WO2000053319A1 - Dispositif et procede de positionnement d'un liquide - Google Patents

Dispositif et procede de positionnement d'un liquide Download PDF

Info

Publication number
WO2000053319A1
WO2000053319A1 PCT/FR2000/000579 FR0000579W WO0053319A1 WO 2000053319 A1 WO2000053319 A1 WO 2000053319A1 FR 0000579 W FR0000579 W FR 0000579W WO 0053319 A1 WO0053319 A1 WO 0053319A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
container
inlet
outlet
sample
bypass
Prior art date
Application number
PCT/FR2000/000579
Other languages
English (en)
Inventor
Bruno Colin
Jacques Dachaud
Original Assignee
Biomerieux S.A.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Biomerieux S.A. filed Critical Biomerieux S.A.
Priority to AU32951/00A priority Critical patent/AU3295100A/en
Priority to CA002362733A priority patent/CA2362733A1/fr
Priority to EP00910909A priority patent/EP1159068A1/fr
Priority to JP2000603802A priority patent/JP2002538481A/ja
Publication of WO2000053319A1 publication Critical patent/WO2000053319A1/fr

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502769—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by multiphase flow arrangements
    • B01L3/502784—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by multiphase flow arrangements specially adapted for droplet or plug flow, e.g. digital microfluidics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0673—Handling of plugs of fluid surrounded by immiscible fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0816—Cards, e.g. flat sample carriers usually with flow in two horizontal directions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0406—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces capillary forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0487—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure fluid pressure, pneumatics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/06—Valves, specific forms thereof
    • B01L2400/0694—Valves, specific forms thereof vents used to stop and induce flow, backpressure valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502723—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by venting arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/50273—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the means or forces applied to move the fluids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/00029—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor provided with flat sample substrates, e.g. slides
    • G01N2035/00099—Characterised by type of test elements
    • G01N2035/00148—Test cards, e.g. Biomerieux or McDonnel multiwell test cards

Definitions

  • the present invention relates to a device for positioning a liquid sample, displaced by a pressure variation between an inlet and an outlet, a container connecting the inlet and the outlet.
  • the state of the art consists of the document EP-A-0.674.009 which proposes an apparatus for carrying out a method of treatment of a liquid and biological sample, for example an amplification of nucleic acids, which comprises a well for allow the introduction of the sample to be tested, then the recovery of this reacted sample, under the action of a pneumatic chamber.
  • the sample is matured in the apparatus to allow, on the one hand, decontamination in a first chamber and, on the other hand, amplification in a second chamber.
  • the well and the decontamination, amplification and pneumatic chambers are an extension of each other.
  • the separations between these different zones are the result of internal partitions of the apparatus which allow passage only in the lower part by micro-channels whose dimensions are reduced, in order to make it possible to reduce evaporation.
  • WO-A-97/21090 also uses micro-channels between different chambers of a disc-shaped device.
  • This disc has an axis of rotation at its center.
  • the control of the movements of the movements of liquids is carried out by, firstly, the centrifugal force, with regard to the movement in a main channel of the liquids from a distribution chamber towards another chamber. distribution, and secondly, the centripetal acceleration, with regard to the displacement in a secondary channel of the liquid contained in a distribution chamber towards an analysis chamber.
  • There are valves which prevent or allow the transfer in the channels. In this case, the separation between the different chambers is better controlled since there are valves.
  • this technique requires the installation of numerous valves, in order to equip several parallel reaction chains.
  • Patent application EP-A-0.803.288 proposes, according to one embodiment presented, to isolate a predetermined quantity of liquid in order to subsequently carry out a transfer and / or an analysis and / or others. This formation of an aliquot is carried out by means of channels of different diameters and of a compartment for receiving the aliquot and of a surplus of the liquid, the volume of which must be determined.
  • the present invention makes it possible, according to its method, to carry out this type of aliquot, but it can do it in series or even in derivation on several compartments.
  • the device according to the invention allows a very precise location of a precise quantity of liquid transferred. This is particularly interesting in biological analysis cards comprising within them micro-volumes of liquids to be transferred.
  • the device allows when moving a quantity of liquid to know its exact position in a set of channels located in an apparatus for carrying out at least one biological reaction.
  • the present invention relates to a device for positioning a liquid sample, moved by a pressure variation between an inlet and an outlet, a container connecting the inlet and the outlet, characterized in that the sample is automatically stopped in its movement as soon as said sample, after filling the container, reaches the point of intersection between a branch and said outlet, the branch directly connecting said inlet with the outlet.
  • the bypass is connected to an inlet of another container, and the number of containers mounted in series is at least two.
  • a container is filled using gravity.
  • the pressure variations used in this device are small, such as less than 300 millibars and advantageously less than 100 millibars for moving liquids, which has many advantages in terms of implementation.
  • the cost of the pumping device for ensuring the pressure variation is reduced, the constraints on the materials or components in terms of dimensioning precision, resistance to pressure, precision of the assemblies are reduced, which allows significant cost reductions.
  • the branch is of a cross section less than the cross section of the inlet and / or outlet over all or part of its length.
  • the container consists of a channel with a diameter substantially identical to the diameter of the inlet and / or the outlet.
  • the container consists of a compartment whose section is greater than the diameter of the inlet and / or the outlet.
  • a means for breaking the bubbles that the liquid sample could create is present between the inlet and the bypass.
  • the means, making it possible to break the bubbles is constituted by a channel of cross section strictly greater than the cross section of the bypass.
  • At least one channel constituting the inlet and / or the outlet and / or each container, is traversed longitudinally, in whole or in part, by at least one tongue which facilitates the drainage of the liquid sample .
  • At least one of the containers is associated with a buffer volume.
  • a buffer volume is well described and protected in the patent application filed by the applicant on the same day as the present invention and entitled: Analysis card with improved filling. The content of the description of this patent application is considered to be incorporated into the present invention, in order to ensure sufficient description.
  • the invention also relates to a method of using a device, such as a device for positioning a liquid sample, displaced by a pressure variation between an inlet and an outlet, a container connecting the inlet and the outlet. , is characterized by the fact that the sample is automatically stopped in its movement as soon as said sample is present in the container, and is no longer present at the point of intersection between a branch and said inlet, the branch connecting the entrance directly with said exit.
  • At least two containers are mounted in series, and the volume of each container is calculated according to the distribution which it is desired to obtain for each reaction chain in relation to at least one container.
  • the volume of all the containers is identical.
  • Such a device can be used for the analysis of one or more different liquid samples, in which it is sought to identify one or more analytes according to all the simple or complex analysis processes, involving one or more different reagents according to the nature chemical, physical or biological of the analyte (s) sought.
  • the technical principles defined below are not limited to a particular analyte, the only condition being that the analyte is distributed in the sample to be analyzed in suspension or in solution.
  • the analysis process implemented can be carried out, in homogeneous or heterogeneous or mixed form.
  • ligand any biological species such as, for example, an antigen, an antigen fragment, a peptide, an antibody, an antibody fragment, a hapten, a nucleic acid, a nucleic acid fragment, a hormone, a vitamin.
  • An example of the application of analytical techniques concerns immunoassays, whatever their format, by direct analysis or by competition.
  • Another example of application relates to the detection and / or quantification of nucleic acids comprising all the operations necessary for this detection and / or this quantification from any sample containing the target nucleic acids.
  • FIG. 1 represents a schematic view of a first embodiment of the device according to the invention.
  • FIG. 2 represents a schematic view of a second embodiment of the device according to the invention.
  • FIG. 3 represents a series and parallel mounting of different devices, as described in FIG. 2.
  • FIG. 4 represents a sectional view along A- A of FIG. 3.
  • FIG. 5 represents a schematic view of a third embodiment of the device according to the invention.
  • FIG. 6 represents a schematic view according to FIG. 5 showing the first step of positioning a liquid sample, according to the present invention.
  • FIG. 7 represents a schematic view according to FIG. 5 showing the second step of positioning a liquid sample, according to the present invention.
  • FIG. 8 represents a schematic view according to FIG. 5 showing the third step of positioning a liquid sample, according to the present invention.
  • FIG. 9 represents a series arrangement of different devices, according to a fifth embodiment of the invention.
  • FIG. 10 represents a detailed view of a device of FIG. 9.
  • FIG. 11 represents a sectional view along B-B of FIG. 10, making it possible to visualize the means used to orient the liquid.
  • FIG. 12 represents a section along C-C of FIG. 5.
  • the present invention relates to four positioning devices which make it possible to achieve precise positioning of a liquid sample 2 as will be well explained in relation to the attached figures.
  • the first embodiment is shown in Figure 1. It relates to a positioning device 1 according to an embodiment which essentially consists of a channel of constant diameter over its entire length. This channel in fact comprises three very functionally different zones at the level of the positioning device 1.
  • This container 5 has a curved shape. Finally, there is an exit 4, present in the extension of the inlet 3 and of the container 5, which allows the possible evacuation of this sample 2.
  • the channel also comprises, in a substantially parallel position, a branch 6 which connects the inlet 3 to the outlet 4.
  • this branch has a cross section and a diameter which are substantially smaller than the cross section and to the diameter of the channel comprising the inlet 3, outlet 4 and container 5. This difference in diameter ranges from double to fivefold.
  • the choice of the shape and the section of the different channels can also vary depending on the nature of the liquids to be transferred.
  • wetting liquid such as for example an aqueous solution containing Triton XI 00 (registered trademark) or Tween (registered trademark) in a proportion of 0.5 to 2 ml / 1
  • Triton XI 00 registered trademark
  • Tween registered trademark
  • FIG. 2 there is shown a second embodiment 11 in which two differences are present compared to the first embodiment of Figure 1.
  • the channel is absolutely straight, that is to say that the inlet 13, the container 15 and the outlet 14 are located in the extension of each other.
  • this embodiment is not compulsory and it is quite possible to use a container 5 of curved shape as shown in FIG. 1.
  • the point of intersection between the inlet 13 and the bypass 16 includes a means 18 which makes it possible to break the bubbles which can be generated by the liquid sample 2 when the latter is in transfer in the main pipeline
  • the third embodiment is shown in these Figures 5 to 8. It is a device 21 which incorporates the most relevant characteristics of the first two embodiments. Thus, there is an inlet 23, an outlet 24 and a container 25, the container 25 having a curved shape in the same way as in the first embodiment with the container 5.
  • the branch 26 always connects the inlet 23 and the outlet 24, however, like the embodiment of Figure 2, a means for breaking the bubbles 28 is present between the inlet 23 and the bypass 26. In this Figure 5, no liquid sample 2 is represented.
  • FIG 11 a sectional view along C-C of Figure 5, there is a particular arrangement of the channels at the intersection between the inlet 23 and the bypass 26 when a means 28 for breaking bubbles is present.
  • the depth of the channels is such that a setback exists between 23 and 28 and another setback is present between 28 and 26.
  • the setback between 23 and 28 generates a sharp edge which improves the efficiency of the means 28 for breaking bubbles.
  • a sharp edge between 26 and 28 is present.
  • 2 millimeters (mm) for a width of 2 mm can be chosen for the channel 23, a depth of 1.5 mm on a width of 3 mm for the medium 28, and a depth of 0.5 mm with a width of 0 , 5 mm for the bypass 26.
  • the liquid fills the cavity 25 then the movement is stopped.
  • the volume of liquid to be isolated must be less than the volume of the container 25.
  • FIGS. 6 to 8 it is easier to understand the operating mode of this device 21, an operating mode which is identical for the first two embodiments.
  • the liquid 2 arrives at the level of the inlet 23 and said liquid 2, under the action of an external pressure P shown on the Figure 7, will flow into the container 25. It is preferable to use gravity to allow such a movement according to FI.
  • the dimensions of the bypass 26 and the channel formed by the inlet 23, outlet 24 and container 25 can be calculated in order to allow the liquid 2 to spontaneously orient itself towards the container 25 under the action of the pressure P.
  • the liquid sample 2 is exclusively included in the container 25, this sample 2 being bounded by the inlet 23 and the outlet 24.
  • the pressure P is still present, nevertheless, the thrust no longer exerts on the liquid but on the bypass according to the arrows F2. Therefore, the liquid sample 2 is well positioned at the predetermined location. It is therefore also possible to provide at the level of the container 25, another channel called the outlet channel 53, which allows, depending on the opening or closing of a valve, not shown in the figures, the transfer of the volume sample. determined 2 from this predetermined position to a container allowing a biological reaction, for example, amplification of nucleic acids or a reaction between antigens and antibodies, etc.
  • valves 51 allowing, depending on the opening or closing, transfer of the liquid samples 2, from a container 15 to another container 15 or to the outlet 55.
  • valves 51 allowing, depending on the opening or closing, transfer of the liquid samples 2, from a container 15 to another container 15 or to the outlet 55.
  • the presence of these valves is not compulsory.
  • valves make it possible to limit the phenomena of evaporation which can lead to a modification of the volume in the compartment inducing an uncontrolled heating of the reagents or a problem of contamination in another compartment.
  • valves including on the branches.
  • FIG. 4 a sectional view, along A- A of FIG. 3, shows that the two containers 15 located in the extension of one another can be positioned on different faces of the card 40.
  • the first container 15, located on the left is open on its upper face
  • the second container 15, located on the right is open on its lower face.
  • these films are referenced 56 on one side as on the other of said card 40.
  • the nature of the flexible film may vary depending on the nature of the analysis card and of the fluids tested, in particular for compatibility reasons.
  • a TPX (polymethylethylpentene) or BOPP (bi-oriented polypropylene) polymer film makes it possible to carry out biological tests.
  • the fixing of these films can be carried out by gluing (coating of glue such as for example silicone glues on the film) or by welding.
  • An example of adhesive BOPP is provided by the company BioMérieux Inc (St Louis, MO, USA) under the reference 022004-2184.
  • the analysis card is obtained by machining a technical plastic material such as impact polystyrene reference R540E from the company GOODFELLOW, compatible with the treated liquids.
  • the card could be obtained by precision molding, but all other manufacturing methods and in particular those used in semiconductor techniques such as those described in patent application WO-A-97/02357 are usable for the manufacture of the analysis card.
  • each card 40 it is therefore possible to have several positioning devices 1, 11 or 21 positioned in series, one behind the other. It is also possible to have a certain number of reaction chains 50 constituted by several devices in series mounted in parallel, this is clearly visible in this figure 3. According to an alternative embodiment, it is also possible to mix the different embodiments of positioning devices as shown above. Finally, it is also possible to vary the volume of each container 5, 15 or 25 in order to adapt the volumes transferred as a function of the reactions which it is necessary to carry out subsequently.
  • the sample which one wishes to isolate in order to be able to move it subsequently, must be of a large volume, a container volume corresponding to the first and third embodiment is used, whereas a lower volume , with identical pipe section, it will be necessary to use the second embodiment of FIG. 2.
  • the volume of the sample 2 can also be varied by varying the length and / or the diameter of the container 5, 15 or 25. All the alternatives envisaged above can also take into account the device 31 according to the fourth embodiment.
  • This fourth embodiment is well represented in FIGS. 9 to 11.
  • FIG. 9 there is a reaction chain 52 substantially identical to one of the reaction chains 50 shown in FIGS. 3 and 4.
  • One of the devices 31, which constitute this reaction chain, is better represented in FIG. 10.
  • the volume of the container 35 which is not constituted by a pipe, as was the case previously, but by a compartment whose volume is clearly greater.
  • This embodiment is more suitable with a card positioned substantially vertically, so that gravity makes it easier to fill the container.
  • branch 36 and 37 made up of two dissimilar parts.
  • the first part 36 has a point of intersection with respect to the inlet 33 while the second part 37 has a point of intersection with the outlet 34.
  • the two parts of the bypass 36 and 37 are connect to each other at a point of intersection from which a discharge pipe 57 from the surplus of the liquid sample 2 starts.
  • this pipe 57 is of a identical diameter to and is located in the extension of the first part of the branch 36.
  • the volume of the sample to be distributed is equal to the total volume of the compartim ents 35. In another embodiment, the volume of the sample to be distributed is greater than the total volume of the compartments 35.
  • the purging of the upper lines 36 and 57 can be carried out by applying a variation pressure or other means or else a compartment 35 can be provided which acts as a receiving compartment for the surplus liquid and situated at the end of the reaction chain 52.
  • the first three embodiments are used instead.
  • the fourth embodiment is used instead. This case occurs for example in the case of multiple analysis for the same sample as the simultaneous determination of several pathogens both in immunoassays and in the diagnosis by nucleic probes. It is possible to use this device to isolate volumes of liquid between 1 and 5000 microliters, advantageously between 5 and 2000 microliters and preferably between 10 and 1000 microliters.
  • inlet 33 extends at the level of the container 35 in a particular form well represented in the sectional view B-B of FIG. 11.
  • the entry 33 is of quite normal size.
  • this inlet 33 there is a means 39 for draining the liquid sample 2 in order to orient it and facilitate its transfer to said container 35.
  • This means 39 consists of a bevel shape, the spacing with respect to the outer film 56, which partitions the device 31, is appreciably greater at the level of the container 35 than at the level of the inlet 33. This fairly small distance between the means 39 and the film 56 facilitates the orientation of the liquid sample 2 by simple capillarity.
  • Card comprising several chain 50 in parallel 50.
  • Reaction chain comprising several devices 1 1 in series

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
  • Devices For Use In Laboratory Experiments (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)

Abstract

La présente invention concerne plusieurs dispositifs de positionnement (21) d'un échantillon liquide (2), déplacé par une variation de pression entre une entrée (23) et une sortie (24), un récipient (25) reliant l'entrée (23) et la sortie (24). Selon un mode de réalisation particulièrement intéressant, l'échantillon (2) est stoppé automatiquement dans son déplacement dès que ledit échantillon (2) est présent dans le récipient (25), et n'est plus présent au niveau du point d'intersection entre une dérivation (26) et la dite entrée (23), la dérivation (26) reliant directement l'entrée (23) avec ladite sortie (24). L'invention trouve une application préférentielle dans le domaine de la micro-fluidique appliquée à la biologie.

Description

Dispositif et procédé de positionnement d'un liquide DESCRIPTION
La présente invention concerne un dispositif de positionnement d'un échantillon liquide, déplacé par une variation de pression entre une entrée et une sortie, un récipient reliant l'entrée et la sortie.
L 'état de la technique est constitué par le document EP-A-0.674.009 qui propose un appareil pour réaliser un procédé de traitement d'un échantillon liquide et biologique, par exemple une amplification d'acides nucléiques, qui comporte un puits pour permettre l'introduction de l'échantillon à tester, puis la reprise de cet échantillon qui a réagi, sous l'action d'une chambre pneumatique. Entre ces deux actes indépendants, l'échantillon est mû dans l 'appareil pour permettre, d'une part, la décontamination dans une première chambre et, d'autre part, l'amplification dans une seconde chambre. Le puits et les chambres de décontamination, d'amplification et pneumatique sont dans le prolongement les uns des autres. Les séparations entre ces différentes zones sont le fait de cloisons internes de l 'appareil qui ne permettent le passage qu 'en partie inférieure par des micro-canaux dont les dimensions sont réduites, afin de permettre de réduire l 'évaporation.
Le problème essentiel de ce type de transfert réside dans le fait qu'il y a une contiguïté fluidique entre tous les compartiments. Il n'y a donc pas de séparation physique nette entre deux compartiments très différents, comme peuvent l'être les chambres de décontamination et d'amplification. Les acides nucléiques, normalement purifiés, ont donc le risque d'être encore contaminés, ce qui compromet l'amplification. De plus lors du transfert du liquide entre les deux premières chambres par application d'une dépression, le liquide peut continuer à se déplacer dans une autre chambre et donc affecter la précision de l'analyse.
Le document WO-A-97/21090 utilise lui aussi des micro-canaux entre différentes chambres d'un dispositif en forme de disque. Ce disque comporte un axe de rotation en son centre. Le contrôle des déplacements des mouvements de liquides est réalisé par, premièrement, la force centrifuge, en ce qui concerne le déplacement dans un canal principal des liquides d 'une chambre de répartition vers une autre chambre de répartition, et, deuxièmement, l'accélération centripète, en ce qui concerne le déplacement dans un canal secondaire du liquide contenu dans une chambre de répartition vers une chambre d'analyse. Il y a des vannes qui empêchent ou permettent le transfert dans les canaux. Dans ce cas, la séparation entre les différentes chambres est mieux contrôlée puisqu'il y a des vannes. Bien entendu cette technique nécessite l'installation de nombreuses vannes, afin d'équiper plusieurs chaînes de réaction parallèles. A chaque vanne, il convient d'associer un mécanisme pour actionner cette vanne . Le coût de cette technologie est donc assez important. Enfin, le document WO-A-98/07019 est de structure assez semblable à celle du document précédent. Il y a néanmoins deux différences essentielles. Tout d'abord, les déplacements ne s 'effectuent que par la force centrifuge. Ensuite, il n 'y a pas de vanne. Ainsi le contrôle du déplacement centrifuge du liquide est réalisé par la présence de micro-canaux entre les différents réservoirs et par la force capillaire. Cette force capillaire nécessite pour être vaincue et que le transfert ait lieu, que la force centrifuge soit suffisamment forte.
Dans ce cas, le plus gros problème réside dans le contrôle très fin de la centrifugation. Ainsi, l'absence de vanne et la disposition en série, selon la direction de la force centrifuge, de nombreux récipients imposent d'avoir une centrifugation qui soit suffisamment forte pour permettre le transfert d'un liquide d'un récipient N vers le récipient extérieur adjacent N+l, et suffisamment faible pour empêcher le transfert du liquide du récipient N vers un récipient extérieur éloigné N+2 ou N+n, avec n supérieur ou égal à 3.
De plus, pour ce dernier document comme pour le précédent, la centrifugation entraîne un autre problème. Ainsi, il est impossible de conduire des transferts fluidiques chronologiquement différents dans deux chaînes de réaction parallèles sur le même appareil, les liquides devant être au même endroit en fonction de la centrifugation. S'il en était autrement, il faudrait que le contrôle soit encore plus pointu et que les chaînes de réaction soient décalées, par rapport au centre de rotation les unes par rapport aux autres. Ceci compliquerait la tâche de l'utilisateur et entraînerait un déséquilibre lors de la centrifugation, du fait de la mauvaise répartition des masses. La demande de brevet EP-A-0.803.288 propose, selon un mode de réalisation présenté, d'isoler une quantité prédéterminée de liquide afin d'effectuer ultérieurement un transfert et/ ou une analyse et/ou autres. Cette formation d'un aliquote est réalisé par l 'intermédiaire de canaux de différents diamètres et de compartiment de réception de V aliquote et d'un surplus du liquide dont le volume doit être déterminé.
La présente invention permet selon son procédé d'effectuer ce type d'aliquote mais elle peut le faire en série voire en dérivation sur plusieurs compartiments. De plus, le dispositif selon l'invention permet une localisation très précise d'une quantité précise de liquide transféré. Ceci est particulièrement intéressant dans des cartes d'analyse biologique comprenant en leur sein des micro-volumes de liquides à transférer.
Conformément à la présente invention, le dispositif permet lors du déplacement d'une quantité de liquide de connaître sa position exacte dans un ensemble de canaux situé dans un appareil permettant de mener au moins une réaction biologique.
A cet effet, la présente invention concerne un dispositif de positionnement d'un échantillon liquide, déplacé par une variation de pression entre une entrée et une sortie, un récipient reliant l'entrée et la sortie, caractérisé par le fait que l'échantillon est stoppé automatiquement dans son déplacement dès que ledit échantillon, après avoir rempli le récipient, atteint le point d'intersection entre une dérivation et ladite sortie, la dérivation reliant directement ladite entrée avec la sortie.
Dans ce cas de figure, la dérivation est reliée à une entrée d'un autre récipient, et le nombre de récipients monté en série est au moins égal à deux.
Le remplissage d'un récipient s'effectue à l'aide de la gravité. Les variations de pression utilisées dans ce dispositif sont faibles, comme par exemple inférieure à 300 millibars et avantageusement inférieure à 100 millibars pour déplacer les liquides ce qui présente de nombreux avantages en terme de mise en œuvre. Ainsi, le coût du dispositif de pompage pour assurer la variation de pression est réduit, les contraintes sur les matériaux ou composants en terme de précision de dimensionnement, tenue à la pression, précision des assemblages sont diminuées ce qui permet des réductions des coûts notables. La dérivation est d'une section transversale inférieure à la section transversale de l'entrée et/ou de la sortie sur tout ou partie de sa longueur.
Selon une première variante de réalisation, le récipient est constitué d'un canal d'un diamètre sensiblement identique au diamètre de l'entrée et/ou de la sortie. Selon une seconde variante de réalisation, le récipient est constitué par un compartiment dont la section est supérieure au diamètre de l'entrée et/ou de la sortie.
Selon une troisième variante de réalisation, un moyen, permettant de casser les bulles que l'échantillon liquide pourrait créer, est présent entre l'entrée et la dérivation. Dans ce cas, le moyen, permettant de casser les bulles, est constitué par un canal de section transversale strictement supérieure à la section transversale de la dérivation.
Selon un mode particulier de réalisation, au moins un canal, constituant l'entrée et/ou la sortie et/ou chaque récipient, est parcouru longitudinalement, en tout ou partie, par au moins une languette qui facilite le drainage de l'échantillon liquide.
Selon un autre mode de réalisation, au moins un des récipients est associé à un volume tampon. Un tel volume tampon est bien décrit et protégé dans la demande de brevet déposée par la demanderesse le même jour que la présente invention et intitulée : Carte d'analyse à remplissage amélioré. Le contenu de la description de cette demande de brevet est considéré comme incorporé à la présente invention, afin d'assurer une suffisance de description. L'invention concerne également un procédé d'utilisation d'un dispositif, tel qu'un dispositif de positionnement d'un échantillon liquide, déplacé par une variation de pression entre une entrée et une sortie, un récipient reliant l'entrée et la sortie, est caractérisé par le fait que l'échantillon est stoppé automatiquement dans son déplacement dès que ledit échantillon est présent dans le récipient, et n'est plus présent au niveau du point d'intersection entre une dérivation et la dite entrée, la dérivation reliant directement l'entrée avec ladite sortie. Dans ce procédé au moins deux récipients sont montés en série, et le volume de chaque récipient est calculé en fonction de la répartition que l'on souhaite obtenir pour chaque chaîne de réaction en relation avec au moins un récipient. Préférentiellement, le volume de tous les récipients est identique. Un tel dispositif est utilisable pour l'analyse d'un ou plusieurs échantillons liquides différents, dans lequel on cherche à identifier un ou plusieurs analytes selon tous les processus simples ou complexes d'analyse, mettant en jeu un ou plusieurs réactifs différents selon la nature chimique, physique ou biologique du ou des analytes recherchés. Les principes techniques définis ci-après ne sont pas limités à un analyte particulier, la seule condition requise étant que l'analyte soit distribué dans l'échantillon à analyser en suspension ou en solution. En particulier, le processus d'analyse mis en œuvre peut être effectué, sous forme homogène ou hétérogène ou mixte.
Un mode particulier, non limitatif d'un tel dispositif, concerne l'analyse biologique, d'un ou plusieurs ligands, nécessitant pour leur détection et/ou leur quantification l'utilisation d'un ou plusieurs anti-ligands. Par ligand, on entend toute espèce biologique comme par exemple, un antigène, un fragment d'antigène, un peptide, un anticorps, un fragment d'anticorps, un haptène, un acide nucléique, un fragment d'acide nucléique, une hormone, une vitamine. Un exemple d'application des techniques d'analyse concerne les immunoessais, quelque soit leur format, par analyse directe ou par compétition. Un autre exemple d'application concerne la détection et/ou la quantification d'acides nucléiques comprenant l'ensemble des opérations nécessaires à cette détection et/ou cette quantification à partir d'un prélèvement quelconque contenant les acides nucléiques cibles. Parmi ces différentes opérations, on peut citer la lyse, la fluidifi cation, la concentration, les étapes d'amplification enzymatique des acides nucléiques, les étapes de détection incorporant une étape d'hybridation utilisant par exemple une puce à ADN ou une sonde marquée. La demande de brevet WO-A- 97/02357 explicite différentes étapes nécessaires dans le cas d'analyse d'acides nucléiques.
Les figures ci-jointes sont données à titre d'exemple explicatif et n'ont aucun caractère limitatif. Elles permettront de mieux comprendre l'invention.
La figure 1 représente une vue schématique d'un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention. La figure 2 représente une vue schématique d'un second mode de réalisation du dispositif selon l'invention. La figure 3 représente un montage en série et en parallèle de différents dispositifs, tels que décrits en figure 2.
La figure 4 représente une vue en coupe selon A- A de la figure 3.
La figure 5 représente une vue schématique d'un troisième mode de réalisation du dispositif selon l'invention.
La figure 6 représente une vue schématique selon la figure 5 montrant la première étape de positionnement d'un échantillon liquide, selon la présente invention.
La figure 7 représente une vue schématique selon la figure 5 montrant la deuxième étape de positionnement d'un échantillon liquide, selon la présente invention. La figure 8 représente une vue schématique selon la figure 5 montrant la troisième étape de positionnement d'un échantillon liquide, selon la présente invention.
La figure 9 représente un montage en série de différents dispositifs, selon un cinquième mode de réalisation de l'invention.
La figure 10 représente une vue détaillée d'un dispositif de la figure 9. La figure 11 représente une vue en coupe selon B-B de la figure 10, permettant de visualiser les moyens utilisés pour orienter le liquide.
Enfin, la figure 12 représente une coupe selon C-C de la figure 5.
La présente invention concerne quatre dispositifs de positionnement qui permettent de réaliser un positionnement précis d'un échantillon liquide 2 comme cela sera bien expliqué en relation avec les figures ci-jointes.
Le premier mode de réalisation est représenté à la figure 1. Il concerne un dispositif de positionnement 1 selon un mode de réalisation qui est essentiellement constitué d'un canal de diamètre constant sur toute sa longueur. Ce canal comporte en fait trois zones bien fonctionnellement différentes au niveau du dispositif de positionnement 1.
Il y a tout d'abord une entrée 3 qui permet à l'échantillon liquide 2 d'être introduit dans le dispositif de positionnement 1. Il y a ensuite un récipient 5, faisant suite à l'entrée 3, qui permet la réception et le positionnement dudit échantillon liquide
2. Ce récipient 5 a une forme courbée. Enfin, il y a une sortie 4, présente dans le prolongement de l'entrée 3 et du récipient 5, qui permet l'évacuation éventuelle de cet échantillon 2.
Néanmoins, le canal comporte encore, en position sensiblement en parallèle, une dérivation 6 qui relie l'entrée 3 à la sortie 4. Selon un mode préférentiel de réalisation, cette dérivation a une section et un diamètre qui sont sensiblement inférieurs à la section et au diamètre du canal comportant les entrée 3, sortie 4 et récipient 5. Cette différence de diamètre va du double au quintuple. Le choix de la forme et de la section des différents canaux peut varier aussi en fonction de la nature des liquides à transférer. Dans le cas de liquide mouillant comme par exemple une solution aqueuse contenant du Triton XI 00 (marque déposée) ou du Tween (marque déposée) dans une proportion de 0,5 à 2 ml/1, il faut éviter le phénomène de capillarité qui permet au liquide de remonter à l'intérieur de la dérivation 6 et donc de boucher cette dérivation en empêchant le passage de l'air. Ce problème est résolu par l'homme du métier qui choisira la section en fonction de la nature du liquide et des matériaux employés dans le dispositif. Si le liquide est non mouillant comme par exemple de l'eau distillée, ce phénomène de capillarité ne se produit pas.
Même si structurellement il peut y avoir quelques différences, les trois autres modes de réalisation, représentés sur les autres figures 2 à 11 , ne sont pas éloignés de cette structure.
Ainsi, sur la figure 2, est représenté un second mode de réalisation 11 dans lequel deux différences sont présentes par rapport au premier mode de réalisation de la figure 1. Premièrement, on remarque que le canal est absolument rectiligne c'est-à-dire que l'entrée 13, le récipient 15 et la sortie 14 sont situés dans le prolongement les uns les autres. Bien entendu, ce mode de réalisation n'est pas obligatoire et il est tout à fait possible d'utiliser un récipient 5 de forme courbée comme cela est représenté sur la figure 1. Deuxièmement, le point d'intersection entre l'entrée 13 et la dérivation 16 comporte un moyen 18 qui permet de casser les bulles qui peuvent être générées par l'échantillon liquide 2 lorsque celui-ci est en transfert dans la canalisation principale
13-14-15. Ce dispositif 11 est donc structurellement identique mais le mode de fonctionnement de ces deux modes de réalisation sera mieux représenté sur les figures 5 à 8 suivantes.
Ainsi, le troisième mode de réalisation est représenté sur ces figures 5 à 8. Il s'agit d'un dispositif 21 qui reprend les caractéristiques les plus pertinentes des deux premiers modes de réalisation. Ainsi, on remarque une entrée 23, une sortie 24 et un récipient 25, le récipient 25 ayant une forme courbe de la même manière que sur le premier mode de réalisation avec le récipient 5. La dérivation 26 relie toujours l'entrée 23 et la sortie 24, néanmoins, à l'instar du mode de réalisation de la figure 2, un moyen permettant de casser les bulles 28 est présent entre l'entrée 23 et la dérivation 26. Sur cette figure 5, aucun échantillon liquide 2 n'est représenté.
Sur la figure 11, une vue en coupe selon C-C de la figure 5, on remarque une disposition particulière des canaux au niveau de l'intersection entre l'entrée 23 et la dérivation 26 lorsque un moyen 28 permettant de casser les bulles est présent. La profondeur des canaux est telle qu'un décrochement existe entre 23 et 28 et un autre décrochement est présent entre 28 et 26. Le décrochement entre 23 et 28 génère une arête vive qui améliore l'efficacité du moyen 28 pour casser les bulles. Préférentiellement, une arête vive entre 26 et 28 est présente.
Comme décrit ci-dessous, à titre d'exemple et en utilisant une fraise boule pour l'usinage du dispositif dans une carte plastique en polystyrène choc, une profondeur de
2 millimètres (mm) pour une largeur de 2 mm peut être choisie pour le canal 23, une profondeur de 1 ,5 mm sur une largeur de 3 mm pour le moyen 28, et une profondeur de 0,5 mm avec une largeur de 0,5 mm pour la dérivation 26. Dans ces conditions et en utilisant 100 microlitres d'eau déminéralisée déplacée par une variation de pression à la vitesse de 50 microlitres par minute, le liquide remplit la cavité 25 puis le déplacement est stoppé. Dans ce mode de réalisation, le volume de liquide à isoler doit être inférieur au volume du récipient 25.
Sur les figures 6 à 8, on comprend mieux le mode de fonctionnement de ce dispositif 21, mode de fonctionnement qui est identique pour les deux premiers modes de réalisation. Ainsi, comme on le voit sur la figure 6, le liquide 2 arrive au niveau de l'entrée 23 et ledit liquide 2, sous l'action d'une pression extérieure P représentée sur la figure 7, va s'écouler dans le récipient 25. Il est préférable d'utiliser la gravité pour permettre un tel mouvement selon FI. Ainsi, les dimensions de la dérivation 26 et du canal constitués par les entrée 23, sortie 24 et récipient 25 peuvent être calculées afin de permettre au liquide 2 de s'orienter spontanément vers le récipient 25 sous l'action de la pression P. C'est ce qui est bien expliqué sur la figure 7, puisque sous l'action de la pression P, l'ensemble de l'échantillon liquide 2 s'oriente dans le récipient 25 et suit le mouvement selon la flèche FI en direction de la sortie 24. Bien entendu, le volume de l'échantillon qui est poussé par la pression P, est inférieur ou égal au volume contenu par le récipient 25, c'est-à-dire au volume situé entre les deux points d'intersection de la dérivation 26 avec, d'une part, l'entrée 23 et, d'autre part, la sortie 24. Sur la figure
8, on comprend mieux la fonction réelle du dispositif de positionnement 21 et de la dérivation 26. Ainsi, l'échantillon liquide 2 se trouve exclusivement compris dans le récipient 25, cet échantillon 2 étant borné par l'entrée 23 et la sortie 24. Dans ce cas, la pression P est toujours présente, néanmoins, la poussée ne s'exerce plus sur le liquide mais sur la dérivation selon les flèches F2. De ce fait, l'échantillon liquide 2 est bien positionné à l'endroit prédéterminé. Il est donc possible également de prévoir au niveau du récipient 25, un autre canal appelé canal de sortie 53, qui permet selon l'ouverture ou la fermeture d'une vanne, non représentée sur les figures, le transfert de l'échantillon de volume déterminé 2 de cette position prédéterminée vers un récipient permettant une réaction biologique, par exemple, une amplification d'acides nucléiques ou une réaction entre antigènes et anticorps, etc.
Pour permettre ce transfert, il est possible d'utiliser un dispositif de pompage qui est bien décrit et protégé dans la demande de brevet déposée par la demanderesse le même jour que la présente invention et intitulée : « Dispositif de pompage dans un consommable scellé permettant de transférer au moins un fluide ». Le contenu de la description de cette demande de brevet est considéré comme incorporé à la présente invention. Un système de vanne utilisable dans le dispositif décrit dans cette demande de brevet a déjà fait l'objet d'une demande de brevet déposée par la demanderesse en date du 8 septembre 1998, sous le numéro de dépôt FR98/11383 et intitulé : « Dispositif permettant des réactions, système de transfert entre dispositifs et procédé de mise en œuvre d'un tel dispositif ». Le contenu de la description de cette demande de brevet est également considéré comme incorporé à la présente invention.
Néanmoins, il est également possible de transférer le liquide 2 en augmentant la pression P appliquée sur ce liquide, lorsque celui-ci est présent dans le récipient 25. Dans tous ces exemples, il est bien évident que le mode de réalisation utilise une pression P appliquée à l'entrée du récipient 25, néanmoins le système peut fonctionner de la même manière avec une dépression D appliquée à la sortie du récipient 25 ou une combinaison des deux.
Ces différents dispositifs de positionnement 1, 11, 21, ainsi que le quatrième dispositif 31 non encore décrit, sont tout à fait adaptés à l'utilisation dans une carte 40 bien représentée sur la figure 3, carte 40 qui permet de mener à bien des réactions biologiques multiples dans un consommable scellé, sans action au sein de la carte 40. Ainsi, c'est plutôt par l'intermédiaire d'une action extérieure sur ladite carte 40 que les échantillons liquides 2 d'un récipient 5, 15 ou 25 sont orientés vers un autre récipient 5, 15 ou 25, en vue soit de leur stockage soit de leur transfert ultérieur soit de leur miction avec un autre échantillon liquide ou solide présent dans un compartiment.
Sur cette figure 3, sont représentées trois chaînes de réaction 50 chacune constituée de deux dispositifs de positionnement 11 tels que représentés à la figure 2. On remarque la présence, entre l'entrée 54 et la sortie 55, de vannes 51 permettant selon l'ouverture ou la fermeture, le transfert des échantillons liquides 2, d'un récipient 15 vers un autre récipient 15 ou vers la sortie 55. Comme ce sera mieux expliqué par la suite, la présence de ces vannes n'est pas obligatoire. Dans un mode particulier de réalisation de l'un quelconque des dispositifs décrits, où il est nécessaire de chauffer un compartiment pour favoriser une réaction chimique ou biologique à des températures comprises par exemple entre 30 et 120 °C et avantageusement entre 40 et 95°C, la présence de vannes permet de limiter les phénomènes d'évaporation qui peuvent conduire à une modification du volume dans le compartiment induisant un chauffage non contrôlé des réactifs ou un problème de contamination dans un autre compartiment. Dans ce cas, il peut être avantageux de positionner des vannes y compris sur les dérivations. Sur la figure 4, une vue en coupe, selon A- A de la figure 3, montre que les deux récipients 15 situés dans le prolongement l'un de l'autre peuvent être positionnés sur des faces différentes de la carte 40. Ainsi, le premier récipient 15, situé à gauche, est ouvert sur sa face supérieure, alors que le second récipient 15, situé à droite, est ouvert sur sa face inférieure. Bien entendu, pour permettre le transfert des échantillons 2, il est nécessaire qu'un film soit collé sur chacune des faces de la carte 40, ces films sont référencés 56 d'un côté comme de l'autre de ladite carte 40.
La nature du film flexible peut varier en fonction de la nature de la carte d'analyse et des fluides testés notamment pour des raisons de compatibilité. Par exemple, un film polymère TPX (polyméthylepentène) ou BOPP (polypropylène bi- orienté) permet de réaliser des tests biologiques. La fixation de ces films peut être réalisée par collage (enduction de colle comme par exemple les colles silicones sur le film) ou par soudure. Un exemple de BOPP adhésif est fourni par la société BioMérieux Inc (St Louis, MO, USA) sous la référence 022004-2184. En terme de réalisation, la carte d'analyse est obtenue par usinage d'une matière plastique technique comme par exemple le polystyrène choc référence R540E de la société GOODFELLOW, compatible avec les liquides traités. Dans un mode de réalisation industriel, la carte pourrait être obtenu par moulage de précision, mais toutes autres méthodes de fabrication et notamment celles utilisées dans les techniques de semi-conducteur comme celles décrites dans la demande de brevet WO-A-97/02357 sont utilisables pour la fabrication de la carte d'analyse.
Sur chaque carte 40, il est donc possible d'avoir plusieurs dispositifs de positionnement 1, 11 ou 21 positionnés en série, les uns derrière les autres. Il est également possible d'avoir un certain nombre de chaînes de réaction 50 constituées par plusieurs dispositifs en série montés parallèlement, c'est ce qui est bien visible sur cette figure 3. Selon une variante de réalisation, il est également possible de mélanger les différents modes de réalisation de dispositifs de positionnement tels que représentés ci- dessus. Il est enfin possible également de faire varier le volume de chaque récipient 5, 15 ou 25 afin d'adapter les volumes transférés en fonction des réactions qu'il est nécessaire de réaliser par la suite. Ainsi lorsque l'échantillon que l'on souhaite isoler, pour pouvoir le déplacer par la suite, doit être d'un volume important, on utilise plutôt un volume de récipient correspondant au premier et troisième mode de réalisation alors qu'un volume plus faible, à section de canalisation identique, il sera nécessaire d'utiliser le second mode de réalisation de la figure 2. On peut également faire varier le volume de l'échantillon 2 en faisant varier la longueur et/ou le diamètre du récipient 5, 15 ou 25. Toutes les alternatives envisagées ci-dessus peuvent également prendre en ligne de compte le dispositif 31 selon le quatrième mode de réalisation.
Ce quatrième mode de réalisation est bien représenté sur les figures 9 à 11.
Sur la figure 9, on remarque une chaîne de réaction 52 sensiblement identique à l'une des chaînes de réaction 50 représentées sur les figures 3 et 4. L'un des dispositifs 31, qui constituent cette chaîne de réaction, est quant à lui mieux représenté sur la figure 10. A l'instar des trois premiers modes de réalisation, on remarque la présence d'une entrée 33 et d'une sortie 34.
Il y a de nombreuses originalités dans ce mode de réalisation entre autres le volume du récipient 35 qui n'est pas constitué par une canalisation, comme c'était le cas précédemment, mais par un compartiment dont le volume est nettement plus important. Ce mode de réalisation est plus adapté avec une carte positionnée sensiblement verticalement, de sorte que la gravité facilite le remplissage de récipient
35. Une autre différence importante réside dans la présence de la dérivation 36 et 37 constituée de deux parties dissemblables. La première partie 36 comporte un point d'intersection vis-à-vis de l'entrée 33 alors que la seconde partie 37 comporte un point d'intersection avec la sortie 34. Bien entendu, les deux parties de la dérivation 36 et 37 se relient l'une à l'autre au niveau d'un point d'intersection d'où part une canalisation d'évacuation 57 du surplus de l'échantillon liquide 2. Selon un mode préférentiel de réalisation, cette canalisation 57 est d'un diamètre identique à et est située dans le prolongement de la première partie de la dérivation 36.
Il est également possible d'associer le récipient 35 à un volume tampon tel que décrit précédemment. Le procédé de remplissage de ce quatrième mode de réalisation est donc sensiblement différent des trois modes de réalisation précédemment décrits. Si l'on se réfère maintenant à la figure 9, on comprend que l'échantillon liquide qui arrive par la gauche va être introduit dans le premier dispositif 31 et va remplir le récipient ou compartiment 35 jusqu'au niveau du point d'intersection entre la sortie 34 et la deuxième partie de la dérivation 37. Lorsque le liquide arrive à ce point d'intersection, la force à créer pour que l'échantillon 2 remonte la seconde partie de la dérivation 37 est beaucoup plus importante que l'effort à fournir pour évacuer l'échantillon par la première partie de la dérivation 36. De ce fait, le surplus dudit échantillon 2 va transiter par la canalisation d'évacuation 57, via la première partie de la dérivation 36, et va pouvoir remplir le second récipient 35 qui le suit. Il sera donc possible de cette manière, en envoyant sous une certaine pression dans un compartiment contenant un échantillon liquide 2, d'un volume plus important que le volume de l'ensemble des compartiments 35, de transférer ledit échantillon 2 dans différents dispositifs de positionnement 31 et ainsi d'obtenir une séparation équilibrée, c'est-à-dire d'un volume identique dans chacun desdits récipients 35. On remarque également, que la première partie de la dérivation 36 étant d'un diamètre sensiblement identique au canal constituant l'entrée 33, cette première partie 36 constitue au niveau du point d'intersection entre elle et ladite entrée 33, un moyen permettant de casser les bulles 38. On peut aussi obtenir une séparation déséquilibrée si les volumes des compartiments 35 sont différents en fonction du devenir réactionnel de chaque compartiment 35. Dans un mode de réalisation, le volume de l'échantillon à répartir est égal au volume total des compartiments 35. Dans un autre mode de réalisation, le volume de l'échantillon à répartir est supérieur au volume total des compartiments 35. Dans ce cas, la purge des lignes supérieures 36 et 57 peut être réalisée par l'application d'une variation de pression ou un autre moyen ou bien on peut prévoir un compartiment 35 faisant office de compartiment récepteur pour le surplus de liquide et situé en bout de la chaîne de réaction 52.
Comme décrit précédemment, il est possible de mélanger les différents modes de réalisation de dispositifs de positionnement 1, 1 1, 21 et 31, tels que représentés ci- dessus. Il est possible également de faire varier le volume de chaque récipient 5, 15, 25 ou 35 afin d'adapter les volumes transférés en fonction des réactions qu'il est nécessaire de réaliser par la suite.
Ainsi, lorsque l'analyse à effectuer sur l'échantillon que l'on souhaite isoler peut s'effectuer sur la totalité du volume de l'échantillon, on utilise plutôt les trois premiers modes de réalisation. Lorsque l'analyse à effectuer sur l'échantillon nécessite un aliquotage, c'est-à-dire une répartition équilibrée ou non de ce volume dans différents compartiments, on utilise plutôt le quatrième mode de réalisation. Ce cas se produit par exemple dans le cas d'analyse multiple pour un même échantillon comme la détermination simultanée de plusieurs pathogènes aussi bien en immunoessais que dans le diagnostic par sondes nucléiques. Il est possible d'utiliser ce dispositif pour isoler des volumes de liquide compris entre 1 et 5000 microlitres, avantageusement entre 5 et 2000 microlitres et préférentiellement entre 10 et 1000 microlitres.
On remarque également, que l'entrée 33 se prolonge au niveau du récipient 35 sous une forme particulière bien représentée sur la vue en coupe B-B de la figure 11.
Ainsi, l'entrée 33 est de dimension tout à fait normale. Néanmoins, entre cette entrée 33 et le récipient 35, il existe un moyen de drainage 39 de l'échantillon liquide 2 afin de l'orienter et de faciliter son transfert vers ledit récipient 35. Ce moyen 39 est constitué par une forme en biseau dont l'écartement par rapport au film 56 extérieur, qui cloisonne le dispositif 31, est sensiblement plus important au niveau du récipient 35 qu'au niveau de l'entrée 33. Cette distance assez faible entre le moyen 39 et le film 56 facilite l'orientation de l'échantillon liquide 2 par simple capillarité.
Comme sur la figure 5, il est possible de prévoir au fond du récipient 35, un canal de sortie 53 pour transférer l'échantillon positionné dans ledit récipient 35 vers un autre récipient afin d'y subir une réaction ou toute autre manipulation ou stockage. REFERENCES
1. Dispositif de positionnement selon le premier mode de réalisation
2. Echantillon liquide 3. Entrée du récipient 5
4. Sortie du récipient 5
5. Récipient
6. Dérivation reliant l'entrée 3 à la sortie 4
11. Dispositif de positionnement selon le deuxième mode de réalisation 13. Entrée du récipient 15
14. Sortie du récipient 15
15. Récipient
16. Dérivation reliant l'entrée 13 à la sortie 14 18. Moyen pour casser les bulles 21. Dispositif de positionnement selon le troisième mode de réalisation
23. Entrée du récipient 25
24. Sortie du récipient 25
25. Récipient
26. Dérivation reliant l'entrée 23 à la sortie 24 28. Moyen pour casser les bulles
31. Dispositif de positionnement selon le deuxième mode de réalisation
33. Entrée du récipient 35
34. Sortie du récipient 35
35. Récipient 36. Première partie de la dérivation reliant l'entrée 33 à la sortie 34
37. Seconde partie de la dérivation reliant l'entrée 33 à la sortie 34
38. Moyen pour casser les bulles
39. Moyen de drainage de l'échantillon 2
40. Carte comportant plusieurs chaîne 50 en parallèle 50. Chaîne de réaction comportant plusieurs dispositifs 1 1 en série
51. Vanne entre deux dispositifs 11 52. Chaîne de réaction comportant plusieurs dispositifs 31 en série
53. Canal de sortie
54. Entrée d'une chaîne de réaction 50
55. Sortie d'une chaîne de réaction 50 56. Film
57. Canalisation d'évacuation du surplus de l'échantillon D. Dépression subie par l'échantillon liquide 2 pour son déplacement P. Pression subie par l'échantillon liquide 2 pour son déplacement FI. Déplacement de l'échantillon liquide 2 sous l'action de la pression P F2. Déplacement de l'air au niveau de la dérivation 26 sous l'action de la pression P

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de positionnement (31) d'un échantillon liquide (2), déplacé par une variation de pression entre une entrée (33) et une sortie (34), un récipient (35) reliant l'entrée (33) et la sortie (34), caractérisé par le fait que l'échantillon (2) est stoppé automatiquement dans son déplacement dès que ledit échantillon (2), après avoir rempli le récipient (35), atteint le point d'intersection entre une dérivation (36 et 37) et ladite sortie (34), la dérivation (36 et 37) reliant directement ladite entrée (33) avec la sortie (34).
2. Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la dérivation (6, 16, 26 ou 36 et 37) est reliée à une entrée (3, 13, 23 ou 33) d'un autre récipient (5, 15, 25 ou 35), et que le nombre de récipients (5, 15, 25 et/ou 35) monté en série est au moins égal à deux.
3. Dispositif, selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le remplissage d'un récipient (5, 15, 25 ou 35) s'effectue par gravité.
4. Dispositif, selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la dérivation (6, 16, 26 ou 36 et 37) est d'une section transversale inférieure à la section transversale de l'entrée (3, 13, 23 ou 33) et/ou de la sortie (4, 14, 24 ou 34) sur tout ou partie de sa longueur.
5. Dispositif, selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le récipient (5, 15 ou 25) est constitué par un canal d'un diamètre sensiblement identique au diamètre de l'entrée (3, 13 ou 23) et/ou de la sortie (4, 14 ou 24).
6. Dispositif, selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le récipient (35) est constitué par un compartiment dont la section est supérieure au diamètre de l'entrée (33) et/ou de la sortie (34).
7. Dispositif, selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'un moyen (18, 28 ou 38), permettant de casser les bulles que l'échantillon liquide (2) pourrait créer, est présent entre l'entrée (13, 23 ou 33) et la dérivation (16, 26 ou 36 et 37).
8. Dispositif, selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le moyen (18, 28 ou 38), permettant de casser les bulles, est constitué d'un canal de section transversale strictement supérieure à la section transversale de la dérivation (16, 26 ou 36 et 37).
9. Dispositif, selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que chaque canal, constituant l'entrée (3, 13, 23 ou 33) et/ou la sortie (4, 14, 24 ou 34) et/ou chaque récipient (5, 15, 25 ou 35), est parcouru longitudinalement, en tout ou partie, par au moins un moyen de drainage (39) de l'échantillon liquide (2).
10. Dispositif, selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'au moins un des récipients (5, 15, 25 ou 35) est associé à un volume tampon.
1 1. Procédé d'utilisation d'un dispositif, selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 , dans lequel au moins deux récipients sont montés en série selon les caractéristiques suivantes : dispositif de positionnement (1, 1 1 ou 21) d'un échantillon liquide (2), déplacé par une variation de pression entre une entrée (3, 13 ou 23) et une sortie (4, 14 ou 24), un récipient (5, 15 ou 25) reliant l'entrée (3, 13 ou 23) et la sortie (4, 14 ou 24), caractérisé par le fait que l'échantillon (2) est stoppé automatiquement dans son déplacement dès que ledit échantillon (2) est présent dans le récipient, et n'est plus présent au niveau du point d'intersection entre une dérivation (6, 16 ou 26) et ladite entrée (3, 13 ou 23), la dérivation (6, 16 ou 26) reliant directement l'entrée (3, 13 ou 23) avec ladite sortie (4, 14 ou 24), le volume de chaque récipient est calculé en fonction de la répartition que l'on souhaite obtenir pour chaque chaîne de réaction en relation avec au moins un récipient.
12. Procédé, selon la revendication 11, caractérisé en ce que le volume de tous les récipients est identique.
PCT/FR2000/000579 1999-03-09 2000-03-09 Dispositif et procede de positionnement d'un liquide WO2000053319A1 (fr)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU32951/00A AU3295100A (en) 1999-03-09 2000-03-09 Device and method for positioning a liquid
CA002362733A CA2362733A1 (fr) 1999-03-09 2000-03-09 Dispositif et procede de positionnement d'un liquide
EP00910909A EP1159068A1 (fr) 1999-03-09 2000-03-09 Dispositif et procede de positionnement d'un liquide
JP2000603802A JP2002538481A (ja) 1999-03-09 2000-03-09 液体位置決め装置と方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9903033A FR2790683B1 (fr) 1999-03-09 1999-03-09 Dispositif et procede de positionnement d'un liquide
FR99/03033 1999-03-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2000053319A1 true WO2000053319A1 (fr) 2000-09-14

Family

ID=9543084

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2000/000579 WO2000053319A1 (fr) 1999-03-09 2000-03-09 Dispositif et procede de positionnement d'un liquide

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP1159068A1 (fr)
JP (1) JP2002538481A (fr)
AU (1) AU3295100A (fr)
CA (1) CA2362733A1 (fr)
FR (1) FR2790683B1 (fr)
WO (1) WO2000053319A1 (fr)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6607907B2 (en) 2000-05-15 2003-08-19 Biomicro Systems, Inc. Air flow regulation in microfluidic circuits for pressure control and gaseous exchange
US6615856B2 (en) 2000-08-04 2003-09-09 Biomicro Systems, Inc. Remote valving for microfluidic flow control
RU2483036C2 (ru) * 2007-11-20 2013-05-27 Аграна Штерке Гмбх Состав строительного материала

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5316364B2 (ja) * 2009-10-21 2013-10-16 日本電気株式会社 流体混合装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0282840A2 (fr) * 1987-03-17 1988-09-21 Becton, Dickinson and Company Dispositif à usage unique à utiliser pour des analyses chimiques, immunochimiques et microbiologiques
EP0674009A2 (fr) * 1994-03-14 1995-09-27 Becton, Dickinson and Company Procédé et dispositif d'amplification d'acide nucléique
EP0803288A2 (fr) * 1996-04-26 1997-10-29 Kyoto Daiichi Kagaku Co., Ltd. Dispositif et procédé pour l'analyse d'un échantillon

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0282840A2 (fr) * 1987-03-17 1988-09-21 Becton, Dickinson and Company Dispositif à usage unique à utiliser pour des analyses chimiques, immunochimiques et microbiologiques
EP0674009A2 (fr) * 1994-03-14 1995-09-27 Becton, Dickinson and Company Procédé et dispositif d'amplification d'acide nucléique
EP0803288A2 (fr) * 1996-04-26 1997-10-29 Kyoto Daiichi Kagaku Co., Ltd. Dispositif et procédé pour l'analyse d'un échantillon

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6607907B2 (en) 2000-05-15 2003-08-19 Biomicro Systems, Inc. Air flow regulation in microfluidic circuits for pressure control and gaseous exchange
US6615856B2 (en) 2000-08-04 2003-09-09 Biomicro Systems, Inc. Remote valving for microfluidic flow control
RU2483036C2 (ru) * 2007-11-20 2013-05-27 Аграна Штерке Гмбх Состав строительного материала

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002538481A (ja) 2002-11-12
FR2790683A1 (fr) 2000-09-15
CA2362733A1 (fr) 2000-09-14
FR2790683B1 (fr) 2001-05-11
EP1159068A1 (fr) 2001-12-05
AU3295100A (en) 2000-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3068515B1 (fr) Nouveau milieu filtrant pour l'obtention de plasma, dispositif et procédé de filtration associés
FR2813207A1 (fr) Carte reactionnelle et utilisation d'une telle carte
FR2496268A1 (fr) Dispositif autonome d'analyse simultanee et procede de mise en oeuvre
EP2350677B1 (fr) Dispositif de préparation et/ou de traitement d'un échantillon biologique
EP3085444B1 (fr) Dispositif microfluidique de contrôle d'écoulement d'un fluide
FR2760838A1 (fr) Circuit fluidique integre d'execution d'un processus de preparation ou d'analyse d'un echantillon de matiere fluide, son procede de fabrication et appareil d'exploitation de ce circuit
WO2009024678A2 (fr) Dispositif et procede pour la separation des composantes d'une suspension et en particulier du sang
EP2483689A2 (fr) Dispositif a usage unique pour la detection de particules d'interet, telles que des entites biologiques, systeme de detection comprenant ledit dispositif et procede de mise en oeuvre
EP2436446A1 (fr) Plaque à plusieurs chambres et son procédé de remplissage avec un échantillon liquide
WO2000053319A1 (fr) Dispositif et procede de positionnement d'un liquide
EP3877744B1 (fr) Dispositif microfluidique de preparation d'echantillons offrant une grande repetabilite
EP1515794A1 (fr) DISPOSITIF FLUIDIQUE PERMETTANT DE MANIERE THERMO-PNEUMATIQUE L'ISOLEMENT ET EVENTUELLEMENT L AGITATION DU CONTENU D&apo s;UNE CAVITE OPERATOIRE
CA2362739A1 (fr) Dispositif de pompage permettant de transferer au moins un fluide dans un consommable
EP1261426B1 (fr) Carte d'analyse et procede de sa mise en oeuvre
WO2000053318A1 (fr) Carte d'analyse dont le remplissage est associe a au moins un volume tampon
EP3653302B1 (fr) Dispositif de préparation d'un volume calibré de plasma sanguin
FR3109585A1 (fr) Plaquette de test et système de test biologique automatisé
BE1029778B1 (fr) Cassette destinée à contenir une puce microfluidique
FR2790685A1 (fr) Carte d'analyse dont le remplissage est associe a au moins un volume tampon
EP3939700B1 (fr) Système de récipient pour recevoir un échantillon de liquide
BE1029779B1 (fr) Accessoire pour platine d'un dispositif d'experimentation microfluidique et dispositif d'experimentation microfluidique
WO2010084273A1 (fr) Dispositif microfluidique, systeme et procede de mise en oeuvre
FR3102847A1 (fr) Dispositifs de cytocentrifugation
WO2003011463A1 (fr) Récipient perfectionne facilitant son vidage complet

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY CA CH CN CU CZ DE DK DZ EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MD MG MK MN MW MX NO NZ PL PT RO RU SD SE SG SI SK SL TJ TM TR TT UA UG US UZ VN YU ZA ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GH GM KE LS MW SD SL SZ TZ UG ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE BF BJ CF CG CI CM GA GN GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2362733

Country of ref document: CA

Ref country code: CA

Ref document number: 2362733

Kind code of ref document: A

Format of ref document f/p: F

ENP Entry into the national phase

Ref country code: JP

Ref document number: 2000 603802

Kind code of ref document: A

Format of ref document f/p: F

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 32951/00

Country of ref document: AU

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2000910909

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 09936076

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2000910909

Country of ref document: EP

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: 8642

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 2000910909

Country of ref document: EP