FR2977808A1 - Systeme de separation de composants d'un liquide corporel et procede de realisation d'un tel systeme - Google Patents

Systeme de separation de composants d'un liquide corporel et procede de realisation d'un tel systeme Download PDF

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    • B29C66/7392—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic
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Abstract

Système (la) comprenant : - un premier substrat (2) ayant une cavité (8) dans la surface principale pour recevoir un échantillon de liquide, - un second substrat (5) ayant une cavité (14) tournée vers le substrat (2) pour recevoir des composants séparés de l'échantillon, - une couche filtrante (4) entre le premier (2) et le second substrat (5), et - une première couche de liaison thermoplastique (3) entre le substrat (2) et la couche (4), les reliant de manière étanche.

Description

i Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un système pour séparer les composants d'un liquide corporel, notamment pour séparer le plasma du sang complet ainsi qu'un procédé de réalisation d'un tel sys- tème. Etat de la technique En médecine, notamment pour les diagnostics, on pré-conditionne fréquemment des échantillons de liquide corporel pour effectuer un diagnostic à partir des composants de l'échantillon. Souvent, io il faut séparer les composants de l'échantillon de liquide en utilisant souvent des filtres. Un exemple concerne la séparation du plasma par rapport au sang. A l'aide d'une membrane filtrante, on sépare les globules du sang alors que le plasma peut traverser la membrane filtrante. Dans 15 les systèmes dits de laboratoire sur une puce (encore appelé système LOC), on a l'avantage d'un diagnostic effectué automatiquement, ce qui réduit les erreurs de manipulation. De tels systèmes réduisent en outre le coût des analyses car on peut analyser des volumes d'échantillons plus petits en un temps très court. 20 Le document VanDelinder, V., Groisman, A., Anal. Chem. 2006, 78, 3765 décrit par exemple un système LOC qui permet par filtration croisée à travers un tamis microstructuré, de séparer le plasma du sang. Le document US 2008/0128341 Al décrit un système de 25 microfiltre qui consiste à pomper le sang à travers une microstructure dans un microcanal pour que seul le plasma puisse traverser la microstructure. Le document US 2009/0120865 Al décrit un substrat à plusieurs couches intégrant une unité de filtre qui sépare le plasma du 30 sang complet. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet un système du type défini ci-dessus pour séparer des composants d'un liquide corporel, comprenant :
2 un premier substrat ayant une première cavité dans une première surface principale pour recevoir un échantillon de liquide corporel, un second substrat ayant une seconde cavité dans la première sur-face principale tournée vers le premier substrat pour recevoir des composants séparés de l'échantillon de liquide corporel de la première cavité, une couche filtrante entre le premier substrat et le second substrat pour séparer les composants de l'échantillon de liquide de la première cavité et transférer les composants séparés dans la seconde io cavité, et une première couche de liaison thermoplastique entre le premier substrat et la couche filtrante, reliant de manière étanche aux liquides, la première surface principale du premier substrat et la couche filtrante et ayant un dégagement en regard de la première ca- 15 vité. L'invention a également pour objet un procédé de réalisation d'un système pour séparer des composants de liquide corporel comprenant les étapes suivantes consistant à : installer une première couche de liaison thermoplastique sur une 20 première surface principale d'un premier substrat transparent dont la première surface principale comporte une première cavité pour recevoir un échantillon de liquide corporel, installer une couche filtrante sur la première couche de liaison thermoplastique, 25 irradier la première couche de liaison thermoplastique à travers le premier substrat transparent avec un faisceau laser pour faire fondre la première couche de liaison thermoplastique dans la région du faisceau laser avec le premier substrat et la couche filtrante en réalisant un cordon de liaison étanche aux liquides, et 30 installer un second substrat transparent ayant dans sa première surface principale tournée vers le premier substrat, une seconde cavité en regard de la première cavité pour recevoir les composants séparés de l'échantillon de liquide à travers la couche filtrante. L'idée de base de l'invention consiste à développer un 35 système pour séparer les composants de liquide corporel permettant
3 une fixation mécaniquement stable et étanche aux liquides d'une couche filtrante entre deux substrats. Pour cela, une couche de liaison thermoplastique est placée entre les substrats, c'est-à-dire entre le premier substrat et la couche filtrante. Une soudure par laser relie d'une façon mécaniquement stable le premier substrat à la couche de liaison thermoplastique en réalisant un cordon de liaison étanche aux liquides et mécaniquement stable. En même temps, on a une pénétration capillaire partielle de la couche de liaison thermoplastique fondue dans la couche filtrante ce qui réalise une liaison stable et étanche io entre la couche filtrante et la couche de liaison thermoplastique. L'étanchéité aux liquides de la liaison ainsi réalisée entre les substrats ainsi qu'entre les substrats et la couche filtrante, évite les chemins de pas-sage de liquide qui contourneraient la couche filtrante. On garantit ainsi avantageusement le filtrage complet et sans résidu des échantillons 15 de liquide corporel. De tels systèmes et leurs procédés de fabrication offrent d'une part l'avantage de permettre l'assemblage de l'ensemble de la structure au cours d'une seule étape de procédé, ce qui économise des coûts de fabrication et réduit le temps de fabrication. 20 De plus, on supprime les adhésifs pour relier les substrats à la couche filtrante ou les substrats entre eux ce qui diminue le travail de fabrication et évite totalement le risque de passage de composants de l'adhésif qui pourrait perturber le liquide échantillon. La technique de liaison selon l'invention permet d'avoir 25 des dimensions pratiquement quelconques pour les cavités, les couches filtrantes et les microcanaux. Chacun des systèmes pourra être conçu pour permettre au cours d'une unique étape de filtrage, de séparer des composants d'échantillons de liquide corporel. De façon avantageuse, la première cavité s'étend de la 30 première surface principale du premier substrat jusque dans la seconde surface principale du premier substrat en regard de la première surface principale, et - le système comporte en outre un premier film adhésif fixé de manière amovible sur la seconde surface principale du premier substrat et 35 couvrant la première cavité.
4 Cette solution a l'avantage de simplifier l'introduction de l'échantillon de liquide dans la cavité sans nécessiter d'éléments de liai-son particuliers. Selon un développement préférentiel, la première cavité s'étend de la première surface principale du premier substrat jusque dans la seconde surface principale du premier substrat en regard de la première surface principale, et le système comporte en outre un troisième substrat sur la seconde surface principale du premier substrat et couvrant la première cavité, et io une seconde couche de liaison thermoplastique entre le troisième substrat et le premier substrat et reliant le troisième substrat au premier substrat par une liaison étanche aux liquides. Cette structure permet de transmettre rapidement et simplement les composants séparés de l'échantillon de liquide pour leur 15 analyse et leur diagnostic dans le second substrat. De façon préférentielle, le second substrat comporte un dégagement dans la première surface principale recevant la couche filtrante, et la couche de liaison thermoplastique relie la première surface princi- 20 pale du premier substrat et la première surface principale du second substrat par une liaison étanche aux liquides. Cette solution a l'avantage de pouvoir utiliser des couches filtrantes plus épaisses sans augmenter l'écartement entre les deux substrats, ce qui permet une liaison mécanique optimale entre les 25 deux substrats par la couche de liaison thermoplastique. Suivant une autre caractéristique, le premier substrat comporte un premier microcanal communiquant avec la première cavité et qui peut recevoir une pression de façon à repousser l'échantillon de liquide de la première cavité hors de celle-ci à 30 travers la couche filtrante. Dans ces conditions, de façon avantageuse, le second substrat comporte un premier canal de pression sur sa première sur-face principale adjacente à la surface principale de la couche de liaison thermoplastique, le premier microcanal étant adjacent à la surface principale en regard de la première couche de liaison thermoplastique, et le premier canal de pression reçoit une pression pour que la première couche de liaison thermoplastique se déforme élastiquement et 5 pénètre dans le premier microcanal pour générer une pression correspondante dans le premier microcanal. Le fonctionnement pneumatique permet avantageuse-ment une commande précise et automatique du procédé de séparation. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le second io substrat comporte un second microcanal communiquant avec la seconde cavité et un troisième microcanal communiquant avec la seconde cavité, le second microcanal recevant une pression pour repousser les composants séparés de l'échantillon de liquide de la seconde cavité, hors 15 de cette seconde cavité à travers le troisième microcanal . Dans ces conditions, selon un autre développement, il comporte en outre un microcapteur dans une zone de détection de la première surface principale du premier substrat ou du second substrat, la première couche de liaison thermoplastique ayant un dégagement 20 en regard de la zone de capteur, et le troisième microcanal ayant un dégagement dans la région opposée à la région de détection dans la première surface principale du second substrat de façon que les composants séparés d'échantillon de liquide soient poussés à travers le troisième microcanal pour arriver 25 en contact avec le microcapteur. L'intégration d'un microcapteur pour l'analyse des composants séparés de l'échantillon de liquide, crée un système de diagnostic autonome permettant une analyse rapide et efficace totalement automatique des échantillons de liquide corporel. 30 Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un système de séparation de composants de liquide corporel et d'un procédé de fabrication d'un tel système représentés dans les dessins annexés dans lesquels on utilisera les mêmes 35 références pour désigner les mêmes éléments ou composants dans les
6 différentes figures, sachant que les composants ou éléments des dessins ne seront pas nécessairement représentés à l'échelle pour faciliter la clarté du dessin et la compréhension. Ainsi : la figure 1 est une vue schématique de couches de polymère à la base d'un système de séparation selon un mode de réalisation de l'invention, la figure 2 est une vue schématique de couches de polymère à la base d'un second mode de réalisation d'un système de séparation selon l'invention, io la figure 3 est une vue schématique de couches de polymère à la base d'un autre mode de réalisation d'un système de séparation selon l'invention, la figure 4 est une vue schématique de couches de polymère à la base d'un autre mode de réalisation d'un système de séparation se- 15 lon l'invention, la figure 5 est une vue schématique de dessus d'un système de séparation de composants de liquide corporel correspondant à un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 6 est une vue en coupe schématique du système de sépara- 20 tion de composants de liquide corporel de la figure 5 correspondant à un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 7 est une vue schématique d'un autre mode de réalisation d'un système de séparation de composants de liquide corporel, la figure 8 est une vue schématique d'un autre mode de réalisation 25 d'un système de séparation de composants de liquide corporel, la figure 9 est un schéma par blocs d'un système de séparation de composants de liquide corporel selon un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 10 montre schématiquement un système de séparation de 30 composants de liquide corporel correspondant à un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 11 est une vue schématique d'un autre mode de réalisation d'un système de séparation de composants de liquide corporel, la figure 12 est une vue schématique d'un autre mode de réalisation 35 d'un système de séparation de composants de liquide corporel.
7 Description de modes de réalisation de l'invention Les échantillons de liquide corporel selon présente invention sont toutes les solutions aqueuses ou des suspensions prélevées sur le corps humain ou le corps animal. A titre d'exemple, les liquides du corps humain sont le sang, l'urine, la salive, le liquide lymphatique, la bile, le suc gastrique, la transpiration, le sperme et autres sécrétions du corps humain ou animal. Les composants du liquide corporel sont des particules telles que des cellules ou des bactéries qui peuvent être séparées du restant du liquide corporel en procédant par filtrage et des io matières dissoutes. Dans la suite, on évoquera tout particulièrement le sang complet contenant comme composants séparables par exemple les globules et le plasma. La figure 1 montre schématiquement des couches de polymère qui servent de base à un système de séparation 1. Une première 15 couche de liaison thermoplastique 3 est appliquée sur la surface supérieure d'un premier substrat 2. Le premier substrat 2 aura une épaisseur faible par rapport à l'épaisseur et à la profondeur du premier substrat 2 de sorte que la surface supérieure essentiellement plane dé-finie par la largeur et la profondeur du premier substrat 2, constitue la 20 première surface principale du premier substrat 2. La seconde surface principale du premier substrat 2 peut ainsi se désigner par surface supérieure qui est parallèle à la première surface principale et décalée de celle-ci de l'épaisseur du premier substrat 2. La première couche de liaison thermoplastique 3 reçoit à son tour une couche filtrante 4. 25 Le premier substrat 2 est par exemple une matière thermoplastique telle que polycarbonate, polypropylène, polyéthylène, polyméthyle méthacrylate, copolymère de cyclo-oléfine ou autres matières thermoplastique. Le premier substrat 2 a une épaisseur comprise entre 0,5 mm et 3 mm et notamment une épaisseur de l'ordre de 1 mm ; le 30 premier substrat est transparent. La couche de liaison thermoplastique 3 est par exemple un élastomère thermoplastique d'une épaisseur de 20 gm à 500 gm et notamment une épaisseur de l'ordre de 50 µm. La couche filtrante 4 est par exemple un tissu filtrant, un filtre de silice, une membrane de séparation de phases ou autres membranes filtrantes 35 servant à la séparation de composants du liquide corporel, par exemple
8 du plasma sanguin à partir du sang complet. La couche filtrante 4 a une épaisseur comprise entre 50 gm et 2 mm. Le premier substrat 2, la première couche de liaison thermoplastique 3 et la couche filtrante 4, sont pressés l'un contre l'autre pour former une combinaison mécaniquement stable. La première couche de liaison thermoplastique 3 peut être soudée à travers le premier substrat 2 par un faisceau laser. A titre d'exemple, on peut utiliser un laser à longueur d'onde dans le domaine infrarouge. Les en-droits où le faisceau laser rencontre la première couche de liaison io thermoplastique 3, elle (3) et le premier substrat 2, fondent réalisant une liaison par fusion des deux matières là où arrive le faisceau laser. Le guidage du faisceau laser sur la surface de la première couche de liaison thermoplastique 3 permet ainsi de réaliser un cordon de liaison entre la première couche de liaison thermoplastique 3 et le premier 15 substrat 2. De plus, la première couche de liaison thermoplastique 3, fondue, peut pénétrer par effet capillaire dans la couche filtrante 4, si bien que dans la région du faisceau laser, on réalise une liaison entre la première couche de liaison thermoplastique 3 et la couche filtrante 4. 20 Les liaisons ainsi obtenues entre le premier substrat 2, la première couche de liaison 3 et la couche filtrante 4, sont mécaniquement stables et étanches aux fluides. La figure 2 est une représentation schématique de couches de polymère constituant la base d'un système de séparation 25 la. La figure 2 diffère de la figure 1 en ce qu'une première cavité 8 est réalisée dans le premier substrat 2 ; cette première cavité peut traverser le premier substrat 2. La première cavité 8 a, par exemple, un diamètre de 1 à 30 mm et notamment un diamètre de l'ordre de 5 mm. Le premier substrat 2 peut comporter un quatrième microcanal 7 communi- 30 quant par une liaison fluidique avec la première cavité 8. Les ouvertures de la première cavité 8 et du quatrième microcanal 7 sur la surface principale du premier substrat 2, non tournée vers la couche filtrante 4, peuvent être rendues étanches vis-à-vis de l'extérieur par un troisième substrat 19 ; celui-ci est relié par une seconde couche de liaison ther- 35 moplastique 6 au premier substrat 2. La seconde couche de liaison
9 thermoplastique 6 peut être reliée de façon analogue à la première couche de liaison thermoplastique 3 par soudage par laser au premier substrat 2 et au troisième substrat 19. La première couche de liaison thermoplastique 3 com- porte de plus un dégagement dans la région de la première cavité 8 et permet le passage des liquides corporels qui peuvent se trouver dans la première cavité 8 à travers la couche filtrante 4. La figure 3 est une autre représentation schématique de couches de polymère constituant la base d'un système de séparation io lb. La figure 3 se distingue de la figure 2 en ce qu'à la place du troisième substrat 19 et de la seconde couche de liaison thermoplastique 6, on utilise un premier film adhésif 9 appliqué sur la surface principale du premier substrat 2 sur le côté non tourné vers la couche filtrante 4. Le premier film adhésif 9 peut être relié de manière amovible au premier 15 substrat 2 de sorte qu'en enlevant le premier film adhésif 9 du premier substrat 2, on accède à la première cavité 8, par exemple pour introduire un échantillon de liquide dans la première cavité 8. Après rem-plissage de la première cavité 8, on peut de nouveau appliquer le premier film adhésif 9 sur le premier substrat 2 pour fermer de nouveau 20 la première cavité 8 vis-à-vis de l'extérieur. Le premier film adhésif 9 a par exemple une épaisseur comprise entre 50 gm et 500 µm, notamment une épaisseur de l'ordre de 100 µm. Selon une variante, on introduit l'échantillon de liquide dans la première cavité 8 par une liaison par enfichage ou vissage fluidique, par exemple une liaison par enfi- 25 chage Luer. Le premier substrat 2 comporte en outre un microcanal 10 par lequel on applique du gaz sous pression sur la première cavité 8. En appliquant du gaz sous pression, on pousse l'échantillon de liquide de la première cavité 8 à travers la couche filtrante 4. Le gaz sous pres- 30 Sion peut être fourni de manière commandée au premier microcanal 10. La couche filtrante 4 selon la figure 3 peut avoir des dimensions latérales réduites par rapport à celles du premier substrat 2. Par exemple, la couche filtrante 4 est un disque ayant une surface comprise entre 25 mm2 et 1000 mm2 et notamment une surface de l'ordre 35 de 200 mm2. La face inférieure de la couche filtrante 4 peut être prévue 2977808 io sur un second substrat 5 ayant sous la couche filtrante 4, une troisième cavité ou un troisième microcanal 15 recevant les composants séparés de l'échantillon de liquide de la première cavité 8 ayant traversé la couche filtrante 4. La structure de la figure 3 permet avantageuse- 5 ment d'avoir un écoulement transversal à travers la couche filtrante. Le second substrat 5 peut avoir une structure analogue à celle du premier substrat 2. Par un procédé de soudage par laser, comme à la figure 1, on relie la première couche de liaison thermoplastique 3 au second substrat 5. Pour cela, la première couche de liaison io thermoplastique 3, sera irradiée à travers le second substrat 5 dans les régions à l'extérieur de la surface de la couche filtrante 4. Dans la région d'irradiation, une fusion locale réalise une liaison mécaniquement stable et étanche du point de vue fluidique entre la première couche de liaison thermoplastique 3 et le second substrat 5. La première couche 15 de liaison thermoplastique 3 est comprimée dans la région de la couche filtrante 4 et compense les différences de hauteur. Il est avantageux pour cela, que l'épaisseur de la couche filtrante 4 soit suffisamment mince ou que l'épaisseur de la première couche de liaison thermoplastique 3 soit suffisamment épaisse pour ne pas engendrer des con- 20 traintes importantes dans la pièce. La figure 4 montre une représentation schématique de couches de polymère constituant la base d'un système de séparation 1c. La structure de la figure 4 se distingue de celle de la figure 3 en ce que le second substrat 5 a un dégagement ou cavité dans sa surface princi- 25 pale tournée vers la couche filtrante 4 qui reçoit le disque constituant la couche filtrante 4. Cela permet d'utiliser des couches filtrantes ou des disques filtrants 4 plus épais sans que la distance entre le premier et le second substrat 2, 5 ne soit trop grande ou pour éviter d'engendrer des contraintes importantes dans la pièce. 30 Le troisième microcanal 15 de la figure 4 peut avoir des parois hydrophilisées si bien que sous l'effet des forces capillaires, on remplira le troisième microcanal 15 avec les composants séparés de l'échantillon de liquide de la première cavité 8 ayant traversé le disque filtrant 4. L'hydrophilisation du second substrat 5 ou du troisième mi- 35 crocanal 15, peut se faire par exemple par un traitement avec un plas-
Il ma à oxygène. Cette solution a l'avantage d'éviter de couvrir la première cavité 8 avec un premier film adhésif 9. En outre, on peut également supprimer le canal de ventilation ou le premier microcanal 10 de la figure 3.
Selon une variante de la figure 4, un second microcanal 13 constitue un canal de pression dans lequel après remplissage capillaire du troisième microcanal 15, on établit une pression pour évacuer de manière ciblée les composants séparés du troisième microcanal 15. Pour commander le remplissage du canal de pression 13 et pour établir io une certaine pression de rinçage, on utilise par exemple une microsou- pape dans le canal de pression 13. La section du premier, du second et du troisième micro-canal 10, 13, 15 des figures 3 et 4, est de l'ordre de 100 x 100 µm2 à 1000 x 1000 µm2, notamment de l'ordre de 300 x 300 µm2. 15 La figure 5 est une vue de dessus schématique d'un système ld pour séparer les composants de liquide corporel. La figure 6, représente le système ld de la figure 5 en vue en coupe le long de la ligne de coupe AA' tracée à la figure 5 et constituant le système le. Comme représenté aux figures 1 à 4, le système ld ou le système le 20 comporte un premier substrat 12 avec une première cavité 8 et par-dessus celle-ci, un premier film adhésif 9 appliqué de manière amovible sur la surface principale tournée vers le haut du premier substrat 2. La première cavité 8 communique en outre par une liaison fluidique par le premier microcanal 10 avec une première microchambre l0a ; la pre- 25 mière cavité 8, le premier microcanal 10 et la première microchambre 10a, sont par exemple réalisés par fraisage, par injection, par impression à chaud ou par des techniques analogues de mise en structure dans le premier substrat 2. La surface principale inférieure selon la figure 6 du pre- 30 mier substrat 2 est munie d'une première couche de liaison thermoplastique 3 comportant un dégagement au niveau de la première cavité 8 de façon que la première cavité 8 communique par une liaison fluidique avec la couche filtrante 4 qui se trouve en dessous. Le premier microcanal 10 ainsi que la première microchambre l0a peuvent être couverts 35 de manière étanche par la première couche de liaison thermoplastique 3
12 pour être ainsi maintenus étanches. La première couche de liaison thermoplastique 3 reçoit une couche filtrante 4, par exemple sous la forme d'un disque filtrant placé dans une cavité 12 du second substrat 5 se trouvant en dessous. La cavité 12 a la forme du disque filtrant 4.
Le second substrat 5 dont la surface principale est tour-née vers le premier substrat 2, comporte un orifice traversant ou une seconde cavité 14 communiquant par une liaison fluidique avec le second et le troisième microcanal 13, 15 de la surface principale du second substrat 5 non tournée vers le premier substrat 2. Le troisième microcanal 15 est un canal de rinçage dans lequel les composants séparés de l'échantillon de liquide de la première cavité 8, peuvent s'accumuler. Le second microcanal 13 est en revanche un canal de pression communiquant avec une seconde microchambre 16 du substrat 5. Le second et le troisième microcanal 13, 15 ainsi que la seconde micro- chambre 16, l'orifice traversant ou la seconde cavité 14 et le dégage-ment 12, sont réalisés par exemple par fraisage, injection, impression à chaud ou par des techniques de mise en structure analogues dans le second substrat 5. La surface principale du second substrat 5 non tournée vers le premier substrat 2, peut recevoir un second film adhésif 9a qui ferme de manière étanche le second et le troisième microcanal 13, 15 du second substrat 5. A l'aide des modes de réalisation représentés à titre d'exemple aux figures 5 et 6, on décrira ci-après un exemple de fonc- tionnement du système ld ou le pour séparer du plasma sanguin d'un échantillon de sang complet. On enlève le premier film adhésif 9 du premier substrat 2 et on introduit avec une pipette un échantillon de sang complet dans la première cavité 8. Ensuite, on applique le premier film adhésif 9 sur le premier substrat 2 pour fermer la première cavité 8. On applique une pression par le premier canal de pression pneumatique 11 dans lequel on a introduit le second substrat 5. Cette pression est transmise par le passage 1 la à travers le second substrat 5 à la couche de liaison thermoplastique 3. Le passage traversant 1 la est en regard de la première microchambre l0a du premier substrat 2, de sorte que sous l'effet de la
13 pression, la première couche de liaison thermoplastique 3 se déforme élastiquement dans la première microchambre 10a ; cela signifie que la première couche de liaison thermoplastique 3 fonctionne comme membrane de pression pour transmettre la pression du premier canal de pression 11 au second substrat 5 dans le premier microcanal 10 du premier substrat 2. La pression dans le premier microcanal 10 se transmet à la première cavité 8 contenant le sang complet qui est ainsi poussé hors du dégagement de la première couche de liaison thermoplastique 3 à travers le disque filtrant 4.
La pression p régnant au début du filtrage dans la première cavité 8 peut être exprimée par la relation suivante :
p = p0* (V8+V 10+V l0a) * (V8+V 10)-1, dans laquelle : - p0 représente la pression ambiante - Vx représente le volume de la cavité portant la référence x dans le premier substrat 2. A titre d'exemple, le volume du premier microcanal 10 porte la référence V10. Par un dimensionnement approprié des volumes V8, V10 et V 10a, on peut prérégler de manière précise la pression p car cette pression p dépend exclusivement du rapport défini des volumes V8, V10, V 10a et elle est ainsi indépendante de l'amplitude de la pression pneumatique dans le premier canal de pression 11. La pression p s'établit lorsque l'échantillon de sang complet est poussé à travers la couche filtrante 4. Par filtrage, seul le plasma traverse la couche filtrante 4 et arrive par l'orifice traversant dans la seconde cavité 14 et dans le troisième microcanal 15. La séparation du plasma sanguin se termine lorsque dis- parait la pression p. Dans l'étape suivante, on applique une autre pression à un second canal de pression pneumatique 17 dans le premier substrat 2 ; cette pression est transmise de façon analogue par le pas-sage 1 la et la première microchambre l0a selon le mécanisme déjà décrit, par la première couche de liaison thermoplastique 3 à la seconde microchambre 16 du second substrat 5. Le second microcanal 13 dans
14 le second substrat 5 transmet la pression de la seconde microchambre 16 au troisième microcanal 15 de sorte que tout le plasma sanguin collecté est refoulé à travers le troisième microcanal 15 du système ld ou du système le. Le plasma recueilli est alors disponible pour le diagnos- tic. L'avantage du procédé est entre autres que le dimensionnement de la seconde microchambre 16 et du second et du troisième microcanal 13, 15, on peut régler le volume refoulé, c'est-à-dire la quantité de plasma que l'on dégage du système ld ou du système le. Cela permet d'adapter le plasma de manière précise au niveau de l'installation d'analyse et de diagnostic en aval. Le chemin de déplacement du plasma est dans ce cas également indépendant de la pression appliquée par le second canal de pression pneumatique 17. La figure 7 est une vue schématique d'un système 1f pour séparer des composants de liquide corporel. Le système 1f de la figure 7 se distingue du système le de la figure 6 en ce qu'à la place du second film adhésif 9a appliqué sur la face inférieure du second substrat 5, on a une seconde couche de liaison thermoplastique 6 ainsi qu'un troisième substrat 19. La figure 8 est le schéma d'un système 1g pour séparer les composants de liquide corporel. Le système 1g de la figure 8 se distingue du système le de la figure 6 en ce que tous les microcanaux et tous les dégagements ou cavités du second substrat 5 n'arrivent pas jusque dans la surface principale du second substrat 5 à l'opposé du premier substrat 2, ce qui permet de supprimer le moyen d'étanchéité du second substrat 5 sur cette surface principale. La figure 9 montre un schéma par blocs fonctionnels d'un système pour séparer des composants de liquide corporel, notamment du système le de la figure 5. Mais à la figure 9, au lieu du système le on peut également utiliser, dans les mêmes conditions, l'un des systèmes la, lb, 1c, 1d, 1f, 1g, 1h, 1j. Le premier et le second canal de pression pneumatique 11, 17 du système le sont reliés par une première et une seconde soupape pneumatique 21, 22 à la première et à la seconde conduite 24, 25 dans lesquelles règne une pression (surpression). La première et la seconde soupape 21, 22 se ferment et s'ouvrent de manière commandée ; il peut s'agir de soupapes externes ou inté-
15 grées dans le premier et le second substrat 2, 5 du système le. Le système le est relié à une installation de détection 20 comportant un capteur ou une installation de mesure pour trouver dans le plasma qui a été séparé du sang complet par le système le, des biomolécules, telles que par exemple des protéines, des marqueurs de cancer, des marqueurs cardiaux ou autres produits. Il peut s'agit par exemple d'un moyen d'analyse électronique, électrochimique, optique ou autres. Le cas échéant, l'installation de détection 20 peut également effectuer d'autres étapes de préparation de l'échantillon, par exemple pour un essai d'immunité. L'installation de détection 20 est reliée à la pression atmosphérique de manière fluidique par un branchement d'évacuation ou de ventilation 23. Les figures 10, 11, 12 montrent des exemples de réalisation du système de la figure 9. Le système de la figure 10 se distingue des systèmes des figures 5 à 8 en ce que dans le premier substrat 2, on a un microcapteur 26 dont la surface active est mise en communication par un dégagement ou ouverture de la première couche de liaison thermoplastique 3, par une liaison fluidique avec la surface principale du second substrat 5 tournée vers le premier substrat 2. Dans le second substrat 5, le troisième microcanal 15 passe dans la région du dégage-ment formé en regard du microcapteur 26 dans la première couche de liaison thermoplastique 3, sur la surface principale du second substrat 5 tournée vers le premier substrat 2. En rinçant ou évacuant le plasma du troisième microcanal 15, on règle la pression pour que le plasma se déplace juste de façon suffisante pour arriver dans la région du micro-capteur 26. Le plasma peut arriver en contact avec la surface active du microcapteur 26 pour être analysé. Cette solution a l'avantage de per-mettre une extraction totalement automatique du plasma et son ana-lyse.
Le système de la figure 11 se distingue du système de la figure 10 en ce qu'à la place d'un actionnement pneumatique, on a un actionnement mécanique. Pour cela, la première microchambre l0a du premier substrat 2, est réalisée pour que la surface principale du premier substrat 2 non tournée vers le second substrat 5, soit amincie dans la région de la première microchambre 10a. La surface du premier
16 substrat 2 ainsi amincie permet d'exercer avec un poussoir 27 une force définie sur la surface du premier substrat 2 pour que la surface amincie se déforme dans la première microchambre 10a et crée la pression. Cette structure a l'avantage de ne pas nécessiter de branchement pneumatique ce qui évite la réalisation d'un joint. Le système de la figure 12 se distingue du système de la figure 11 en ce qu'au lieu d'amincir la surface du premier substrat 2, on réalise la première microchambre 10a au-dessus d'un passage traversant le premier substrat 2 et on ferme le premier substrat 2 dans la région du passage avec un film formant un blister 28. Le poussoir 27 peut déformer élastiquement le blister 28 pour créer la pression dans la première microchambre 10a. Cette solution a l'avantage de nécessiter une force moindre pour l'évacuation et une première microchambre 10a de plus petite dimension et enfin de réduire la précision nécessaire à la 15 fabrication de la première microchambre 10a. Dans les systèmes décrits aux figures 5-8 et 10-12, on peut relier le premier et le second substrat 2 et 5 et le cas échéant le troisième substrat 19 avec la première et la seconde couche de liaison thermoplastique 3 et 6 ainsi qu'avec la couche filtrante 4 selon les pro- 20 cédés d'assemblage décrits en liaison avec les figures 1 et 2. Les développements, modifications et caractéristiques et fonctions des systèmes 1, la, lb, lc, ld, le, 1f, 1g, 1h, lj, sous les formes de réalisation présentées, peuvent également se transposer à d'autres formes de réalisation. 25 la, lb, lc, ld, le, 1f, 1g, 1h, lj 5 2 3 4 5 6 7 8 9 9a 10 10a 11 lla 12 13 14 15 16 17 19 20 23 p0 Vx 17 NOMENCLATURE
systèmes de séparation de composants de liquide corporel substrat couche de liaison couche filtrante second substrat couche de liaison thermoplastique microcanal première cavité film adhésif/premier film adhésif second film adhésif premier microcanal première microchambre premier canal de pression passage dégagement microcanal seconde cavité troisième microcanal seconde microchambre canal de pression pneumatique troisième substrat installation de détection branchement d'évacuation d'air/branchement de mise à l'atmosphère microcapteur poussoir film blister pression régnant dans la première cavité 8
pression ambiante volume de la cavité de référence x 35

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS1°) Système (1, la, lb, lc, ld, le, 1f, 1g, 1h, lj) pour séparer des composants de liquide corporel comprenant : un premier substrat (2) ayant une première cavité (8) dans une pre- mière surface principale pour recevoir un échantillon de liquide corporel, un second substrat (5) ayant une seconde cavité (14) dans la première surface principale tournée vers le premier substrat (2) pour recevoir des composants séparés de l'échantillon de liquide corporel de la première cavité (8), une couche filtrante (4) entre le premier substrat (2) et le second substrat (5) pour séparer les composants de l'échantillon de liquide de la première cavité (8) et transférer les composants séparés dans la seconde cavité (14), et une première couche de liaison thermoplastique (3) entre le premier substrat (2) et la couche filtrante (4), reliant de manière étanche aux liquides, la première surface principale du premier substrat (2) et la couche filtrante (4) et ayant un dégagement en regard de la première cavité (8). 2°) Système (1, la, lb, lc, ld, le, 1f, 1g, 1h, lj) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première cavité (8) s'étend de la première surface principale du premier substrat (2) jusque dans la seconde surface principale du premier substrat (2) en regard de la première surface principale, et le système (1, la, lb, lc, ld, le, 1f, 1g, 1h, lj) comporte en outre un premier film adhésif (9) fixé de manière amovible sur la seconde sur-face principale du premier substrat (2) et couvrant la première cavité (8). 3°) Système (1, la, lb, 1c, 1d, le, 1f, 1g, 1h, 1j) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première cavité (8) s'étend de la première surface principale du premier substrat (2) jusque dans la seconde surface principale du premier substrat (2) en regard de la première surface principale, et 19 le système (1, la, lb, lc, ld, le, 1f, 1g, 1h, lj) comporte en outre un troisième substrat (19) sur la seconde surface principale du premier substrat (2) et couvrant la première cavité (8), et une seconde couche de liaison thermoplastique (6) entre le troisième substrat (19) et le premier substrat (2) et reliant le troisième substrat (19) au premier substrat (2) par une liaison étanche aux liquides. 4°) Système (1, la, lb, 1c, 1d, le, 1f, 1g, 1h, 1j) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second substrat (5) comporte un dégagement (12) dans la première surface principale recevant la couche filtrante (4), et la couche de liaison thermoplastique (3) relie la première surface principale du premier substrat (2) et la première surface principale du second substrat (5) par une liaison étanche aux liquides. 5°) Système (1, la, lb, 1c, 1d, le, 1f, 1g, 1h, 1j) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier substrat (2) comporte un premier microcanal (10) communiquant avec la première cavité (8) et recevant une pression de façon à repousser l'échantillon de liquide de la première cavité (8) hors de celle- ci à travers la couche filtrante (4). 6°) Système (1, la, lb, 1c, 1d, le, 1f, 1g, 1h, 1j) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le second substrat (5) comporte un premier canal de pression (11) sur sa première surface principale adjacente à la surface principale de la couche de liaison thermoplastique (3), le premier microcanal (10) étant adjacent à la surface principale en regard de la première couche de liaison thermoplastique (3), et le premier canal de pression (11) reçoit une pression pour que la première couche de liaison thermoplastique (3) se déforme élastiquement et pénètre dans le premier microcanal (10) pour générer une pression correspondante dans le premier microcanal (10). 20 7°) Système (1, la, lb, 1c, 1d, le, 1f, 1g, 1h, 1j) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second substrat (5) comporte un second microcanal (13) communiquant avec la seconde cavité (14) et un troisième microcanal (15) com- muniquant avec la seconde cavité (14), le second microcanal (13) recevant une pression pour repousser les composants séparés de l'échantillon de liquide de la seconde cavité (14), hors de cette seconde cavité (14) à travers le troisième microcanal (15). i0 8°) Système (1, la, lb, 1c, 1d, le, 1f, 1g, 1h, 1j) selon la revendication 7, caractérisé en ce qu' il comporte en outre un microcapteur (26) dans une zone de détection de la première surface principale du premier substrat (2) ou du second 15 substrat (5), la première couche de liaison thermoplastique (3) ayant un dégage-ment en regard de la zone de capteur, et le troisième microcanal (15) ayant un dégagement dans la région op-posée à la région de détection dans la première surface principale du 20 second substrat (5) de façon que les composants séparés d'échantillon de liquide soient poussés à travers le troisième microcanal (15) pour arriver en contact avec le microcapteur (26). 9°) Système (1, la, lb, lc, ld, le, 1f, 1g, 1h, lj) selon la revendica- 25 tion 1, caractérisé en ce que le premier substrat (2) et le second substrat (5) sont en une matière thermoplastique transparente. 10°) Procédé de réalisation d'un système (1) pour séparer des compo- 30 sants de liquide corporel comprenant les étapes suivantes consistant à : installer une première couche de liaison thermoplastique (3) sur une première surface principale d'un premier substrat transparent (2) dont la première surface principale comporte une première cavité (8) pour recevoir un échantillon de liquide corporel, 21 installer une couche filtrante (4) sur la première couche de liaison thermoplastique (3), irradier la première couche de liaison thermoplastique (3) à travers le premier substrat transparent (2) avec un faisceau laser pour faire fondre la première couche de liaison thermoplastique (3) dans la région du faisceau laser avec le premier substrat (2) et la couche filtrante (4) en réalisant un cordon de liaison étanche aux liquides, et installer un second substrat transparent (5) ayant dans sa première surface principale tournée vers le premier substrat (2), une seconde cavité (14) en regard de la première cavité (8) pour recevoir les composants séparés de l'échantillon de liquide à travers la couche filtrante (4). 11°) Procédé selon la revendication 10, comprenant en outre l'étape sui- vante consistant à : irradier la première couche de liaison thermoplastique (3) à travers le second substrat transparent (5) avec un faisceau laser pour faire fondre la première couche de liaison thermoplastique (3) dans la région du faisceau laser avec le second substrat (5) pour former un cordon de liaison étanche aux liquides. 12°) Application d'un système (1, la, lb, lc, ld, le, 1f, 1g, 1h, lj) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 pour séparer du plasma sanguin à partir du sang complet.25
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