FR2900763A1 - Structure a aimants permanents pour le piegeage et/ou le guidage de particules diamagnetiques - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une structure à aimants permanents apte à former au moins un puits magnétique (w1) pour le piégeage et/ou le guidage de particules diamagnétiques, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un aimant permanent (a1, a2) dont l'aimantation (m1,m2) possède une composante selon l'axe de la pesanteur.L'invention s'applique à l'instrumentation scientifique pour la préparation et/ou le mélange et/ou la caractérisation de particules individuelles.

Description

STRUCTURE À AIMANTS PERMANENTS POUR LE PIÉGEAGE ET/OU LE GUIDAGE DE

PARTICULES DIAMAGNÉTIQUES Domaine technique et art antérieur La présente invention concerne une structure à aimants permanents pour le piégeage et/ou le guidage de particules diamagnétiques. L'invention s'applique à l'instrumentation scientifique pour la préparation et/ou le mélange et/ou la caractérisation de particules individuelles. L'invention trouve ainsi des applications dans de nombreux domaines de la recherche appliquée et de la recherche fondamentale tels que, par exemple, la dynamique des fluides, la science des aérosols, la physique du brouillard, les techniques de caractérisation physique ou chimique de molécules. L'invention concerne la microfluidique par lévitation de particules par opposition à la microfluidique par écoulement de fluide dans un canal.

La microfluidique par écoulement de fluide dans un canal est principalement réalisée à l'aide de microcanaux enterrés ou fermés, ce qui entraîne un certain nombre d'inconvénients parmi lesquels : ù la fabrication des microcanaux qui est souvent 25 complexe, ù la connectique entre les microcanaux et l'extérieur qui est très difficile à maîtriser, ù la contamination des échantillons par les parois des microcanaux,

û la perte de composés par adsorption sur les parois des microcanaux, û la présence éventuelle de volumes morts importants dans les microcanaux, û le déplacement des liquides dans les microcanaux qui est difficile à maîtriser avec précision. Par opposition, la microfluidique par lévitation de particules présente de nombreux avantages, parmi lesquels : û la suppression du risque de contamination des particules par des composés présents sur les parois du dispositif, û la suppression du risque d'adsorption non spécifique de composés chimiques ou biologiques sur les parois 15 du dispositif, û la possibilité de contrôler le mouvement de particules fragiles telles que des cellules, û la possibilité de mieux observer et de mieux caractériser les particules du fait de l'absence de 20 murs autour des particules, û le contrôle maîtrisé du positionnement de très petits volumes de liquide et de particules solides individuelles, û la possibilité d'isoler individuellement des 25 particules vis-à-vis d'autres particules et/ou vis-à-vis de leur environnement, û la possibilité de confiner une seule particule dans l'espace, la possibilité de concentrer, diluer et/ou mettre en présence des composés chimiques ou biologiques dans des gouttelettes isolées de très faible volume, Les principales techniques de lévitation de particules sont : û la lévitation électrostatique, û la lévitation acoustique, û la lévitation aérodynamique, û la lévitation diélectrophorétique, 10 û les pinces optiques, la lévitation magnétique (lévitation diamagnétique et lévitation électrodynamique (courants de Foucault)). Un avantage de la lévitation diamagnétique avec des aimants permanents par rapport aux autres 15 types de lévitation est qu'elle est passive, c'est-à-dire qu'elle ne dissipe pas d'énergie. Elle est également naturellement stable dans le temps et dans l'espace, puisqu'il n'est pas nécessaire d'asservir la force magnétique de lévitation, au contraire des forces 20 mises en oeuvre par les systèmes actifs à dissipation d'énergie. Par opposition à la lévitation diamagnétique, les autres types de lévitation présentent les inconvénients suivants : 25 û la lévitation électrostatique nécessite que la particule soit chargée, û la lévitation aérodynamique ne peut s'appliquer que sur des corps suffisamment rigides, û les pinces optiques nécessitent un matériel complexe et un personnel qualifié, les lévitations acoustique, aérodynamique, et diélectrophorétique et les pinces optiques ne permettent pas le contrôle de particules de taille submicrométrique, û les lévitations acoustique et aérodynamique sont des techniques difficilement parallélisables. Le document On-chip manipulation of levitated femtodroplets (Lyuksyutov et al., APPLIED PHYSICS LETTERS, vol.85, No 10, 6 septembre 2004) divulgue un dispositif de lévitation diamagnétique de gouttelettes et de cristaux de sel. Le dispositif de lévitation diamagnétique (cf. figure 1) comprend deux aimants permanents de NdFeB Al, A2 positionnés en regard l'un de l'autre sur un substrat S. Les aimantations M1 et M2 des aimants respectifs Al, A2 ont des sens opposés. Les particules P sont déplacées, selon l'axe XX de l'entrefer qui sépare les deux aimants permanents, grâce à un champ magnétique induit par des impulsions de courant appliquées à des microélectrodes m situées sous les aimants permanents Al, A2. Les impulsions de courant nécessaires pour générer le déplacement de gouttes de 6 à 30 pm de diamètre ont une amplitude très importante, de l'ordre de quelques ampères. D'autres mécanismes de déplacement des particules sont également évoqués dans ce document, tels que la diélectrophorèse positive et la gravitation mise en oeuvre en inclinant le substrat. En outre, la rotation d'un cristal de sel en lévitation est montrée en appliquant un champ électrique alternatif. La nécessité de fournir des courants d'amplitude élevée pour assurer le déplacement des particules représente un réel inconvénient. Par ailleurs, la présence d'aimantations de sens opposés n'autorise pas une fabrication collective des pièces magnétiques. En effet, une fois les pièces magnétiques fabriquées collectivement, il n'est alors plus possible de les aimanter pour obtenir des aimantations de sens opposés. Ceci représente un autre inconvénient lorsqu'on souhaite réaliser des structures complexes mettant en oeuvre une grande quantité de pièces magnétiques.

L'invention ne présente pas les inconvénients mentionnés ci-dessus. Exposé de l'invention En effet, l'invention concerne une structure à aimants permanents apte à former au moins un puits magnétique pour le piégeage et/ou le guidage de particules diamagnétiques, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un aimant permanent dont l'aimantation possède une composante selon l'axe de la pesanteur.

Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, au moins deux aimants permanents sont placés côte à côte, dans un premier plan, de sorte que la distance qui sépare des faces des aimants permanents qui sont en regard l'une de l'autre définisse un premier entrefer.

Selon une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, le premier entrefer a une largeur constante entre une première extrémité des aimants permanents et une deuxième extrémité des aimants permanents. Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, la largeur des aimants permanents varie continûment entre la première extrémité et la deuxième extrémité des aimants.

Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, le premier entrefer s'élargit continûment entre une première extrémité des aimants permanents et une deuxième extrémité des aimants permanents.

Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, au moins une pièce polaire recouvre tout ou partie d'au moins une face de l'aimant permanent. Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, l'aimant permanent présente un relief et la pièce polaire qui recouvre l'aimant présente un évidement en regard du relief. Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, au moins une couche de matériau non magnétique est placée entre la pièce polaire et la partie de la face de l'aimant permanent que la pièce polaire recouvre. Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, au moins au voisinage de l'entrefer, au moins un aimant permanent est surmonté d'au moins un aimant permanent supplémentaire. Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, les aimants permanents sont fixés à la surface d'un substrat. Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, des gorges et/ou des trous sont pratiqués à la surface du substrat, au niveau des entrefers.

Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, les aimants permanents sont intégrés, en tout ou en partie, dans un substrat (S). Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, les faces des aimants permanents qui sont en regard l'une de l'autre ont des formes sensiblement identiques et constituent un entrefer dont la profondeur varie continûment ou par palier entre une première extrémité des aimants permanents et une deuxième extrémité des aimants permanents. Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, le premier entrefer est courbé en un ou plusieurs méandres.

Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, la structure à aimants permanents comprend : une structure supplémentaire à deux aimants permanents placés côte à côte, dans un deuxième plan parallèle au premier plan, la distance qui sépare les deux aimants de la structure supplémentaire définissant un deuxième entrefer dont l'axe est sensiblement parallèle à l'axe du premier entrefer, chacun des deux aimants de la structure supplémentaire étant placé sensiblement en regard d'un aimant permanent, la largeur des aimants permanents de la structure supplémentaire s'élargissant dans un sens opposé au sens selon lequel s'élargit la largeur des aimants permanents, les aimantations des deux aimants qui définissent le premier entrefer étant de sens opposé aux aimantations des deux aimants de la structure supplémentaire, et des moyens permettant de faire pivoter la structure supplémentaire autour d'un axe sensiblement perpendiculaire aux premier et deuxième plans et/ou un axe parallèle à l'axe des premier et deuxième entrefers. Selon encore une autre caractéristique 20 supplémentaire de l'invention, la structure à aimants permanents comprend : une structure supplémentaire à deux aimants permanents placés côte à côte, dans un deuxième plan parallèle au premier plan, la distance qui sépare les 25 deux aimants de la structure supplémentaire définissant un deuxième entrefer dont l'axe est sensiblement parallèle à l'axe du premier entrefer, chacun des deux aimants de la structure supplémentaire étant placé sensiblement en regard 30 d'un aimant permanent, l'élargissement du premier entrefer s'effectuant dans un sens opposé au sens dans lequel s'effectue l'élargissement du deuxième entrefer, les aimantations des deux aimants qui définissent le premier entrefer étant de sens opposé aux aimantations des deux aimants de la structure supplémentaire, et des moyens permettant de faire pivoter la structure supplémentaire autour d'un axe sensiblement perpendiculaire aux premier et deuxième plans et/ou un axe parallèle à l'axe des premier et deuxième entrefers. Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, la structure est constituée d'un aimant permanent qui possède une surface plane dans laquelle est creusée au moins une gorge et/ou un trou. Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, des pièces polaires sont disposées de part et d'autre d'au moins une gorge. Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, l'aimant permanent est en forme de plaque. Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, la structure est constituée d'un aimant permanent qui présente une face plane sur laquelle sont déposées au moins deux pièces polaires voisines de sorte que la distance qui sépare des faces latérales en regard des deux pièces polaires définit une gorge.

Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, les pièces polaires ont un haut rapport d'aspect. Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, la structure est constituée d'un aimant permanent en forme de cylindre ayant au moins une face plane sensiblement perpendiculaire à l'axe du cylindre, un trou débouchant ou non débouchant en forme de cylindre dont l'axe est sensiblement parallèle à l'axe du cylindre que constitue l'aimant permanent étant pratiqué dans l'aimant permanent à partir de la face plane, une pièce polaire munie d'un trou débouchant étant fixée sur la face plane de l'aimant permanent, le trou débouchant pratiqué dans la pièce polaire étant placé en regard du trou pratiqué dans l'aimant permanent. Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, une pluralité d'aimants permanents sont en forme de blocs parallélépipédiques montés sur un premier support plan et sont alignés selon deux directions perpendiculaires l'une à l'autre. Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, tout ou partie des aimants permanents sont surmontés d'une pièce polaire sensiblement parallèle au plan du premier support. Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, le premier support est monté sur un aimant unique dont l'aimantation a un sens opposé au sens de l'aimantation des aimants montés sur le premier support.

Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, un contour constitué d'une pièce polaire ou d'un aimant permanent borne les aimants montés sur le premier support.

Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, des ouvertures sont pratiquées dans le contour pour permettre une connexion à des canaux microfluidiques. Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, le premier support est fait d'un matériau magnétique. Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, la structure à aimants permanents comprend, en outre, un bloc d'aimants permanents montés sur un deuxième support plan parallèle au premier support, et alignés selon les deux directions perpendiculaires de telle sorte qu'un aimant monté sur le premier support se trouve en regard d'un aimant monté sur le deuxième support, l'aimantation des aimants montés sur le premier support et l'aimantation des aimants montés sur le deuxième support étant opposées l'une à l'autre. Pour compenser localement la gravité qui s'exerce sur une particule diamagnétique, la structure de l'invention utilise la force magnétique qui s'exerce sur la particule diamagnétique lorsque celle-ci est soumise à des champs magnétiques continus très intenses et très inhomogènes. La condition de lévitation pour les substances diamagnétiques est donnée par l'équation : grad (B2) > 2.(Pp -P-}g.!-' X p -X m où B est l'intensité du champ magnétique, g l'accélération de la pesanteur, po la susceptibilité du vide, Xm et Xp les susceptibilités magnétiques massiques respectives du milieu et de la particule et pm et pp les masses volumiques respectives du milieu et de la particule. Dans le cas de lévitation d'eau dans l'air, par exemple, la susceptibilité massique Xm est faible (-9 10- 9 m3. kg-1) . La condition de lévitation de l'eau est en conséquence donnée par l'équation approchée : grad (B2) = 2g'u >- 2740'2 m-1 X. De manière générale, les aimants permanents de la structure de l'invention réalisent la condition : 15 grad (B2) > 2gjPp -Pm) X -X p Dans la structure de l'invention, les positions des puits magnétiques sont prédéfinies lors de la structuration de l'aimant permanent et/ou lors de la structuration de la pièce polaire. La géométrie 20 locale des lignes d'isoénergie résulte de la géométrie locale de l'aimant et/ou de la taille de l'entrefer et/ou de la direction d'aimantation de chaque aimant et/ou de la géométrie de la pièce polaire et/ou de l'amplitude locale du champ magnétique et/ou de la 25 nature du milieu (différence entre la susceptibilité magnétique de la particule et la susceptibilité magnétique du milieu). L'invention concerne une technique de lévitation de particules diamagnétiques dans un champ magnétique non uniforme produit par des aimants permanents. L'invention repose sur le contrôle local de la géométrie des lignes d'isoénergie magnétique. Les géométries présentées produisent un champ de force capable de faire léviter de manière stable des particules diamagnétiques dispersées dans un liquide ou un gaz. Les particules diamagnétiques sont, par exemple, des gouttelettes, des billes de latex ou des cellules. Les particules lévitent soit du fait de leurs propriétés diamagnétiques intrinsèques, soit du fait d'un marquage avec un corps diamagnétique. Les aimants sont assemblés pour créer des pièges de formes ponctuelle, linéaire, planaire ou volumique dans lesquels les particules peuvent être confinées et/ou se déplacer sans frottement.

L'invention facilite la manipulation de très faibles volumes de fluides ou de particules solides telles que des gouttes, des billes ou des bioparticules. Elle permet d'isoler, d'analyser et éventuellement de séparer et trier une particule parmi une suspension de particules. Plus spécifiquement, l'invention permet d'analyser des particules individuelles placées dans des conditions très contrôlées, par exemple pour des études de la composition des particules, pour des expériences de photoémission, pour des mesures de diffraction de la lumière par les particules, pour des études de condensation ou d'évaporation. Des stimuli physico-chimiques et/ou optiques et/ou électriques et/ou magnétiques et/ou acoustiques peuvent être appliqués sur les particules confinées dans les pièges magnétiques, par exemple pour produire une excitation physique ou chimique des particules, pour les déplacer à l'intérieur du puits magnétique ou pour les extraire du puits magnétique.

L'invention permet en outre de préparer, déplacer, détecter et quantifier des composés chimiques ou biologiques dans des gouttelettes de très faible volume (du pico litre au microlitre) pour répondre à des besoins en chimie analytique.

L'invention permet également de matricer des particules sur un plan de structures à aimants permanents à des fins de positionnement, de concentration ou de comptage des particules. Le matriçage peut aboutir à une disposition des particules, par exemple des microbilles, des cellules ou des protéines, en un réseau régulier ou non. L'invention permet en outre de concentrer des composés chimiques ou biologiques dans une goutte par évaporation totale ou partielle du liquide qui constitue la goutte. Il est également possible de diluer la goutte par coalescence avec une autre goutte, pour des applications de dosage. De plus, les gouttes peuvent contenir des composés chimiques ou biologiques de nature différente qui sont mis en présence par coalescence des gouttes (application de micro-réacteurs). L'invention permet également de confiner et/ou déplacer des microbilles fonctionnalisées en surface pour établir des interactions ou des réactions chimiques ou biochimiques avec leur environnement. Une application possible de l'invention concerne le piégeage, l'alignement et le déplacement de nanotubes de carbone ou de fibres de carbone dans les puits magnétiques produits par des micro-aimants. La lévitation peut être renforcée par un marquage des particules avec une ou plusieurs microparticules possédant une susceptibilité diamagnétique plus forte, par exemple avec une bille de graphite ou un nanotube de carbone. Les particules d'intérêt marquées peuvent être extraites d'une population de particules non-marquées en vue d'une séparation inverse (rassemblement et piégeage des particules d'intérêt dans les puits magnétiques).

Les structures à aimants permanents assemblées sur un substrat peuvent former un revêtement protecteur de surface permettant de repousser tous les corps diamagnétiques et qui la protège donc de tout dépôt ou contamination par des particules diamagnétiques provenant de l'environnement. A l'inverse, ces surfaces attirent et agglutinent les corps paramagnétiques ou ferromagnétiques. L'invention permet en outre de séparer et de diriger des gouttelettes, des microbilles ou des bioparticules telles que des cellules, des bactéries ou des protéines en suspension dans un milieu, vers un canal microfluidique et/ou de les collecter dans des réservoirs. Les particules sont confinées dans les pièges et déplacées jusqu'à un canal ou un réservoir situé dans le plan des aimants permanents ou situé sous les aimants permanents. Plus spécifiquement, le dispositif de l'invention peut être utilisé à des fins de guidage latéral et de dispense verticale des particules. Dans ce cas, les particules sont collectées dans les pièges magnétiques, déplacées le long de la géométrie permise par les pièges jusqu'à un point où les forces magnétiques sont insuffisantes pour la lévitation. Les particules sont alors transférées verticalement vers un nouveau canal microfluidique ou un réservoir situé sous les aimants permanents. L'invention permet de gérer des gouttelettes de volume et de composition contrôlés situées dans un plan. Des réactions sont réalisées en volume de façon simple par coalescence des gouttes. La cinétique des déplacements est beaucoup plus facile à modéliser. Dans le cadre de la lévitation diamagnétique, les particules manipulées peuvent être de toute nature, c'est-à-dire des particules solides, des particules liquides ou des bulles de gaz. Les particules peuvent être manipulées dans un milieu liquide ou gazeux. Elles peuvent être neutres ou chargées. Plus particulièrement, la lévitation diamagnétique est un moyen innovant pour la mise en oeuvre d'une microfluidique en gouttes ou la manipulation individuelle de microbilles ou de bioparticules. Dans le cadre de l'invention, le champ magnétique non uniforme est produit par des aimants permanents et non par des aimants supraconducteurs. Le dispositif est simple d'usage et possède un potentiel important de miniaturisation, d'intégration et de parallélisation. Une caractéristique importante de la lévitation diamagnétique réside dans le fait que le gradient de champ magnétique à l'origine de la lévitation augmente lorsque la dimension des aimants et de l'entrefer (distance séparant les aimants) diminue. Cette propriété de la lévitation diamagnétique la distingue fortement des autres techniques de lévitation. Ainsi, lorsque la taille d'un aimant est réduite d'un facteur donné (par exemple, taille de l'aimant divisée par 10), la force magnétique massique qui s'exerce sur la particule augmente du même facteur (x 10). En résumé, plus les aimants et l'entrefer sont petits, plus l'effet est important. Cette augmentation de la force magnétique massique avec la réduction des dimensions des structures d'aimants est valide jusqu'à l'échelle du grain ferromagnétique (quelques nanomètres). L'invention concerne des structures à aimants permanents qui permettent une forte courbure des lignes d'isoénergie magnétique. Les puits de potentiel magnétique qui en résultent forment des sites de lévitation pour des particules diamagnétiques. La forme des puits magnétiques est définie en contrôlant localement la nature et la structure tridimensionnelle des aimants permanents, en particulier : - la disposition des aimants permanents dans un plan ou dans l'espace à trois dimensions, - les directions d'aimantation des aimants permanents, la dimension de l'entrefer (distance séparant les aimants en vis-à-vis), la géométrie du bord des aimants, l'amplitude du champ magnétique : choix des matériaux constituant les aimants, épaisseur des aimants permanents, renforcement du champ magnétique avec une pièce polaire et/ou avec un champ magnétique externe. Ces optimisations de la structure des aimants font l'objet de l'invention décrite dans la 15 demande de brevet. En outre, les puits magnétiques décrits peuvent avoir des formes très variées : les particules diamagnétiques peuvent être piégées dans des puits ponctuels (puits à 0 dimension), dans des puits 20 linéaires rectilignes ou courbes (puits à 1 dimension), dans des puits planaires (puits à 2 dimensions) ou à l'intérieur de canaux ou de réservoirs (puits à 3 dimensions). A la différence du dispositif décrit dans l'article On-chip manipulation of levitated 25 femtodroplets de Lyuksyutov et al. mentionné ci- dessus, lequel ne concerne que des déplacements linéaires rectilignes, les particules diamagnétiques peuvent se déplacer, dans le cadre de l'invention, selon plusieurs axes. En particulier, les particules en lévitation peuvent se déplacer selon un axe ou selon une courbe, peuvent changer d'axes de lévitation, peuvent se déplacer sur la surface de lévitation, ou peuvent passer en dessous du puits de potentiel (déplacements tridimensionnels) sous l'action de la gravité ou d'une autre force. Une structure conforme à celle de l'invention permet ainsi un positionnement et/ou un déplacement très précis des particules dans une, deux ou trois dimensions. La commutation de la particule d'un axe de déplacement à un autre peut être réalisée en contrôlant localement le champ magnétique avec des électroaimants dans le voisinage du point de commutation, par déplacement mécanique des aimants de la structure ou avec des aimants approchés de manière temporaire près du dispositif, ou en appliquant un champ électrique avec des électrodes dans le voisinage du point de commutation si les particules sont chargées (tri par électrophorèse) ou dipolaires (tri par diélectrophorèse), ou par des pinces optiques, ou par un flux de liquide ou d'air dirigé dans une direction spécifique (force hydraulique ou aérodynamique). La technologie de lévitation magnétique conforme à l'invention peut donc être mise en oeuvre en association avec d'autres procédés techniques. Pour la dispense des particules, par exemple, un canal microfluidique débouche sur la structure d'aimants ou encore un dépôt de particules est effectué par le biais d'un éjecteur de gouttes sur la structure d'aimants. Pour le contrôle du déplacement des particules, la mobilité des particules peut être obtenue, par exemple, par diélectrophorèse grâce à un réseau d'électrodes de dimensions comparables à celles des particules manipulées. Un adressage individuel de chaque électrode permet alors de contrôler de manière indépendante la position de chaque particule. Sous le champ électrique alternatif appliqué, la particule migre vers l'électrode au potentiel le plus favorable, tandis que les électrodes immédiatement voisines restent au même potentiel. Pour la détection et la quantification de particules, une caractérisation des particules peut être effectuée par spectrophotométrie avec un capteur vidéo au-dessus du dispositif. Les dispositifs de l'invention permettent avantageusement un accès facile aux particules du fait de l'absence de capot sur les dispositifs. A la différence des systèmes microfluidiques usuels où les particules (micro-billes ou gouttelettes) sont généralement enfermées dans un microcanal ou entre deux plaques, dans les dispositifs de l'invention, les particules lévitent sans toucher le substrat et sans couvercle sur le dispositif. Les particules peuvent ainsi avantageusement être déposées et caractérisées en tout point du dispositif. Dans le cadre de l'invention, il est possible d'éviter l'évaporation du fluide ou des particules (gouttelettes) par saturation en humidité du gaz environnant et/ou en protégeant les gouttelettes avec un liquide immiscible et/ou en refroidissant le dispositif, par exemple en plaçant le dispositif en contact avec un élément froid ou dans une chambre à température régulée. Dans le cadre de l'invention, les aimants et/ou les pièces polaires peuvent être recouvert(e)s d'une couche de passivation (par exemple 100 nm de SiO2) afin d'éviter toute interaction biochimique entre la structure et la particule. Dans le cadre des applications aux bioréacteurs et transporteurs, l'invention permet avantageusement : - de manipuler desproduits rares et/ou chers en faible volume, - de mélanger, préparer et diluer des composés, de déplacer rapidement des gouttelettes de solvant et/ou des composés, de réaliser une chimie ultrarapide pouvant comporter, in situ, 1) des étapes de réaction et 2) la détection et la mesure des réactions, de réaliser des microencapsulations de matériel ADN (plasmides, oligonucléotides, PCR, etc. ), de peptides, de protéines, de suspensions cellulaires, etc. Les caractéristiques essentielles des structures à lévitation diamagnétique de l'invention sont les suivantes . û les aimants permanents créent un champ magnétique localement très élevé dont la géométrie, très particulière, est caractérisée par une forte courbure des lignes d'isoénergie magnétique, û les lignes très resserrées du champ magnétique génèrent des pièges magnétiques qui permettent de maintenir des particules individuelles, û le champ magnétique permet de contrôler la position et les déplacements de microparticules individuelles dans un fluide, en particulier de microgouttelettes dans l'air, ou de microbilles synthétiques ou de cellules en suspension dans un liquide, û les particules sont piégées de façon passive dans les pièges magnétiques, c'est-à-dire qu'elles sont repoussées par le champ magnétique vers des sites de lévitation bien définis sur lesquels les particules se positionnent spontanément, û le piégeage diamagnétique ne nécessite pas que les particules soient marquées avec une particule magnétique, les propriétés diamagnétiques de la particule étant suffisantes pour assurer le piégeage, û la lévitation diamagnétique peut être renforcée par un marquage des particules diamagnétiques avec une microparticule possédant une susceptibilité diamagnétique plus forte, par exemple avec une bille de graphite, une bille d'or ou un nanotube de carbone, û les particules peuvent être confinées dans des pièges magnétiques à 0 dimension (piège ponctuel localisé 30 sur un site de lévitation), à 1 dimension (déplacement possible le long d'un axe, par exemple l'axe horizontal ou vertical), à 2 dimensions (déplacement possible le long d'un plan), à 3 dimensions (déplacements possibles à l'intérieur du volume défini par la structure d'aimants), les particules peuvent se déplacer à l'intérieur du piège si celui-ci est linéaire (1 dimension), planaire (2 dimensions) ou volumique (3 dimensions), û les particules peuvent passer d'un axe de lévitation à un autre sous l'effet d'une force de déplacement, û la forme du puits magnétique est induite par la géométrie locale des aimants, la lévitation diamagnétique peut mener les particules vers des puits de potentiel dans lesquels les particules doivent tomber (une application concerne le guidage et la dispense des particules sur le substrat, ou bien dans un canal ou un réservoir situé sous les aimants permanents), û en raison de la biocompatibilité des champs magnétiques, le processus de manipulation est non destructif pour des particules biologiques, telles que des peptides, des protéines, des virus, des bactéries, des pollens, des cellules (seules quelques rares particules biologiques, telles que les globules rouges ou les bactéries magnétotactiques, sont directement sensibles aux champs magnétiques), û les pièges générés par les aimants permanents sont stables dans le temps, û les déplacements des particules peuvent être contrôlés en association avec d'autres procédés techniques telles que la gravitation, des pinces optiques, des moyens électrostatiques (contrôle électrostatique, diélectrophorèse positive, diélectrophorèse négative,...), des jets d'air ou de liquide, des micro-aimants approchés de manière temporaire près du dispositif, des micro-bobines, ou le déplacement mécanique des aimants de la structure, des stimuli physiques et/ou chimiques peuvent être appliqués sur les particules individuelles dans les pièges magnétiques, les aimants permanents créant des pièges magnétiques de faible intensité, les particules peuvent être retirées aisément du piège magnétique, par exemple avec un champ électrique ou par aspiration avec une micropipette ou un capillaire. Dans la suite de la description, il est fait référence à une ou à des particules. Les particules manipulées peuvent être des gouttelettes de liquide et/ou des bulles de gaz confinées et séparées par un autre fluide immiscible, des billes en suspension dans un liquide ou dans un gaz, des bioparticules en suspension dans une solution, des molécules à l'intérieur d'un liquide ou d'un gaz. Les particules manipulées peuvent être et/ou contenir des particules solides insolubles telles que des particules magnétiques, en particulier des particules diamagnétiques et/ou des particules diélectriques ou des particules conductrices, des particules fonctionnalisées ou des pigments ou des colorants ou des cristaux de protéines ou des poudres ou des structures de polymères ou des substances pharmaceutiques insolubles, ou des fibres de carbone ou des nanotubes de carbone, ou des agrégats (clusters) de petite taille formés par agglomération de colloïdes. Les particules peuvent être et/ou contenir des cellules biologiques et/ou des composants et/ou des produits cellulaires, notamment des lignées cellulaires et/ou des globules et/ou des liposomes et/ou des noyaux cellulaires et/ou des chromosomes et/ou des brins d'ADN ou d'ARN et/ou des nucléotides et/ou des ribosomes et/ou des enzymes et/ou des protides et/ou des protéines et/ou des principes actifs et/ou des parasites et/ou des bactéries et/ou des virus et/ou des pollens et/ou des polymères. La lévitation des particules diamagnétiques peut être réalisée dans des fluides diamagnétiques ou paramagnétiques, par exemple dans l'air ou dans des tampons biologiques. Il est souvent possible d'ajouter des composés paramagnétiques, superparamagnétiques ou ferromagnétiques dans le fluide afin d'accroître la susceptibilité magnétique du fluide. La force magnétique qui s'exerce sur les particules diamagnétiques est proportionnelle à la différence entre la susceptibilité magnétique des particules et la susceptibilité magnétique du fluide. Les susceptibilités, de façon préférentielle, sont de signe opposé. Une particule diamagnétique est en lévitation lorsqu'elle se stabilise au point précis où la force magnétique dirigée vers le haut compense les autres forces, en particulier la force de pesanteur et la force d'Archimède. De plus, la particule est dans un puits magnétique stable si un champ de force latéral permet de recentrer la particule dans le plan ou vers l'axe de symétrie du dispositif. Le principe de la lévitation de particules diamagnétiques repose sur l'établissement de lignes d'isoénergie magnétique très resserrées dans l'espace. L'invention décrite permet des améliorations de la courbure des lignes d'isoénergie magnétique afin d'assurer le positionnement et/ou le déplacement de particules en lévitation dans des conditions stables et contrôlées. A la différence de l'art antérieur qui homogénéise le champ magnétique à grande surface, la lévitation magnétique est ici stabilisée et contrôlée localement. La forme des puits magnétiques est définie par la nature, la forme et la disposition des aimants permanents, en particulier : û la disposition des aimants permanents dans le plan ou dans l'espace, û les directions d'aimantation des aimants permanents, la dimension de l'entrefer (distance séparant les aimants en vis-à-vis), la géométrie du bord des aimants, l'amplitude du champ magnétique : choix des matériaux constituant les aimants, épaisseur des aimants permanents, renforcement du champ magnétique avec une pièce polaire et/ou avec un aimant en inverse.

Par exemple, l'entrefer représente environ 10 % de la largeur des aimants. Toujours à titre d'exemple, les épaisseurs des aimants sont entre 2 et 5 fois supérieures aux largeurs et aux longueurs des aimants, mais épaisseur et largeur peuvent également être de dimensions comparables. Les aimants permanents sont préférentiellement des aimants forts (i.e. qui génèrent un champ magnétique de forte intensité) qui peuvent appartenir, par exemple, aux familles des NdFeB, SmCo, FePt. Toutefois, des aimants doux (i.e. qui génèrent un champ magnétique de faible intensité) peuvent également être utilisés, par exemple les aimants en CoPt. Dans ce cas, les aimants sont alors préférentiellement de petites dimensions, car une force magnétique massique importante peut être obtenue en réduisant l'échelle des aimants. Par ailleurs, on entend aussi par aimants permanents des matériaux ferromagnétiques doux tels que Fe et FeNi (permalloy) placés dans un champ magnétique externe généré par un aimant permanent ou par un électroaimant. Chaque aimant peut être constitué d'un matériau particulier. La disposition des aimants peut être obtenue par gravure des structures dans des aimants macroscopiques, par dépôt de couches de matériaux magnétiques, ou par montage des aimants par bras-transfert ( pick-and-place en anglais).

Les positions des puits magnétiques sont modulées par les différentes forces qui s'exercent sur les particules diamagnétiques, telles que la force de gravité, la force d'Archimède, une force électrostatique, une force aérodynamique ou hydrodynamique,... Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de modes de réalisation préférentiels faits en référence aux figures jointes parmi lesquelles : la figure 1 représente une structure à aimants permanents pour le guidage de particules par lévitation diamagnétique selon l'art antérieur, les figures 2a-2c représentent des vues de lignes d'isoénergie créées par des structures à deux aimants permanents pour le piégeage et/ou le guidage de particules par lévitation diamagnétique selon l'invention ; les figures 3a-3f représentent des vues en coupe transversale d'un premier ensemble de structures à deux aimants permanents pour le piégeage et/ou le guidage de particules par lévitation diamagnétique selon l'invention ; les figures 4a-4h représentent des vues en coupe transversale d'un deuxième ensemble de structures à deux aimants permanents pour le piégeage et/ou le guidage de particules par lévitation diamagnétique selon l'invention ; - les figures 5a-5d représentent des vues en coupe transversale d'un troisième ensemble de structures à deux aimants permanents pour le piégeage et/ou le guidage de particules par lévitation diamagnétique selon l'invention ; - les figures 6a-6k représentent des vues en coupe transversale d'un premier ensemble de structures à multi-aimants permanents pour le piégeage et/ou le guidage de particules par lévitation diamagnétique selon l'invention ; - les figures 7a-7f représentent des vues en coupe transversale d'un deuxième ensemble de structures à multi-aimants permanents pour le piégeage et/ou le guidage de particules par lévitation diamagnétique selon l'invention ; - les figures 8a-8c représentent un premier exemple de structures intégrées à multi-aimants permanents pour le piégeage et/ou le guidage de particules par lévitation diamagnétique selon l'invention ; - les figures 9a et 9b représentent un deuxième exemple de structures intégrées à multi-aimants permanents pour le piégeage et/ou le guidage de particules par lévitation diamagnétique selon l'invention ; - les figures 10a-10c, 11a-11g et 12b-12c représentent des structures à aimant permanent unique pour le piégeage et/ou le guidage de particules par lévitation diamagnétique selon l'invention ; - la figure 12a représente une variante multi-aimants de la structure à aimant unique représentée en figure 12b ; - les figures 13a-13c, 14, 15, 16, 17a-17b, 19a-19b, 25a-25e, 27a-27e et 28c-28d représentent des structures à aimants permanents selon l'invention qui créent des puits magnétiques organisés sous forme de réseaux de puits magnétiques ; û la figure 18 représente une structure à aimants permanents selon l'invention qui crée un puits magnétique linéaire courbé en méandres ; - les figures 20 et 21 représentent des structures à aimants permanents selon l'invention dans lesquelles un trou de forme cylindrique ou conique est formé dans un aimant ou à partir de plusieurs aimants ; - les figures 22a-22c représentent des structures à aimants permanents selon l'invention dans lesquelles des aimants en regard ont une épaisseur variable ; - les figures 23a et 23b représentent des structures à aimants permanents selon l'invention dans lesquelles soit l'entrefer entre deux aimants voisins s'élargit continûment (cf. figure 23a), soit la largeur des aimants varie continûment alors que l'entrefer garde une largeur constante (cf. figure 23b) ; - les figures 24a et 24b représentent des perfectionnements des structures représentées aux figures 23a et 23b ; - les figures 26a-26g représentent des structures selon l'invention dans lesquelles des pièces polaires et/ou des aimants permanents entourent un ou plusieurs aimants permanents; les figures 28a et 28b représentent des structures selon l'invention aptes à repousser des particules diamagnétiques ; les figures 29a et 29b représentent des vues en coupe transversale de canaux ou de réservoirs microfluidiques ou nanofluidiques dont les parois sont munies d'aimants permanents. Sur toutes les figures les mêmes références représentent les mêmes éléments.

Description détaillée de modes de mise en oeuvre de l'invention. Les figures 2a-2c représentent des vues de lignes d'isoénergie L de structures à deux aimants permanents pour le piégeage et/ou le guidage de particules par lévitation diamagnétique selon l'invention. A titre d'exemple non limitatif, les aimants permanents al et a2 sont des aimants de section carrée. La figure 2a correspond au cas où les aimantations ml et m2 des aimants respectifs al et a2 sont parallèles et verticales. La figure 2b correspond au cas où les aimantations m1 et m2 sont orientées à 45 de la verticale vers l'intérieur de l'entrefer et la figure 2c correspond au cas où les aimantations ml et 1711'2 sont orientées à 45 de la verticale vers l'extérieur de l'entrefer. Les dispositifs représentés aux figures 2a et 2b conduisent à la formation d'un seul puits magnétique wa, alors que le dispositif représenté en figure 2c conduit à la formation de deux puits magnétiques wa et wb, respectivement fort et faible. Par puits magnétique fort il faut entendre un puits magnétique résultant d'une force magnétique de valeur élevée selon l'axe vertical et par puits magnétique faible il faut entendre un puits magnétique résultant d'une force magnétique de valeur peu élevée selon l'axe vertical. La forme des aimants, leurs directions d'aimantation ainsi que la largeur de l'entrefer (distance entre les aimants) ont un effet important sur la position du puits magnétique. Il existe ainsi un angle optimal de la direction d'aimantation pour une section d'aimants et une distance d'entrefer données. Par exemple, une direction d'aimantation de 45 dirigée vers l'intérieur de l'entrefer par rapport à la verticale (cf. Figure 2b) est optimale dans le cas d'aimants de forme cubique. Pour des aimants allongés de section carrée, la direction d'aimantation pour laquelle la force magnétique est maximale est dirigée d'environ 20 vers l'extérieur de l'entrefer par rapport à la verticale, ce qui représente une situation proche de la figure 2c. Les figures 3a-3f représentent des vues en coupe transversale d'un premier ensemble de structures à deux aimants permanents pour le piégeage et/ou le guidage de particules par lévitation diamagnétique selon l'invention. Les bords des aimants qui définissent l'entrefer peuvent avoir tout type de forme : droite (cf. figure 3a), biseautée (cf. figures 3b et 3c), courbée (cf. figure 3e) ou, plus généralement, quelconque (cf. figure 3d). Dans le cas d'une forme biseautée, l'aimantation des aimants peut être verticale (cf. figure 3b) ou perpendiculaire à la surface des biseaux (cf. figure 3c). Il est également possible de n'avoir qu'une seule pièce magnétique au lieu de deux. Un évidement suffisant de la pièce est alors nécessaire pour définir, entre deux zones en regard de la pièce aimantée z1 et z2, un entrefer dans lequel se forme un puits de potentiel wa (cf. figure 3f).

Les figures 4a-4h représentent des vues en coupe transversale d'un deuxième ensemble de structures à deux aimants permanents pour le piégeage et/ou le guidage de particules par lévitation diamagnétique selon l'invention. Les structures sont ici munies de pièces polaires pli, p12 déposées sur les aimants. Des pièces polaires p13, p14 peuvent également être déposées sous les aimants. Les pièces polaires peuvent être constituées de fer doux ou Fe50Co5o (AFK5O2 ou permendur). Chaque pièce polaire peut être constituée d'un matériau particulier. Les pièces polaires augmentent avantageusement l'amplitude de la force magnétique dans l'entrefer et modifient la position du puits magnétique. L'épaisseur des pièces polaires et l'espacement entre les pièces polaires sont optimisés pour générer une courbure favorable des lignes d'isoénergie. Par exemple, pour des entrefers d'environ 100pm, les pièces polaires peuvent être posées quelques dizaines à quelques centaines de micromètres au-dessus des aimants permanents afin d'ajuster la force magnétique. La séparation des aimants et des pièces polaires est alors réalisée à l'aide d'un matériau non magnétique, par exemple de l'air, du silicium, de l'oxyde de silicium, du laiton, du plastique, etc. (cf. figures 4c et 4d). Les pièces polaires pli, p12, p13, p14 peuvent être ajustées aux dimensions des aimants et recouvrir la totalité des surfaces des aimants (cf. figure 4e). Elles peuvent éventuellement ne recouvrir qu'une partie de la surface des aimants (cf. figures 4a, 4b, 4f, 4g). Les pièces polaires peuvent déborder de la surface des aimants (cf. figures 4b, 4d, 4f, 4g, 4h). Elles peuvent également être montées bord à bord (cf. figures 4c, 4e). Les pièces polaires peuvent être présentes exclusivement sous les aimants permanents (cf. figure 4h), permettant ainsi d'augmenter la force magnétique répulsive qui s'exerce sur la particule au-dessus des aimants.

Les figures 5a-5d représentent différentes géométries pour le bord des pièces polaires. Le bord des pièces polaires peut ainsi être, par exemple, droit (cf. figure 5a), biseauté sur toute sa longueur (cf. figure 5b), biseauté sur une partie de sa longueur (cf. figure 5c), arrondi (Fig. 5d). Les bords des pièces polaires ont une influence sur la courbure des lignes d'isoénergie magnétique à l'origine des puits magnétiques. Les figures 6a-6k représentent des vues en 30 coupe transversale d'un ensemble de structures selon l'invention comprenant plus de deux aimants permanents. Les structures représentées sur les figures 6c, 6d et 6e comprennent trois aimants permanents, à savoir un aimant inférieur a et deux aimants supérieurs a3, a4.

L'aimant inférieur a est en regard de l'ensemble formé par les deux aimants supérieurs a3, a4. L'aimantation m de l'aimant inférieur a un sens opposé aux aimantations m3 et m4 des aimants supérieurs. Les dimensions de l'aimant inférieur sont optimisées pour générer une courbure favorable des lignes d'isoénergie. Les structures représentées sur les figures 6a, 6b, 6f, 6g et 6h comprennent quatre aimants permanents a1, a2, a3, a4. Les aimants a1 et a2 sont placés côte à côte et séparés par un entrefer, l'aimant a3 étant placé au dessus de l'aimant a1 et l'aimant a4 étant placé au dessus de l'aimant a2. La magnétisation des aimants a1 et a2 est opposée à la magnétisation des aimants a3 et a4. La position relative des aimants a1 et a2 conduit à la formation du puits magnétique wa et la position relative des aimants a3 et a4 conduit à la formation du puits magnétique wc. Les structures représentées sur les figures 6i et 6j comprennent six aimants permanents a1, a2, a3, a4, a5, a6. La structure de la figure 6i comprend deux aimants a1 et a2 côte à côte, les aimants a3 et a4 étant respectivement placés au dessus des aimants a1 et a2 et les aimants a5 et a6 au dessus des aimants a3 et a4. L'aimantation des aimants a3 et a4 est opposée à l'aimantation des aimants a1, a2, a5 et a6. Des pièces polaires sont placées entre les aimants. Les puits magnétiques wa, wc, wd créés par cette structure sont alignés. Les pièces polaires recouvrent préférentiellement une aire comprise entre le tiers et la moitié de la surface des aimants proche de l'entrefer afin de recourber de manière optimale les lignes du champ magnétique. Le resserrement des lignes d'isoénergie magnétique au centre de l'empilement profite du resserrement des lignes d'isoénergie en haut et en bas. Les figures 6j et 6k représentent des structures à empilements d'aimants permanents dans lesquelles des aimants permanents à aimantation horizontale séparent les aimants permanents à aimantation verticale qui se superposent. La structure de la figure 6j comprend, par exemple, deux aimants a1 et a2 côte à côte, des aimants a3 et a4 étant respectivement placés au dessus des aimants a1 et a2 et des aimants a5 et a6 au dessus des aimants a3 et a4. Les aimantations a3 et a4 sont dirigées l'une vers l'autre et perpendiculaires aux aimantations des aimants a1, a2, a5 et a6. Les aimantations des aimants a5 et a6 sont opposées aux aimantations des aimants a1 et a2. La structure de la figure 6k comprend dix aimants permanents a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7, a8, a9, a10. L'empilement d'aimants a1, a3, a5, a7, a9 fait face à l'empilement d'aimants a2, a4, a6, a8, a10 . Les aimantations des aimants a1 et a2 sont verticales dirigées vers le bas, les aimantations des aimants a3 et a4 sont horizontales dirigées vers l'extérieur de l'entrefer, les aimantations des aimants a5 et a6 sont verticales dirigées vers le haut, les aimantations des aimants a7 et a8 sont horizontales dirigées vers l'intérieur de l'entrefer, les aimantations des aimants a9 et a10 sont verticales dirigées vers le bas. Il est clair que les termes vertical et horizontal utilisés ci-dessus n'ont pas un caractère absolu. Ils traduisent cependant la manière dont les différentes aimantations sont positionnées entre elles. Les figures 7a-7f représentent des structures dans lesquelles les entrefers sont mis en parallèle dans un même plan. Les structures représentées aux figures 7a et 7b comprennent trois aimants a1, a2, a3 parallèles entre eux et situés dans un même plan. Les aimantations m1, m2, m3 sont parallèles entre elles.

Les figures 7c-7e représentent des structures à six aimants a1-a6, les aimants a1-a3 étant placés les uns à côté des autres dans un premier plan, les aimants a4-a6 étant positionnés au dessus des aimants respectifs a1-a3, dans un deuxième plan parallèle au premier plan. Les aimants a1-a3 ont leurs aimantations parallèles dirigées dans le même sens et les aimants a4-a6 ont des aimantations opposées à celles des aimants a1-a3. Des pièces polaires sont présentes (cf. figures 7d et 7e) ou non (cf. figure 7c) entre les aimants qui se superposent. La figure 7f représente une structures à neuf aimants al-a9, les aimants al-a3 étant placés les uns à côté des autres dans un premier plan, les aimants a4-a6 étant positionnés au dessus des aimants respectifs al- a3 dans un deuxième plan parallèle au premier plan, et les aimants a7-a9 étant positionnés au dessus des aimants respectifs a4-a6 dans un troisième plan parallèle aux premier et deuxième plans. Les aimantations des aimants al-a3 sont verticales dirigées vers le haut, les aimantations des aimants a4-a6 sont horizontales et leur direction d'aimantation varie dans le plan avec un pas angulaire de 180 , les aimantations des aimants a7-a9 sont verticales dirigées vers le bas. Il est clair que les termes vertical et horizontal utilisés ci-dessus n'ont pas un caractère absolu. Ils traduisent cependant la manière dont les différentes aimantations sont positionnées entre elles. Les figures 8a-8c représentent un premier exemple de structures intégrées à aimants multiples selon l'invention.

La figure 8a présente une configuration où des aimants al-a4 sont assemblés à la surface d'un même substrat S. Les aimants peuvent également être partiellement intégrés (cf. figure 8b) ou totalement intégrés (cf. figure 8c) dans le substrat S. Dans ce dernier cas, la partie supérieure des aimants est au niveau de la surface du substrat (Fig. 8c). Dans toutes ces configurations, les puits magnétiques sont obtenus au-dessus du substrat. Ce substrat peut être de nature magnétique ou non.

Les figures 9a et 9b représentent des structures selon l'invention dans lesquelles les aimants sont placés sur un substrat dans lequel sont pratiquées des gorges (cf. figure 9a) ou des trous débouchant (cf. figure 9b).

Dans le cas de la structure représentée en figure 9a, quatre aimants al-a4 sont placés les uns à côté des autres sur un substrat plan S. Les aimants al et a2, de même que les aimants a3 et a4 sont positionnés comme cela est représenté en figure 2c. Des gorges G1 et G2 sont pratiquées, dans le substrat S, sous les entrefers, respectivement, des aimants al et a2 et des aimants a3 et a4. Les aimants a2 et a3 sont positionnés comme cela est représenté en figure 2b.

Dans l'entrefer des aimants al et a2, de même que dans l'entrefer des aimants a3 et a4 sont donc présents deux puits magnétiques (un fort et un faible) alors qu'un seul puits magnétique est présent dans l'entrefer des aimants a2 et a3. La présence des gorges G1, G2 au dessous des entrefers conduit à permettre une lévitation des particules dans les puits magnétiques faibles qui sont situés sur la partie basse des aimants (Fig. 9a). Des trous débouchant peuvent également être réalisés à travers le substrat afin de pouvoir transférer verticalement les particules vers un canal microfluidique ou un réservoir situé sous les aimants permanents (non représentés sur les figures) (cf. figure 9b). Le canal ou le réservoir peut être fabriqué dans le substrat ou sous le substrat. Les figures 10a et 10b présentent une configuration où des motifs q sont définis dans une pièce polaire pl déposée sur un aimant unique a. Par motif q, il faut entendre un espace qui sépare la pièce polaire en deux parties disjointes. La pièce polaire peut être déposée directement sur l'aimant (cf. figure 10a) ou située à quelques centaines de microns au-dessus de l'aimant (cf. figure 10b) afin d'optimiser la force magnétique à l'origine du piégeage. Dans ce dernier cas, une fine couche de matériau non magnétique sépare la surface de l'aimant de la pièce polaire. Des puits magnétiques w se forment au niveau des motifs q. Des usinages de la surface de l'aimant au niveau des motifs q peuvent être nécessaires pour obtenir des espaces e plus profonds facilitant la lévitation des particules (cf. figure 10c). Les figures 11a-11d représentent des configurations similaires à celles représentées aux figures 10a-10c dans lesquelles la pièce polaire est une pièce polaire à haut rapport d'aspect (i.e. l'épaisseur de la pièce polaire est importante devant sa largeur). Cette configuration aboutit à la présence de deux puits magnétiques wl et w2 au niveau des motifs q. Les deux puits magnétiques wl et w2 sont situés l'un au dessus de l'autre.

La figure 11e représente une configuration qui conduit à un puits magnétique ponctuel. Un pièce polaire h en forme de cylindre creux est placée sur un support S. Le puits ponctuel se forme alors au centre du creux du cylindre. Le puits ponctuel pourrait également être formé à l'aide d'une pièce polaire en forme de cône creux. La figure 11f représente une configuration qui conduit à un puits magnétique linéairequi se referme sur lui-même. Un cylindre creux h entoure un cylindre plein j, le puits magnétique se formant entre la paroi intérieure du cylindre creux h et la paroi du cylindre j.

La figure 11g représente une configuration dans laquelle un relief est présent à la surface de l'aimant. Le relief , par exemple une pointe tp, permet d'augmenter localement la force magnétique portante et de piéger les particules diamagnétiques qui sont situées au-dessus de lui. Le relief peut être une pointe tp de forme conique ou pyramidale ou encore un motif en forme de lame. De manière préférentielle, le relief est une pointe conique et l'angle ccp que définit la pointe dans un plan de section droite de l'aimant vaut sensiblement 120 . Une pièce polaire est placée au-dessus de l'aimant permanent. La pièce polaire présente un évidement en regard de la pointe, évidement qui peut être circulaire, conique, en forme de gorge, etc. D'autres configurations destinées à l'obtention de puits magnétiques ponctuels sont représentées aux figures 12a-12c. La figure 12a représente une structure à aimants permanents possédant une aimantation radiale inclinée mr. Une pièce polaire cylindrique creuse plc est placée sur un aimant cylindrique creux ac. L'aimantation radiale mr peut être obtenue soit par un aimant unique, soit par une pièce magnétique constituée de plusieurs secteurs ayant chacun une direction d'aimantation propre. Une force portante magnétique maximale est générée avec une direction d'aimantation inclinée vers la pièce polaire d'environ 30 par rapport à l'horizontale. Les figures 12b et 12c représentent un aimant unique ak possédant une aimantation verticale mv et dans lequel un trou a été réalisé pour permettre la lévitation des particules. Des pièces polaires cylindriques creuses plc peuvent être assemblées dessus et/ou dessous et/ou autour de l'aimant pour augmenter l'amplitude de la force magnétique. Par exemple, sur les figures 12b et 12c, les pièces polaires sont placées au-dessus des aimants cylindriques. La figure 13a représente une structure d'aimants permanents a montés en réseau sur un substrat plan S pouvant être magnétique ou non. Les aimants a sont alignés et les espaces entre les aimants définissent également des alignements à l'intersection desquels se forment des puits de potentiel w. Les figures 13b et 13c sont des photos qui représentent des réalisations particulières de la structure représentée en figure 13a. La photo de la figure 13b concerne un réseau d'aimants dont la section transversale est un carré de 8pm de côté, deux aimants voisins d'une même ligne d'aimants étant séparés de 1,8pm. La photo de la figure 13c concerne un réseau d'aimants dont la section transversale est un carré de 5pm de côté, deux aimants voisins d'une même ligne d'aimants étant séparés de 3,5pm. La figure 14 montre également un réseau d'aimants permanents a assemblés sur un substrat plan S. Les aimants permanents a sont ici surmontés chacun d'une pièce polaire pl. Il est également possible qu'une fraction des aimants soit surmontée d'une pièce polaire alors que la fraction complémentaire ne l'est pas. La distribution des puits magnétiques peut alors être avantageusement modifiée en conséquence.

La figure 15 représente un réseau d'aimants selon la configuration de la figure 14 positionné sur un aimant unique Am dont l'aimantation mu est opposée à l'aimantation m des aimants a du réseau d'aimants.

L'aimant Am est alors dit monté en inverse des aimants a. Les aimants a du réseau d'aimants doivent alors être aimantés avant leur assemblage sur l'aimant en inverse. Cet assemblage est maintenu par un collage ou par tout moyen mécanique connu en soi. Le réseau d'aimants a et l'aimant Am monté en inverse peuvent être séparés ou non par un substrat S. Ce substrat peut être de nature magnétique ou non. Des pièces polaires peuvent être positionnées au-dessus d'une partie ou de l'ensemble des aimants a du réseau d'aimants et/ou sous l'aimant en inverse Am et/ou autour de l'assemblage. La figure 16 représente une structure d'aimants conforme à la structure représentée en figure 13a dans laquelle un contour K borne le réseau d'aimants. Le contour K permet de contenir les particules dans les entrefers du réseau d'aimants. De manière préférentielle, le contour K est constitué par une pièce polaire (anneau de garde) ou par un aimant permanent (margelle). La lévitation des particules est possible entre le contour et le réseau d'aimants. De manière préférentielle, l'épaisseur de la pièce polaire qui constitue le contour K ne dépasse pas la largeur de l'entrefer. Dans ce dernier cas, la force qui porte les particules est maintenue égale à la force qui existe au centre du réseau d'aimants. Le réseau d'aimants peut être assemblé sur un substrat magnétique ou non magnétique. Une partie ou l'ensemble des aimants peut être surmontée par une pièce polaire. Le réseau d'aimants permanents peut être positionné sur un aimant en inverse comme dans le cas illustré sur la figure 15. Des ouvertures (non représentées sur la figure) servant d'entrées et de sorties pour les particules peuvent être construites dans le contour K pour permettre la connexion du réseau d'aimants avec des canaux microfluidiques. Les aimants a du réseau d'aimants peuvent avoir des dimensions différentes comme cela apparaît, par exemple, sur les figures 17a et 17b. Les axes de lévitation permis pour les particules correspondent aux alignements des entrefers entre les aimants. La figure 18 représente une structure magnétique dont l'entrefer est courbé en plusieurs méandres. La lévitation diamagnétique des particules s'effectue alors dans un puits magnétique linéaire courbe qui suit les méandres définis par l'entrefer. Les particules piégées dans ce puits magnétique se déplacent le long de l'entrefer. Une particule en lévitation se retrouve par exemple à la position ptl à un instant t1, à la position pt2 à un instant t2 ultérieur à t1 et à la position pt3 à un instant t3 ultérieur à t2. Un puits magnétique courbe permet ainsi, par exemple, d'allonger le temps de présence de la particule devant un capteur ou d'augmenter la durée du trajet d'une particule entre deux points afin qu'une réaction chimique ou biochimique puisse se réaliser intégralement.

La figure 19a représente un aimant permanent Ap sous la forme d'une plaque munie de trous t. La forme des trous t peut être carrée, rectangulaire, circulaire ou autre. Les trous t peuvent être débouchant ou non. Les puits magnétiques sont situés au-dessus de chacun des trous. Les particules diamagnétiques qui tombent, par exemple par sédimentation, sur un aimant conforme à l'aimant de la figure 19a subissent une force magnétique radiale qui dirige celles-ci vers un des puits magnétiques au-dessus des trous.

La figure 19b représente une structure comprenant un aimant Ap sous la forme d'une plaque munie de trous t et un aimant Api monté en inverse par rapport à l'aimant Ap. L'aimant Ap et l'aimant Api peuvent ou non être séparés par un substrat magnétique ou non. Des pièces polaires peuvent également être positionnées au-dessus de l'aimant Ap et/ou sous l'aimant Api et/ou autour de l'assemblage. La figure 20 représente un aimant Ap percé d'un trou T débouchant ou non. La présence de ce trou crée une force magnétique radiale convergente qui dévie une particule Pi (i=1, 2, 3, 4) tombant sur l'aimant vers le centre du trou. De plus, on peut optimiser la taille et la forme du trou pour maîtriser la trajectoire de la particule.

La figure 21 représente une structure d'aimant sur substrat plan S magnétique ou non. La structure d'aimant se compose de plusieurs secteurs magnétiques dont l'association conduit à former un trou conique T. Éventuellement, des particules tombant sur cette structure peuvent être guidées vers le centre de la structure et passer à travers un trou effectué dans le substrat S. Les figures 22a-22c représentent des configurations d'aimants d'épaisseur variable permettant un déplacement de particules par gravitation. Deux aimants d'épaisseur variable a1, a2 sont placés en regard l'un de l'autre de façon à constituer un entrefer dont la profondeur varie continûment (cf. figures 22a et 22b) ou par palier (cf. figure 22c). Les puits magnétiques qui résultent de ces configurations épousent la variation de profondeur de l'entrefer, entraînant ainsi les particules P dans un parcours descendant qui va de l'extrémité des aimants où l'entrefer est le plus profond à l'extrémité des aimants où l'entrefer est le moins profond. La figure 23a représente une configuration dans laquelle l'entrefer entre les deux aimants a1, a2 s'élargit continûment d'une extrémité des aimants à l'autre. Les deux aimants sont situés dans un même plan et orientés de façon que leur entrefer définisse un angle a qui est typiquement inférieur à 10 . De façon préférentielle, l'angle a est inférieur à 3 . Dans le cas de la figure 23b, l'entrefer a une largeur constante et c'est la largeur des aimants qui varie continûment, d'une extrémité à l'autre des aimants, selon un angle R pris par rapport à la direction de l'axe de l'entrefer, typiquement inférieur à 10 . Les figures 24a et 24b représentent des 30 configurations constituées, chacune, de deux ensembles d'aimants tels que ceux décrits, respectivement, aux figures 23a et 23b. Les deux ensembles d'aimants sont placés l'un au-dessus de l'autre, dans des plans parallèles P1 et P2. L'un des deux ensembles d'aimants peut pivoter par rapport à l'autre ensemble d'aimants, considéré comme fixe. En position de repos, les directions des entrefers des deux ensembles d'aimants sont parallèles. Dans le cas de la structure représentée en figure 24a, l'élargissement de l'entrefer d'un premier ensemble d'aimants s'effectue dans une direction opposée à l'élargissement de l'entrefer du deuxième ensemble d'aimants. Dans le ces de la structure représentée en figure 24b, la réduction de la largeur des aimants d'un premier ensemble d'aimants s'effectue dans une direction opposée à la réduction de la largeur des aimants d'un deuxième ensemble d'aimants. Dans tous les cas, les aimantations des deux aimants du premier ensemble sont opposées aux aimantations des deux aimants du deuxième ensemble.

L'ensemble d'aimants qui pivote effectue une rotation soit autour d'un axe AA perpendiculaire aux plans P1 et P2, soit autour d'un axe BB parallèle à l'axe des entrefers. Une telle structure permet un positionnement très précis et un guidage contrôlé des particules. Une particule diamagnétique placée entre les deux aimants de l'ensemble fixe d'aimants est piégée comme cela a été indiqué précédemment. Une rotation de l'ensemble d'aimants qui pivote autour de l'axe AA ou l'application d'un angle entre les deux ensembles d'aimants (rotation autour de l'axe BB) provoque un déplacement de la particule le long du piège magnétique. La particule se positionne alors au point de rencontre entre le puits magnétique linéaire produit par les deux aimants de l'ensemble d'aimants qui pivote et le puits magnétique linéaire produit par les deux aimants de l'ensemble d'aimants fixe. Cette configuration permet un contrôle très fin de la position de la particule. Les figures 25a-25e représentent des configurations de réseaux d'aimants générant des puits magnétiques linéaires Wl disposés parallèlement les uns à côté des autres. La figure 25a est une vue en perspective sur laquelle les puits magnétiques linéaires Wl sont représentés, de façon symbolique, par des cylindres de sections circulaires. Seules les sections droites des aimants et les positions de lévitation dans les plans de section droite sont représentés sur les autres figures 25b-25e. La dimension de l'entrefer peut être nulle ou non (voir respectivement les figures 25a et 25b- 25e). Les aimants sont placés parallèlement les uns aux autres. La hauteur de lévitation dépend des dimensions des aimants, de la taille de l'entrefer et de l'orientation des aimantations. La figure 25a représente des aimants parallèles voisins, sans entrefer, dont les aimantations sont orientées alternativement dans des sens opposés. La figure 25b représente une structure identique à celle de la figure 25a, hormis le fait que les aimants sont espacés par des entrefers. Les figures 25c-25e représentent des structures à aimants parallèles espacées par des entrefers dont les aimants présentent des aimantations ayant différents types d'orientation. Les figures 25c à 25e représentent, par exemple, des aimants de section carrée dont la direction d'aimantation présente un pas angulaire constant entre deux aimants successifs, la direction d'aimantation tournant alors dans un sens prédéfini (dans le cas de la figure 25e par exemple, le pas angulaire est sensiblement égal à 22 ). Les figures 26a-26d représentent, chacune, un aimant encadré par une pièce polaire (Fig. 26a et 26b) ou par un autre aimant (Fig. 26c et 26e). Un puits magnétique est alors créé, dans l'entrefer, entre l'aimant et la pièce qui encadre celui-ci. Lorsque la pièce qui encadre l'aimant entoure complètement celui-ci, le puits magnétique est refermé sur lui-même (Fig. 26e). Les particules peuvent se déplacer à l'intérieur du puits magnétique. Un réseau de microbobines ou d'électrodes de dimension comparable à la taille des particules peut être fabriqué dessus ou dessous les aimants permanents afin de contrôler individuellement la position et les déplacements des particules. Il est également possible que plusieurs aimants, par exemple quatre aimants, soient placés en rond, les uns à côté des autres, et soient entourés par un autre aimant comme cela est représenté en figure 26f ou encore qu'un aimant de forme cylindrique soit entouré par plusieurs aimants, par exemple quatre aimants, eux-mêmes étant entourés par un aimant cylindrique comme cela est représenté en figure 26g. La largeur des entrefers peut également varier dans l'espace, sur le modèle de ce qui est représenté en figure 23a. Un gradient de force magnétique est alors créé qui est capable de pousser les particules dans une direction donnée (Fig. 26g). Les structures fermées représentées sur les figures 26e à 26g contribuent ainsi à constituer des réseaux de canaux microfluidiques destinés à véhiculer des particules diamagnétiques. Les particules diamagnétiques sont guidées et déposées aux endroits où le champ magnétique est le plus faible, par exemple dans un trou ou au croisement de deux rainures. Le guidage et le transfert vertical des particules peuvent être appliqués, par exemple, à la dispense et/ou à la collecte des particules sur un substrat, ou à la dispense des particules dans un canal ou un réservoir situé sous les aimants permanents. Les particules qui passent en dessous du plan de lévitation sont dirigées avec une grande précision spatiale. Dans une configuration particulière de l'invention, les particules sont déplacées sur le plan de lévitation et dirigées vers le point de chute afin d'être transférées verticalement par gravitation. Le dispositif permet alors de focaliser spatialement la chute d'une particule ou d'un flux de particule La structure représentée sur la figure 27a est constituée de deux réseaux d'aimants inversés. Les deux réseaux d'aimants ont des aimantations de sens opposés. Des aimants en inverse et des pièces polaires peuvent être positionnés dessus et/ou dessous la structure. Des pièces polaires peuvent également être positionnées entre les deux réseaux d'aimants et/ou autour de la structure.

Les figures 27b-27e représentent, chacune, deux réseaux d'aimants ayant des aimantations opposées séparés par une distance du même ordre de grandeur que l'entrefer qui sépare les aimants. De telles structures génèrent un puits magnétique planaire Wp (représenté sur les figures 27c, 28d et 28e) qui regroupe les puits magnétiques locaux situés dans un même plan. L'application d'une force latérale sur une particule permet alors de déplacer celle-ci d'un puits magnétique local à un autre. Les aimants d'un réseau d'aimants sont posés sur un même substrat S (cf. par exemple figure 27c) ou intégrés dans un même substrat S (cf. par exemple figure 27d). De telles structures fermées constituent un réseau de canaux microfluidiques destiné à véhiculer des particules en lévitation d'un puits magnétique à un autre. Des connexions microfluidiques Km permettant l'entrée et la sortie de particules et/ou d'un fluide peuvent être formées sur les côtés du substrat ou au travers de trous réalisés dans le substrat comme cela est représenté en figure 27e. Les figures 28a-28b représentent des structures à aimants permanents qui repoussent les particules diamagnétiques. A l'inverse, ces surfaces attirent les particules paramagnétiques ou ferromagnétiques. La répulsion des corps diamagnétiques est obtenue lorsque l'entrefer entre les aimants permanents 30 a une largeur faible, voire nulle. Dans ce cas, le réseau d'aimants produit une force magnétique importante qui repousse et éloigne les particules diamagnétiques. La configuration la plus favorable pour repousser les particules diamagnétiques est représentée sur la figure 29a où l'entrefer entre les aimants est nul et où les aimantations de deux aimants voisins ont des sens opposés. La configuration de la figure 29b, moins favorable pour repousser les particules diamagnétiques, correspond à un réseau d'aimants voisins dont l'entrefer n'est pas nul et dont toutes les aimantations ont le même sens. Les figures 28c et 28d représentent deux réseaux d'aimants inversés, c'est-à-dire dont les aimantations ont des sens opposés. L'entrefer entre les aimants de chaque réseau d'aimants est alors suffisamment petit pour que la force magnétique qui s'exerce sur les particules soit suffisamment importante pour repousser les particules. Ces structures génèrent un puits magnétique planaire entre les deux réseaux en vis-à-vis. Comme cela a déjà été mentionné ci-dessus, des connexions microfluidiques assemblées sur les bords de la structure ou à travers des trous réalisés dans le substrat permettent l'entrée et la sortie de particules et/ou d'un fluide.

Les figures 29a et 29b représentent des vues en coupe transversale de canaux ou de réservoirs microfluidiques ou nanofluidiques munis d'aimants permanents sur leur paroi intérieure. Dans le cas de la figure 29a, les aimants permanents a sont montés, en relief, sur la paroi intérieure et, dans le cas de la figure 29b, les aimants a sont montés dans la paroi intérieure. Dans les deux cas, l'entrefer entre deux aimants est faible afin de constituer une surface qui repousse les particules diamagnétiques. La structure d'aimants définit alors une zone de confinement tridimensionnel Zconf représentée en traits discontinus sur les figures 29a et 29b. Les particules diamagnétiques peuvent se déplacer à l'intérieur du volume défini dans la zone de confinement et restent toujours éloignées des parois. Il est ainsi possible de conserver des particules dans un réservoir ou de déplacer des particules dans un canal sans risque de contact des particules avec les parois du réservoir ou du canal.

Claims (29)

REVENDICATIONS

1. Structure à aimants permanents apte à former au moins un puits magnétique (w1, wa) pour le piégeage et/ou le guidage de particules diamagnétiques, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un aimant permanent (a1, a2) dont l'aimantation possède une composante selon l'axe de la pesanteur.

2. Structure selon la revendication 1 comprenant au moins deux aimants permanents placés côte à côte, dans un premier plan, de sorte que la distance qui sépare des faces des aimants permanents qui sont en regard l'une de l'autre définisse un premier entrefer.

3. Structure selon la revendication 2, dans laquelle le premier entrefer a une largeur constante entre une première extrémité des aimants permanents et une deuxième extrémité des aimants permanents.

4. Structure selon la revendication 3, dans laquelle la largeur des aimants permanents varie continûment entre la première extrémité et la deuxième extrémité des aimants.

5. Structure selon la revendication 2, dans laquelle le premier entrefer s'élargit continûment 25entre une première extrémité des aimants permanents et une deuxième extrémité des aimants permanents.

6. Structure selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle au moins une pièce polaire (pli, p12) recouvre tout ou partie d'au moins une face de l'aimant permanent.

7. Structure selon la revendication 6, dans laquelle l'aimant permanent présente un relief (tp) et la pièce polaire qui recouvre l'aimant présente un évidement en regard du relief.

8. Structure selon la revendication 6, dans laquelle au moins une couche de matériau non magnétique est placée entre la pièce polaire et la partie de la face de l'aimant permanent que la pièce polaire recouvre.

9. Structure selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, dans laquelle, au moins au voisinage de l'entrefer, au moins un aimant permanent (a1) est surmonté d'au moins un aimant permanent supplémentaire (a3).

10. Structure selon l'une des revendications 3 à 5, dans laquelle les aimants permanents sont fixés à la surface d'un substrat (S).

11. Structure selon la revendication 10, dans laquelle des gorges (G1, G2) et/ou des trous sont pratiqués à la surface du substrat, au niveau des entrefers.

12. Structure selon l'une des revendications 3 à 5, dans laquelle les aimants permanents sont intégrés, en tout ou en partie, dans un substrat (S).

13. Structure selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, dans laquelle les faces des aimants permanents qui sont en regard l'une de l'autre ont des formes sensiblement identiques et constituent un entrefer dont la profondeur varie continûment ou par palier entre une première extrémité des aimants permanents et une deuxième extrémité des aimants permanents.

14. Structure selon la revendication 2, dans laquelle le premier entrefer est courbé en un ou plusieurs méandres.

15. Structure selon la revendication 4 qui comprend, en outre : ù une structure supplémentaire à deux aimants permanents placés côte à côte, dans un deuxième plan parallèle au premier plan, la distance qui sépare lesdeux aimants de la structure supplémentaire définissant un deuxième entrefer dont l'axe est sensiblement parallèle à l'axe du premier entrefer, chacun des deux aimants de la structure supplémentaire étant placé sensiblement en regard d'un aimant permanent, la largeur des aimants permanents de la structure supplémentaire s'élargissant dans un sens opposé au sens selon lequel s'élargit la largeur des aimants permanents, les aimantations des deux aimants qui définissent le premier entrefer étant de sens opposé aux aimantations des deux aimants de la structure supplémentaire, et ù des moyens permettant de faire pivoter la structure supplémentaire autour d'un axe (AA) sensiblement perpendiculaire aux premier et deuxième plans et/ou un axe (BB) sensiblement parallèle à l'axe des premier et deuxième entrefers.

16. Structure selon la revendication 5 qui comprend, en outre : ù une structure supplémentaire à deux aimants permanents placés côte à côte, dans un deuxième plan parallèle au premier plan, la distance qui sépare les deux aimants de la structure supplémentaire définissant un deuxième entrefer dont l'axe est sensiblement parallèle à l'axe du premier entrefer, chacun des deux aimants de la structure supplémentaire étant placé sensiblement en regard d'un aimant permanent, l'élargissement du premierentrefer s'effectuant dans un sens opposé au sens dans lequel s'effectue l'élargissement du deuxième entrefer, les aimantations des deux aimants qui définissent le premier entrefer étant de sens opposé aux aimantations des deux aimants de la structure supplémentaire, et des moyens permettant de faire pivoter la structure supplémentaire autour d'un axe (AA) sensiblement perpendiculaire aux premier et deuxième plans et/ou un axe (BB) parallèle à l'axe des premier et deuxième entrefers.

17. Structure selon la revendication 1 constituée d'un aimant permanent qui possède une surface plane dans laquelle est creusée au moins une gorge (e) et/ou un trou.

18. Structure selon la revendication 17, dans laquelle des pièces polaires (pl) sont disposées 20 de part et d'autre d'au moins une gorge.

19. Structure selon la revendication 17 ou 18, dans laquelle l'aimant permanent est en forme de plaque.

20. Structure selon la revendication 1 constituée d'un aimant permanent qui présente une face plane sur laquelle sont déposées au moins deux pièces polaires voisines de sorte que la distance qui sépare 25des faces latérales en regard des deux pièces polaires définit une gorge.

21. Structure selon l'une des revendications 18 ou 20, dans laquelle les pièces polaires ont un haut rapport d'aspect.

22. Structure selon la revendication 1 constituée d'un aimant permanent (ak) en forme de cylindre ayant au moins une face plane sensiblement perpendiculaire à l'axe du cylindre, un trou débouchant ou non débouchant en forme de cylindre dont l'axe est sensiblement parallèle à l'axe du cylindre que constitue l'aimant permanent étant pratiqué dans l'aimant permanent à partir de la face plane, une pièce polaire (pic) munie d'un trou débouchant étant fixée sur la face plane de l'aimant permanent, le trou débouchant pratiqué dans la pièce polaire étant placé en regard du trou pratiqué dans l'aimant permanent.

23. Structure selon la revendication 1, dans laquelle une pluralité d'aimants permanents (a) sont en forme de blocs parallélépipédiques montés sur un premier support plan (S) et sont alignés selon deux directions perpendiculaires l'une à l'autre.

24. Structure selon la revendication 23, dans laquelle tout ou partie des aimants permanentssont surmontés d'une pièce polaire (pl) sensiblement parallèle au plan du premier support.

25. Structure selon la revendication 23 ou 24 dans laquelle le premier support (S) est monté sur un aimant unique (Am) dont l'aimantation (mu) a un sens opposé au sens de l'aimantation (m) des aimants montés sur le premier support.

26. Structure selon l'une des revendications 23 à 25 dans laquelle un contour (K) constitué d'une pièce polaire ou d'un aimant permanent borne les aimants (a) montés sur le premier support (S).

27. Structure selon la revendication 26, dans laquelle des ouvertures sont pratiquées dans le contour (K) pour permettre une connexion à des canaux microfluidiques.

28. Structure selon l'une quelconque des revendications 23 à 27, dans laquelle le premier support est fait d'un matériau magnétique.

29. Structure selon l'une quelconque des revendications 23 à 28 comprenant, en outre, un bloc d'aimants permanents (a) montés sur un deuxième support plan (Z) parallèle au premier support, et alignés selon les deux directions perpendiculaires de telle sortequ'un aimant monté sur le premier support se trouve en regard d'un aimant monté sur le deuxième support, l'aimantation des aimants montés sur le premier support et l'aimantation des aimants montés sur le deuxième support étant opposées l'une à l'autre.