FR3127810A1 - Procédé de tri de gouttes - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé de tri de gouttes mis en œuvre dans un système qui comporte : Une chambre (1) formée par deux substrats (100, 101) en vis-à-vis,Des moyens de génération de plusieurs champs électrostatiques indépendants et juxtaposées entre les deux substrats,Une unité de commande et d'alimentation électrique (2) configurée pour générer de manière individuelle chaque champ électrostatique,Une entrée fluidique (11) et une sortie fluidique (12) débouchant dans la chambre (1),Ledit procédé comportant :Génération d'au moins un champ électrostatique pour créer une différence de potentiel électrique non nulle en vue de fixer une goutte d'intérêt (40) sur ledit premier substrat dans sa position déterminée,Injection d'un flux fluidique (F1) dans la chambre par ledit canal d'entrée pour évacuer les autres gouttes de l'émulsion, en dehors de ladite chambre par le canal de sortie. Figure à publier avec l'abrégé : Figure 1
Description
Domaine technique de l'invention
La présente invention se rapporte à un procédé de tri de gouttes, utilisant notamment un principe d'électromouillage.
Etat de la technique
Il est connu de vouloir analyser des cellules ou des molécules en les isolant dans des gouttes. Certaines gouttes constituent alors des micro-réacteurs et il est ainsi possible de balayer rapidement un ensemble de gouttes pour détecter et isoler celles dans lesquelles une réaction a lieu. Ainsi, on peut facilement isoler les cellules qui peuvent avoir un intérêt par exemple pour la bio-production de molécules thérapeutiques.
Il faut cependant pouvoir trier les gouttes d'intérêt parmi un ensemble de plusieurs gouttes. Et il s'avère intéressant de pouvoir trier des gouttes et de séparer les gouttes d'intérêt avec un haut débit. L’enjeu est d'obtenir des cadences de tri très élevées, par exemple de plusieurs centaines voire plusieurs milliers de gouttes par seconde.
Pour manipuler des gouttes et les déplacer, il est connu d'employer le principe d'électromouillage (EWOD en anglais pour "Electowetting-on-dielectric"). Il permet de déplacer des gouttes par activation d'électrodes. Les forces utilisées sont des forces électrostatiques. La demande de brevetFR2841063A1décrit notamment ce principe utilisant un caténaire placé en regard de plusieurs électrodes juxtaposées. Les électrodes sont activées de manière individuelle pour déplacer la goutte le long du caténaire. La demande de brevetWO2006/070162A1décrit également un dispositif de dispense de gouttes utilisant ce principe d'électromouillage pour déplacer les gouttes.
Des systèmes de tri de gouttes sont également connus, par exemple les systèmes utilisant une méthode de type DLD ("Déplacement latéral déterministe" – demandes de brevetsEP3318328A1etFR3078637A1). D'autres méthodes sont également connues, comme celles qui utilisent un canal comportant une bifurcation formant deux branches distinctes, une action externe permettant d'orienter les gouttes vers l'une ou l'autre des deux branches. Cette dernière solution reste cependant difficile à faire fonctionner, complexe à automatiser et nécessite des opérateurs qualifiés.
De manière générale, les solutions antérieures ne permettent pas forcément d'effectuer un tri des gouttes d'intérêt avec une cadence de tri élevée.
Le but de l'invention est donc de proposer une solution permettant d'effectuer une sélection de gouttes d'intérêt parmi plusieurs gouttes, à une cadence élevée, cette solution étant fiable et facile à mettre en œuvre, sans faire intervenir d'opérateurs qualifiés.
Ce but est atteint par un procédé de tri de gouttes mis en œuvre dans un système qui comporte :
- Une chambre formée par deux substrats en vis-à-vis, un premier substrat et un deuxième substrat,
- Des moyens de génération de plusieurs champs électrostatiques indépendants et juxtaposées entre les deux substrats,
- Une unité de commande et d'alimentation électrique configurée pour générer de manière individuelle chaque champ électrostatique,
- Une entrée fluidique et une sortie fluidique débouchant dans la chambre,
Ledit procédé comportant :
- Une étape d'introduction d'une émulsion dans ladite chambre, ladite émulsion comportant plusieurs gouttes juxtaposées sur deux dimensions, parmi lesquelles au moins une goutte dite d'intérêt ayant une position déterminée sur ladite matrice d'électrodes,
- Détermination de la position de ladite goutte d'intérêt entre les deux substrats,
- Génération d'au moins un champ électrostatique pour créer une différence de potentiel électrique non nulle en vue de fixer ladite goutte d'intérêt sur ledit premier substrat dans sa position déterminée,
- Injection d'un flux fluidique dans la chambre par ledit canal d'entrée pour évacuer les autres gouttes de l'émulsion, en dehors de ladite chambre par le canal de sortie.
Selon une particularité, le procédé comporte une étape de génération d'au moins un champ électrostatique associé à au moins une goutte adjacente à la goutte d'intérêt, pour coalescer ladite goutte d'intérêt avec ladite goutte adjacente, afin de former une plus grosse goutte.
Selon une réalisation particulière, le procédé comporte une étape d'injection d'un flux fluidique pour évacuer ladite au moins une goutte d'intérêt de la chambre.
Selon une autre réalisation particulière, le procédé comporte une étape de génération de plusieurs champs électrostatiques pour déplacer ladite au moins une goutte d'intérêt vers ladite sortie fluidique.
Selon une autre particularité, l'étape de détermination de la position de la goutte d'intérêt est mise en œuvre par détection de fluorescence.
L'invention concerne également un système fluidique employé pour la mise en œuvre du procédé tel que défini ci-dessus, le système comportant :
- Une chambre formée par deux substrats en vis-à-vis,
- Des moyens de génération de plusieurs champs électrostatiques indépendants et juxtaposées entre les deux substrats,
- Une unité de commande et d'alimentation électrique configurée pour générer de manière individuelle chaque champ électrostatique,
- Une entrée fluidique et une sortie fluidique débouchant dans la chambre.
Selon une réalisation particulière, les moyens de génération de plusieurs champs électrostatiques comportent une matrice de plusieurs électrodes juxtaposées placée dans le premier substrat, et au moins une contre-électrode commune à toutes les électrodes de ladite matrice placée dans le deuxième substrat.
Selon une autre réalisation particulière, le premier substrat est réalisé par un empilement de couches dans lequel une couche photoconductrice est excitable par un faisceau lumineux.
Selon une particularité, le premier substrat comporte une couche externe réalisée dans un matériau hydrophobe.
Selon une autre particularité, le faisceau lumineux est généré par un afficheur de type OLED.
Selon une autre particularité, le système comporte un système de commande de vannes et de pompes commandé par l'unité de commande et d'alimentation électrique et configuré pour contrôler chaque flux fluidique injecté dans l'entrée fluidique et la sortie fluidique.
Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit faite en regard des dessins annexés dans lesquels :
- La
- La
- La
- Les figures 4A à 4F illustrent les différentes étapes du procédé conforme à l'invention mises en œuvre dans le système de la
- La
- Les
- La
Description détaillée d'au moins un mode de réalisation
Dans la suite de la description, les termes "inférieur", "supérieur", "au-dessus", "au-dessous" sont à comprendre en prenant en compte un axe tracé verticalement dans le plan de la feuille.
Le procédé de l'invention est mis en œuvre dans un système permettant le tri des gouttes. De manière non limitative, la taille des gouttes est par exemple comprise entre 50µm et 100µm.
Le système est de type fluidique. Il comporte principalement :
- Un composant fluidique comprenant une chambre 1,
- Une unité de commande et d'alimentation électrique 2,
- Avantageusement, un système fluidique comprenant un ou plusieurs réservoirs 50, 51, 52 reliés à la chambre,
- Un système de commande 3 de pompes et vannes, contrôlable par l'unité de commande et d'alimentation électrique 2 pour injecter ou évacuer un ou plusieurs flux fluidiques respectivement dans la chambre 1 ou hors de la chambre 1 à partir du système fluidique.
Le composant fluidique peut comporter une entrée fluidique 11 débouchant dans la chambre 1 et une sortie fluidique 12 sortant de la chambre. La sortie fluidique peut déboucher sur un ou plusieurs réservoirs 51, 52 du système fluidique.
Le composant fluidique peut être formé en superposant deux substrats 100, 101 parallèles et en vis-à-vis.
Le système fonctionne par effet électrostatique et comporte des moyens de génération de plusieurs champs électrostatiques indépendants et juxtaposées entre les deux substrats 100, 101. Les champs électrostatiques sont générés perpendiculairement aux deux substrats.
Selon la réalisation envisagée, ces moyens peuvent comporter une matrice d'électrodes dites réelles ou une matrice d'électrodes créées virtuellement.
Les figures 1 à 5 illustrent le principe de fonctionnement de l'invention mis en œuvre à l'aide d'une matrice d'électrodes réelles.
Sur ces figures, un premier substrat, dit inférieur 101, comporte une matrice d'électrodes 10 éventuellement surmonté d'une couche hydrophobe, et un deuxième substrat, dit supérieur 100, comporte une contre-électrode CE.
Les deux faces de la chambre 1 en vis-à-vis sont planes et parallèles entre elles. La face inférieure est désignée fond de la chambre 1 et intègre la matrice d'électrodes 10 et la face supérieure intègre la contre-électrode CE.
Dans la matrice d'électrodes 10, les électrodes E_i sont juxtaposées de manière à occuper toute la surface du fond de la chambre 1.
On verra ci-après différents modes de réalisation de la structure de chaque substrat 100, 101.
La matrice d'électrodes 10 est connectée à l'unité de commande et d'alimentation électrique 2.
L'unité de commande et d'alimentation électrique 2 est configurée pour commander chaque électrode E_i de la matrice 10 de manière individualisée. L'unité de commande et d'alimentation électrique 2 comporte des moyens matériels et logiciels pour commander et alimenter chaque électrode E_i de manière individualisée. De manière non limitative, elle peut comporter une source d'alimentation électrique et une solution de type automate programmable comprenant des modules d'entrée/sortie et des moyens de commutation reliées auxdits modules d'entrée/sortie, les moyens de commutation étant configurés pour activer ou désactiver chaque électrode E_i, respectivement en la connectant ou déconnectant d'un circuit d'alimentation électrique relié à ladite source d'alimentation électrique. L'unité de commande et d'alimentation électrique 2 est également configurée pour commander le système de commande 3 en vue d'activer/désactiver les vannes et pompes lors de la mise en œuvre du procédé de l'invention.
L'activation d'une électrode E_i de la matrice par l'unité de commande et d'alimentation électrique 2 permet de placer ladite électrode E_i à un potentiel électrique distinct du potentiel électrique de la contre-électrode CE (ce dernier potentiel électrique étant par exemple nul) et ainsi de créer une différence de potentiel entre l'électrode activée et la contre-électrode CE. Ce principe peut être appliqué à chaque électrode E_i de la matrice 10. L'unité de commande et d'alimentation électrique 2 peut ainsi activer une ou plusieurs électrodes E_i de la matrice 10. La illustre ce principe. Sur cette , on peut voir :
A T0 : L'électrode E_i sélectionnée n'est pas encore activée par l'unité de commande et d'alimentation électrique 2. La goutte 4 située en vis-à-vis n'est donc soumise à aucun champ électrostatique et conserve sa forme initiale.
A T1 : L'électrode E_i est activée et une différence de potentiel (V1-V0) apparaît entre l'électrode E_i activée et la contre électrode CE. Les forces électrostatiques engendrées permettent de fixer la goutte 4, qui a tendance à s'étaler sur le fond de la chambre 1. Ce principe de fixation de la goutte est employé dans le cadre du procédé de l'invention.
Partant de cette structure et de ce principe, le procédé de l'invention est décrit en liaison avec les figures 4A à 4F.
E1 – : La chambre 1 du composant est vue de dessus.
Une émulsion est introduite dans la chambre du système par l'entrée fluidique 11 du composant.
Par émulsion, on entend un ensemble de plusieurs gouttes 4 juxtaposées qui se touchent, mais qui ne coalescent pas. Celles-ci ne forment avantageusement qu'une seule couche en deux dimensions de gouttes 4 juxtaposées, cette couche étant placée dans la chambre entre la face supérieure du substrat inférieur et la face inférieure du substrat supérieur. La montre de manière schématique la structure d'une telle émulsion employée pour la mise en œuvre du procédé de l'invention, respectivement en vue de dessus V_1 et en vue de côté V_2.
De manière générale les surfaces des substrats qui sont en contact avec l’émulsion sont hydrophobes afin d’éviter un mouillage des gouttes. A noter qu’il existe généralement un film d’huile entre les gouttes et la surface ce qui fait que les gouttes ne mouillent pas les surface naturellement. Ceci aide à la formation d’un réseau de goutte bien compacte qui peut être transporté dans la chambre sans que certaine goutte s’accroche à la surface (quand le système électrique est au repos).
Par ailleurs, pour éviter que les gouttes qui se touchent coalescent naturellement, il peut être important d’ajouter des surfactants adaptés bien connus dans l'état de la technique.
Initialement, aucune électrode de la matrice n'est active.
Parmi les gouttes 4 de l'émulsion, une ou plusieurs sont dites d'intérêt. De manière non limitative, une goutte dite d'intérêt est une goutte dans laquelle une réaction se produit. La sélection des gouttes d'intérêt présentes dans l'émulsion peut se faire par toute technique, par exemple par détection de fluorescence. Les deux substrats 100, 101 du composant peuvent notamment être choisis transparents de manière à pouvoir visualiser l'intérieur de la chambre 1.
E2 – : La chambre 1 du composant est vue de dessus.
A titre d'exemple, une seule goutte d'intérêt 40 présente dans l'émulsion est identifiée. Bien entendu, il pourrait y en avoir beaucoup plus et le procédé resterait le même.
La position de cette goutte d'intérêt est déterminée par l'unité de commande et d'alimentation électrique 2. La détermination de la position est par exemple réalisée lors du balayage de la chambre par un faisceau optique et par détection de fluorescence sur un capteur. Une méthode de détection optique avec une caméra placée au-dessus de la chambre avec un éclairage adapté pour observer la fluorescence ou la couleur des gouttes peut être aussi envisagée. D'autres solutions de détection pourraient être envisagées. Ces solutions ne font pas l'objet de l'invention.
E3 – : La chambre 1 du composant est vue de côté.
L'unité de commande et d'alimentation électrique 2 sélectionne l'électrode E_i ou les électrodes de la matrice 10 à activer pour fixer la goutte d'intérêt 40 sur le fond de la chambre 1. Si la goutte d'intérêt 40 est à cheval sur plusieurs électrodes de la matrice, l'unité de commande et d'alimentation électrique 2 peut être amenée à sélectionner l'ensemble des électrodes E_1 de la matrice 10 recouvertes par la goutte d'intérêt 40 pour la fixer. Il est cependant préférable que la taille des gouttes soit plus importante que la tailles des électrodes. Plusieurs électrodes peuvent ainsi être recouverte par une seule goutte.
E4 – : La chambre 1 du composant est vue de côté.
L'unité de commande et d'alimentation électrique 2 active l'électrode E_i ou les électrodes sélectionnées lors de l'étape E3. Les autres électrodes de la matrice 10 restent inactives.
Chaque électrode E_i activée passe à un potentiel électrique distinct de celui de la contre-électrode CE, permettant ainsi de créer une différence de potentiel non nulle entre l'électrode activée et la contre électrode, créant une force électrostatique, et donc de générer une force de mouillage électrostatique connu sous le nom d’EWOD, comme décrit précédemment.
Soumise à cette force électrostatique, la goutte d'intérêt 40 est fixée dans sa position, contre le fond de la chambre. Comme illustrée par la , la goutte d'intérêt 40 vient ainsi se plaquer ou autrement dit s'étaler contre le fond de la chambre.
E5 – : La chambre 1 du composant est vue de dessus.
La goutte d'intérêt 40 étant fixée, l'unité de commande et d'alimentation électrique 2 commande l'injection d'un flux fluidique F1 dans la chambre 1, par exemple par l'entrée fluidique 11. Ce flux fluidique F1, par exemple composé d'un flux d'huile, permet d'évacuer toutes les gouttes vers le canal de sortie, à l'exception de la goutte d'intérêt 40 qui est maintenue fixée par les forces électrostatiques.
E6 – : La chambre 1 du composant est vue de dessus.
L'unité de commande et d'alimentation électrique 2 désactive chaque électrode sélectionnée lors de l'étape E3.
L'unité de commande et d'alimentation électrique 2 est configurée pour évacuer la goutte d'intérêt 40 présente dans la chambre 1. Deux solutions sont par exemple envisageables :
- L'unité de commande et d'alimentation électrique 2 peut commander l'injection d'un flux fluidique F2 dans la chambre 1 pour pousser la goutte d'intérêt 40 vers la sortie fluidique 12.
- L'unité de commande et d'alimentation électrique 2 sélectionne et active les électrodes de la matrice d'électrodes 10 pour faire avancer la goutte d'intérêt 40 vers la sortie fluidique. Elle utilise ainsi le principe d'électromouillage déjà décrit dans l'état de la technique pour déplacer une goutte.
Selon une variante de réalisation illustrée par la , après l'étape E3 et avant l'étape E4, il est possible de venir faire grossir la goutte d'intérêt ciblée, afin de mieux la fixer lors de l'étape E4. Pour cela, l'unité de commande et d'alimentation électrique 2 actionne une ou plusieurs électrodes E_i associées à des gouttes situées autour de la goutte d'intérêt 40 afin de faire coalescer la goutte d'intérêt avec une ou plusieurs gouttes adjacentes et créer ainsi une plus grosse goutte. L'unité de commande et d'alimentation électrique 2 sera ensuite amenée à sélectionner les électrodes de la matrice 10 qui permettent de fixer cette nouvelle grosse goutte d'intérêt.
Il faut noter que les gouttes 4 sont fabriquées en amont par des techniques connues, de préférence une méthode en flux qui permet d’atteindre des cadences très élevées dans un composant simple à mettre en œuvre. La méthode en flux consiste à créer les gouttes en utilisant deux phases, une phase dite continue (par exemple de l'huile) et une phase dispersée (autre solution non miscible avec l'huile). Les deux phases sont injectées dans deux canaux distincts qui se rejoignent, formant entre eux un carrefour. Les gouttes 4 se forment à la jonction des deux phases au niveau du carrefour. D’autres techniques connues pour former l’émulsion peuvent être envisagées, les différentes techniques ne faisant pas partie de l’invention.
On peut également noter que les gouttes sont généralement réalisées sous la forme d'une solution aqueuse. Les gouttes flottent dans une phase continue, généralement de l’huile. L’échantillon est donc une émulsion. Quand on injecte cette émulsion dans une chambre en deux dimensions, les gouttes ainsi confinées ont tendance à s’agglutiner en formant un cristal plus ou moins organisé ( ).
De manière avantageuse, le composant peut comporter deux sorties fluidiques distinctes, une première sortie pour évacuer les gouttes d'intérêt de l'émulsion et une deuxième sortie pour évacuer les autres gouttes de l'émulsion. Il est également possible de prévoir un seul canal de sortie de la chambre se dédoublant vers deux réservoirs distincts (comme sur les figures annexées). Le système de commande 3 de pompes et de vannes permet de sélectionner les entrées et sorties fluidiques qui débouchent dans la chambre 1.
Le procédé décrit ci-dessus peut également présenter une variante de réalisation.
Dans cette variante de réalisation, les étapes E1 et E2 décrites ci-dessus restent identiques, c'est-à-dire que l'unité de commande et d'alimentation électrique 2 a identifié chaque goutte d'intérêt 40 présente dans l'émulsion et leurs positions. Dans l'exemple, l'émulsion ne dispose par exemple que d'une seule goutte d'intérêt.
En référence aux figures 6A à 6D, les nouvelles étapes sont ensuite les suivantes :
E30 – : La chambre 1 du composant est vue de côté.
L'unité de commande et d'alimentation électrique 2 est configurée pour créer des gouttes 4 plus grosses dans l'émulsion, à l'exception de la goutte d'intérêt 40. Pour cela, l'unité de commande et d'alimentation électrique 2 commande les électrodes de la matrice 10 qui sont situées en vis-à-vis de toutes les gouttes, en dehors de celle(s) situées en vis-à-vis de la goutte d'intérêt. L'unité de commande et d'alimentation électrique 2 doit actionner les électrodes par groupe et suivant une séquence donnée afin de faire coalescer les gouttes et former ainsi des plus grosses gouttes.
E40 – : La chambre 1 du composant est vue de côté.
Les gouttes 4 situées en vis-à-vis des électrodes activées coalescent, formant des plus grosses gouttes que la goutte d'intérêt 40.
E50 – : La chambre 1 du composant est vue de dessus.
Toutes les électrodes E_i de la matrice 10 sont désactivées. L'unité de commande et d'alimentation électrique 2 commande l'injection d'un flux fluidique F3 dans la chambre 1 pour évacuer l'ensemble des gouttes 4, y compris la goutte d'intérêt 40, vers la sortie fluidique 12.
E60 – : La chambre 1 du composant est vue de dessus.
Les gouttes 4, 40 sont évacuées via la sortie fluidique vers un dispositif de tri 5 permettant de trier les gouttes par taille. Les gouttes les plus petites sont alors celles qui n'ont pas coalescé, c'est-à-dire les gouttes d'intérêt 40.
Il s'agit donc d'utiliser le système de l'invention pour préparer un tri de gouttes à effectuer en aval.
Ce dernier procédé pourrait également être mis en œuvre en faisant coalescer la goutte d'intérêt, sans agir sur les autres gouttes de l'émulsion. Le tri effectué en aval permettrait alors de distinguer la goutte d'intérêt 40 plus grosse que les autres gouttes 4 de l'émulsion.
Comme indiqué ci-dessus, le composant, notamment la matrice d'électrodes, peut être fabriqué selon différentes variantes de réalisation.
Une première variante de réalisation consiste à utiliser une matrice active de type TFT (Pour "Thin Film Transistor"). Les demandes de brevetsWO200345556AetUS2014202863A1décrivent ce type de solution.
Une autre variante est d'utiliser une matrice d'électrodes virtuelles dite "Opto-EWOD" comme décrite dans la publication référencéeP. Y. Chiou , H. Moon, H. Toshiyoshi , C. J. Kim, and M. C. Wu, “Light actuation of liquid by optoelectrowetting ,” Sensors Actuators , A Phys., vol. 104, no. 3, pp. 222–228, 2003 .
Dans cette variante, le composant comporte ainsi un empilement de couches, dont une couche photoconductrice. Un rayonnement lumineux permet de rendre localement conducteur la couche photoconductrice, définissant temporellement et localement une électrode virtuelle. Le faisceau lumineux induit donc localement l’effet d’électromouillage à l’échelle d’une goutte sans avoir à fabriquer une matrice d’électrodes de manière concrète. On a ainsi une matrice d'électrodes virtuelles. La source lumineuse peut être une source laser ou un rétroprojecteur qui projette une image (afin de définir des zones claires (zone activée) et sombres (zone désactivés)). Il est possible d’utiliser aussi un afficheur de type OLED placé à proximité sous le composant, capable de générer des faisceaux lumineux F.
La donne un exemple d'empilement de couches formant le composant, selon ce principe "Opto-EWOD".
Le substrat supérieur est composé d'une couche de verre C1, sur laquelle on dépose une fine couche d'ITO (pour Oxyde d'Indium Etain) C2, d'environ 100nm, ou un autre matériau conducteur transparent, formant alors la contre-électrode CE. On dépose ensuite une très fine couche C3 d'un matériau, par exemple choisi très hydrophobe (par exemple du PTFE pour Polytétrafluoroéthylène (Teflon – Marque déposée)). Le substrat 100 est retourné pour placer la couche C3 vers le bas.
Le substrat inférieur 101 comporte une couche de verre C10, sur laquelle on dépose une couche d'ITO C20. La couche photoconductrice C30 est ensuite déposée sur la couche d'ITO. On dépose ensuite une couche isolante C40 sur la couche photoconductrice puis une couche C50 choisie hydrophobe (par exemple en PTFE). Les deux substrats 100, 101 sont mis en vis-à-vis et joint par l'extérieur pour former la chambre 1 destinée à accueillir les gouttes. La distance séparant les deux couches hydrophobes C3, C50 dans le sens de la hauteur est choisie suffisante pour pouvoir ne placer qu'une seule goutte et non un empilement, permettant ainsi de pouvoir détecter les gouttes d'intérêt et d'associer chaque goutte à une seule électrode de la matrice ou à un groupe de plusieurs électrodes de la matrice.
L'afficheur A de type OLED peut être employé pour générer chaque faisceau lumineux localisé à travers le substrat inférieur et permettre l'activation de chaque électrode virtuelle de la matrice. La taille du faisceau lumineux qui définit une électrode virtuelle doit être préférentiellement inférieure ou égale à la taille des gouttes.
Comme le principe de l'invention ne fonctionne pas par déplacement des gouttes sur une surface (comme dans les documents de l'état de la technique) mais en fixant les gouttes d'intérêt, il n'est pas forcément nécessaire d'utiliser des couches externes C3, C50 hydrophobes. On peut en effet se contenter d’une couche en PTFE (Teflon-Marque déposée) ou d’un traitement chimique, par exemple avec un silane comme le FDTS (pour Perfluorodecyltrichlorosilane).
On comprend de ce qui précède que le procédé de l'invention présente de nombreux avantages, parmi lesquels :
- Une solution permettant un tri rapide et à des cadences élevées ;
- Une solution qui peut être entièrement automatisée, ne nécessitant pas l'intervention d'opérateurs qualifiés ;
- Une solution qui utilise des principes déjà connus et déjà éprouvés ;
- Une solution versatile qui peut exploiter différents protocoles de tri avec ou sans coalescence dans un même dispositif ;
Claims (11)
- Procédé de tri de gouttes mis en œuvre dans un système qui comporte :
- Une chambre (1) formée par deux substrats (100, 101) en vis-à-vis, un premier substrat et un deuxième substrat,
- Des moyens de génération de plusieurs champs électrostatiques indépendants et juxtaposées entre les deux substrats,
- Une unité de commande et d'alimentation électrique (2) configurée pour générer de manière individuelle chaque champ électrostatique,
- Une entrée fluidique (11) et une sortie fluidique (12) débouchant dans la chambre (1),
- Une étape d'introduction d'une émulsion dans ladite chambre, ladite émulsion comportant plusieurs gouttes (4) juxtaposées sur deux dimensions, parmi lesquelles au moins une goutte dite d'intérêt (40) ayant une position déterminée,
- Détermination de la position de ladite goutte d'intérêt (40) entre les deux substrats,
- Génération d'au moins un champ électrostatique pour créer une différence de potentiel électrique non nulle en vue de fixer ladite goutte d'intérêt (40) sur ledit premier substrat dans sa position déterminée,
- Injection d'un flux fluidique (F1) dans la chambre par ladite entrée fluidique (11) pour évacuer les autres gouttes de l'émulsion, en dehors de ladite chambre par la sortie fluidique (12).
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de génération d'au moins un champ électrostatique associé à au moins une goutte adjacente à la goutte d'intérêt (40), pour coalescer ladite goutte d'intérêt avec ladite goutte adjacente, afin de former une plus grosse goutte.
- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'injection d'un flux fluidique (F2) pour évacuer ladite au moins une goutte d'intérêt (40) de la chambre.
- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de génération de plusieurs champs électrostatiques pour déplacer ladite au moins une goutte d'intérêt vers ladite sortie fluidique (12).
- Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'étape de détermination de la position de la goutte d'intérêt est mise en œuvre par détection de fluorescence.
- Système fluidique employé pour la mise en œuvre du procédé tel que défini dans l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte :
- Une chambre (1) formée par deux substrats (100, 101) en vis-à-vis,
- Des moyens de génération de plusieurs champs électrostatiques indépendants et juxtaposées entre les deux substrats,
- Une unité de commande et d'alimentation électrique (2) configurée pour générer de manière individuelle chaque champ électrostatique,
- Une entrée fluidique (11) et une sortie fluidique (12) débouchant dans la chambre (1).
- Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de génération de plusieurs champs électrostatiques comportent une matrice (10) de plusieurs électrodes (E_i) juxtaposées placée dans le premier substrat, et au moins une contre-électrode (CE) commune à toutes les électrodes de ladite matrice placée dans le deuxième substrat.
- Système selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le premier substrat est réalisée par un empilement de couches dans lequel une couche photoconductrice (C30) est excitable par un faisceau lumineux (F).
- Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que le premier substrat comporte une couche externe réalisée dans un matériau hydrophobe.
- Système selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le faisceau lumineux est généré par un afficheur (A) de type OLED.
- Système selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte un système de commande (3) de vannes et de pompes commandé par l'unité de commande et d'alimentation électrique (2) et configuré pour contrôler chaque flux fluidique injecté dans l'entrée fluidique (11) et la sortie fluidique (12).
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| FR2110417A FR3127810A1 (fr) | 2021-10-01 | 2021-10-01 | Procédé de tri de gouttes |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3127810A1 true FR3127810A1 (fr) | 2023-04-07 |
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|---|---|---|---|
| FR2110417A Pending FR3127810A1 (fr) | 2021-10-01 | 2021-10-01 | Procédé de tri de gouttes |
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|---|---|
| FR (1) | FR3127810A1 (fr) |
Citations (7)
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- 2021-10-01 FR FR2110417A patent/FR3127810A1/fr active Pending
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Non-Patent Citations (1)
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