EP4704694A1 - Dispositif microfluidique d'obtention de plasma - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif microfluidique (100) d'obtention d'un plasma sanguin comprenant un module de collecte (110) de sang (101), comportant une première membrane (111A) conçue pour séparer le plasma et une surface spécifique (112) agencée en aval de ladite première membrane (111A) afin d'en extraire le plasma. Ledit dispositif (100) comporte en outre un canal capillaire (120) en connexion fluidique avec ladite surface spécifique (112), agencée pour faire circuler ledit plasma dans ledit canal (120), et avec une sortie d'écoulement (130). La contenance du module de collecte (110) est alors supérieure à la contenance du canal capillaire (120) et ledit canal capillaire (120) est agencé de sorte que l'effet conjugué de capillarité et de gravité soit supérieur à la tension de surface du plasma lorsque ce dernier s'écoule dans ledit canal capillaire (120).

Description

Dispositif microfluidique d’obtention de plasma

La présente invention se rapporte d’une manière générale au domaine des dispositifs de test sanguin. Elle vise en particulier un dispositif microfluidique d’obtention d’un plasma sanguin.

En 2019, d’après l’Organisation Mondiale de la Santé, sept des dix principales causes de décès à l’échelle mondiale étaient des maladies chroniques et le pourcentage de décès liés à de telles maladies est en constante augmentation. Les maladies chroniques sont définies comme des maladies évolutives présentant une ancienneté de plusieurs mois. Or, de nombreuses études ont montré qu’une détection précoce de telles maladies augmente les chances de survie d’un patient. Pour exemple, dans le cas de plusieurs types de cancer, la survie peut être plus de trois fois supérieure lorsque le cancer est diagnostiqué précocement (stade un ou deux). De même, une détection précoce de marqueurs liés à des maladies ou symptômes aigus ainsi que d’agents pathogènes, tels que, par exemple, le virus du Covid 19, l’élément pathogène associé à la maladie de Lyme ou celui lié à la septicémie ou encore le Virus de l’immunodéficience Humaine (connu sous l’acronyme VIH), permet d’évaluer le risque de forme pathologique grave et d’orienter rapidement la prise en charge, pouvant nécessiter d’être immédiate et vitale dans certains cas, afin de favoriser une guérison.

Pour cela, les biomarqueurs sanguins, caractéristiques biologiques, suscitent un intérêt croissant comme indicateur d’un processus biologique normal ou pathologique. À ce titre, chaque biomarqueur dispose de caractéristiques propres qui lui permettent d'apporter des informations en lien avec un processus physiopathologique sous-jacent et/ou des données de progression d’une maladie. Par analogie, les biomarqueurs sont aux médecins ce que les empreintes digitales sont aux policiers : de véritables signatures qui permettent d’identifier non pas un individu mais une maladie. Les biomarqueurs consistent en des molécules (protéines, hormones, etc.) et des cellules dont la présence ou la concentration anormale dans le sang, plus particulièrement dans le plasma sanguin, atteste de l’existence d’une pathologie. Le plasma sanguin est le composant liquide du sang dépourvu des globules rouges, des globules blancs, des plaquettes et autres contaminants, constituant environ cinquante-cinq pourcents du volume total du sang et contiendrait au moins trois cents protéines.

Un biomarqueur peut être présent chez les patients atteints d’une maladie précise et absent chez les individus en bonne santé ou touchés par d’autres maladies. Cependant, une quantification précise d’un biomarqueur permet d’être le reflet de l’évolution d’une pathologie. Pour exemple, la quantité d’un biomarqueur peut augmenter ou diminuer selon que la maladie s’aggrave ou s’améliore, et inversement. Ainsi, de tels indicateurs quantitatifs permettent ;

- d’affiner un pronostic en délivrant une information complète pour caractériser une maladie (ou la présence d’un agent pathogène) chez un individu et en optimiser sa prise en charge ;

- d’adapter à un patient le traitement qui lui convient le mieux. A ce titre, en fonction de leurs métabolismes, certaines personnes assimilent particulièrement rapidement un médicament. Ce dernier peut passer, dans ce cas, plus rapidement dans le sang, ses effets sont accrus et il est donc nécessaire de diminuer les doses habituellement prescrites ;

- de suivre les effets d’une thérapie. Pour exemple, dans le cas de cancer, les cellules cancéreuses libèrent diverses molécules dans la circulation sanguine. Si leur concentration augmente au cours du temps, cela peut signifier que le cancer récidive. La quantification des biomarqueurs sanguins apparait donc comme un outil indispensable à une médecine personnalisée.

Traditionnellement, une telle quantification est possible en ayant recours au processus conventionnel et éprouvé de la prise de sang. Cependant, un tel processus nécessite une quantité importante de sang, l’intervention d’un personnel qualifié et l’utilisation d’équipement spécialisé, en l’espèce le plasma sanguin est actuellement séparé des autres constituants du sang par centrifugation : cela consiste à placer le sang recueilli, lors de la prise de sang, dans une centrifugeuse qui va tourner et séparer les cellules sanguines du liquide. Outre le fait qu’une telle étape de centrifugation n’est pas à la portée de tout utilisateur en termes notamment de disponibilité de moyens, cette étape de centrifugation nécessite également un personnel qualifié car une mauvaise manipulation après prélèvement et/ou une centrifugation trop intense peuvent entrainer un phénomène connu d’hémolyse selon lequel des globules rouges peuvent se briser et altérer le plasma sanguin obtenu. En effet, les constituants cellulaires libérés (exemple : potassium, magnésium, fer, lactate déshydrogénase, hémoglobine, phosphate) lors d’une telle destruction des globules rouges peuvent altérer la pertinence et la précision d’une quantification subséquente de protéines à partir dudit plasma hémolysé et donc entrainer une falsification des résultats finaux. Ainsi, un tel processus s’avère coûteux, chronophage et inadapté à tout utilisateur.

Il est connu des dispositifs d’obtention de plasma sanguin n’ayant pas recours à une telle étape de centrifugation, tel que par exemple les dispositifs divulgués respectivement dans les documents US 2012/0275955A1 et US 2024/081701 A1. Toutefois, un tel dispositif divulgué dans le document US 2012/0275955A1 impose une chambre de dépression pour créer un flux et séparer de manière forcée du plasma sanguin d’un échantillon de sang au travers d’une membrane. Or, une telle filtration forcée est susceptible de déformer la membrane, voire d’engendrer également un phénomène d’hémolyse venant ainsi altérer le plasma sanguin obtenu. Aussi, un tel dispositif divulgué dans le document US 2024/081701 A1 nécessite l’utilisation d’un piston fluidique afin de créer un écoulement forcé du plasma sanguin à travers le dispositif pour provoquer la sortie forcée dudit plasma au travers d’une sortie d’écoulement. Un tel écoulement forcé du plasma est engendré en aval d’une membrane microporeuse en association avec l’emploi d’un élément complémentaire, en l’espèce un mécanisme anti-retour pour ne pas créer un reflux au travers de ladite membrane. Ainsi, un tel dispositif nécessite l’emploi d’un fluide et d’un protocole d’utilisation spécifique pour provoquer ledit écoulement forcé. La présente invention vise donc à améliorer de tels constats. Elle propose à cet effet un dispositif microfluidique simplifié, réduit à sa plus simple expression, donc peu coûteux, et pouvant être mis en œuvre par tout utilisateur afin de disposer, in fine, d’une quantité de plasma de manière rapide et fiable permettant une quantification subséquente d’un biomarqueur sanguin. Avec un tel dispositif, ledit utilisateur n’a que pour seule action de déposer du sang dans le module de collecte dudit dispositif.

À cet effet, un premier objet de l’invention concerne un dispositif microfluidique d’obtention d’une quantité de plasma comprenant :

- un module de collecte de sang comportant : o une première membrane microporeuse agencée pour recevoir une quantité de sang et conçue pour séparer, par gravité et par capillarité, lorsque ladite première membrane est sensiblement horizontale, les constituants du sang selon leurs tailles et ainsi piéger lesdits constituants autres que le plasma sanguin ; o une surface spécifique présentant des propriétés hydrophobes, hydrophiles et de tension de surface et agencée en aval de ladite première membrane afin d’extraire, par capillarité, le plasma sanguin de ladite première membrane ;

- un canal capillaire présentant une première extrémité avec ladite surface spécifique, cette dernière étant agencée pour faire circuler par capillarité ledit plasma sanguin dans ledit canal capillaire, et une deuxième extrémité en connexion fluidique avec une sortie d’écoulement. En outre, la contenance du module de collecte est supérieure à la contenance du canal capillaire et déterminée de sorte que lorsque ledit module de collecte est empli de sang, la surface spécifique présente un surplus en plasma sanguin favorisant un écoulement naturel du plasma sanguin dans ledit canal capillaire, ce dernier étant agencé de sorte que l’effet conjugué de capillarité et de gravité soit supérieur à la tension de surface du plasma sanguin lorsque ledit plasma sanguin s’écoule dans ledit canal capillaire.

Dans un mode de réalisation privilégié, afin de renforcer la filtration, le module de collecte peut comporter en outre une deuxième membrane microporeuse. Les première et deuxième membranes microporeuses sont alors mutuellement agencées de sorte que la première membrane soit positionnée horizontalement sur la deuxième membrane ; que chacune des première et deuxième membranes comportent une surface amont et une surface aval et que la surface amont de ladite deuxième membrane supporte intégralement la surface aval de ladite première membrane. En outre, ladite surface spécifique est alors agencée en aval desdites première et deuxième membranes et en amont de la première extrémité du canal capillaire afin d’extraire, par capillarité, le plasma sanguin filtré par les première et deuxième membranes et de le faire circuler dans ledit canal capillaire.

Pour un tel mode de réalisation privilégié, la première membrane microporeuse peut être une membrane asymétrique et la deuxième membrane microporeuse peut être une membrane isométrique.

Afin de diminuer les tensions de surface dues aux parois du capillaire sanguin, la deuxième extrémité du canal capillaire peut être sous forme d’un biseau.

Un deuxième objet de l’invention consiste en un procédé de mise en œuvre d’un tel dispositif microfluidique d’obtention d’un plasma sanguin conforme à l’invention. Un tel procédé comporte une étape de dépôt d’une quantité minimale de sang dans ledit module de collecte pour permettre l’écoulement du plasma sanguin du module de collecte vers le canal capillaire et à travers la sortie d’écoulement.

L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront à la lecture de la description suivante de modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés à titre d’exemples illustratifs et non limitatifs, et faisant référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 montre un exemple préféré de mise en œuvre d'un dispositif microfluidique d'obtention d’une quantité de plasma selon l'invention ;

- la figure 2 est une vue schématique illustrative du module de collecte selon l’invention ;

- la figure 3 est une vue schématique du dispositif selon l'invention illustrant la mise en œuvre dudit dispositif selon l'invention ;

- la figure 4 est une vue schématique illustrative du module de collecte selon une variante de l’invention ;

- la figure 5 est une vue schématique d’une variante du dispositif selon l'invention ;

- la figure 6 est une vue schématique du dispositif selon l'invention illustrant la mise en œuvre dudit dispositif selon l'invention.

Afin de simplifier la description, une même référence est utilisée dans différentes figures pour désigner un même objet ou élément. Ainsi, lorsque la description cite un objet ou un élément référencé, cet objet ou élément pourra être identifié sur plusieurs figures. En outre, les figures ainsi que la description sont données à titre d’exemples non limitatifs de réalisation.

Un exemple préféré de dispositif microfluidique 100 d’obtention de plasma sanguin, conforme à l’invention, est représenté sur la figure 1. Ledit dispositif 100 est composé d’au moins un module de collecte 110 de plasma sanguin 102 en connexion fluidique avec une première extrémité 120a d’un canal capillaire 120, lui-même en connexion fluidique avec une sortie d’écoulement 130 au niveau d’une deuxième extrémité 120b du canal capillaire 120.

Le module de collecte 1 10 de plasma sanguin 102 est agencé pour recevoir une quantité de sang 101 , ou de tout fluide sanguin (exemple : sang préalablement traité), prélevée directement sur une personne, par exemple sur son doigt. Un tel module de collecte 1 10 comporte :

- une première membrane microporeuse 1 1 1 A à travers laquelle le sang 101 collecté peut s’écouler ; - et une surface spécifique 1 12 présentant des propriétés hydrophobes, hydrophiles et de tension de surface pour extraire le plasma sanguin 102 de ladite première membrane microporeuse 1 11 A et faire circuler ledit plasma sanguin 102 dans ledit canal capillaire 120.

Cette première membrane 1 1 1A utilise le principe de la filtration membranaire, elle fait ainsi office de barrière physique avec une porosité calibrée assurant une perméabilité sélective de certains constituants du sang en dessous d’une taille donnée. Tel qu’illustré en figure 2, ladite première membrane microporeuse 1 1 1 A est agencée pour recevoir une quantité de sang 101 et séparer, par gravité lorsque ladite première membrane microporeuse 1 11 A est sensiblement horizontale, les constituants du sang selon leurs tailles de sorte que les globules blancs GB présentant un diamètre sensiblement compris entre douze et dix-huit micromètres, les globules rouges GR présentant un diamètre sensiblement compris entre six et huit micromètres, les plaquettes PL présentant un diamètre sensiblement égal à deux micromètres et les autres constituants de grand diamètre puissent être sensiblement piégés dans ladite première membrane 1 1 1 A au contraire du plasma sanguin 102 pouvant s’écouler au travers de ladite première membrane 1 1 1 A.

Une telle première membrane 1 1 1 A consiste préférentiellement en une membrane asymétrique, en l’espèce une membrane présentant une structure de pores, par exemple une taille moyenne de pores, qui varie dans l’ensemble de la membrane. À ce titre, ladite première membrane 11 1 A présente une surface amont 1 1 1 As et une surface aval 1 1 1 Ai avec des pores de section transversale de plus grandes dimensions au niveau de la surface amont 1 1 1 As qu’au niveau de la surface aval 11 1 Ai. Plus largement au sens de l’invention, on entend par « surface amont » d’une membrane microporeuse, la surface supérieure de ladite membrane, la surface étant la plus en haut lorsque la membrane microporeuse est positionnée horizontalement et par « surface aval » d’une membrane microporeuse, la surface inférieure de ladite membrane, la surface étant la plus en bas lorsque la membrane microporeuse est positionnée horizontalement. À titre illustratif mais non limitatif, une telle membrane 11 1 A peut se caractériser par une épaisseur de trois cents à trois cent cinquante micromètres avec une taille moyenne de pores sur la surface amont 11 1 As d’environ cent micromètres et de 1 ,8 à 2 micromètres sur la surface aval 1 1 1 Ai. À titre d’exemple, il est connu et disponible sur le marché les membranes de la marque Pall Vivid®.

Tel qu’illustré sur les figures 1 et 2, le dernier composant essentiel du module de collecte 1 10, en l’espèce ladite surface spécifique 1 12, est positionné en aval de la surface aval 1 11 Ai de la première membrane 1 11 A et en amont de la première extrémité 120a du canal capillaire 120. Une telle surface spécifique 1 12 présente des propriétés hydrophobes, hydrophiles et de tension de surface pour extraire par gravité le plasma sanguin 102 de la première membrane 11 1 A et faire circuler et progresser ledit plasma sanguin 102 dans ledit canal capillaire 120 par capillarité, permettant ainsi la mise en continuité dudit plasma 102 dans ledit dispositif 100, et pas seulement sa rétention, tel qu’illustré en figure 3. En d’autres termes, afin d’absorber le plasma sanguin 102 de ladite première membrane 1 1 1 A et mettre passivement en mouvement ce dernier dans le canal capillaire 120, une telle surface spécifique 1 12 doit présenter un équilibre optimisé entre propriétés hydrophobes et hydrophiles. En effet, du fait que le plasma sanguin 102 est principalement hydrophile (formé à environ quatre-vingt-dix pourcents d’eau) mais contient aussi de la matière hydrophobe, ladite surface spécifique 1 12 doit disposer d’une tension de surface adaptée et être constituée d’un matériau hydrophile sans pour autant être soluble dans l’eau. À ce titre, ladite surface spécifique 1 12 peut être préférentiellement constituée de polyméthacrylate de méthyle, polymère thermoplastique connu sous l’acronyme PMMA, présentant un caractère principalement hydrophile (l’angle de contact avec l’eau est de l’ordre de soixante-huit degrés) et disposant d’un bon équilibre entre les groupes hydrophobes (méthylène) et les groupes hydrophiles (carbonyle). Toutefois, l’Homme du métier ne saurait se limiter à un tel matériau et pourra envisager tout autre type de matériau permettant d’obtenir de telles propriétés ou l’équivalent, tel que, par exemple, des dérivés de polyacrylamide, de polyuréthane, de poly(hydroxyéthyl méthacrylamide) ou de poly(éthylène glycol). En variante ou en complément, il est possible d’optimiser voire d’améliorer les caractéristiques hydrophiles du (ou des) matériau(x) choisi(s) avec le recours à des traitements permettant de fonctionnaliser les surfaces desdits matériaux, notamment de modifier leur tension superficielle, tels que, par exemple, des traitements au gaz plasma (argon, oxygène, ...), des traitements Corona voire des traitements chimiques (à l’hydroxyde de sodium, au poly-vinyl alcohol, ou à l’hydroxypropylméthyl- cellulose, ...).

Il est à noter que ladite première membrane 11 1 A peut présenter également un ou des traitement(s) de surface visant à améliorer certaines de ses caractéristiques de surface. De tels traitements de surface peuvent présenter des défauts qui peuvent laisser passer certains constituants du sang 101 que l’on cherche à filtrer avec ladite première membrane 11 1 A, tels que par exemple, les globules rouges GR et/ou les plaquettes PL. Ainsi, en complément, dans un tel cas où la première membrane 11 1 A peut s’avérer défaillante en termes de filtration, le module de collecte 1 10 peut avantageusement comporter une deuxième membrane 11 1 B microporeuse positionnée horizontalement, à l’instar de la première membrane 11 1 A, et de manière à supporter l’intégralité de cette dernière, tel qu’illustré en figure 4. Une telle deuxième membrane 11 1 B présente une surface amont 1 1 1 Bs et une surface aval 1 1 1 Bi. Ainsi, une telle deuxième membrane 1 1 1 B est agencée pour recevoir le résidu de plasma sanguin 102, encore potentiellement « contaminé » par des constituants autres du sang 101 , provenant de ladite première membrane 1 1 1 A par capillarité afin de finaliser la filtration. Pour ce faire, ladite deuxième membrane microporeuse 11 1 B présente préférentiellement des caractéristiques hydrophiles afin d’aspirer le plasma sanguin 102 de la première membrane 1 1 1 A et elle permet de séparer, par gravité et par capillarité, les derniers constituants du sang autres que le plasma sanguin 102 (exemple : globules rouges GR, plaquettes PL), qui restent piégés dans ladite deuxième membrane 1 11 B, du plasma sanguin 102, qui lui peut s’écouler au travers de ladite deuxième membrane 1 11 B. À ce titre, le plasma sanguin 102 « contaminé » provenant de la surface aval 1 1 1 Ai de ladite première membrane 11 1 A passe par capillarité au niveau de la surface amont 1 1 1 Bs de ladite deuxième membrane 1 1 1 B. Avantageusement, la surface amont 1 1 1 Bs de ladite deuxième membrane 1 11 B présente des dimensions, dans le sens longitudinal lorsqu’elle est positionnée horizontalement, sensiblement égales voire supérieures à la surface aval 1 1 1 Ai de ladite première membrane 1 11 A afin que cette dernière soit totalement supportée par ladite deuxième membrane 1 1 1 B et ainsi garantir un contact de surface continu entre les deux membranes 1 1 1 A et 1 11 B. Ladite surface amont 1 11 Bs de la deuxième membrane 1 11 B pourrait être toutefois légèrement inférieure au risque de laisser passer quelques constituants. De plus, afin de favoriser le passage du plasma sanguin 102 « contaminé » de l’une 1 1 1 A vers l’autre 11 1 B, un contact direct est privilégié, en l’espèce l’espace entre les deux membranes 1 1 1 A et 1 11 B doit être suffisamment faible. On cherche donc à minimiser l’écart entre la surface aval 11 1 Ai de la première membrane 1 1 1 A et la surface amont 1 1 1 Bs de la deuxième membrane 1 1 1 B. Il est à noter que la figure 4 n’est qu’une vue schématique pour imager le phénomène de filtration membranaire constaté avec l’emploi des deux membranes 1 1 1 A et 11 1 B. À ce titre, sur une telle figure 4, l’écart entre les deux membranes 1 1 1 A et 1 1 1 B a volontairement été maximisé et n’est pas représentatif de la réalité.

En outre, pour une telle variante de réalisation dudit dispositif 100 employant une deuxième membrane microporeuse 1 1 1 B, ladite surface spécifique 1 12 est alors positionnée en aval de la surface aval 11 1 Bi de la deuxième membrane 1 1 1 B et en amont de la première extrémité 120a du canal capillaire 120. Une telle surface spécifique 1 12 présente des propriétés hydrophobes, hydrophiles et de tension de surface pour extraire par gravité le plasma sanguin 102 de la deuxième membrane 1 1 1 B et faire circuler et progresser ledit plasma sanguin 102 dans ledit canal capillaire 120 par capillarité.

Une telle deuxième membrane 1 11 B consiste préférentiellement en une membrane isométrique, en l’espèce une membrane présentant une structure de pores, par exemple une taille moyenne de pores, qui est sensiblement la même dans l’ensemble de la membrane. À ce titre, ladite deuxième membrane 1 1 1 B présente des pores de même dimension au niveau de la surface amont 1 1 1 Bs qu’au niveau de la surface aval 11 1 Bi. À titre illustratif mais non limitatif, une telle membrane 11 1 B peut se caractériser par une épaisseur de vingt à vingt-cinq micromètres, en l’espèce d’un facteur sensiblement égal à dix par rapport à la première membrane 1 1 1 A, avec une taille moyenne de pores inférieure à deux micromètres sur l’ensemble de ladite deuxième membrane 1 1 1 B. À titre d’exemple, il est possible d’utiliser des membranes en polycarbonate traité avec du polyvinylpyrrolidone (autrement connu sous l’acronyme PVP), en l’espèce un polymère hydrophile permettant de rendre la surface de ladite membrane hydrophile. Toutefois, l’homme du métier ne saurait se limiter à de tels matériaux et pourra envisager tout autre type de matériaux permettant de remplir cette fonction. En outre, une telle deuxième membrane 1 1 1 B peut avantageusement présenter des propriétés permettant de limiter les interactions non spécifiques de protéines et/ou autres analytes contenus dans le plasma sanguin 102.

En complément, tel qu’illustré sur la figure 5, afin de concentrer le sang 101 sur lesdites membranes 1 1 1 A et 1 1 1 B et d’éviter que le sang 101 ne se propage en dehors de la surface de séparation/filtration, délimitée par les bords desdites membranes 1 1 1 A et 1 1 1 B, le module de collecte 1 10 peut comporter en outre un porte-membrane 1 13 positionné de manière à presser et maintenir les bords desdites membranes 1 1 1 A et 1 1 1 B. Un tel porte- membrane 1 13 est dimensionné de sorte à laisser un jeu (mécanique) afin de permettre un déplacement, une translation et/ou dilatation relative, entre les deux membranes 11 1 A et 11 1 B selon une direction horizontale et une direction verticale tout en garantissant un contact de surface horizontalement continu entre la surface aval 1 11 Ai de la première membrane 1 1 1 A et la surface amont 1 1 1 Bs de la deuxième membrane 1 1 1 B. Un tel jeu relatif permet d’éviter que sous la pression du porte-membrane 1 13, les membranes 1 1 1 A et 1 1 1 B gondolent voire gonflent mais également cela permet d’évacuer voire de chasser tout air pouvant être présent entre la première membrane 1 1 1 A et la deuxième membrane 1 1 1 B, cet air risquerait de créer des bulles et d’empêcher la cohésion entre les molécules d’eau du plasma. À titre d’exemple illustratif, pour des membranes 1 1 1A et 1 1 1 B et un porte- membrane 1 13 de forme circulaire, le diamètre du porte-membrane 1 13 sera légèrement supérieur au diamètre des membranes 1 1 1 A et 1 1 1 B. Toutefois, l’Homme du métier ne saurait se limiter à un tel dispositif de porte-membrane 1 13 et pourra envisager tout autre type de dispositif permettant de remplir ces fonctions. Il est à noter qu’un tel porte-membrane 113 pourrait s’appliquer uniquement sur la première membrane microporeuse 1 11 A dans le cas où le module de collecte 1 10 ne comporterait qu’une première membrane microporeuse 11 1 A. Ainsi, un tel porte-membrane 1 13 serait positionné de manière à presser et maintenir les bords de la première membrane 1 1 1 A afin de concentrer le sang 101 sur ladite première membrane 1 1 1 A et d’éviter que le sang 101 ne se propage en dehors de la surface de séparation/filtration, délimitée par les bords de ladite première membrane 1 1 1 A.

Tel qu’illustré sur la figure 6, le canal capillaire 120, au niveau de sa première extrémité 120a, est en connexion fluidique avec le module de collecte 1 10 au niveau de la surface spécifique 1 12 de manière à ce que le plasma sanguin 102 puisse se déplacer automatiquement de la surface spécifique 1 12 au canal capillaire 120 par capillarité, et ainsi s’écouler verticalement (de haut en bas selon la figure 6) le long dudit canal 120 de la première extrémité 120a à la deuxième extrémité 120b dudit canal capillaire 120. Les première 120a et deuxième 120b extrémités du canal capillaire 120 sont respectivement considérées comme étant la partie haute et la partie basse dudit canal capillaire 120 lorsque ledit canal capillaire 120 est orienté dans l’espace comme l’indique la figure 6. Un tel canal capillaire 120 est agencé de sorte que la contenance dudit canal capillaire 120 soit strictement inférieure à la contenance du module de collecte 1 10 et soit déterminée de sorte que lorsque ledit module de collecte 1 10 est empli de sang 101 , la surface spécifique 1 12 présente un surplus en plasma sanguin 102 favorisant un écoulement naturel du plasma sanguin 102 dans ledit canal capillaire 1 10. En d’autres termes, il faut que le volume de plasma sanguin 102 se trouvant au niveau de la surface spécifique 112, et donc par extension le volume de sang 101 collecté dans le module de collecte 1 10, soit significativement supérieur au volume de plasma sanguin 102 contenu dans ledit canal capillaire 120 afin de permettre l’écoulement naturel dudit plasma 102 en dehors dudit canal capillaire 120, à travers ladite sortie d’écoulement 130. Le volume de plasma 102 en entrée, en l’espèce celui se trouvant dans le module de collecte 1 10 au niveau de la surface spécifique 1 12, surpasse ainsi la capacité volumique dudit canal capillaire 120, ce qui crée un surplus en plasma sanguin 102, un tel surplus et un tel agencement dudit dispositif 100 favorise ainsi un écoulement naturel, et non forcé, du plasma sanguin 102 en sortie, en l’espèce au niveau de ladite sortie d’écoulement 130, à travers ledit dispositif microfluidique 100. À ce titre, ce dernier, dans son plus simple appareil, comporte uniquement une membrane microporeuse 1 1 1 A, une surface spécifique 112 et un canal capillaire 120 doté d'une sortie d'écoulement 130 en aval, rendant son utilisation et sa maintenance aisée et peu coûteuse pour tout utilisateur.

À titre d’exemple illustratif mais non limitatif, pour un volume de sang 101 en entrée de sensiblement un millilitre et une ou des membranes 1 1 1 A, 1 1 1 B présentant une surface de seize centimètres carrés, un canal capillaire 120 présentant une longueur comprise entre deux et six centimètres, correspondant à la distance définie entre la première extrémité 120a et la deuxième extrémité 120b dudit canal capillaire 120, permet, par gravité et par capillarité, l’aspiration du plasma sanguin 102 filtré de la membrane spécifique 1 12 vers le canal capillaire 120 ainsi que son écoulement et son extraction en sortie au niveau de la sortie d’écoulement 130. Ledit canal capillaire 120 est agencé en outre de sorte que l’effet conjugué de capillarité et de gravité nécessaire à la mise en circulation du plasma sanguin 102 dudit module de collecte 1 10 vers ledit canal capillaire 120 soit supérieure à la tension de surface du plasma sanguin 102 lorsque ledit plasma sanguin 102 s’écoule dans le canal capillaire 120. À ce titre, l’action de capillarité ne peut se produire que lorsque les forces d’adhésion (de la surface du canal capillaire 120) sont plus fortes que les forces de cohésion entre les molécules d’eau du plasma sanguin 102 (l’attirance que les molécules d’eau ont entre elles), qui induisent une tension de surface du plasma sanguin 102. Une telle tension de surface sera fonction de la viscosité du plasma sanguin 102. Les valeurs standards de viscosité d’un plasma sanguin humain se situent entre 1 ,4 et 1 ,8 centipoise à trente-sept degrés. Cependant, les inflammations et/ou les lésions tissulaires entraînant des modifications des protéines plasmatiques et la présence accrue de protéines dans le plasma sanguin peuvent modifier de telles valeurs.

Un tel canal capillaire 120 peut être en verre, en plastique ou constitué de toute autre matière présentant des caractéristiques adaptées (propriétés hydrophiles, propriétés favorisant la capillarité, propriétés électrostatiques et même des propriétés mécaniques comme l’élasticité). Toutefois, préférentiellement, les matières plastiques seront privilégiées car la fonctionnalisation de leur surface (permettant notamment d’augmenter les propriétés hydrophiles et/ou d’améliorer la capillarité) est plus aisée que pour les autres matières. Par ailleurs, un tel canal capillaire 120 peut être intégré audit dispositif 100 sous forme d’un élément à part entière. Toutefois, en variante, dans le cas où le dispositif 100 comporte un corps souple ou rigide, non représenté sur les figures par mesure de simplification, hébergeant les constituants dudit dispositif 100, tels que le module de collecte 1 10, le canal capillaire 120, et la sortie d’écoulement 130, de tels constituants pourraient être créés directement par moulage ou fabrication additive dudit corps ou par retrait de matière de ce dernier en utilisant une technologie laser ou usinage. En complément, pour diminuer les forces d’adhésion des parois du capillaire sanguin 120 par rapport aux forces de cohésion des molécules d’eau et donc à la tension de surface du plasma sanguin 102, le canal capillaire 120 peut présenter un agencement particulier, tel que par exemple présenter sa deuxième extrémité 120b sous forme de biseau, un volume de sang 101 moindre sera ainsi nécessaire en entrée du dispositif 100, permettant un écoulement du plasma sanguin 102 en dehors du canal capillaire 120 plus librement/facilement.

La mise en œuvre d’un tel dispositif microfluidique 100 d’obtention d’un plasma sanguin est réalisée par un procédé, non représenté à des fins de simplification, comportant une étape de dépôt d’une quantité minimale de sang 101 dans ledit module de collecte 110 pour permettre l’écoulement du plasma sanguin 102 du module de collecte 1 10 vers le canal capillaire 120 et in fine à travers la sortie d’écoulement 130. Les forces capillaires (capillarité) vont extraire le plasma sanguin 102, contenu dans le module de collecte 110, et l’entrainer dans le canal capillaire 120. Le poids du sang 101 , étant en volume significativement supérieur par rapport à la capacité volumique (contenance) du canal capillaire 120, va pousser par gravité le plasma sanguin 102 dans le capillaire 120, sous forme d’un goutte à goutte.

Dans un mode préféré de l'invention, tel que représenté sur la figure 6, il peut être possible de collecter le plasma sanguin 102 obtenu dans un collecteur 140 positionné en aval de la sortie d’écoulement 130, tel que par exemple un tube de type Eppendorf de plusieurs tailles, 0,2 à 2 millilitres ; un tube Greiner par exemple de type Vacuette ; un tube Becton Dickinson par exemple de type Vacutainer. Un tel collecteur 140 peut ensuite être utilisé directement par un laboratoire pour obtenir une quantification du biomarqueur sanguin d'intérêt pour être intégré manuellement ou automatiquement au circuit de mesure dudit laboratoire.

Il sera apprécié de l’Homme du métier que la présente divulgation n’est pas limitée à ce qui est particulièrement montré et décrit ci-dessus. D’autres modifications peuvent être envisagées sans sortir du cadre de la présente invention définie par les revendications ci-annexées.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif microfluidique (100) d’obtention d’un plasma sanguin (102) comprenant :

- un module de collecte (1 10) de sang (101 ) comportant : i. une première membrane microporeuse (1 1 1 A) agencée pour recevoir une quantité de sang (101 ) et conçue pour séparer, par gravité et par capillarité, lorsque ladite première membrane (1 1 1 A) est sensiblement horizontale, les constituants du sang selon leurs tailles et ainsi piéger lesdits constituants autres que le plasma sanguin (102) ; ii. une surface spécifique (112) agencée en aval de ladite première membrane (1 1 1 A) et présentant des propriétés hydrophobes, hydrophiles et de tension de surface déterminées pour provoquer une extraction, par gravité et par capillarité, dudit plasma sanguin (102) de ladite première membrane (1 1 1 A) ;

- un canal capillaire (120) présentant une première extrémité (120a) en connexion fluidique avec ladite surface spécifique (1 12), ladite surface spécifique (1 12) et ledit canal capillaire (120) étant mutuellement agencés pour provoquer la mise en circulation, par capillarité, dudit plasma sanguin (102) dans ledit canal capillaire (120), et une deuxième extrémité (120b) en connexion fluidique avec une sortie d’écoulement (130) ; caractérisé en ce que la contenance du module de collecte (1 10) soit supérieure à la contenance du canal capillaire (120) et déterminée de sorte que lorsque ledit module de collecte (1 10) est empli de sang

(101 ), la surface spécifique (1 12) présente un surplus en plasma sanguin (102) favorisant un écoulement naturel du plasma sanguin

(102) dans ledit canal capillaire (120), ce dernier étant agencé de sorte que l’effet conjugué de capillarité et de gravité soit supérieur à la tension de surface du plasma sanguin (102) lorsque ce dernier s’écoule dans ledit canal capillaire (120).

2. Dispositif microfluidique (100) d’obtention d’un plasma sanguin (102) selon la revendication précédente, pour lequel le module de collecte (1 10) comporte une deuxième membrane microporeuse (1 1 1 B), les première et deuxième membranes microporeuses (1 11 A, 11 1 B) étant mutuellement agencées de sorte que la première membrane (1 1 1 A) est positionnée horizontalement sur la deuxième membrane (1 1 1 B) ; que chacune des première et deuxième membranes (1 1 1 A, 1 1 1 B) comportent une surface amont (11 1 As, 11 1 Bs) et une surface aval (11 1 Ai, 1 1 1 Bi) et que la surface amont (1 1 1 Bs) de ladite deuxième membrane (1 11 B) supporte intégralement la surface aval (11 1 Ai) de ladite première membrane (1 1 1 A) ; et que ladite surface spécifique (112) est agencée en aval desdites première et deuxième membranes (1 1 1 A, 1 1 1 B) et en amont de la première extrémité (120a) du canal capillaire (120) afin d’extraire, par capillarité, le plasma sanguin (102) filtré par les première et deuxième membranes (1 1 1 A, 1 11 B) et de le faire circuler dans ledit canal capillaire (120).

3. Dispositif microfluidique (100) d’obtention d’un plasma sanguin (102) selon la revendication précédente, pour lequel la première membrane microporeuse (1 11 A) est une membrane asymétrique et la deuxième membrane microporeuse (1 1 1 B) est une membrane isométrique.

4. Dispositif microfluidique (100) d’obtention d’un plasma sanguin (102) selon l’une des revendications précédentes, pour lequel la deuxième extrémité (120b) du canal capillaire (120) est sous forme d’un biseau.

5. Procédé de mise en œuvre d’un dispositif microfluidique (100) d’obtention d’un plasma sanguin (102) agencé selon l’une quelconque des revendications précédentes, ledit procédé comportant une étape de dépôt d’une quantité minimale de sang (101 ) dans ledit module de collecte (110) pour permettre l’écoulement du plasma sanguin (102) du module de collecte (110) vers le canal capillaire (120) et à travers la sortie d’écoulement (130).