[go: up one dir, main page]

FR3161749A1 - Microfluidic device for plasma production - Google Patents

Microfluidic device for plasma production

Info

Publication number
FR3161749A1
FR3161749A1 FR2404359A FR2404359A FR3161749A1 FR 3161749 A1 FR3161749 A1 FR 3161749A1 FR 2404359 A FR2404359 A FR 2404359A FR 2404359 A FR2404359 A FR 2404359A FR 3161749 A1 FR3161749 A1 FR 3161749A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
membrane
capillary channel
blood plasma
blood
plasma
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR2404359A
Other languages
French (fr)
Inventor
Aymeric Vigneras
Maciej KALISZCZA
Erwan Vigneras
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Belmont Diagnostics
Original Assignee
Belmont Diagnostics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Belmont Diagnostics filed Critical Belmont Diagnostics
Priority to FR2404359A priority Critical patent/FR3161749A1/en
Priority to PCT/EP2025/060787 priority patent/WO2025224026A1/en
Publication of FR3161749A1 publication Critical patent/FR3161749A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/15Devices for taking samples of blood
    • A61B5/150007Details
    • A61B5/150015Source of blood
    • A61B5/150022Source of blood for capillary blood or interstitial fluid
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/15Devices for taking samples of blood
    • A61B5/150007Details
    • A61B5/150755Blood sample preparation for further analysis, e.g. by separating blood components or by mixing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502753Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by bulk separation arrangements on lab-on-a-chip devices, e.g. for filtration or centrifugation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483Physical analysis of biological material
    • G01N33/487Physical analysis of biological material of liquid biological material
    • G01N33/49Blood
    • G01N33/491Blood by separating the blood components
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/15Devices for taking samples of blood
    • A61B5/150007Details
    • A61B5/150343Collection vessels for collecting blood samples from the skin surface, e.g. test tubes, cuvettes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/15Devices for taking samples of blood
    • A61B5/150007Details
    • A61B5/150358Strips for collecting blood, e.g. absorbent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/06Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0681Filter
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/08Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0832Geometry, shape and general structure cylindrical, tube shaped
    • B01L2300/0838Capillaries
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0406Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces capillary forces

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

L’invention concerne un dispositif microfluidique (100) d’obtention d’un plasma sanguin comprenant un module de collecte (110) de sang (101), comportant une première membrane (111A) conçue pour séparer le plasma et une surface spécifique (112) agencée en aval de ladite première membrane (111A) afin d’en extraire le plasma. Ledit dispositif (100) comporte en outre un canal capillaire (120) en connexion fluidique avec ladite surface spécifique (112), agencée pour faire circuler ledit plasma dans ledit canal (120), et avec une sortie d’écoulement (130). La contenance du module de collecte (110) est alors supérieure à la contenance du canal capillaire (120) et ledit canal capillaire (120) est agencé de sorte que l’effet conjugué de capillarité et de gravité soit supérieur à la tension de surface du plasma lorsque ce dernier s’écoule dans ledit canal capillaire (120). Figure à publier avec l’abrégé : Fig 1 The invention relates to a microfluidic device (100) for obtaining blood plasma, comprising a blood collection module (110) (101) having a first membrane (111A) designed to separate the plasma and a specific surface (112) arranged downstream of said first membrane (111A) for extracting the plasma. The device (100) further comprises a capillary channel (120) in fluidic connection with said specific surface (112), arranged to circulate said plasma in said channel (120), and with a flow outlet (130). The capacity of the collection module (110) is greater than the capacity of the capillary channel (120), and said capillary channel (120) is arranged such that the combined effect of capillarity and gravity is greater than the surface tension of the plasma as it flows through said capillary channel (120). Figure to be published with the abbreviation: Fig 1

Description

Dispositif microfluidique d’obtention de plasmaMicrofluidic device for plasma production

La présente invention se rapporte d’une manière générale au domaine des dispositifs de test sanguin. Elle vise en particulier un dispositif microfluidique d’obtention d’un plasma sanguin.The present invention relates generally to the field of blood testing devices. It relates in particular to a microfluidic device for obtaining blood plasma.

En 2019, d’après l’Organisation Mondiale de la Santé, sept des dix principales causes de décès à l’échelle mondiale étaient des maladies chroniques et le pourcentage de décès liés à de telles maladies est en constante augmentation. Les maladies chroniques sont définies comme des maladies évolutives présentant une ancienneté de plusieurs mois. Or, de nombreuses études ont montré qu’une détection précoce de telles maladies augmente les chances de survie d’un patient. Pour exemple, dans le cas de plusieurs types de cancer, la survie peut être plus de trois fois supérieure lorsque le cancer est diagnostiqué précocement (stade un ou deux). De même, une détection précoce de marqueurs liés à des maladies ou symptômes aigus ainsi que d’agents pathogènes, tels que, par exemple, le virus du Covid 19, l’élément pathogène associé à la maladie de Lyme ou celui lié à la septicémie ou encore le Virus de l’Immunodéficience Humaine (connu sous l’acronyme VIH), permet d’évaluer le risque de forme pathologique grave et d’orienter rapidement la prise en charge, pouvant nécessiter d’être immédiate et vitale dans certains cas, afin de favoriser une guérison.In 2019, according to the World Health Organization, seven of the ten leading causes of death worldwide were chronic diseases, and the percentage of deaths related to such diseases is constantly increasing. Chronic diseases are defined as progressive illnesses lasting several months. Numerous studies have shown that early detection of such diseases increases a patient's chances of survival. For example, in the case of several types of cancer, survival can be more than three times higher when the cancer is diagnosed early (stage one or two). Similarly, early detection of markers linked to acute diseases or symptoms as well as pathogens, such as, for example, the Covid 19 virus, the pathogen associated with Lyme disease or that linked to septicemia or the Human Immunodeficiency Virus (known by the acronym HIV), makes it possible to assess the risk of severe pathological form and to quickly guide management, which may need to be immediate and vital in some cases, in order to promote recovery.

Pour cela, les biomarqueurs sanguins, caractéristiques biologiques, suscitent un intérêt croissant comme indicateur d’un processus biologique normal ou pathologique. À ce titre, chaque biomarqueur dispose de caractéristiques propres qui lui permettent d'apporter des informations en lien avec un processus physiopathologique sous-jacent et/ou des données de progression d’une maladie. Par analogie, les biomarqueurs sont aux médecins ce que les empreintes digitales sont aux policiers : de véritables signatures qui permettent d’identifier non pas un individu mais une maladie. Les biomarqueurs consistent en des molécules (protéines, hormones, etc.) et des cellules dont la présence ou la concentration anormale dans le sang, plus particulièrement dans le plasma sanguin, atteste de l’existence d’une pathologie. Le plasma sanguin est le composant liquide du sang dépourvu des globules rouges, des globules blancs, des plaquettes et autres contaminants, constituant environ cinquante-cinq pourcents du volume total du sang et contiendrait au moins trois cents protéines.For this reason, blood biomarkers, or biological characteristics, are attracting increasing interest as indicators of normal or pathological biological processes. Each biomarker has its own specific characteristics that allow it to provide information related to an underlying pathophysiological process and/or data on disease progression. By analogy, biomarkers are to doctors what fingerprints are to police officers: veritable signatures that allow the identification not of an individual, but of a disease. Biomarkers consist of molecules (proteins, hormones, etc.) and cells whose presence or abnormal concentration in the blood, particularly in blood plasma, confirms the existence of a pathology. Blood plasma is the liquid component of blood devoid of red blood cells, white blood cells, platelets, and other contaminants; it constitutes approximately fifty-five percent of the total blood volume and contains at least three hundred proteins.

Un biomarqueur peut être présent chez les patients atteints d’une maladie précise et absent chez les individus en bonne santé ou touchés par d’autres maladies. Cependant, une quantification précise d’un biomarqueur permet d’être le reflet de l’évolution d’une pathologie. Pour exemple, la quantité d’un biomarqueur peut augmenter ou diminuer selon que la maladie s’aggrave ou s’améliore, et inversement. Ainsi, de tels indicateurs quantitatifs permettent ;
- d’affiner un pronostic en délivrant une information complète pour caractériser une maladie (ou la présence d’un agent pathogène) chez un individu et en optimiser sa prise en charge ;
- d’adapter à un patient le traitement qui lui convient le mieux. A ce titre, en fonction de leurs métabolismes, certaines personnes assimilent particulièrement rapidement un médicament. Ce dernier peut passer, dans ce cas, plus rapidement dans le sang, ses effets sont accrus et il est donc nécessaire de diminuer les doses habituellement prescrites ;
- de suivre les effets d’une thérapie. Pour exemple, dans le cas de cancer, les cellules cancéreuses libèrent diverses molécules dans la circulation sanguine. Si leur concentration augmente au cours du temps, cela peut signifier que le cancer récidive. La quantification des biomarqueurs sanguins apparait donc comme un outil indispensable à une médecine personnalisée.
A biomarker may be present in patients with a specific disease and absent in healthy individuals or those affected by other diseases. However, precise quantification of a biomarker allows it to reflect the progression of a disease. For example, the quantity of a biomarker may increase or decrease depending on whether the disease worsens or improves, and vice versa. Thus, such quantitative indicators allow us to:
- to refine a prognosis by delivering complete information to characterize a disease (or the presence of a pathogen) in an individual and optimize their management;
- to adapt the treatment best suited to each patient. In this respect, depending on their metabolism, some people assimilate a medication particularly quickly. In this case, the medication can pass more rapidly into the blood, its effects are increased, and it is therefore necessary to reduce the doses usually prescribed;
- to monitor the effects of a therapy. For example, in the case of cancer, cancer cells release various molecules into the bloodstream. If their concentration increases over time, this may indicate that the cancer is recurring. Quantifying blood biomarkers therefore appears to be an essential tool for personalized medicine.

Traditionnellement, une telle quantification est possible en ayant recours au processus conventionnel et éprouvé de la prise de sang. Cependant, un tel processus nécessite une quantité importante de sang, l’intervention d’un personnel qualifié et l’utilisation d’équipement spécialisé, en l’espèce le plasma sanguin est actuellement séparé des autres constituants du sang par centrifugation : cela consiste à placer le sang recueilli, lors de la prise de sang, dans une centrifugeuse qui va tourner et séparer les cellules sanguines du liquide. Outre le fait qu’une telle étape de centrifugation n’est pas à la portée de tout utilisateur en termes notamment de disponibilité de moyens, cette étape de centrifugation nécessite également un personnel qualifié car une mauvaise manipulation après prélèvement et/ou une centrifugation trop intense peuvent entrainer un phénomène connu d’hémolyse selon lequel des globules rouges peuvent se briser et altérer le plasma sanguin obtenu. En effet, les constituants cellulaires libérés (exemple : potassium, magnésium, fer, lactate déshydrogénase, hémoglobine, phosphate) lors d’une telle destruction des globules rouges peuvent altérer la pertinence et la précision d’une quantification subséquente de protéines à partir dudit plasma hémolysé et donc entrainer une falsification des résultats finaux. Ainsi, un tel processus s’avère coûteux, chronophage et inadapté à tout utilisateur.Traditionally, such quantification is possible using the conventional and proven process of blood collection. However, this process requires a significant quantity of blood, the intervention of qualified personnel, and the use of specialized equipment. In this case, blood plasma is currently separated from other blood components by centrifugation: this involves placing the blood collected during the blood draw in a centrifuge, which spins and separates the blood cells from the liquid. Besides the fact that such a centrifugation step is not accessible to all users, particularly in terms of available resources, this step also requires qualified personnel because improper handling after collection and/or excessive centrifugation can lead to a known phenomenon called hemolysis, in which red blood cells can break and alter the obtained blood plasma. Indeed, the cellular components released (e.g., potassium, magnesium, iron, lactate dehydrogenase, hemoglobin, phosphate) during such destruction of red blood cells can impair the relevance and accuracy of subsequent protein quantification from the hemolyzed plasma, thus leading to falsified final results. Therefore, such a process is costly, time-consuming, and unsuitable for most users.

Il est connu des dispositifs d’obtention de plasma sanguin n’ayant pas recours à une telle étape de centrifugation, tel que par exemple le dispositif divulgué dans le document US 2012/0275955A1. Toutefois, un tel dispositif impose une chambre de dépression pour créer un flux et séparer de manière forcée du plasma sanguin d’un échantillon de sang au travers d’une membrane. Or, une telle filtration forcée est susceptible de déformer la membrane, voire d’engendrer également un phénomène d’hémolyse venant ainsi altérer le plasma sanguin obtenu.Devices for obtaining blood plasma that do not use a centrifugation step are known, such as the device disclosed in US document 2012/0275955A1. However, such a device requires a negative pressure chamber to create a flow and forcibly separate blood plasma from a blood sample through a membrane. This forced filtration can deform the membrane and may even cause hemolysis, thus altering the obtained blood plasma.

La présente invention vise donc à améliorer un tel constat. Elle propose à cet effet un dispositif microfluidique simplifié pouvant être mis en œuvre par tout utilisateur afin de disposer,in fine,d’une quantité de plasma de manière rapide et fiable permettant une quantification subséquente d’un biomarqueur sanguin.The present invention therefore aims to improve this situation. To this end, it proposes a simplified microfluidic device that can be implemented by any user in order to ultimately obtain a quantity of plasma in a rapid and reliable manner, allowing for subsequent quantification of a blood biomarker.

À cet effet, un premier objet de l’invention concerne un dispositif microfluidique d’obtention d’une quantité de plasma comprenant :

  • un module de collecte de sang comportant :
    • une première membrane microporeuse agencée pour recevoir une quantité de sang et conçue pour séparer, par gravité et par capillarité, lorsque ladite première membrane est sensiblement horizontale, les constituants du sang selon leurs tailles et ainsi piéger lesdits constituants autres que le plasma sanguin ;
    • une surface spécifique présentant des propriétés hydrophobes, hydrophiles et de tension de surface et agencée en aval de ladite première membrane afin d’extraire, par capillarité, le plasma sanguin de ladite première membrane ;
  • un canal capillaire présentant une première extrémité avec ladite surface spécifique, cette dernière étant agencée pour faire circuler par capillarité ledit plasma sanguin dans ledit canal capillaire, et une deuxième extrémité en connexion fluidique avec une sortie d’écoulement. En outre, la contenance du module de collecte est supérieure à la contenance du canal capillaire et ce dernier est agencé de sorte que l’effet conjugué de capillarité et de gravité soit supérieur à la tension de surface du plasma sanguin lorsque ledit plasma sanguin s’écoule dans ledit canal capillaire.
To this end, a first object of the invention relates to a microfluidic device for obtaining a quantity of plasma comprising:
  • a blood collection module comprising:
    • a first microporous membrane arranged to receive a quantity of blood and designed to separate, by gravity and by capillarity, when said first membrane is substantially horizontal, the constituents of the blood according to their sizes and thus trap said constituents other than blood plasma;
    • a specific surface exhibiting hydrophobic, hydrophilic and surface tension properties and arranged downstream of said first membrane in order to extract, by capillarity, the blood plasma from said first membrane;
  • A capillary channel having a first end with said specific surface, the latter being arranged to circulate said blood plasma by capillary action within said capillary channel, and a second end in fluidic connection with a flow outlet. Furthermore, the capacity of the collection module is greater than the capacity of the capillary channel, and the latter is arranged such that the combined effect of capillarity and gravity is greater than the surface tension of the blood plasma as said blood plasma flows through said capillary channel.

Dans un mode de réalisation privilégié, afin de renforcer la filtration, le module de collecte peut comporter en outre une deuxième membrane microporeuse. Les première et deuxième membranes microporeuses sont alors mutuellement agencées de sorte que la première membrane soit positionnée horizontalement sur la deuxième membrane ; que chacune des première et deuxième membranes comportent une surface amont et une surface aval et que la surface amont de ladite deuxième membrane supporte intégralement la surface aval de ladite première membrane. En outre, ladite surface spécifique est alors agencée en aval desdites première et deuxième membranes et en amont de la première extrémité du canal capillaire afin d’extraire, par capillarité, le plasma sanguin filtré par les première et deuxième membranes et de le faire circuler dans ledit canal capillaire.In a preferred embodiment, to enhance filtration, the collection module may further include a second microporous membrane. The first and second microporous membranes are arranged such that the first membrane is positioned horizontally on the second membrane; each of the first and second membranes has an upstream and a downstream surface, and the upstream surface of the second membrane fully supports the downstream surface of the first membrane. Furthermore, this specific surface is arranged downstream of the first and second membranes and upstream of the first end of the capillary channel to extract, by capillary action, the blood plasma filtered by the first and second membranes and to circulate it through the capillary channel.

Pour un tel mode de réalisation privilégié, la première membrane microporeuse peut être une membrane asymétrique et la deuxième membrane microporeuse peut être une membrane isométrique.For such a preferred embodiment, the first microporous membrane can be an asymmetric membrane and the second microporous membrane can be an isometric membrane.

Afin de diminuer les tensions de surface dues aux parois du capillaire sanguin, la deuxième extrémité du canal capillaire peut être sous forme d’un biseau.In order to reduce surface tension due to the walls of the blood capillary, the second end of the capillary channel can be in the form of a bevel.

Un deuxième objet de l’invention consiste en un procédé de mise en œuvre d’un tel dispositif microfluidique d’obtention d’un plasma sanguin conforme à l’invention. Un tel procédé comporte une étape de dépôt d’une quantité minimale de sang dans ledit module de collecte pour permettre l’écoulement du plasma sanguin du module de collecte vers le canal capillaire et à travers la sortie d’écoulement.A second object of the invention consists of a method for implementing such a microfluidic device for obtaining blood plasma according to the invention. Such a method includes a step of depositing a minimal quantity of blood into said collection module to allow the flow of blood plasma from the collection module to the capillary channel and through the flow outlet.

L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront à la lecture de la description suivante de modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés à titre d’exemples illustratifs et non limitatifs, et faisant référence aux dessins annexés, parmi lesquels :

  • FIG. 1montre un exemple préféré de mise en œuvre d'un dispositif microfluidique d'obtention d’une quantité de plasma selon l'invention ;
  • FIG. 2est une vue schématique illustrative du module de collecte selon l’invention ;
  • FIG. 3est une vue schématique du dispositif selon l'invention illustrant la mise en œuvre dudit dispositif selon l'invention ;
  • FIG. 4est une vue schématique illustrative du module de collecte selon une variante de l’invention ;
  • FIG. 5est une vue schématique d’une variante du dispositif selon l'invention ;
  • FIG. 6est une vue schématique du dispositif selon l'invention illustrant la mise en œuvre dudit dispositif selon l'invention.
The invention will be better understood and other features and advantages thereof will become apparent from the following description of particular embodiments of the invention, given by way of illustrative and non-limiting examples, and with reference to the accompanying drawings, among which:
  • FIG. 1 shows a preferred example of the implementation of a microfluidic device for obtaining a quantity of plasma according to the invention;
  • FIG. 2 is an illustrative schematic view of the collection module according to the invention;
  • FIG. 3 is a schematic view of the device according to the invention illustrating the implementation of said device according to the invention;
  • FIG. 4 is an illustrative schematic view of the collection module according to a variant of the invention;
  • FIG. 5 is a schematic view of a variant of the device according to the invention;
  • FIG. 6 is a schematic view of the device according to the invention illustrating the implementation of said device according to the invention.

Afin de simplifier la description, une même référence est utilisée dans différentes figures pour désigner un même objet ou élément. Ainsi, lorsque la description cite un objet ou un élément référencé, cet objet ou élément pourra être identifié sur plusieurs figures. En outre, les figures ainsi que la description sont données à titre d’exemples non limitatifs de réalisation.To simplify the description, the same reference is used in different figures to designate the same object or element. Therefore, when the description cites a referenced object or element, that object or element can be identified in several figures. Furthermore, the figures and the description are provided as non-limiting examples of implementation.

Un exemple préféré de dispositif microfluidique 100 d’obtention de plasma sanguin, conforme à l’invention, est représenté sur laFIG. 1. Ledit dispositif 100 est composé d’au moins un module de collecte 110 de plasma sanguin 102 en connexion fluidique avec une première extrémité 120a d’un canal capillaire 120, lui-même en connexion fluidique avec une sortie d’écoulement 130 au niveau d’une deuxième extrémité 120b du canal capillaire 120.A preferred example of a microfluidic device 100 for obtaining blood plasma, according to the invention, is shown in the FIG. 1 . Said device 100 is composed of at least one blood plasma collection module 110 102 in fluidic connection with a first end 120a of a capillary channel 120, itself in fluidic connection with a flow outlet 130 at the level of a second end 120b of the capillary channel 120.

Le module de collecte 110 de plasma sanguin 102 est agencé pour recevoir une quantité de sang 101, ou de tout fluide sanguin (exemple : sang préalablement traité), prélevée directement sur une personne, par exemple sur son doigt. Un tel module de collecte 110 comporte :
- une première membrane microporeuse 111A à travers laquelle le sang 101 collecté peut s’écouler ;
- et une surface spécifique 112 présentant des propriétés hydrophobes, hydrophiles et de tension de surface pour extraire le plasma sanguin 102 de ladite première membrane microporeuse 111A et faire circuler ledit plasma sanguin 102 dans ledit canal capillaire 120.
The blood plasma collection module 110 is designed to receive a quantity of blood 101, or any blood fluid (e.g., pre-treated blood), taken directly from a person, for example, from their fingertip. Such a collection module 110 comprises:
- a first microporous membrane 111A through which the collected blood 101 can flow;
- and a specific surface 112 having hydrophobic, hydrophilic and surface tension properties for extracting blood plasma 102 from said first microporous membrane 111A and circulating said blood plasma 102 into said capillary channel 120.

Cette première membrane 111A utilise le principe de la filtration membranaire, elle fait ainsi office de barrière physique avec une porosité calibrée assurant une perméabilité sélective de certains constituants du sang en dessous d’une taille donnée. Tel qu’illustré enFIG. 2, ladite première membrane microporeuse 111A est agencée pour recevoir une quantité de sang 101 et séparer, par gravité lorsque ladite première membrane microporeuse 111A est sensiblement horizontale, les constituants du sang selon leurs tailles de sorte que les globules blancs GB présentant un diamètre sensiblement compris entre douze et dix-huit micromètres, les globules rouges GR présentant un diamètre sensiblement compris entre six et huit micromètres, les plaquettes PL présentant un diamètre sensiblement égal à deux micromètres et les autres constituants de grand diamètre puissent être sensiblement piégés dans ladite première membrane 111A au contraire du plasma sanguin 102 pouvant s’écouler au travers de ladite première membrane 111A.This first 111A membrane uses the principle of membrane filtration, acting as a physical barrier with a calibrated porosity that ensures selective permeability of certain blood components below a given size. As illustrated in FIG. 2 , said first microporous membrane 111A is arranged to receive a quantity of blood 101 and to separate, by gravity when said first microporous membrane 111A is substantially horizontal, the constituents of the blood according to their sizes so that white blood cells GB having a diameter substantially between twelve and eighteen micrometers, red blood cells GR having a diameter substantially between six and eight micrometers, platelets PL having a diameter substantially equal to two micrometers and the other constituents of large diameter can be substantially trapped in said first membrane 111A in contrast to the blood plasma 102 being able to flow through said first membrane 111A.

Une telle première membrane 111A consiste préférentiellement en une membrane asymétrique, en l’espèce une membrane présentant une structure de pores, par exemple une taille moyenne de pores, qui varie dans l’ensemble de la membrane. À ce titre, ladite première membrane 111A présente une surface amont 111As et une surface aval 111Ai avec des pores de section transversale de plus grandes dimensions au niveau de la surface amont 111As qu’au niveau de la surface aval 111Ai. Plus largement au sens de l’invention, on entend par « surface amont » d’une membrane microporeuse, la surface supérieure de ladite membrane, la surface étant la plus en haut lorsque la membrane microporeuse est positionnée horizontalement et par « surface aval » d’une membrane microporeuse, la surface inférieure de ladite membrane, la surface étant la plus en bas lorsque la membrane microporeuse est positionnée horizontalement. À titre illustratif mais non limitatif, une telle membrane 111A peut se caractériser par une épaisseur de trois cents à trois cent cinquante micromètres avec une taille moyenne de pores sur la surface amont 111As d’environ cent micromètres et de 1,8 à 2 micromètres sur la surface aval 111Ai. À titre d’exemple, il est connu et disponible sur le marché les membranes de la marque Pall Vivid®.Such a first membrane 111A preferably consists of an asymmetric membrane, in this case a membrane having a pore structure, for example an average pore size, which varies throughout the membrane. As such, said first membrane 111A has an upstream surface 111As and a downstream surface 111Ai with pores of larger cross-sectional dimensions at the upstream surface 111As than at the downstream surface 111Ai. More broadly, for the purposes of the invention, the "upstream surface" of a microporous membrane means the upper surface of said membrane, the surface being the highest when the microporous membrane is positioned horizontally, and the "downstream surface" of a microporous membrane means the lower surface of said membrane, the surface being the lowest when the microporous membrane is positioned horizontally. By way of illustration, but not limitation, such a membrane 111A can be characterized by a thickness of three hundred to three hundred and fifty micrometers with an average pore size on the upstream surface 111As of approximately one hundred micrometers and 1.8 to 2 micrometers on the downstream surface 111Ai. As an example, membranes from the Pall Vivid® brand are known and available on the market.

Tel qu’illustré sur les figures 1 et 2, le dernier composant essentiel du module de collecte 110, en l’espèce ladite surface spécifique 112, est positionné en aval de la surface aval 111Ai de la première membrane 111A et en amont de la première extrémité 120a du canal capillaire 120. Une telle surface spécifique 112 présente des propriétés hydrophobes, hydrophiles et de tension de surface pour extraire par gravité le plasma sanguin 102 de la première membrane 111A et faire circuler et progresser ledit plasma sanguin 102 dans ledit canal capillaire 120 par capillarité, permettant ainsi la mise en continuité dudit plasma 102 dans ledit dispositif 100, et pas seulement sa rétention, tel qu’illustré enFIG. 3. En d’autres termes, afin d’absorber le plasma sanguin 102 de ladite première membrane 111A et mettre passivement en mouvement ce dernier dans le canal capillaire 120, une telle surface spécifique 112 doit présenter un équilibre optimisé entre propriétés hydrophobes et hydrophiles. En effet, du fait que le plasma sanguin 102 est principalement hydrophile (formé à environ quatre-vingt-dix pourcents d’eau) mais contient aussi de la matière hydrophobe, ladite surface spécifique 112 doit disposer d’une tension de surface adaptée et être constituée d’un matériau hydrophile sans pour autant être soluble dans l’eau. À ce titre, ladite surface spécifique 112 peut être préférentiellement constituée de polyméthacrylate de méthyle, polymère thermoplastique connu sous l’acronyme PMMA, présentant un caractère principalement hydrophile (l’angle de contact avec l’eau est de l’ordre de soixante-huit degrés) et disposant d’un bon équilibre entre les groupes hydrophobes (méthylène) et les groupes hydrophiles (carbonyle). Toutefois, l’Homme du métier ne saurait se limiter à un tel matériau et pourra envisager tout autre type de matériau permettant d’obtenir de telles propriétés ou l’équivalent, tel que, par exemple, des dérivés de polyacrylamide, de polyuréthane, de poly(hydroxyéthyl méthacrylamide) ou de poly(éthylène glycol). En variante ou en complément, il est possible d’optimiser voire d’améliorer les caractéristiques hydrophiles du (ou des) matériau(x) choisi(s) avec le recours à des traitements permettant de fonctionnaliser les surfaces desdits matériaux, notamment de modifier leur tension superficielle, tels que, par exemple, des traitements au gaz plasma (argon, oxygène, …), des traitements Corona voire des traitements chimiques (à l’hydroxyde de sodium, au poly-vinyl alcohol, ou à l’hydroxypropylméthyl-cellulose, …).As illustrated in Figures 1 and 2, the last essential component of the collection module 110, namely the specific surface 112, is positioned downstream of the downstream surface 111Ai of the first membrane 111A and upstream of the first end 120a of the capillary channel 120. This specific surface 112 has hydrophobic, hydrophilic, and surface tension properties to extract blood plasma 102 from the first membrane 111A by gravity and to circulate and advance said blood plasma 102 into said capillary channel 120 by capillarity, thus enabling the continuity of said plasma 102 within said device 100, and not merely its retention, as illustrated in FIG. 3 In other words, in order to absorb blood plasma 102 from said first membrane 111A and passively set it in motion within the capillary channel 120, such a specific surface 112 must exhibit an optimized balance between hydrophobic and hydrophilic properties. Indeed, since blood plasma 102 is primarily hydrophilic (composed of approximately ninety percent water) but also contains hydrophobic material, said specific surface 112 must have a suitable surface tension and be made of a hydrophilic material without being soluble in water. Accordingly, the specific surface 112 may preferably be made of polymethyl methacrylate, a thermoplastic polymer known by the acronym PMMA, which is predominantly hydrophilic (the contact angle with water is approximately sixty-eight degrees) and has a good balance between hydrophobic (methylene) and hydrophilic (carbonyl) groups. However, those skilled in the art should not limit themselves to such a material and may consider any other type of material that provides similar properties or equivalent ones, such as, for example, derivatives of polyacrylamide, polyurethane, poly(hydroxyethyl methacrylamide), or poly(ethylene glycol). As an alternative or in addition, it is possible to optimize or even improve the hydrophilic characteristics of the chosen material(s) by using treatments to functionalize the surfaces of said materials, in particular to modify their surface tension, such as, for example, plasma gas treatments (argon, oxygen, etc.), Corona treatments or even chemical treatments (with sodium hydroxide, poly-vinyl alcohol, or hydroxypropylmethylcellulose, etc.).

Il est à noter que ladite première membrane 111A peut présenter également un ou des traitement(s) de surface visant à améliorer certaines de ses caractéristiques de surface. De tels traitements de surface peuvent présenter des défauts qui peuvent laisser passer certains constituants du sang 101 que l’on cherche à filtrer avec ladite première membrane 111A, tels que par exemple, les globules rouges GR et/ou les plaquettes PL. Ainsi, en complément, dans un tel cas où la première membrane 111A peut s’avérer défaillante en termes de filtration, le module de collecte 110 peut avantageusement comporter une deuxième membrane 111B microporeuse positionnée horizontalement, à l’instar de la première membrane 111A, et de manière à supporter l’intégralité de cette dernière, tel qu’illustré enFIG. 4. Une telle deuxième membrane 111B présente une surface amont 111Bs et une surface aval 111Bi. Ainsi, une telle deuxième membrane 111B est agencée pour recevoir le résidu de plasma sanguin 102, encore potentiellement « contaminé » par des constituants autres du sang 101, provenant de ladite première membrane 111A par capillarité afin de finaliser la filtration. Pour ce faire, ladite deuxième membrane microporeuse 111B présente préférentiellement des caractéristiques hydrophiles afin d’aspirer le plasma sanguin 102 de la première membrane 111A et elle permet de séparer, par gravité et par capillarité, les derniers constituants du sang autres que le plasma sanguin 102 (exemple : globules rouges GR, plaquettes PL), qui restent piégés dans ladite deuxième membrane 111B, du plasma sanguin 102, qui lui peut s’écouler au travers de ladite deuxième membrane 111B. À ce titre, le plasma sanguin 102 « contaminé » provenant de la surface aval 111Ai de ladite première membrane 111A passe par capillarité au niveau de la surface amont 111Bs de ladite deuxième membrane 111B. Avantageusement, la surface amont 111Bs de ladite deuxième membrane 111B présente des dimensions, dans le sens longitudinal lorsqu’elle est positionnée horizontalement, sensiblement égales voire supérieures à la surface aval 111Ai de ladite première membrane 111A afin que cette dernière soit totalement supportée par ladite deuxième membrane 111B et ainsi garantir un contact de surface continu entre les deux membranes 111A et 111B. Ladite surface amont 111Bs de la deuxième membrane 111B pourrait être toutefois légèrement inférieure au risque de laisser passer quelques constituants. De plus, afin de favoriser le passage du plasma sanguin 102 « contaminé » de l’une 111A vers l’autre 111B, un contact direct est privilégié, en l’espèce l’espace entre les deux membranes 111A et 111B doit être suffisamment faible. On cherche donc à minimiser l’écart entre la surface aval 111Ai de la première membrane 111A et la surface amont 111Bs de la deuxième membrane 111B. Il est à noter que laFIG. 4n’est qu’une vue schématique pour imager le phénomène de filtration membranaire constaté avec l’emploi des deux membranes 111A et 111B. À ce titre, sur une telleFIG. 4, l’écart entre les deux membranes 111A et 111B a volontairement été maximisé et n’est pas représentatif de la réalité.It should be noted that the first membrane 111A may also have one or more surface treatments designed to improve certain of its surface characteristics. Such surface treatments may have defects that could allow certain blood components 101 to pass through, components that are to be filtered by the first membrane 111A, such as, for example, red blood cells (RBCs) and/or platelets (PLs). Thus, in addition, in such a case where the first membrane 111A may prove inadequate in terms of filtration, the collection module 110 may advantageously include a second microporous membrane 111B positioned horizontally, like the first membrane 111A, and so as to support its entirety, as illustrated in FIG. 4 Such a second membrane 111B has an upstream surface 111Bs and a downstream surface 111Bi. Thus, such a second membrane 111B is arranged to receive the residual blood plasma 102, still potentially "contaminated" by other blood components 101, from said first membrane 111A by capillary action in order to complete the filtration. To this end, said second microporous membrane 111B preferentially exhibits hydrophilic characteristics in order to draw blood plasma 102 from the first membrane 111A and it allows the separation, by gravity and capillary action, of the remaining blood components other than blood plasma 102 (e.g., red blood cells, platelets), which remain trapped in said second membrane 111B, from the blood plasma 102, which can then flow through said second membrane 111B. Accordingly, the "contaminated" blood plasma 102 from the downstream surface 111Ai of said first membrane 111A passes by capillary action to the upstream surface 111Bs of said second membrane 111B. Advantageously, the upstream surface 111Bs of said second membrane 111B has dimensions, in the longitudinal direction when positioned horizontally, substantially equal to or even greater than the downstream surface 111Ai of said first membrane 111A so that the latter is fully supported by said second membrane 111B and thus ensure continuous surface contact between the two membranes 111A and 111B. Said upstream surface 111Bs of the second membrane 111B could, however, be slightly smaller to avoid the risk of allowing some constituents to pass through. Furthermore, in order to facilitate the passage of the "contaminated" blood plasma 102 from one 111A to the other 111B, direct contact is preferred; in this case, the space between the two membranes 111A and 111B must be sufficiently small. Therefore, the aim is to minimize the gap between the downstream surface 111Ai of the first membrane 111A and the upstream surface 111Bs of the second membrane 111B. It should be noted that the FIG. 4 is only a schematic view to illustrate the membrane filtration phenomenon observed with the use of the two membranes 111A and 111B. As such, on such a FIG. 4 The gap between the two membranes 111A and 111B has been deliberately maximized and is not representative of reality.

En outre, pour une telle variante de réalisation dudit dispositif 100 employant une deuxième membrane microporeuse 111B, ladite surface spécifique 112 est alors positionnée en aval de la surface aval 111Bi de la deuxième membrane 111B et en amont de la première extrémité 120a du canal capillaire 120. Une telle surface spécifique 112 présente des propriétés hydrophobes, hydrophiles et de tension de surface pour extraire par gravité le plasma sanguin 102 de la deuxième membrane 111B et faire circuler et progresser ledit plasma sanguin 102 dans ledit canal capillaire 120 par capillarité.Furthermore, for such an embodiment of said device 100 employing a second microporous membrane 111B, said specific surface 112 is then positioned downstream of the downstream surface 111Bi of the second membrane 111B and upstream of the first end 120a of the capillary channel 120. Such a specific surface 112 has hydrophobic, hydrophilic and surface tension properties to extract by gravity the blood plasma 102 from the second membrane 111B and to circulate and advance said blood plasma 102 in said capillary channel 120 by capillarity.

Une telle deuxième membrane 111B consiste préférentiellement en une membrane isométrique, en l’espèce une membrane présentant une structure de pores, par exemple une taille moyenne de pores, qui est sensiblement la même dans l’ensemble de la membrane. À ce titre, ladite deuxième membrane 111B présente des pores de même dimension au niveau de la surface amont 111Bs qu’au niveau de la surface aval 111Bi. À titre illustratif mais non limitatif, une telle membrane 111B peut se caractériser par une épaisseur de vingt à vingt-cinq micromètres, en l’espèce d’un facteur sensiblement égal à dix par rapport à la première membrane 111A, avec une taille moyenne de pores inférieure à deux micromètres sur l’ensemble de ladite deuxième membrane 111B. À titre d’exemple, il est possible d’utiliser des membranes en polycarbonate traité avec du polyvinylpyrrolidone (autrement connu sous l’acronyme PVP), en l’espèce un polymère hydrophile permettant de rendre la surface de ladite membrane hydrophile. Toutefois, l’homme du métier ne saurait se limiter à de tels matériaux et pourra envisager tout autre type de matériaux permettant de remplir cette fonction. En outre, une telle deuxième membrane 111B peut avantageusement présenter des propriétés permettant de limiter les interactions non spécifiques de protéines et/ou autres analytes contenus dans le plasma sanguin 102.Such a second membrane 111B preferably consists of an isometric membrane, in this case a membrane having a pore structure, for example, an average pore size, which is substantially the same throughout the membrane. As such, said second membrane 111B has pores of the same size at the upstream surface 111Bs as at the downstream surface 111Bi. By way of illustration, but not limitation, such a membrane 111B may be characterized by a thickness of twenty to twenty-five micrometers, in this case a factor of approximately ten compared to the first membrane 111A, with an average pore size of less than two micrometers throughout said second membrane 111B. By way of example, it is possible to use polycarbonate membranes treated with polyvinylpyrrolidone (also known by the acronym PVP), in this case a hydrophilic polymer that makes the surface of said membrane hydrophilic. However, a person skilled in the art should not limit themselves to such materials and may consider any other type of material capable of fulfilling this function. Furthermore, such a second membrane 111B may advantageously possess properties that limit non-specific interactions of proteins and/or other analytes contained in blood plasma 102.

En complément, tel qu’illustré sur laFIG. 5, afin de concentrer le sang 101 sur lesdites membranes 111A et 111B et d’éviter que le sang 101 ne se propage en dehors de la surface de séparation/filtration, délimitée par les bords desdites membranes 111A et 111B, le module de collecte 110 peut comporter en outre un porte-membrane 113 positionné de manière à presser et maintenir les bords desdites membranes 111A et 111B. Un tel porte-membrane 113 est dimensionné de sorte à laisser un jeu (mécanique) afin de permettre un déplacement, une translation et/ou dilatation relative, entre les deux membranes 111A et 111B selon une direction horizontale et une direction verticale tout en garantissant un contact de surface horizontalement continu entre la surface aval 111Ai de la première membrane 111A et la surface amont 111Bs de la deuxième membrane 111B. Un tel jeu relatif permet d’éviter que sous la pression du porte-membrane 113, les membranes 111A et 111B gondolent voire gonflent mais également cela permet d’évacuer voire de chasser tout air pouvant être présent entre la première membrane 111A et la deuxième membrane 111B, cet air risquerait de créer des bulles et d’empêcher la cohésion entre les molécules d’eau du plasma. À titre d’exemple illustratif, pour des membranes 111A et 111B et un porte-membrane 113 de forme circulaire, le diamètre du porte-membrane 113 sera légèrement supérieur au diamètre des membranes 111A et 111B. Toutefois, l’Homme du métier ne saurait se limiter à un tel dispositif de porte-membrane 113 et pourra envisager tout autre type de dispositif permettant de remplir ces fonctions. Il est à noter qu’un tel porte-membrane 113 pourrait s’appliquer uniquement sur la première membrane microporeuse 111A dans le cas où le module de collecte 110 ne comporterait qu’une première membrane microporeuse 111A. Ainsi, un tel porte-membrane 113 serait positionné de manière à presser et maintenir les bords de la première membrane 111A afin de concentrer le sang 101 sur ladite première membrane 111A et d’éviter que le sang 101 ne se propage en dehors de la surface de séparation/filtration, délimitée par les bords de ladite première membrane 111A.In addition, as illustrated on the FIG. 5 In order to concentrate the blood 101 on said membranes 111A and 111B and to prevent the blood 101 from spreading outside the separation/filtration surface, delimited by the edges of said membranes 111A and 111B, the collection module 110 may further include a membrane holder 113 positioned so as to press and hold the edges of said membranes 111A and 111B. Such a membrane holder 113 is dimensioned so as to leave a (mechanical) clearance to allow movement, translation and/or relative expansion, between the two membranes 111A and 111B in a horizontal and a vertical direction while ensuring continuous horizontal surface contact between the downstream surface 111Ai of the first membrane 111A and the upstream surface 111Bs of the second membrane 111B. This relative clearance prevents membranes 111A and 111B from buckling or even swelling under the pressure of the membrane holder 113. It also allows for the evacuation or expulsion of any air that might be present between the first membrane 111A and the second membrane 111B. This air could create bubbles and prevent cohesion between the water molecules in the plasma. For example, with membranes 111A and 111B and a circular membrane holder 113, the diameter of the membrane holder 113 will be slightly larger than the diameter of membranes 111A and 111B. However, those skilled in the art should not limit themselves to such a membrane holder 113 and may consider any other type of device capable of fulfilling these functions. It should be noted that such a membrane holder 113 could only be applied to the first microporous membrane 111A in the case where the collection module 110 only had a first microporous membrane 111A. Thus, such a membrane holder 113 would be positioned so as to press and hold the edges of the first membrane 111A in order to concentrate the blood 101 on said first membrane 111A and to prevent the blood 101 from spreading outside the separation/filtration surface, delimited by the edges of said first membrane 111A.

Tel qu’illustré sur laFIG. 6, le canal capillaire 120, au niveau de sa première extrémité 120a, est en connexion fluidique avec le module de collecte 110 au niveau de la surface spécifique 112 de manière à ce que le plasma sanguin 102 puisse se déplacer automatiquement de la surface spécifique 112 au canal capillaire 120 par capillarité, et ainsi s’écouler verticalement (de haut en bas selon laFIG. 6) le long dudit canal 120 de la première extrémité 120a à la deuxième extrémité 120b dudit canal capillaire 120. Les première 120a et deuxième 120b extrémités du canal capillaire 120 sont respectivement considérées comme étant la partie haute et la partie basse dudit canal capillaire 120 lorsque ledit canal capillaire 120 est orienté dans l’espace comme l’indique laFIG. 6.As illustrated on the FIG. 6 The capillary channel 120, at its first end 120a, is in fluidic connection with the collection module 110 at the specific surface 112 so that the blood plasma 102 can automatically move from the specific surface 112 to the capillary channel 120 by capillarity, and thus flow vertically (from top to bottom according to the FIG. 6 ) along said channel 120 from the first end 120a to the second end 120b of said capillary channel 120. The first 120a and second 120b ends of the capillary channel 120 are respectively considered to be the upper and lower parts of said capillary channel 120 when said capillary channel 120 is oriented in space as indicated by the FIG. 6 .

Un tel canal capillaire 120 est agencé de sorte que la contenance dudit canal capillaire 120 soit strictement inférieure à la contenance du module de collecte 110. En d’autres termes, il faut que le volume de plasma sanguin 102 se trouvant au niveau de la surface spécifique 112, et donc par extension le volume de sang 101 collecté dans le module de collecte 110, soit significativement supérieur au volume de plasma sanguin 102 contenu dans ledit canal capillaire 120 afin de permettre l’écoulement dudit plasma 102 en dehors dudit canal capillaire 120, à travers ladite sortie d’écoulement 130. Le volume de plasma 102 en entrée, en l’espèce celui se trouvant dans le module de collecte 110 au niveau de la surface spécifique 112, surpasse ainsi la capacité volumique dudit canal capillaire 120, ce qui crée un surplus en plasma sanguin 102, un tel surplus favorise ainsi un écoulement naturel du plasma sanguin 102 en sortie, en l’espèce au niveau de ladite sortie d’écoulement 130.Such a capillary channel 120 is arranged so that the capacity of said capillary channel 120 is strictly less than the capacity of the collection module 110. In other words, the volume of blood plasma 102 at the specific surface 112, and therefore by extension the volume of blood 101 collected in the collection module 110, must be significantly greater than the volume of blood plasma 102 contained in said capillary channel 120 in order to allow the flow of said plasma 102 out of said capillary channel 120, through said flow outlet 130. The volume of plasma 102 at the inlet, in this case that at the specific surface 112 of the collection module 110, thus exceeds the volumetric capacity of said capillary channel 120, which creates a surplus of blood plasma 102. This surplus promotes a natural flow of blood plasma 102 at the outlet, in this case at said flow outlet 130.

À titre d’exemple illustratif mais non limitatif, pour un volume de sang 101 en entrée de sensiblement un millilitre et une ou des membranes 111A, 111B présentant une surface de seize centimètres carrés, un canal capillaire 120 présentant une longueur comprise entre deux et six centimètres, correspondant à la distance définie entre la première extrémité 120a et la deuxième extrémité 120b dudit canal capillaire 120, permet, par gravité et par capillarité, l’aspiration du plasma sanguin 102 filtré de la membrane spécifique 112 vers le canal capillaire 120 ainsi que son écoulement et son extraction en sortie au niveau de la sortie d’écoulement 130.As an illustrative but not limiting example, for an inlet blood volume 101 of approximately one millilitre and one or more membranes 111A, 111B having a surface area of sixteen square centimetres, a capillary channel 120 having a length between two and six centimetres, corresponding to the distance defined between the first end 120a and the second end 120b of said capillary channel 120, allows, by gravity and by capillarity, the aspiration of the filtered blood plasma 102 from the specific membrane 112 towards the capillary channel 120 as well as its flow and its extraction at the outlet at the level of the flow outlet 130.

Ledit canal capillaire 120 est agencé en outre de sorte que l’effet conjugué de capillarité et de gravité nécessaire à la mise en circulation du plasma sanguin 102 dudit module de collecte 110 vers ledit canal capillaire 120 soit supérieure à la tension de surface du plasma sanguin 102 lorsque ledit plasma sanguin 102 s’écoule dans le canal capillaire 120. À ce titre, l’action de capillarité ne peut se produire que lorsque les forces d’adhésion (de la surface du canal capillaire 120) sont plus fortes que les forces de cohésion entre les molécules d’eau du plasma sanguin 102 (l’attirance que les molécules d’eau ont entre elles), qui induisent une tension de surface du plasma sanguin 102. Une telle tension de surface sera fonction de la viscosité du plasma sanguin 102. Les valeurs standards de viscosité d’un plasma sanguin humain se situent entre 1,4 et 1,8 centipoise à trente-sept degrés. Cependant, les inflammations et/ou les lésions tissulaires entrainant des modifications des protéines plasmatiques et la présence accrue de protéines dans le plasma sanguin peuvent modifier de telles valeurs.The capillary channel 120 is further arranged so that the combined effect of capillarity and gravity necessary for the circulation of blood plasma 102 from the collection module 110 to the capillary channel 120 is greater than the surface tension of the blood plasma 102 when the blood plasma 102 flows into the capillary channel 120. As such, capillary action can only occur when the adhesion forces (of the surface of the capillary channel 120) are stronger than the cohesive forces between the water molecules of the blood plasma 102 (the attraction that the water molecules have to each other), which induce a surface tension of the blood plasma 102. Such a surface tension will be a function of the viscosity of the blood plasma 102. The standard viscosity values of human blood plasma are between 1.4 and 1.8 centipoise at thirty-seven degrees. However, inflammation and/or tissue damage leading to changes in plasma proteins and the increased presence of proteins in blood plasma can alter such values.

Un tel canal capillaire 120 peut être en verre, en plastique ou constitué de toute autre matière présentant des caractéristiques adaptées (propriétés hydrophiles, propriétés favorisant la capillarité, propriétés électrostatiques et même des propriétés mécaniques comme l’élasticité). Toutefois, préférentiellement, les matières plastiques seront privilégiées car la fonctionnalisation de leur surface (permettant notamment d’augmenter les propriétés hydrophiles et/ou d’améliorer la capillarité) est plus aisée que pour les autres matières. Par ailleurs, un tel canal capillaire 120 peut être intégré audit dispositif 100 sous forme d’un élément à part entière. Toutefois, en variante, dans le cas où le dispositif 100 comporte un corps souple ou rigide, non représenté sur les figures par mesure de simplification, hébergeant les constituants dudit dispositif 100, tels que le module de collecte 110, le canal capillaire 120, et la sortie d’écoulement 130, de tels constituants pourraient être créés directement par moulage ou fabrication additive dudit corps ou par retrait de matière de ce dernier en utilisant une technologie laser ou usinage.Such a capillary channel 120 can be made of glass, plastic, or any other material with suitable characteristics (hydrophilic properties, capillary-enhancing properties, electrostatic properties, and even mechanical properties such as elasticity). However, plastics are preferred because their surface can be functionalized (particularly to increase hydrophilic properties and/or improve capillary action) more easily than other materials. Furthermore, such a capillary channel 120 can be integrated into the device 100 as a separate component. However, alternatively, in the case where the device 100 comprises a flexible or rigid body, not shown in the figures for simplification purposes, housing the components of said device 100, such as the collection module 110, the capillary channel 120, and the flow outlet 130, such components could be created directly by molding or additive manufacturing of said body or by removing material from the latter using laser technology or machining.

En complément, pour diminuer les forces d’adhésion des parois du capillaire sanguin 120 par rapport aux forces de cohésion des molécules d’eau et donc à la tension de surface du plasma sanguin 102, le canal capillaire 120 peut présenter un agencement particulier, tel que par exemple présenter sa deuxième extrémité 120b sous forme de biseau, un volume de sang 101 moindre sera ainsi nécessaire en entrée du dispositif 100, permettant un écoulement du plasma sanguin 102 en dehors du canal capillaire 120 plus librement/facilement.In addition, to reduce the adhesion forces of the walls of the blood capillary 120 relative to the cohesive forces of the water molecules and therefore to the surface tension of the blood plasma 102, the capillary channel 120 may have a particular arrangement, such as presenting its second end 120b in the form of a bevel, a smaller volume of blood 101 will thus be required at the entrance of the device 100, allowing a flow of the blood plasma 102 out of the capillary channel 120 more freely/easily.

La mise en œuvre d’un tel dispositif microfluidique 100 d’obtention d’un plasma sanguin est réalisée par un procédé, non représenté à des fins de simplification, comportant une étape de dépôt d’une quantité minimale de sang 101 dans ledit module de collecte 110 pour permettre l’écoulement du plasma sanguin 102 du module de collecte 110 vers le canal capillaire 120 etin fineà travers la sortie d’écoulement 130. Les forces capillaires (capillarité) vont extraire le plasma sanguin 102, contenu dans le module de collecte 110, et l’entrainer dans le canal capillaire 120. Le poids du sang 101, étant en volume significativement supérieur par rapport à la capacité volumique (contenance) du canal capillaire 120, va pousser par gravité le plasma sanguin 102 dans le capillaire 120, sous forme d’un goutte à goutte.The implementation of such a microfluidic device 100 for obtaining blood plasma is carried out by a process, not shown for the sake of simplification, comprising a step of depositing a minimum quantity of blood 101 in said collection module 110 to allow the flow of blood plasma 102 from the collection module 110 towards the capillary channel 120 and finally through the flow outlet 130. Capillary forces (capillarity) will extract the blood plasma 102, contained in the collection module 110, and carry it into the capillary channel 120. The weight of the blood 101, being in volume significantly greater than the volumetric capacity (capacity) of the capillary channel 120, will push the blood plasma 102 into the capillary 120 by gravity, in the form of a drip.

Dans un mode préféré de l'invention, tel que représenté sur laFIG. 6, il peut être possible de collecter le plasma sanguin 102 obtenu dans un collecteur 140 positionné en aval de la sortie d’écoulement 130, tel que par exemple un tube de type Eppendorf de plusieurs tailles, 0,2 à 2 millilitres ; un tube Greiner par exemple de type Vacuette ; un tube Becton Dickinson par exemple de type Vacutainer. Un tel collecteur 140 peut ensuite être utilisé directement par un laboratoire pour obtenir une quantification du biomarqueur sanguin d'intérêt pour être intégré manuellement ou automatiquement au circuit de mesure dudit laboratoire.In a preferred mode of the invention, as shown in the FIG. 6 It may be possible to collect the blood plasma 102 obtained in a collector 140 positioned downstream of the flow outlet 130, such as, for example, an Eppendorf tube of various sizes, from 0.2 to 2 milliliters; a Greiner tube, for example, of the Vacuette type; or a Becton Dickinson tube, for example, of the Vacutainer type. Such a collector 140 can then be used directly by a laboratory to obtain a quantification of the blood biomarker of interest for manual or automatic integration into the laboratory's measurement circuit.

Il sera apprécié de l’Homme du métier que la présente divulgation n’est pas limitée à ce qui est particulièrement montré et décrit ci-dessus. D’autres modifications peuvent être envisagées sans sortir du cadre de la présente invention définie par les revendications ci-annexées.It will be appreciated by those skilled in the art that this disclosure is not limited to what is specifically shown and described above. Other modifications may be envisaged without departing from the scope of the present invention as defined by the attached claims.

Claims (5)

Dispositif microfluidique (100) d’obtention d’un plasma sanguin (102) comprenant :
- un module de collecte (110) de sang (101) comportant :
i. une première membrane microporeuse (111A) agencée pour recevoir une quantité de sang (101) et conçue pour séparer, par gravité et par capillarité, lorsque ladite première membrane (111A) est sensiblement horizontale, les constituants du sang selon leurs tailles et ainsi piéger lesdits constituants autres que le plasma sanguin (102) ;
ii. une surface spécifique (112) agencée en aval de ladite première membrane (111A) et présentant des propriétés hydrophobes, hydrophiles et de tension de surface déterminées pour provoquer une extraction, par gravité et par capillarité, dudit plasma sanguin (102) de ladite première membrane (111A) ;
- un canal capillaire (120) présentant une première extrémité (120a) en connexion fluidique avec ladite surface spécifique (112), ladite surface spécifique (112) et ledit canal capillaire (120) étant mutuellement agencés pour provoquer la mise en circulation, par capillarité, dudit plasma sanguin (102) dans ledit canal capillaire (120), et une deuxième extrémité (120b) en connexion fluidique avec une sortie d’écoulement (130) ;
caractérisé en ce que la contenance du module de collecte (110) soit supérieure à la contenance du canal capillaire (120) et que ledit canal capillaire (120) soit agencé de sorte que l’effet conjugué de capillarité et de gravité soit supérieur à la tension de surface du plasma sanguin (102) lorsque ce dernier s’écoule dans ledit canal capillaire (120).
Microfluidic device (100) for obtaining blood plasma (102) comprising:
- a blood collection module (110) (101) comprising:
i. a first microporous membrane (111A) arranged to receive a quantity of blood (101) and designed to separate, by gravity and by capillarity, when said first membrane (111A) is substantially horizontal, the constituents of the blood according to their sizes and thus trap said constituents other than blood plasma (102);
ii. a specific surface (112) arranged downstream of said first membrane (111A) and having hydrophobic, hydrophilic and surface tension properties determined to cause extraction, by gravity and by capillarity, of said blood plasma (102) from said first membrane (111A);
- a capillary channel (120) having a first end (120a) in fluidic connection with said specific surface (112), said specific surface (112) and said capillary channel (120) being mutually arranged to cause the circulation, by capillarity, of said blood plasma (102) in said capillary channel (120), and a second end (120b) in fluidic connection with a flow outlet (130);
characterized in that the capacity of the collection module (110) is greater than the capacity of the capillary channel (120) and that said capillary channel (120) is arranged so that the combined effect of capillarity and gravity is greater than the surface tension of the blood plasma (102) when the latter flows into said capillary channel (120).
Dispositif microfluidique (100) d’obtention d’un plasma sanguin (102) selon la revendication précédente, pour lequel le module de collecte (110) comporte une deuxième membrane microporeuse (111B), les première et deuxième membranes microporeuses (111A, 111B) étant mutuellement agencées de sorte que la première membrane (111A) est positionnée horizontalement sur la deuxième membrane (111B) ; que chacune des première et deuxième membranes (111A, 111B) comportent une surface amont (111As, 111Bs) et une surface aval (111Ai, 111Bi) et que la surface amont (111Bs) de ladite deuxième membrane (111B) supporte intégralement la surface aval (111Ai) de ladite première membrane (111A) ; et que ladite surface spécifique (112) est agencée en aval desdites première et deuxième membranes (111A, 111B) et en amont de la première extrémité (120a) du canal capillaire (120) afin d’extraire, par capillarité, le plasma sanguin (102) filtré par les première et deuxième membranes (111A, 111B) et de le faire circuler dans ledit canal capillaire (120).Microfluidic device (100) for obtaining blood plasma (102) according to the preceding claim, wherein the collection module (110) comprises a second microporous membrane (111B), the first and second microporous membranes (111A, 111B) being mutually arranged such that the first membrane (111A) is positioned horizontally on the second membrane (111B); that each of the first and second membranes (111A, 111B) comprises an upstream surface (111As, 111Bs) and a downstream surface (111Ai, 111Bi) and that the upstream surface (111Bs) of said second membrane (111B) fully supports the downstream surface (111Ai) of said first membrane (111A); and that said specific surface (112) is arranged downstream of said first and second membranes (111A, 111B) and upstream of the first end (120a) of the capillary channel (120) in order to extract, by capillarity, the blood plasma (102) filtered by the first and second membranes (111A, 111B) and to circulate it in said capillary channel (120). Dispositif microfluidique (100) d’obtention d’un plasma sanguin (102) selon la revendication précédente, pour lequel la première membrane microporeuse (111A) est une membrane asymétrique et la deuxième membrane microporeuse (111B) est une membrane isométrique.Microfluidic device (100) for obtaining blood plasma (102) according to the preceding claim, wherein the first microporous membrane (111A) is an asymmetric membrane and the second microporous membrane (111B) is an isometric membrane. Dispositif microfluidique (100) d’obtention d’un plasma sanguin (102) selon l’une des revendications précédentes, pour lequel la deuxième extrémité (120b) du canal capillaire (120) est sous forme d’un biseau.Microfluidic device (100) for obtaining blood plasma (102) according to any one of the preceding claims, wherein the second end (120b) of the capillary channel (120) is in the form of a bevel. Procédé de mise en œuvre d’un dispositif microfluidique (100) d’obtention d’un plasma sanguin (102) agencé selon l’une quelconque des revendications précédentes, ledit procédé comportant une étape de dépôt d’une quantité minimale de sang (101) dans ledit module de collecte (110) pour permettre l’écoulement du plasma sanguin (102) du module de collecte (110) vers le canal capillaire (120) et à travers la sortie d’écoulement (130).Method of implementing a microfluidic device (100) for obtaining blood plasma (102) arranged according to any one of the preceding claims, said method comprising a step of depositing a minimum quantity of blood (101) in said collection module (110) to allow the flow of blood plasma (102) from the collection module (110) to the capillary channel (120) and through the flow outlet (130).
FR2404359A 2024-04-26 2024-04-26 Microfluidic device for plasma production Pending FR3161749A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2404359A FR3161749A1 (en) 2024-04-26 2024-04-26 Microfluidic device for plasma production
PCT/EP2025/060787 WO2025224026A1 (en) 2024-04-26 2025-04-18 Microfluidic device for obtaining plasma

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2404359 2024-04-26
FR2404359A FR3161749A1 (en) 2024-04-26 2024-04-26 Microfluidic device for plasma production

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3161749A1 true FR3161749A1 (en) 2025-10-31

Family

ID=92711302

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR2404359A Pending FR3161749A1 (en) 2024-04-26 2024-04-26 Microfluidic device for plasma production

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3161749A1 (en)
WO (1) WO2025224026A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120275955A1 (en) 2011-04-29 2012-11-01 Seventh Sense Biosystems, Inc. Plasma or serum production and removal of fluids under reduced pressure
US20120305500A1 (en) * 2011-06-06 2012-12-06 Pall Corporation Plasma separation
US20180074042A1 (en) * 2010-07-27 2018-03-15 Northwestern University Devices and methods for filtering blood plasma
WO2019025914A1 (en) * 2017-07-31 2019-02-07 Gupta Nalini K Plasma separation device
US20240081701A1 (en) * 2022-03-25 2024-03-14 Belmont Diagnostics Microfluidic device for obtaining a quantity of plasma and method of implementation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180074042A1 (en) * 2010-07-27 2018-03-15 Northwestern University Devices and methods for filtering blood plasma
US20120275955A1 (en) 2011-04-29 2012-11-01 Seventh Sense Biosystems, Inc. Plasma or serum production and removal of fluids under reduced pressure
US20120305500A1 (en) * 2011-06-06 2012-12-06 Pall Corporation Plasma separation
WO2019025914A1 (en) * 2017-07-31 2019-02-07 Gupta Nalini K Plasma separation device
US20240081701A1 (en) * 2022-03-25 2024-03-14 Belmont Diagnostics Microfluidic device for obtaining a quantity of plasma and method of implementation

Also Published As

Publication number Publication date
WO2025224026A1 (en) 2025-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3903098B2 (en) Blood filtration method
WO2010012941A2 (en) Bioparticle capture device, and use thereof
KR20050075431A (en) Plasma or serum separation membrane and filter apparatus including the plasma or serum separation membrane
EP2831219A1 (en) Methods and devices for multi-dimensional separation, isolation and characterization of circulating tumour cells
AU2014241115A1 (en) Plasma separation from blood using a filtration device and methods thereof
WO2016075410A1 (en) Method and device for selective, specific and simultaneous sorting of rare target cells in a biological sample
WO2020220157A1 (en) Whole blood filtering method and filter membrane structure for whole blood filtering
WO2023179927A1 (en) Microfluidic device for obtaining a plasma-reagent mixture, and method for implementing same
FR2955024A1 (en) DEVICE FOR TRANSIENTLY CONTACTING AT LEAST ONE CAPTURING UNIT OF BIOLOGICAL TARGETS WITH A FLUID CONTAINING THEM, AND METHOD OF RECOVERING TARGET TARGETS
EP2246691B1 (en) Method and device for platelets counting
WO2015011674A1 (en) Microfluidic system and method for isolating and quantifying at least one sub-population of cells from a population of cells
EP1618940A1 (en) Glass-fiber filter for blood filtration, blood filtration device and blood analysis element
FR3161749A1 (en) Microfluidic device for plasma production
EP3516367B1 (en) Device for capturing biological particles
EP0022698B1 (en) Reagent for detecting parasitoses and allergies, detection process using this reagent and test kit therefor
US8628972B2 (en) Microfluidic devices and methods for malaria detection
EP3177922B1 (en) Method for detecting sickle-cell disease
FR3161750A1 (en) Microfluidic plasma generation device comprising a multiple arrangement of microporous membranes
US20240081701A1 (en) Microfluidic device for obtaining a quantity of plasma and method of implementation
EP3706903A1 (en) Device for detecting a target substance
CN210356708U (en) Blood filtering device
FR3142918A1 (en) Membrane for collecting airborne particles, with functionalized surface
US20240183765A1 (en) Microfluidic device and method for extracting blood plasma from whole blood
US20230383239A1 (en) Microscale cell filter
EP4197641B1 (en) Airborne particle collection membrane

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20251031