WO2016062637A1 - Micro-électrodes démontables - Google Patents

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WO2016062637A1
WO2016062637A1 PCT/EP2015/074039 EP2015074039W WO2016062637A1 WO 2016062637 A1 WO2016062637 A1 WO 2016062637A1 EP 2015074039 W EP2015074039 W EP 2015074039W WO 2016062637 A1 WO2016062637 A1 WO 2016062637A1
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conductive
contact
proximal
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PCT/EP2015/074039
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Lionel Rousseau
Blaise Yvert
Gaëlle LISSORGUES
Sébastien JOUCLA
Thierry Lafon
Farbod Ghassemi
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Chambre De Commerce Et D'industrie De Region Paris Ile De France (Esiee Paris)
Institut National De La Sante Et De La Recherche Medicale (Inserm)
Universite de Bordeaux
Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs)
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Abstract

L'invention concerne un dispositif d'électrode, comprenant: - une sonde destinée à être positionnée en contact avec un tissu biologique, la sonde comprenant un substrat, une pluralité d'électrodes et des plots de contact reliés aux électrodes, - un support destiné à raccorder électriquement les électrodes à un circuit de traitement ou de commande, le support comprenant des plots de contact, - un élément conducteur s'étendant entre les plots de contact de la sonde et les plots de contact du support, et - un organe de serrage propre à venir serrer la sonde, l'élément conducteur et le support entre eux, de manière à établir un contact électrique entre chaque plot de contact de la sonde et un plot de contact du support par l'intermédiaire de l'élément conducteur.

Description

Micro-électrodes démontables

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL

L'invention concerne les électrodes ou des matrices d'électrodes qui sont utilisées pour l'enregistrement et/ou la stimulation d'échantillons biologiques.

En particulier, l'invention concerne un dispositif d'électrodes et plus précisément de microélectrodes amovibles dans leur support.

ETAT DE LA TECHNIQUE

L'utilisation de matrices d'électrodes ou de microélectrodes (« microelectrode array - MEA » en terminologie anglo-saxonne) connaît un fort développement dans plusieurs domaines tels que la recherche fondamentale (meilleure compréhension des systèmes nerveux), la pharmacologie (test de composés actifs), la réhabilitation fonctionnelle utilisant la stimulation électrique (neuro-prothèses avec des implants rétiniens, cochléaires, spinaux, corticaux, etc.) et la réhabilitation fonctionnelle utilisant l'enregistrement du système nerveux central (interface cerveau-machine).

Pour les études in vitro ou in vivo, les dispositifs d'électrodes classiquement utilisées comprennent des sondes sous forme de plan, de feuillets carrés/ronds/ovales/étoilés, de tapis de fakir ou encore en particulier de fourchettes en silicium qui permettent d'enfoncer le dispositif dans le tissu de l'échantillon. Sur ces fourchettes sont disposées des électrodes. Ces MEA, appelées sondes neuronales (« neural probes ») permettent d'explorer l'épaisseur du tissu. La forme et les fonctions des électrodes peuvent varier en fonction de l'application visée (type de fourchette, nombre de dents, disposition et nombre d'électrodes par dents, longueur des dents, etc.).

La figure 1 représente de manière schématique un dispositif d'électrodes 1 conforme à l'état de la technique. D'une façon générale, le dispositif d'électrodes 1 comprend une sonde 2 et un support 3. La sonde 2 comprend un substrat en fourchette, et des électrodes sous forme de lignes conductrices métalliques déposées sur le substrat et recouvertes d'un isolant électrique sauf à leur extrémité. Le support 3 comprend un circuit imprimé (« printed circuit board - PCB ») permettant d'adresser électriquement chaque électrode par des systèmes d'enregistrement et/ou de stimulation, ou plus généralement par un système électronique. Les électrodes sont raccordées électriquement au circuit imprimé par pontage (« wire-bonding ») ou puce retournée (« flip chip »). Ces méthodes de raccordement sont longues et onéreuses. Le système électronique est, quant à lui, raccordé au support via un élément de connexion fixé sur le support, typiquement du côté opposé de la sonde. Des techniques classiques de raccordement sont employées pour cette connexion, étant donné que les composants ont des tailles de l'ordre du centimètre.

Néanmoins, les dispositifs d'électrodes actuels présentent des limitations quasi- rédhibitoires : en effet, l'un des problèmes majeurs de ces dispositifs d'électrodes réside dans la fragilité de la sonde qui peut se casser facilement, soit par usure, soit à cause d'une mauvaise manipulation. En cas de casse de la sonde, il est nécessaire de changer le dispositif en entier.

Cet inconvénient empêche une utilisation massive de ces dispositifs d'électrodes puisque cela implique des coûts de remplacement importants. En outre, le caractère actuellement « consommable » de ces dispositifs ne favorise pas l'intégration de composants plus performants ou plus élaborés dans le dispositif lui- même : actuellement, le support sert uniquement à prolonger les connexions et permet l'éloignement de l'électronique de la zone de manipulation.

RESUME DE L'INVENTION

L'invention vise à pallier les inconvénients précédents grâce à un dispositif d'électrodes, comprenant :

- une sonde destinée à être positionnée en contact avec un tissu biologique par une extrémité distale la sonde comprenant :

un substrat,

une pluralité d'électrodes,

des plots de contact reliés aux électrodes et situés en extrémité proximale et

des pistes reliant les électrodes aux plots de contact de la sonde,

- un support configuré pour être connecté à l'extrémité proximale de la sonde, et destiné à raccorder électriquement les électrodes à un circuit de traitement ou de commande, le support comprenant des plots de contact, caractérisé en ce que le dispositif d'électrodes comporte :

- un élément conducteur s'étendant entre les plots de contact de la sonde et les plots de contact du support, et

- au moins un organe de serrage propre à libérer l'extrémité proximale de la sonde du support ou inversement à venir serrer l'extrémité proximale de la sonde, l'élément conducteur et le support entre eux, par un appui direct de l'organe de serrage contre l'extrémité proximale de la sonde, de manière à établir un contact électrique entre chaque plot de contact de la sonde et un plot de contact du support par l'intermédiaire de l'élément conducteur.

Grâce à l'utilisation de l'organe de serrage, la sonde est détachable du support. Cela a pour avantage qu'en cas d'endommagement de la sonde, la sonde peut être détachée du support et seule la sonde peut être remplacée. En outre, la sonde est plus facilement nettoyable, et peut être placée plus aisément à demeure.

De plus, le support n'étant plus un « consommable », le support peut être réutilisé avec une autre sonde et il peut être conçu pour accueillir des éléments d'électroniques plus performants et plus élaborés, qui étaient auparavant positionnés en amont du dispositif d'électrodes. Avantageusement, l'invention peut comprendre les caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :

- Le dispositif comprend un socle fixé au support dans lequel le socle comprend :

un logement servant de glissière et formé par deux parois latérales de guidage pour guider l'insertion de l'extrémité proximale de la sonde en appui contre l'élément conducteur dans le socle, et

un moyen de positionnement de l'extrémité proximale de la sonde dans le logement,

pour faire en sorte que chaque plot de la sonde soit relié à un seul plot de contact du support une fois la sonde fixée dans le socle,, l'organe de serrage passe dans une ouverture d'une partie supérieure du socle située au-dessus du logement, pour venir en contact avec l'extrémité proximale de la sonde afin d'appuyer l'extrémité proximale de la sonde contre l'élément conducteur, le socle comprend comme moyen de positionnement une butée située à l'extrémité de la course de l'extrémité proximale de la sonde dans le logement du socle, la sonde est insérée dans le socle selon une première direction d'insertion, et l'organe de serrage vient serrer la sonde, l'élément conducteur et le support entre eux selon une deuxième direction de serrage, la deuxième direction étant différente de la première direction, préféra blement orthogonale à la première direction,

Le dispositif comprend un socle fixé au support dans lequel le socle contient des ergots, ou respectivement ouvertures de centrage, qui coopèrent avec des ouvertures, ou respectivement ergots de centrage, disposés sur l'extrémité proximale de la sonde pour faire en sorte que chaque plot de la sonde soit relié à un seul plot de contact du support une fois la sonde fixée dans le socle, la sonde est en forme de fourchette et en ce que le substrat comporte au moins une dent en extrémité distale et une pluralité d'électrodes s'étendant au moins sur la dent, l'élément conducteur comprend une matrice de ressorts, chaque ressort étant comprimé entre un plot de contact de la sonde et un plot de contact du support sous l'action de l'organe de serrage, l'élément conducteur comprend une plaque de maintien présentant une pluralité de trous, chaque ressort étant disposé à l'intérieur d'un trou de la plaque, - le dispositif comprend un ou plusieurs guide(s) d'alignement, s'étendant à travers la pièce de maintien pour assurer un positionnement relatif de l'élément conducteur par rapport au support, - l'élément conducteur comprend un film conducteur anisotropique propre à établir un contact électrique entre un plot de contact de la sonde et un plot de contact du support sous l'action de l'organe de serrage, l'élément conducteur fait lui-même office d'organe de serrage, le dispositif comprend une pluralité d'éléments conducteurs, chaque élément conducteur étant fixé à un plot de contact de la sonde, le dispositif comprend en outre un circuit de vérification qui crée au moins une boucle de courant entre au moins deux électrodes, préférablement quatre, de la sonde et les plots de contact correspondants du support, via l'élément conducteur, afin de vérifier que lesdites électrodes sont correctement placées, et dans lequel la couche conductrice de la sonde comprend un premier et un deuxième circuits conducteurs reliant chacun au moins deux plots de contact de la sonde, et le support comprend un troisième circuit conducteur reliant au moins deux plots de contact du support, le premier et le deuxième circuits étant agencés de sorte que lorsque un contact électrique est établi entre chaque plot de contact de la sonde et un plot de contact du support, les circuits forment le circuit de test pour vérifier un positionnement relatif correct de la sonde par rapport au support, l'organe de serrage comprend au moins une vis de serrage présentant une extrémité propre à exercer une pression sur le substrat de la sonde pour serrer la sonde, l'élément conducteur et le support entre eux. PRESENTATION DES DESSINS

D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention assortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels :

- La figure 1 représente un dispositif d'électrode conforme à l'état de la technique,

- La figure 2 représente un schéma de principe d'un dispositif d'électrode conforme à un mode de réalisation de l'invention,

- La figure 3 représente différentes couches d'une électrode,

- Les figures 4a à 4c représentent différents types de sondes,

- Les figures 5, 6 et 7 représentent de manière schématique, en vue de côté, en vue de dessus et en vue de face, un dispositif conforme à un mode de réalisation de l'invention,

- Les figures 8a et 8b représentent un élément conducteur conforme à un premier mode de réalisation de l'invention,

- La figure 9 représente un dispositif comprenant un élément conducteur conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention,

- Les figures 10a, 10b représentent une sonde du dispositif en cours d'insertion et insérée dans le dispositif,

- La figure 11 représente de manière schématique un circuit de test permettant de vérifier un positionnement relatif correct de la sonde par rapport au support,

- Les figures 12 et 13 représentent des résultats de test de validité. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION

En référence à la figure 2, le dispositif d'électrodes 1 comprend une sonde 2, un support 3, un élément conducteur 4 et au moins un organe de serrage 5. Ce dispositif 1 est utilisable aussi bien in vivo qu'/'n vitro ou ex vivo. La sonde 2 est destinée à être positionnée en contact avec un tissu biologique par une extrémité distale 2b. A cet effet, la sonde 2 comprend un substrat 20, une pluralité d'électrodes 21a,..., 21n (référencées 21) et des plots de contact 22a,...22n (référencés 22) reliés aux électrodes et situés à une extrémité proximale 2a.

Le terme « relié » signifie que les plots de contact ou les éléments considérés dans cette description sont connectés électriquement.

Le support 3 est configuré pour être connecté à l'extrémité proximale 2a de la sonde 2 et est destiné à raccorder électriquement les électrodes 21 à un système électronique 6 (tel qu'un circuit de traitement ou de commande) via un élément de raccordement 31. Le support comprend des plots de contact 32a, ... 32n (référencés 32).

Lorsque la sonde 2 est montée sur le support 3, l'élément conducteur 4 s'étend entre les plots de contact de la sonde 22 et les plots de contact du support 32. L'organe de serrage 5 est propre à venir libérer l'extrémité proximale 2a de la sonde 2 du support 3 ou inversement, c'est-à-dire à venir serrer ensemble l'extrémité proximale 2a de la sonde 2, l'élément conducteur 4 et le support 3 entre eux, de manière à établir un contact électrique entre chaque plot de contact de la sonde 22 et un plot de contact correspondant du support 32 par l'intermédiaire de l'élément conducteur 4. On obtient alors un appui direct de l'organe de serrage contre l'extrémité proximale 2a de la sonde 2.

Il y a ici plusieurs organes de serrage (deux) passant chacun dans une ouverture d'un socle 35 qui sera détaillé par la suite.

Typiquement, les dimensions des électrodes 21 et de la sonde 2 sont de l'ordre de quelques micromètres au centimètre. Le support 3 constitue ainsi une interface micro-macro, entre la sonde 2 et le système électronique 6. De plus, grâce à la structure du dispositif, il est possible de qualifier le contact entre la sonde 2 et le support 3 de première reprise de contact et le contact entre le support 3 et le système électronique 6 de seconde reprise de contact. La première reprise de contact est donc une reprise micro-macro, alors que la seconde reprise de contact est une reprise macro-macro.

La sonde

La sonde 2 permet une mise en contact des électrodes 21 avec le tissu biologique. Elle est typiquement de forme ronde, carrée, ou oblongue, pour laquelle on définit une extrémité distale 2b, destinée à être au contact du tissu biologique et une extrémité proximale 2a, destinée à être connectée au support 3. D'une façon générale, la sonde 2 est composée de plusieurs couches de différents matériaux tels que du verre, du plastique, du polymère, ou du diamant, et des couches conductrices en silicium, or, platine, ou autre matériau conducteur ou semiconducteur (métaux tels que le platine ou le black platine, polymères conducteurs ou autre).

En particulier, la sonde 2 peut comprendre un plan de masse 23 permettant une meilleure focalisation des stimulations électriques dans le tissu, et une pluralité de pistes 24a, ... 24n (référencées 24 pour plus de simplicité) reliant les électrodes 21 aux plots de contact de la sonde 22. Un tel plan de masse 23 est décrit plus en détail dans le document FR 2 922 460. Les pistes 24a, ... 24n, formées sur le substrat, sont des bandes conductrices obtenues par gravure d'une couche en matériau conducteur, tel que le métal. Les pistes s'étendent depuis les électrodes 21 jusqu'aux plots de contact de la sonde 22. Comme illustré sur la figure 3, la sonde comprend un empilement de couches, incluant un substrat 20, les électrodes 21 et les pistes 24, un isolant, et un plan de masse. Il est possible d'alterner des couches conductrices (comme celle formant les électrodes 21 et les pistes 24) avec des couches isolantes et du substrat 20 pour optimiser les trajets ou permettre des tracés plus complexes. Typiquement, toutes les électrodes 21, les pistes 24 et les plots de contact 22 sont dans le même plan, en particulier pour le cas d'électrodes en forme de fourchettes. Les différentes couches peuvent présenter des ouvertures 0 en regard d'autres couches, afin de permettre des contacts entre le tissu et les électrodes 21 ou les plots de contact 22 et l'élément conducteur 4 : c'est notamment le cas pour les couches d'isolant et du plan de masse 23 qui présentent une ouverture 0.

En référence aux figures 4a, 4b, 4c, la sonde 2 peut prendre différentes formes et peut comprendre différentes configurations d'électrodes 21, en fonction de l'utilisation visée. On distingue notamment les sondes comprenant un substrat 20 avec une dent 20a (figure 4a) et plusieurs dents 20a, 20b, 20c, 20d (figures 4b, 4c) en extrémité distale 2b. Les électrodes 21 s'étendent sur chacune des dents 20a, ... 20d du substrat 20 ou plus généralement sur l'ensemble du substrat 20. Les électrodes 21 peuvent être concentrées sur l'extrémité distale 2b des dents 20a ou du substrat 20, ou bien réparties sur toute la partie du substrat 20 qui sera mise en contact avec le tissu de l'échantillon. Il est aussi possible de construire la sonde 2 comprenant une partie circulaire ou rectangulaire.

Typiquement, la sonde comprend entre 1 et 4096 électrodes.

Le pas entre deux électrodes est typiquement compris entre 1 μιτι et 5 mm. La tendance actuelle va à l'augmentation du nombre d'électrodes et à la diminution de leur taille, ainsi qu'à la miniaturisation du dispositif 1.

Le dispositif 1 permet la première reprise de contact micrométrique-macrométrique (ou micrométrique-millimétrique), tout en permettant un nombre important de connexions.

Les plots de contacts 22 de la sonde 2 se trouvent avantageusement en extrémité proximale 2a de la sonde 2. Les plots de contact 22 assurent le contact électrique entre les électrodes 21, via les pistes 24 et le support 3.

Les plots de contact 22 sont de préférence rassemblés sur une surface la plus restreinte possible et forment un premier motif de plots Ml.

L'extrémité proximale 2a de la sonde 2 possède une largeur constante L. Alternativement, ladite largeur peut varier, aller par exemple en diminuant ou en augmentant.

Le substrat 20 de la sonde 2 est de préférence rigide. Il est néanmoins envisageable de prévoir un substrat souple (flexible), par exemple constitué de parylène ou de polyamide ou tout autre matériau biocompatible, avec une extrémité proximale 2a souple (flexible) ou rigide pour le serrage qui s'insère dans le support 3 pour y être fixée.

Le support

Le support 3 est l'élément de transition entre le domaine microscopique et le domaine macroscopique. Il est préférablement rigide mais il est aussi envisageable de prévoir un support souple, dans le cas d'applications nécessitant des dispositifs 1 s'adaptant à l'espace disponible pour les manipulations.

Le support 3 présente une forme oblongue. Le support 3 comprend un circuit imprimé, qui permet de raccorder électriquement les plots de contact du support 32 à l'élément de raccord 31. On définit une extrémité proximale et une extrémité distale du support 3. D'une façon préférentielle, les plots de contact du support 32 se situent sur l'extrémité distale du support 3 et l'élément de raccord 31 sur l'extrémité proximale du support 3.

Les plots de contact du support 32 sont de préférence rassemblés sur une surface la plus restreinte possible et forme un second motif M2.

Dans un mode de réalisation , le support 3 peut intégrer une pièce intermédiaire, ou adaptateur, pour permettre de reporter les plots de contacts 32 disposés sur une surface donnée du support 3, sur une surface plus petite en surface supérieure de la pièce intermédiaire 60 qui comporte des plots de contact intermédiaires, afin de réduire la zone de contact de l'extrémité proximale 2a de la sonde 2. L'adaptateur est par exemple en silicium.

L'adaptateur peut être fixé de manière inamovible au support 3. L'élément conducteur et le socle

L'élément conducteur 4 assure le contact entre les plots du support 32 et les plots de la sonde 22. Il comprend des parties compressibles ou déformables. Dans un mode de réalisation, l'élément conducteur 4 peut assurer le contact entre les plots de contact intermédiaires de la pièce intermédiaire et les plots de contact 22 de l'extrémité proximale 2a de la sonde 2. Premier mode de réalisation

Selon un premier mode de réalisation, l'élément conducteur 4 comprend une matrice de ressorts 41a, ... 41n (référencés 41) conducteurs de courant et une pièce de maintien 42 (voir figures 5, 6, 7, 8a, 8b). Par le terme « ressort », on désigne une pièce possédant des propriétés élastiques et pouvant se déformer de façon élastique sous une contrainte. Au vu des dimensions en jeu dans ce dispositif 1 et du faible effort de compression nécessaire (il s'agit uniquement de maintenir un contact électrique), l'effet ressort peut être typiquement obtenu de façon suffisante par des petites lames de métal.

Chaque ressort 41 possède deux extrémités, chacune étant destinée à être mise en contact avec un plot de contact de la sonde 22 d'une part et un plot de contact du support 32 d'autre part. L'ensemble des premières extrémités 411 des ressorts 41 forme un troisième motif M3 (voir figure 8a). Le premier motif Ml des plots de contact de la sonde 22 et le troisième motif M3 sont symétriques, de sorte que lorsque les deux motifs Ml, M3 sont superposés, chaque première extrémité 411 d'un ressort 41 est en contact avec un unique plot de contact de la sonde 22.

De la même façon, l'ensemble des secondes extrémités 412 des ressorts 41 forme un quatrième motif M4. Le deuxième motif M2 des plots de contact du support 32 et le quatrième motif M4 sont symétriques, de sorte que lorsque les deux motifs M2, M4 sont superposés, chaque seconde extrémité 412 d'un ressort 41 est en contact avec un unique plot de contact du support 32.

Le contact est assuré par pression des plots 22, 32 sur les extrémités des ressorts 411, 412 grâce à un organe de serrage 5 qui sera décrit ultérieurement. La matrice de ressort 41 est maintenue en place par la pièce de maintien 42 présentant une pluralité de trous, chaque ressort étant disposé à l'intérieur d'un trou de la pièce de maintien 42. La pièce de maintien 42 est adaptée pour que les extrémités 411, 412 des ressorts 41 restent libres lorsque la sonde 2 n'est pas montée sur le support 3 (voir figure 8b), afin de pouvoir être compressées lorsque la sonde 2 est montée sur le support 3.

Le pas entre deux ressorts 41 est préférablement compris entre 1 μιτι et 5 mm, préférablement 100 μιτι et 1 mm, voire 50 μιτι et 1mm.

Dans le cas où un ressort 41 casse, il est aisément remplaçable dans la matrice. Cela permet de limiter le caractère consommable du dispositif d'électrodes 1. Deuxième mode de réalisation

Selon un deuxième mode de réalisation (figure 9), l'élément conducteur 4 comprend une feuille conductrice anisotropique 43 (« anisotropic conductive film - ACF »). Une telle feuille 43 établit une connexion entre ses faces lorsqu'une pression est exercée sur la feuille 43. La feuille 43 peut présenter un bossage (éléments en relief) pour permettre la connexion. Complémentairement, le support 3 comprend aussi un bossage permettant de favoriser la connexion.

Dans ce cas les motifs Ml et M2 seront symétriques pour être mis en correspondance de contact grâce au film ACF.

De la même façon que pour le premier mode de réalisation, la pression est réalisée par l'organe de serrage 5.

Des plots non déformables peuvent être utilisés sur le support 3 et le contact par serrage est assuré par l'insertion d'un film conducteur anisotrope de type film ACF.

L'élément conducteur 4 peut comprendre également une pièce de maintien 42 permettant de maintenir la feuille 43 tendue. Par ailleurs, le dispositif 1 comprend également une plateforme de raccordement 34 comprenant un socle 35 fixé au support 3. Le socle 35 est adapté pour accueillir l'organe de serrage 5 et l'élément conducteur 4 (figures 7, 9).

La plateforme de raccordement 34 comprend un ou plusieurs guide(s) d'alignement et d'assemblage 37 qui reçoivent chacun par exemple une vis 36. Ces guides 37 s'étendent à travers la pièce de maintien 42 pour assurer un positionnement relatif de l'élément conducteur 4 par rapport au support 3.

En outre, le socle 35 comprend un logement-glissière T formé par deux parois latérales de guidage 37a, 37b et/ou un moyen de positionnement de l'extrémité proximale 2a de la sonde tel qu'une butée 38 (voir figures 5, 7, 9) qui guident l'insertion de l'extrémité proximale 2a de la sonde 2 dans la plateforme de raccordement 34 et permettent d'assurer un positionnement relatif des plots de contact de la sonde 22 par rapport aux plots de contact du support 32.

Les parois latérales de guidage 37a, 37b ont donc un écartement sensiblement égal à la largeur L de l'extrémité proximale 2a de la sonde 2. Si ladite largeur va en diminuant, l'écartement des parois latérales de guidage va en diminuant aussi. La précision de l'écartement ou de la largeur L, lors de la fabrication se fait notamment en fonction des dimensions (diamètre ou surface) des plots de contacts 22, 32. En effet, le guidage doit être suffisamment précis pour que chaque plot de la sonde 22 puisse être relié à un seul plot du support 32.

En outre, le socle 35 comprend une partie supérieure 39 qui est adaptée pour obturer tout ou partie la cavité, de sorte qu'une fois insérée, l'extrémité proximale 2a de la sonde 2 soit intercalée entre l'élément conducteur 4 et la partie supérieure 39 du socle 35.

L'organe de serrage 5 passe dans une ouverture de la partie supérieure 39 du socle 35 située au-dessus du logement T, pour venir en contact avec l'extrémité proximale 2a de la sonde 2 afin d'appuyer l'extrémité proximale 2a de la sonde 2 contre l'élément conducteur 4.

Alternativement, le socle 35 ou l'élément conducteur 4 peut contenir des ergots (plots) ou respectivement ouvertures de centrage qui coopèrent avec des ouvertures ou respectivement ergots de centrage disposés sur l'extrémité proximale 2a de la sonde 2, plutôt que des parois latérales et des butées.

Ainsi, l'élément conducteur 4 est logé à l'intérieur du socle 35. Selon un mode de réalisation préféré, l'élément conducteur 4 est fixé à la plateforme de raccordement 34 et est adapté pour être situé dans une cavité formée par les parois latérales 37a, 37b, la butée 38 et la partie supérieure 39. Une fois positionné à l'intérieur de cette cavité, le quatrième motif M4 de l'élément conducteur est ainsi placé en regard du deuxième motif M2 des plots de contact du support 32. L'élément conducteur 4 est, comme mentionné précédemment, maintenu en place par les guides d'alignement 36.

Dans un autre mode de réalisation, le socle 35 est monté à demeure sur le support 3, de sorte qu'il fasse partie intégrante du support 3.

Alternativement, l'élément conducteur 4 peut être fixé sur, ou réalisé par microfabrication de manière intégré à, l'extrémité proximale 2a de la sonde 2 et un positionnement correct de l'élément conducteur 4 dans le socle 35 est obtenu grâce aux parois latérales de guidages 37a, 37b et à la butée 38.

L'organe de serrage

L'organe de serrage 5 permet d'assurer le maintien de la sonde 2 sur le support 3 et ainsi de garantir les contacts électriques qui relient les électrodes 21 au système électronique 6. Réciproquement, l'organe de serrage 5 permet aussi de libérer la sonde 2 du support 3.

Selon un premier mode de réalisation (voir figures 5, 8, 9, 10), l'organe de serrage 5 comprend au moins une vis de serrage 51 possédant une extrémité propre à exercer une pression sur la sonde 2 pour serrer entre eux la sonde 2, l'élément conducteur 4 et le support 3, de sorte qu'il y ait un appui direct sur la partie proximale 2a de la sonde 2. En particulier, la vis de serrage 51 est vissée dans le socle 35 et de préférence dans la partie supérieure 39.

L'extrémité de la vis 51 est ainsi mise en translation par vissage et dès que son extrémité vient au contact de la sonde 2, exerce une pression sur la sonde 2, en particulier sur son substrat 20, pour assurer les contacts électriques avec l'élément conducteur 4. La vis 51 doit pouvoir se dévisser suffisamment pour permettre l'insertion de la sonde 2 dans la cavité.

Pour des raisons pratiques, l'insertion se fait selon une première direction d'insertion X-X', qui est typiquement la direction d'extension de la forme oblongue du support 3 (voir figures 5, 6), et l'organe de serrage 5 effectue le serrage selon une deuxième direction Y-Y', différente de la première direction et préféra blement orthogonale à la première direction (voir figures 5, 7). Cette deuxième direction Y-Y' est typiquement celle définie par l'orthogonale aux plans définis par le support 3 et donc (étant parallèles entre eux) aussi par le substrat 20 de l'extrémité proximale 2a de la sonde 2 lorsque la sonde 2 est insérée (voir figures 10a, 10b, dans lesquelles la sonde est respectivement en cours d'insertion et insérée).

Le socle 35, lorsque monté sur le support 3, peut ainsi présenter une ouverture configurée T pour permettre l'insertion de la sonde 2 selon la direction X-X'. Le socle n'a ainsi pas besoin d'être démonté du support 3 pour l'insertion de la sonde 2.

Alternativement, l'organe de serrage peut être un levier, une pince (ou un clamp selon la terminologie anglo-saxonne), qui vient comprimer le substrat 20 contre l'élément conducteur 4 pour assurer les contacts électriques entre les plots de contact 22, 32.

Circuit de vérification

Afin de s'assurer que la première reprise de contact fonctionne et permette d'utiliser le dispositif 1 pour des expériences ou des tests, le dispositif 1 comprend un circuit de vérification 7 (voir figure 11). Ce circuit de vérification 7 permet de vérifier les contacts entre les plots de contact 22, 32 et le centrage (ou l'alignement) de la sonde, pour s'assurer que le raccordement électrique est correct. En particulier, le circuit de vérification crée une boucle de courant entre au moins deux électrodes 21, préférablement quatre, de la sonde 2 et les plots de contact 32 correspondants du support 3, via l'élément conducteur 4, afin de s'assurer que lesdites électrodes 21 sont correctement placées.

Pour cela, un exemple de circuit de vérification 7 peut comprendre un premier circuit 70a et un deuxième circuit 70b de vérification sur la sonde 2 qui relient chacun deux plots de contact de la sonde 2 entre eux. Il s'agit de préférence de plots situés en bordure du premier motif Ml, et en particulier dans les angles.

Le circuit de vérification 7 comprend deux autres circuits de vérification 71a et 71b sur le support 3, qui relient chacun deux plots 32 de contact du support 3 (référencés 71al et 71a2 pour le circuit 71a, et 71bl et 71b2 pour le circuit 71b) indépendamment vers deux ergots de contacts sur le support 3 (73a 1 et 73a2 pour le circuit 71a, et 73bl et 73b2 pour le circuit 71b) de manière à vérifier le contact électrique de la connexion de la sonde avec un ohmmètre en mesurant la résistance entre les plots 73a 1 et 73a2, via le premier circuit 70a, et la résistance entre les plots 73bl et 73b2, via le deuxième circuit 70b. Si les contacts sont effectifs et corrects, l'ohmètre doit indiquer une résistance quasi nulle.

Pour effectuer la mesure de manière automatique, un circuit à diode peut être utilisé en série des circuits 70a et 71a et un autre en série des circuits 70b et 71b afin d'indiquer par un voyant lumineux si les connexions sont effectivement bonnes.

Un interrupteur 72 permet typiquement d'activer ce circuit de vérification 7 en le commutant.

Ce circuit de vérification 7 permet de s'assurer que le placement d'au moins quatre plots de contact est correct, et donc de s'assurer que le positionnement du premier motif Ml sur le second motif M2 est correct. Test de validité

Afin de tester le dispositif 1, des mesures d'impédance (par multiplexage) et des tests de dépôts de black platine (voie électrochimique) ont été effectués sur toutes les électrodes.

En référence aux figures 12, 13, les résultats ont été représentés :

- aux erreurs de fabrication près, liées au prototype, 95% des électrodes ont été bien connectées et leur impédance est conforme à celle attendue ;

- le black platine n'a bien été déposé que sur les électrodes qui ont été activées (électrodes en noir sur la figure 13), ce qui démontre que l'on peut fonctionnaliser uniquement les électrodes sélectionnées.

Complément

Le dispositif 1 pourra également être utilisé dans les domaines de l'optogénétique et de la neurophotonique. Pour cela, la sonde comprend en outre des guides d'ondes qui permettent d'illuminer des zones précises de l'échantillon, les électrodes permettant d'enregistrer les réponses à ces stimuli. Un switch optique permet d'aiguiller le signal optique dans le guide d'onde souhaité.

Le dispositif 1 pourra également être utilisé dans le domaine de la microfluidique pour l'injection de médicaments par exemple. Pour cela, la sonde comprend également des microcanaux et les électrodes permettent d'enregistrer les réponses à ces stimuli.

Le dispositif peut inclure des joints au niveau de l'organe de serrage afin d'éviter la remontée de liquide au niveau des plots de connexion de l'élément conducteur 4. Ces joints peuvent par exemple être intégrés dans les parois du socle 35 ou au niveau de l'insertion de la sonde 2 dans le socle 35.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d'électrodes (1), comprenant :
- une sonde (2) destinée à être positionnée en contact avec un tissu biologique par une extrémité distale (2b), la sonde (2) comprenant :
un substrat (20,
une pluralité d'électrodes (21a, 21n),
des plots de contact reliés aux électrodes (22a, 22n) et situés en extrémité proximale (2a), et
des pistes (24a, 24n) reliant les électrodes (21a, 21n) aux plots de contact (22a, 22n ) de la sonde (2),
- un support (3) configuré pour être connecté à l'extrémité proximale (2a) de la sonde (2), et destiné à raccorder électriquement les électrodes (21a, 21n) à un circuit de traitement ou de commande (6), le support (3) comprenant des plots de contact (32a, 32n),
caractérisé en ce que le dispositif d'électrodes (1) comporte :
- un élément conducteur (4) s'étendant entre les plots de contact (22a, 22n) de la sonde (2) et les plots de contact (32a, 32n) du support (3), et
- au moins un organe de serrage (5) propre à libérer l'extrémité proximale (2a) de la sonde (2) du support (3) ou inversement à venir serrer l'extrémité proximale
(2a) de la sonde (2), l'élément conducteur (4) et le support (3) entre eux, par un appui direct de l'organe de serrage (5) contre l'extrémité proximale (2a) de la sonde (2), de manière à établir un contact électrique entre chaque plot de contact de la sonde (22a, 22n) et un plot de contact du support (32a, 32n) par l'intermédiaire de l'élément conducteur (4).
2. Dispositif selon la revendication 1, comprenant un socle (35) fixé au support (3) dans lequel le socle (35) comprend :
- un logement (T) servant de glissière et formé par deux parois latérales de guidage (37a, 37b) pour guider l'insertion de l'extrémité proximale (2a) de la sonde (2) en appui contre l'élément conducteur (4) dans le socle (35), et
- un moyen de positionnement de l'extrémité proximale (2a) de la sonde (2) dans le logement (T), pour faire en sorte que chaque plot (22a, 22n) de la sonde soit relié à un seul plot de contact (32a, 32n) du support une fois la sonde fixée dans le socle (35).
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel l'organe de serrage (5) passe dans une ouverture d'une partie supérieure (39) du socle (35) située au- dessus du logement (T), pour venir en contact avec l'extrémité proximale (2a) de la sonde (2) afin d'appuyer l'extrémité proximale (2a) de la sonde (2) contre l'élément conducteur (4).
4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel le socle (35) comprend comme moyen de positionnement une butée (38) située à l'extrémité de la course de l'extrémité proximale (2a) de la sonde (2) dans le logement (T) du socle (35).
5. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 4, dans lequel la sonde (2) est insérée dans le socle (35) selon une première direction d'insertion (X-X7), et l'organe de serrage (5) vient serrer la sonde (2), l'élément conducteur (4) et le support (3) entre eux selon une deuxième direction de serrage, la deuxième direction (Y-V) étant différente de la première direction (X-X7), préférablement orthogonale à la première direction.
6. Dispositif selon la revendication 1, comprenant un socle (35) fixé au support (3) dans lequel le socle (35) contient des ergots, ou respectivement ouvertures de centrage, qui coopèrent avec des ouvertures, ou respectivement ergots de centrage, disposés sur l'extrémité proximale (2a) de la sonde pour faire en sorte que chaque plot (22a, 22n) de la sonde soit relié à un seul plot de contact (32a, 32n) du support une fois la sonde fixée dans le socle (35).
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la sonde (2) est en forme de fourchette et en ce que le substrat (20) comporte au moins une dent (20a, 20b, 20c, 20d) en extrémité distale (2b) et une pluralité d'électrodes (21a, 21n) s'étendant au moins sur la dent (20a, 20b, 20c, 20d).
8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel l'élément conducteur (4) comprend une matrice de ressorts (41a, 41n), chaque ressort étant comprimé entre un plot de contact de la sonde (22a, 22n) et un plot de contact du support (32a, 32n) sous l'action de l'organe de serrage (5).
9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel l'élément conducteur (4) comprend une plaque de maintien (42) présentant une pluralité de trous, chaque ressort (41) étant disposé à l'intérieur d'un trou de la plaque.
10. Dispositif selon la revendication 9, comprenant un ou plusieurs guide(s) d'alignement (36), s'étendant à travers la pièce de maintien (42) pour assurer un positionnement relatif de l'élément conducteur (4) par rapport au support (3).
11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel l'élément conducteur (4) comprend un film conducteur anisotropique (43) propre à établir un contact électrique entre un plot de contact de la sonde (22a, 22n) et un plot de contact du support (32a, 32n) sous l'action de l'organe de serrage (5).
12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8 ou 11, pour lequel l'élément conducteur fait lui-même office d'organe de serrage.
13. Dispositif selon la revendication 1 à 8 ou 11, comprenant une pluralité d'éléments conducteurs (4), chaque élément conducteur (4) étant fixé à un plot de contact de la sonde (22a, 22n).
14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, comprenant en outre un circuit de vérification (7) qui crée au moins une boucle de courant entre au moins deux électrodes (21), préférablement quatre, de la sonde (2) et les plots de contact (32) correspondants du support (3), via l'élément conducteur (4), afin de vérifier que lesdites électrodes (21) sont correctement placées, et dans lequel la couche conductrice de la sonde (2) comprend un premier (70a) et un deuxième (70b) circuits conducteurs reliant chacun au moins deux plots de contact de la sonde (22a, 22n), et le support (3) comprend un troisième circuit conducteur (71) reliant au moins deux plots de contact du support (32a, 32n), le premier (70a) et le deuxième (70b) circuits étant agencés de sorte que lorsque un contact électrique est établi entre chaque plot de contact de la sonde (2) et un plot de contact du support (3), les circuits (70a, 70b, 71) forment le circuit de test (7) pour vérifier un positionnement relatif correct de la sonde (2) par rapport au support (3).
15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, dans lequel l'organe de serrage (5) comprend au moins une vis de serrage (51) présentant une extrémité propre à exercer une pression sur le substrat (20) de la sonde (2) pour serrer la sonde (2), l'élément conducteur (4) et le support (3) entre eux.
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