WO2024252105A1 - Dispositif de maintien d'une cartouche microfluidique - Google Patents

Dispositif de maintien d'une cartouche microfluidique Download PDF

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WO2024252105A1
WO2024252105A1 PCT/FR2024/050740 FR2024050740W WO2024252105A1 WO 2024252105 A1 WO2024252105 A1 WO 2024252105A1 FR 2024050740 W FR2024050740 W FR 2024050740W WO 2024252105 A1 WO2024252105 A1 WO 2024252105A1
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microfluidic cartridge
base
cover
orifice
arm
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Didier Cremien
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Horiba ABX SAS
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Horiba ABX SAS
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L9/00—Supporting devices; Holding devices
    • B01L9/52—Supports specially adapted for flat sample carriers, e.g. for plates, slides, chips
    • B01L9/527—Supports specially adapted for flat sample carriers, e.g. for plates, slides, chips for microfluidic devices, e.g. used for lab-on-a-chip
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/02—Adapting objects or devices to another
    • B01L2200/025—Align devices or objects to ensure defined positions relative to each other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/02—Adapting objects or devices to another
    • B01L2200/026—Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details
    • B01L2200/027—Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details for microfluidic devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/04—Closures and closing means
    • B01L2300/041—Connecting closures to device or container
    • B01L2300/043—Hinged closures

Definitions

  • the field of the invention relates to the maintenance of a microfluidic cartridge, in particular for the purposes of analyzing a sample of biological fluid.
  • Microfluidics refers to the technology of systems whose operation is based on the flow of fluids - and in particular liquids - within channels with dimensions of the order of micrometers (pm). Such channels are commonly referred to as microchannels.
  • microfluidics exploits certain physical phenomena, such as capillarity, laminarity or wettability, which occur when the liquid is in contact with a microchannel.
  • the behavior of a liquid is also characterized by the speed of thermal exchanges and the exacerbation of electrokinetic effects.
  • microfluidics has contributed to the development of several innovations, such as the insertion of active substances into microdroplets encapsulated in an evanescent membrane for cosmetic purposes, the manufacture of inkjet print heads or the design of micropumps for the injection of drugs into the human body.
  • lab-on-a-chip better known by the English acronym LOC for "lab-on-a-chip"
  • LOC for "lab-on-a-chip”
  • Such labs-on-a-chip are used to perform biological analyses on small volume samples and allow, among other things, to replace bulky devices, to implement a large number of analyses in parallel and to reduce the time required for experiments or tests.
  • a lab-on-a-chip typically takes the form of a microfluidic cartridge – also called a “microfluidic chip” in the English literature.
  • a microfluidic cartridge In the context of a biological analysis, a microfluidic cartridge must be held still in order to accurately introduce the sample of biological fluid to be analyzed, for example a blood or urine sample, and the reagents. Once the microfluidic cartridge is positioned and held, it is then possible to carry out the necessary mixtures - generally one or more dilutions - for the biological analysis. To do this, it is known to use a holding device, sometimes called a "chip holder".
  • Chinese utility model CN 208288057 U describes a device comprising a base on which a microfluidic cartridge can be arranged and a cover hinged to the base by means of a hinge so as to be able to be folded down onto the microfluidic cartridge.
  • a screw provided with a damping spring and surmounted by a locking nut is rotatably mounted on the base and is arranged to be received in a bayonet of the cover to lock the latter in the closed position.
  • US patent application US 2016/0367993 A1 relates to a holding apparatus comprising a lower part capable of receiving a microfluidic device and an upper part rotatably mounted on the lower part.
  • the upper part comprises a coupler provided with flexible plugs, and a cover is interposed between the coupler and the lower part.
  • the flexible plugs are arranged, when the holding apparatus is in the closed position, to bear on the cover and protrude from the upper part so as to form injection and sampling channels connected to the microfluidic device.
  • European patent EP 2 694 214 B1 proposes a device for the sealed connection and disconnection of a microfluidic card.
  • the device has a first surface intended to receive a microfluidic card and a second surface, parallel to the first surface, against which the microfluidic card is held in abutment. Such a support is ensured by walls perpendicular to the first and second surfaces as well as by holding means such as a cylindrical spring-loaded ball stop.
  • the second surface has channels positioned so as to be connected to the fluid channels of the microfluidic card.
  • the present invention improves the situation.
  • the invention relates to a device for holding a microfluidic cartridge, comprising:
  • a cover having an orifice and connected to the base by a pivot connection, which pivot connection allows the cover to pivot to reach a closed position in which, when a microfluidic cartridge is supported by the base, the orifice is opposite a fluid inlet of the microfluidic cartridge.
  • the device is characterized in that it further comprises a rinsing system arranged to selectively connect the orifice to a reservoir in order to rinse a microfluidic cartridge supported by the base.
  • the flushing system includes an arm having a nozzle adapted to be connected to a reservoir and to deliver a liquid stored in the reservoir, and the arm is connected to the base by a pivot connection, which pivot link allows the arm to pivot to reach a position where the tip is received in the hole.
  • the arm is further provided with a reservoir capable of containing a liquid and a conduit connecting the reservoir to the tip.
  • the cover has an opening and the arm has an elastic end capable of being fitted by deformation into the opening and of being held there by mechanical stress when the tip is received in the orifice.
  • the base has a shoulder capable of serving as a support for the arm when the latter pivots beyond a vertical position.
  • the base is provided with stops together defining a location within which a microfluidic cartridge can be positioned.
  • the port is a female Luer-Lock type fitting.
  • the base comprises a fixed portion arranged to support a microfluidic cartridge and a portion movable in translation in a direction substantially orthogonal to the fixed portion, and the movable portion is provided with the pivot connection by which the cover is connected to the base.
  • the device further comprises a locking mechanism arranged to releasably lock the cover in the closed position on the base.
  • the locking mechanism comprises for example at least one pair of a through hole and a complementary hole provided respectively in the cover and the base such that, when the cover is in the closed position, the through hole and the complementary hole are opposite each other to receive together a fixing screw.
  • the locking mechanism may comprise a lever closure and a counter-hook mounted respectively on the base and the cover, or vice versa.
  • the base is provided with a plurality of pneumatic connectors arranged to be coupled to a microfluidic cartridge supported by the base.
  • the cover is provided with a plurality of fluidic connectors arranged to be coupled to a microfluidic cartridge supported by the base.
  • the cover has a viewport.
  • the invention also relates to a method of using the device as described above comprising:
  • FIG. 1 illustrates a perspective view from above of a device for holding a microfluidic cartridge comprising a base, a cover and a rinsing system according to the invention in a configuration where the cover is in the open position,
  • FIG. 2 illustrates an exploded view of a microfluidic cartridge
  • FIG. 3 illustrates a perspective view from below of the device of [Fig. 1] in a configuration where the cover is in the open position
  • FIG. 4 illustrates a cross-sectional view of the device of [Fig. 1] in a configuration where the cover is in the closed position and a liquid injection instrument is used
  • FIG. 5 illustrates a sectional view of the device of [Fig. 1] in a configuration where the cover is in the closed position
  • FIG. 6 illustrates a cross-sectional view of the device of [Fig. 1], and more particularly a problem related to the thickness of the microfluidic cartridge which may arise when closing the cover,
  • FIG. 7 illustrates a top perspective view of the device of [Fig. 1] in a configuration where the cover is in the closed position
  • FIG. 8 illustrates a sectional view of the device of [Fig. 1] in a configuration where the cover is in the closed position and the flushing system is used
  • FIG. 9 illustrates a method of using the device of [Fig. 1] according to the invention
  • FIG. 10 illustrates a perspective view from above of a device for holding a microfluidic cartridge comprising a rinsing system other than that of the invention
  • FIG. 11 illustrates a sectional view of the flushing system of the device of [Fig. 10],
  • FIG. 1 illustrates a device 1 for holding a microfluidic cartridge.
  • a microfluidic cartridge typically refers to a lab-on-a-chip - or LOC - comprising a network of microchannels and reaction chambers.
  • a microfluidic cartridge can be used to perform analyses on a sample of biological fluid, for example a blood or urine sample.
  • the advantage of a microfluidic cartridge is to be able to handle small volume samples, but also to perform several analyses in parallel and more quickly.
  • [Fig. 2] illustrates the classic structure of a microfluidic cartridge 3.
  • the microfluidic cartridge 3 comprises a fluidic card 5, a pneumatic card 7, a membrane 9 and a lower card 11.
  • the fluidic card 5 has a fluidic inlet 13 for the introduction - for example by injection or aspiration - of a sample of biological fluid to be analyzed and inlet/outlet ports 15 for the introduction of reagents or the evacuation of waste. Furthermore, the fluidic card 5 comprises a network of microchannels equipped with valves to allow the sample of biological fluid and the reagents to circulate as well as reaction chambers within which mixtures can be produced.
  • the pneumatic card 7 is arranged to control the circulation of liquids within the microfluidic cartridge 3, and more particularly to control the fluidic card 5. To do this, the pneumatic card 7 comprises pneumatic channels to actuate the opening and closing of the valves of the fluidic card 5 by targeted pressure variations.
  • the membrane 9 is intended to be interposed between the fluidic card 5 and the pneumatic card 7 so as to form a sandwich structure.
  • the membrane 9 is elastic - or even hyperelastic - so as to be able to be deformed by the pressure induced by the pneumatic channels of the pneumatic card 7.
  • any liquid present in the microfluidic cartridge 3 is caught between a fixed wall defined by the fluidic card 5 and a deformable wall defined by the membrane 9.
  • the lower card 11 is arranged to close the pneumatic channels of the pneumatic card 7 and thus offer external controls 17 to control the fluidic card 5.
  • a microfluidic cartridge 3 is positioned on the device 1, for example for the purpose of analyzing a sample of biological fluid.
  • the microfluidic cartridge 3 shown in this figure may be similar to or different from that shown in [Fig. 2],
  • the device 1 comprises a base 19, a cover 21 and a rinsing system 23.
  • the base 19 generally forms a support for the device 1. When in use, the device 1 can thus rest on the base 19.
  • the base 19 is arranged to support a microfluidic cartridge 3.
  • the base 19 may be provided with stops 25 together delimiting a location intended for the microfluidic cartridge 3.
  • the base 19 has the general shape of a plate having a rectangular upper surface on which the microfluidic cartridge 3 rests, and the stops 25 are arranged at the periphery of this upper surface.
  • At least one stop 25 has an elastic portion 26, which allows the device 1 to be able to adapt to microfluidic cartridges of different dimensions, but also to improve the maintenance of the microfluidic cartridge 3 by taking advantage of the restoring force exerted by the elastic portion 26.
  • several stops 25 can have such an elastic portion 26.
  • the base 19 is provided with three stops 25 and two of them have an elastic portion 26.
  • the base 19 can be provided with several pneumatic connectors 27 each arranged to be coupled to the microfluidic cartridge 3 supported by the base 19.
  • Such pneumatic connectors 27 make it possible to induce targeted pressure variations within the microfluidic cartridge 3 to control the flow of liquids, in particular the biological liquid sample or the reagents.
  • each pneumatic connector 27 is connected to an external control 17 for controlling the fluidic card 5 via the pneumatic channels of the pneumatic card 7.
  • the base 19 can be provided with a heating system (not shown here) which makes it possible to control the temperature of the microfluidic cartridge 3, which can be important for carrying out a biological analysis.
  • the cover 21 has an orifice 29 and is rotatably mounted on the base 19 by means of a pivot connection 31.
  • the pivot link 31 allows the cover 21 to pivot about a Y axis to move between an open position and a closed position.
  • the closed position is an equilibrium position of the cover 21 in which the latter is folded down onto the base 19 or, where appropriate, onto the microfluidic cartridge 3 arranged on the base 19.
  • the cover 21 must be in the closed position to keep the microfluidic cartridge 3 stationary.
  • the open position is a position of the cover 21 allowing the microfluidic cartridge 3 to be placed on the base 19 or removed.
  • the cover 21 is in the open position and thus allows an operator to directly access the microfluidic cartridge 3, for example to remove it after a biological analysis.
  • the orifice 29 is a through hole and is positioned on the cover 21 such that, when the cover 21 is folded into the closed position on the microfluidic cartridge 3, the orifice 29 is opposite a fluid inlet 13 of the microfluidic cartridge 3.
  • the orifice 29 is opposite the fluidic inlet 13 of the fluidic card 5.
  • the orifice 29 allows, when the cover 21 is in the closed position, access to the fluidic inlet 13 of the microfluidic cartridge 3 and therefore to introduce a sample of biological liquid to be analyzed.
  • the orifice 29 is a female Luer-Lock type connector.
  • Luer-Lock type connectors are usually used to improve the assembly of syringes: the tip of the syringe barrel is thus provided of a male connector while the needle is equipped with a female connector.
  • the male and female connectors each have a conical shape, and more precisely a conicity of approximately 6%. Furthermore, the male connector has an external thread while the female connector has an internal thread. The male and female connectors can be screwed together to obtain a tight connection between the barrel and the needle of the syringe.
  • the port 29 is a female Luer-Lock type connector, it is thus possible to easily couple a liquid injection instrument provided with a male Luer-Lock type connector and the fluid inlet 13 via the port 29.
  • the orifice 29 may take the form of any connector allowing a sealed connection between the device 1 and the injection instrument.
  • the orifice 29 may be a Luer Simple, quarter-turn, bayonet or screw connector.
  • the injection instrument used is provided with an additional connector.
  • FIG. 4 shows a sectional view of the device 1 in which the cover 21 is in the closed position.
  • the microfluidic cartridge 3 is thus held between the base 19 and the cover 21.
  • FIG. 4 also shows an injection instrument assembled with the device 1 for injecting a sample of biological fluid into the fluid inlet 13 via the orifice 29.
  • the injection instrument comprises a sampling body 33 - of which only the lower part is shown here - terminated by an adapter 35 taking the form of a male Luer-Lock type connector within which a sleeve 37 is housed.
  • an adapter 35 taking the form of a male Luer-Lock type connector within which a sleeve 37 is housed.
  • a tube (not shown here) is present in the sampling body 33, which tube contains the sample of biological fluid to be analyzed.
  • the adapter 35 and the orifice 29 have complementary shapes - a conicity of approximately 6% - to obtain a sealed connection between the injection instrument and the fluid inlet 13.
  • the sealing can be further improved with an O-ring 39 provided at the orifice 29, and more precisely at the outlet of the orifice 29 intended to be connected to the fluid inlet 13.
  • an O-ring 39 makes it possible to prevent any leakage when introducing a sample of biological liquid into the microfluidic cartridge 3.
  • the cover 21 may be provided with a plurality of fluidic connectors 41 each arranged to be coupled to the microfluidic cartridge 3 supported by the base 19.
  • the fluidic connectors 41 are positioned on the cover 21 such that, when the cover 21 is folded into the closed position on the microfluidic cartridge 3, the fluidic connectors 41 are each opposite an inlet/outlet port of the microfluidic cartridge 3.
  • the fluidic connections 41 allow, when the cover 21 is in the closed position, access to the inlet/outlet ports of the microfluidic cartridge 3 and therefore to introduce reagents or to evacuate waste.
  • each fluidic connector 41 is connected to an inlet/outlet port 15 of the fluidic card 5.
  • FIG. 5 shows a sectional view of the device 1 in which the cover 21 is in the closed position.
  • the microfluidic cartridge 3 is thus held between the base 19 and the cover 21.
  • FIG. 5 allows to see in more detail the fluidic connections 41 which take the form of cylindrical tubes each partially housed in a through hole. Such tubes are for example microtubes.
  • the microfluidic cartridge 3 has a structure similar to that illustrated in [Fig. 2] and the fluidic connections 41 are each connected to an inlet/outlet port 15.
  • FIG. 5 also illustrates a particularly advantageous embodiment of the manner in which the base 19 and the cover 21 are hinged to each other. As mentioned above, the cover 21 is connected to the base 19 by a Y-axis pivot connection 31. However, the thickness may vary from one microfluidic cartridge 3 to another to the point that it may be impossible to completely fold the cover 21 onto the fluid cartridge 3.
  • the base 19 from a fixed portion 43 and a movable portion 45.
  • the fixed portion 43 is the part of the base 19 arranged to support the microfluidic cartridge 3 while the movable portion 45 is the part of the base 19 carrying the pivot connection 31 by which the cover 31 is connected to the base 19.
  • the movable portion 45 is mounted in translation on the fixed portion 43 in a direction Z substantially orthogonal to the fixed portion 43.
  • Such an embodiment makes it possible to adjust the height of the pivot connection 31 relative to the base 19 and thus to adapt to the thickness of the microfluidic cartridge 3.
  • the cover 21 may also have a sight glass 47.
  • a sight glass 47 allows an operator, when the cover 21 is in the closed position, to see the microfluidic cartridge 3. It is indeed common for the microfluidic cartridge 3 to be transparent to give visual feedback to the operator during the analysis of the biological fluid sample. Thus, the sight glass 47 is particularly useful for verifying that the operation of the microfluidic cartridge 3 complies with the wishes of the operator who, for example by means of the pneumatic connectors 27, controls the flow of liquids - in particular the biological liquid sample and the reagents - within the microfluidic cartridge 3.
  • the fluidic card 5 is thus generally transparent to be able to observe the network of microchannels and the reaction chambers. The operator can ensure that the actuation of the valves of the fluidic card 5, carried out via the pneumatic card 7, is as expected.
  • the inspection window 47 makes such monitoring possible even when the microfluidic cartridge 3 is held by the device 1.
  • the device 1 may comprise a locking mechanism arranged to detachably lock the cover 21 in the closed position on the base 19.
  • such a locking mechanism comprises at least one pair of a through hole and a complementary hole provided in the cover 21 and the base 19 respectively.
  • the through hole and the complementary hole are positioned such that, when the cover 21 is in the closed position, the through hole and the complementary hole face each other to receive together a fixing screw.
  • the complementary hole may be a through hole or a blind hole.
  • the locking mechanism comprises a first pair of a through hole 49 and a complementary hole 51 and a second pair of a through hole 53 and a complementary hole 55.
  • the locking of the cover 21 in the closed position is illustrated in [Fig. 7].
  • the cover 21 is folded over the microfluidic cartridge 3 and is locked onto the base 19. More particularly, the cover 21 is screwed onto the base 19 by means of a first fixing screw 57 and a second fixing screw 59.
  • the first fixing screw 57 has a threaded rod complementary to the respective internal threads - obtained by tapping - of the through hole 49 and the complementary hole 51
  • the second fixing screw 59 has a threaded rod complementary to the respective internal threads - also obtained by tapping - of the through hole 53 and the complementary hole 55.
  • the locking mechanism may comprise a lever latch - also called a mechanical latch or industrial latch - and a counter-hook mounted respectively on the base 19 and the cover 21.
  • the lever latch may be mounted on the cover 21 while the counter-hook is mounted on the base 19.
  • a lever latch is generally formed of a base which may be riveted, screwed or welded, a handle and a movable hook.
  • FIG. 7 in which the cover 21 is in the closed position, also shows in detail the rinsing system 23.
  • the device 1 has the particularity of having the necessary means - namely an integrated rinsing system 23 - for rinsing a microfluidic cartridge 3, in particular after the analysis of a sample of biological fluid. Consequently, it is not necessary to use a disposable microfluidic cartridge 3 and, moreover, the microfluidic cartridge 3 can be rinsed while remaining held between the base 19 and the cover 21, therefore without having to be removed from the device 1.
  • the rinsing system 23 is arranged to selectively connect the orifice 29 to a reservoir (not shown here) in order to rinse the microfluidic cartridge 3 supported by the base 19.
  • the orifice 29 has a dual use when the cover 21 is folded down into the closed position on the microfluidic cartridge 3: it allows, on the one hand, to introduce a sample of biological liquid into the fluidic inlet 13 and, on the other hand, to rinse the microfluidic cartridge 3 by means of the system of rinsing 23; these two operations can be carried out while maintaining the microfluidic cartridge 3.
  • the rinsing system 23 comprises for example an arm 61 provided with an end piece 63.
  • the arm 61 is rotatably mounted on the base 19 by means of a pivot connection 65.
  • the pivot connection 65 allows the arm 61 to pivot about an axis to reach a position in which the tip 63 is received in the orifice 29.
  • the axis of the pivot link 65 - that is to say the axis of rotation of the arm 61 - is the Y axis, that is to say the same axis as that of the pivot link 31.
  • the axis of the pivot link 65 may be distinct from the Y axis. In other configurations, the axis of the pivot link 65 may thus be parallel or orthogonal to the Y axis.
  • the tip 63 is capable of being connected to a reservoir and of delivering a liquid stored therein.
  • the reservoir is typically a storage reservoir for a rinsing liquid and that such a rinsing liquid is intended to be introduced into the microfluidic cartridge 3 to evacuate in the form of waste the liquids involved in the biological analysis carried out, whether it be the sample of biological liquid or the reagents.
  • Such a reservoir may be external to the device 1, in which case the operator must connect the reservoir to the end piece 63.
  • the arm 61 may be provided with a reservoir, in which case the arm 61 also comprises a conduit connecting the reservoir to the end piece 63. In the latter case, the reservoir may be housed in the arm 61.
  • the base 19 has a shoulder (not shown here) capable of serving as a support for the arm 61 when the latter pivots beyond a vertical position.
  • Such a shoulder makes it possible to maintain the arm 61 in a stable position when the rinsing system 23 is not in use, in particular when introducing a sample of biological liquid into the microfluidic cartridge 3 via the orifice 29 or during biological analysis.
  • the shoulder may take the form of a recess of the base 19 extending outwardly of the device 1. An operator may swing the arm 61 beyond the vertical position - i.e. a position in which the arm 61 and the base 19 form an angle substantially equal to 90° - to leave the arm 61 resting on the shoulder.
  • the cover 21 has an opening 67 and the arm 61 has a resilient end 69.
  • the opening 67 and the resilient end 69 are involved in locking the arm 61.
  • FIG. 8 illustrates a sectional view of the device 1 in which the cover 21 is in the closed position and in which the arm 61 is locked onto the cover 21.
  • the elastic end 69 is fitted by deformation into the opening 67 and is held there by mechanical stress.
  • the elastic end 69 After fitting, the elastic end 69 is no longer compressed and therefore returns to its resting shape. In particular, the elastic end 69 has a resting shape that prevents it from being removed from the opening 67.
  • This fitting sometimes also called “clipping" - is reversible: an operator can apply pressure to the elastic end 69 to deform it and then remove it from the opening 67.
  • a position sensor (not shown here) can be integrated into the device 1 to ensure that the arm 61 is locked onto the cover 21.
  • the elastic end 69 is for example made of plastic. However, those skilled in the art understand that any material capable of being deformed and of imparting elasticity to the end of the arm 61 can be used.
  • FIG. 8 shows a conduit 71 which, as mentioned previously, makes it possible to connect the tip 63 to the reservoir containing the rinsing liquid used to rinse the microfluidic cartridge 3.
  • the microfluidic cartridge 3 is placed on the base 19.
  • the operator can pivot the cover 21 around the Y axis to keep it in the open position and thus have access to the base 19. Keeping the cover 21 in the open position is made easier when the base 19 has a shoulder as described above; it is then possible to tilt the cover 21 beyond a vertical position and let it rest on the shoulder provided for this purpose.
  • the positioning of the microfluidic cartridge 3 can be facilitated by the presence of stops 25 which together delimit a location intended to accommodate the microfluidic cartridge 3.
  • stops 25 can have an elastic portion 26 to be able to adapt to different dimensions of the microfluidic cartridge 3.
  • the elastic portion(s) 26 also make it easier to position the microfluidic cartridge 3 and improve its retention.
  • the cover 21 is folded over the microfluidic cartridge 3.
  • the operator pivots the cover 21 around the Y axis to make it reach the closed position in which the orifice 29 is opposite the fluidic inlet 13 of the microfluidic cartridge 3.
  • the cover 21 can be locked on the base 19 to improve the maintenance of the microfluidic cartridge 3.
  • At least one fixing screw 57 (respectively 59) can be driven into a through hole 49 (respectively 53) and a complementary hole 51 (respectively 55) provided respectively in the cover 21 and the base 19 and which are opposite each other when the cover 21 is in the closed position. It is also possible to use a lever closure and a counter-hook mounted respectively on the base 19 and the cover 21, or vice versa.
  • the sample of biological fluid to be analyzed is introduced into the microfluidic cartridge 3, and more precisely into the fluidic inlet 13, via the orifice 29.
  • the sample of biological fluid to be analyzed is a sample of blood, urine, cerebrospinal fluid, pleural fluid or synovial fluid.
  • the port 29 is a female Luer-Lock type connector since liquid injection instruments are, for the most part, provided with a male Luer-Lock type connector.
  • the injection instrument shown is provided with an adapter 35 in the form of a male Luer-Lock type connector.
  • Another advantage is that such a port 29 makes it possible to improve the seal, which can be reinforced by the presence of an O-ring 39.
  • the port 29 can take the form of a connector other than a female Luer-Lock type connector.
  • the introduction of the biological fluid sample is not necessarily carried out by injection, i.e. by jet or pressure using a suitable injection instrument.
  • injection i.e. by jet or pressure using a suitable injection instrument.
  • one or more analyses of the biological fluid sample are carried out with the microfluidic cartridge 3.
  • Bio analyses are generally applied in the field of medical biology to determine the pathophysiological origin of a disease. Biological analyses can also contribute to the prevention, screening, diagnosis or assessment of the risk of the occurrence of pathological conditions, as well as to the determination or monitoring of the physiological or pathophysiological state of a patient.
  • the biological analysis(s) to be carried out with the microfluidic cartridge 3 may involve mixing with reagents.
  • these reagents may be introduced into the microfluidic cartridge 3 via the fluidic connectors 41.
  • Reagents can be used, for example, to dilute the biological fluid sample.
  • dilution is used to perform a complete blood count (often referred to as CBC) - also called a hemogram.
  • CBC complete blood count
  • a complete blood count is also referred to as a CBC. Due to the concentration of blood cells in a blood sample, namely leukocytes (or white blood cells), erythrocytes (or red blood cells) and thrombocytes (or platelets), prior dilution is preferable to facilitate cell counting and differentiation.
  • the operator can control the microfluidic cartridge 3 held by the device 1.
  • the underside of the base 19 gives the operator access to pneumatic connectors 27 which make it possible to control the circulation of liquids, in particular the sample of biological liquid and the reagents, by targeted pressure variations.
  • the viewport 47 of the cover 21 also gives the operator visibility of the microfluidic cartridge 3. The operator can thus ensure that the biological analysis is taking place as planned and, if necessary, intervene using the pneumatic connectors 27.
  • the biological fluid sample and the reagents circulate in a network of microchannels and reaction chambers of the fluidic card 5.
  • the operator can rinse the microfluidic cartridge 3.
  • the orifice 29 is connected to a tank storing a rinsing liquid by means of the rinsing system 23.
  • the rinsing system 23 takes the form of an arm 61 provided with an end piece 63 and connected to the base 19 by a pivot connection 65.
  • the arm 61 is folded down onto the cover 21 - still in the closed position - to reach a position in which the end piece 63 is received in the orifice 29.
  • the arm 61 can be locked onto the cover 61 to prevent any disconnection between the end piece 63 and the orifice 29. To do this, the operator simply has to exert pressure on the elastic end 69 of the arm 61 to deform it and fit it into the opening 67.
  • the microfluidic cartridge 3 is rinsed by introducing the rinsing liquid via the orifice 29.
  • the rinsing liquid is typically a diluent - or rinsing diluent.
  • the rinsing liquid can be introduced into the microfluidic cartridge 3 by injection or by aspiration.
  • the rinsing system 23 passes the rinsing liquid from the reservoir to the microfluidic cartridge 3.
  • the rinsing liquid is delivered by the tip 63 of the arm 61.
  • the reservoir can be external to the device 1, in which case the operator must connect the tank to the tip 63, or be part of the arm 61, which then also includes a conduit 71 connecting the tank to the tip 63.
  • the microfluidic cartridge 3 can be reused to carry out new analyses on another sample of biological fluid. It is not necessary to open the device 1 to replace the microfluidic cartridge 3; it can remain held between the base 19 and the cover 21.
  • a device 73 for holding a microfluidic cartridge will now be described with reference to [Fig. 10] and [Fig. 11],
  • Device 73 is not covered by the scope of the claims, although device 1 and device 73 share common elements.
  • the device 73 having the function of maintaining a microfluidic cartridge such a microfluidic cartridge 3 is present in [Fig. 10] and typically has a structure similar to that illustrated in [Fig. 2],
  • the device 73 has the particularity of comprising a needle 75, which is secured to the cover 21 and passes through the orifice 29.
  • the needle 75 extends in a direction substantially orthogonal to the cover 21.
  • the cover 21 is in the closed position and the needle 75 then extends substantially in the Z direction.
  • the needle 75 opens onto the fluid inlet 13 of the microfluidic cartridge 3.
  • Needle 75 is arranged to take a sample of biological fluid and guide it to the microfluidic cartridge 3.
  • the O-ring 39 provided at the orifice 29 also makes it possible to improve the seal and to prevent any leakage when introducing a sample of biological liquid into the microfluidic cartridge 3 using the needle 75.
  • the device 73 also has the particularity of comprising a rinsing system 77 different from the rinsing system 23.
  • the rinsing system 77 does not cover the rinsing system 77.
  • the rinsing system 77 does not comprise an arm provided with a tip capable of being connected to a reservoir and of delivering a liquid stored in this reservoir. Furthermore, the rinsing system 77 is arranged to rinse the needle 75, and not the microfluidic cartridge 3.
  • the rinsing system 77 is formed by an elongated body 79 having a cavity 81, a conduit 83, a rinsing inlet 85 and a rinsing outlet 87.
  • the cavity 81 extends along only a portion of the elongated body 79 and is intended to partially or completely accommodate a tube 89 closed by a plug 91.
  • the elongated body 79 has an opening 93, which allows the tube 89 to be inserted into the cavity 81.
  • the elongated body 79 has the shape of a cylinder of revolution and the opening 93 is circular.
  • the conduit 83 extends along the remaining part of the elongate body 79, and therefore in the extension of the cavity 81.
  • the cavity 81 and the conduit 83 communicate via an orifice 95.
  • the conduit 83 receives the needle 75.
  • the elongate body 79 has an orifice 97 - opposite the opening 93 - through which the needle 75 penetrates the elongate body 79.
  • the rinsing inlet 85 opens onto the outside of the elongated body 79 and communicates with the conduit 83.
  • the rinsing inlet 85 is arranged to be connected to a storage tank for a rinsing liquid.
  • the rinsing outlet 87 opens onto the outside of the elongated body 79 and communicates with the conduit 83.
  • the rinsing outlet 87 is arranged to evacuate the rinsing liquid from the elongated body 79.
  • the flushing inlet 85 communicates with the flushing outlet 87 via the conduit 83 which connects them to each other in a fluidic manner.
  • the rinsing system 77 and more precisely the elongated body 79, is mounted in translation on the cover 21 by means of at least one axis 99, which extends from the cover 21 in a direction substantially parallel to the needle 75.
  • the axes 99 are arranged to allow the rinsing system 77 to slide along the needle 75 received within the conduit 83.
  • the axes 99 are each provided with a spring (not referenced) whose return force allows the rinsing system 77 to return to a rest position.
  • FIG. 1 1 shows two different positions of the rinsing system 77.
  • Diagram (a) shows the rinsing system 77 in the rest position, while diagram (b) shows the rinsing system 77 in a sampling position.
  • Diagram (a) and diagram (b) show how a sample of biological fluid, contained in the tube 89 closed by the stopper 91, can be taken by the needle 75 and introduced into the microfluidic cartridge 3 for analysis purposes.
  • the rinsing system 77 is in the rest position and the tube 89 is partially housed in the cavity 81 such that the plug 91 is in contact with the orifice 95.
  • the operator can then press on the tube 89, which causes a translation of the rinsing system 77 along the axes 99.
  • the rinsing system 77 thus slides along the needle 75, which passes through the conduit 83, passes through the orifice 95, pierces the stopper 91 and penetrates the tube 89 to come into contact with the sample of biological fluid.
  • the rinsing system 77 is in the sampling position, which is reached when the rinsing system 77 comes into contact with the cover 21 and cannot slide further along the needle 75.
  • the sample of biological fluid contained in the tube 89 can then be collected by the needle 75 by aspiration.
  • the sample of biological fluid is guided by the needle 75 along the conduit 83, passes through the orifice 97 then the orifice 29 and is finally introduced into the microfluidic cartridge 3 via the fluidic inlet 13.
  • the rinsing system 77 returns to the rest position, either thanks to the operator who can slide the rinsing system 77 in the opposite direction, or thanks to the return force of the springs with which the axes 99 are possibly provided. The operator can then remove the tube 89.
  • the configuration of the device 73 is then that of [Fig. 10].
  • the 75 needle rinse can then be implemented.
  • the rinsing inlet 85 is connected to the rinsing liquid storage tank.
  • the rinsing liquid - which is typically a diluent - is sucked into the rinsing inlet 85, circulates along the conduit 83 where it comes into contact with the needle 75 received therein, and is finally discharged through the rinsing outlet 87.
  • the circulation of the rinsing liquid from the rinsing inlet 85 to the rinsing outlet 87 is here facilitated by the fact that the rinsing inlet 85 is at a higher height than the rinsing outlet 87 relative to the cover 21. It is thus possible to rinse the outside, but also the inside, of the needle 75.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif (1) de maintien d'une cartouche microfluidique (3), comprenant : - une base (19) agencée pour supporter une cartouche microfluidique (3), et - un couvercle (21) présentant un orifice (29) et relié à la base (19) par une liaison pivot (31), laquelle liaison pivot (31) permet au couvercle (21) de pivoter pour atteindre une position fermée dans laquelle, lorsqu'une cartouche microfluidique (3) est supportée par la base (19), l'orifice (29) est vis-à-vis d'une entrée fluidique (13) de la cartouche microfluidique (3). Le dispositif (1) comprend en outre un système de rinçage (23) agencé pour sélectivement connecter l'orifice (29) à un réservoir afin de rincer une cartouche microfluidique (3) supportée par la base (19).

Description

Description
Titre : Dispositif de maintien d’une cartouche microfluidique
Le domaine de l’invention se rapporte au maintien d’une cartouche microfluidique, notamment aux fins d’analyses d’un échantillon de liquide biologique.
La microfluidique désigne la technologie des systèmes dont le fonctionnement est basé sur l’écoulement de fluides - et notamment de liquides - au sein de canaux présentant des dimensions de l’ordre du micromètre (pm). De tels canaux sont communément qualifiés de microcanaux.
Cet ordre de grandeur a ceci de particulier qu’il rend les effets de surface prépondérants dans le comportement d’un liquide, à l’inverse d’un objet macroscopique pour lequel la composante volumique prédomine sur la composante surfacique. En particulier, la microfluidique exploite certains phénomènes physiques, telles que la capillarité, la laminarité ou encore la mouillabilité, qui se manifestent lorsque le liquide est en contact avec un microcanal. À une telle échelle, le comportement d’un liquide est également caractérisé par la rapidité des échanges thermiques et l’exacerbation des effets électrocinétiques.
Au cours des dernières décennies, la microfluidique a contribué au développement de plusieurs innovations, par exemple l’insertion de substances actives dans des microgouttelettes encapsulées dans une membrane évanescente à des fins cosmétiques, la fabrication de têtes d’impression à jet d’encre ou encore la conception de micropompes pour l’injection de médicaments dans le corps humain.
Par ailleurs, l’une des applications les plus remarquables de la microfluidique est le laboratoire sur puce (plus connu sous l’acronyme anglophone LOC pour « lab- on-a-chip >>) dont la conception repose sur la miniaturisation de composants tels que des canaux, des vannes et des pompes. De tels laboratoires sur puce sont utilisés pour réaliser des analyses biologiques sur des échantillons de faible volume et permettent, entre autres, de remplacer des dispositifs encombrants, de mettre en œuvre un grand nombre d’analyses en parallèle et de réduire le temps nécessaire aux expériences ou tests.
Un laboratoire sur puce prend généralement la forme d’une cartouche microfluidique - aussi appelée « microfluidic chip » dans la littérature anglophone.
Dans le cadre d’une analyse biologique, une cartouche microfluidique doit être maintenue immobile pour y introduire avec précision l’échantillon de liquide biologique à analyser, par exemple un échantillon de sang ou d’urine, et les réactifs. Une fois la cartouche microfluidique positionnée et maintenue, il est alors possible d’y réaliser les mélanges nécessaires - généralement une ou plusieurs dilutions - à l’analyse biologique. Pour ce faire, il est connu d’avoir recours à un dispositif de maintien, parfois appelé « porte-puce ».
Le modèle d’utilité chinois CN 208288057 U décrit un dispositif comprenant une base sur laquelle une cartouche microfluidique peut être disposée et un couvercle articulé avec la base au moyen d’une charnière de manière à pouvoir être rabattu sur la cartouche microfluidique. Une vis munie d’un ressort d’amortissement et surmontée d’un écrou de blocage est montée à rotation sur la base et est agencée pour être reçue dans une baïonnette du couvercle pour verrouiller celui- ci en position fermée.
La demande de brevet américain US 2016/0367993 A1 concerne un appareil de maintien comprenant une partie inférieure apte à recevoir un dispositif microfluidique et une partie supérieure montée à rotation sur la partie inférieure. La partie supérieure comprend un coupleur muni de fiches souples, et un couvercle est interposé entre le coupleur et la partie inférieure. Les fiches souples sont agencées, lorsque l’appareil de maintien est en position fermée, pour prendre appui sur le couvercle et faire saillie de la partie supérieure de manière à former des canaux d’injection et de prélèvement connectés au dispositif microfluidique. Le brevet européen EP 2 694 214 B1 propose un dispositif de connexion étanche et de déconnexion d’une carte microfluidique. Le dispositif présente une première surface destinée à recevoir une carte microfluidique et une deuxième surface, parallèle à la première surface, contre laquelle la carte microfluidique est maintenue en appui. Un tel appui est garanti par des parois perpendiculaires aux première et deuxième surfaces ainsi que par des moyens de maintien tels qu’une butée à bille à ressort de forme cylindrique. La deuxième surface présente des canaux positionnés de manière à être connectés aux canaux fluidiques de la carte microfluidique.
Toutefois, de tels dispositifs ne permettent de réaliser qu’un nombre restreint d’analyses biologiques avec une même cartouche microfluidique. Il est ainsi d’usage d’avoir recours à des cartouches microflu id iques jetables. Il existe par conséquent une demande pour un dispositif permettant non seulement de maintenir une cartouche microfluidique mais aussi de la réutiliser, ce qui permettrait de réduire le temps nécessaire aux analyses et présenterait un intérêt environnemental.
La présente invention vient améliorer la situation.
À ce titre, l’invention concerne un dispositif de maintien d’une cartouche microfluidique, comprenant :
- une base agencée pour supporter une cartouche microfluidique, et
- un couvercle présentant un orifice et relié à la base par une liaison pivot, laquelle liaison pivot permet au couvercle de pivoter pour atteindre une position fermée dans laquelle, lorsqu’une cartouche microfluidique est supportée par la base, l’orifice est vis-à-vis d’une entrée fluidique de la cartouche microfluidique.
Le dispositif est caractérisé en ce qu’il comprend en outre un système de rinçage agencé pour sélectivement connecter l’orifice à un réservoir afin de rincer une cartouche microfluidique supportée par la base.
Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le système de rinçage comprend un bras muni d’un embout apte à être connecté à un réservoir et à délivrer un liquide stocké dans le réservoir, et le bras est relié à la base par une liaison pivot, laquelle liaison pivot permet au bras de pivoter pour atteindre une position dans laquelle l’embout est reçu dans l’orifice.
Typiquement, le bras est muni en outre d’un réservoir apte à contenir un liquide et d’un conduit connectant le réservoir à l’embout.
Avantageusement, le couvercle présente une ouverture et le bras présente une extrémité élastique apte à être emboîtée par déformation dans l’ouverture et à y être maintenue par contrainte mécanique lorsque l’embout est reçu dans l’orifice.
Avantageusement, la base présente un épaulement apte à servir d’appui au bras lorsque celui-ci pivote au-delà d’une position verticale.
Dans un ou plusieurs modes de réalisation, la base est munie de butées délimitant ensemble un emplacement au sein duquel une cartouche microfluidique peut être positionnée.
Dans un ou plusieurs modes de réalisation, l’orifice est un raccord femelle de type Luer-Lock.
Dans un ou plusieurs modes de réalisation, la base comprend une portion fixe agencée pour supporter une cartouche microfluidique et une portion mobile en translation selon une direction sensiblement orthogonale à la portion fixe, et la portion mobile est pourvue de la liaison pivot par laquelle le couvercle est relié à la base.
Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif comprend en outre un mécanisme de verrouillage agencé pour verrouiller le couvercle en position fermée sur la base de manière détachable.
Le mécanisme de verrouillage comprend par exemple au moins une paire d’un trou débouchant et d’un trou complémentaire ménagés respectivement dans le couvercle et la base de telle sorte que, lorsque le couvercle est en position fermée, le trou débouchant et le trou complémentaire soient vis-à-vis l’un de l’autre pour recevoir ensemble une vis de fixation.
Toujours à titre d’exemple, le mécanisme de verrouillage peut comprendre une fermeture à levier et un contre-crochet montés respectivement sur la base et le couvercle, ou inversement. Dans un ou plusieurs modes de réalisation, la base est munie d’une pluralité de raccords pneumatiques agencée pour être couplée à une cartouche microfluidique supportée par la base.
Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le couvercle est muni d’une pluralité de raccords fluidiques agencée pour être couplée à une cartouche microfluidique supportée par la base.
Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le couvercle présente un regard.
L’invention concerne aussi un procédé d’utilisation du dispositif tel que décrit précédemment comprenant :
- placer une cartouche microfluidique sur la base,
- faire pivoter le couvercle jusqu’à ce qu’il atteigne la position fermée,
- introduire un échantillon de liquide biologique dans la cartouche microfluidique via l’orifice, et
- réaliser au moins une analyse de l’échantillon de liquide biologique avec la cartouche microfluidique.
Le procédé est caractérisé en ce qu’il comprend en outre :
- connecter l’orifice à un réservoir stockant un liquide de rinçage au moyen du système de rinçage, et
- rincer la cartouche microfluidique en y introduisant le liquide de rinçage via l’orifice.
D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés sur lesquels :
[Fig. 1 ] illustre une vue en perspective de dessus d’un dispositif de maintien d’une cartouche microfluidique comprenant une base, un couvercle et un système de rinçage selon l’invention dans une configuration où le couvercle est en position ouverte,
[Fig. 2] illustre une vue éclatée d’une cartouche microfluidique,
[Fig. 3] illustre une vue en perspective de dessous du dispositif de la [Fig. 1 ] dans une configuration où le couvercle est en position ouverte, [Fig. 4] illustre une vue en coupe du dispositif de la [Fig. 1 ] dans une configuration où le couvercle est en position fermée et où un instrument d’injection de liquide est utilisé,
[Fig. 5] illustre une vue en coupe du dispositif de la [Fig. 1 ] dans une configuration où le couvercle est en position fermée,
[Fig. 6] illustre une vue en coupe du dispositif de la [Fig. 1 ], et plus particulièrement un problème lié à l’épaisseur de la cartouche microflu id ique susceptible de survenir au moment de la fermeture du couvercle,
[Fig. 7] illustre une vue en perspective de dessus du dispositif de la [Fig. 1 ] dans une configuration où le couvercle est en position fermée,
[Fig. 8] illustre une vue en coupe du dispositif de la [Fig. 1 ] dans une configuration où le couvercle est en position fermée et où le système de rinçage est utilisé,
[Fig. 9] illustre un procédé d’utilisation du dispositif de la [Fig. 1] selon l’invention,
[Fig. 10] illustre une vue en perspective de dessus d’un dispositif de maintien d’une cartouche microfluidique comprenant un système de rinçage autre que celui de l’invention, et
[Fig. 11 ] illustre une vue en coupe du système de rinçage du dispositif de la [Fig. 10],
La [Fig. 1 ] illustre un dispositif 1 de maintien d’une cartouche microfluidique.
Dans le contexte de l’invention, une cartouche microfluidique désigne typiquement un laboratoire sur puce - ou LOC pour « lab-on-a-chip » dans la littérature anglophone - comprenant un réseau de microcanaux et de chambres de réaction.
Une cartouche microfluidique peut être utilisée pour réaliser des analyses sur un échantillon de liquide biologique, par exemple un échantillon de sang ou d’urine. L’avantage d’une cartouche microfluidique est de pouvoir manipuler des échantillons de faible volume, mais aussi de réaliser plusieurs analyses en parallèle et plus rapidement. À titre d’exemple, la [Fig. 2] illustre la structure classique d’une cartouche microfluidique 3.
La cartouche microfluidique 3 comprend une carte fluidique 5, une carte pneumatique 7, une membrane 9 et une carte inférieure 11 .
La carte fluidique 5 présente une entrée fluidique 13 pour l’introduction - par exemple par injection ou aspiration - d’un échantillon de liquide biologique à analyser et des orifices d’entrée/sortie 15 pour l’introduction de réactifs ou l’évacuation de déchets. Par ailleurs, la carte fluidique 5 comprend un réseau de microcanaux munis de vannes pour permettre à l’échantillon de liquide biologique et aux réactifs de circuler ainsi que des chambres de réaction au sein desquelles peuvent être réalisés des mélanges.
La carte pneumatique 7 est agencée pour contrôler la circulation des liquides au sein de la cartouche microfluidique 3, et plus particulièrement pour commander la carte fluidique 5. Pour ce faire, la carte pneumatique 7 comprend des canaux pneumatiques pour actionner l’ouverture et la fermeture des vannes de la carte fluidique 5 par variations de pression ciblées.
La membrane 9 est destinée à être interposée entre la carte fluidique 5 et la carte pneumatique 7 de manière à former une structure sandwich. La membrane 9 est élastique - voire hyperélastique - pour pouvoir être déformée par la pression induite par les canaux pneumatiques de la carte pneumatique 7. Ainsi, tout liquide présent dans la cartouche microfluidique 3 est pris entre une paroi fixe définie par la carte fluidique 5 et une paroi déformable définie par la membrane 9.
Enfin, la carte inférieure 1 1 est agencée pour fermer les canaux pneumatiques de la carte pneumatique 7 et offrir ainsi des commandes externes 17 pour piloter la carte fluidique 5.
Dans la vue en perspective de la [Fig. 1 ], une cartouche microfluidique 3 est positionnée sur le dispositif 1 , par exemple aux fins d’analyse d’un échantillon de liquide biologique. La cartouche microfluidique 3 présente sur cette figure peut être similaire ou différente de celle illustrée sur la [Fig. 2], Comme illustré sur la [Fig. 1 ], le dispositif 1 comprend une base 19, un couvercle 21 et un système de rinçage 23.
La base 19 forme généralement un support du dispositif 1 . Lors de son utilisation, le dispositif 1 peut ainsi reposer sur la base 19.
La base 19 est agencée pour supporter une cartouche microfluidique 3.
Afin de faciliter le positionnement de la cartouche microfluidique 3, la base 19 peut être munie de butées 25 délimitant ensemble un emplacement destiné à la cartouche microfluidique 3. Dans l’exemple illustré sur la [Fig. 1], la base 19 a la forme générale d’une plaque présentant une surface supérieure rectangulaire sur laquelle repose la cartouche microfluidique 3, et les butées 25 sont disposées à la périphérie de cette surface supérieure.
Avantageusement, au moins une butée 25 présente une portion élastique 26, ce qui permet au dispositif 1 de pouvoir s’adapter à des cartouches microfluidiques de dimensions différentes, mais aussi d’améliorer le maintien de la cartouche microfluidique 3 en tirant profit de la force de rappel exercée par la portion élastique 26. Bien entendu, plusieurs butées 25 peuvent présenter une telle portion élastique 26. Dans l’exemple de la [Fig. 1], la base 19 est munie de trois butées 25 et deux d’entre elles présentent une portion élastique 26.
Par ailleurs, comme illustré sur la [Fig. 3] qui montre une vue de dessous du dispositif 1 , la base 19 peut être munie de plusieurs raccords pneumatiques 27 agencés chacun pour être couplés à la cartouche microfluidique 3 supportée par la base 19.
De tels raccords pneumatiques 27 permettent d’induire des variations de pression ciblées au sein de la cartouche microfluidique 3 pour y contrôler l’écoulement des liquides, notamment l’échantillon de liquide biologique ou les réactifs.
En particulier, lorsque la cartouche microfluidique 3 a une structure similaire à celle illustrée sur la [Fig. 2], chaque raccord pneumatique 27 est relié à une commande externe 17 pour commander la carte fluidique 5 via les canaux pneumatiques de la carte pneumatique 7. Il est à noter par ailleurs que la base 19 peut être pourvue d’un système de chauffage (non représenté ici) qui permet de contrôler la température de la cartouche microfluidique 3, ce qui peut avoir son importance pour la réalisation d’une analyse biologique.
De nouveau en référence à la [Fig. 1], le couvercle 21 présente un orifice 29 et est monté à rotation sur la base 19 au moyen d’une liaison pivot 31 .
La liaison pivot 31 permet au couvercle 21 de pivoter autour d’un axe Y pour se déplacer entre une position ouverte et une position fermée.
La position fermée est une position d’équilibre du couvercle 21 dans laquelle celui-ci est rabattu sur la base 19 ou, le cas échéant, sur la cartouche microfluidique 3 disposée sur la base 19. Le couvercle 21 doit être en position fermée pour maintenir immobile la cartouche microfluidique 3.
À l’inverse, la position ouverte est une position du couvercle 21 autorisant la disposition de la cartouche microfluidique 3 sur la base 19 ou son retrait. Dans l’exemple de la [Fig. 1], le couvercle 21 est en position ouverte et permet ainsi à un opérateur d’accéder directement à la cartouche microfluidique 3, par exemple pour la retirer à l’issue d’une analyse biologique.
L’orifice 29 est un trou débouchant et est positionné sur le couvercle 21 de telle sorte que, lorsque le couvercle 21 est rabattu en position fermée sur la cartouche microfluidique 3, l’orifice 29 soit vis-à-vis d’une entrée fluidique 13 de la cartouche microfluidique 3.
En particulier, lorsque la cartouche microfluidique 3 a une structure similaire à celle illustrée sur la [Fig. 2], l’orifice 29 est vis-à-vis de l’entrée fluidique 13 de la carte fluidique 5.
Par conséquent, l’orifice 29 permet, lorsque le couvercle 21 est en position fermée, d’accéder à l’entrée fluidique 13 de la cartouche microfluidique 3 et donc d’y introduire un échantillon de liquide biologique à analyser.
Avantageusement, l’orifice 29 est un raccord femelle de type Luer-Lock.
Les raccords de type Luer-Lock sont habituellement utilisés pour améliorer l’assemblage des seringues : l’embout du canon de la seringue est ainsi muni d’un raccord mâle tandis que l’aiguille est munie d’un raccord femelle. Les raccords mâle et femelle ont chacun une forme conique, et plus précisément une conicité d’environ 6%. Par ailleurs, le raccord mâle présente un filet externe tandis que le raccord femelle présente un filet interne. Les raccords mâle et femelle peuvent être vissés l’un avec l’autre pour obtenir un raccordement étanche entre le canon et l’aiguille de la seringue.
Dans le domaine médical, il existe par ailleurs des applications intravasculaires et hypodermiques aux raccords de type Luer-Lock. De telles applications sont notamment encadrées par la norme ISO 80369.
Dans le mode de réalisation dans lequel l’orifice 29 est un raccord femelle de type Luer-Lock, il est ainsi possible de coupler facilement un instrument d’injection de liquide muni d’un raccord mâle de type Luer-Lock et l’entrée fluidique 13 via l’orifice 29.
Plus généralement, l’orifice 29 peut prendre la forme de tout raccord permettant un raccordement étanche entre le dispositif 1 et l’instrument d’injection. Par exemple, l’orifice 29 peut être un raccord de type Luer Simple, quart de tour, baïonnette ou encore raccord à visser. Bien entendu, dans de tels cas, l’instrument d’injection utilisé est muni d’un raccord complémentaire.
La [Fig. 4] montre une vue en coupe du dispositif 1 sur laquelle le couvercle 21 est en position fermée. La cartouche microfluidique 3 est ainsi maintenue entre la base 19 et le couvercle 21 .
Par ailleurs, la [Fig. 4] montre également un instrument d’injection assemblé avec le dispositif 1 pour injecter un échantillon de liquide biologique dans l’entrée fluidique 13 via l’orifice 29. Plus particulièrement, l’instrument d’injection comprend un corps de prélèvement 33 - dont seule la partie inférieure est représentée ici - terminé par un adaptateur 35 prenant la forme d’un raccord mâle de type Luer-Lock au sein duquel est logé un manchon 37. Il est à noter que, typiquement, un tube (non représenté ici) est présent dans le corps de prélèvement 33, lequel tube contient l’échantillon de liquide biologique à analyser. L’adaptateur 35 et l’orifice 29 ont des formes complémentaires - une conicité d’environ 6% - pour obtenir un raccordement étanche entre l’instrument d’injection et l’entrée fluidique 13.
Comme illustré sur la [Fig. 4], l’étanchéité peut encore être améliorée avec un joint torique 39 ménagé au niveau de l’orifice 29, et plus exactement au niveau de la sortie de l’orifice 29 destinée à être connectée à l’entrée fluidique 13. Un tel joint torique 39 permet d’éviter toute fuite lors de l’introduction d’un échantillon de liquide biologique dans la cartouche microfluidique 3.
De nouveau en référence à la [Fig. 1], le couvercle 21 peut être muni de plusieurs raccords fluidiques 41 agencés chacun pour être couplés à la cartouche microfluidique 3 supportée par la base 19.
Les raccords fluidiques 41 sont positionnés sur le couvercle 21 de telle sorte que, lorsque le couvercle 21 est rabattu en position fermée sur la cartouche microfluidique 3, les raccords fluidiques 41 soient chacun vis-à-vis d’un orifice d’entrée/sortie de la cartouche microfluidique 3.
Par conséquent, les raccords fluidiques 41 permettent, lorsque le couvercle 21 est en position fermée, d’accéder aux orifices d’entrée/sortie de la cartouche microfluidique 3 et donc d’y introduire des réactifs ou d’en évacuer des déchets.
En particulier, lorsque la cartouche microfluidique 3 a une structure similaire à celle illustrée sur la [Fig. 2], chaque raccord fluidique 41 est relié à un orifice d’entrée/sortie 15 de la carte fluidique 5.
La [Fig. 5] montre une vue en coupe du dispositif 1 sur laquelle le couvercle 21 est en position fermée. La cartouche microfluidique 3 est ainsi maintenue entre la base 19 et le couvercle 21 .
Par ailleurs, la [Fig. 5] permet de voir plus en détail les raccords fluidiques 41 qui prennent la forme de tubes cylindriques chacun partiellement logés dans un trou débouchant. De tels tubes sont par exemple des microtubes. Dans l’exemple décrit ici, la cartouche microfluidique 3 a une structure similaire à celle illustrée sur la [Fig. 2] et les raccords fluidiques 41 sont chacun connectés à un orifice d’entrée/sortie 15. La [Fig. 5] permet également d’illustrer un mode de réalisation particulièrement avantageux concernant la manière dont la base 19 et le couvercle 21 sont articulés l’un avec l’autre. Comme mentionné précédemment, le couvercle 21 est relié à la base 19 par une liaison pivot 31 d’axe Y. Toutefois, d’une cartouche microfluidique 3 à l’autre, l’épaisseur peut varier au point qu’il puisse être impossible de rabattre totalement le couvercle 21 sur la cartouche fluidique 3. Dans un tel cas, la surface de contact entre le couvercle 21 et la cartouche microfluidique 3 est fortement réduite. L’orifice 29 ne peut être connecté d’une manière satisfaisante à l’entrée fluidique 13 ; il en de même pour les raccords fluidiques 41 et les orifices d’entrée/sortie 15.
Ce problème est illustré sur la [Fig. 6]. La seule surface de contact possible entre le couvercle 21 et la cartouche microfluidique 3 est indiquée par un cercle C. On constate sur cette figure que l’épaisseur de la cartouche microfluidique 3 est telle qu’il subsiste un espace entre chaque raccord fluidique 41 et l’orifice d’entrée/sortie 15 correspondant.
Pour y remédier, il est proposé, dans un mode de réalisation illustré sur la [Fig. 5], de former la base 19 à partir d’une portion fixe 43 et d’une portion mobile 45. La portion fixe 43 est la partie de la base 19 agencée pour supporter la cartouche microfluidique 3 tandis que la portion mobile 45 est la partie de la base 19 portant la liaison pivot 31 par laquelle le couvercle 31 est relié à la base 19. La portion mobile 45 est montée à translation sur la portion fixe 43 selon une direction Z sensiblement orthogonale à la portion fixe 43.
Un tel mode de réalisation permet d’ajuster la hauteur de la liaison pivot 31 par rapport à la base 19 et ainsi de s’adapter à l’épaisseur de la cartouche microfluidique 3.
De nouveau en référence à la [Fig. 1 ], le couvercle 21 peut également présenter un regard 47. Un tel regard 47 permet à un opérateur, lorsque le couvercle 21 est en position fermée, de voir la cartouche microfluidique 3. Il est en effet courant que la cartouche microfluidique 3 soit transparente pour donner un retour visuel à l’opérateur pendant l’analyse de l’échantillon de liquide biologique. Ainsi, le regard 47 est particulièrement utile pour vérifier que le fonctionnement de la cartouche microfluidique 3 est conforme au souhait de l’opérateur qui, par exemple au moyen des raccords pneumatiques 27, contrôle l’écoulement des liquides - notamment l’échantillon de liquide biologique et les réactifs - au sein de la cartouche microfluidique 3.
Lorsque la cartouche microfluidique 3 a une structure similaire à celle de la [Fig. 2], la carte fluidique 5 est ainsi généralement transparente pour pouvoir observer le réseau de microcanaux et les chambres de réaction. L’opérateur peut s’assurer que l’actionnement des vannes de la carte fluidique 5, réalisé via la carte pneumatique 7, est celui attendu. Le regard 47 rend possible une telle surveillance même lorsque la cartouche microfluidique 3 est maintenue par le dispositif 1 .
Pour améliorer le maintien de la cartouche microfluidique 3, le dispositif 1 peut comprendre un mécanisme de verrouillage agencé pour verrouiller de manière détachable le couvercle 21 en position fermée sur la base 19.
À titre d’exemple, un tel mécanisme de verrouillage comprend au moins une paire d’un trou débouchant et d’un trou complémentaire ménagés respectivement dans le couvercle 21 et la base 19. Le trou débouchant et le trou complémentaire sont positionnés de telle sorte que, lorsque le couvercle 21 est en position fermée, le trou débouchant et le trou complémentaire soient vis-à-vis l’un de l’autre pour recevoir ensemble une vis de fixation. Le trou complémentaire peut être débouchant ou borgne.
Dans l’exemple de la [Fig. 1], le mécanisme de verrouillage comprend une première paire d’un trou débouchant 49 et d’un trou complémentaire 51 et une deuxième paire d’un trou débouchant 53 et d’un trou complémentaire 55.
Le verrouillage du couvercle 21 en position fermée est illustré sur la [Fig. 7], Sur cette figure, le couvercle 21 est rabattu sur la cartouche microfluidique 3 et est verrouillé sur la base 19. Plus particulièrement, le couvercle 21 est vissé sur la base 19 au moyen d’une première vis de fixation 57 et d’une deuxième vis de fixation 59. Typiquement, la première vis de fixation 57 a une tige filetée complémentaire des filetages internes respectifs - obtenus par taraudage - du trou débouchant 49 et du trou complémentaire 51 , et la deuxième vis de fixation 59 a une tige filetée complémentaire des filetages internes respectifs - également obtenus par taraudage - du trou débouchant 53 et du trou complémentaire 55.
L’homme du métier comprend que d’autres mécanismes de verrouillage peuvent être utilisés pour verrouiller le couvercle 21 sur la base 19 en position fermée.
Par exemple, le mécanisme de verrouillage peut comprendre une fermeture à levier - aussi appelée grenouillère mécanique ou grenouillère industrielle - et un contre-crochet montés respectivement sur la base 19 et le couvercle 21. Inversement, la fermeture à levier peut être montée sur le couvercle 21 tandis que le contre-crochet est monté sur la base 19. Une fermeture à levier est généralement formée d’une embase qui peut être rivetée, vissée ou soudée, d’une poignée et d’un crochet mobile.
Les mécanismes de verrouillage décrits précédemment peuvent être combinés pour renforcer le maintien de la cartouche microfluidique 3.
La [Fig. 7], sur laquelle le couvercle 21 est en position fermée, montre par ailleurs en détail le système de rinçage 23.
Le dispositif 1 a en effet ceci de particulier qu’il dispose des moyens nécessaires - à savoir un système de rinçage 23 intégré - pour rincer une cartouche microfluidique 3, notamment après l’analyse d’un échantillon de liquide biologique. Par conséquent, il n’est pas nécessaire d’avoir recours à une cartouche microfluidique 3 jetable et, par ailleurs, la cartouche microfluidique 3 peut être rincée tout en restant maintenue entre la base 19 et le couvercle 21 , donc sans avoir à être retirée du dispositif 1 .
En particulier, le système de rinçage 23 est agencé pour sélectivement connecter l’orifice 29 à un réservoir (non représenté ici) afin de rincer la cartouche microfluidique 3 supportée par la base 19.
On comprend que l’orifice 29 a un double usage lorsque le couvercle 21 est rabattu en position fermée sur la cartouche microfluidique 3 : il permet, d’une part, d’introduire un échantillon de liquide biologique dans l’entrée fluidique 13 et, d’autre part, de rincer la cartouche microfluidique 3 au moyen du système de rinçage 23 ; ces deux opérations pouvant être réalisées tout en maintenant la cartouche microfluidique 3.
Comme illustré sur la [Fig. 7], le système de rinçage 23 comprend par exemple un bras 61 muni d’un embout 63.
Le bras 61 est monté à rotation sur la base 19 au moyen d’une liaison pivot 65. La liaison pivot 65 permet au bras 61 de pivoter autour d’un axe pour atteindre une position dans laquelle l’embout 63 est reçu dans l’orifice 29.
Dans l’exemple de la [Fig. 7], l’axe de la liaison pivot 65 - c’est-à-dire l’axe de rotation du bras 61 - est l’axe Y, c’est-à-dire le même axe que celui de la liaison pivot 31 . Toutefois, l’axe de la liaison pivot 65 peut être distinct de l’axe Y. Dans d’autres configurations, l’axe de la liaison pivot 65 peut ainsi être parallèle ou orthogonal à l’axe Y.
L’embout 63 est apte à être connecté à un réservoir et à délivrer un liquide qui y est stocké.
Dans le contexte de l’invention, on comprend que le réservoir est typiquement un réservoir de stockage d’un liquide rinçage et qu’un tel liquide de rinçage est destiné à être introduit dans la cartouche microfluidique 3 pour évacuer sous forme de déchets les liquides impliqués dans l’analyse biologique réalisée, que ce soit l’échantillon de liquide biologique ou les réactifs.
Un tel réservoir peut être extérieur au dispositif 1 , auquel cas l’opérateur doit connecter le réservoir à l’embout 63. Alternativement, le bras 61 peut être muni d’un réservoir, auquel cas le bras 61 comprend également un conduit connectant le réservoir à l’embout 63. Dans ce dernier cas, le réservoir peut être logé dans le bras 61 .
Avantageusement, la base 19 présente un épaulement (non représenté ici) apte à servir d’appui au bras 61 lorsque celui-ci pivote au-delà d’une position verticale.
Un tel épaulement permet de maintenir le bras 61 dans une position stable lorsque le système de rinçage 23 n’est pas sollicité, notamment lors de l’introduction d’un échantillon de liquide biologique dans la cartouche microfluidique 3 via l’orifice 29 ou pendant l’analyse biologique. L’épaulement peut prendre la forme d’un décrochement de la base 19 s’étendant vers l’extérieur du dispositif 1 . Un opérateur peut faire basculer le bras 61 au-delà de la position verticale - c’est-à-dire une position dans laquelle le bras 61 et la base 19 forme un angle sensiblement égal à 90 ° - pour laisser le bras 61 reposer sur l’épaulement.
Par ailleurs, dans le mode de réalisation de la [Fig. 7], le couvercle 21 présente une ouverture 67 et le bras 61 présente une extrémité élastique 69. Comme expliqué ci-après, l’ouverture 67 et l’extrémité élastique 69 sont impliquées dans le verrouillage du bras 61 .
Il est ainsi fait référence à présent à la [Fig. 8] qui illustre une vue en coupe du dispositif 1 sur laquelle le couvercle 21 est en position fermée et sur laquelle le bras 61 est verrouillé sur le couvercle 21 . Pour ce faire, l’extrémité élastique 69 est emboîtée par déformation dans l’ouverture 67 et s’y retrouve maintenue par contrainte mécanique.
Après emboîtage, l’extrémité élastique 69 ne subit plus de compression et retrouve donc sa forme au repos. En particulier, l’extrémité élastique 69 présente une forme au repos qui empêche son retrait de l’ouverture 67. Cet emboîtage - parfois aussi appelé « clipsage » - est réversible : un opérateur peut appliquer une pression sur l’extrémité élastique 69 pour la déformer et ensuite la retirer de l’ouverture 67.
Un capteur de position (non représenté ici) peut être intégré au dispositif 1 pour s’assurer du verrouillage du bras 61 sur le couvercle 21 .
L’extrémité élastique 69 est par exemple en plastique. L’homme du métier comprend toutefois que tout matériau capable d’être déformé et de conférer une élasticité à l’extrémité du bras 61 peut être utilisé.
Il est par ailleurs à noter que la [Fig. 8] montre un conduit 71 qui, comme mentionné précédemment, permet de raccorder l’embout 63 au réservoir contenant le liquide de rinçage utilisé pour rincer la cartouche microfluidique 3.
Un procédé d’utilisation du dispositif 1 va à présent être décrit en référence à la [Fig. 9]. D’une manière générale, ce procédé s’inscrit dans le contexte de la réalisation d’une ou plusieurs analyses sur un échantillon de liquide biologique avec une cartouche microfluidique 3.
Tout d’abord, lors d’une opération 900, la cartouche microfluidique 3 est placée sur la base 19.
Pour ce faire, l’opérateur peut faire pivoter le couvercle 21 autour de l’axe Y pour le maintenir en position ouverte et ainsi avoir accès à la base 19. Le maintien en position ouverte du couvercle 21 est facilité lorsque la base 19 présente un épaulement tel que décrit précédemment ; il est en effet alors possible de faire basculer le couvercle 21 au-delà d’une position verticale et de le laisser reposer sur l’épaulement prévu à cet effet.
Par ailleurs, le positionnement de la cartouche microfluidique 3 peut être favorisé par la présence de butées 25 qui délimitent ensemble un emplacement destiné à accueillir la cartouche microfluidique 3. Comme mentionné précédemment, une ou plusieurs de ces butées 25 peuvent présenter une portion élastique 26 pour pouvoir s’adapter à des dimensions différentes de la cartouche microfluidique 3. La ou les portions élastiques 26 permettent par ailleurs de rendre plus aisé le positionnement de la cartouche microfluidique 3 et d’améliorer le maintien de celle-ci.
Lors d’une opération 910, le couvercle 21 est rabattu sur la cartouche microfluidique 3.
Pour ce faire, l’opérateur fait pivoter le couvercle 21 autour de l’axe Y pour lui faire atteindre la position fermée dans laquelle l’orifice 29 est vis-à-vis de l’entrée fluidique 13 de la cartouche microfluidique 3.
Par ailleurs, lorsque la base 19 est formée d’une portion fixe 43 et d’une portion mobile 45 telles que décrites précédemment en référence à la [Fig. 5], l’atteinte de la position fermée pour le couvercle 21 peut être facilitée en déplaçant en translation la portion mobile 45 le long de l’axe Z pour modifier la hauteur de la liaison pivot 31 par rapport à la base 19 et ainsi s’adapter à l’épaisseur de la cartouche microfluidique 3. Un tel mode de réalisation a ceci d’avantageux qu’il permet d’éviter le problème illustré sur la [Fig. 6], à savoir une surface de contact insuffisante entre le couvercle 21 et la cartouche microfluidique 3 qui aboutit à un espace trop important entre l’orifice 29 et l’entrée fluidique 13, ainsi qu’entre les raccords fluidiques 41 et les orifices d’entrée/sortie 15 correspondants.
Lors d’une opération 920, le couvercle 21 peut être verrouillé sur la base 19 pour améliorer le maintien de la cartouche microfluidique 3.
Comme expliqué précédemment en référence à la [Fig. 7], il est ainsi possible de visser le couvercle 21. Plus particulièrement, au moins une vis de fixation 57 (respectivement 59) peut être enfoncée dans un trou débouchant 49 (respectivement 53) et un trou complémentaire 51 (respectivement 55) ménagés respectivement dans le couvercle 21 et la base 19 et qui se retrouvent vis-à-vis l’un de l’autre lorsque le couvercle 21 est en position fermée. Il est également possible d’avoir recours à une fermeture à levier et à un contre-crochet montés respectivement sur la base 19 et le couvercle 21 , ou inversement.
Lors d’une opération 930, l’échantillon de liquide biologique à analyser est introduit dans la cartouche microfluidique 3, et plus exactement dans l’entrée fluidique 13, via l’orifice 29.
À titre d’exemple, l’échantillon de liquide biologique à analyser est un échantillon de sang, d’urine, de liquide céphalo-rachidien, de liquide pleural ou encore de liquide synovial.
Il est à noter qu’une telle introduction est plus facile lorsque l’orifice 29 est un raccord femelle de type Luer-Lock puisque les instruments d’injection de liquide sont, pour la plupart, munis d’un raccord mâle de type Luer-Lock. Par exemple, sur la [Fig. 4], l’instrument d’injection représenté est muni d’un adaptateur 35 de la forme d’un raccord mâle de type Luer-Lock. Un autre avantage est qu’un tel orifice 29 permet d’améliorer l’étanchéité, laquelle peut être renforcée par la présence d’un joint torique 39. Comme mentionné précédemment, l’orifice 29 peut prendre la forme d’un raccord autre qu’un raccord femelle de type Luer- Lock.
L’introduction de l’échantillon de liquide biologique n’est pas nécessairement réalisée par injection, c’est-à-dire par jet ou par pression au moyen d’un instrument d’injection approprié. Il est par exemple possible d’introduire l’échantillon de liquide biologique dans la cartouche microfluidique 3 par aspiration.
Lors d’une opération 940, une ou plusieurs analyses de l’échantillon de liquide biologique sont réalisées avec la cartouche microfluidique 3.
Les analyses biologiques trouvent généralement à s’appliquer dans le domaine de la biologie médicale pour déterminer l’origine physiopathologique d’une maladie. Les analyses biologiques peuvent également concourir à la prévention, au dépistage, au diagnostic ou à l’évaluation du risque de survenue d’états pathologiques, ainsi qu’à la détermination ou au suivi de l’état physiologique ou physiopathologique d’un patient.
Par ailleurs, la ou les analyses biologiques à réaliser avec la cartouche microfluidique 3 peuvent impliquer des mélanges avec des réactifs. Dans un tel cas, ces réactifs peuvent être introduits dans la cartouche microfluidique 3 via les raccords fluidiques 41 .
Les réactifs peuvent notamment être utilisés pour diluer l’échantillon de liquide biologique. Par exemple, dans le domaine de l’hématologie, la dilution est utilisée pour réaliser une numération de la formule sanguine (souvent désignée par le sigle NFS) - aussi appelée hémogramme. Dans la littérature anglophone, la numération de la formule sanguine est également désignée par le sigle CBC pour « complete blood count ». En raison de la concentration de cellules sanguines dans un échantillon de sang, à savoir les leucocytes (ou globules blancs), les érythrocytes (ou globules rouges) et les thrombocytes (ou plaquettes), une dilution préalable est préférable pour faciliter le comptage et la différenciation cellulaires.
Pour réaliser une analyse biologique, l’opérateur peut commander la cartouche microfluidique 3 maintenue par le dispositif 1. Ainsi, comme illustré notamment sur la [Fig. 3], le dessous de la base 19 donne à l’opérateur un accès à des raccords pneumatiques 27 qui permettent de contrôler la circulation des liquides, notamment l’échantillon de liquide biologique et les réactifs, par des variations de pression ciblées. Le regard 47 du couvercle 21 donne par ailleurs à l’opérateur une visibilité sur la cartouche microfluidique 3. L’opérateur peut ainsi s’assurer que l’analyse biologique se déroule comme prévu et, si besoin, intervenir au moyen des raccords pneumatiques 27.
Lorsque la cartouche microfluidique 3 présente une structure similaire à celle de la [Fig. 2], l’échantillon de liquide biologique et les réactifs circulent dans un réseau de microcanaux et de chambres de réaction de la carte fluidique 5.
Une fois la ou les analyses biologiques réalisées, l’opérateur peut rincer la cartouche microfluidique 3.
Pour ce faire, lors d’une opération 950, l’orifice 29 est connecté à un réservoir stockant un liquide de rinçage au moyen du système de rinçage 23.
Dans l’exemple illustré sur les figures, le système de rinçage 23 prend la forme d’un bras 61 muni d’un embout 63 et relié à la base 19 par une liaison pivot 65. Pour le rinçage de la cartouche microfluidique 3, le bras 61 est rabattu sur le couvercle 21 - toujours en position fermée - pour atteindre une position dans laquelle l’embout 63 est reçu dans l’orifice 29.
Par ailleurs, comme illustré sur la [Fig. 8], le bras 61 peut être verrouillé sur le couvercle 61 pour éviter toute déconnexion entre l’embout 63 et l’orifice 29. Il suffit pour cela à l’opérateur d’exercer une pression sur l’extrémité élastique 69 du bras 61 pour la déformer et l’emboîter dans l’ouverture 67.
Enfin, lors d’une opération 960, la cartouche microfluidique 3 est rincée en y introduisant le liquide de rinçage via l’orifice 29. Le liquide de rinçage est typiquement un diluant - ou diluant de rinçage.
De même que pour l’introduction de l’échantillon de liquide biologique, le liquide de rinçage peut être introduit dans la cartouche microfluidique 3 par injection ou par aspiration.
En tout état de cause, le système de rinçage 23 fait passer le liquide de rinçage du réservoir à la cartouche microfluidique 3.
En particulier, dans l’exemple des figures, le liquide de rinçage est délivré par l’embout 63 du bras 61 . Par ailleurs, le réservoir peut être extérieur dispositif 1 , auquel cas l’opérateur doit connecter le réservoir à l’embout 63, ou faire partie du bras 61 , lequel comprend alors aussi un conduit 71 connectant le réservoir à l’embout 63.
Une fois rincée, la cartouche microfluidique 3 peut être réutilisée pour réaliser de nouvelles analyses sur un autre échantillon de liquide biologique. Il n’est pas nécessaire d’ouvrir le dispositif 1 pour remplacer la cartouche microfluidique 3 ; celle-ci peut rester maintenue entre la base 19 et le couvercle 21 .
Un dispositif 73 de maintien d’une cartouche microfluidique va à présent être décrit en référence à la [Fig. 10] et à la [Fig. 1 1 ],
Le dispositif 73 n’est pas couvert par la portée des revendications, bien que le dispositif 1 et le dispositif 73 partagent des éléments communs.
Sur la [Fig. 10] et la [Fig. 11 ], plusieurs de ces éléments communs sont présents et portent à ce titre le même signe de référence que dans les dessins afférents au dispositif 1 , à savoir le couvercle 21 , l’orifice 29, le joint torique 39, les raccords fluidiques 41 , le regard 47, le trou débouchant 49 et le trou débouchant 53.
D’autres éléments, bien que communs au dispositif 1 et au dispositif 73, ne sont pas montrés sur la [Fig. 10] et la [Fig. 1 1 ], tels que la base 19, les butées 25 ou encore la liaison pivot 31 . Les variantes présentées plus haut et relatives aux éléments communs s’appliquent aussi au dispositif 73, par exemple la fermeture à levier et le contre-crochet pour réaliser le mécanisme de verrouillage.
Par ailleurs, le dispositif 73 ayant pour fonction le maintien d’une cartouche microfluidique, une telle cartouche microfluidique 3 est présente sur la [Fig. 10] et a typiquement une structure similaire à celle illustrée sur la [Fig. 2],
Cependant, le dispositif 73 a ceci de particulier qu’il comprend une aiguille 75, laquelle est solidaire du couvercle 21 et traverse l’orifice 29.
Typiquement, l’aiguille 75 s’étend selon une direction sensiblement orthogonale au couvercle 21. Sur la [Fig. 10] et la [Fig. 11 ], le couvercle 21 est en position fermée et l’aiguille 75 s’étend alors sensiblement selon la direction Z. Lorsque le couvercle 21 est rabattu en position fermée sur la cartouche microfluidique 3, l’aiguille 75 débouche sur l’entrée fluidique 13 de la cartouche microfluidique 3.
L’aiguille 75 est agencée pour prélever un échantillon de liquide biologique et le guider jusqu’à la cartouche microfluidique 3.
Par ailleurs, comme illustré sur la [Fig. 1 1 ], le joint torique 39 ménagé au niveau de l’orifice 29 permet là aussi d’améliorer l’étanchéité et d’éviter toute fuite lors de l’introduction d’un échantillon de liquide biologique dans la cartouche microfluidique 3 au moyen de l’aiguille 75.
Le dispositif 73 a également ceci de particulier qu’il comprend un système de rinçage 77 différent du système de rinçage 23.
L’expression « système de rinçage » utilisée dans les revendications ne couvre pas le système de rinçage 77. Tout d’abord, le système de rinçage 77 ne comprend pas de bras muni d’un embout apte à être connecté à un réservoir et à délivrer un liquide stocké dans ce réservoir. En outre, le système de rinçage 77 est agencé pour rincer l’aiguille 75, et non la cartouche microfluidique 3.
Le système de rinçage 77 est formé par un corps allongé 79 présentant une cavité 81 , un conduit 83, une entrée de rinçage 85 et une sortie de rinçage 87.
La cavité 81 s’étend le long d’une partie seulement du corps allongé 79 et est destinée à loger partiellement ou en totalité un tube 89 fermé par un bouchon 91 . À cette fin, le corps allongé 79 présente une ouverture 93, laquelle permet d’introduire le tube 89 dans la cavité 81 .
Dans l’exemple de la [Fig. 10] et de la [Fig. 11], le corps allongé 79 a la forme d’un cylindre de révolution et l’ouverture 93 est circulaire.
Le conduit 83 s’étend sur le long de la partie restante du corps allongé 79, et donc dans le prolongement de la cavité 81. La cavité 81 et le conduit 83 communiquent par un orifice 95. Le conduit 83 reçoit l’aiguille 75. À cette fin, le corps allongé 79 présente un orifice 97 - à l’opposé de l’ouverture 93 - par lequel l’aiguille 75 pénètre le corps allongé 79. L’entrée de rinçage 85 débouche sur l’extérieur du corps allongé 79 et communique avec le conduit 83. L’entrée de rinçage 85 est agencée pour être connectée à un réservoir de stockage d’un liquide de rinçage.
De même, la sortie de rinçage 87 débouche sur l’extérieur du corps allongé 79 et communique avec le conduit 83. La sortie de rinçage 87 est agencée pour évacuer le liquide de rinçage du corps allongé 79.
Comme illustré sur la [Fig. 1 1 ], l’entrée de rinçage 85 communique avec la sortie de rinçage 87 par l’intermédiaire du conduit 83 qui les relie l’une à l’autre d’une manière fluidique.
Le système de rinçage 77, et plus précisément le corps allongé 79, est monté à translation sur le couvercle 21 au moyen d’au moins un axe 99, lequel s’étend depuis le couvercle 21 selon une direction sensiblement parallèle à l’aiguille 75.
Dans l’exemple de la [Fig. 10] et de la [Fig. 11], deux axes 99 sont présents.
Les axes 99 sont agencés pour permettre au système de rinçage 77 de coulisser le long de l’aiguille 75 reçue au sein du conduit 83.
Avantageusement, et comme illustré sur la [Fig. 10], les axes 99 sont pourvus chacun d’un ressort (non référencé) dont la force de rappel permet au système de rinçage 77 de revenir à une position de repos.
La [Fig. 1 1 ] montre deux positions différentes du système de rinçage 77. Le schéma (a) montre le système de rinçage 77 dans la position de repos, tandis que le schéma (b) montre le système de rinçage 77 dans une position de prélèvement.
Le schéma (a) et le schéma (b) montrent la manière dont un échantillon de liquide biologique, contenu dans le tube 89 fermé par le bouchon 91 , peut être prélevé par l’aiguille 75 et introduit dans la cartouche microfluidique 3 à des fins d’analyses.
Tout d’abord, sur le schéma (a), le système de rinçage 77 est en position de repos et le tube 89 est partiellement logé dans la cavité 81 de telle sorte que le bouchon 91 soit au contact de l’orifice 95. L’opérateur peut ensuite appuyer sur le tube 89, ce qui entraîne une translation du système de rinçage 77 le long des axes 99. Le système de rinçage 77 coulisse ainsi le long de l’aiguille 75, laquelle traverse le conduit 83, passe par l’orifice 95, transperce le bouchon 91 et pénètre le tube 89 pour entrer en contact avec l’échantillon de liquide biologique.
Sur le schéma (b), le système de rinçage 77 est en position de prélèvement, laquelle est atteinte lorsque le système de rinçage 77 se retrouve au contact du couvercle 21 et ne peut coulisser davantage le long de l’aiguille 75.
L’échantillon de liquide biologique contenu dans le tube 89 peut alors être prélevé par l’aiguille 75 par aspiration. L’échantillon de liquide biologique est guidé par l’aiguille 75 le long du conduit 83, passe par l’orifice 97 puis l’orifice 29 et est finalement introduit dans la cartouche microfluidique 3 via l’entrée fluidique 13.
Une fois le prélèvement réalisé, le système de rinçage 77 revient à la position de repos, soit grâce à l’opérateur qui peut faire coulisser le système de rinçage 77 dans la direction opposée, soit grâce à la force de rappel des ressorts dont sont éventuellement pourvus les axes 99. L’opérateur peut alors retirer le tube 89. La configuration du dispositif 73 est alors celle de la [Fig. 10].
Le rinçage de l’aiguille 75 peut ensuite être mis en œuvre.
Pour ce faire, l’entrée de rinçage 85 est connectée au réservoir de stockage du liquide de rinçage. Le liquide de rinçage - qui est typiquement un diluant - est aspiré dans l’entrée de rinçage 85, circule le long du conduit 83 où il entre en contact avec l’aiguille 75 qui y est reçue, et est finalement évacué par la sortie de rinçage 87. La circulation du liquide de rinçage de l’entrée de rinçage 85 à la sortie de rinçage 87 est ici facilitée par le fait que l’entrée de rinçage 85 est à une hauteur plus élevée que la sortie du rinçage 87 par rapport au couvercle 21 . Il est ainsi possible de rincer l’extérieur, mais aussi l’intérieur, de l’aiguille 75.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Dispositif (1 ) de maintien d’une cartouche microfluidique (3), comprenant :
- une base (19) agencée pour supporter une cartouche microfluidique (3),
- un couvercle (21 ) présentant un orifice (29) et relié à ladite base (19) par une liaison pivot (31 ), laquelle liaison pivot (31 ) permet audit couvercle (21 ) de pivoter pour atteindre une position fermée dans laquelle, lorsqu’une cartouche microfluidique (3) est supportée par la base (19), l’orifice (29) est vis-à-vis d’une entrée fluidique (13) de ladite cartouche microfluidique (3), et
- un système de rinçage (23) agencé pour sélectivement connecter l’orifice (29) à un réservoir afin de rincer une cartouche microfluidique (3) supportée par la base (19), ledit dispositif (1 ) étant caractérisé en ce que le système de rinçage (23) comprend un bras (61 ) muni d’un embout (63) apte à être connecté audit réservoir et à délivrer un liquide stocké dans ledit réservoir, et en ce que ledit bras (61 ) est relié à la base (19) par une liaison pivot (65), laquelle liaison pivot (65) permet au bras (61 ) de pivoter pour atteindre une position dans laquelle l’embout (63) est reçu dans l’orifice (29).
[Revendication 2] Dispositif (1 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le bras (61 ) est muni en outre d’un réservoir apte à contenir un liquide et d’un conduit connectant ledit réservoir à l’embout (63).
[Revendication 3] Dispositif (1 ) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le couvercle (21 ) présente une ouverture (67) et en ce que le bras (61 ) présente une extrémité élastique (69) apte à être emboîtée par déformation dans ladite ouverture (67) et à y être maintenue par contrainte mécanique lorsque l’embout (63) est reçu dans l’orifice (29).
[Revendication 4] Dispositif (1 ) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la base (19) présente un épaulement apte à servir d’appui au bras (61 ) lorsque celui-ci pivote au-delà d’une position verticale.
[Revendication 5] Dispositif (1 ) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la base (19) est munie de butées (25) délimitant ensemble un emplacement au sein duquel une cartouche microfluidique (3) peut être positionnée.
[Revendication 6] Dispositif (1 ) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’orifice (29) est un raccord femelle de type Luer-Lock.
[Revendication 7] Dispositif (1 ) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la base (19) comprend une portion fixe (43) agencée pour supporter une cartouche microfluidique (3) et une portion mobile (45) en translation selon une direction (Z) sensiblement orthogonale à ladite portion fixe (43), et en ce que la portion mobile (45) est pourvue de la liaison pivot (31 ) par laquelle le couvercle (21 ) est relié à la base (19).
[Revendication 8] Dispositif (1 ) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un mécanisme de verrouillage agencé pour verrouiller le couvercle (21 ) en position fermée sur la base (19) de manière détachable.
[Revendication 9] Dispositif (1 ) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le mécanisme de verrouillage comprend au moins une paire d’un trou débouchant (49, 53) et d’un trou complémentaire (51 , 55) ménagés respectivement dans le couvercle (21 ) et la base (19) de telle sorte que, lorsque le couvercle (21 ) est en position fermée, le trou débouchant (49, 53) et le trou complémentaire (51 , 55) soient vis-à-vis l’un de l’autre pour recevoir ensemble une vis de fixation (57, 59).
[Revendication 10] Dispositif (1 ) selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le mécanisme de verrouillage comprend une fermeture à levier et un contre- crochet montés respectivement sur la base (19) et le couvercle (21 ), ou inversement.
[Revendication 11] Dispositif (1 ) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la base (19) est munie d’une pluralité de raccords pneumatiques (27) agencée pour être couplée à une cartouche microfluidique (3) supportée par la base (19).
[Revendication 12] Dispositif (1 ) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le couvercle (21 ) est muni d’une pluralité de raccords fluidiques (41 ) agencée pour être couplée à une cartouche microfluidique (3) supportée par la base (19).
[Revendication 13] Dispositif (1 ) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le couvercle (21 ) présente un regard (47).
[Revendication 14] Procédé d’utilisation du dispositif (1 ) selon l’une des revendications précédentes comprenant : - placer (900) une cartouche microfluidique (3) sur la base (19),
- faire pivoter (910) le couvercle (21 ) jusqu’à ce qu’il atteigne la position fermée,
- introduire (930) un échantillon de liquide biologique dans la cartouche microfluidique (3) via l’orifice (29), et
- réaliser (940) au moins une analyse dudit échantillon de liquide biologique avec la cartouche microfluidique (3), ledit procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre :
- connecter (950) l’orifice (29) à un réservoir stockant un liquide de rinçage au moyen du système de rinçage (23) en faisant pivoter le bras (61 ) pour atteindre une position dans laquelle l’embout (63) est reçu dans l’orifice (29), et - rincer (960) la cartouche microfluidique (3) en y introduisant le liquide de rinçage, délivré par l’embout (63), via l’orifice (29).
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