WO2004000449A1 - Dispositif fluidique permettant de maniere thermo-pneumatique l'isolement et eventuellement l'agitation du contenu d'une cavite operatoire - Google Patents

Dispositif fluidique permettant de maniere thermo-pneumatique l'isolement et eventuellement l'agitation du contenu d'une cavite operatoire Download PDF

Info

Publication number
WO2004000449A1
WO2004000449A1 PCT/FR2003/001946 FR0301946W WO2004000449A1 WO 2004000449 A1 WO2004000449 A1 WO 2004000449A1 FR 0301946 W FR0301946 W FR 0301946W WO 2004000449 A1 WO2004000449 A1 WO 2004000449A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
liquid
chambers
interest
trapping
chamber
Prior art date
Application number
PCT/FR2003/001946
Other languages
English (en)
Inventor
Yves Fouillet
Patrick Pouteau
Nicolas Sarrut
Dominique Masse
Frédéric Ginot
Original Assignee
bioMérieux
Commissariat A L'energie Atomique
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 bioMérieux, Commissariat A L'energie Atomique filed Critical bioMérieux
Priority to JP2004514986A priority Critical patent/JP2005530608A/ja
Priority to EP03760784A priority patent/EP1515794A1/fr
Priority to AU2003253079A priority patent/AU2003253079A1/en
Priority to US10/518,343 priority patent/US20050196328A1/en
Publication of WO2004000449A1 publication Critical patent/WO2004000449A1/fr

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
    • B01F31/65—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms the materials to be mixed being directly submitted to a pulsating movement, e.g. by means of an oscillating piston or air column
    • 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
    • B01L3/502738—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 integrated valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/30—Micromixers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15C—FLUID-CIRCUIT ELEMENTS PREDOMINANTLY USED FOR COMPUTING OR CONTROL PURPOSES
    • F15C1/00—Circuit elements having no moving parts
    • F15C1/02—Details, e.g. special constructional devices for circuits with fluid elements, such as resistances, capacitive circuit elements; devices preventing reaction coupling in composite elements ; Switch boards; Programme devices
    • F15C1/04—Means for controlling fluid streams to fluid devices, e.g. by electric signals or other signals, no mixing taking place between the signal and the flow to be controlled
    • 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
    • B01L2200/0605—Metering of fluids
    • 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
    • B01L2400/0442—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces thermal energy, e.g. vaporisation, bubble jet
    • 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
    • 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
    • B01L2400/0688—Valves, specific forms thereof surface tension valves, capillary stop, capillary break

Definitions

  • the present invention relates to a fluidic device comprising or associated with an operating cavity of the reactor type, allowing, without any mechanical or moving part, on the one hand to isolate the contents of said cavity, and on the other hand to isolate with agitation. of the contents of this cavity.
  • the invention relates to a fluidic device of the microfluidic type, usable by way of example in systems or device of the "laboratory on chip” type (in English "lab-on-a-chip”).
  • microfluidics is a developing technical field. To simplify, it is a question of treating liquids, gases, and solids if necessary, in devices or structures whose volume unit is between 1 nano liter and 1 microliter. On this scale, it is therefore required or preferred to exclude any part of the mechanical type, in particular with a moving part, and by way of example the thermo-pneumatic is retained as the actuation or motor principle, in particular for the circulation of liquid in such systems.
  • valves or valves As regards first of all valves or valves, or more generally means allowing any control of the flow rate of a liquid, various solutions using gas or vapor microbubbles have been proposed.
  • a fluidic device has been described making it possible to form and transport predetermined volumes of a liquid.
  • a fluid section comprising, in series, a reserve chamber, a first storage cavity, a portion of capillary conduit, and a second storage cavity.
  • the reserve chamber and the two storage cavities are in communication with an external pressure source.
  • the portion of capillary conduit is filled with liquid, through the first storage cavity, and stopping at the second storage cavity; the portion of capillary conduit between the two storage cavities defines the predetermined volume of liquid,
  • the liquid is returned to the reserve chamber, by isolating the predetermined volume of liquid between two menisci situated respectively at the level of the two storage cavities, - by increasing the pressure in the first storage cavity, the predetermined and isolated volume of liquid is transferred beyond and through the second storage cavity.
  • a microfluidic device consisting of an arrangement of capillary conduits, comprising different capillary valves, without moving part, each arranged to generate an overpressure at the interface between a control gas and a liquid of interest, or meniscus.
  • a control gas By external control of the control gas, to or from the fluidic device, at the level of the various capillary valves, it is possible to circulate, or "pump", the liquid of interest according to any predetermined process.
  • a microfluidic device has been described making it possible to dispense predetermined volumes of a liquid of interest, from a single inlet conduit, thanks to an external source gas, injected into said device to move said predetermined volumes.
  • the present invention relates specifically to the following function, namely the isolation in an operating cavity of a volume of liquid filling it, possibly with agitation of said volume in said cavity.
  • the object of the present invention is to achieve this function with particularly simple fluidic means.
  • a fluidic device arranged from one or more components, for example from a support comprises: - an operating cavity
  • conduits for example inlet and outlet of a liquid of interest, communicating with the operating cavity, respectively by means of two bodies without moving part, of the valve type, allowing the control of the cavity operating - two trapping chambers for a gas, for example air, communicating only and respectively with the two conduits, by two separate connection channels respectively of the two said conduits
  • an inlet or outlet conduit and a connecting channel with a trapping chamber communicate, directly or indirectly, with the same member without moving part, of the valve type, placed on the operating cavity.
  • a said connecting channel is connected to an inlet or outlet conduit, for example by means of an expansion chamber, as described or defined below.
  • the conduits considered by the present invention are capillary, in the sense that, with respect to a predetermined liquid, they are capable of containing the latter according to a certain height against gravity.
  • such conduits have a section whose transverse dimension (or diameter) does not exceed 1.5 mm, for example of the order of 500 ⁇ m.
  • a "cavity” or “chamber” When, according to the present invention, a “cavity” or “chamber” is envisaged, the shape and / or the dimensions of the latter differentiate it from a duct, in the sense that by following a dimension, for example in the direction liquid circulation, or the other dimensions of the cavity or chamber are greater than that, for example transverse, of a conduit.
  • a device constitutes, by means of the trapping chambers, a thermo-pneumatic system, in the sense that only thermal actuations make it possible to control the pressure and / or the volume of the gas in the trapping chambers.
  • the device comprises, on either side of the operating cavity, two isolation means disposed respectively on the two conduits, for example inlet and outlet, each arranged to take two positions, namely a position establishing a communication of a said conduit with the outside, and another position isolating said conduit from the outside.
  • two isolation means disposed respectively on the two conduits, for example inlet and outlet, each arranged to take two positions, namely a position establishing a communication of a said conduit with the outside, and another position isolating said conduit from the outside.
  • a device comprises two expansion chambers each disposed between said operating cavity and each conduit, each chamber communicating on one side with said conduit by a first capillary valve with no moving part, opposing any liquid passage capillary, opposing any liquid passage to said chamber, and on the other side with said cavity by a second capillary valve, opposing any liquid passage to said chamber.
  • each connecting channel each connect a trapping chamber with an expansion chamber.
  • each expansion chamber constitutes the junction between an inlet or outlet conduit and a connecting channel with a trapping chamber, on each side of the operating cavity.
  • the means for controlling the pressure and / or the volume of the gas in one and / or the other trapping chamber are: - two hot sources in heat exchange relationship with the two trapping chambers respectively, - or one only hot source, in heat exchange relationship with the two trapping chambers.
  • hot source any source capable of delivering and / or receiving heat.
  • Each of these hot springs can be a resistance integrated on the cover of the fluidic device, for example a platinum resistance produced by photolithography, on a glass cover, aligned opposite one or the other of the trapping when assembling the cover with the support.
  • This resistance can be of the order of 25 to 50 ohms.
  • Each of these hot sources can be an emitter of radiation, for example infrared radiation, capable of being absorbed by the gas present in the trapping chambers.
  • FIG. 1 schematically represents a fluidic device in accordance with the present invention
  • Figures 2 and 3 show, still schematically, two phases of use of the device according to Figure 1, to isolate or confine a volume of a liquid of interest in the operating cavity, belonging to said device
  • - Figures 4 to 6 show schematically respectively three embodiments of any capillary valve belonging to a device according to the invention, and by way of example disposed at the junction between a connecting channel and an expansion chamber belonging to the device according to FIG. 1;
  • FIG. 7 and 8 respectively represent two phases of use of the device shown in Figure 1, to agitate the contents of the operating cavity belonging to said device.
  • FIG. 9 to 11 show another embodiment called “threshold", of an expansion chamber belonging to a device according to Figure 1, Figures 9 to 11 schematically and respectively representing three phases of thermal control d 'such an expansion chamber;
  • FIG. 12 shows an embodiment of the operating cavity of a fluidic device according to the present invention
  • FIG. 14 represents a device according to the present invention, modified to implement the immunoassay format shown diagrammatically in FIG. 13.
  • a device according to the invention is produced by means of micro-technologies, making it possible to obtain, in any flat support, for example a hollow structure represented schematically on a large scale in FIG. 1.
  • micro-technologies one can cite chemical etching or with a plasma of a silicon or glass support, machining, hot molding ("hot-embossing"), and injection or ablation by laser beam d 'a flat support, for example plastic, such as polycarbonate.
  • hot-embossing hot molding
  • injection or ablation by laser beam d 'a flat support for example plastic, such as polycarbonate.
  • the hollow structure defines in the support (12) a fluidic device (1) comprising:
  • the two connecting channels (91, 92) each connecting a trapping chamber (81) or (82) with an expansion chamber (61) or (62), - two capillary valves (101) and (102) such as defined above, by which the connecting channels (91, 92) communicate respectively with the corresponding expansion chambers (61) and (62), these two capillary valves opposing any liquid passage towards the trapping chambers (81 ) and (82) respectively, - two isolation means (201 and 202), disposed respectively on the two conduits (41 and 42), on either side of the operating cavity (3), each arranged to take two positions, namely an open position establishing communication of a said conduit with the outside, and a closed position isolating said conduit from the outside.
  • capillary valve By “capillary valve”, and by reference by way of example to the valve represented in an enlarged manner under the reference (71) in FIG. 3, is meant a valve without moving part, constituted by a capillary type restriction, opposing at any liquid passage in a given direction, for example towards the expansion chamber (61) relating to the valve (71), in FIG. 3.
  • a capillary valve is arranged to generate an interface between a gas, for example residual air, and a liquid, for example the liquid of interest, interface called in meniscus practice, the latter generating an overpressure generally opposing any liquid passage beyond the valve, of course below a given pressure, or pressure threshold.
  • the obtaining and the reproducibility of such a meniscus depend on many factors, among which may be mentioned: - the geometry of the edges or walls at which the meniscus is obtained,
  • any appropriate treatment of the latter for example of the hydrophobic or hydrophilic type, being in particular capable of modifying the above-mentioned properties. -vis liquid.
  • the operating cavity (3) constitutes for example a micro-reactor, having a volume of the order of 0.1 ⁇ l, the expansion chambers (61) and ( 62) having a volume of the order of 0.03 ⁇ l, as well as the trapping chambers (81) and (82) having a volume of the order of 0.03 ⁇ l to 0.15 ⁇ l.
  • a fluidic device 1 as described above is also suitable (but not shown) for working in a technical environment providing it:
  • a source of pressure or load at the inlet of the device, for example in the duct (41), generally greater than the outlet pressure, for example in the duct (42), and this by any appropriate means, such as that a height of liquid higher than the height of liquid at the outlet of said device, for example in the case of filling under pressure, or by a syringe, itself mounted on a syringe pump.
  • a device During the active operating phase of a device according to the invention, that is to say the isolation of the operating cavity filled with the liquid of interest, with or without agitation, said device is isolated from the outside by means 201 and 202, in the closed position, and constitutes a closed system in heat exchange with the sources 21 and / or 22.
  • the geometry and the size of the fluidic device (1) the person skilled in the art will retain and adjust numerous parameters, in order to obtain stable and reproducible operation of said device. These parameters include: - the wettability of the liquid or liquids used relative to the internal surface of the device, considered in particular by its geometry and its surface characteristics,
  • the shape of the operating cavity (3) can be optimized depending on the intended application.
  • the capillary shape, shown in Figure 12 may be of interest for certain chemical reactions; this form appears to be suitable for good stirring of the liquid of interest, in order to obtain a more homogeneous or more complete reaction.
  • the previously described device is now used to isolate or confine the contents of an operating cavity (3), according to the operation described below.
  • the device (1) is empty, and the isolation means
  • Figures 4 to 6 describe different possible forms of capillary valve.
  • Figures 4 and 5 illustrate a narrowing of the capillary section in the case of a wetting liquid. Conversely, in the case of a non-wetting liquid, it is a widening of the section of the capillary which allows blocking of the meniscus at the level of the valve (cf. FIG. 6).
  • the capillary valve (101) or (102) can be arranged according to one of the embodiments shown schematically in Figures 4 and 5 respectively.
  • a baffle (95) is arranged obliquely at the base of the connecting channel (91) and (92), directed towards the corresponding trapping chamber (81) or (82).
  • a restriction is provided at the base of the connecting channel (91) or (92).
  • the state of the device shown in FIG. 2 is therefore obtained, in which the conduits (41) and (42), the expansion chambers (61, 62) and the operating cavity (3 ) are met.
  • the device is then isolated, by placing the isolation means (201 and 202) in the closed position, as shown in FIG. 3.
  • the residual gas in the two trapping chambers (81) and (82) is brought to a so-called isolation temperature, higher than the previously called filling temperature, in order to bring the pressure in the trapping chambers (81) and ( 82) at a value sufficient to completely evacuate the liquid of interest from the two expansion chambers (61) and (62), by the two conduits (41) and (42) respectively. Consequently, the expansion chambers (61) and (62) are filled with two bubbles of residual gas, isolating the operating cavity (3), from any leakage of the liquid of interest, and / or of any diffusion of the particles contained in said liquid of interest, towards the conduits (41) and (42), or from said conduits (41) and (42) towards said cavity (3).
  • particle means any discrete element, for example an element carrying biological information, such as an electrically charged, magnetic, or non-magnetic particle, supporting a biological molecule.
  • This isolation step can be carried out in different ways:
  • the trapping chambers (81) and (82) are dimensioned so as to initially contain a volume of the residual gas, which, heated to the so-called isolation temperature, completely or partially occupies the expansion chambers ( 61) and (62) respectively. Furthermore, these same chambers (81) and (82) have a compensating role, when the liquid rises naturally towards them, when the device cools, to a temperature possibly lower than the filling temperature. As soon as the temperature increases, the liquid returns, without capture inside the chambers (81) and (82), to the expansion chambers (61) and (62) respectively.
  • the use of the fluidic device (1) for the purpose of isolating or confining an operating cavity (3), described above, can be made without expansion chambers (61) and (62).
  • thermodynamic of the device it is therefore possible to isolate a reaction mixture against the diffusion towards the outside of any particles or species which it contains. Thanks to this confinement, the concentration of the reaction mixture is not modified, which may be essential for the yield and the integrity of the reaction carried out.
  • the two expansion chambers (61) and (62) are substantially identical, in particular in volume
  • - the two trapping chambers (81) and (82) are substantially identical, in particular in volume
  • the two trapping chambers (81) and (82) are heated locally and independently thanks to the hot springs (21, 22) respectively.
  • the operating cavity (3) is filled and the two expansion chambers (61) and (62), retaining the residual gas in the two trapping chambers (81) and (82), at a predetermined temperature, previously called filling.
  • the device is therefore in the state shown schematically in FIG. 2.
  • the device (1) is isolated with the means (201 and 202) in the closed position.
  • the temperature of the residual gas in one (81) and in the other (82) of the trapping chambers is increased to a reference temperature; this increase in temperature in the chambers (81) and (82) is preferably simultaneous.
  • the reference temperature in the trapping chamber (82) has a high value, greater than the so-called low value, in the other trapping chamber (81). Due to this difference in reference temperatures, respectively in the chambers (81) and (82), the expansion chamber (62) is completely filled with a bubble of the residual gas, while the expansion chamber (61 ) is partially filled with the same residual gas.
  • the volume of liquid of interest displaced has flowed to the inlet (41) and / or outlet (42) conduits. If necessary, the residual gas present in the trapping chamber (81) can be heated, then the residual gas present in the trapping chamber (82), which facilitates the evacuation of the liquid towards the outlet conduit (42).
  • the operations described above can be generated an integer number of times, to generate oscillations of the discrete portion (20) on either side of the operating cavity (3). These oscillations can be obtained at frequencies from 0.5 Hz to 25 Hz. They can be caused over a period of the order of an hour, corresponding to the duration of the chemical (or other) reaction in the operating cavity ( 3).
  • the fluidic device (1) according to FIG. 1 can be used, to isolate or confine and stir all or part of a liquid of interest at the level of the operating cavity (3), according to the following operating steps: a) beforehand, by circulation of the liquid of interest, from an inlet conduit (41) to the other outlet conduit (42), the operating cavity (3) and the expansion chambers ( 61, 62), retaining a residual gas in the two trapping chambers (81, 82), b) after circulation of the liquid of interest, the residual gas is brought in the two trapping chambers, to a temperature called isolation, to bring the pressure in said trapping chambers to a value called equilibrium pressure, sufficient to evacuate all or part of the liquid of interest from the two expansion chambers (61, 62) by at least one of the two conduits ( 41, 42), and fill all or part of said chambers with two bubbles of the residual gas, isolating the operating cavity from any leakage of the liquid of interest and / or from any diffusion of the particles contained in said liquid interest towards said conduits (41, 42),
  • the pressure obtained in step (d) is the equilibrium pressure.
  • steps (c) and (d) are repeated.
  • the operations described above can be generated an integer number of times, to generate oscillations of the discrete portion (20) on either side of the operating cavity (3), through the latter, the residual gas being compressed in each direction, or in the expansion chamber (62) or in the expansion chamber (61), and exerting each time a return action in the opposite direction.
  • a stirring function is obtained, but also an isolation function, since the volume of the liquid of interest, present in the operating cavity (3 ) is isolated, with the discrete portion (20) of the same liquid, generally representing a few% of the volume of the operating cavity (3).
  • the capillary valves (71, 72, 51, 52, 101 and 102) play exactly the same role in the agitation function as in the pure isolation function.
  • the residual gas is compressed, without being able to flow, either towards the inlet duct (41) or towards the outlet duct (42).
  • the residual gas can play a damping role in the agitation function described above.
  • the proportion (20) of the liquid of interest is determined by the association of the geometry of the expansion chambers (61) and (62), and the choice of the so-called stirring temperatures previously exposed. As shown in Figures 9-11, the expansion chambers (61) and (62), and the choice of the so-called stirring temperatures previously exposed. As shown in Figures 9-11, the expansion chambers
  • (61) or (62) can have a predetermined geometry, in order to obtain a so-called "threshold" structure.
  • each expansion chamber (61) or (62) comprises, in the direction of the operating cavity (3), two successive narrowing A and B, towards diameters or sections respectively smaller than one another. Consequently, from a complete filling of the expansion chamber (61) according to FIG. 9, in order to pass to a complete evacuation, it is necessary to increase the temperature in a non-linear manner, according to two stages or thresholds, taking into account the increase in the capillary force from one narrowing to the other, at the interface or meniscus between the liquid of interest and the residual gas. These allow a discrete volume variation, or in stages, and therefore a more flexible thermal control of the fluidic device according to the invention, either in isolation, or in agitation or both.
  • the agitation previously described with reference to Figures 7 and 8 can be obtained with amplitudes and frequencies previously selected. It intervenes locally in the device, and does not require the introduction of particles or other means, since only the residual gas, trapped passively during filling with the liquid of interest is the only means used for this purpose, and this on the periphery or outside of the isolated liquid of interest.
  • a fluidic device as previously described or defined is particularly well suited for the implementation of a method, of ELISA or ELOSA type, for determining a target species, or analyte, described schematically below with reference to the figure 13.
  • the method comprises the following steps: a) there is a support (Mi) functionalized with the first ligand (Li) placed by example in liquid medium, in an incubation chamber (not shown), b) always in liquid medium, in the incubation chamber, the functionalized support (Mi, L1) is brought into contact, successively or simultaneously, l target species (C) or ana lyte, and the second labeled ligand (L 2 , E), to obtain a complex 300 associating the support (Mi), the first ligand (Li), the target species (C) and the second labeled ligand (L 2 , E ), c) there is, for example in a liquid medium or in contact with a liquid medium, another support (M 2 ) functionalized 303 with a third ligand (L 3 ), capable of binding to the target species (C), d) the complex 300 is associated in an oriented manner, to separate a conjugate 301 associating the target species (C) and the second label
  • This generally defined process of the immunoassay type can be subject to various adaptations or supplements, in particular depending on the analyte (C), or the device allowing its implementation.
  • the third ligand (L 3 ) can be identical to or different from the first ligand (Li)
  • step e) can be carried out in an identical or different enclosure from the incubation enclosure, making it possible to obtain the intial complex 300,
  • the support (M1) and / or the other support (M2) may be in divided form, for example of particles, which may contain or contain, if necessary, a magnetic material,
  • a fraction enriched in complex 300 is separated from the liquid medium obtained, after contacting,
  • step (b) various washes can be carried out, on the one hand to remove the second labeled ligand (L2, E) in excess, and on the other hand to remove this same reagent, weakly adsorbed , functionalized support (Mi, Li),
  • target species or “analyte” means any entity, in particular biological, that we want to determine, that is to say detect qualitatively and / or quantitatively; by way of example, it is an antibody or an antigen, or also a polynucleotide;
  • ligand means any entity capable of binding, for example specifically, by weak bonds, for example of hydrogen type, with a site, called ligation, belonging to the target species; it is for example an antibody or an antigen, or also a polynucleotide, partly complementary to a target polynucleotide;
  • support is meant any substrate, in divided or undivided form, generally having an inert nature with respect to the analyte and / or a ligand, making it possible by functionalization to attach an editorial entity, for example a ligand;
  • the operating cavity 12 comprises, in the form of filling in the manner of a chromatography column, particles 303 as defined above, that is to say the support (M 2 ) functionalized with the third ligand (L 3 ), - a means 307, for example of heating, of oriented dissociation is arranged in relation to the conduit entry 41, at the exit of the incubation enclosure 305, and this so as to allow the dissociation of the complex 300, previously defined, between the support (Mi) the first ligand (Li), and the target species (C), and the second labeled ligand (Mi, L 2 ); this means 307 can be associated, where appropriate, with a means for concentrating complex "300,
  • a means 308 for retaining particles for example of the magnetic type, is disposed downstream of the dissociation means 307, still in relation to the inlet conduit 41, for retaining the particles of the functionalized support 302, dissociated from the complex 300 .
  • the conjugate 301 can circulate towards the operating cavity 3, and bind in the latter with the particles of the functionalized support 303 (M 2 , L 3 )

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Mixers With Rotating Receptacles And Mixers With Vibration Mechanisms (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

Dispositif fluidique (1) agencé à partir d'un ou plusieurs composants, par exemple à partir d'un support (12), comprenant : une cavité opératoire (3), au moins deux conduits (41, 42), par exemple d'entrée (41) et de sortie (42) d'un liquide d'intérêt, communiquant avec la dite cavité opératoire (3), au moins deux organes (51, 52) sans pièce mobile, du type vanne, pour le contrôle de ladite une cavité caractérisé en ce que le dispositif comprend en outre deux chambres de piégeage (81, 82) d'un gaz, par exemple de l'air, communiquant uniquement et respectivement avec les deux conduits (41, 42) par deux canaux de liaison (91, 92) respectivement, en relation d'échange thermique chacune avec une source chaude (21, 22).

Description

Dispositif fluidique permettant de manière thermo-pneumatique l'isolement et éventuellement l'agitation du contenu d'une cavité opératoire
La présente invention concerne un dispositif fluidique comprenant ou associé à une cavité opératoire du type réacteur, permettant, sans aucune pièce mécanique ou mobile, d'une part l'isolement du contenu de ladite cavité, et d'autre part l'isolement avec agitation du contenu de cette cavité.
Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif fluidique du type micro-fluidique, utilisable à titre d'exemple dans des systèmes ou dispositif du type "laboratoire sur puce" (en anglais "lab-on-a-chip"). Aujourd'hui, aux fins de différentes applications médicales, pharmaceutiques, biologiques et chimiques, la micro-fluidique est un domaine technique en développement. En simplifiant, il s'agit de traiter des liquides, gaz, et solides le cas échéant, dans des dispositifs ou structures dont l'unité de volume est comprise entre 1 nano litre et 1 microlitre. A cette échelle, il est en conséquence requis ou préféré d'exclure toute pièce du type mécanique, en particulier avec pièce mobile, et à titre d'exemple la thermo-pneumatique est retenue comme principe d'actionnement ou moteur, en particulier pour la circulation de liquide dans de tels systèmes.
Les principales fonctions requises à une échelle bien supérieure pour traiter des liquides et des gaz ont été conçues et développées pour être adaptées à l'échelle micro-fluidique.
S'agissant tout d'abord des valves ou vannes, ou plus généralement des moyens permettant tout contrôle du débit d'un liquide, différentes solutions mettant en œuvre des microbulles de gaz ou vapeur ont été proposées. On se référera à titre d'exemple aux publications suivantes :
A) Y.S-Leung Ki, M.Kharouf, HTG Van Lintel, M. Haller, Ph. Renaud, Bubble Engineering Valving applications, IEEE-EMBS, 200,390-393 B) Alexandros P.Papavasilliou, Doran Liepmann, Albert P. Pisano,
Electrolysis-Bubble Actuated Gâte Valve, Solid-State Sensor and Actuator Workshop, 2000, 48-51 S'agissant de la fonction pompage d'un liquide et plus généralement de l'augmentation de la pression d'un dit liquide, on citera à titre d'exemple les publications suivantes :
C) Jr-Hing Tsai et Liwei Lin, A thermal bubble actuated micro nozzle-diffuser pump, 14th IEEE Inter.Conf. On MEMS 2001 , 409-412
D) K. Handique, D.T. Burke, C.H. Mastrangelo, and MA Burns, On-Chip thermopneumatic pressure for discrète drop pumping, Analytical chemistry, Vol.73, n°8, 2001 , 1831-1838 ; cf. US-C-6 130 098 et US-A 2002/01 0492 S'agissant encore du mélange de deux composants, et par exemple de deux liquides, on se référera à l'ouvrage suivant :
E) Wolfgang Ehrfeld, Wolker Hessel, Holger Lowe, Microreactors, New Technology for Modem Chemistry, Wiley-VCH, 2000,41-83.
Conformément à US-C-6 193 471 , on a décrit un dispositif fluidique permettant de former et transporter des volumes prédéterminés d'un liquide. A cette fin, selon un mode d'exécution décrit par référence à la figure 7, on dispose d'une section fluidique comprenant, en série, une chambre de réserve, une première cavité de stockage, une portion de conduit capillaire, et une deuxième cavité de stockage. La chambre de réserve et les deux cavités de stockage sont en communication avec une source extérieure de pression. Pour former et transporter un volume prédéterminé de liquide :
- à partir de la chambre de réserve, on remplit en liquide la portion de conduit capillaire, au travers de la première cavité de stockage, et en s'arrêtant à la deuxième cavité de stockage ; la portion de conduit capillaire entre les deux cavités de stockage définit le volume prédéterminé de liquide,
- en augmentant la pression dans la première cavité de stockage, on retourne le liquide dans la chambre de réserve, en isolant le volume prédéterminé de liquide entre deux ménisques situés respectivement au niveau des deux cavités de stockage, - en augmentant la pression dans la première cavité de stockage, le volume prédéterminé et isolé de liquide se trouve transféré au-delà et au travers de la deuxième cavité de stockage.
Conformément à US-C-6 193 471 , la formation et le transport d'un volume isolé de liquide sont obtenus par le contrôle différencié par l'extérieure d'une pression, respectivement dans la chambre de réserve et dans les cavités de stockage, ces moyens de contrôle, particulièrement complexes, étant représentés par exemple par référence aux figures 13 et 14.
Conformément à US-C-4 676 274, on décrit un dispositif micro- fluidique constitué par un arrangement de conduits capillaires, comportant différents clapets capillaires, sans pièce mobile, agencés chacun pour générer une surpression à l'interface entre un gaz de contrôle et un liquide d'intérêt, ou ménisque. Par le pilotage extérieur du gaz de contrôle, vers ou hors du dispositif fluidique, au niveau des différents clapets capillaires, on peut faire circuler, ou "pomper", le liquide d'intérêt selon tout processus préétabli. Conformément à US-C-6 117 396, on a décrit un dispositif micro- fluidique permettant de distribuer des volumes prédéterminés d'un liquide d'intérêt, à partir d'un seul et même conduit d'entrée, grâce à une source externe de gaz, injecté dans ledit dispositif pour déplacer lesdits volumes prédéterminés. Dans un dispositif micro-fluidique du type de ceux précédemment définis ou décrits, la présente invention concerne spécifiquement la fonction suivante, à savoir l'isolement dans une cavité opératoire d'un volume de liquide remplissant celle-ci, éventuellement avec agitation dudit volume dans ladite cavité. La présente invention a pour objet de réaliser cette fonction avec des moyens fluidiques particulièrement simples.
A cette fin, un dispositif fluidique selon la présente invention, agencé à partir d'un ou plusieurs composants, par exemple à partir d'un support comprend : - une cavité opératoire
- au moins deux conduits, par exemple d'entrée et de sortie d'un liquide d'intérêt, communiquant avec la cavité opératoire, respectivement par l'intermédiaire de deux organes sans pièce mobile, du type vanne, permettant le contrôle de la cavité opératoire - deux chambres de piégeage d'un gaz, par exemple de l'air, communiquant uniquement et respectivement avec les deux conduits, par deux canaux de liaison distincts respectivement des deuxdits conduits
- des moyens d'échange thermique avec l'une et/ou l'autre chambre de piégeage, afin de contrôle la pression du gaz dans l'une et/ou l'autre dite chambre de piégeage. Par conséquent, selon la présente invention, de part et d'autre de la cavité opératoire, un conduit d'entrée ou sortie et un canal de liaison avec une chambre de piégeage communiquent, directement ou indirectement, avec un même organe sans pièce mobile, du type vanne, disposé sur la cavité opératoire. Autrement dit, undit canal de liaison se trouve branché sur un conduit d'entrée ou sortie, par exemple par l'intermédiaire d'une chambre d'expansion, comme décrit ou défini ci-après.
A titre d'exemple, les conduits considérés par la présente invention sont capillaires, au sens où, vis-à-vis d'un liquide prédéterminé, ils sont susceptibles de contenir ce dernier selon une certaine hauteur à encontre de la gravité. A titre d'illustration, de tels conduits ont une section dont la dimension transversale (ou diamètre) n'excède pas 1 ,5 mm, par exemple de l'ordre de 500 μm.
Lorsque, selon la présente invention, on envisage une "cavité", ou "chambre", la forme et/ou les dimensions de celle-ci la différencient d'un conduit, au sens où en suivant une dimension, par exemple dans le sens de circulation du liquide, la ou les autre dimensions de la cavité ou chambre sont supérieures à celle, par exemple transversale, d'un conduit.
Un dispositif selon la présente invention constitue, par l'intermédiaire des chambres de piégeage, un système thermo-pneumatique, au sens où seuls des actionnements thermiques permettent de contrôler la pression et/ou le volume du gaz dans les chambres de piégeage.
Préférentiellement, le dispositif comprend, de part et d'autre de la cavité opératoire, deux moyens d'isolement disposés respectivement sur les deux conduits, par exemple d'entrée et de sortie, agencés chacun pour prendre deux positions, à savoir une position établissant une communication d'undit conduit avec l'extérieur, et une autre position isolant ledit conduit de l'extérieur. En isolant le dispositif vis-à-vis de l'extérieur, grâce aux deux moyens d'isolement en position fermée, ledit dispositif devient un système thermo- dynamique fermé, en particulier vis-à-vis du gaz qu'il contient, piégé dans les chambres de piégeage.
Préférentiellement, un dispositif selon la présente invention comprend deux chambres d'expansion disposées chacune entre ladite cavité opératoire et chaque conduit , chaque chambre communiquant d'un côté avec ledit conduit par un premier clapet capillaire sans pièce mobile, s'opposant à tout passage liquide capillaire, s'opposant à tout passage liquide vers ladite chambre, et de l'autre côté avec ladite cavité par un second clapet capillaire, s'opposant à tout passage liquide vers la dite chambre.
A titre d'exemple, les deux canaux de liaison relient chacun une chambre de piégeage avec une chambre d'expansion. Et chaque chambre d'expansion constitue la jonction entre un conduit d'entrée ou sortie et un canal de liaison avec une chambre de piégeage, de chaque côté de la cavité opératoire.
Les moyens de contrôle de la pression et/ou du volume du gaz dans l'une et/ou l'autre chambre de piégeage sont : - deux sources chaudes en relation d'échange thermique avec respectivement les deux chambres de piégeage, - ou une seule source chaude, en relation d'échange thermique avec les deux chambre de piégeage.
Par "source chaude", on entend toute source susceptible de délivrer et/ou recevoir de la chaleur.
Chacune de ces sources chaudes peut être une résistance intégrée sur le capot du dispositif fluidique, par exemple une résistance en platine réalisée par photolithographie, sur un capot en verre, alignée en vis-à-vis de l'une ou l'autre chambres de piégeage lors de l'assemblage du capot avec le support. Cette résistance peut être de l'ordre de 25 à 50 ohms.
Chacune de ces sources chaudes peut être un émetteur d'un rayonnement, par exemple infra-rouge, susceptible d'être absorbé par le gaz présent dans les chambres de piégeage.
Selon un autre mode de réalisation, il peut être avantageux de ne disposer que d'une source chaude, alternativement disposée en vis-à-vis de l'une puis de l'autre chambre de piégeage.
La présente invention est maintenant décrite par référence au dessin annexé, dans lequel : la figure 1 représente, de manière schématique, un dispositif fluidique conforme à la présente invention ; les figures 2 et 3 représentent, toujours de manière schématique, deux phases d'utilisation du dispositif selon la figure 1 , permettant d'isoler ou confiner un volume d'un liquide d'intérêt dans la cavité opératoire, appartenant audit dispositif ; - les figures 4 à 6 représentent de manière schématique respectivement trois modes d'exécution de tout clapet capillaire appartenant à un dispositif selon l'invention, et à titre d'exemple disposé au niveau de la jonction entre un canal de liaison et une chambre d'expansion appartenant au dispositif selon la figure 1 ;
- les figures 7 et 8 représentent respectivement deux phases d'utilisation du dispositif représenté à la figure 1 , pour agiter le contenu de la cavité opératoire appartenant audit dispositif.
- les figures 9 à 11 représentent un autre mode d'exécution dit "à seuil", d'une chambre d'expansion appartenant à un dispositif selon la figure 1 , les figures 9 à 11 représentant schématiquement et respectivement trois phases du pilotage thermique d'une telle chambre d'expansion ;
- la figure 12 représente un mode d'exécution de la cavité opératoire d'un dispositif fluidique conforme à la présente invention ;
- la figure 14 représente un dispositif selon la présente invention, modifié pour mettre en œuvre le format d'immuno-essai schématisé à la figure 13.
Conformément à la figure 1 , un dispositif selon l'invention est réalisé au moyen de micro-technologies, permettant d'obtenir dans tout support plat, par exemple une structure creuse représentée schématiquement à grande échelle sur la figure 1. Au rang de ces micro-technologies, on peut citer la gravure chimique ou avec un plasma d'un support en silicium ou verre, l'usinage, le moulage à chaud ("hot-embossing"), et l'injection ou l'ablation par faisceau laser d'un support plan, par exemple en matière plastique, telle qu'un polycarbonate. En pratique, on part du support plan ; à partir de l'une de ces faces on obtient la structure creuse représentée schématiquement à la figure 1 , et on obture cette dernière, avec étanchéité, par l'intermédiaire d'au moins une plaque ou film de fermeture venant en regard de la face du support dans laquelle la structure creuse a été réalisée, et scellée ou collée contre ledit support, un capotage approprié revêtissant l'ensemble si nécessaire.
De manière générale, par référence à la figure 1 , la structure creuse définit dans le support (12) un dispositif fluidique (1) comprenant :
- une cavité opératoire (3) ou micro-réacteur,
- au moins deux conduits (41 , 42), par exemple d'entrée (41) et de sortie (42), d'un liquide d'intérêt (non représenté sur cette figure), communiquant indirectement avec la cavité opératoire (3), - deux chambres de piégeage (81) et (82) d'un gaz, par exemple de l'air, communiquant respectivement, uniquement et indirectement avec les deux conduits (41 , 42), par les deux chambres d'expansion (61) et (62) définies ci-après et deux canaux de liaison (91, 92) respectivement, les deux chambres (81 et 82) étant en relation d'échange thermique chacune avec une source chaude (21 , 22), - deux chambres d'expansion (61) et (62), disposées chacune entre ladite cavité opératoire (3) et chaque conduit (41) ou (42), chaque chambre communiquant d'un côté avec undit conduit (41) ou (42) par un premier clapet capillaire (71) ou (72), c'est-à-dire un clapet sans pièce mobile, du type restriction capillaire, s'opposant à tout passage liquide vers ladite chambre d'expansion, et de l'autre côté avec la cavité opératoire (3), par un second clapet capillaire (51) ou (52), tel que défini précédemment, s'opposant à tout passage liquide vers la chambre d'expansion,
- les deux canaux de liaison (91 ,92) reliant chacun une chambre de piégeage (81) ou (82) avec une chambre d'expansion (61) ou (62), - deux clapets capillaires (101) et (102) tels que définis précédemment, par lesquels les canaux de liaison (91 , 92) communiquent respectivement avec les chambres d'expansion correspondantes (61) et (62), ces deux clapets capillaires s'opposant à tout passage liquide vers les chambres de piégeage (81) et (82) respectivement, - deux moyens d'isolement (201 et 202), disposés respectivement sur les deux conduits (41 et 42), de part et d'autre de la cavité opératoire (3), agencés chacun pour prendre deux positions, à savoir une position ouverte établissant une communication d'undit conduit avec l'extérieur, et une position fermée isolant ledit conduit de l'extérieur. Par "clapet capillaire", et par référence à titre d'exemple au clapet représenté de manière agrandie sous la référence (71) à la figure 3, on entend un clapet sans pièce mobile, constitué par une restriction de type capillaire, s'opposant à tout passage liquide dans un sens donné, par exemple vers la chambre d'expansion (61) concernant le clapet (71), à la figure 3. En pratique un tel clapet capillaire est agencé pour générer une interface entre un gaz, par exemple de l'air résiduel, et un liquide, par exemple le liquide d'intérêt, interface appelée en pratique ménisque, ce dernier générant une surpression s'opposant en général à tout passage liquide au-delà du clapet, bien entendu en deçà d'une pression donnée, ou seuil de pression. En pratique, l'obtention et la reproductibilité d'un tel ménisque dépendent de nombreux facteurs, au rang desquels on peut citer : - la géométrie des bords ou parois au niveau desquels le ménisque est obtenu,
- la mouillabilité du liquide, et/ou sa tension superficielle par rapport au matériau constituant lesdits bords ou parois, tout traitement approprié de ces derniers, par exemple de type hydrophobe ou hydrophile, étant en particulier à même de modifier les propriétés précitées vis-à-vis du liquide.
Comme montré à titre d'exemple à la figure 1 , mais aussi dans l'agrandissement de la figure 3, c'est la géométrie relative des bords ou parois qui est retenue pour générer tout clapet capillaire tel que défini précédemment fonctionnellement.
En pratique, compte tenu des micros-technologies mise en œuvre, la cavité opératoire (3) constitue par exemple un micro-réacteur, ayant un volume de l'ordre de 0,1 μl, les chambres d'expansion (61) et (62) ayant un volume de l'ordre de 0,03 μl, ainsi que les chambres de piégeage (81) et (82) ayant un volume de l'ordre de 0,03 μl à 0,15 μl.
En pratique, un dispositif fluidique 1 tel que décrit précédemment est par ailleurs adapté (mais de manière non représentée) pour travailler dans un environnement technique lui apportant :
- de la chaleur et/ou du froid, pour chauffer et/ou refroidir, d'une part l'ensemble du dispositif 1 , et éventuellement séparément les chambres de piégeage (81 ) et (82) par des sources de chaleur et/ou de froid (21) et (22) en relation d'échange thermique uniquement et respectivement avec lesdites chambres (81) et (82)
- une pression ou charge, à la sortie du dispositif, par exemple dans le conduit de sortie (42)
- une source de pression ou charge, à l'entrée du dispositif, par exemple dans le conduit (41), en général supérieure à la pression de sortie, par exemple dans le conduit (42), et ce par tous moyens appropriés, telle qu'une hauteur de liquide plus haute que la hauteur de liquide à la sortie dudit dispositif, par exemple dans le cas d'un remplissage sous pression, ou par une seringue, elle-même montée sur un pousse-seringue.
Pendant la phase active de fonctionnement d'un dispositif selon l'invention, c'est-à-dire l'isolement de la cavité opératoire remplie avec le liquide d'intérêt, avec ou sans agitation, ledit dispositif est isolé de l'extérieur par les moyens 201 et 202, en position fermée, et constitue un système fermé en échange thermique avec les sources 21 et/ou 22. Par construction, en fonction du support (12), de la géométrie et de la taille du dispositif fluidique (1), l'homme du métier retiendra et ajustera de nombreux paramètres, pour obtenir un fonctionnement stable et reproductible dudit dispositif. Au rang de ces paramètres, on peut citer : - la mouillabilité du ou des liquides mis en œuvre par rapport à la surface interne du dispositif, considérée en particulier par sa géométrie et ses caractéristiques superficielles,
- les pressions extérieures en amont et en aval du dispositif, c'est- à-dire au niveau des conduits d'entrée (41 ) et de sortie (42) respectivement, - les températures et les échanges de chaleur, ainsi que leur contrôle entre les différentes parties du dispositif.
La forme de la cavité opératoire (3) peut être optimisée en fonction de l'application envisagée. La forme de capillaire, montrée à la figure 12, peut être intéressante pour certaines réactions chimiques ; cette forme apparaît être adaptée à une bonne agitation du liquide d'intérêt, pour obtenir une réaction plus homogène ou plus complète.
Le dispositif précédemment décrit est maintenant utilisé pour isoler ou confiner le contenu d'une cavité opératoire (3), selon le fonctionnement décrit ci-après. Au départ, le dispositif (1) est vide, et les moyens d'isolement
(201 et 202) en position ouverte, comme montré à la figure 2. Il est donc par exemple rempli naturellement avec de l'air ambiant, sous la pression atmosphérique, ou sous une pression supérieure, selon les pressions d'entrée et de sortie du dispositif, comme indiqué précédemment. Préférentiellement, par circulation forcée, par exemple au moyen d'une pompe externe, du liquide d'intérêt, à partir du conduit d'entrée (41) vers l'autre conduit de sortie (42), on remplit la cavité opératoire (3) et les chambres d'expansion (61 ) et (62), en retenant un gaz résiduel et donc de l'air ambiant dans les deux chambres de piégeage (81 ) et (82). L'air ambiant se trouve donc piégé dans les chambres (81) et (82) à une température dite de remplissage, identique ou différente de la température ambiante, et à une pression sensiblement égale à la pression de sortie, c'est-à-dire celle disponible dans le conduit (42).
Compte tenu des clapets capillaires (101 ) et (102) précédemment décrits, résultant de la construction du dispositif selon figure 1, le liquide présent dans les chambres d'expansion (61 ) et (62) est empêché de pénétrer dans les canaux de liaison (91) ou (92) vers les chambres de piégeage (81) et (82) respectivement.
Les figures 4 à 6 décrivent différentes formes possibles de clapet capillaire. Les figures 4 et 5 illustrent un rétrécissement de la section du capillaire dans le cas d'un liquide mouillant. A l'inverse, dans le cas d'un liquide non mouillant, c'est un élargissement de la section du capillaire qui permet un blocage du ménisque au niveau du clapet (cf. figure 6).
La surpression ainsi obtenue au niveau d'un clapet capillaire tel que précédemment décrit permet d'avoir une exigence moins grande sur la valeur de la pression à appliquer au gaz résiduel.
Le clapet capillaire (101) ou (102) peut être agencé selon l'un des modes d'exécution représenté schématiquement par les figures 4 et 5 respectivement. Selon la figure 4, une chicane (95) est disposée de manière oblique à la base du canal de liaison (91) et (92), dirigée vers la chambre de piégeage correspondante (81) ou (82). Selon la figure 5 une restriction est ménagée à la base du canal de liaison (91) ou (92).
Après circulation du liquide d'intérêt, on obtient donc l'état du dispositif représenté à la figure 2, dans lequel les conduits (41) et (42), les chambres d'expansion (61 , 62) et la cavité opératoire (3) se trouvent remplies. On isole alors le dispositif, en plaçant en position fermée les moyens d'isolement (201 et 202),comme représenté à la figure 3.
Puis on porte le gaz résiduel dans les deux chambres de piégeage (81) et (82) à une température dite d'isolement, supérieure à la température précédemment appelée de remplissage, pour amener la pression dans les chambres de piégeage (81) et (82) à une valeur suffisante pour évacuer en totalité le liquide d'intérêt des deux chambres d'expansion (61) et (62), par les deux conduits (41) et (42) respectivement. Dès lors, les chambres d'expansion (61) et (62) se trouvent remplies avec deux bulles de gaz résiduel, isolant la cavité opératoire (3), vis-à-vis de toute fuite du liquide d'intérêt, et/ou de toute diffusion des particules contenues dans ledit liquide d'intérêt, vers les conduits (41 ) et (42), ou depuis lesdits conduits (41) et (42) vers ladite cavité (3).
Dans toute la description, par "particule", on entend tout élément discret, par exemple un élément porteur d'une information biologique, comme une particule chargée électriquement, magnétique, ou amagnétique, supportant une molécule biologique. On aboutit ainsi à l'état du dispositif représenté à la figure 3, dans lequel la cavité opératoire (3) et les conduits (41) et (42) se trouvent remplis. Dans cet état, le liquide est empêché de pénétrer à partir des conduits (41 ) et (42), grâce au clapets capillaires (71) et (72) précédemment décrits, existant naturellement par construction du dispositif, ou spécifiquement agencés à cet effet. De la même manière, à partir de la cavité opératoire (3), le liquide est empêché de pénétrer dans les chambres d'expansion (61) et (62), respectivement grâce aux clapets capillaires (51 ) et (52).
Cette étape d'isolement peut être effectuée selon des modalités différentes :
- soit on chauffe l'ensemble du dispositif à la température dite d'isolement, et en pareil cas les deux bulles du gaz résiduel se forment simultanément dans les chambres (61) et (62),
- soit on chauffe l'une après l'autre, les chambres de piégeage (81) et (82) respectivement avec les sources chaudes (21) et (22), et les deux bulles du gaz résiduel sont obtenues l'une après l'autre, dans les chambres d'expansion (61) et (62),
- soit on chauffe l'ensemble du dispositif, en particulier pour la mise en œuvre d'une réaction chimique au sein d'un mélange réactionnel dans la cavité opératoire (3), et on chauffe en plus, l'une après l'autre les chambres de piégeage (81) et (82).
S'agissant des chambres de piégeage (81) et (82), elles sont dimensionnées en sorte de contenir initialement un volume du gaz résiduel, qui, chauffé à la température dite d'isolement, occupe complètement ou partiellement les chambres d'expansion (61) et (62) respectivement. Par ailleurs, ces mêmes chambres (81) et (82) ont un rôle de compensation, lorsque du liquide remonte naturellement vers elles, au moment du refroidissement du dispositif, jusqu'à une température éventuellement plus faible que la température de remplissage. Dès que la température ré- augmente, le liquide retourne, sans capture à l'intérieur des chambres (81) et (82), vers les chambres d'expansion (61) et (62) respectivement.
Il est bien entendu que l'utilisation du dispositif fluidique (1 ), aux fins d'isoler ou confiner une cavité opératoire (3), décrite précédemment, peut être faite sans chambres d'expansion (61) et (62). Selon la description précédente, de manière particulièrement simple, et en particulier par un actionnement purement thermo-pneumatique, en particulier thermo-dynamique du dispositif, on peut donc isoler un mélange réactionnel contre la diffusion vers l'extérieur de toutes particules ou espèces qu'il contient. Grâce à ce confinement, la concentration du mélange réactionnel n'est pas modifiée, ce qui peut être indispensable au rendement et à l'intégrité de la réaction mise en œuvre.
On décrit maintenant l'utilisation du même dispositif fluidique (1 ) pour agiter le contenu de la cavité opératoire (3). Pour une telle utilisation :
- les deux chambres d'expansion (61 ) et (62) sont sensiblement identiques, en particulier en volume, - les deux chambres de piégeage (81 ) et (82) sont sensiblement identiques, en particulier en volume,
- et les deux chambres de piégeage (81 ) et (82) sont chauffées de manière localisée et indépendante grâce aux sources chaudes (21 , 22) respectivement. Comme déjà décrit par référence à la figure 2, préalablement, par circulation du liquide d'intérêt à partir du conduit d'entrée (41 ) vers l'autre conduit de sortie (42), on remplit la cavité opératoire (3) et les deux chambres d'expansion (61 ) et (62), en retenant le gaz résiduel dans les deux chambres de piégeage (81) et (82), à une température prédéterminée, appelée précédemment de remplissage. Le dispositif se trouve donc dans l'état représenté schématiquement à la figure 2.
On isole le dispositif (1) avec les moyens (201 et 202) en position fermée.
A partir de la température de remplissage, on augmente la température du gaz résiduel dans l'une (81 ) et dans l'autre (82) des chambres de piégeage, à une température de référence ; cette augmentation de la température dans les chambres (81 ) et (82) est de préférence simultanée. Mais la température de référence dans la chambre (82) de piégeage a une valeur haute, supérieure à la valeur dite basse, dans l'autre chambre (81) de piégeage. Du fait de cet écart des températures de référence, respectivement dans les chambres (81) et (82), la chambre d'expansion (62) se trouve remplie complètement par une bulle du gaz résiduel, tandis que la chambre d'expansion (61 ) se trouve remplie partiellement par le même gaz résiduel. Dès lors, d'une part une quotité (20) discrète du liquide d'intérêt demeure dans la chambre d'expansion (61 ), et d'autre part le gaz résiduel se trouve comprimé du côté des chambres d'expansion (61) et de piégeage (81). On aboutit ainsi à l'état du dispositif représenté à la figure 7.
Entre les états du dispositif (1 ) représentés respectivement aux figures 2 et 7, le volume du liquide d'intérêt déplacé s'est écoulé vers les conduits d'entrée (41), et/ou de sortie (42). Si nécessaire, on peut chauffer le gaz résiduel présent dans la chambre de piégeage (81), puis le gaz résiduel présent dans la chambre de piégeage (82), ce qui facilite l'évacuation du liquide vers le conduit de sortie (42).
Puis on augmente, d'un incrément Δ t la température du gaz résiduel dans l'autre chambre de piégeage (81), à partir de la température de référence précédemment atteinte, tandis que la température de référence dans la chambre de piégeage (82) n'est pas modifiée. Il est bien entendu possible d'inverser simplement les échanges thermiques des sources de chaleur (21 ,
22) pour aboutir au même résultat. Dès lors, d'une part la quotité (20) du liquide d'intérêt se trouve déplacée, de la cavité opératoire (3) vers la chambre d'expansion (62) associée à la chambre de piégeage (81), en étant ainsi évacuée de la chambre d'expansion (61), et d'autre part le gaz résiduel se trouve comprimé dans la chambre d'expansion (62).
On aboutit ainsi à l'état du dispositif représenté à la figure 8. Ce refroidissement peut être avantageusement obtenu de façon naturelle, par simple convection et dissipation de la chaleur, puisque le dispositif fluidique selon l'invention présente des dimensions très faibles.
Puis on ramène la température du gaz résiduel dans l'autre (81) des chambres de piégeage à la température dite de référence, à sa valeur basse, moyennant quoi on déplace la même quotité (20) vers la chambre d'expansion (61) associée à ladite chambre de piégeage (81), pour retrouver l'état schématisé à la figure 7.
Les opérations précédemment décrites peuvent être générées un nombre entier de fois, pour générer des oscillations de la quotité discrète (20) de part et d'autre de la cavité opératoire (3). Ces oscillations peuvent être obtenues à des fréquences de 0,5 Hz à 25 Hz. Elles peuvent être provoquées sur une durée de l'ordre de l'heure, correspondant à la durée de la réaction chimique (ou autre) dans la cavité opératoire (3).
Par conséquent, le dispositif (1) fluidique selon Figure 1 peut être utilisé, pour isoler ou confiner et agiter tout ou partie d'un liquide d'intérêt au niveau de la cavité opératoire (3), selon les étapes opératoires suivantes : a) préalablement, par circulation du liquide d'intérêt, à partir d'un conduit d'entrée (41) vers l'autre conduit de sortie (42), on remplit la cavité opératoire (3) et les chambres d'expansion (61 , 62), en retenant un gaz résiduel dans les deux chambres de piégeage (81 , 82), b) après circulation du liquide d'intérêt, on porte le gaz résiduel dans les deux chambres de piégeage, à une température dite d'isolement, pour amener la pression dans lesdites chambres de piégeage à une valeur dite pression d'équilibre, suffisante pour évacuer tout ou partie du liquide d'intérêt des deux chambres d'expansion (61 , 62) par au moins un des deux conduits (41 , 42), et remplir tout ou partie desdites chambres avec deux bulles du gaz résiduel, isolant la cavité opératoire vis-à-vis de toute fuite du liquide d'intérêt et/ou de toute diffusion des particules contenues dans ledit liquide d'intérêt vers les dits conduits (41 , 42), c) on modifie la température du gaz résiduel présent dans au moins l'une des chambres de piégeage (81 , 82), afin de modifier sa pression et déplacer le liquide d'intérêt vers l'une des chambres d'expansion (61 , 62), sans rompre l'isolement de la cavité opératoire (3), d) on modifie à nouveau la température du gaz résiduel présent dans au moins l'une des chambres de piégeage (81 , 82) afin de modifier à nouveau sa pression et déplacer le liquide d'intérêt vers l'autre des chambres d'expansion (61 , 62), sans rompre l'isolement de la cavité opératoire (3). La pression obtenue à l'étape (d) est la pression d'équilibre. Préférentiellement, on réitère les étapes (c) et (d). Les opérations précédemment décrites peuvent être générées un nombre entier de fois, pour générer des oscillations de la quotité discrète (20) de part et d'autre de la cavité opératoire (3), à travers de cette dernière, le gaz résiduel étant comprimé dans chaque sens, ou dans la chambre d'expansion (62) ou dans la chambre d'expansion (61 ), et exerçant à chaque fois une action de rappel en sens inverse. Comme précédemment décrit par référence aux figures 1 à 3, on observe qu'on obtient non seulement une fonction d'agitation, mais également une fonction d'isolation, puisque le volume du liquide d'intérêt, présent dans la une cavité opératoire (3) se trouve isolé, avec la quotité (20) discrète du même liquide, représentant en général quelques % du volume de la cavité opératoire (3). En particulier, les clapets capillaires (71 , 72, 51 , 52, 101 et 102) jouent exactement le même rôle dans la fonction d'agitation que dans la fonction d'isolation pure.
Grâce aux mêmes clapets capillaires, le gaz résiduel se trouve comprimé, sans pouvoir s'écouler, ni vers le conduit d'entrée (41) ni vers le conduit de sortie (42). Ainsi le gaz résiduel peut jouer un rôle d'amortisseur dans la fonction d'agitation précédemment décrite.
La quotité (20) du liquide d'intérêt est déterminée par l'association de la géométrie des chambres d'expansion (61) et (62), et le choix des températures dites d'agitation précédemment exposées. Comme montré par les figures 9 à 11 , les chambres d'expansion
(61 ) ou (62) peuvent avoir une géométrie prédéterminée, pour obtenir une structure dite à "seuil".
Selon ces figures, chaque chambre d'expansion (61) ou (62) comporte, en direction de la cavité opératoire (3), deux rétrécissements successifs A et B, vers des diamètres ou sections respectivement inférieurs l'une à l'autre. En conséquence, à partir d'un remplissage complet de la chambre d'expansion (61) selon la figure 9, pour passer à une évacuation complète, il est requis d'augmenter la température de manière non linéaire, selon deux paliers ou seuils, compte tenu de l'augmentation de la force de capillarité d'un rétrécissement à l'autre, au niveau de l'interface ou ménisque entre le liquide d'intérêt et le gaz résiduel. Ceux-ci permettent une variation de volume discrète, ou par palier, et donc un pilotage thermique plus souple du dispositif fluidique selon l'invention, soit en isolation, soit en agitation ou les deux. Bien entendu, l'agitation précédemment décrite par référence aux figures 7 et 8 peut être obtenue avec des amplitudes et des fréquences préalablement choisies. Elle intervient localement dans le dispositif, et ne nécessite pas d'introduire des particules ou d'autres moyens, puisque seul le gaz résiduel, piégé passivement lors du remplissage avec le liquide d'intérêt est le seul moyen utilisé à cette fin, et ce en périphérie ou à l'extérieur du liquide d'intérêt isolé.
Au total, grâce au dispositif fluidique selon l'invention, on peut, de manière particulièrement simple, et seulement avec un contrôle thermique ou autre, obtenir à la fois, soit un isolement dans la cavité opératoire (3) contre toute fuite dudit liquide et ou diffusion de particules vers l'extérieur, soit le même isolement mais avec agitation. Un dispositif fluidique tel que précédemment décrit ou défini est particulièrement bien adapté pour la mise en œuvre d'un procédé, de type ELISA ou ELOSA, de détermination d'une espèce cible, ou analyte, décrit schématiquement ci-après par référence à la figure 13. Selon ce procédé, il s'agit de déterminer, à savoir de détecter qualitativement et/ou quantitativement, une espèce cible, ou analyte (C) comportant deux sites (C1 ,C2) de ligation respectivement avec un premier ligand (L1), et avec un deuxième ligand (L2) lié directement ou indirectement à un marqueur E. A cette fin, le procédé comprend les étapes suivantes : a) on dispose d'un support (M-i) fonctionnalisé avec le premier ligand (L-i) placé par exemple en milieu liquide, dans une enceinte d'incubation (non représentée), b) toujours en milieu liquide, dans l'enceinte d'incubation, on met en contact, successivement ou simultanément, le support fonctionnalisé (M-i, L1), l'espèce cible (C) ou analyte, et le deuxième ligand marqué (L2, E), pour obtenir un complexe 300 associant le support (M-i), le premier ligand (L-i), l'espèce cible (C) et le deuxième ligand marqué (L2, E), c) on dispose, par exemple en milieu liquide ou au contact d'un milieu liquide, d'un autre support (M2) fonctionnalisé 303 avec un troisième ligand (L3), susceptible de se lier à l'espèce cible (C), d) on associe de manière orientée le complexe 300, pour séparer un conjugué 301 associant l'espèce cible (C) et le deuxième ligand marqué (L2, E), du support 302 fonctionnalisé (M1 , L1), e) en milieu liquide, on met en contact l'autre support 303 fonctionnalisé (M2> L3) avec le conjugué 301 , pour obtenir un autre complexe 304 associant l'autre support (M2), le troisième ligand (L3), l'espèce cible (C) et le deuxième ligand marqué (L2, E). f) on détecte qualitativement et/ou quantitativement le marqueur E de l'autre complexe (304).
Ce procédé, défini de manière générale, du type immuno-essai, peut faire l'objet de différentes adaptations ou compléments, en particulier en fonction de l'analyte (C), ou du dispositif permettant sa mise en œuvre. Ainsi : - le troisième ligand (L3) peut être identique à ou différent du premier ligand (Li), - l'étape e) peut être effectuée dans une enceinte identique ou différente de l'enceinte d'incubation, permettant d'obtenir le complexe intial 300,
- le support (M1) et/ou l'autre support (M2) peuvent être sous forme divisée, par exemple de particules, lesquelles peuvent comporter ou contenir, le cas échéant, un matériau magnétique,
- les mises en contact selon les étapes (b) et (e) , en milieu liquide, ont lieu dans deux enceintes d'incubation distinctes,
- préalablement à l'étape (d) de dissociation, on sépare du milieu liquide obtenu, postérieurement à la mise en contact, une fraction enrichie en complexe 300,
- après ou au cours de l'étape (b), différents lavages peuvent être effectués, d'une part pour éliminer le deuxième ligand marqué (L2, E) en excès, et d'autre part pour enlever ce même réactif, faiblement adsorbé, du support fonctionnalisé (M-i, Li),
- en travaillant en milieu liquide, et en particulier avec des supports (M-i) et/ou (M2) sous forme de particules magnétiques, on peut séparer le conjugué 301 du surnageant du milieu liquide.
De manière bien connue de l'homme du métier dans le domaine des immuno essais :
- par "l'espèce cible" ou "analyte", on entend toute entité, en particulier biologique, que l'on veut déterminer, c'est-à-dire détecter qualitativement et/ou quantititativement ; à titre d'exemple, il s'agit d'un anticorps ou d'un antigène, ou encore d'un polynucléotide ; - par "ligand", on entend toute entité susceptible de se lier, par exemple de manière spécifique, par des liaisons faibles, par exemple de type hydrogène, avec un site, dit de ligation, appartenant à l'espèce cible ; il s'agit par exemple d'un anticorps ou d'un antigène, ou encore d'un polynucléotide, pour partie complémentaire à un polynucléotide cible ; - par "support", on entend tout substrat, sous forme divisée ou non, ayant en général une nature inerte pa rapport à l'analyte et/ou un ligand, permettant par fonctionnalisation d'attacher une entité rédactionnelle, par exemple un ligand ;
- par "fonctionnalisation" on entend tout traitement chimique de type chimique, physicochimique, ou biochimique, ou encore biologique, permettant d'attacher l'entité rédactionnelle précitée au support. Pour mettre en œuvre un procédé de détermination tel que défini précédemment, un dispositif conforme à la figure 1 est adapté, comme montré à la figure 14, de la manière suivante :
- il comprend une enceinte d'incubation 305 dont la sortie 306 communique avec le conduit d'entrée 41 du dispositif selon l'invention, et la cavité opératoire 12 comprend, sous forme de remplissage à la manière d'une colonne de chromatographie, des particules 303 telles que définies précédemment, c'est-à-dire le support (M2) fonctionnalisé avec le troisième ligand (L3), - un moyen 307, par exemple de chauffage, de dissociation orientée est disposé en relation avec le conduit d'entrée 41 , à la sortie de l'enceinte d'incubation 305, et ce de manière à permettre la dissociation du complexe 300, précédemment défini, entre le support (M-i) le premier ligand (L-i), et l'espèce cible (C), et le deuxième ligand marqué (Mi, L2) ; ce moyen 307 peut être associé, le cas échéant, à un moyen de concentration en complexe" 300,
- un moyen 308 de rétention de particules, par exemple de type magnétique est disposé en aval du moyen 307 de dissociation, toujours en relation avec le conduit d'entrée 41 , pour retenir les particules du support 302 fonctionnalisé, dissociées à partir du complexe 300.
De cette manière, le conjugué 301 peut circuler vers la cavité oépratoire 3, et se lier dans cette dernière avec les particules du support 303 fonctionnalisé (M2, L3)

Claims

REVENDICATIONS
1) Dispositif fluidique (1) agencé à partir d'un ou plusieurs composants, par exemple à partir d'un support (12), comprenant : - une cavité opératoire (3),
- au moins deux conduits (41 , 42), par exemple d'entrée (41) et de sortie (42) d'un liquide d'intérêt, communiquant avec la cavité opératoire (3), respectivement par l'intermédiaire de deux organes (51 , 52) sans pièce mobile, du type vanne, pour le contrôle de la cavité opératoire, - deux chambres de piégeage (81 , 82) d'un gaz, par exemple de l'air, communiquant uniquement et respectivement avec les deux conduits (41) et (42), par deux canaux de liaison (91 , 92) distincts respectivement des deux dits conduits,
- des moyens d'échange thermique avec l'une et/ou l'autre chambre de piégeage (81 , 82), afin de contrôler la pression du gaz dans l'une et/ou l'autre chambre de piégeage.
2) Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que chaque organe (51 , 52) sans pièce mobile est un clapet capillaire.
3) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque clapet capillaire est agencé pour générer une surpression à l'interface entre le gaz et le liquide d'intérêt, dit ménisque, s'opposant à tout déplacement du liquide au-delà du clapet, à encontre de la surpression.
4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque clapet capillaire (71 , 72, 51 , 52, 101 , 102) comporte un siège dont la section augmente en direction de la concavité dudit ménisque, quand le liquide d'intérêt est mouillant, ou dont la section diminue en direction de ladite concavité quand ledit liquide d'intérêt n'est pas mouillant.
5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend deux moyens d'isolement (201 , 202), disposés respectivement sur les deux conduits (41 , 42), agencés chacun pour prendre deux positions, à savoir une position ouverte établissant une communication d'undit conduit avec l'extérieur, et une position fermée isolant ledit conduit de l'extérieur.
6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend deux chambres d'expansion (61 , 62), disposées chacune entre ladite cavité opératoire (3) et chaque conduit (41 , 42), chaque chambre communiquant d'un côté avec ledit conduit par un premier clapet capillaire (71 , 72) sans pièce mobile, s'opposant à tout passage liquide vers ladite chambre, et de l'autre côté avec ladite cavité par un second clapet capillaire (51 , 52), s'opposant à tout passage liquide vers ladite chambre.
7) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les deux canaux de liaison (91, 92) relient chacun une chambre de piégeage (81, 82) avec une chambre d'expansion (61, 62).
8) Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que chaque canal de liaison (91 , 92) communique avec la chambre d'expansion correspondante (61 , 62), par un clapet capillaire (101 , 102) sans pièce mobile, s'opposant à tout passage liquide vers ladite chambre de piégeage (81) ou (82).
9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les deux chambres d'expansion (61 , 62) sont sensiblement identiques, notamment en volume.
10) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les deux chambres de piégeage (81 , 82) sont sensiblement identiques, notamment en volume.
11) Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend une enceinte d'incubation (305) dont la sortie (306) communique avec le conduit d'entrée (41) et la cavité opératoire (3) comprend, sous forme de particules (303), un support (M2) fonctionnalisé avec un ligand (L3)
12) Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que un moyen (307) de dissociation orientée, par exemple de chauffage, est disposé en relation avec le conduit d'entrée (41).
13) Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'un moyen de rétention (308) de particules, par exemple magnétique, est disposé en relation avec le conduit d'entrée (41), en aval par rapport au moyen (307) de dissociation orientée.
14. Utilisation du dispositif (1) fluidique selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, pour isoler ou confiner tout ou partie d'un liquide d'intérêt au niveau de la cavité opératoire (3), caractérisée en ce que : a) préalablement, par circulation du liquide d'intérêt, à partir d'un conduit d'entrée (41) vers l'autre conduit de sortie (42), on remplit la cavité opératoire (3) et les chambres d'expansion (61 , 62), en retenant un gaz résiduel, par exemple de l'air, dans les deux chambres de piégeage (81 , 82), b) après circulation du liquide d'intérêt, on porte le gaz résiduel dans les deux chambres de piégeage, à une température dite d'isolement pour amener la pression dans lesdites chambres de piégeage à une valeur dite pression d'équilibre, suffisante pour évacuer tout ou partie du liquide d'intérêt des deux chambres d'expansion (61 , 62) par au moins un des deux conduits (41 , 42), et remplir tout ou partie desdites chambres avec deux bulles du gaz résiduel, isolant la cavité opératoire vis-à-vis de toute fuite du liquide d'intérêt et/ou de toute diffusion des particules contenues dans ledit liquide d'intérêt vers les dits conduits (41 , 42).
15) Utilisation du dispositif (1 ) fluidique selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, pour isoler ou confiner et agiter tout ou partie d'un liquide d'intérêt au niveau de la cavité opératoire (3), caractérisé en ce que : a) préalablement, par circulation du liquide d'intérêt, à partir d'un conduit d'entrée (41) vers l'autre conduit de sortie (42), on remplit la cavité opératoire (3) et les chambres d'expansion (61 , 62), en retenant un gaz résiduel, par exemple de l'air, dans les deux chambres de piégeage (81 , 82), b) après circulation du liquide d'intérêt, on porte le gaz résiduel dans les deux chambres de piégeage, à une température dite d'isolement, pour amener la pression dans lesdites chambres de piégeage à une valeur dite pression d'équilibre, suffisante pour évacuer tout ou partie du liquide d'intérêt des deux chambres d'expansion (61 , 62) par au moins un des deux conduits (41 , 42), et remplir tout ou partie desdites chambres avec deux bulles du gaz résiduel, isolant la cavité opératoire vis-à-vis de toute fuite du liquide d'intérêt et/ou de toute diffusion des particules contenues dans ledit liquide d'intérêt vers lesdits conduits (41 , 42), c) on modifie la température du gaz résiduel présent dans au moins l'une des chambres de piégeage (81 , 82), afin de modifier sa pression et déplacer le liquide d'intérêt vers l'une des chambres d'expansion (61 , 62), sans rompre l'isolement de la cavité opératoire (3), d) on modifie à nouveau la température du gaz résiduel présent dans au moins l'une des chambres de piégeage (81 , 82), afin de modifier à nouveau sa pression et déplacer le liquide d'intérêt vers l'autre des chambres d'expansion (61 , 62), sans rompre l'isolement de la cavité opératoire (3).
16) Utilisation selon la revendication 15, caractérisée en ce que la pression obtenue à l'étape (d) est la pression d'équilibre.
17) Utilisation selon la revendication 15, caractérisée en ce que l'on réitère les étapes (c) et (d).
18) Utilisation du dispositif (1) fluidique selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, pour agiter le contenu de la cavité opératoire (3), caractérisée en ce que : a) préalablement, par circulation du liquide d'intérêt, à partir d'un conduit d'entrée (41) vers l'autre conduit de sortie (42), on remplit la cavité opératoire (3) et les deux chambres d'expansion (61 , 62), en retenant un gaz résiduel, par exemple de l'air, dans les deux chambres de piégeage (81 , 82), à une température prédéterminée, dite de remplissage, b) ensuite, à partir de la température de remplissage, on chauffe le gaz résiduel à une température dite de référence dans l'une (81) et l'autre (82) des chambres de piégeage, mais à une valeur supérieure dite haute dans l'une (82) par rapport à la valeur dite basse dans l'autre (81 ) chambre de piégeage, moyennant quoi on forme dans la chambre d'expansion (61) associée à ladite autre chambre de piégeage (81), une quotité (20) discrète du liquide d'intérêt, en comprimant le gaz résiduel qui s'y trouve, et on forme dans la chambre d'expansion (62) associée à la chambre de piégeage (82) une bulle de gaz résiduel, c) on augmente à nouveau la température du gaz résiduel dans l'autre (81) des chambres de piégeage, moyennant quoi on déplace la même quotité (20) du liquide d'intérêt de la cavité opératoire (3) vers la chambre d'expansion (62) associée à ladite chambre de piégeage (82),en comprimant le gaz résiduel qui s'y trouve, d) on ramène la température du gaz résiduel dans l'autre (81) des chambres de piégeage à la température dite de référence, à sa valeur basse, moyennant quoi on déplace la même quotité (20) vers la chambre d'expansion (61) associée à ladite chambre de piégeage (81),
19) Utilisation selon la revendication 18, caractérisée en ce que, lors de l'étape (b), on chauffe le gaz résiduel dans l'une (81) et l'autre (82) des chambres de piégeage, simultanément ou successivement.
20) Utilisation selon la revendication 18, caractérisée en ce que on répète les opérations (c) et (d) un nombre entier de fois, pour générer des oscillations de la quotité discrète (20) au travers de la cavité opératoire (3). 21 ) Utilisation selon la revendication 14, d'un dispositif selon la revendication 10, pour la mise en œuvre d'un procédé de type ELISA ou ELOSA, de détermination d'une espèce cible, ou analyte (C), comportant deux sites (C-i, C2) de ligation respectivement avec un premier ligand (Li.) et avec un deuxième ligand (L2), lié directement ou indirectement à un marqueur E, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : a) on dispose d'un support (M-i) fonctionnalisé avec le premier ligand (L-i), placé dans une enceinte d'incubation (M-i, L-i), b) en milieu liquide, dans l'enceinte d'incubation, on met en contact, simultanément ou successivement, le support fonctionnalisé (M-i, Li), l'espèce cible (C) ou analyte, et le deuxième ligand marqué (L2, E); pour obtenir un complexe (300) support premier ligand/espèce cible/deuxième ligand marqué, c) on dispose d'un autre support (M2) fonctionnalisé (303) avec un troisième ligand (L3) susceptible de se lier à l'espèce cible (C), d) on dissocie de manière orientée le complexe (300), pour séparer un conjugué (301) associant l'espèce cible/deuxième ligand marqué, du support (302) fonctionnalisé (M-i, Li), e) en milieu liquide, on met en contact l'autre support (303) fonctionnalisé (M2, L3), avec le conjugué (301), pour obtenir un autre complexe (304) autre support/troisième ligand/espèce cible/deuxième ligand marqué; f) on détecte qualitativement et/ou quantitativement le marqueur (E) de l'autre complexe (304).
PCT/FR2003/001946 2002-06-24 2003-06-24 Dispositif fluidique permettant de maniere thermo-pneumatique l'isolement et eventuellement l'agitation du contenu d'une cavite operatoire WO2004000449A1 (fr)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004514986A JP2005530608A (ja) 2002-06-24 2003-06-24 作動キャビティの内容物の熱空気圧式隔離および任意の攪拌のための液圧装置
EP03760784A EP1515794A1 (fr) 2002-06-24 2003-06-24 DISPOSITIF FLUIDIQUE PERMETTANT DE MANIERE THERMO-PNEUMATIQUE L'ISOLEMENT ET EVENTUELLEMENT L AGITATION DU CONTENU D&apo s;UNE CAVITE OPERATOIRE
AU2003253079A AU2003253079A1 (en) 2002-06-24 2003-06-24 Hydraulic device for the thermo-pneumatic insulation and optional agitation of the contents of an operative cavity
US10/518,343 US20050196328A1 (en) 2002-06-24 2003-06-24 Hydraulic device for the thermo-pneumatic isolation and optional agitation of the contents of an operative cavity

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR02/08038 2002-06-24
FR0208038A FR2841158B1 (fr) 2002-06-24 2002-06-24 Dispositif fluidique permettant de maniere thermo-pneumatique l'isolement et eventuellement l'agitation du contenu d'une cavite operatoire

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2004000449A1 true WO2004000449A1 (fr) 2003-12-31

Family

ID=29720053

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2003/001946 WO2004000449A1 (fr) 2002-06-24 2003-06-24 Dispositif fluidique permettant de maniere thermo-pneumatique l'isolement et eventuellement l'agitation du contenu d'une cavite operatoire

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20050196328A1 (fr)
EP (1) EP1515794A1 (fr)
JP (1) JP2005530608A (fr)
CN (1) CN100377770C (fr)
AU (1) AU2003253079A1 (fr)
FR (1) FR2841158B1 (fr)
WO (1) WO2004000449A1 (fr)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD920803S1 (en) 2019-10-23 2021-06-01 S. C. Johnson & Son, Inc. Dispenser
USD988137S1 (en) 2021-07-13 2023-06-06 S. C. Johnson & Son, Inc. Container

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7754473B2 (en) * 2004-06-04 2010-07-13 Abacus Diagnostica Oy Temperature control of reaction vessel, system with reaction vessel, software product for system and use of system
JP4422623B2 (ja) 2005-01-17 2010-02-24 株式会社日立ハイテクノロジーズ 化学分析装置および化学分析カートリッジ
FR2930457B1 (fr) * 2008-04-24 2010-06-25 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication de microcanaux reconfigurables
FR2950699A1 (fr) * 2009-09-29 2011-04-01 Centre Nat Rech Scient 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
EP2486978A1 (fr) 2010-10-28 2012-08-15 Roche Diagnostics GmbH Support de test microfluidique destiné à répartir une quantité de liquide en quantités partielles
EP2455162A1 (fr) * 2010-10-29 2012-05-23 Roche Diagnostics GmbH Elément micro-fluidique destiné à l'analyse d'un échantillon de liquide
TWI432256B (zh) * 2011-08-05 2014-04-01 Univ Chang Gung Connecting pipe anti - precipitation device and method
KR101411253B1 (ko) * 2012-12-21 2014-06-23 포항공과대학교 산학협력단 미세 유체 계량 디스크 및 미세 유체 계량 방법
WO2018006286A1 (fr) * 2016-07-06 2018-01-11 广州好芝生物科技有限公司 Mécanisme de régulation de flux et système comprenant le mécanisme
GB202016715D0 (en) * 2020-10-21 2020-12-02 Ttp Plc Sample analysis cartridge and system
CN117607223B (zh) * 2024-01-22 2024-04-09 南昌航空大学 一种基于整体柱富集分离的自驱动微流控系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4673657A (en) * 1983-08-26 1987-06-16 The Regents Of The University Of California Multiple assay card and system
US4676274A (en) * 1985-02-28 1987-06-30 Brown James F Capillary flow control
WO1999039120A1 (fr) * 1998-01-29 1999-08-05 University Of Pittsburgh Commande de fluide par expansion thermique de dispositifs microfluidiques
US6043080A (en) * 1995-06-29 2000-03-28 Affymetrix, Inc. Integrated nucleic acid diagnostic device
US6193471B1 (en) * 1999-06-30 2001-02-27 Perseptive Biosystems, Inc. Pneumatic control of formation and transport of small volume liquid samples
DE10050943A1 (de) * 2000-10-10 2002-04-25 Epigenomics Ag Vorrichtung zur Hybridisierung von Proben an Arrays biologischer Stoffe
US20020110492A1 (en) * 2001-02-14 2002-08-15 Kalyan Handique Heat-reduction methods and systems related to microfluidic devices

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6071954A (ja) * 1983-09-28 1985-04-23 Nippon Zenyaku Kogyo Kk 固層固定化反応法
US5222808A (en) * 1992-04-10 1993-06-29 Biotrack, Inc. Capillary mixing device
US5627041A (en) * 1994-09-02 1997-05-06 Biometric Imaging, Inc. Disposable cartridge for an assay of a biological sample
US6130098A (en) * 1995-09-15 2000-10-10 The Regents Of The University Of Michigan Moving microdroplets
US20010055812A1 (en) * 1995-12-05 2001-12-27 Alec Mian Devices and method for using centripetal acceleration to drive fluid movement in a microfluidics system with on-board informatics
US6117396A (en) * 1998-02-18 2000-09-12 Orchid Biocomputer, Inc. Device for delivering defined volumes
JP3345641B2 (ja) * 2000-03-10 2002-11-18 学校法人立命館 マイクロ分析チップ、及びその製造方法
US6615856B2 (en) * 2000-08-04 2003-09-09 Biomicro Systems, Inc. Remote valving for microfluidic flow control

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4673657A (en) * 1983-08-26 1987-06-16 The Regents Of The University Of California Multiple assay card and system
US4676274A (en) * 1985-02-28 1987-06-30 Brown James F Capillary flow control
US6043080A (en) * 1995-06-29 2000-03-28 Affymetrix, Inc. Integrated nucleic acid diagnostic device
WO1999039120A1 (fr) * 1998-01-29 1999-08-05 University Of Pittsburgh Commande de fluide par expansion thermique de dispositifs microfluidiques
US6193471B1 (en) * 1999-06-30 2001-02-27 Perseptive Biosystems, Inc. Pneumatic control of formation and transport of small volume liquid samples
DE10050943A1 (de) * 2000-10-10 2002-04-25 Epigenomics Ag Vorrichtung zur Hybridisierung von Proben an Arrays biologischer Stoffe
US20020110492A1 (en) * 2001-02-14 2002-08-15 Kalyan Handique Heat-reduction methods and systems related to microfluidic devices

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD920803S1 (en) 2019-10-23 2021-06-01 S. C. Johnson & Son, Inc. Dispenser
USD988137S1 (en) 2021-07-13 2023-06-06 S. C. Johnson & Son, Inc. Container

Also Published As

Publication number Publication date
FR2841158B1 (fr) 2007-02-23
AU2003253079A8 (en) 2004-01-06
JP2005530608A (ja) 2005-10-13
AU2003253079A1 (en) 2004-01-06
CN100377770C (zh) 2008-04-02
CN1671467A (zh) 2005-09-21
EP1515794A1 (fr) 2005-03-23
US20050196328A1 (en) 2005-09-08
FR2841158A1 (fr) 2003-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2004000449A1 (fr) Dispositif fluidique permettant de maniere thermo-pneumatique l'isolement et eventuellement l'agitation du contenu d'une cavite operatoire
EP1337757B1 (fr) Vannes activees par des polymeres electro-actifs ou par des materiaux a memoire de forme, dispositif contenant de telles vannes et procede de mise en oeuvre
Abi-Samra et al. Infrared controlled waxes for liquid handling and storage on a CD-microfluidic platform
FR2846957A1 (fr) Micro-systeme a remplissage de micro-billes et procede d'obtention
EP2609993B1 (fr) Dispositif nano et micro fluidique pour la séparation et concentration de particules présentes dans un fluide
EP3554700B1 (fr) Puce micro fluidique de thermalisation à cycles de température variable, système utilisant une telle puce et procédé pcr pour la détection de séquences adn
ES2315866T3 (es) Valvula para un dispositivo microfluidico.
JP2007524851A5 (fr)
EP0379437B1 (fr) Procédé et dispositif de régulation rapide d'une température de paroi
Lu et al. New valve and bonding designs for microfluidic biochips containing proteins
FR3046244A1 (fr) Capteur de gaz a selectivite amelioree et a compacite augmentee
FR2987282A1 (fr) Microcanal avec dispositif d'ouverture et/ou fermeture et/ou pompage
EP1121199A1 (fr) Dispositif d'analyse chimique et/ou biochimique avec un support d'analyse
FR2831081A1 (fr) Dispositif d'injection parallelisee et synchronisee pour injections sequentielles de reactifs differents
WO2000053320A1 (fr) Dispositif de pompage permettant de transferer au moins un fluide dans un consommable
FR2830777A1 (fr) Dispositif micro-fluidique pour la manipulation d'un liquide non magnetique
EP1261426A1 (fr) Procede de mise en oeuvre d'une carte d'analyse
EP1159068A1 (fr) Dispositif et procede de positionnement d'un liquide
JP2007521496A (ja) マイクロ流体デバイスの大規模表面改良
CA2362701A1 (fr) Carte d'analyse dont le remplissage est associe a au moins un volume tampon
FR3060418A1 (fr) Puce micro fluidique, systeme utilisant une telle puce et procede pcr pour la detection de sequences adn
FR3068027A1 (fr) Dispositif microfluidique a plusieurs chambres en parallele
FR2790685A1 (fr) Carte d'analyse dont le remplissage est associe a au moins un volume tampon

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC 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 MA MD MG MK MN MW MX MZ NI NO NZ OM PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ 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)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2003760784

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2004514986

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 10518343

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2003818009X

Country of ref document: CN

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2003760784

Country of ref document: EP