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CA 02362733 2001-08-28
WO 00/53319 PCT/FR00/00579
Dispositif et procédé de positionnement d'un liquide
DESCRIPTION
La présente invention concerne un dispositif de positionnement d'un
échantillon
liquide, déplacé par une variation de pression entre une entrée et une sortie,
un récipient
reliant l'entrée et la sortie.
L 'état de la technique est constitué par le document EP A-0. 674. 009 qui
propose un appareil pour réaliser un procédé de traitement d'un échantillon
liquide et
biologique, par exemple une amplification d'acides nucléiques, qui comporte un
puits
pour permettre l 'introduction de l 'échantillon à tester, puis la reprise de
cet
échantillon qui a réagi, sous l'action d'une chambre pneumatique. Entre ces
deux actes
indépendants, l 'échantillon est mû dans l 'appareil pour permettre, d 'une
part, la
décontamination dans une première chambre et, d'autre part, l'amplification
dans une
seconde chambre. Le puits et les chambres de décontamination, d'amplification
et
pneumatique sont dans le prolongement les uns des autres. Les séparations
entre ces
différentes zones sont le fait de cloisons internes de l'appareil qui ne
permettent le
passage qu'en partie inférieure par des micro-canaux dont les dimensions sont
réduites, afin de permettre de réduire l 'évaporation.
Le problème essentiel de ce type de transfert réside dans le fait qu'il y a
une
2o contiguïté fluidique entre tous les compartiments. Il n'y a donc pas de
séparation
physique nette entre deux compartiments très différents, comme peuvent l'être
les
chambres de décontamination et d'amplification. Les acides nucléiques,
normalement
purifiés, ont donc le risque d'être encore contaminés, ce qui compromet
l'amplification.
De plus lors du transfert du liquide entre les deux premières chambres par
application
d'une dépression, le liquide peut continuer à se déplacer dans une autre
chambre et
donc affecter la précision de l'analyse.
Le document WO-A-97/21090 utilise lui au.sci dP.c mirrn-rn~n~ir o~tro
différentes chambres d'un dispositif. en,forrrae de disque. Ce disque comporte
un axe de
rotation en son centre. Le contrôle des déplacements des mouvements de
liquides est
réalisé par, premièrement, la force centrifuge, en ce gui concerne le
déplacement dans
un canal principal des liquides d'une chambre de répartition vers une autre
chambre
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de répartition, et, deuxièmement, l 'accélération centripète, en ce qui
concerne le
déplacement dans un canal secondaire du liquide contenu dans une chambre de
répartition vers une chambre d'analyse. Il y a des vannes qui empêchent ou
permettent
le transfert dans les canaux.
Dans ce cas, la séparation entre les différentes chambres est mieux contrôlée
puisqu'il y a des vannes. Bien entendu cette technique nécessite
l'installation de
nombreuses vannes, afin d'équiper plusieurs chaînes de réaction parallèles. A
chaque
vanne, il convient d'associer un mécanisme pour actionner cette vanne . Le
coût de
cette technologie est donc assez important.
1o Enfin, le document WO-A-98/07019 est de structure assez semblable à celle
du
document précédent. Il y a néanmoins deux différences essentielles. Tout
d'abord, les
déplacements ne s'effectuent que par la force centrifùge. Ensuite, il n ~ a
pas de vanne.
Ainsi le contrôle du déplacement centrifuge du liquide est réalisé par la
présence de
micro-canaux entre les différents réservoirs et par la force capillaire. Cette
force
capillaire nécessite pour être vaincue et que le transfert ait lieu, que la
force centrifuge
soit suffisamment forte.
Dans ce cas, le plus gros problème réside dans le contrôle très fin de la
centrifugation. Ainsi, l'absence de vanne et la disposition en série, selon la
direction de
la force centrifuge, de nombreux récipients imposent d'avoir une
centrifugation qui soit
2o suffisamment forte pour permettre le transfert d'un liquide d'un récipient
N vers le
récipient extérieur adjacent N+l, et suffisamment faible pour empêcher le
transfert du
liquide du récipient N vers un récipient extérieur éloigné N+2 ou N+n, avec n
supérieur
ou égal à 3.
De plus, pour ce dernier document comme pour le précédent, la centrifugation
entraîne un autre problème. Ainsi, il est impossible de conduire des
transferts fluidiques
chronologiquement différents dans deux chaînes de réaction parallèles sur le
même
appareil, les liquides devant être au même endroit en fonction de la
centrifugation. S'il
en était autrement, il faudrait que le contrôle soit encore plus pointu et que
les chaînes
de réaction soient décalées, par rapport au centre de rotation les unes par
rapport aux
3o autres. Ceci compliquerait la tâche de l'utilisateur et entraînerait un
déséquilibre lors de
la centrifugation, du fait de la mauvaise répartition des masses.
13-03-2001 FR 000000579
. , ,
3
Lrx derrsande de brevet EI' A-~ 803 288 propose, .talon un made de réalisation
présenté, d'I~enler unc.~ quantité prédéterminée dc liquide afin d'efj~Ctuer
ultérieurement
une analyse. Cette jor»ration d'un aliquote cxt réalisé par l'internsédiaire
de canaux dr
diJ~r~nts diamètres et de compartiment de réception de l'aliquote et d'un
surplus du
s liquide dont te volume doit ëtr~e déterminé.
1.a présente invention permet salon son procédé d'effcxtuer co type d'aliquote
mais elle peut le faire: en série voire on dérivation sur plu.~icrtrrs
compartiments. De plus, '
le diRpnsitif xclcm l'invention permet une Ic~calisation très précise d'une
quantité prlxise
dc liquide transféré. Crc:i ~,~t particulièrement intéressant.dan.~ des
carters d'analyse
t0 biologique; compronant on leur sein des micro-volumes de liquides à
transférer.
c:onformémer~t à la présente invention, le dispositïf permet lors du
déplacement
d'une quantitb de liquide de connaitre sa positicm exacte dans un ensemble de
canaux
,citu6 dans un appareil permettant de mener au moins une réaction biologique.
ys A cet effet, la présente invention concerne un dispc»;itif de
pc~,5itionnoment d'un
échantillon liquide, d~lacc par une variation dc pression cotre une entrée et
une sortie,
un récipient reliant l'entr~éo et la sortie, caractérisé par le fait que
l'&chantillan eRt
stoppé automatiquement dans son déplacement dès que ledit échantillon, aprcs
avoir
rempli le récipienl,.atteinl !c pcrint d'intcrsecticm entre une dérivation et
ladite sortie, la
Zo dcrivalinn reliant directement ladite entrée avec la sortie.
Dans ce cas du figure, la dérivation est reliée à une entrée d'un autre
réc;ipicnt, ct
lc nombre dc r~cipienls monté en gbric c~~t au rnniw r~gal à deux.
r.e remplissage d'un récipient s'effectue à l'aide de la gravité.
Ixs ~ariation,~ de pression utilis~c.~ dans cc dispositif sent faibles. comme
par
25 exemple inférieure à 30ü millibars et avantageusement inférieure à 100
millibars peur
déplacer les liquides cx qui présente de nombreux avantages en lt,,rmc dc mise
cn
aeuvro. Ainsi, lo coGt du dispositif de pompage pour assurer la variation de
pression est
rcduit, tex u~nlraintt~ pur les matériaux cru cc~mpc~.wnts cn terme dc
prccisinn dc
dimcnsicmncmcnt, tenue à la prcesinn, précision dos a.~scmhlag~ sont diminubcs
cc qui
30 pcrtnct dc~s rcductic~n~~ des coûts nntablee.
T,a dcrivati~n ait d'une section transversale infcricurc à la scxtion
transversale
do l'cntrbe ctlou do la sortit sur tout ou panic dc sa longueur.
CA 02362733 2001-08-28 FEUILLE MODIFI E
FI~PF~Nf;C7GTT 1~ 1~8R tA.~~ EIIC15DIIP1lC7C1T 1~ ~ABR tA~~fl
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La dérivation est d'une section transversale inférieure à la section
transversale
de l'entrée et/ou de la sortie sur tout ou partie de sa longueur.
Selon une première variante de réalisation, le récipient est constitué d'un
canal
d'un diamètre sensiblement identique au diamètre de l'entrée et/ou de la
sortie.
s Selon une seconde variante de réalisation, le récipient est constitué par un
compartiment dont la section est supérieure au diamètre de l'entrée et/ou de
la sortie.
Selon une troisième variante de réalisation, un moyen, permettant de casser
les
bulles que l'échantillon liquide pourrait créer, est présent entre l'entrée et
la dérivation.
Dans ce cas, le moyen, permettant de casser les bulles, est constitué par un
canal
io de section transversale strictement supérieure à la section transversale de
la dérivation.
Selon un mode particulier de réalisation, au moins un canal, constituant
l'entrée
et/ou la sortie et/ou chaque récipient, est parcouru longitudinalement, en
tout ou partie,
par au moins une languette qui facilite le drainage de l'échantillon liquide.
Selon un autre mode de réalisation, au moins un des récipients est associé à
un
ls volume tampon. Un tel volume tampon est bien décrit et protégé dans la
demande de
brevet déposée par la demanderesse le même jour que la présente invention et
intitulée
Carte d'analyse à remplissage amélioré. Le contenu de la description de cette
demande
de brevet est considéré comme incorporé à la présente invention, afin
d'assurer une
suffisance de description.
2o L'invention concerne également un procédé d'utilisation d'un dispositif,
tel
qu'un dispositif de positionnement d'un échantillon liquide, déplacé par une
variation
de pression entre une entrée et une sortie, un récipient reliant l'entrée et
la sortie, est
caractérisé par le fait que l'échantillon est stoppé automatiquement dans son
déplacement dès que ledit échantillon est présent dans le récipient, et n'est
plus présent
25 au niveau du point d'intersection entre une dérivation et la dite entrée,
la dérivation
reliant directement l'entrée avec ladite sortie. Dans ce procédé au moins deux
récipients
sont montés en série, et le volume de chaque récipient est calculé en fonction
de la
répartition que l'on souhaite obtenir pour chaque chaîne de réaction en
relation avec au
moins un récipient.
30 Préférentiellement, le volume de tous les récipients est identique.
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Un tel dispositif est utilisable pour l'analyse d'un ou plusieurs échantillons
liquides différents, dans lequel on cherche à identifier un ou plusieurs
analytes selon
tous les processus simples ou complexes d'analyse, mettant en jeu un ou
plusieurs
réactifs différents selon la nature chimique, physique ou biologique du ou des
analytes
5 recherchés. Les principes techniques définis ci-après ne sont pas limités à
un analyte
particulier, la seule condition requise étant que l'analyte soit distribué
dans l'échantillon
à analyser en suspension ou en solution. En particulier, le processus
d'analyse mis en
aeuvre peut être effectué, sous forme homogène ou hétérogène ou mixte.
Un mode particulier, non limitatif d'un tel dispositif, concerne l'analyse
lo biologique, d'un ou plusieurs ligands, nécessitant pour leur détection
et/ou leur
quantification l'utilisation d'un ou plusieurs anti-ligands. Par ligand, on
entend toute
espèce biologique comme par exemple, un antigène, un fragment d'antigène, un
peptide, un anticorps, un fragment d'anticorps, un haptène, un acide
nucléique, un
fragment d'acide nucléique, une hormone, une vitamine. Un exemple
d'application des
techniques d'analyse concerne les immunoessais, quelque soit leur format, par
analyse
directe ou par compétition. Un autre exemple d'application concerne la
détection et/ou
la quantification d'acides nucléiques comprenant l'ensemble des opérations
nécessaires
à cette détection et/ou cette quantification à partir d'un prélèvement
quelconque
contenant les acides nucléiques cibles. Parmi ces différentes opérations, on
peut citer la
lyse, la fluidification, la concentration, les étapes d'amplification
enzymatique des
acides nucléiques, les étapes de détection incorporant une étape d'hybridation
utilisant
par exemple une puce à ADN ou une sonde marquée. La demande de brevet WO-A-
97/02357 explicite différentes étapes nécessaires dans le cas d'analyse
d'acides
nucléiques.
Les figures ci jointes sont données à titre d'exemple explicatif et n'ont
aucun
caractère limitatif. Elles permettront de mieux comprendre l'invention.
La figure 1 représente une vue schématique d'un premier mode de réalisation du
dispositif selon l'invention.
3o La figure 2 représente une vue schématique d'un second mode de réalisation
du
dispositif selon l'invention.
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La figure 3 représente un montage en série et en parallèle de différents
dispositifs, tels que décrits en figure 2.
La figure 4 représente une vue en coupe selon A-A de la figure 3.
La figure 5 représente une vue schématique d'un troisième mode de réalisation
du dispositif selon l'invention.
La figure 6 représente une vue schématique selon la figure 5 montrant la
première étape de positionnement d'un échantillon liquide, selon la présente
invention.
La figure 7 représente une vue schématique selon la figure 5 montrant la
deuxième étape de positionnement d'un échantillon liquide, selon la présente
invention.
l0 La figure 8 représente une vue schématique selon la figure 5 montrant la
troisième étape de positionnement d'un échantillon liquide, selon la présente
invention.
La figure 9 représente un montage en série de différents dispositifs, selon un
cinquième mode de réalisation de l'invention.
La figure 10 représente une vue détaillée d'un dispositif de la figure 9.
La figure 11 représente une vue en coupe selon B-B de la figure 10, permettant
de visualiser les moyens utilisés pour orienter le liquide.
Enfin, la figure 12 représente une coupe selon C-C de la figure 5.
La présente invention concerne quatre dispositifs de positionnement qui
permettent de réaliser un positionnement précis d'un échantillon liquide 2
comme cela
sera bien expliqué en relation avec les figures ci jointes.
Le premier mode de réalisation est représenté à la figure 1. Il concerne un
dispositif de positionnement 1 selon un mode de réalisation qui est
essentiellement
constitué d'un canal de diamètre constant sur toute sa longueur. Ce canal
comporte en
fait trois zones bien fonctionnellement différentes au niveau du dispositif de
positionnement 1.
Il y a tout d'abord une entrée 3 qui permet à l'échantillon liquide 2 d'être
introduit dans le dispositif de positionnement 1. Il y a ensuite un récipient
5, faisant
3o suite à l'entrée 3, qui permet la réception et le positionnement dudit
échantillon liquide
2. Ce récipient 5 a une forme courbée. Enfin, il y a une sortie 4, présente
dans le
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prolongement de l'entrée 3 et du récipient 5, qui permet l'évacuation
éventuelle de cet
échantillon 2.
Néanmoins, le canal comporte encore, en position sensiblement en parallèle,
une
dérivation 6 qui relie l'entrée 3 à la sortie 4. Selon un mode préférentiel de
réalisation,
cette dérivation a une section et un diamètre qui sont sensiblement inférieurs
à la
section et au diamètre du canal comportant les entrée 3, sortie 4 et récipient
5. Cette
différence de diamètre va du double au quintuple. Le choix de la forme et de
la section
des différents canaux peut varier aussi en fonction de la nature des liquides
à transférer.
Dans le cas de liquide mouillant comme par exemple une solution aqueuse
contenant
lo du Triton X100 (marque déposée) ou du Tween (marque déposée) dans une
proportion
de 0,5 à 2 ml/l, il faut éviter le phénomène de capillarité qui permet au
liquide de
remonter à l'intérieur de la dérivation 6 et donc de boucher cette dérivation
en
empêchant le passage de l'air. Ce problème est résolu par l'homme du métier
qui
choisira la section en fonction de la nature du liquide et des matériaux
employés dans le
dispositif. Si le liquide est non mouillant comme par exemple de l'eau
distillée, ce
phénomène de capillarité ne se produit pas.
Même si structurellement il peut y avoir quelques différences, les trois
autres
modes de réalisation, représentés sur les autres figures 2 à 1 l, ne sont pas
éloignés de
cette structure.
Ainsi, sur la figure 2, est représenté un second mode de réalisation 11 dans
lequel deux différences sont présentes par rapport au premier mode de
réalisation de la
figure 1. Premièrement, on remarque que le canal est absolument rectiligne
c'est-à-dire
que l'entrée 13, le récipient 15 et la sortie 14 sont situés dans le
prolongement les uns
les autres. Bien entendu, ce mode de réalisation n'est pas obligatoire et il
est tout à fait
possible d'utiliser un récipient 5 de forme courbée comme cela est représenté
sur la
figure 1. Deuxièmement, le point d'intersection entre l'entrée 13 et la
dérivation 16
comporte un moyen 18 qui permet de casser les bulles qui peuvent être générées
par
l'échantillon liquide 2 lorsque celui-ci est en transfert dans la canalisation
principale
13-14-15. Ce dispositif 11 est donc structurellement identique mais le mode de
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fonctionnement de ces deux modes de réalisation sera mieux représenté sur les
figures 5
à 8 suivantes.
Ainsi, le troisième mode de réalisation est représenté sur ces figures 5 à 8.
Il
s'agit d'un dispositif 21 qui reprend les caractéristiques les plus
pertinentes des deux
premiers modes de réalisation. Ainsi, on remarque une entrée 23, une sortie 24
et un
récipient 25, le récipient 25 ayant une forme courbe de la même manière que
sur le
premier mode de réalisation avec le récipient 5. La dérivation 26 relie
toujours l'entrée
23 et la sortie 24, néanmoins, à l'instar du mode de réalisation de la figure
2, un moyen
lo permettant de casser les bulles 28 est présent entre l'entrée 23 et la
dérivation 26. Sur
cette figure 5, aucun échantillon liquide 2 n'est représenté.
Sur la figure 11, une vue en coupe selon C-C de la figure 5, on remarque une
disposition particulière des canaux au niveau de l'intersection entre l'entrée
23 et la
dérivation 26 lorsque un moyen 28 permettant de casser les bulles est présent.
La
profondeur des canaux est telle qu'un décrochement existe entre 23 et 28 et un
autre
décrochement est présent entre 28 et 26. Le décrochement entre 23 et 28 génère
une
arête vive qui améliore l'efficacité du moyen 28 pour casser les bulles.
Préférentiellement, une arête vive entre 26 et 28 est présente.
Comme décrit ci-dessous, à titre d'exemple et en utilisant une fraise boule
pour
l'usinage du dispositif dans une carte plastique en polystyrène choc, une
profondeur de
2 millimètres (mm) pour une largeur de 2 mm peut être choisie pour le canal
23, une
profondeur de 1,5 mm sur une largeur de 3 mm pour le moyen 28, et une
profondeur de
0,5 mm avec une largeur de 0,5 mm pour la dérivation 26. Dans ces conditions
et en
utilisant 100 microlitres d'eau déminéralisée déplacée par une variation de
pression à la
vitesse de 50 microlitres par minute, le liquide remplit la cavité 25 puis le
déplacement
est stoppé. Dans ce mode de réalisation, le volume de liquide à isoler doit
être inférieur
au volume du récipient 25.
Sur les figures 6 à 8, on comprend mieux le mode de fonctionnement de ce
dispositif 21, mode de fonctionnement qui est identique pour les deux premiers
modes
3o de réalisation. Ainsi, comme on le voit sur la figure 6, le liquide 2
arrive au niveau de
l'entrée 23 et ledit liquide 2, sous l'action d'une pression extérieure P
représentée sur la
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figure 7, va s'écouler dans le récipient 25. Il est préférable d'utiliser la
gravité pour
permettre un tel mouvement selon F1. Ainsi, les dimensions de la dérivation 26
et du
canal constitués par les entrée 23, sortie 24 et récipient 25 peuvent être
calculées afin de
permettre au liquide 2 de s'orienter spontanément vers le récipient 25 sous
l'action de
la pression P. C'est ce qui est bien expliqué sur la figure 7, puisque sous
l'action de la
pression P, l'ensemble de l'échantillon liquide 2 s'oriente dans le récipient
25 et suit le
mouvement selon la flèche Fl en direction de la sortie 24. Bien entendu, le
volume de
l'échantillon qui est poussé par la pression P, est inférieur ou égal au
volume contenu
par le récipient 25, c'est-à-dire au volume situé entre les deux points
d'intersection de
la dérivation 26 avec, d'une part, l'entrée 23 et, d'autre part, la sortie 24.
Sur la figure
8, on comprend mieux la fonction réelle du dispositif de positionnement 21 et
de la
dérivation 26. Ainsi, l'échantillon liquide 2 se trouve exclusivement compris
dans le
récipient 25, cet échantillon 2 étant borné par l'entrée 23 et la sortie 24.
Dans ce cas, la
pression P est toujours présente, néanmoins, la poussée ne s'exerce plus sur
le liquide
mais sur la dérivation selon les flèches F2. De ce fait, l'échantillon liquide
2 est bien
positionné à l'endroit prédéterminé. Il est donc possible également de prévoir
au niveau
du récipient 25, un autre canal appelé canal de sortie 53, qui permet selon
l'ouverture
ou la fermeture d'une vanne, non représentée sur les figures, le transfert de
l'échantillon
de volume déterminé 2 de cette position prédéterminée vers un récipient
permettant une
2o réaction biologique, par exemple, une amplification d'acides nucléiques ou
une réaction
entre antigènes et anticorps, etc.
Pour permettre ce transfert, il est possible d'utiliser un dispositif de
pompage
qui est bien décrit et protégé dans la demande de brevet déposée par la
demanderesse le
même jour que la présente invention et intitulée : « Dispositif de pompage
dans un
consommable scellé permettant de transférer au moins un fluide ». Le contenu
de la
description de cette demande de brevet est considéré comme incorporé à la
présente
invention. Un système de vanne utilisable dans le dispositif décrit dans cette
demande
de brevet a déjà fait l'objet d'une demande de brevet déposée par la
demanderesse en
date du 8 septembre 1998, sous le numéro de dépôt FR98/11383 et intitulé
« Dispositif permettant des réactions, système de transfert entre dispositifs
et procédé
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de mise en oeuvre d'un tel dispositif ». Le contenu de la description de cette
demande de
brevet est également considéré comme incorporé à la présente invention.
Néanmoins, il est également possible de transférer le liquide 2 en augmentant
la
pression P appliquée sur ce liquide, lorsque celui-ci est présent dans le
récipient 25.
5 Dans tous ces exemples, il est bien évident que le mode de réalisation
utilise une
pression P appliquée à l'entrée du récipient 25, néanmoins le système peut
fonctionner
de la même manière avec une dépression D appliquée à la sortie du récipient 25
ou une
combinaison des deux.
Ces différents dispositifs de positionnement 1, 11, 21, ainsi que le quatrième
l0 dispositif 31 non encore décrit, sont tout à fait adaptés à l'utilisation
dans une carte 40
bien représentée sur la figure 3, carte 40 qui permet de mener à bien des
réactions
biologiques multiples dans un consommable scellé, sans action au sein de la
carte 40.
Ainsi, c'est plutôt par l'intermédiaire d'une action extérieure sur ladite
carte 40 que les
échantillons liquides 2 d'un récipient 5, 15 ou 25 sont orientés vers un autre
récipient 5,
15 ou 25, en vue soit de leur stockage soit de leur transfert ultérieur soit
de leur miction
avec un autre échantillon liquide ou solide présent dans un compartiment.
Sur cette figure 3, sont représentées trois chaînes de réaction 50 chacune
constituée de deux dispositifs de positionnement 11 tels que représentés à la
figure 2.
2o On remarque la présence, entre l'entrée 54 et la sortie 55, de vannes 51
permettant
selon l'ouverture ou la fermeture, le transfert des échantillons liquides 2,
d'un récipient
15 vers un autre récipient 15 ou vers la sortie 55. Comme ce sera mieux
expliqué par la
suite, la présence de ces vannes n'est pas obligatoire. Dans un mode
particulier de
réalisation de l'un quelconque des dispositifs décrits, où il est nécessaire
de chauffer un
compartiment pour favoriser une réaction chimique ou biologique à des
températures
comprises par exemple entre 30 et 120 °C et avantageusement entre 40 et
95°C, la
présence de vannes permet de limiter les phénomènes d'évaporation qui peuvent
conduire à une modification du volume dans le compartiment induisant un
chauffage
non contrôlé des réactifs ou un problème de contamination dans un autre
compartiment.
3o Dans ce cas, il peut être avantageux de positionner des vannes y compris
sur les
dérivations.
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Sur la figure 4, une vue en coupe, selon A-A de la figure 3, montre que les
deux
récipients 15 situés dans le prolongement l'un de l'autre peuvent être
positionnés sur
des faces différentes de la carte 40. Ainsi, le premier récipient 15, situé à
gauche, est
ouvert sur sa face supérieure, alors que le second récipient 15, situé à
droite, est ouvert
sur sa face inférieure. Bien entendu, pour permettre le transfert des
échantillons 2, il est
nécessaire qu'un film soit collé sur chacune des faces de la carte 40, ces
films sont
référencés 56 d'un côté comme de l'autre de ladite carte 40.
La nature du film flexible peut varier en fonction de la nature de la carte
d'analyse et des fluides testés notamment pour des raisons de compatibilité.
Par
exemple, un film polymère TPX (polyméthylepentène) ou BOPP (polypropylène bi-
orienté) permet de réaliser des tests biologiques. La fixation de ces films
peut être
réalisée par collage (enduction de colle comme par exemple les colles
silicones sur le
film) ou par soudure. Un exemple de BOPP adhésif est fourni par la société
BioMérieux Inc (St Louis, MO, USA) sous la référence 022004-2184.
En terme de réalisation, la carte d'analyse est obtenue par usinage d'une
matière
plastique technique comme par exemple le polystyrène choc référence R540E de
la
société GOODFELLOW, compatible avec les liquides traités. Dans un mode de
réalisation industriel, la carte pourrait être obtenu par moulage de
précision, mais toutes
autres méthodes de fabrication et notamment celles utilisées dans les
techniques de
semi-conducteur comme celles décrites dans la demande de brevet WO-A-97/02357
sont utilisables pour la fabrication de la carte d'analyse.
Sur chaque carte 40, il est donc possible d'avoir plusieurs dispositifs de
positionnement l, 11 ou 21 positionnés en série, les uns derrière les autres.
Il est
également possible d'avoir un certain nombre de chaînes de réaction 50
constituées par
plusieurs dispositifs en série montés parallèlement, c'est ce qui est bien
visible sur cette
figure 3. Selon une variante de réalisation, il est également possible de
mélanger les
différents modes de réalisation de dispositifs de positionnement tels que
représentés ci
dessus. Il est enfin possible également de faire varier le volume de chaque
récipient 5,
15 ou 25 afin d'adapter les volumes transférés en fonction des réactions qu'il
est
nécessaire de réaliser par la suite.
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Ainsi lorsque l'échantillon que l'on souhaite isoler, pour pouvoir le déplacer
par
la suite, doit être d'un volume important, on utilise plutôt un volume de
récipient
correspondant au premier et troisième mode de réalisation alors qu'un volume
plus
faible, à section de canalisation identique, il sera nécessaire d'utiliser le
second mode
de réalisation de la figure 2. On peut également faire varier le volume de
l'échantillon 2
en faisant varier la longueur et/ou le diamètre du récipient 5, 15 ou 25.
Toutes les
alternatives envisagées ci-dessus peuvent également prendre en ligne de compte
le
dispositif 31 selon le quatrième mode de réalisation.
lo Ce quatrième mode de réalisation est bien représenté sur les figures 9 à
11.
Sur la figure 9, on remarque une chaîne de réaction 52 sensiblement identique
à
l'une des chaînes de réaction 50 représentées sur les figures 3 et 4. L'un des
dispositifs
31, qui constituent cette chaîne de réaction, est quant à lui mieux représenté
sur la
figure 10. A l'instar des trois premiers modes de réalisation, on remarque la
présence
d'une entrée 33 et d'une sortie 34.
Il y a de nombreuses originalités dans ce mode de réalisation entre autres le
volume du récipient 35 qui n'est pas constitué par une canalisation, comme
c'était le
cas précédemment, mais par un compartiment dont le volume est nettement plus
important. Ce mode de réalisation est plus adapté avec une carte positionnée
2o sensiblement verticalement, de sorte que la gravité facilite le remplissage
de récipient
35. Une autre différence importante réside dans la présence de la dérivation
36 et 37
constituée de deux parties dissemblables. La première partie 36 comporte un
point
d'intersection vis-à-vis de l'entrée 33 alors que la seconde partie 37
comporte un point
d'intersection avec la sortie 34. Bien entendu, les deux parties de la
dérivation 36 et 37
se relient l'une à l'autre au niveau d'un point d'intersection d'où part une
canalisation
d'évacuation 57 du surplus de l'échantillon liquide 2. Selon un mode
préférentiel de
réalisation, cette canalisation 57 est d'un diamètre identique à et est située
dans le
prolongement de la première partie de la dérivation 36.
Il est également possible d'associer le récipient 35 à un volume tampon tel
que
décrit précédemment.
CA 02362733 2001-08-28
WO 00/53319 PCT/FR00/00579
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Le procédé de remplissage de ce quatrième mode de réalisation est donc
sensiblement différent des trois modes de réalisation précédemment décrits. Si
l'on se
réfère maintenant à la figure 9, on comprend que l'échantillon liquide qui
arrive par la
gauche va être introduit dans le premier dispositif 31 et va remplir le
récipient ou
compartiment 35 jusqu'au niveau du point d'intersection entre la sortie 34 et
la
deuxième partie de la dérivation 37. Lorsque le liquide arrive à ce point
d'intersection,
la force à créer pour que l'échantillon 2 remonte la seconde partie de la
dérivation 37
est beaucoup plus importante que l'effort à fournir pour évacuer l'échantillon
par la
première partie de la dérivation 36. De ce fait, le surplus dudit échantillon
2 va transiter
l0 par la canalisation d'évacuation 57, via la première partie de la
dérivation 36, et va
pouvoir remplir le second récipient 35 qui le suit. Il sera donc possible de
cette manière,
en envoyant sous une certaine pression dans un compartiment contenant un
échantillon
liquide 2, d'un volume plus important que le volume de l'ensemble des
compartiments
35, de transférer ledit échantillon 2 dans différents dispositifs de
positionnement 31 et
ainsi d'obtenir une séparation équilibrée, c'est-à-dire d'un volume identique
dans
chacun desdits récipients 35. On remarque également, que la première partie de
la
dérivation 36 étant d'un diamètre sensiblement identique au canal constituant
l'entrée
33, cette première partie 36 constitue au niveau du point d'intersection entre
elle et
ladite entrée 33, un moyen permettant de casser les bulles 38.
2o On peut aussi obtenir une séparation déséquilibrée si les volumes des
compartiments 35 sont différents en fonction du devenir réactionnel de chaque
compartiment 35. Dans un mode de réalisation, le volume de l'échantillon à
répartir est
égal au volume total des compartiments 35. Dans un autre mode de réalisation,
le
volume de l'échantillon à répartir est supérieur au volume total des
compartiments 35.
Dans ce cas, la purge des lignes supérieures 36 et 57 peut être réalisée par
l'application
d'une variation de pression ou un autre moyen ou bien on peut prévoir un
compartiment
faisant office de compartiment récepteur pour le surplus de liquide et situé
en bout
de la chaîne de réaction 52.
Comme décrit précédemment, il est possible de mélanger les différents modes
3o de réalisation de dispositifs de positionnement 1, 1 l, 21 et 31, tels que
représentés ci-
dessus. Il est possible également de faire varier le volume de chaque
récipient 5, 15, 25
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ou 35 afin d'adapter les volumes transférés en fonction des réactions qu'il
est
nécessaire de réaliser par la suite.
Ainsi, lorsque l'analyse à effectuer sur l'échantillon que l'on souhaite
isoler peut
s'effectuer sur la totalité du volume de l'échantillon, on utilise plutôt les
trois premiers
modes de réalisation. Lorsque l'analyse à effectuer sur l'échantillon
nécessite un
aliquotage, c'est-à-dire une répartition équilibrée ou non de ce volume dans
différents
compartiments, on utilise plutôt le quatrième mode de réalisation. Ce cas se
produit par
exemple dans le cas d'analyse multiple pour un même échantillon comme la
détermination simultanée de plusieurs pathogènes aussi bien en immunoessais
que dans
le diagnostic par sondes nucléiques. Il est possible d'utiliser ce dispositif
pour isoler des
volumes de liquide compris entre 1 et 5000 microlitres, avantageusement entre
5 et
2000 microlitres et préférentiellement entre 10 et 1000 microlitres.
On remarque également, que l'entrée 33 se prolonge au niveau du récipient 35
sous une forme particulière bien représentée sur la vue en coupe B-B de la
figure 11.
Ainsi, l'entrée 33 est de dimension tout à fait normale. Néanmoins, entre
cette entrée 33
et le récipient 35, il existe un moyen de drainage 39 de l'échantillon liquide
2 afin de
l'orienter et de faciliter son transfert vers ledit récipient 35. Ce moyen 39
est constitué
par une forme en biseau dont l'écartement par rapport au film 56 extérieur,
qui
2o cloisonne le dispositif 31, est sensiblement plus important au niveau du
récipient 3~
qu'au niveau de l'entrée 33. Cette distance assez faible entre le moyen 39 et
le film 56
facilite l'orientation de l'échantillon liquide 2 par simple capillarité.
Comme sur la figure 5, il est possible de prévoir au fond du récipient 35, un
canal de sortie 53 pour transférer l'échantillon positionné dans ledit
récipient 35 vers un
autre récipient afin d'y subir une réaction ou toute autre manipulation ou
stockage.
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REFERENCES
1. Dispositif de positionnement selon le premier mode de réalisation
2. Échantillon liquide
5 3. Entrée du récipient 5
4. Sortie du récipient 5
5. Récipient
6. Dérivation reliant l'entrée 3 à la sortie 4
11. Dispositif de positionnement selon le deuxième mode de réalisation
10 13. Entrée du récipient 15
14. Sortie du récipient 15
15. Récipient
16. Dérivation reliant l'entrée 13 à la sortie 14
18. Moyen pour casser les bulles
15 21. Dispositif de positionnement selon le troisième mode de réalisation
23. Entrée du récipient 25
24. Sortie du récipient 25
25. Récipient
26. Dérivation reliant l'entrée 23 à la sortie 24
28. Moyen pour casser les bulles
31. Dispositif de positionnement selon le deuxième mode de réalisation
33. Entrée du récipient 35
34. Sortie du récipient 35
35. Récipient
36. Première partie de la dérivation reliant l'entrée 33 à la sortie 34
37. Seconde partie de la dérivation reliant l'entrée 33 à la sortie 34
38. Moyen pour casser les bulles
39. Moyen de drainage de l'échantillon 2
40. Carte comportant plusieurs chaîne 50 en parallèle
S0. Chaîne de réaction comportant plusieurs dispositifs 11 en série
51. Vanne entre deux dispositifs 11
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52. Chaîne de réaction comportant plusieurs dispositifs 31 en série
53. Canal de sortie
54. Entrée d'une chaîne de réaction 50
55. Sortie d'une chaîne de réaction 50
56. Film
57. Canalisation d'évacuation du surplus de l'échantillon
D. Dépression subie par l'échantillon liquide 2 pour son déplacement
P. Pression subie par l'échantillon liquide 2 pour son déplacement
Fl. Déplacement de l'échantillon liquide 2 sous l'action de la pression P
l0 F2. Déplacement de l'air au niveau de la dérivation 26 sous l'action de la
pression P
