EP4255629A1 - Puce de détection pcr, appareil de test associé et système d'analyse de mise en oeuvre - Google Patents

Puce de détection pcr, appareil de test associé et système d'analyse de mise en oeuvre

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EP4255629A1
EP4255629A1 EP21811104.5A EP21811104A EP4255629A1 EP 4255629 A1 EP4255629 A1 EP 4255629A1 EP 21811104 A EP21811104 A EP 21811104A EP 4255629 A1 EP4255629 A1 EP 4255629A1
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EP21811104.5A
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Maël LE BERRE
Claire LEBOUTEILLER
Bilal HADJI
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Bforcure
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Bforcure
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Abstract

Système de test d'une puce échantillon micro fluidique pour le test d'échantillons biologiques, notamment pour une analyse de type PCR et/ou de fluorescence, ayant la forme d'un bloc creux comportant au moins une chambre délimitée par une paroi supérieure une paroi inférieure, dans laquelle peut être introduit un échantillon à tester, associée à des moyens de thermalisation et des moyens de mesure par fluorescence. Selon l'invention, le système comporte en outre une languette de préférence opaque et/ou rigide ou semi rigide, disposée dans le prolongement et de préférence dans le même plan que les parois.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Puce de détection PCR, appareil de test associé et système d’analyse de mise en œuvre
[0001] L’invention concerne une puce échantillon micro fluidique pour le test d’échantillons biologiques, notamment pour une analyse de type PCR et/ou de fluorescence, appareil de test associé ainsi qu’un système d’analyse d’échantillons biologiques utilisant une telle puce.
[0002] Pour réaliser une réaction de PCR (Polymerase Chain Reaction en anglais) en temps réel rapide, il est nécessaire de modifier le plus rapidement possible la température de l’échantillon mélangé à son réactif tout en mesurant de préférence sa fluorescence, (ci-après le « cyclage » rapide de l’échantillon). Un procédé et un dispositif de ce type sont décrits par exemple dans la demande de brevet WO201 1/138748.
[0003] La réaction de PCR est généralement mise en œuvre dans un récipient jetable car à l’issue de la réaction, l’amplification à grande échelle de la cible ADN à détecter contamine la surface du récipient avec la cible à amplifier ce qui empêche sa réutilisation. Les récipients des réactions de PCR sont donc des récipients dits consommables.
[0004] Ces consommables de PCR doivent pouvoir être manipulés et insérés dans l’appareil de test des échantillons de manière simple, évidente et rapide pour en faciliter l’usage, notamment dans un contexte où l’efficacité opérationnelle est importante.
[0005] Une mise en œuvre spécifique de la PCR est la PCR en temps réel où l’amplification de l’ADN est mesurée au cours de la réaction par un signal de fluorescence issu d’une sonde dont la fluorescence dépend de l’avancement de la réaction d’amplification. Dans ce cas, un enjeu important des technologies de cyclage rapide est la conception d’un consommable recevant le réactif de PCR qui permette une bonne transmission thermique à l’échantillon afin que la température de l’échantillon s’équilibre rapidement avec la température de l’appareil de cyclage thermique (ou cycleur thermique) tout en assurant l’accessibilité optique à l’échantillon. [0006] WO 2018/1 14625 décrit notamment une puce échantillon micro fluidique contenant une chambre , de préférence plate et/ou de faible épaisseur formée entre une face au moins partiellement transparente et une face conductrice de la chaleur, par exemple en aluminium, la face transparente permettant de suivre la réaction de PCR à l’aide d’un moyen optique par exemple une sonde de fluorescence, tout en permettant une variation très rapide de la température de l’échantillon grâce à sa face conductrice de chaleur. Cette puce peut être utilisée par exemple en combinaison avec un système de contrôle de température micro fluidique tel que décrit dans cette demande WO2018/1 14625, permettant de modifier très rapidement la température de l’échantillon entre ses deux valeurs extrêmes typiques de la technologie PCR, en un temps de l’ordre de la seconde.
[0007] L’objet de la présente invention est de rendre la structure et l’utilisation de la puce décrite dans WO 2018/1 14625 encore plus simple, plus fiable et plus efficace de manière notamment à faciliter son industrialisation, et notamment de répondre encore mieux aux besoins actuels de tests rapides d’orientation du diagnostic ou de répondre dans les contextes d’urgence qui nécessitent de pouvoir réaliser des réactions telles que la PCR en quelques minutes.
[0008] L’invention concerne un système de test d’une puce échantillon micro fluidique pour le test de type PCR d’échantillons biologiques, cette puce ayant la forme d’un bloc de préférence parallélépipédique comportant au moins une chambre creuse pour recevoir un échantillon, délimitée notamment par une première paroi (ou paroi inférieure) constituée d’un matériau à forte conductivité thermique, de préférence métallique et une seconde paroi (ou paroi supérieure) constituée au moins partiellement d’un matériau transparent, ce bloc possédant au moins deux ouvertures permettant l’introduction de l’échantillon dans l’une au moins des chambres et l’évacuation de l’atmosphère présente dans la chambre lors de l’introduction de l’échantillon, les première et deuxième parois étant parallèles entre elles, la puce comportant en outre une languette de préférence au moins partiellement opaque et/ou rigide ou semi rigide, disposée dans le prolongement et de préférence dans le même plan que les parois, la puce comportant également un dispositif de scellement, disposé au contact de la seconde paroi ou paroi supérieure, caractérisé en ce qu’il comporte une paroi latérale munie d’une ouverture permettant le passage de la puce vers des moyens de thermalisation, des moyens de détrompage complémentaires destinés à coopérer avec des moyens de détrompage présents sur la puce, des moyens de maintien de la puce au contact des moyens de thermalisation après introduction de celle-ci à travers l’ouverture qui viennent maintenir la puce au contact des moyens de thermalisation, contact de préférence engendré par la coopération de moyens de détrompage situés sur la puce et des moyens de détrompage complémentaires, afin notamment de démarrer la séquence d’analyse de l’échantillon, ce système comportant en outre des moyens de mesure de la fluorescence de I’ échantillon.
[0009] Selon un mode préférentiel, le système de test d’une puce selon l’invention, comportera des moyens d’imagerie par fluorescence.
[0010] Selon un mode de réalisation, le système de test selon l’invention a la forme d’une lamelle rectangulaire comportant de préférence à proximité de l’une de ses extrémités une ouverture entourée d’un cadre de préférence dont l’un au moins des cotés est opaque, notamment le coté du cadre qui est du côté de la languette, ouverture dans laquelle vient se loger d’un côté une plaque de matériau à forte conductivité, de préférence en métal, formant la première paroi et de l’autre côté les moyens de maintien de la puce formant la seconde paroi, la plaque de matériau à forte conductivité, le bloc de matériau transparent et le cadre formant la partie active de la puce.
[0011] Selon un mode préférentiel de réalisation, le système selon l’invention comportera des moyens de détrompage constitués par une encoche située sur la puce, de préférence située sur la languette.
[0012] Selon un mode de réalisation, la chambre comporte des rainures pour faciliter l’écoulement de l’échantillon dans la chambre.
[0013] Selon un mode préférentiel de réalisation, le système selon l’invention comportera un film de scellement adhésif situé du côté du bloc solidaire de la languette, se prolongeant en direction de l’ouverture sans être solidaire du bloc, celui-ci comportant au moins deux ouvertures communiquant avec la chambre, ledit film de scellement étant conçu pour adhérer audit bloc et fermer les ouvertures de façon étanche après remplissage de la chambre avec l’échantillon.
[0014] Selon un mode de réalisation, le système selon l’invention comportera un film de protection qui peut être retiré avant utilisation de la puce, ce film étant disposé sur les ouvertures du bloc transparent de manière à éviter toute contamination de la chambre avant introduction de l’échantillon.
[0015] Selon une alternative, le système selon l’invention comportera une étiquette d’identification au niveau de la languette. [0016] Dans une variante préférentielle, la seconde paroi comporte une gorge disposée à sa périphérie du côté de la chambre dans laquelle est disposé un adhésif pour solidariser de manière étanche la seconde paroi à la première paroi.
[0017] Dans une variante de l’invention, le système selon l’invention comportera au moins quatre chambres disposées côte à côte et formant un carré. Dans ce cas, il comportera une paroi opaque disposée entre chacune des chambres permettant de réduire la transmission lumineuse entre les différentes chambres et avec l’environnement extérieur.
[0018] De préférence, la languette sera au moins partiellement opaque afin d’éviter le passage de la lumière extérieure jusqu’à l’échantillon une fois la puce insérée dans l’appareil de test associé. De plus, la languette sera de préférence rigide ou semi rigide, disposée dans le prolongement et de préférence dans le même plan que les parois.
[0019] Selon un mode préférentiel la puce selon l’invention comporte un moyen de scellement solidaire de la puce, disposé au contact de la paroi supérieure afin de confiner l’échantillon à l’intérieur de la ou les chambres une fois celui-ci inséré dans la puce, ce qui permet d’éviter toute contamination de l’environnement par fuite de l’échantillon.
[0020] Le dispositif de scellement solidaire de la puce sera de préférence un film de scellement. Le film de scellement sera disposé de préférence au moins sur chacune des ouvertures de manière à éviter toute contamination de l’extérieur par l’échantillon à analyser et donc d’éviter de fausser les résultats suivants. Ce film de scellement pourra être prépositionné sur la plaquette lors de l’étape de fabrication (voir ci-après). Ce film de scellement permet de fermer les ouvertures de manière étanche lorsque les chambres ont été remplies avec leur échantillon à analyser.
[0021] Le film de scellement sera de préférence autocollant situé du côté du bloc, solidaire de la languette, se prolongeant en direction de l’ouverture sans être solidaire du bloc, celui-ci comportant au moins deux ouvertures communiquant avec la chambre, ledit film de scellement étant conçu pour adhérer audit bloc et fermer les ouvertures de façon étanche après remplissage de la chambre avec l’échantillon.
[0022] Selon une variante, la puce comportera également un film de protection. Le film de protection peut être retiré avant utilisation de la puce, ce film étant disposé sur les ouvertures du bloc transparent de manière à éviter toute contamination de la chambre, notamment entre la fabrication et le transport de la puce, une contamination extérieure pouvant fausser le résultat de l’analyse.
[0023] Ainsi le film de protection sera au contact de la paroi supérieure de la puce et sera retiré lors du remplissage de la ou les chambres. Dès que le remplissage est terminé, le film de scellement est immédiatement positionné sur les ouvertures, de manière étanche, afin de permettre notamment une montée en pression dans les chambres, comme expliqué ci-après.
[0024] De cette manière on évite l’utilisation d’un emballage stérile de la puce après sa fabrication jusqu’à son utilisation (comme cela est habituellement le cas pour ce type de dispositifs)
[0025] Selon une autre variante, c’est l’opercule protecteur du film de scellement qui assure le rôle de barrière protectrice entre l’extérieur, potentiellement contaminant, et l’intérieur de la chambre avant l’utilisation de la puce.
[0026] Selon une forme préférentielle, la puce selon l’invention a la forme d’une lamelle rectangulaire comportant de préférence à proximité de l’une de ses extrémités une ouverture entourée d’un cadre de préférence dont l’un au moins des cotés est opaque, notamment le coté de la languette permettant son insertion dans l’appareil de test associé, ouverture dans laquelle vient se loger d’un côté une plaque de matériau à forte conductivité ,de préférence en métal, formant la première paroi et de l’autre côté le bloc formant la seconde paroi, la plaque de matériau à forte conductivité, le bloc (de préférence en matériau transparent) et le cadre formant la partie active de la puce. Lorsque le cadre est opaque (ou partiellement opaque au moins du côté de la languette) cela permet d’éviter que la lumière extérieure ne pénètre dans la chambre et engendre du bruit dans le signal de mesure de la fluorescence. Cela prend encore plus d’importance dans le cas de puces à plusieurs chambres, où la fluorescence issue de chaque chambre doit être détectable indépendamment. Les parois opaques permettent alors « d’isoler optiquement >> les chambres les unes des autres et de l’environnement extérieur. Ainsi la languette peut avoir une portion opaque adjacente à la partie active de la puce, d’une longueur suffisante pour être visible à l’extérieur de l’appareil de test après introduction de la puce dans l’appareil d’analyse par PCR.
[0027] La puce échantillon peut comporter au moins 2 chambres c’est à dire plus généralement n chambres (avec n entier supérieur ou égal à 2). Dans un cas particulier, les n=i*j (avec i et j deux entiers supérieur ou égal à 1 ) chambres sont disposées côte à côte et forment un carré (si i=j) ou un rectangle (si i différent de j).
[0028] Selon une variante préférentielle, la puce échantillon selon l’invention comporte des moyens de détrompage destinés à coopérer avec des moyens de détrompage complémentaires situés dans l’appareil de test pour analyser l’échantillon contenu dans la chambre afin notamment de démarrer la séquence d’analyse de l’échantillon automatiquement lorsque la puce est insérée dans l’appareil d’analyse par PCR et de repérer si la puce a été insérée à l’envers.
[0029] Ces moyens de détrompage sont constitués par exemple par une encoche située sur la puce, de préférence située sur la languette.
[0030] De préférence, la lamelle rectangulaire comporte une encoche sur l’un de ses cotés ayant une fonction de détrompage.
[0031] La puce pourra également comporter une étiquette d’identification au niveau de la languette.
[0032] Afin de faciliter l’écoulement de l’échantillon dans la chambre celle-ci comportera de préférence des rainures.
[0033] Pour solidariser de manière étanche la seconde paroi à la première paroi la puce échantillon selon l’invention comportera de préférence une gorge disposée à sa périphérie du côté de la chambre dans laquelle sera déposé un adhésif.
[0034] Selon une variante de réalisation la puce échantillon selon l’invention comportera quatre chambres disposées côte à côte et formant un carré.
[0035] Selon un mode préférentiel de réalisation, la puce échantillon selon l’invention est une plaquette rectangulaire de longueur égale à au moins deux fois de préférence au moins trois fois la largeur de cette plaquette dans laquelle se trouve une ouverture rectangulaire (ou carrée) à proximité de l’une de ses extrémités, définissant ainsi un cadre autour de l’ouverture. Dans cette ouverture sont logés d’un côté, (par exemple au-dessus), une fenêtre en matériau transparent (en un matériau transparent compatible avec la PCR tel que par exemple le polypropylène, les polymères et copolymères de cyclo oléfines (COC,COP) et d’une manière générale les polymères amorphes, en matériau transparent, résistant à une température d’au moins 110C), de surface extérieure plane arrivant au niveau de la surface de la plaquette et dont la surface intérieure comporte une partie creuse formant la chambre pour recevoir l’échantillon à analyser. De l’autre côté de l’ouverture (par exemple en dessous) est disposée une lamelle en aluminium (ou tout autre matériau compatible avec la PCR et ayant une conductivité thermique adaptée-voir ci-après) dont l’épaisseur sera de préférence comprise entre 100 et 500 microns, ladite lamelle venant s’appuyer sur les bords extérieurs de la fenêtre en matériau transparent, la fenêtre et/ou la lamelle étant munies de gorges de préférence à leur périphérie, permettant de sceller de manière étanche la fenêtre et la lamelle métallique, par exemple à l’aide d’un moyen de collage tel qu’une colle compatible avec la PCR (du type silicones ou équivalent). De préférence la lamelle métallique sera (légèrement) en saillie par rapport à la surface (inférieure) de la plaquette pour améliorer le contact thermique avec les moyens de chauffage de l’appareil de test.
[0036] La plaquette rectangulaire dispose ainsi d’une portion dans le prolongement (de préférence) du cadre, faisant office de languette permettant de manipuler la puce (sa partie active consistant notamment en la fenêtre et la plaque métallique assemblées à l’aide de la colle) et de l’insérer et/ou la retirer de l’appareil de test de manière simple à travers une fente de taille complémentaire à la section droite de la plaquette rectangulaire et la positionner de manière reproductible dans l’appareil de test. Pour faciliter le positionnement de la plaquette portant la partie active de la puce échantillon dans l’appareil de test on prévoira de préférence des moyens de détrompage de préférence sur la plaquette, par exemple une encoche sur l’un des côtés de la lamelle, ces moyens de détrompage étant associés à des moyens complémentaires placés dans l’appareil de test de manière à indiquer à l’utilisateur que la plaquette est bien positionnée dans l’appareil lorsque les moyens de détrompage s’enclenchent dans les moyens complémentaires (on peut associer des moyens sonores ou lumineux par exemple indiquant cet enclenchement à l’utilisateur qui peut déclencher ainsi l’analyse de l’échantillon(soit manuellement soit automatiquement).
[0037] Ces moyens de détrompage peuvent également être utilisés pour détecter automatiquement si la puce a été insérée à l’envers dans l’appareil et prévenir l’utilisateur par l’intermédiaire d’un signal lumineux, sonore ou par l’intermédiaire de l’interface homme machine.
[0038] La plaquette rectangulaire (qui comporte à la fois le cadre et la languette) sera de préférence au moins partiellement au niveau du cadre, réalisée en un matériau opaque (tel que défini ci-après), par exemple un matériau plastique noir opaque compatible avec la PCR. On a en effet constaté que cette opacité, notamment au niveau du cadre et en particulier lorsque la puce comporte plusieurs chambres permettait d’obtenir une meilleure lecture de la fluorescence en permettant une meilleure isolation de la lumière entre les différentes chambres et une meilleure isolation de la lumière extérieure.
[0039] Bien entendu afin de pouvoir manipuler aisément cette plaquette, le (ou les) matériau utilisé devra donner à celle-ci une rigidité suffisante (matériau rigide ou semi-rigide-voir définition ci-après) pour permettre son introduction dans la fente prévue à cet effet dans l’appareil de test.
[0040] La fenêtre en matériau transparent comportera au moins deux ouvertures permettant d’atteindre la chambre dans laquelle on introduit l’échantillon à analyser (de préférence à chaque extrémité de la chambre). De préférence, la chambre comportera des rainures pour faciliter l’écoulement de l’échantillon liquide à analyser et éviter la formation de bulles de manière à favoriser durant le remplissage de la chambre, l’évacuation de l’atmosphère gazeuse contenue dans celle-ci.
[0041] Lorsque le remplissage de la chambre est terminé, les ouvertures sont scellées par exemple à l’aide d’un film transparent compatible avec la PCR et avec la mesure de fluorescence associée, film qui recouvre de préférence l’ensemble de la fenêtre. Ce film de scellement est de préférence pré-positionné sur la plaquette lors de la fabrication de la puce selon l’invention.
[0042] La languette selon un autre aspect de l’invention peut recevoir sur l’une (ou plusieurs) de ses faces un QR Code ou un code barre (ou tout autre moyen d’identification) permettant d’identifier la puce. Il est également possible compte tenu de la place disponible sur la languette de prévoir une étiquette sur laquelle l’utilisateur peut noter des informations.
[0043] Afin de protéger la chambre de la puce de toute contamination, notamment entre la fabrication et l’utilisation de la puce (transport), il est prévu de recouvrir les ouvertures avec un film de protection ne laissant pas de résidus susceptibles d’inhiber la réaction PCR.
[0044] Si la languette est de préférence plane et disposée dans le même plan que les parois, une variante de l’invention consiste à prévoir une languette ayant par exemple la forme d’une protubérance, disposée de préférence dans le prolongement des parois, permettant une meilleure préhension de la puce pour l’introduire dans l’appareil de test. [0045] De préférence, une paroi opaque sera disposée entre chacune des chambres (pour une puce à chambres multiples) permettant de réduire la transmission lumineuse entre les différentes chambres et avec l’environnement extérieur.
[0046] L’appareil de test d’échantillons selon l’invention pourra selon une variante comporter une paroi latérale disposant d’une ouverture permettant le passage de la puce vers des moyens de thermalisation, des moyens de détrompage complémentaires destinés à coopérer avec les moyens de détrompage présents sur la puce, un bloc de verre qui peut se déplacer verticalement en direction de la puce après introduction de celle-ci à travers l’ouverture et venir presser la puce sur les moyens de thermalisation à réception d’un signal de commande engendré par la coopération des moyens de détrompage et des moyens de détrompage complémentaires.
[0047] De préférence l’appareil de test comportera des moyens de mesure de la fluorescence et notamment des moyens d’imagerie par fluorescence disposés de manière à permettre le passage de la lumière depuis et vers les moyens d’imagerie.
[0048] Dans la présente demande de brevet, les termes suivants auront la signification suivante :
[0049] Le terme « matériau compatible avec la PCR >> signifie un matériau qui ne contient pas d’inhibiteurs de PCR, ne dégrade pas les enzymes, les sondes fluorescentes, les dNTP, les oligo nucléides et n’absorbe pas les oligonucléotides et autres séquences d’ARN ou d’ADN et ne diffuse pas de molécules pouvant interagir avec le fonctionnement des enzymes ou changer les caractéristiques de la réaction de PCR.
[0050] Le terme « matériau opaque >> signifie un matériau dont la transmission optique dans le domaine notamment du visible, soit entre 300 nm et 800 nm, est inférieure à 20%, de préférence inférieur à 1 %, pour une épaisseur de matériau d’un millimètre.
[0051] Le terme « matériau transparent >> signifie un matériau dont la transmission optique dans le domaine notamment du visible, est supérieure à 80%.
[0052] Le terme « matériau à forte conductivité thermique >> signifie un matériau dont la conductivité thermique est supérieure à 15 w.m-1 .K-1 . [0053] Le terme « matériau rigide ou semi-rigide >> signifie un matériau dont le module de Young est supérieur à 10 MPa.
[0054] Les termes appareil, appareil de test, appareil de test d’échantillon, appareil d’analyse par PCR sont utilisés indifféremment pour désigner l’appareil d’analyse d’échantillon par PCR.
[0055] L’invention sera mieux comprise à l’aide des exemples de réalisation suivants, donnés à titre non limitatif, conjointement avec les figures qui représentent:
[0056] [Fig. 1 ] La figure 1 , une vue de dessus de la puce échantillon selon l’invention.
[0057] [Fig. 2] La figure 2, une vue de dessous de la puce échantillon de la figure 1.
[0058] [Fig. 3] La figure 3, une vue en coupe de la partie active de la puce selon l’axe A-A de la figure 1 .
[0059] [Fig. 4] La figure 4, une vue en coupe de la partie active de la puce selon l’axe B-B de la figure 1 .
[0060] [Fig. 5] La figure 5, une vue schématique de la puce en combinaison avec l’appareil de test.
[0061] [Fig. 6] La figure 6 une vue éclatée de la puce selon l’invention avant collage des éléments de la partie active de la puce.
[0062] [Fig. 7] La figure 7, les différentes étapes de collage de la fenêtre et de la partie métallique pour réaliser la partie active de la puce.
[0063] [Fig. 8] La figure 8 une vue schématique de dessous et de dessus d’une puce échantillon multi-chambres, sans la plaquette métallique.
[0064] [Fig. 9] La figure 9, une vue en coupe de puce multi chambres de la figure 8 selon l’axe C-C sur cette figure.
[0065] [Fig. 10] La figure 10, des courbes représentant le signal de fluorescence de différents échantillons (RFU en ordonnées) en fonction du nombre de cycles (en abscisses). [0066] [Fig.1 1 ] La figure 11 , les différentes étapes de retrait et de collage des films de protection et de scellement.
[0067] Sur ces figures les mêmes éléments portent les mêmes références.
[0068] Sur la figure 1 la puce échantillon selon l’invention est représentée selon un mode préférentiel de réalisation sous la forme d’une plaquette rectangulaire 10. Cette plaquette de forme parallélépipédique 10 en matériau opaque a une longueur environ cinq fois sa largeur sur la figure (de préférence entre 50x10 mm (et une épaisseur d’au moins 1 mm) et 200x100 mm (et une épaisseur d’au plus 10mm)). Elle est pourvue dans sa partie active 13, (partie gauche de la figure) d’une ouverture 16 (voir figure 6) sensiblement carrée entourée d’un cadre opaque 1 dans laquelle est logée une fenêtre transparente 2. Celle-ci est pourvue de deux ouvertures 5 situées sur une diagonale de la fenêtre 2 et communiquant avec la chambre 4 (voir figures 3 et 4) pourvue de rainures 12, lesdites ouvertures 5 permettant pour l’une d’entre elles, d’introduire l’échantillon à analyser et pour l’autre l’évacuation de l’atmosphère présente dans la chambre 4. Dans le prolongement et dans le même plan que le cadre 1 se trouve la languette 9 munie sur l’un de ses cotés d’une encoche 8 servant de moyen de détrompage lors de l’introduction de la plaquette rectangulaire 10 dans l’appareil de test, non représenté sur la figure. Sur cette figure 1 , est représentée une vue de dessus de la puce échantillon, tandis que la figure 2 représente une vue de dessous de la même puce échantillon. Sur cette figure 2, une plaque métallique 3 est logée dans l’ouverture 16, fermant ainsi la partie active 13 de la puce échantillon. Cette plaque métallique 3, dans le prolongement de la languette 9, sera légèrement en relief (au-dessus) par rapport à la languette 9 afin de réaliser un bon contact thermique et mécanique avec l’élément de thermalisation 21 (figure 5).
[0069] La figure 3 représente une vue en coupe selon l’axe A-A (diagonale de la partie active 13) défini par les deux ouvertures 5 (ou trous d’injection). La fenêtre transparente 2 s’appuie à l’aide de son extrémité périphérique 17 sur un rebord 18 solidaire du cadre 1 , ménageant une gorge 7 dans laquelle sera injectée un adhésif (silicones ou autres) tout autour de la fenêtre 2 permettant de fixer de manière étanche la plaque métallique 3 à la fenêtre 2 et au cadre 1 . La plaque métallique 3 délimite ainsi la chambre 4 dans laquelle on introduit l’échantillon par les trous d’injection 5. Un film de scellement 6 recouvre les ouvertures 5 soit à titre pour sceller de façon étanche les ouvertures 5 après injection de l’échantillon à analyser dans la chambre 4. [0070] La figure 4 représente une vue en coupe selon l’axe B-B de la partie active de la puce échantillon. Dans la chambre 4 sont représentées plusieurs rainures 12 qui facilitent la circulation de l’échantillon liquide ainsi que sa répartition dans la chambre.
[0071] La figure 6 représente une vue éclatée de la puce échantillon de la figure 1 , avant l’assemblage de la fenêtre 2 et de la plaque métallique 3 à l’intérieur de l’ouverture 16 dans la plaquette rectangulaire 10.
[0072] La figure 7 illustre l’assemblage de la fenêtre 2 et de la plaque métallique 3. A l’aide d’un moyen d’injection 19 d’adhésif semi-liquide, on vient remplir la gorge 7 disposée tout autour de la fenêtre 2 avec l’adhésif semi-liquide 14 tel qu’un silicone ou autre matériau compatible avec la PCR (figure 7b) puis on vient appliquer la plaque métallique 3 (figure 7c) sur la fenêtre 2 de manière à étanchéifier la chambre 4 ainsi créée. Puis on polymérise (durcit) l’adhésif à l’aide d’un source UV 15 adaptée. La puce échantillon étant ainsi préparée, on peut introduire l’échantillon à analyser dans la puce, puis sceller les ouvertures 5 a l’aide d’un film adhésif PCR et procéder à l’analyse de l’échantillon comme cela est représenté sur la figure 5.
[0073] Pour cela on dispose d’un appareil de test, partie gauche de la figure 5 (intérieur). Celui-ci comporte des moyens de maintien, par exemple, un bloc mobile 20 transparent (de préférence en verre) à travers lequel on pourra faire la mesure de fluorescence et un élément de thermalisation de l’échantillon ;(pour plus de détails sur un élément de thermalisation, on pourra se reporter à la demande WC201 8/114625 au nom de la Demanderesse). De l’autre côté de la paroi 23 de l’appareil de test (à droite sur la figure 5 : extérieur) on introduit à travers l’ouverture 22 dans cette paroi, la plaquette rectangulaire 10 grâce à la languette 9, de manière à amener la partie active 13 de la puce au-dessus et au contact : le positionnement adéquat de la puce sur l’élément de thermalisation 21 est réalisé grâce à l’encoche de détrompage 8 venant coopérer avec des moyens de détrompage complémentaires situés dans l’appareil de test. Cette coopération enclenche alors un mouvement (vers le bas sur la figure 5a) du bloc de verre 20 qui vient presser la partie active 13 de la puce échantillon (figure 5b) assurant un bon contact thermique de la puce (dont la partie métallique est au contact de l’élément de thermalisation) ce qui permet de démarrer le cyclage thermique de l’échantillon. Lors de ce cyclage, le signal optique 25 issu de la fluorescence de l’échantillon est collecté sur le capteur 24, permettant le suivi en temps réel de la fluorescence dans la puce. Après une durée prédéterminée (environ 40 cycles) le cyclage thermique est stoppé et l’on fait remonter le bloc de verre 20 (figure 5c) dans sa position de repos, la puce étant tirée vers l’extérieur grâce à la languette 9.
[0074] La puce est manipulée depuis l’extérieur de l’appareil et son insertion ne nécessite pas d’ouverture de l’appareil. Aucun panneau, tiroir ou porte d’accès n’est nécessaire sur l’appareil de test, d’où sa simplicité et sa rapidité d’utilisation.
[0075] La puce est insérée par une fente fixe, puis retirée de la même manière une fois l’opération de détection achevée.
[0076] Le bon positionnement de la puce est déterminé par l’encoche sur le bord de la puce. Une fois en position, celle-ci enclenche un contacteur (non représenté sur la figure 5) qui permet le verrouillage du système.
[0077] Les moyens de maintien et de thermalisation forment dans cette variante une mâchoire mobile qui permet de maintenir la puce en position, elle est composée : d’un bloc en verre monté sur une plateforme motorisée permettant son déplacement vertical pour la partie supérieure, d’un élément de thermalisation (métallique par exemple), permettant le changement rapide de température lors des cycles thermiques de PCR pour la partie inférieure.
[0078] La pression appliquée sur la puce est de préférence comprise entre 100g et 10kg (idéalement réparti de manière homogène sur l’ensemble de la surface de la chambre),
[0079] Une fois la PCR terminée, la mâchoire s’ouvre automatiquement (sous la commande d’un automate programmé à cet effet, de manière connue en soi) libérant la puce, qui peut être retirée par l’utilisateur (figure 5c).
[0080] La position verrouillée sous pression (figure 5b) permet d’assurer un contact maximum entre la plaque métallique de la puce et l’élément de thermalisation, d’une part et d’empêcher l’ébullition du liquide échantillon contenu dans la puce lorsque la température avoisine les 100°C d’autre part. Mais elle permet en outre d’éviter d’éventuelles fuites de produits de PCR dans l’appareil qui risqueraient de le contaminer.
[0081] Le bloc transparent de préférence en verre, permet de collecter le signal de fluorescence issu de l’échantillon lors de l’amplification PCR. [0082] La figure 8 représente une variante de réalisation de l’invention dans laquelle la puce selon l’invention comporte 4 chambres, chacune étant munie d’un côté d’une surface métallique pour le transfert rapide de chaleur via l’élément thermalisant et de l’autre d’une fenêtre transparente pour permettre l’excitation et la détection optique des fluorophores. Chaque chambre peut recevoir un échantillon différent à analyser.
[0083] Pour la variante une chambre ou la variante quatre chambres, un film protecteur est positionné sur la fenêtre, couvrant les trous d’injection, afin d’éviter la contamination de la chambre lors du transport de la puce. Ce film est retiré et jeté juste avant l’injection de l’échantillon dans la puce.
[0084] Sur la figure 1 1 , le film de scellement 6 autocollant, découpé aux bonnes dimensions, est prépositionné sur la languette de la puce. Seulement une partie du film de scellement est collée sur la languette, l’autre partie, recouvrant la fenêtre, reste protégée par l’opercule protecteur jusqu’à l’injection de l’échantillon. Ainsi, l’utilisateur peut facilement retirer l’opercule protecteur et coller le film de scellement pour obstruer les trous d’injection après l’insertion de l’échantillon dans la chambre, sans avoir à se préoccuper de positionner correctement le film ou de le découper.
[0085] Plus précisément, la figure 1 1 décrit la variante de la configuration avec deux films : le film de scellement 6 et le film de protection 27. Le film de protection 27, permettant d’éviter la contamination de la chambre avant son utilisation, lors du transport par exemple, est retiré avant insertion de l’échantillon dans la puce, fig 11a. L’opercule protecteur 26 du film de scellement 6 est retiré au moment du scellement de la puce, après injection de l’échantillon et, sur la fig 11 b, le film de scellement 6 est rabattu sur la paroi supérieure de la puce afin de recouvrir hermétiquement les ouvertures ayant servi au remplissage de la puce, fig 1 1 c.
[0086] Une étiquette présentant un QR code, par exemple, permet de référencer de manière automatisée chacune des puces, ce qui permet d’avoir un suivi patient et une connexion avec le Système de gestion de l’information du laboratoire (LIMS) des hôpitaux pour les applications médicales. L’étiquette peut présenter également les informations concernant le volume et le nombre de chambres disponibles sur la puce.
[0087] La figure 9 est une vue en coupe de puce de la figure 8 selon l’axe (diagonale) C-C. Comme précédemment les gorges 7 doivent être remplies de colle pour fixer et étanchéifier l’ensemble. [0088] La figure 10 représente le signal de fluorescence RFU en fonction du nombre de cycles auxquels les échantillons sont soumis. Les courbes TARGET 1 et TARGET 2 correspondent à deux cibles de l’ADN du coronavirus SARS-COV-2 tandis que la courbe CTRL correspond au contrôle interne. L’amplification est clairement détectable dès le 35ème cycle, ce qui correspond à une détection rapide en moins de 20 minutes.
[0089] Une telle structure de la puce avec son film de scellement, sa languette et son système de détrompage permet notamment d’introduire la puce dans l’appareil de test par la fente 22 sans avoir besoin d’ouvrir l’appareil.

Claims

REVENDICATIONS Système de test d’une puce échantillon micro fluidique pour le test de type PCR d’échantillons biologiques cette puce ayant la forme d’un bloc (10) de préférence parallélépipédique comportant au moins une chambre creuse (4) pour recevoir un échantillon, délimitée notamment par une première paroi (3) (ou paroi inférieure) constituée d’un matériau à forte conductivité thermique, de préférence métallique et une seconde paroi (2) (ou paroi supérieure) constituée au moins partiellement d’un matériau transparent, ce bloc (10) possédant au moins deux ouvertures (5) permettant l’introduction de l’échantillon dans l’une au moins des chambres (4) et l’évacuation de l’atmosphère présente dans la chambre (4) lors de l’introduction de l’échantillon, les première et deuxième parois (3, 2) étant parallèles entre elles, la puce comportant en outre une languette (9) de préférence au moins partiellement opaque et/ou rigide ou semi rigide, disposée dans le prolongement et de préférence dans le même plan que les parois (2,3) , la puce comportant également un dispositif de scellement, disposé au contact de la seconde paroi ou paroi supérieure (2) , caractérisé en ce qu’il comporte une paroi latérale (23) munie d’une ouverture (22) permettant le passage de la puce vers des moyens de thermalisation (21 ), des moyens de détrompage complémentaires destinés à coopérer avec des moyens de détrompage (8) présents sur la puce, des moyens de maintien (20) de la puce au contact des moyens de thermalisation après introduction de celle-ci à travers l’ouverture (22) qui viennent maintenir la puce au contact des moyens de thermalisation (21 ) contact engendré par la coopération de moyens de détrompage (8) situés sur la puce et des moyens de détrompage complémentaires, afin notamment de démarrer la séquence d’analyse de l’échantillon, ce système comportant en outre des moyens de mesure de la fluorescence de l’échantillon. Système de test d’une puce selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comporte des moyens d’imagerie par fluorescence. Système de test selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la puce a la forme d’une lamelle rectangulaire (10) comportant de préférence à proximité de l’une de ses extrémités une ouverture (16) entourée d’un cadre (1 ) de préférence dont l’un au moins des cotés est opaque, notamment le coté du cadre qui est du côté de la languette, ouverture dans laquelle vient se loger d’un côté une plaque de matériau à forte conductivité (3), de préférence en métal, formant la première paroi (3) et de l’autre côté les moyens de maintien de la puce formant la seconde paroi (2), la plaque de matériau à forte conductivité (3), le bloc de matériau transparent (2) et le cadre (1 ) formant la partie active de la puce. Système selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de détrompage (8) sont constitués par une encoche (8) située sur la puce, de préférence située sur la languette (9). Système selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre (4) comporte des rainures (12) pour faciliter l’écoulement de l’échantillon dans la chambre (4). Système selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte un film de scellement (6) adhésif situé du côté du bloc (10) solidaire de la languette (9), se prolongeant en direction de l’ouverture (16) sans être solidaire du bloc, celui-ci comportant au moins deux ouvertures (5) communiquant avec la chambre (4), ledit film de scellement étant conçu pour adhérer audit bloc (2) et fermer les ouvertures (5) de façon étanche après remplissage de la chambre (4) avec l’échantillon. Système selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte un film de protection qui peut être retiré avant utilisation de la puce, ce film étant disposé sur les ouvertures (5) du bloc transparent de manière à éviter toute contamination de la chambre (4) avant introduction de l’échantillon. Système selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte une étiquette d’identification au niveau de la languette. Système selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde paroi (2) comporte une gorge (7) disposée à sa périphérie du côté de la chambre (4) dans laquelle est disposé un adhésif (14) pour solidariser de manière étanche la seconde paroi (2) à la première paroi (3). Système selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte au moins quatre chambres (4) disposées côte à côte et formant un carré.
11. Système selon la revendication 10, caractérisé en ce qu’une paroi opaque est disposée entre chacune des chambres permettant de réduire la transmission lumineuse entre les différentes chambres et avec l’environnement extérieur.
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