EP4705763A1 - Dispositif microfluidique d'obtention de plasma comportant un agencement pluriel de membranes microporeuses - Google Patents

Abstract

Dispositif microfluidique d'obtention de plasma comportant un agencement pluriel de membranes microporeuses L'invention concerne un dispositif microfluidique (100) d'obtention d'une quantité de plasma (102) comprenant : • - un module de collecte (110) de sang portant, par l'intermédiaire d'un porte-membrane (113), une première et une deuxième membranes microporeuses (111A, 111B) mobiles l'une par rapport à l'autre, la deuxième membrane (111B) supportant intégralement la première membrane (111A), ainsi qu'une surface spécifique (112) agencée en aval de la deuxième membrane (111B); • - un canal capillaire (120) en connexion fluidique avec ledit module de collecte (110) et avec une sortie d'écoulement (150); • - un réservoir de stockage (130) d'un fluide en connexion fluidique avec ledit canal capillaire (120) et agencé pour contenir un volume de fluide et comporter un actionneur conçu pour provoquer un écoulement forcé dudit fluide dans le canal capillaire (120); • - et un moyen (140) de prévention de tout retour fluidique vers le module de collecte (110).

Description

Dispositif microfluidique d’obtention de plasma comportant un agencement pluriel de membranes microporeuses

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’une quantité de plasma comportant un agencement pluriel de membranes microporeuses.

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, ce qui procure une technique coûteuse et chronophage. En effet, cela demande de disposer d’une prescription d’un médecin pour requérir une prise de sang, de prendre un rendez-vous auprès d’un infirmier ou d’un laboratoire supposant une disponibilité commune du personnel de santé et du patient, d’attendre la réalisation des tests sanguins en laboratoire et la transmission des résultats au médecin suivie de l’interprétation de ces derniers.

Pour pallier ces inconvénients précités, la demande de brevet WO 2023/179927A1 propose un dispositif microfluidique d’obtention d’une quantité de plasma afin de disposer, in fine, d’une quantification directe et rapide d’un biomarqueur sanguin, exploitable à partir d’une goutte de sang et pouvant être mis en œuvre par tout utilisateur, à domicile, sans équipement tiers (centrifugeuse ou autre), tout en assurant une fiabilité et reproductibilité des résultats.

Pour ce faire, un tel dispositif comporte notamment une membrane microporeuse agencée pour recevoir une quantité de sang et conçue pour séparer, par gravité lorsque ladite membrane microporeuse est sensiblement horizontale, les constituants du sang selon leurs tailles et ainsi piéger lesdits constituants autres que le plasma sanguin. Afin d’optimiser les caractéristiques de surface d’une telle membrane (affecter la tension superficielle, inclure une charge de surface, modifier la polarité ou le caractère hydrophile), un ou des traitement(s) de surface est(sont) appliqué(s) sur cette dernière par exemple par oxydation humide ou sèche, par enduction ou dépôt d'un polymère sur la surface, ou par réaction de greffage. Cependant, la qualité de tels traitements de surface de la membrane microporeuse ne peut être toujours avérée et des défauts de traitement peuvent exister, tels qu’une altération et/ou une inhomogénéité du traitement sur une partie ou l’ensemble de ladite membrane. Or, de tels défauts peuvent avoir un impact sur la fiabilité et l’efficacité de filtration de ladite membrane en laissant passer à travers elle d’autres constituants que le plasma sanguin, tels que par exemple les globules rouges, venant contaminer l’échantillon de plasma sanguin à analyser.

La présente invention vise donc à améliorer un tel constat. Elle propose à cet effet un dispositif microfluidique d’obtention d’une quantité de plasma présentant un agencement pluriel de membranes microporeuses, notamment à double membranes afin de permettre une séparation du plasma sanguin des autres constituants du sang de manière efficace, sélective et sure, tout en limitant les interactions non spécifiques de protéines et autres analytes contenus dans le sang.

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

- un module de collecte de sang comportant : i. une première membrane microporeuse agencée pour recevoir une quantité de sang et conçue pour séparer, par gravité lorsque ladite première membrane est sensiblement horizontale, les constituants du sang selon leurs tailles et ainsi piéger lesdits constituants autres que le plasma sanguin ; ii. une deuxième membrane microporeuse, les première et deuxième membranes microporeuses sont mutuellement agencées de sorte que :

- la première membrane est positionnée horizontalement sur la deuxième membrane ;

- chacune des première et deuxième membranes comportent une surface amont (1 1 1 As, 1 11 Bs) et une surface aval, la surface amont (1 11 Bs) de ladite deuxième membrane (1 11 B) supportant intégralement la surface aval (1 1 1 Ai) de ladite première membrane (1 1 1 A) ; iii. une surface spécifique (1 12) agencée en aval desdites première et deuxième membranes (1 11 A, 1 1 1 B) et présentant des propriétés hydrophobes, hydrophiles et de tension de surface déterminées pour provoquer une extraction, de ladite deuxième membrane (11 1 B), dudit plasma sanguin (102) filtré par lesdites première et deuxième membranes (11 1 A, 1 1 1 B) ;

- un canal capillaire présentant une première extrémité en connexion fluidique avec ledit module de collecte, en aval de la surface spécifique, et une deuxième extrémité en connexion fluidique avec une sortie d’écoulement, ladite surface spécifique et ledit canal capillaire étant mutuellement agencés pour provoquer une mise en circulation dudit plasma sanguin dans ledit canal capillaire ;

- un réservoir de stockage d’un fluide en connexion fluidique avec ledit canal capillaire ; ledit canal capillaire présentant des dimensions déterminées entre la connexion fluidique dudit réservoir de stockage avec le canal capillaire et ladite deuxième extrémité dudit canal capillaire, pour maîtriser la quantité de plasma sanguin lorsque le canal capillaire est saturé en plasma sanguin, ledit réservoir de stockage étant agencé pour : i. contenir un volume de fluide qui, lorsqu'il est injecté dans le canal capillaire pour entraîner le plasma sanguin, éjecte jusqu'à la totalité du volume de plasma sanguin hors du canal capillaire ; ii. comporter un actionneur conçu pour provoquer un écoulement forcé dudit fluide dans le canal capillaire entraînant un écoulement du plasma sanguin par ladite sortie d’écoulement lorsque ledit actionneur est commandé après saturation du canal capillaire en plasma sanguin ;

- un moyen de prévention de tout retour fluidique vers le module de collecte ; caractérisé en ce que le module de collecte comporte un porte- membrane agencé pour permettre à la première et à la deuxième membranes de se déplacer l’une par rapport à l’autre tout en garantissant un contact de surface continu entre la surface aval de la première membrane et la surface amont de la deuxième membrane microporeuse. Dans un mode de réalisation privilégié, la première membrane microporeuse est une membrane asymétrique et la deuxième membrane microporeuse est une membrane isométrique. En lien avec ledit mode de réalisation privilégié, ladite deuxième membrane comporte préférentiellement des pores dont le diamètre est inférieur à deux micromètres.

En variante, le dispositif microfluidique d’obtention d’une quantité de plasma peut comporter en outre une chambre de mélange en connexion fluidique avec d’une part la deuxième extrémité du canal capillaire et d’autre part la sortie d’écoulement, ladite chambre de mélange étant agencée pour provoquer passivement un mélange homogène de fluides issus dudit canal capillaire s’écoulant à travers la sortie d’écoulement. Le fluide contenu dans le réservoir de stockage est alors un réactif destiné à être mélangé avec du plasma sanguin et le réservoir de stockage est agencé pour contenir un volume de réactif supérieur à la somme des volumes de fluides que peuvent contenir le canal capillaire et la chambre de mélange. En outre, l’actionneur du réservoir de stockage est conçu pour provoquer un écoulement forcé dudit réactif dans le canal capillaire entraînant un écoulement d’un mélange homogène de plasma-réactif par ladite sortie d’écoulement lorsque ledit actionneur est commandé après saturation du canal capillaire en plasma sanguin.

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 ;

- les figures 3, 4, 5 et 6 sont des vues schématiques du dispositif selon l'invention illustrant la mise en œuvre dudit dispositif selon l'invention ; - les figures 7, 8 et 9 sont des vues schématiques d’une variante du 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 1 10 de plasma sanguin 102 en connexion fluidique avec une première extrémité 120a d’un canal capillaire 120, lui-même en connexion fluidique avec un réservoir de stockage 130 contenant un fluide 103. Ledit fluide 103 peut être un gaz tel que l’air ou un gaz inerte ou tout autre fluide, un autre exemple de fluide sera décrit dans la suite de la présente description.

Ledit dispositif 100 comporte en outre un moyen de prévention 140 de tout retour fluidique vers ledit module de collecte 1 10, positionné en amont de la connexion fluidique dudit réservoir de stockage 130 avec ledit canal capillaire 120. Le dispositif 100 comporte également une sortie d’écoulement 150 en connexion fluidique avec une deuxième extrémité 120b du canal capillaire 120.

Le module de collecte 1 10 de plasma sanguin 102 est décrit schématiquement en figure 2 et est agencé pour recevoir une ou plusieurs gouttes de sang 101 ou toute quantité de sang 101 , ou de tout fluide sanguin (exemple : sang préalablement traité), prélevés par l’utilisateur lui-même dudit dispositif 100. Un tel module de collecte 110 comporte :

- une première et une deuxième membranes microporeuses 1 1 1 A et 1 1 1 B à travers lesquelles 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 des dites membranes microporeuses 1 1 1 A et 1 11 B et faire circuler ledit plasma sanguin 102 dans ledit canal capillaire 120.

Les première et deuxième membranes microporeuses 1 1 1 A et 1 1 1 B utilisent le principe de la filtration membranaire, de telles membranes font 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 1 1 A est sensiblement horizontale, les constituants du sang selon leurs tailles de sorte que les globules blancs GB, présentant un diamètre sensiblement compris entre 12 et 18 micromètres, les globules rouges GR, présentant un diamètre sensiblement compris entre 6 et 8 micromètres, les plaquettes PL présentant un diamètre sensiblement égal à 2 micromètres et autres constituants de grand diamètre puissent être sensiblement piégés dans ladite première membrane 11 1 A au contraire du plasma sanguin 102 pouvant s’écouler au travers de ladite première membrane 1 11 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 1 11 A présente une surface amont 11 1 As et une surface aval 111 Ai avec des pores de section transversale de plus grandes dimensions au niveau de la surface amont 1 11 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 1 1 1 A peut se caractériser par une épaisseur de 300 à 350 micromètres avec une taille moyenne de pores sur la surface amont 11 1 As d’environ 100 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®.

Une telle membrane 1 11 A présente 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, tels qu’une altération et/ou une inhomogénéité du traitement sur une partie ou l’ensemble de ladite membrane et/ou l’augmentation des interactions non spécifiques avec les constituants du plasma tels que les protéines et/ou l’altération par exemple des fonctions enzymatiques ce qui peut induire une altération des biomarqueurs et par voie de conséquence des erreurs d’interprétation au niveau des résultats. Ainsi, du fait de ces défauts éventuels, certains constituants du sang 101 que l’on cherche à filtrer avec cette première membrane 1 11 A, tels que par exemple, les globules rouges GR et/ou les plaquettes PL, peuvent néanmoins passer à travers ladite membrane 1 1 1 A avec le plasma sanguin 102, tel qu’illustré de manière schématique en figure 2.

De ce fait, ledit module de collecte 1 10 comporte en outre une deuxième membrane 1 1 1 B microporeuse positionnée horizontalement, à l’instar de la première membrane 1 1 1 A, et de manière à supporter l’intégralité de cette dernière. Une telle deuxième membrane 1 1 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 11 1 A et cette deuxième membrane 1 1 1 B 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 membrane 11 1 B, du plasma sanguin 102, qui lui peut s’écouler au travers de ladite deuxième membrane 1 1 1 B. À ce titre, le plasma sanguin 102 « contaminé » provenant de la surface aval 1 1 1 Ai de ladite première membrane 1 1 1 A passe par capillarité au niveau de la surface amont 1 11 Bs de ladite deuxième membrane 1 1 1 B. Avantageusement, la surface amont 1 1 1 Bs de ladite deuxième membrane 1 1 1 B présente des dimensions, dans le sens longitudinal lorsqu’elle est positionnée horizontalement, sensiblement égales voire supérieures à la surface aval 1 11 Ai de ladite première membrane 1 1 1 A afin que cette dernière soit totalement supportée par la dite deuxième membrane 1 1 1 B et ainsi garantir un contact de surface continu entre les deux membranes 1 1 1 A et 1 1 1 B. Ladite surface amont 11 1 Bs de la deuxième membrane 1 1 1 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 1 1 1 B, un contact direct est privilégié, en l’espèce l’espace entre les deux membranes 1 1 1 A et 1 1 1 B doit être suffisamment faible. On cherche donc à minimiser l’écart entre la surface aval 1 1 1 Ai de la première membrane 1 1 1 A et la surface amont 1 1 1 Bs de la deuxième membrane 1 11 B. Il est à noter que la figure 2 n’est qu’une vue schématique pour imager le phénomène de filtration membranaire constaté avec l’emploi des deux membranes 11 1 A et 1 1 1 B. À ce titre, sur une telle figure 2, l’écart entre les deux membranes 1 11 A et 11 1 B a volontairement été maximisé et n’est pas représentatif de la réalité.

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 1 1 1 Bi. À titre illustratif mais non limitatif, une telle membrane 1 1 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.

Tel qu’illustré sur les figures 2 et 3, ladite surface spécifique 1 12, est positionnée en aval de la surface aval 1 11 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 11 B 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. En d’autres termes, afin d’absorber le plasma sanguin 102 de ladite deuxième membrane 1 1 1 B 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, tels 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, ...).

En outre, 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 comporte un porte-membrane 1 13 positionné et dimensionné de sorte à maintenir les bords desdites membranes 11 1 A et 1 1 1 B tout en laissant un jeu (mécanique) afin de permettre un déplacement, une translation et/ou dilatation relative, entre les deux membranes 1 1 1 A et 1 1 1 B selon une direction horizontale et une direction verticale tout en garantissant un contact de surface horizontalement continu entre la surface aval 1 1 1 Ai de la première membrane 1 1 1 A et la surface amont 1 11 Bs de la deuxième membrane 11 1 B. Un tel jeu relatif permet d’éviter que sous la pression du porte-membrane 1 13, les membranes 11 1 A et 11 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 1 A 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 11 1 A et 1 11 B.

Tel qu’illustré sur la figure 3, 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 112 au canal capillaire 120 par capillarité, et ainsi s’écouler verticalement (de haut en bas selon la figure 3) 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 3. Le plasma sanguin 102 s’écoule dans le canal capillaire 120 jusqu’à saturer ce dernier. Le canal capillaire 120 présente des dimensions déterminées dont une longueur prédéfinie L, telle qu’illustrée en figure 4. Ladite longueur L correspond à la longueur définie entre la connexion fluidique dudit réservoir de stockage 130 avec une troisième extrémité 120c du canal capillaire 120 et ladite deuxième extrémité 120b dudit canal capillaire 120. Ladite longueur L permet ainsi, pour un diamètre de section donné dudit canal capillaire 120, de déterminer et contrôler une quantité de plasma sanguin 102 lorsque le canal capillaire 120 est saturé en plasma 102. On obtient un volume constant et maîtrisé de plasma sanguin 102 au sein du canal capillaire 120, la quantité dudit plasma sanguin 102 dans le canal capillaire 120 est ainsi parfaitement dosée.

À titre d’exemple, pour des volumes de plasma sanguin 102 de l’ordre de dix à cent microlitres, le canal capillaire 120 peut présenter un diamètre intérieur sensiblement compris entre zéro virgule trois et un virgule cinq millimètres et une longueur L comprise entre quinze et quatre-vingts millimètres. 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, le réservoir de stockage 130, et la sortie d’écoulement 150, 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.

Afin d’éviter tout reflux ou débordement, selon un premier mode, le moyen 140 de prévention de tout retour fluidique vers le module de collecte 1 10 peut consister en un clapet anti-retour. Ainsi, ce dernier autorise le passage dudit plasma sanguin 102 dans le canal capillaire 120 depuis le module de collecte 1 10 et interdit tout retour d’écoulement dudit plasma 102 depuis le canal capillaire 120 vers le module de collecte 1 10.

Dans un autre mode de réalisation préféré illustré notamment en figures 4 et 5, un tel moyen 140 de prévention de tout retour fluidique peut consister en une vis dont la course provoque un « pincement » dudit canal capillaire 120. Une telle vis peut ainsi être actionnée, une fois le canal capillaire 120 saturé en plasma sanguin 102, afin de faire pression sur le canal capillaire 120, le pincer et/ou l’obturer, permettant ainsi de stopper tout écoulement du plasma sanguin 102 en direction du module de collecte 1 10. L’actionnement manuel ou motorisé d’une telle vis permet à ladite vis de venir appuyer contre le canal capillaire 120 lorsque l’on souhaite « fermer » ledit canal 120 au niveau de sa première extrémité 120a.

Toutefois, d’autres types de moyen 140 de prévention de tout retour fluidique vers le module de collecte 110 pourraient consister, par exemple, en une vanne conçue pour des applications tout ou rien pour lesquelles ladite vanne s'ouvre ou se ferme en fonction de la pression du fluide qui la traverse. Nous pouvons citer des vannes connues sur le marché par l’appellation vanne guillotine ou vanne à passage direct. Une telle vanne peut par ailleurs être actionnée manuellement par l’utilisateur lui-même dès lors que le canal capillaire 120 est saturé en plasma sanguin 102 mais il peut aussi être envisagé d’automatiser un tel actionnement. Dans ce dernier cas, un tel dispositif comporte une unité de traitement, telle qu’un microprocesseur, agencée pour exploiter l’information émanant d’un capteur conçu ou positionné pour détecter la saturation du canal capillaire 120 en plasma sanguin 102 et produire un signal de fermeture à destination d’une vanne à commande électrique. En variante, en lieu et place de l’utilisation d’un capteur, il est possible d’imaginer l’utilisation d’une horloge, autrement nommé « timer » selon une terminologie anglo-saxonne. Ainsi, dans un tel cas de figure, le signal de fermeture à destination de la vanne à commande électrique pourra se faire sur la base d’un temps écoulé prédéterminé.

Il est à noter que, du fait qu’un tel moyen 140 de prévention de tout retour fluidique soit positionné en amont de la connexion fluidique dudit réservoir de stockage 130 avec ledit canal capillaire 120 (soit sensiblement au niveau de la première extrémité 120a du canal capillaire 120), cela permet également de garantir d’autant plus la constance du volume de plasma sanguin 102 contenu dans la partie dudit canal capillaire 120 définie par la longueur L.

Tel qu’illustré notamment en figure 5, le réservoir de stockage 130, en connexion fluidique avec le canal capillaire 120 au niveau de la troisième extrémité 120c du canal capillaire 120, comporte un fluide 103 et est agencé pour induire l'écoulement forcé dudit fluide 103 à l’intérieur du canal capillaire 120 induisant l'écoulement dudit plasma sanguin 102 lorsqu'il est entraîné par le fluide 103, du fait de la saturation du canal capillaire 120 en plasma sanguin 102, jusqu'à atteindre ladite sortie d'écoulement 150 qui est en connexion fluidique avec la deuxième extrémité 120b dudit canal capillaire 120. Autrement dit, un tel flux forcé du fluide 103 met en mouvement le plasma sanguin 102 contenu dans le canal capillaire saturé 120, jusqu'à atteindre ladite sortie d'écoulement 150 qui correspond à une sortie d'éjection/évacuation de ladite quantité de plasma 102 vers l'extérieur dudit dispositif 100.

A cet égard, une telle chambre de stockage 130 peut être agencée sous la forme d'une seringue reliée fluidiquement au canal capillaire 120 au moyen, par exemple, d’un tube capillaire formant une jonction en T 120c avec le canal capillaire 120. Ainsi, dans un tel mode de réalisation, le fluide 103 est contenu dans ladite seringue et l'écoulement forcé dudit fluide 103 dans ledit canal 120 peut être induit par un mouvement mécanique d’un piston 132 de la seringue réalisé par l'utilisateur dudit dispositif 100. Toutefois, l'homme du métier ne saurait être lié par la forme et/ou la conception d'une telle chambre de stockage 130. Tout autre type de chambre de stockage, tel que, par exemple une pochette souple sur laquelle l'utilisateur peut appuyer, pourrait être utilisée à la place de la seringue. Par ailleurs, une telle chambre de stockage 130 (pochette souple, seringue ou tout autre type) peut contenir un actionneur 131 agencé pour provoquer un déplacement du piston 132 ou une compression induisant ainsi l'écoulement forcé du fluide 103 dans le canal capillaire 120, soit manuellement (par l'utilisateur) soit de manière automatisée, comme pour la vanne à commande électrique décrite ci-dessus afin d'éviter tout retour fluidique vers le module de collecte 1 10. Éventuellement, l'unité de traitement produisant un signal de fermeture de ladite vanne pourrait produire également un signal de commande d'un tel actionneur 131 .

Par ailleurs, tel qu’illustré en figure 6, ledit dispositif microfluidique 100 d'obtention d'une quantité de plasma selon l'invention est dimensionné pour que le volume de fluide 103 contenu dans ladite chambre de stockage 130, lorsque ledit fluide 103 est injecté dans le canal capillaire 120 pour entraîner le plasma 102, éjecte jusqu'à la totalité du volume de plasma sanguin 102 hors dudit canal capillaire 120. Ledit plasma sanguin 102 s’écoule alors par ladite sortie d’écoulement 150. Dans un mode préféré de l'invention, tel que représenté sur la figure 6, il peut être possible de collecter la quantité de plasma sanguin 102 obtenue sur une bandelette réactive 160 positionnée en aval de la sortie d’écoulement 150, telle que par exemple une bandelette de test immunologique à flux latéral (autrement connu sous l’acronyme anglo-saxon « LFI »). En lieu et place d'une bandelette réactive LFI 160, d'autres collecteurs, comme par exemple des tubes de type Eppendorf de plusieurs tailles, 0,2 à 2 millilitres ; des tubes Greiner par exemple de type Vacuette ; des tubes Becton Dickinson par exemple de type Vacutainer peuvent être utilisés.

Une telle bandelette réactive 160 peut être utilisée directement par l'utilisateur pour obtenir une quantification du biomarqueur sanguin d'intérêt en positionnant ladite bandelette 160 dans un lecteur optique, permettant une lecture/affichage immédiat par l'utilisateur du résultat quantifié. Ainsi, un individu souhaitant une surveillance renforcée de sa santé peut profiter, depuis son lieu de résidence ou en déplacement, d'un système de quantification d'un biomarqueur sanguin comprenant un dispositif microfluidique 100 d'obtention d'une quantité de plasma 102 selon l'invention, un bande réactive 160 et un lecteur optique. Un tel système pourrait contenir des moyens de communication filaire ou sans fil avec une entité informatique distante afin de transmettre des résultats de quantification. Une telle entité informatique peut être constituée d'un objet électronique mobile (ordinateur portable, tablette tactile ou smartphone) hébergeant une application logicielle ou un programme informatique approprié permettant par exemple d'enregistrer des résultats et/ou de constituer un tableau de bord médical ou un historique des analyses réalisées.

En variante de réalisation telle qu’illustrée sur les figures 7, 8 et 9, ledit fluide 103 contenu dans le réservoir de stockage 130 peut consister en un réactif dont l’écoulement forcé au sein dudit canal capillaire 120 est provoqué par l’actionneur 131 du réservoir de stockage 130, provoquant l’écoulement dudit plasma sanguin 102 dans ledit canal capillaire 120. Au sens de l’invention, on entend par « réactif » tout fluide permettant de rendre certains paramètres physico-chimiques du plasma sanguin 102, tel que le pH par exemple, optimaux pour la conformation d’une protéine objet d’une quantification.

Pour ce faire, le dispositif microfluidique 100 conforme à l’invention, comporte en outre une chambre de mélange 151 en connexion fluidique avec la deuxième extrémité 120b dudit canal 120 d’une part et avec la sortie d’écoulement 150 d’autre part. Une telle chambre de mélange 151 est agencée pour permettre un mélange 104 homogène de plasma 102 et du réactif 103. Pour cette variante de réalisation, ledit dispositif microfluidique 100 conforme à l’invention est alors dimensionné pour que le volume dudit réservoir de stockage 130 soit supérieur à la somme des volumes dudit canal capillaire 120 et de ladite chambre de mélange 151 . À titre illustratif mais non limitatif, une telle chambre de mélange 151 pourrait disposer d’un volume de soixante microlitres (pouvant correspondre à des dimensions de quatre millimètres de diamètre sur cinq millimètres de long) à deux cent cinquante microlitres (pouvant correspondre à des dimensions de cinq millimètres de diamètre sur treize millimètres de long) et le réservoir de stockage 130 pourrait présenter un volume de cent à trois cents microlitres. Ainsi, l’écoulement du plasma sanguin 102 et du réactif 103 contenus dans ledit canal capillaire 120 va se faire jusqu’à une saturation de ladite chambre de mélange 151 en mélange plasma-réactif 104 permettant ainsi l’écoulement d’un mélange plasma-réactif 104 constant via la sortie d’écoulement 150.

Pour favoriser et faciliter l’homogénéisation du mélange 104 plasma- réactif de manière passive, ladite chambre de mélange 151 peut comporter un réseau de canaux 152 agencés par exemple en zigzags, en serpentins, ou en chevrons. L’Homme du métier ne saurait se limiter quant à la conception de ladite chambre de mélange 151 permettant un mélange fluidique 104 homogène de plasma-réactif car tout autre type de conception ou structure pourrait être envisagé, comme par exemple, une structure dite en micropilliers.

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’une quantité de plasma (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 lorsque ladite première membrane (11 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 deuxième membrane microporeuse (11 1 B), les première et deuxième membranes microporeuses (1 1 1 A, 1 1 1 B) sont mutuellement agencées de sorte que :

- la première membrane (11 1 A) est positionnée horizontalement sur la deuxième membrane (1 1 1 B) ;

- chacune des première et deuxième membranes (1 11 A, 1 1 1 B) comportent une surface amont (11 1 As, 1 1 1 Bs) et une surface aval (1 1 1 Ai, 1 11 Bi), la surface amont (1 1 1 Bs) de ladite deuxième membrane (11 1 B) supportant intégralement la surface aval (1 1 1 Ai) de ladite première membrane (1 1 1 A) ; iii. une surface spécifique (1 12) agencée en aval desdites première et deuxième membranes (1 1 1 A, 1 1 1 B) et présentant des propriétés hydrophobes, hydrophiles et de tension de surface déterminées pour provoquer une extraction, de ladite deuxième membrane (1 11 B), dudit plasma sanguin (102) filtré par lesdites première et deuxième membranes (1 1 1 A, 1 11 B) ;

- un canal capillaire (120) présentant une première extrémité (120a) en connexion fluidique avec ledit module de collecte (1 10), en aval de la surface spécifique (1 12) et une deuxième extrémité (120b) en connexion fluidique avec une sortie d’écoulement (150), ladite surface spécifique (1 12) et ledit canal capillaire (120) étant mutuellement agencés pour provoquer une mise en circulation dudit plasma sanguin (102) dans ledit canal capillaire (120) ;

- un réservoir de stockage (130) d’un fluide (103) en connexion fluidique avec ledit canal capillaire (120), ledit canal capillaire (120) présentant des dimensions déterminées (L) entre la connexion fluidique dudit réservoir de stockage (130) avec le canal capillaire (120) et ladite deuxième extrémité (120b) dudit canal capillaire (120), pour maîtriser la quantité de plasma sanguin (102) lorsque le canal capillaire (120) est saturé en plasma sanguin (102) et ledit réservoir de stockage (130) étant agencé pour : i. contenir un volume de fluide (103) qui, lorsqu'il est injecté dans le canal capillaire (120) pour entraîner le plasma sanguin (102), éjecte jusqu'à la totalité du volume de plasma sanguin (102) hors du canal capillaire (120) ; ii. comporter un actionneur (131 ) conçu pour provoquer un écoulement forcé dudit fluide (103) dans le canal capillaire (120) entraînant un écoulement du plasma sanguin (102) par ladite sortie d’écoulement (150) lorsque ledit actionneur (131 ) est commandé après saturation du canal capillaire (120) en plasma sanguin (102) ;

- un moyen (140) de prévention de tout retour fluidique vers le module de collecte (1 10) ; caractérisé en ce que le module de collecte (110) comporte un porte- membrane (1 13) agencé pour permettre à la première (1 1 1 A) et à la deuxième (11 1 B) membranes de se déplacer l’une par rapport à l’autre tout en garantissant un contact de surface 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 microporeuse (1 1 1 B).

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

3. Dispositif microfluidique (100) d’obtention d’une quantité de plasma (102) selon la revendication précédente, pour lequel ladite deuxième membrane (1 1 1 B) comporte des pores dont le diamètre est inférieur à deux micromètres.

4. Dispositif microfluidique (100) d’obtention d’une quantité de plasma selon l’une des revendication précédentes, comportant en outre une chambre de mélange (151 ) en connexion fluidique avec d’une part la deuxième extrémité (120b) du canal capillaire (120) et d’autre part la sortie d’écoulement (150), ladite chambre de mélange (151 ) étant agencée pour provoquer passivement un mélange (104) homogène de fluides issus dudit canal capillaire (120) s’écoulant à travers la sortie d’écoulement (150), le fluide (103) contenu dans le réservoir de stockage (130) étant un réactif (103) destiné à être mélangé avec du plasma sanguin (102), le réservoir de stockage (130) étant agencé pour contenir un volume de réactif (103) supérieur à la somme des volumes de fluides que peuvent contenir le canal capillaire (120) et la chambre de mélange (151 ) et l’actionneur (131 ) du réservoir de stockage (130) étant conçu pour provoquer un écoulement forcé dudit réactif (103) dans le canal capillaire (120) entraînant un écoulement d’un mélange (104) homogène de plasma-réactif par ladite sortie d’écoulement (150) lorsque ledit actionneur (131) est commandé après saturation du canal capillaire (120) en plasma sanguin (102).