageously between 200kA / m and 400kA / m. [24] Preferably, the intensity of the magnetic field B at the level of the pump can be between 10mT and 1T, advantageously between 50mT and 500mT, even more advantageously between 70mT and 150mT
[25] De préférence, la structure d’aimantation peut être définie par une période de rotation spatiale comprise entre 20pm et 2cm, avantageusement entre 50pm et 1cm, encore plus avantageusement entre 500pm et 5mm, encore plus avantageusement entre 1mm et 3mm. [25] Preferably, the magnetization structure can be defined by a period of spatial rotation between 20pm and 2cm, preferably between 50pm and 1cm, even more preferably between 500pm and 5mm, even more preferably between 1mm and 3mm.
[26] De préférence, le module d’Young E peut être compris entre 100kPa et 1GPa, avantageusement entre 500kPa et 500MPa, encore plus avantageusement entre 900kPa et 5MPa. [26] Preferably, the Young E modulus can be between 100kPa and 1GPa, advantageously between 500kPa and 500MPa, even more advantageously between 900kPa and 5MPa.
[27] De préférence, la membrane peut présenter une épaisseur comprise entre 5pm et 1cm, avantageusement entre 50pm et 300pm, encore plus avantageusement entre 100pm et 200pm. Ainsi, la pompe présente une épaisseur amoindrie afin de permettre alors une intégration efficace dans une quelconque puce par exemple. [27] Preferably, the membrane may have a thickness of between 5 pm and 1cm, advantageously between 50 pm and 300 pm, even more advantageously between 100 pm and 200 pm. Thus, the pump has a reduced thickness in order to then allow efficient integration into any chip for example.
[28] Ainsi, grâce au système selon l’invention, la fonction de pompage est entièrement réalisée par une membrane sans qu’il soit nécessaire d’utiliser une ou plusieurs valves. Par ailleurs, grâce au système selon l’invention, la fonction de pompage est assurée par la création et la translation de chambres distinctes, chacune de ces chambres étant formées par l’application du champ magnétique d’entraînement temporellement tournant. Le sens du pompage peut être choisi en fonction du sens de rotation du champ magnétique. En outre, deux membranes situées dans le même champ magnétique d’entraînement tournant pourront voir le déplacement de leur ondulation s’effectuer dans des sens opposés si l’orientation des surfaces fortes et faibles des membranes est opposée. Par ailleurs, le système permet de réaliser un pompage qui n’est pas susceptible aux phénomènes de bulles dans la mesure où ce système est capable de pomper à la fois un liquide et un gaz. À l’aide du système selon l’invention, il est à noter qu’il est possible de modifier le débit ou l’orientation de circulation du fluide situé dans la pompe en modulant uniquement la vitesse et le sens de rotation du champ magnétique d’entraînement tournant. Par ailleurs, l’invention présente également l’avantage de ne pas nécessairement dégager de chaleur par effet joule à proximité du liquide pompé car d’une part il est possible d’utiliser un aimant permanant plutôt que des électroaimants pour générer le champ d’entrainement, et d’autre part, même dans le cas où il s’agirait d’électroaimant, il est possible de les placer à distance du canal pour éviter de le chauffer. [28] Thus, thanks to the system according to the invention, the pumping function is entirely performed by a membrane without it being necessary to use one or more valves. Moreover, thanks to the system according to the invention, the pumping function is ensured by the creation and translation of separate chambers, each of these chambers being formed by the application of the temporally rotating driving magnetic field. The direction of pumping can be chosen according to the direction of rotation of the magnetic field. In addition, two membranes located in the same rotating magnetic driving field will be able to see the displacement of their corrugation take place in opposite directions if the orientation of the strong and weak surfaces of the membranes is opposite. Furthermore, the system makes it possible to perform pumping which is not susceptible to bubble phenomena insofar as this system is capable of pumping both a liquid and a gas. Using the system according to the invention, it should be noted that it is possible to modify the flow rate or the direction of circulation of the fluid located in the pump by modulating only the speed and the direction of rotation of the magnetic field d 'rotating drive. Furthermore, the invention also has the advantage of not necessarily giving off heat by the Joule effect near the pumped liquid because on the one hand it is possible to use a permanent magnet rather than electromagnets to generate the driving field, and on the other hand, even in the case where it is an electromagnet, it is possible to place them at a distance from the channel to avoid heating it.
[29] De préférence, une projection du champ magnétique d’entrainement sur le plan de rotation magnétique de la membrane peut être susceptible d’être temporellement tournante. [29] Preferably, a projection of the driving magnetic field on the plane of magnetic rotation of the membrane can be capable of being temporally rotating.
[30] De préférence, le champ magnétique d’entrainement peut être entièrement compris dans le plan de rotation magnétique de la membrane. [30] Preferably, the driving magnetic field can be entirely included in the plane of magnetic rotation of the membrane.
[31] De préférence, au moins une ou plusieurs des parties convexes peuvent être susceptibles d’être en contact avec le moyen support et au moins une ou plusieurs des parties concaves peuvent être susceptibles de ne pas être en contact avec le support de manière à permettre la formation d’une ou plusieurs chambres entre l’une desdites surfaces de la membrane et le moyen support, ces chambres étant susceptibles d’accueillir un fluide, et le déplacement de l’ondulation permettant de créer le déplacement des chambres et donc de déplacement du fluide entre l’entrée et la sortie. [31] Preferably, at least one or more of the convex parts may be liable to be in contact with the support means and at least one or more of the concave parts may be liable not to be in contact with the support so as to allow the formation of one or more chambers between one of said surfaces of the membrane and the support means, these chambers being capable of receiving a fluid, and the displacement of the corrugation making it possible to create the displacement of the chambers and therefore of fluid movement between inlet and outlet.
[32] Par une ou plusieurs des parties convexes étant en contact avec le moyen support, au sens de la présente invention, on entend une partie au moins d’un ou plusieurs des sommets des parties convexes en contact avec le moyen support. [32] By one or more of the convex parts being in contact with the support means, within the meaning of the present invention, is meant a part at least of one or more of the tops of the convex parts in contact with the support means.
[33] De préférence, le champ magnétique d’entraînement temporellement tournant peut présenter en outre un gradient minimum de 1T/m et une orientation du gradient sensiblement homogène. [33] Preferably, the temporally rotating driving magnetic field may further have a minimum gradient of 1T / m and a substantially homogeneous gradient orientation.
[34] De préférence, le champ magnétique d’entrainement temporellement tournant peut présenter en outre un gradient minimum de 1T/m et une orientation du gradient constante dans le temps. [34] Preferably, the temporally rotating training magnetic field may further have a minimum gradient of 1 T / m and a constant gradient orientation over time.
[35] De préférence, lorsque le champ magnétique d’entraînement temporellement tournant présente un gradient minimum de 1T/m, une orientation du gradient sensiblement homogène et une orientation du gradient constante dans le temps, la membrane peut être positionnée de manière à ce que le gradient soit orienté de la surface faible vers la surface forte, sachant que : lorsque la structure d’aimantation permanente spatialement tournante de la membrane tourne, de gauche à droite, dans le sens trigonométrique, la surface forte désigne la surface exposée vers le haut et la surface faible désigne la surface exposée vers le bas, et lorsque la structure d’aimantation permanente spatialement tournante de la membrane tourne, de gauche à droite, dans le sens anti-trigonométrique, la surface forte désigne la surface exposée vers le bas et la surface faible désigne la surface exposée vers le haut. [35] Preferably, when the temporally rotating driving magnetic field has a minimum gradient of 1 T / m, a substantially homogeneous gradient orientation and a constant gradient orientation over time, the membrane can be positioned so that the gradient is oriented from the weak surface to the strong surface, knowing that: when the spatially rotating permanent magnet structure of the membrane rotates counterclockwise from left to right, the strong surface denotes the upward exposed surface and the weak surface denotes the downward exposed surface, and when the structure The spatially rotating permanent magnet of the membrane rotates, from left to right, in the counter-trigonometric direction, the strong surface denotes the surface exposed downwards and the weak surface denotes the exposed surface upwards.
[36] De préférence, la pompe et la source d’un champ magnétique peuvent ne pas être en contact. Ainsi, aucune connexion matérielle n’est nécessaire entre la membrane et la source d’un champ magnétique ce qui permet de pouvoir activer la pompe à distance : la source se trouvant à l’extérieur d’une puce pouvant comprendre la pompe. [36] Preferably, the pump and the source of a magnetic field may not be in contact. Thus, no hardware connection is necessary between the membrane and the source of a magnetic field, which allows the pump to be activated remotely: the source being outside a chip that may include the pump.
[37] De préférence, la membrane peut comprendre un polymère et un matériau magnétique, le matériau magnétique comprenant les particules magnétiques permettant la structuration d’aimantation. De manière encore plus préférée, la membrane peut être biocompatible. [37] Preferably, the membrane can comprise a polymer and a magnetic material, the magnetic material comprising the magnetic particles allowing the structuring of magnetization. Even more preferably, the membrane can be biocompatible.
[38] Selon une première variante de réalisation du système selon l’invention, le système peut comprendre en outre une paroi rigide fixée sur une partie au moins du périmètre de l’autre desdites surfaces de la membrane et espacée de la membrane par une distance d suffisante pour permettre l’ondulation et pour permettre le contact entre les parties concaves et la paroi. Cela a pour effet d’augmenter la force et la surface d’appui de la membrane sur le moyen support en lui présentant une paroi d’appui, d’améliorer la maîtrise du volume de fluide contenu dans chaque partie convexe et également de permettre la protection de la membrane de potentiels chocs ou frottement pouvant la détériorer. [38] According to a first variant embodiment of the system according to the invention, the system may further comprise a rigid wall fixed to at least part of the perimeter of the other of said surfaces of the membrane and spaced from the membrane by a distance d sufficient to allow undulation and to allow contact between the concave parts and the wall. This has the effect of increasing the force and the bearing surface of the membrane on the support means by presenting it with a bearing wall, to improve control of the volume of fluid contained in each convex part and also to allow the protection of the membrane from potential shocks or friction which could damage it.
[39] Selon une deuxième variante de réalisation du système selon l’invention, le système peut comprendre une paroi rigide fixée sur une partie au moins du périmètre de l’autre desdites surfaces de la membrane et espacée de la membrane par une distance d’ suffisante pour permettre l’ondulation et pour éviter le contact entre les partie concaves et la paroi. Ainsi, il est possible, en sus des effets mentionnés pour la première variante, d’appliquer une pression prédéfinie sur la surface de la membrane qui n’est pas en contact avec le fluide. [39] According to a second variant embodiment of the system according to the invention, the system may comprise a rigid wall fixed to at least part of the perimeter of the other of said surfaces of the membrane and spaced from the membrane by a distance of sufficient to allow corrugation and to avoid contact between the concave parts and the wall. Thus, it is possible, in addition to the effects mentioned for the first variant, to apply a predefined pressure on the surface of the membrane which is not in contact with the fluid.
[40] Par paroi rigide fixée sur une partie au moins du périmètre de l’autre desdites surfaces de la membrane, au sens de la présente invention, on entend une partie au moins du périmètre de l’autre desdites surfaces de la membrane immobile par rapport à la paroi rigide et reliée à celle-ci directement ou indirectement. [40] By rigid wall fixed to at least part of the perimeter of the other of said surfaces of the membrane, within the meaning of the present invention, is meant at least part of the perimeter of the other of said surfaces of the immobile membrane by relative to the rigid wall and connected to it directly or indirectly.
[41] De préférence, la paroi peut comprendre un orifice à travers lequel est appliquée une pression contrôlée entre la paroi et la membrane. Ainsi, il est possible d’appliquer sur la surface de la membrane qui n’est pas en contact avec le fluide à pomper une pression qui est contrôlée de sorte à éviter d’altérer la membrane ou encore le fluide pompé et également d’accentuer l’appui de la membrane contre le moyen support. [41] Preferably, the wall may include an orifice through which a controlled pressure is applied between the wall and the membrane. Thus, it is possible to apply to the surface of the membrane which is not in contact with the fluid to be pumped a pressure which is controlled so as to avoid damaging the membrane or the pumped fluid and also to increase the support of the membrane against the support means.
[42] De préférence, la membrane peut présenter deux orifices traversant, chacun étant situé à ses extrémités de manière à ce que le fluide susceptible d’être pompé se trouve en outre entre l’autre desdites surfaces de la membrane et la paroi. Ainsi, il est possible d’avoir un flux de fluide dans la pompe plus élevé et plus constant que lorsqu’il y a absence de ces deux orifices traversant dans la mesure où le fluide circule alors à la fois dans les parties concaves mais également dans les parties convexes. En effet, la pompe est alors agencée de manière à ce que le fluide circule à la fois entre la membrane et le moyen support et entre la membrane et la paroi pour augmenter le débit et la régularité de la circulation du fluide dans la pompe. Par ailleurs, le fluide circulant de part et d’autre de la membrane, la pompe n’est influencée que par les pressions à l’entrée et à la sortie de la pompe en s’affranchissant de la pression ambiante. On améliore donc son débit et sa régularité. [42] Preferably, the membrane may have two through orifices, each located at its ends so that the fluid capable of being pumped is also located between the other of said surfaces of the membrane and the wall. Thus, it is possible to have a higher and more constant flow of fluid in the pump than when there is an absence of these two through orifices insofar as the fluid then circulates both in the concave parts but also in the convex parts. In fact, the pump is then arranged so that the fluid circulates both between the membrane and the support means and between the membrane and the wall in order to increase the flow rate and the regularity of the circulation of the fluid in the pump. Furthermore, since the fluid circulates on either side of the diaphragm, the pump is only influenced by the pressures at the inlet and outlet of the pump, free from ambient pressure. Its flow rate and its regularity are therefore improved.
[43] De préférence, la paroi peut comprendre en outre une deuxième entrée et une deuxième sortie pour respectivement introduire et extraire un fluide susceptible d’être pompé se trouvant en outre entre l’autre desdites surfaces de la membrane et la paroi. Le fluide susceptible de circuler entre l’autre surface de la membrane et la paroi peut soit être le même que celui susceptible de circuler entre l’une desdites surfaces de la membrane et le moyen support, soit être différent. Dans le cas où le même fluide est susceptible de circuler de part et d’autre de la membrane, il est possible que l’entrée du moyen support et la deuxième entrée de la paroi soient reliées par un canal. Il en est de même pour la sortie du moyen support et la deuxième sortie de la paroi. De cette façon, la pompe n’est influencée que par les pressions aux entrées et sorties de la pompe en s’affranchissant de la pression ambiante. On améliore donc également son débit et sa régularité. [43] Preferably, the wall may further comprise a second inlet and a second outlet for respectively introducing and extracting a fluid capable of being pumped which is also located between the other of said surfaces of the membrane and the wall. The fluid capable of circulating between the other surface of the membrane and the wall may either be the same as that capable of circulating between one of said surfaces of the membrane and the support means, or be different. In the event that the same fluid is capable of circulating on either side of the membrane, it is possible that the inlet of the support means and the second inlet of the wall are connected by a channel. The same is true for the exit from the support means and the second exit from the wall. In this way, the pump is only influenced by the pressures at the inlets and outlets of the pump, freeing itself from the ambient pressure. Its flow rate and its regularity are therefore also improved.
[44] Il est à noter que le moyen support et/ou la paroi rigide peuvent être transparents de manière à pouvoir observer les différentes chambres formées par l’ondulation et/ou pour ne laisser passer que des rayonnements souhaités et prédéfinis. [44] It should be noted that the support means and / or the rigid wall can be transparent so as to be able to observe the various chambers formed by the corrugation and / or to allow only desired and predefined radiations to pass.
[45] Il est également à noter que le moyen support et/ou la paroi peuvent comprendre un appareil de mesure (comme un capteur) et/ou un actionneur pouvant être directement en contact avec le fluide. [45] It should also be noted that the support means and / or the wall can comprise a measuring device (such as a sensor) and / or an actuator which can be directly in contact with the fluid.
[46] Il est à noter que le système selon l’invention peut également être utilisé dans les domaines tels que les compresseurs, les pompes à vide, la circulation d’électrolytes dans une pile, l’entrainement de liquide de refroidissement. [46] It should be noted that the system according to the invention can also be used in fields such as compressors, vacuum pumps, the circulation of electrolytes in a cell, the driving of coolant.
[47] Par ailleurs, un autre objet concerne un procédé de mise en oeuvre d’un système décrit ci-avant et comprenant les étapes suivantes : a) interaction entre le champ magnétique d’entrainement issu de la source et la structure d’aimantation permanente de la membrane de manière à créer des contraintes dans la membrane engendrant une déformation statique de la membrane suivant une ondulation présentant alternativement une ou plusieurs parties concaves et une ou plusieurs parties convexes, b) rotation du champ magnétique d’entrainement de manière à déplacer les contraintes dans la membrane pour déplacer l’ondulation dans une orientation définie selon le sens de rotation du champ magnétique d’entrainement, c) déplacement du fluide entre l’entrée et la sortie, le fluide étant compris au moins dans une des parties concaves délimitées par la membrane et le moyen support. [47] Furthermore, another object relates to a method of implementing a system described above and comprising the following steps: a) interaction between the driving magnetic field originating from the source and the magnetization structure permanent position of the membrane so as to create stresses in the membrane generating a static deformation of the membrane following an undulation alternately presenting one or more concave parts and one or more convex parts, b) rotation of the driving magnetic field so as to displace the constraints in the membrane to move the corrugation in an orientation defined according to the direction of rotation of the driving magnetic field, c) displacement of the fluid between the inlet and the outlet, the fluid being included at least in one of the concave parts delimited by the membrane and the support means.
[48] De préférence, l’étape b) de rotation peut être réalisée par la mise en rotation d’un aimant permanent. [48] Preferably, step b) of rotation can be carried out by rotating a permanent magnet.
[49] De préférence, lorsque le champ magnétique d’entrainement temporellement tournant présente une orientation du gradient sensiblement spatialement homogène et constante, le gradient peut être dirigé de la surface faible vers la surface forte de la membrane. [49] Preferably, when the temporally rotating driving magnetic field has a substantially spatially homogeneous gradient orientation and constant, the gradient can be directed from the weak surface to the strong surface of the membrane.
[50] Par ailleurs, il est à noter que la présente invention possède de nombreux avantages capables de résoudre des problématiques des laboratoires sur puce mais ne s’y limite pas. Ainsi, une multitude d’autres applications sont possibles, tels que la circulation d’électrolytes dans une pile électrique, la distribution ou le dosage de produits de fluide (par exemple de médicament), la création de vide ou de surpression dans des récipients par exemple pour leur conservation, la circulation d’un liquide de refroidissement sur une carte électronique. Il est aussi envisageable d’implanter la pompe dans un milieu biologique tel que le corps humain pour libérer un médicament ou prélever/transférer un fluide. [50] Furthermore, it should be noted that the present invention has many advantages capable of solving laboratory-on-chip problems, but is not limited to them. Thus, a multitude of other applications are possible, such as the circulation of electrolytes in an electric cell, the distribution or the dosage of fluid products (for example of medicament), the creation of vacuum or overpressure in containers by example for their conservation, the circulation of a cooling liquid on an electronic card. It is also conceivable to implant the pump in a biological medium such as the human body to release a drug or to withdraw / transfer a fluid.
Brève description des figures Brief description of the figures
[51] L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite uniquement à titre d’exemple, et en référence aux figures en annexe dans lesquelles : [51] The invention will be better understood on reading the following description, given purely by way of example, and with reference to the appended figures in which:
[Fig 1] représente un système selon un mode de réalisation selon l’invention,[Fig 1] shows a system according to an embodiment according to the invention,
[Fig 2A] représente une membrane comprenant une structure d’aimantation permanente spatialement tournante selon un mode de réalisation selon l’invention, [Fig 2B] représente une membrane comprenant une structure d’aimantation permanente spatialement tournante selon un mode de réalisation selon l’invention, [Fig 3A] représente la réaction de la membrane selon un mode de réalisation selon l’invention au champ magnétique d’entrainement ; [Fig 2A] represents a membrane comprising a spatially rotating permanent magnetization structure according to one embodiment according to the invention, [Fig 2B] represents a membrane comprising a spatially rotating permanent magnetization structure according to an embodiment according to the invention, [FIG. 3A] represents the reaction of the membrane according to an embodiment according to the invention to the driving magnetic field;
[Fig 3B] représente la réaction de la membrane selon un mode de réalisation selon l’invention au champ magnétique d’entrainement ; [Fig 3B] shows the reaction of the membrane according to an embodiment according to the invention to the driving magnetic field;
[Fig 3C] représente la réaction de la membrane selon un mode de réalisation selon l’invention au champ magnétique d’entrainement ; [Fig 3C] shows the reaction of the membrane according to one embodiment according to the invention to the driving magnetic field;
[Fig 4A] représente en vue de dessus un système (ci-après désigné par premier système) selon un premier mode de réalisation selon l’invention ; [Fig 4A] shows a top view of a system (hereinafter referred to as the first system) according to a first embodiment according to the invention;
[Fig 4B] représente une vue en coupe du système selon le premier mode de réalisation selon l’invention lorsque celui-ci est activé ; [Fig 4B] shows a sectional view of the system according to the first embodiment according to the invention when it is activated;
[Fig 4C] représente une vue en coupe du système selon le premier mode de réalisation selon l’invention lorsque celui-ci est activé ; [Fig 4D] représente une vue en coupe du système selon le premier mode de réalisation selon l’invention lorsque celui-ci est activé ; [Fig 4C] shows a sectional view of the system according to the first embodiment according to the invention when the latter is activated; [Fig 4D] shows a sectional view of the system according to the first embodiment according to the invention when the latter is activated;
[Fig 4E] représente une vue en coupe du système selon le premier mode de réalisation selon l’invention lorsque celui-ci est activé ; [Fig 4E] shows a sectional view of the system according to the first embodiment according to the invention when it is activated;
[Fig 5] représente une vue en coupe d’un système (ci-après désigné par deuxième système) selon un deuxième mode de réalisation selon l’invention ; [Fig 5] shows a sectional view of a system (hereinafter referred to as the second system) according to a second embodiment according to the invention;
[Fig 6] représente une vue en coupe d’un système (ci-après désigné par troisième système) selon un troisième mode de réalisation selon l’invention ; [Fig 6] shows a sectional view of a system (hereinafter referred to as the third system) according to a third embodiment according to the invention;
[Fig 7] représente une vue en coupe d’un système (ci-après désigné par quatrième système) selon un quatrième mode de réalisation selon l’invention ; [Fig 7] shows a sectional view of a system (hereinafter referred to as the fourth system) according to a fourth embodiment according to the invention;
[Fig 8] représente une vue en coupe d’un système (ci-après désigné par cinquième système) selon un cinquième mode de réalisation selon l’invention ; [Fig 8] shows a sectional view of a system (hereinafter referred to as the fifth system) according to a fifth embodiment according to the invention;
[Fig 9] représente une vue en coupe d’un système (ci-après désigné par sixième système) selon un sixième mode de réalisation selon l’invention ; et [Fig 10] représente une vue en coupe d’un système (ci-après désigné par huitième système) selon un huitième mode de réalisation selon l’invention. [Fig 9] shows a sectional view of a system (hereinafter referred to as the sixth system) according to a sixth embodiment according to the invention; and [Fig 10] shows a sectional view of a system (hereinafter referred to as the eighth system) according to an eighth embodiment according to the invention.
Modes de réalisation Embodiments
[52] La figure 1 montre un système selon un mode de réalisation selon l’invention. Ce système comprend : [52] Figure 1 shows a system according to an embodiment according to the invention. This system includes:
- une pompe 1 à travers laquelle au moins un fluide peut circuler entre une entrée E et une sortie S, et - a pump 1 through which at least one fluid can circulate between an inlet E and an outlet S, and
- une source 2 d’un champ magnétique apte à générer dans une membrane 100 un champ magnétique d’entraînement 2A temporellement tournant, présentant un gradient minimum de 1T/m et une orientation du gradient sensiblement spatialement homogène dans la membrane 100 et dont l’orientation du gradient est constant dans le temps, cette source 2 étant par exemple un aimant permanent mis en rotation mais peut également être toutes sources connues de l’homme du métier. a source 2 of a magnetic field capable of generating in a membrane 100 a temporally rotating driving magnetic field 2A, exhibiting a minimum gradient of 1 T / m and an orientation of the gradient which is substantially spatially homogeneous in the membrane 100 and of which the orientation of the gradient is constant over time, this source 2 being for example a permanent magnet set in rotation but can also be any source known to those skilled in the art.
[53] On peut observer, sur la figure 1, les lignes du champ magnétique d’entrainement 2A issues de la source 2. Le champ magnétique d’entrainement est généré par une source locale située à proximité de la pompe 1 , en particulier de sa membrane 100, situation tout à fait avantageuse de par sa simplicité de mise en œuvre. En effet, typiquement, cette source 2 d’un champ magnétique d’entrainement peut, par exemple, être un jeu d’électroaimants ou un aimant permanent mis en rotation sur lui-même. [53] One can observe, in Figure 1, the lines of the magnetic driving field 2A from the source 2. The magnetic driving field is generated by a local source located near the pump 1, in particular from its membrane 100, a completely advantageous situation by virtue of its simplicity of implementation. Indeed, typically, this source 2 of a magnetic driving field can, for example, be a set of electromagnets or a permanent magnet rotated on itself.
[54] Les figures 2A et 2B illustrent au moins en partie une structure d’aimantation permanente spatialement tournante de la membrane 100. Sur ces figures, on remarque une répétition d’un motif magnétique, présentant une période de rotation spatiale T, dans la membrane 100 de manière à ce que la membrane 100 puisse onduler sous l’effet du champ magnétique. Il est à noter que ce motif n’est donné qu’à titre indicatif et la période de rotation spatiale T peut varier en fonction des applications souhaitées de manière à avoir des ondulations de plus ou moins grandes périodes. [54] Figures 2A and 2B illustrate at least in part a spatially rotating permanent magnetization structure of the membrane 100. In these figures, there is a repetition of a magnetic pattern, having a period of spatial rotation T, in the membrane 100 so that the membrane 100 can undulate under the effect of the magnetic field. It should be noted that this pattern is given only as an indication and the period of spatial rotation T can vary depending on the desired applications so as to have ripples of greater or lesser periods.
[55] En particulier, et à titre d’exemple, pour définir la structure d’aimantation permanente spatialement tournante de la figure 2 qui présente un exemple d’un motif magnétique de la membrane 100 : a. on définit le terme « zone élémentaire » comme étant une portion volumique de la membrane 100, b. on partitionne la membrane 100 en zones élémentaires Zn, dans l’exemple de la figure 2A, on est en présence de 15 zones élémentaires numérotées de manière consécutives l’une après l’autre dans le sens croissant de leur défilement de la gauche vers la droite pour un observateur regardant la membrane 100 (Zo<Zn<Zi5), le plan PP étant le plan perpendiculaire à la membrane 100 et contenant un axe reliant l’entrée E et la sortie S de la pompe 1 qui correspond à un axe de déplacement souhaité de l’ondulation, c. on note An l’aimantation moyenne d’une zone élémentaire particulière Zn projetée sur le plan PP, d. on note On l’angle orienté appartenant à [-TT, TT] représentatif de l’angle entre à An et An+1 , e. la structure d’aimantation permanente est spatialement tournante car pour tout n (0<n<15), On est positif, la surface exposée vers le haut de la membrane 100 est la surface forte 10011 et la surface exposée vers le bas de la membrane 100 est la surface faible 10012, et pour tout n, la valeur absolue de On+On+i est environ égale à p/4, et l’aimantation fait au moins un tour, c’est-à-dire que la somme sur tous les n, d’une période de rotation spatiale T, des Onfait au moins 2*TT. [56] Les figures 3A, 3B et 3C illustrent la réaction de la membrane 100 de la pompe 1 de la figure 1 au champ magnétique d’entrainement 2A qui lui est appliqué de manière à ce qu’une chambre de fluide F circule au travers de la pompe 1 entre l’entrée E et la sortie S. Dans cette configuration, si le champ magnétique d’entraînement tourne dans le sens anti-trigonométrique, la surface forte 10011 de la membrane 100 étant située vers le haut, alors le déplacement de l’ondulation se fait vers la gauche. [55] In particular, and by way of example, to define the spatially rotating permanent magnet structure of FIG. 2 which shows an example of a magnetic pattern of the membrane 100: a. the term “elementary zone” is defined as being a volume portion of the membrane 100, b. the membrane 100 is partitioned into elementary zones Z n , in the example of FIG. 2A, there are 15 elementary zones numbered consecutively one after the other in the increasing direction of their scrolling from left to the line for an observer looking at the membrane 100 (Zo <Z n <Zi 5 ), the plane PP being the plane perpendicular to the membrane 100 and containing an axis connecting the input E and the output S of the pump 1 which corresponds to a desired axis of movement of the corrugation, c. we denote by A n the average magnetization of a particular elementary zone Z n projected onto the plane PP, d. we denote by O n the oriented angle belonging to [-TT, TT] representative of the angle between A n and A n + 1 , e. the permanent magnetization structure is spatially rotating because for all n (0 <n <15), O n is positive, the surface exposed towards the top of the membrane 100 is the strong surface 10011 and the exposed surface towards the bottom of the membrane 100 is the weak surface 10012, and for all n, the absolute value of O n + O n + i is approximately equal to p / 4, and the magnetization makes at least one revolution, that is to say that the sum over all n, of a period of spatial rotation T, of the O n is at least 2 * TT. [56] Figures 3A, 3B and 3C illustrate the reaction of the membrane 100 of the pump 1 of Figure 1 to the driving magnetic field 2A which is applied to it so that a fluid chamber F circulates through of pump 1 between inlet E and outlet S. In this configuration, if the driving magnetic field rotates in the anti-trigonometric direction, the strong surface 10011 of the membrane 100 being located upwards, then the displacement of the ripple is to the left.
[57] Le champ magnétique d’entrainement 2A au niveau de la membrane 100 a typiquement une orientation de son gradient 2B sensiblement homogène et constante dans le temps, ce gradient 2B étant généralement orienté vers la source 2. Il est à noter que le gradient 2B génère une force magnétique 100B résultante liée au gradient 2B dans la membrane 100 qui vaut Fm=grad(M.B). Si le gradient 2B du champ magnétique d’entrainement 2A est important, cette force magnétique 100B est à prendre en compte dans la déformation de la membrane 100. Il n’est alors plus possible de prendre en compte uniquement le couple magnétique (Cm= M x B) 100A résultant dans la membrane 100 généré dans la membrane 100 pour expliquer la déformation de cette dernière, comme dans le cas de la figure 3A, il faut aussi prendre en compte la force magnétique 100B Fm. (voir figures 3B et 3C). [57] The magnetic driving field 2A at the level of the membrane 100 typically has an orientation of its gradient 2B which is substantially homogeneous and constant over time, this gradient 2B being generally oriented towards the source 2. It should be noted that the gradient 2B generates a resulting magnetic force 100B linked to the gradient 2B in the membrane 100 which is equal to F m = grad (MB). If the gradient 2B of the driving magnetic field 2A is large, this magnetic force 100B must be taken into account in the deformation of the membrane 100. It is then no longer possible to take into account only the magnetic torque (C m = M x B) 100A resulting in the membrane 100 generated in the membrane 100 to explain the deformation of the latter, as in the case of FIG. 3A, it is also necessary to take into account the magnetic force 100B F m. (see Figures 3B and 3C).
[58] Or, l’effet de cette force magnétique 100B issue du gradient 2B peut accentuer ou défavoriser la déformation de la membrane 100 causée par le couple 100A Cm, suivant que le gradient 2B soit orienté dans le sens [surface faible 10012]=>[surface forte 10011] (figure 3B) ou dans le sens [surface forte [58] However, the effect of this magnetic force 100B resulting from the gradient 2B can accentuate or disadvantage the deformation of the membrane 100 caused by the couple 100A C m , depending on whether the gradient 2B is oriented in the direction [weak surface 10012] => [strong surface 10011] (figure 3B) or in the direction [strong surface
10011 ]=>[surface faible 10012] (figure 3C). 10011] => [low surface 10012] (figure 3C).
[59] Dans le premier cas, c’est-à-dire dans le sens [surface faible 10012]=>[surface forte 10011], la force magnétique 100B favorise la déformation du couple 100A, comme on peut le voir sur l’exemple illustré figure 3B (membrane 100 + gradient 2B), où la force magnétique 100B Fm a été indiquée par des flèches superposées à la déformation du couple 100A de la figure 3A, Fm tant à entraîner les points d’altitude maximum de la membrane 100 vers la surface forte 10011 (ou vers le haut), et les points d’altitude minimum vers la surface faible 10012 (ou vers le bas). [60] Dans le second cas, c’est-à-dire dans le sens [surface forte 10011]=>[surface faible 10012], la force magnétique 100B défavorise la déformation du couple 100A, comme on peut le voir sur l’exemple illustré figure 3C (membrane 100 + gradient 2B, où la force magnétique 100B Fma été indiqué par des flèches superposées à la déformation du couple 100A de la figure 3A : Fm tant à entraîner les points d’altitude maximum de la membrane 100 vers la surface faible 10012 (ou vers le bas), et les points d’altitude minimum vers la surface forte 10011 (ou vers le haut). [59] In the first case, that is to say in the direction [weak surface 10012] => [strong surface 10011], the magnetic force 100B promotes the deformation of the couple 100A, as can be seen on the example illustrated in figure 3B (membrane 100 + gradient 2B), where the magnetic force 100B F m has been indicated by arrows superimposed on the deformation of the torque 100A in figure 3A, F m both to drive the maximum altitude points of the membrane 100 towards the strong surface 10011 (or upwards), and the minimum altitude points towards the weak surface 10012 (or downwards). [60] In the second case, that is to say in the direction [strong surface 10011] => [weak surface 10012], the magnetic force 100B favors the deformation of the couple 100A, as can be seen on the example illustrated in figure 3C (membrane 100 + gradient 2B, where the magnetic force 100B F m has been indicated by arrows superimposed on the deformation of the torque 100A in figure 3A: F m both to drive the points of maximum altitude of the membrane 100 towards the weak surface 10012 (or down), and the minimum altitude points towards the strong surface 10011 (or up).
[61] Ainsi, même dans le cas où le champ magnétique d’entrainement 2A temporellement tournant présente aussi un fort gradient 2B sensiblement homogène et dont l’orientation est constante, il est possible de garder une déformation adéquate de la membrane 100 en orientant cette dernière de sorte à ce qu’elle expose sa surface forte 10011 aux zones de fort champ magnétique d’entrainement 2A, c’est-à-dire du côté de la source 2. [61] Thus, even in the case where the temporally rotating driving magnetic field 2A also has a strong substantially homogeneous gradient 2B and the orientation of which is constant, it is possible to keep an adequate deformation of the membrane 100 by orienting this last so that it exposes its strong surface 10011 to the zones of strong magnetic driving field 2A, that is to say on the side of the source 2.
[62] Les figures 4A, 4B, 4C, 4D et 4E montrent une pompe selon un premier système selon un premier mode de réalisation selon l’invention, la pompe comprenant : une entrée E et une sortie S pour respectivement introduire et extraire le fluide de la pompe, une membrane 100 souple présentant une surface supérieure 102 et une surface inférieure 104, la membrane 100 comprenant une structure d’aimantation permanente spatialement tournante, et un moyen support 200 rigide sur lequel est fixée une partie au moins du périmètre de la surface inférieure 104 de la membrane 100. [62] Figures 4A, 4B, 4C, 4D and 4E show a pump according to a first system according to a first embodiment according to the invention, the pump comprising: an inlet E and an outlet S for respectively introducing and extracting the fluid. of the pump, a flexible diaphragm 100 having an upper surface 102 and a lower surface 104, the diaphragm 100 comprising a spatially rotating permanent magnet structure, and a rigid support means 200 on which is fixed at least part of the perimeter of the pump. lower surface 104 of membrane 100.
[63] La source du champ magnétique génère alors le champ magnétique d’entrainement à l’endroit où se situe la membrane 100. La projection du champ magnétique d’entrainement sur un plan de rotation magnétique PP de la membrane 100, ayant une orientation sensiblement homogène et ayant des composantes temporellement tournantes dans le plan de rotation magnétique PP, est susceptible d’être temporellement tournante. Il est à noter que le champ magnétique d’entrainement peut également être entièrement compris dans le plan de rotation magnétique PP de la membrane 100. [64] Ainsi, le champ magnétique d’entrainement et la structure d’aimantation permanente interagissent de manière à créer des contraintes dans la membrane 100 pour engendrer une déformation statique de la membrane 100 suivant une ondulation présentant alternativement une ou plusieurs parties concaves et une ou plusieurs parties convexes. De cette façon, la mise en rotation du champ magnétique d’entrainement appliqué à la membrane 100 permet le déplacement des contraintes dans la membrane 100 pour déplacer l’ondulation dans une orientation définie par le sens de rotation du champ magnétique d’entrainement. [63] The source of the magnetic field then generates the driving magnetic field at the location where the membrane 100 is located. The projection of the driving magnetic field onto a plane of magnetic rotation PP of the membrane 100, having an orientation substantially homogeneous and having temporally rotating components in the magnetic plane of rotation PP, is capable of being temporally rotating. It should be noted that the driving magnetic field can also be entirely included in the plane of magnetic rotation PP of the membrane 100. [64] Thus, the driving magnetic field and the permanent magnetization structure interact so as to create stresses in the membrane 100 to generate a static deformation of the membrane 100 following an undulation alternately presenting one or more concave parts and a or more convex parts. In this way, the rotation of the driving magnetic field applied to the membrane 100 allows the displacement of the stresses in the membrane 100 to move the corrugation in an orientation defined by the direction of rotation of the driving magnetic field.
[65] Les entrées et sorties de ce premier mode de réalisation du système selon l’invention sont réalisées par la création de trous pratiqués dans le moyen support 200, par infiltration au travers du moyen support 200, ou encore par introduction de canaux disposés entre la membrane 100 et le moyen support 200. Il en est de même pour les autres modes de réalisation du système selon l’invention. [65] The inputs and outputs of this first embodiment of the system according to the invention are produced by the creation of holes made in the support means 200, by infiltration through the support means 200, or by the introduction of channels arranged between the membrane 100 and the support means 200. The same is true for the other embodiments of the system according to the invention.
[66] Le moyen support 200 permet de valoriser le mouvement ondulatoire de la membrane 100 pour transporter le fluide. [66] The support means 200 makes it possible to enhance the undulatory movement of the membrane 100 to transport the fluid.
[67] La pompe et la source du champ magnétique ne sont pas en contact dans ce mode de réalisation. Ainsi, aucune connexion matérielle n’est nécessaire entre la membrane 100 et la source d’un champ magnétique ce qui permet de pouvoir activer la pompe à distance. [67] The pump and the source of the magnetic field are not in contact in this embodiment. Thus, no hardware connection is necessary between the membrane 100 and the source of a magnetic field, which allows the pump to be activated remotely.
[68] Par exemple, le moyen support 200 peut comprendre du verre, du silicium, du PDMS, du PMMA, du COP, du polycarbonate, du polyimide, du PVC ou encore du PE. [68] For example, the support means 200 can comprise glass, silicon, PDMS, PMMA, COP, polycarbonate, polyimide, PVC or even PE.
[69] Il est à noter que la source d’un champ magnétique permet alors la création de l’ondulation de chacune des membranes 100 représentées dans les figures.[69] It should be noted that the source of a magnetic field then allows the creation of the ripple of each of the membranes 100 shown in the figures.
Cette source de champ magnétique peut, par exemple, être un aimant cylindrique tournant ou comprendre des bobines électriques placées à proximité de la pompe, mais sans contact ni branchement avec elle. La source peut également comprendre un électro-aimant, un aimant non cylindrique ou cylindre de Halbach, un aimant cylindrique ou non associé à un moteur à courant continu ou à une ou plusieurs bobines électriques. This source of magnetic field can, for example, be a rotating cylindrical magnet or comprise electric coils placed near the pump, but without contact or connection with it. The source can also include an electromagnet, a non-cylindrical magnet or Halbach cylinder, a cylindrical or non-cylindrical magnet associated with a direct current motor or with one or more electric coils.
[70] Il est à noter qu’une partie des parties convexes, donc des parties de la surface inférieure 104 de la membrane 100, sont en contact avec le moyen support 200 pour qu’une ou plusieurs des parties concaves contiennent un volume de fluide, ou chambre de fluide, le volume de fluide étant susceptible de se déplacer sur le moyen support 200 entre l’entrée E et la sortie S lors du déplacement de l’ondulation. [70] It should be noted that part of the convex parts, therefore parts of the lower surface 104 of the membrane 100, are in contact with the support means. 200 so that one or more of the concave parts contain a volume of fluid, or fluid chamber, the volume of fluid being able to move on the support means 200 between the inlet E and the outlet S during movement of the ripple.
[71] La membrane 100 comprend un mélange comprenant un polymère et un matériau magnétique. Par exemple, le mélange est un mélange homogène d’un polymère souple, tel que le PDMS, le latex, ou encore le silicone, avec de la poudre d’un matériau magnétique dur présentant par exemple une granulométrie de 30 pm, telle qu’une poudre de NdFeB ou encore telle qu’une poudre de ferrite. Par ailleurs, il est possible d’obtenir une membrane biocompatible composée de biomatériaux. [71] The membrane 100 comprises a mixture comprising a polymer and a magnetic material. For example, the mixture is a homogeneous mixture of a flexible polymer, such as PDMS, latex, or even silicone, with the powder of a hard magnetic material having, for example, a particle size of 30 μm, such as an NdFeB powder or else such as a ferrite powder. Furthermore, it is possible to obtain a biocompatible membrane composed of biomaterials.
[72] Par exemple, cette membrane 100 peut être fabriquée comme indiqué ci- après. Une fois le mélange étalé et polymérisée puis découpé selon la forme du moyen support 200 sur lequel elle sera placé par exemple, la membrane obtenue est aimantée de sorte à avoir une aimantation permanente spatialement tournante apte à provoquer l’ondulation dans la membrane 100 par l’action du champ magnétique d’entraînement temporellement tournant sur l’aimantation de la membrane 100. La membrane 100 présente alors une souplesse suffisante pour permettre la création de l’ondulation. [72] For example, this membrane 100 can be manufactured as indicated below. Once the mixture has been spread and polymerized and then cut according to the shape of the support means 200 on which it will be placed for example, the membrane obtained is magnetized so as to have a spatially rotating permanent magnetization capable of causing the corrugation in the membrane 100 by the the action of the temporally rotating driving magnetic field on the magnetization of the membrane 100. The membrane 100 then has sufficient flexibility to allow the creation of the ripple.
[73] Par exemple, la membrane 100 fabriquée comme indiqué ci-avant peut présenter une structure d’aimantation définie par une période de rotation spatiale T environ égale à 1.10-3 m, présentant un module d’Young E environ égal à 1.105 Pa et une épaisseur h environ égale à 1.10-4 m. [73] For example, the membrane 100 manufactured as indicated above may have a magnetization structure defined by a period of spatial rotation T approximately equal to 1.10 -3 m, exhibiting a Young's modulus E approximately equal to 1.10 5 Pa and a thickness h approximately equal to 1.10 -4 m.
[74] Par exemple, la moyenne de l’intensité de l’aimantation m dans la membrane peut être environ égale à 1.105 A/m, l’intensité du champ magnétique B générée par la source du champ magnétique dans la membrane 100 peut être environ égale à 1.102T. [74] For example, the average of the intensity of the magnetization m in the membrane can be approximately equal to 1.10 5 A / m, the intensity of the magnetic field B generated by the source of the magnetic field in the membrane 100 can be approximately equal to 1.10 2 T.
[75] Dans cette configuration, la quantité mBT2/(Eh2) est alors égale à 1. [75] In this configuration, the quantity mBT 2 / (Eh 2 ) is then equal to 1.
[76] Ainsi, le cœur de la pompe repose notamment sur une membrane 100 souple et à aimantation permanente spatialement tournante. Il est à noter que le déplacement de l’ondulation permet l’entraînement péristaltique du fluide à travers la pompe. La membrane 100, bas coût, peut donc, dans le domaine des laboratoires sur puce, facilement être placée dans une puce directement lors de la fabrication et donc fonctionner dans un dispositif isolé de la source d’alimentation de la pompe. La pompe peut alors être activée à travers des éléments rigides simplement en la positionnant à proximité de la source de champ magnétique. Aussi, la pompe peut être implantée dans un corps ou un milieu biologique alors que la source du champ magnétique peut quant à elle être située à l’extérieur. [76] Thus, the heart of the pump rests in particular on a flexible membrane 100 with a spatially rotating permanent magnet. It should be noted that the displacement of the corrugation allows the peristaltic drive of the fluid through the pump. The low-cost membrane 100 can therefore, in the field of lab-on-a-chip, easily be placed in a chip directly during manufacture and therefore operate in a device isolated from the pump power source. The pump can then be activated through rigid elements simply by positioning it close to the source of the magnetic field. Also, the pump can be implanted in a body or a biological medium while the source of the magnetic field can itself be located outside.
[77] La figure 4A représente une vue du dessus de la pompe comprise dans le système selon le premier mode de réalisation. Les moyens de fixation 502 utilisés pour fixer le périmètre de la surface inférieure 104 de la membrane 100 au moyen support 200 rigide peuvent être tout ceux connus de l’homme du métier et permettant l’étanchéité de la pompe. [77] FIG. 4A represents a top view of the pump included in the system according to the first embodiment. The fixing means 502 used to fix the perimeter of the lower surface 104 of the membrane 100 to the rigid support means 200 can be all those known to those skilled in the art and allowing the pump to be sealed.
[78] La figure 4B illustre l’état de la pompe lorsqu’aucun champ magnétique n’est appliqué sur celle-ci. [78] Figure 4B illustrates the state of the pump when no magnetic field is applied to it.
[79] La figure 4C illustre l’état de la pompe lorsque le champ magnétique est appliqué sur celle-ci. On peut remarquer que dans les figures 4C, 4D et 4E est relié à l’entrée E un volume de fluide que l’on souhaite transmettre à la sortie S. Par exemple, la pression appliquée à l’entrée E de la pompe peut être de 1013 hPa environ, celle en sortie S de 1063 hPa environ, et celle du coté extérieur de la membrane 100 (en contact avec la surface supérieure 102) de 1013 hPa. [79] Figure 4C illustrates the state of the pump when the magnetic field is applied to it. It can be noted that in FIGS. 4C, 4D and 4E is connected to the inlet E a volume of fluid that it is desired to transmit to the outlet S. For example, the pressure applied to the inlet E of the pump can be of approximately 1013 hPa, that at the outlet S of approximately 1063 hPa, and that of the outer side of the membrane 100 (in contact with the upper surface 102) of 1013 hPa.
[80] Cette transmission est réalisée grâce à la formation de l’ondulation et à son déplacement de l’entrée E vers la sortie S. Ainsi, le volume de fluide est introduit dans la pompe par l’entrée E et est transmis dans la partie concave reliée à l’entrée E, cette partie concave formant une poche délimitée par la membrane 100 qui présente l’ondulation et le moyen support 200 (figure 4C). Ensuite, sous l’action de la rotation du champ magnétique, l’ondulation se déplace de l’entrée E vers la sortie S pour déplacer également le volume de fluide contenu dans la poche (figure 4D). Dès qu’une deuxième partie concave est reliée à l’entrée E, un autre volume de fluide est introduit dans celle-ci de sorte à ce que plusieurs volumes de fluide se déplacent simultanément entre le moyen support 200 et la membrane 100 (figure 4E). Il est à noter que chacune de ces parties concaves, ou poche ou chambre, peut contenir un volume prédéfini de fluide compris entre 10 nL et 1 mL, par exemple 1 pL, qui est notamment fonction des caractéristiques géométriques de la pompe 1. [81] Le débit de fluide circulant dans la pompe selon le premier mode de réalisation varie en fonction de l’application du champ magnétique, et notamment de la vitesse de rotation du champ magnétique. À chaque fois que le champ magnétique effectue une rotation complète, l’ondulation se déplace de la période de rotation spatiale du motif magnétique. [80] This transmission is achieved thanks to the formation of the corrugation and to its displacement from the inlet E to the outlet S. Thus, the volume of fluid is introduced into the pump through the inlet E and is transmitted into the concave part connected to the inlet E, this concave part forming a pocket delimited by the membrane 100 which has the corrugation and the support means 200 (FIG. 4C). Then, under the action of the rotation of the magnetic field, the ripple moves from the inlet E to the outlet S to also move the volume of fluid contained in the pocket (FIG. 4D). As soon as a second concave part is connected to the inlet E, another volume of fluid is introduced into the latter so that several volumes of fluid move simultaneously between the support means 200 and the membrane 100 (FIG. 4E ). It should be noted that each of these concave parts, or pocket or chamber, can contain a predefined volume of fluid of between 10 nL and 1 mL, for example 1 pL, which is in particular a function of the geometric characteristics of the pump 1. [81] The flow rate of fluid circulating in the pump according to the first embodiment varies as a function of the application of the magnetic field, and in particular of the speed of rotation of the magnetic field. Each time the magnetic field makes one full rotation, the ripple moves by the period of spatial rotation of the magnetic pattern.
[82] En référence à la figure 5, un deuxième système selon un deuxième mode de réalisation selon l’invention est représenté. [82] Referring to Figure 5, a second system according to a second embodiment according to the invention is shown.
[83] La pompe de ce deuxième mode de réalisation diffère de celle du premier mode en ce qu’elle comprend en outre une paroi 300 rigide fixée sur une partie au moins du périmètre de la surface supérieure 102 de la membrane 100 et espacée de la membrane 100 par une distance d suffisante pour permettre l’ondulation et pour permettre le contact entre les parties concaves et la paroi 300. Cette distance d peut être comprise entre 10 pm et 1 cm. La paroi 300 rigide est fixée sur le périmètre de la surface supérieure 102 de la membrane 100 à l’aide de moyens de fixation 504 connu de l’homme du métier semblable à ceux utilisé pour la fixation du périmètre de la membrane 100 au moyen support 200. [83] The pump of this second embodiment differs from that of the first embodiment in that it further comprises a rigid wall 300 fixed to at least part of the perimeter of the upper surface 102 of the membrane 100 and spaced from the membrane 100 by a distance d sufficient to allow corrugation and to allow contact between the concave parts and the wall 300. This distance d can be between 10 μm and 1 cm. The rigid wall 300 is fixed to the perimeter of the upper surface 102 of the membrane 100 using fixing means 504 known to those skilled in the art similar to those used for fixing the perimeter of the membrane 100 to the support means. 200.
[84] Par ailleurs, la paroi 300 rigide comprend un orifice 302, mais pourrait en comprendre plusieurs (non illustré dans les figures), à travers lequel est appliquée une pression contrôlée entre la paroi 300 et la membrane 100. Cette pression est amenée par exemple par l’introduction à travers l’orifice 302 d’un gaz ou d’un fluide. [84] Furthermore, the rigid wall 300 comprises an orifice 302, but could include several (not illustrated in the figures), through which a controlled pressure is applied between the wall 300 and the membrane 100. This pressure is brought by for example by the introduction through the orifice 302 of a gas or a fluid.
[85] En référence à la figure 6, un troisième système selon un troisième mode de réalisation selon l’invention est représenté. [85] Referring to Figure 6, a third system according to a third embodiment according to the invention is shown.
[86] Selon le troisième mode de réalisation, la pompe comprend une paroi 300 rigide fixée sur une partie au moins du périmètre de la surface supérieure 102 de la membrane 100 et espacée de la membrane 100 par une distance d’ suffisante pour, à la différence de la pompe du deuxième mode, permettre l’ondulation et pour éviter le contact entre les parties concaves et la paroi 300. La paroi 300 rigide est fixée sur le périmètre de la surface supérieure 102 de la membrane 100 à l’aide de moyens de fixation 504 connu de l’homme du métier semblable à ceux utilisé pour la fixation du périmètre de la membrane 100 au moyen support 200. La distance d’ est au moins égale à l’épaisseur de la membrane 100. Dans ce mode de réalisation, la membrane 100 ne prend pas appui sur la paroi 300, comme dans le deuxième mode de réalisation, mais sur un fluide ou gaz introduits entre la membrane 100 et la paroi 300 via l’orifice 302 qui applique une pression sur la membrane 100 et dont il est possible de moduler la pression. [86] According to the third embodiment, the pump comprises a rigid wall 300 fixed to at least part of the perimeter of the upper surface 102 of the membrane 100 and spaced from the membrane 100 by a distance of sufficient to, at the difference from the pump of the second mode, to allow the corrugation and to avoid contact between the concave parts and the wall 300. The rigid wall 300 is fixed to the perimeter of the upper surface 102 of the membrane 100 using means fixing 504 known to those skilled in the art similar to those used for fixing the perimeter of the membrane 100 to the support means 200. The distance d 'is at least equal to the thickness of the membrane 100. In this embodiment , the membrane 100 does not bear on the wall 300, as in the second mode embodiment, but on a fluid or gas introduced between the membrane 100 and the wall 300 via the orifice 302 which applies pressure to the membrane 100 and whose pressure it is possible to modulate.
[87] En référence à la figure 7, un quatrième système selon un quatrième mode de réalisation selon l’invention est représenté. [87] Referring to Figure 7, a fourth system according to a fourth embodiment according to the invention is shown.
[88] Dans ce quatrième mode, la pompe est similaire à celle du deuxième mode mais comprend une membrane 100 présentant deux orifices traversant 106 et 108, chacun étant situé à ses extrémités, ainsi que la paroi 300 sans orifice. Ainsi, il est possible d’avoir un flux de fluide dans la pompe plus élevé et plus constant que lorsqu’il n’y a pas la présence de ces deux orifices 106 et 108 dans la mesure où le fluide circule alors à la fois dans les parties concaves mais également dans les parties convexes. En effet, la pompe est alors agencée de manière à ce que le fluide circule à la fois entre la membrane 100 et le moyen support 200 et entre la membrane 100 et la paroi 300 pour doubler le débit de circulation du fluide dans la pompe. Ainsi, plutôt que d’avoir à la sortie S un débit de fluide entrecoupé, ici puisque les volumes de fluide sont contenus à la fois dans les parties concaves et convexes, le débit à la sortie S est davantage constant. En outre, ce quatrième mode de réalisation permet de s’affranchir de l’influence de la pression extérieur à la pompe : seules la pression d’entrée Po et la pression de sortie Ps sont à considérer. De plus, la pression obtenue dans une chambre est obtenue par la pression de la chambre précédente à laquelle on ajoute l’ajout de pression généré par la partie de la membrane entre les deux chambres. Ainsi, il est possible d’augmenter la différence de pression possible entre l’entrée de la pompe et la sortie de la pompe lors de sa fabrication en augmentant le nombre d’ondulations dans la pompe (et donc de motifs magnétiques dans la membrane 100). [88] In this fourth mode, the pump is similar to that of the second mode but comprises a membrane 100 having two through orifices 106 and 108, each located at its ends, as well as the wall 300 without orifice. Thus, it is possible to have a higher and more constant flow of fluid in the pump than when there is no presence of these two orifices 106 and 108 insofar as the fluid then circulates both in the concave parts but also in the convex parts. In fact, the pump is then arranged so that the fluid circulates both between the membrane 100 and the support means 200 and between the membrane 100 and the wall 300 in order to double the flow rate of the fluid in the pump. Thus, rather than having at the outlet S an interspersed fluid flow rate, here since the fluid volumes are contained in both the concave and convex parts, the flow rate at the outlet S is more constant. In addition, this fourth embodiment makes it possible to be freed from the influence of the pressure external to the pump: only the inlet pressure Po and the outlet pressure P s are to be considered. In addition, the pressure obtained in a chamber is obtained by the pressure of the previous chamber to which is added the addition of pressure generated by the part of the membrane between the two chambers. Thus, it is possible to increase the possible pressure difference between the inlet of the pump and the outlet of the pump during its manufacture by increasing the number of corrugations in the pump (and therefore of magnetic patterns in the membrane 100 ).
[89] Par ailleurs, pour ce mode de réalisation, mais aussi pour les autres, le moyen support 200 rigide peut comprendre un canal aux bordures latérales arrondis (non illustré dans les figures) reliant l’entrée E à la sortie S pour guider le fluide circulant dans la pompe entre l’entrée E et la sortie S. De cette manière, l’étanchéité est assurée. Par ailleurs, le canal peut présenter une épaisseur de 350 pm. [89] Furthermore, for this embodiment, but also for the others, the rigid support means 200 may comprise a channel with rounded lateral edges (not shown in the figures) connecting the input E to the output S to guide the fluid circulating in the pump between inlet E and outlet S. In this way, sealing is ensured. Furthermore, the channel may have a thickness of 350 μm.
[90] En référence à la figure 8, un cinquième système selon un cinquième mode de réalisation selon l’invention est représenté. [91] Ce cinquième système comprend une pompe présentant plusieurs entrées E1 , E2 et E3 et une unique sortie S1. La pompe est alors constituée d’une unique membrane présentant plusieurs parties, trois en l’occurrence : une première partie 1001 reliant l’entrée E1 à un point B, une deuxième partie 1002 reliant l’entrée E2 à un point A, une troisième partie 1003 reliant l’entrée E3 au point A, une quatrième partie 1004 reliant le point A au point B et une cinquième partie 1005 reliant le point B à la sortie S1. Les motifs magéntiques de chacune de ces parties sont en phase aux points A et B pour qu’il y ait bien création d’une unique chambre aux points d’intersections A et B. Par ailleurs, sont associés à chacune de ces parties 1001 , 1002, 1003, 1004, 1005 des canaux pour guider les fluides circulant dans chacune de ces parties. L’unique membrane constituée de ces différentes parties forme un monobloc. [90] Referring to Figure 8, a fifth system according to a fifth embodiment according to the invention is shown. [91] This fifth system comprises a pump having several inputs E1, E2 and E3 and a single output S1. The pump then consists of a single membrane having several parts, three in this case: a first part 1001 connecting the input E1 to a point B, a second part 1002 connecting the input E2 to a point A, a third part 1003 connecting the input E3 to the point A, a fourth part 1004 connecting the point A to the point B and a fifth part 1005 connecting the point B to the output S1. The magnetic patterns of each of these parts are in phase at points A and B so that there is indeed creation of a single chamber at the points of intersections A and B. Moreover, are associated with each of these parts 1001, 1002, 1003, 1004, 1005 channels for guiding the fluids circulating in each of these parts. The single membrane made up of these different parts forms a single piece.
[92] À l’aide de ce cinquième système, il est possible d’introduire différents fluides dans chacune des entrées E 1 , E2 et E3, de procéder à leur mélange aux points A et B, et de récupérer le mélange à la sortie S1. [92] Using this fifth system, it is possible to introduce different fluids into each of the inlets E 1, E2 and E3, to mix them at points A and B, and to recover the mixture at the outlet. S1.
[93] Dans ce cinquième système, le fluide introduit dans chacune des entrées E1 , E2 et E3 est constamment stocké dans une chambre respectivement de la première partie 1001, deuxième partie 1002 et troisième partie 1003, sans fuites dans les autres chambres qui suivent ou précèdent. Ainsi, deux chambres issues de deux parties différentes, par exemple une chambre issue de la deuxième partie 1002 et une autre chambre issue de la troisième partie 1003, peuvent fusionner ensemble en une plus grosse chambre au point A, et cette plus grosse chambre peut fusionner avec une autre chambre de la première partie 1001 au point B. [93] In this fifth system, the fluid introduced into each of the inlets E1, E2 and E3 is constantly stored in a chamber respectively of the first part 1001, second part 1002 and third part 1003, without leaks in the other chambers which follow or previous. Thus, two chambers from two different parts, for example a chamber from the second part 1002 and another chamber from the third part 1003, can merge together into a larger chamber at point A, and this larger chamber can merge with another chamber of the first part 1001 at point B.
[94] Il est à noter qu’en changeant le sens de circulation du fluide pompé, les entrée E1 , E2 et E3 peuvent devenir des sorties et la sortie S1 peut être une entrée. Ainsi, plutôt que de mettre en contact différents fluides introduits, il est possible de diviser un fluide introduit en divisant la chambre dans laquelle il se trouve. [94] It should be noted that by changing the direction of circulation of the pumped fluid, the inputs E1, E2 and E3 can become outputs and the output S1 can be an input. Thus, rather than bringing different introduced fluids into contact, it is possible to divide an introduced fluid by dividing the chamber in which it is located.
[95] En référence à la figure 9, un sixième système selon un sixième mode de réalisation selon l’invention est représenté. [95] Referring to Figure 9, a sixth system according to a sixth embodiment according to the invention is shown.
[96] Le sixième système est semblable au deuxième mode de réalisation, mais comprend en outre, dans le moyen support 200 plusieurs actionneurs ou capteurs 410 agencés de manière à être directement en contact avec le fluide pompé, et un appareil de mesure 420. [96] The sixth system is similar to the second embodiment, but further comprises, in the support means 200, several actuators or sensors 410 arranged so as to be directly in contact with the pumped fluid, and a measuring device 420.
[97] Par exemple, l’actionneur 410 peut comprendre des électrodes pour créer une réaction électrochimique, un générateur de chaleur ou d’ultrasons, une source lumineuse, un capteur. Par exemple, les appareils de mesure peuvent permettre de mesurer des paramètres dans les chambres. [97] For example, actuator 410 may include electrodes to create an electrochemical reaction, a heat or ultrasound generator, a light source, a sensor. For example, measuring devices can be used to measure parameters in rooms.
[98] De cette façon, il est possible d’activer ou d’analyser un seul volume de fluide souhaité et compris dans une chambre particulière. [98] In this way, it is possible to activate or analyze a single volume of fluid desired and included in a particular chamber.
[99] En référence à la figure 10, un huitième système selon un huitième mode de réalisation selon l’invention est représenté. [99] Referring to Figure 10, an eighth system according to an eighth embodiment according to the invention is shown.
[100] Le huitième mode de réalisation est semblable au quatrième mode de réalisation. Ici, la membrane 100 ne comprend pas d’orifices traversant. La pompe de ce huitième mode comprend en outre la paroi 300 rigide fixée sur une partie au moins du périmètre de la surface supérieure 102 de la membrane 100 et espacée de la membrane 100 par une distance suffisante pour permettre l’ondulation, l’ondulation impliquant ou évitant le contact entre les parties concaves et la paroi 300 à condition que le ou les fluides circulent au travers de la pompe. Le moyen support 200 comprend une entrée E’ et une sortie S’ et la paroi 300 rigide comprend également une entrée E” et une sortie S”. De cette façon, un fluide peut circuler entre la membrane 100 et le moyen support 200 et un autre fluide peut circuler entre la membrane 100 et la paroi 300. Ainsi, deux fluides distincts peuvent être pompés avec la même pompe et un même débit. [100] The eighth embodiment is similar to the fourth embodiment. Here, the membrane 100 does not include through orifices. The pump of this eighth embodiment further comprises the rigid wall 300 fixed to at least part of the perimeter of the upper surface 102 of the membrane 100 and spaced from the membrane 100 by a sufficient distance to allow ripple, the ripple involving or avoiding contact between the concave parts and the wall 300 provided that the fluid (s) circulate through the pump. The support means 200 comprises an inlet E "and an outlet S" and the rigid wall 300 also comprises an inlet E "and an outlet S". In this way, a fluid can circulate between the membrane 100 and the support means 200 and another fluid can circulate between the membrane 100 and the wall 300. Thus, two distinct fluids can be pumped with the same pump and the same flow rate.
[101 ] Par ailleurs, il est à noter qu’avec ce mode de réalisation, il est également possible que le fluide circulant entre l’entrée E’ et la sortie S’ soit le même que celui circulant entre IΈ’ ’et la sortie S”. Dans cette configuration, les deux entrées E’ et E” peuvent être reliées entre elles par un canal par exemple de manière à introduire un même fluide de part et d’autre de la membrane 100, et les deux sorties S’ et S” par un autre canal de manière à extraire le même fluide circulant de part et d’autre de la membrane 100. Ainsi, le débit de circulation du fluide dans la pompe est alors doublé. [101] Furthermore, it should be noted that with this embodiment, it is also possible that the fluid circulating between the inlet E 'and the outlet S' is the same as that circulating between IΈ '' and the outlet S ”. In this configuration, the two inputs E 'and E ”can be interconnected by a channel for example so as to introduce the same fluid on either side of the membrane 100, and the two outputs S' and S” by another channel so as to extract the same fluid circulating on either side of the membrane 100. Thus, the flow rate of the fluid in the pump is then doubled.
[102] Il est à noter que dans chacun des modes de réalisation ci-avant présentés, le moyen support 200 rigide peut être transparent de manière à pouvoir observer les différentes chambres formées par l’ondulation. Par ailleurs, la paroi 300 et/ou le moyen support 200 peuvent être transparents de sorte à ne laisser passer que des rayonnements souhaités et prédéfinis. [102] It should be noted that in each of the embodiments presented above, the rigid support means 200 may be transparent so as to be able to observe the different chambers formed by the ripple. Furthermore, the wall 300 and / or the support means 200 can be transparent so as to allow only desired and predefined radiations to pass.
[103] Il est à noter que dans l’ensemble de la présente demande, lorsqu’il fait référence à des indications en gras de type, Fm, Cm, M, B, An, il est question de vecteurs. [103] It should be noted that throughout the present application, when it refers to indications in bold type, F m , C m, M, B, A n , it is a question of vectors.
[104] L’invention a été illustrée et décrite en détail dans les dessins et la description précédente. Celle-ci doit être considérée comme illustrative et donnée à titre d’exemple et non comme limitant l’invention à cette seule description. De nombreuses variantes de réalisation sont possibles. [104] The invention has been illustrated and described in detail in the drawings and the foregoing description. This should be considered as illustrative and given by way of example and not as limiting the invention to this description alone. Many variant embodiments are possible.
[105] Dans les revendications, le mot « comprenant » n’exclut pas d’autres éléments et l’article indéfini « un/une » n’exclut pas une pluralité. [105] In the claims, the word "comprising" does not exclude other elements and the indefinite article "a / a" does not exclude a plurality.

Claims

Revendications Claims
[Revendication 1] [Système pour pomper un fluide, ledit système comprenant :[Claim 1] [A system for pumping a fluid, said system comprising:
- une pompe (1) comprenant : une entrée (E) et une sortie (S) pour respectivement introduire et extraire ledit fluide susceptible d’être pompé, une membrane (100) souple présentant deux surfaces opposées, ladite membrane (100) comprenant une structure d’aimantation permanente spatialement tournante, un moyen support (200) rigide sur lequel est fixée une partie au moins d’une desdites surfaces de ladite membrane (100), - a pump (1) comprising: an inlet (E) and an outlet (S) for respectively introducing and extracting said fluid capable of being pumped, a flexible membrane (100) having two opposite surfaces, said membrane (100) comprising a spatially rotating permanent magnet structure, a rigid support means (200) on which is fixed at least part of one of said surfaces of said membrane (100),
- une source (2) d’un champ magnétique apte à générer un champ magnétique d’entrainement à l’endroit où se situe ladite membrane (100), ledit champ magnétique d’entrainement ayant une orientation sensiblement homogène, ladite membrane (100) étant susceptible de se déformer, sous l’effet dudit champ magnétique d’entrainement, selon une ondulation présentant alternativement une ou plusieurs parties concaves et une ou plusieurs parties convexes, l’ondulation étant susceptible de se déplacer sous l’effet dudit champ magnétique d’entrainement, ledit fluide susceptible d’être pompé entre ladite entrée (E) et ladite sortie (S) se trouvant au moins entre une desdites surfaces de ladite membrane (100) et ledit moyen support (200). - a source (2) of a magnetic field capable of generating a driving magnetic field at the location where said membrane (100) is located, said driving magnetic field having a substantially homogeneous orientation, said membrane (100) being capable of being deformed, under the effect of said magnetic driving field, according to an undulation having alternately one or more concave parts and one or more convex parts, the undulation being able to move under the effect of said magnetic field d 'drive, said fluid capable of being pumped between said inlet (E) and said outlet (S) lying at least between one of said surfaces of said membrane (100) and said support means (200).
[Revendication 2] Système selon la revendication 1, selon lequel une projection dudit champ magnétique d’entrainement sur un plan de rotation magnétique (PP) de la membrane (100) est susceptible d’être temporellement tournante. [Claim 2] The system of claim 1, wherein a projection of said driving magnetic field onto a plane of magnetic rotation (PP) of the membrane (100) is capable of being temporally rotatable.
[Revendication 3] Système selon la revendication 2, selon lequel ledit champ magnétique d’entrainement est entièrement compris dans ledit plan de rotation magnétique (PP) de ladite membrane (100). [Claim 3] The system of claim 2, wherein said driving magnetic field is entirely included in said magnetic plane of rotation (PP) of said membrane (100).
[Revendication 4] Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, selon lequel au moins une ou plusieurs des parties convexes sont susceptibles d’être en contact avec ledit moyen support (200) et au moins une ou plusieurs des parties concaves sont susceptibles de ne pas être en contact avec ledit moyen support (200). [Claim 4] A system according to any one of claims 1 to 3, wherein at least one or more of the convex parts are likely to be in contact with said support means (200) and at least one or more of the concave parts are. likely not to be in contact with said support means (200).
[Revendication 5] Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, selon lequel ledit champ magnétique d’entrainement temporellement tournant présente en outre un gradient minimum de 1T/m et une orientation du gradient sensiblement spatialement homogène. [Claim 5] The system of any one of claims 1 to 4, wherein said temporally rotating training magnetic field further exhibits a minimum gradient of 1T / m and a substantially spatially homogeneous gradient orientation.
[Revendication 6] Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, selon lequel ledit champ magnétique d’entrainement temporellement tournant présente en outre un gradient minimum de 1T/m et une orientation du gradient constante dans le temps. [Claim 6] A system according to any one of claims 1 to 5, wherein said temporally rotating driving magnetic field further exhibits a minimum gradient of 1T / m and a constant gradient orientation over time.
[Revendication 7] Système selon l’une des revendications 5 et 6, selon lequel ladite membrane (100) est positionnée de manière à ce que ledit gradient soit orienté d’une surface faible (10012) vers une surface forte (10011 ), sachant que : lorsque la structure d’aimantation permanente spatialement tournante de la membrane (100) tourne, de gauche à droite, dans le sens trigonométrique, la surface forte désigne la surface exposée vers le haut et la surface faible désigne la surface exposée vers le bas, et lorsque la structure d’aimantation permanente spatialement tournante de la membrane (100) tourne, de gauche à droite, dans le sens anti-trigonométrique, la surface forte désigne la surface exposée vers le bas et la surface faible désigne la surface exposée vers le haut. [Claim 7] System according to one of claims 5 and 6, wherein said membrane (100) is positioned so that said gradient is oriented from a weak surface (10012) to a strong surface (10011), knowing that: when the spatially rotating permanent magnet structure of the membrane (100) rotates, from left to right, counterclockwise, the strong surface indicates the surface exposed upwards and the weak surface indicates the exposed surface downwards , and when the spatially rotating permanent magnet structure of the diaphragm (100) rotates counterclockwise from left to right, the strong surface designates the downwardly exposed surface and the weakest surface designates the exposed surface downward. the top.
[Revendication 8] Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, selon lequel ladite membrane (100) présente une épaisseur comprise entre 5 pm et 1 cm. [Claim 8] A system according to any one of claims 1 to 7, wherein said membrane (100) has a thickness of between 5 µm and 1 cm.
[Revendication 9] Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, selon lequel ladite structure d’aimantation est définie par une période de rotation spatiale (T) comprise entre 20 pm et 2 cm. [Claim 9] A system according to any one of claims 1 to 8, wherein said magnetization structure is defined by a period of spatial rotation (T) of between 20 µm and 2 cm.
[Revendication 10] Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant en outre une paroi (300) rigide fixée sur une partie au moins dudit périmètre de l’autre desdites surfaces de ladite membrane (100) et espacée de ladite membrane (100) par une distance d suffisante pour permettre ladite ondulation et pour permettre le contact entre lesdites parties concaves et ladite paroi (300). [Claim 10] A system according to any one of claims 1 to 9, further comprising a rigid wall (300) secured to at least a portion of said perimeter of the other of said surfaces of said membrane (100) and spaced apart. said membrane (100) by a distance d sufficient to allow said corrugation and to allow contact between said concave parts and said wall (300).
[Revendication 11] Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant en outre une paroi (300) rigide fixée sur une partie au moins dudit périmètre de l’autre desdites surfaces de ladite membrane (100) et espacée de ladite membrane (100) par une distance d’ suffisante pour permettre ladite ondulation et pour éviter le contact entre lesdites parties concaves et ladite paroi (300). [Claim 11] A system according to any one of claims 1 to 9, further comprising a rigid wall (300) secured to at least a portion of said perimeter of the other of said surfaces of said membrane (100) and spaced from said membrane. (100) by a distance sufficient to allow said corrugation and to avoid contact between said concave portions and said wall (300).
[Revendication 12] Système selon l’une quelconque des revendications 10 ou 11, dans lequel ladite paroi (300) comprend un orifice (302) à travers lequel est appliquée une pression contrôlée entre ladite paroi (300) et ladite membrane (100). [Claim 12] A system according to any of claims 10 or 11, wherein said wall (300) includes an orifice (302) through which a controlled pressure is applied between said wall (300) and said membrane (100).
[Revendication 13] Système selon l’une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel ladite membrane (100) présente deux orifices traversant, chacun étant situé à ses extrémités de manière à ce que ledit fluide susceptible d’être pompé se trouve en outre entre l’autre desdites surfaces de ladite membrane (100) et ladite paroi (300). [Claim 13] A system according to any one of claims 10 to 12, wherein said membrane (100) has two through-ports, each located at its ends such that said pumpable fluid is additionally located. between the other of said surfaces of said membrane (100) and said wall (300).
[Revendication 14] Système selon l’une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel ladite paroi (300) comprend en outre une deuxième entrée et une deuxième sortie pour respectivement introduire et extraire un fluide susceptible d’être pompé se trouvant en outre entre l’autre desdites surfaces de ladite membrane (100) et ladite paroi (300). [Claim 14] The system of any one of claims 10 to 12, wherein said wall (300) further comprises a second inlet and a second outlet for respectively introducing and withdrawing pumpable fluid further lying between the other of said surfaces of said membrane (100) and said wall (300).
[Revendication 15] Procédé de mise en œuvre d’un système selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, comprenant les étapes suivantes : a) interaction entre ledit champ magnétique d’entrainement issu de ladite source (2) et ladite structure d’aimantation permanente de ladite membrane (100) de manière à créer des contraintes dans ladite membrane (100) engendrant une déformation statique de ladite membrane (100) suivant une ondulation présentant alternativement une ou plusieurs parties concaves et une ou plusieurs parties convexes, b) rotation dudit champ magnétique d’entrainement de manière à déplacer lesdites contraintes dans ladite membrane (100) pour déplacer ladite ondulation dans une orientation définie selon le sens de rotation dudit champ magnétique d’entrainement, c) déplacement dudit fluide entre ladite entrée (E) et ladite sortie (S), ledit fluide étant compris au moins dans une desdites parties concaves délimitées par ladite membrane (100) et ledit moyen support (200). [Claim 15] A method of implementing a system according to any one of claims 1 to 14, comprising the following steps: a) interaction between said driving magnetic field from said source (2) and said structure d 'permanent magnetization of said membrane (100) so as to create stresses in said membrane (100) generating a static deformation of said membrane (100) following a corrugation having alternately one or more concave parts and one or more convex parts, b) rotating said driving magnetic field so as to move said stresses in said membrane (100) to move said corrugation in an orientation defined according to the direction of rotation of said driving magnetic field, c) moving said fluid between said inlet ( E) and said outlet (S), said fluid being included at least in one of said concave parts delimited by said membrane (100) and said support means (200).
[Revendication 16] Procédé selon la revendication 15, selon lequel ladite étape b) de rotation est réalisée par la mise en rotation d’un aimant permanent. [Claim 16] The method of claim 15, wherein said rotating step b) is performed by rotating a permanent magnet.
[Revendication 17] Procédé selon l’une des revendications 15 ou 16, selon lequel, lorsque ledit champ magnétique d’entrainement temporellement tournant présente une orientation du gradient sensiblement spatialement homogène et constante, ledit gradient est dirigé de la surface faible (10012) vers la surface forte (10011) de ladite membrane (100). [Claim 17] A method according to one of claims 15 or 16, wherein, when said temporally rotating driving magnetic field exhibits a substantially spatially homogeneous and constant gradient orientation, said gradient is directed from the weak surface (10012) towards the strong surface (10011) of said membrane (100).
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