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WO2015124873A1 - Système et procédé de transfert d'un échantillon fluidique dans une cellule fluidique - Google Patents

Système et procédé de transfert d'un échantillon fluidique dans une cellule fluidique Download PDF

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WO2015124873A1
WO2015124873A1 PCT/FR2015/050406 FR2015050406W WO2015124873A1 WO 2015124873 A1 WO2015124873 A1 WO 2015124873A1 FR 2015050406 W FR2015050406 W FR 2015050406W WO 2015124873 A1 WO2015124873 A1 WO 2015124873A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fluid
input
fluidic
sample
output
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/FR2015/050406
Other languages
English (en)
Inventor
Emmanuel MAILLART
Cécile Lerondeau
Géraldine MELIZZI
Didier-Luc BRUNET
Denis Cattelan
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.)
Horiba Jobin Yvon SAS
Original Assignee
Horiba Jobin Yvon SAS
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 Horiba Jobin Yvon SAS filed Critical Horiba Jobin Yvon SAS
Priority to US15/120,358 priority Critical patent/US10302533B2/en
Priority to CN201580019743.6A priority patent/CN106471375B/zh
Priority to EP15709281.8A priority patent/EP3108260A1/fr
Publication of WO2015124873A1 publication Critical patent/WO2015124873A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/38—Diluting, dispersing or mixing samples
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/65—Raman scattering
    • G01N21/658—Raman scattering enhancement Raman, e.g. surface plasmons
    • G—PHYSICS
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    • G01N35/1095—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices for supplying the samples to flow-through analysers
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    • G01N35/1097—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices for supplying the samples to flow-through analysers characterised by the valves

Definitions

  • the present invention relates to a system for transferring a fluid sample to a fluid cell for the purpose of analyzing this sample and for transferring this fluid sample out of the fluid cell, after analysis.
  • the invention applies in particular to apparatus for measuring biological interactions and biosensors.
  • HPLC liquid chromatography
  • fluid sample analysis systems are provided with a fluidic cell configured for analyzing interactions between the fluid sample and molecules.
  • a fluid sample is taken, usually a small amount, the fluid sample is transferred to a fluid cell where an analysis is performed, and then the fluid sample is extracted from the fluid cell.
  • sample is understood to mean a fluid sample originating from a liquid source (for example a physiological liquid) or from a preparation in solution, for example by dissolving a component in a solvent.
  • a liquid source for example a physiological liquid
  • a preparation in solution for example by dissolving a component in a solvent.
  • a fluid cell is configured to allow analysis of the sample by an optical analytical technique. More particularly, the interaction between a sample and a surface of the fluidic cell is analyzed by optical means implementing evanescent optical phenomena such as, for example: surface plasmon resonance or SPR (Surface Plasmon Resonance), but also other types of plasmons such as Localized Surface Plasmon Resonance (LSPR) or Long Range Surface Plasmon Resonance (LRSPR), resonant mirrors, waveguides, or surface Bloch waves ( BSW).
  • SPR Surface Plasmon Resonance
  • LSPR Localized Surface Plasmon Resonance
  • LRSPR Long Range Surface Plasmon Resonance
  • BSW surface Bloch waves
  • the fluidic cell comprises a biochip or a biosensor comprising a functionalized surface to allow interaction and simultaneous analysis of a sample on a matrix of interaction sites, the different interaction sites being dedicated to the interaction with different molecules or particular reagents.
  • the signal that measures the interaction between an analyte and the biosensor is related to the concentration of the sample to be analyzed and the duration of the interaction.
  • One solution is to implement a closed circuit recirculation system, the output of the fluidic cell being connected to the input of the fluidic cell.
  • the advantage of a recirculation in closed circuit is to avoid the diffusion of the sample regardless of the duration of passage of the sample in the fluid cell.
  • the sample volume in recirculation is equal to the volume of the closed circuit.
  • the available volume can be very small and less than the volume of the closed circuit.
  • the concentration of the sample remains constant as the passage time in the fluidic cell, by eliminating the depletion phenomenon.
  • Another solution uses a back-and-forth system, the flow direction of the sample in the fluidic cell being reversed periodically: the output of the fluidic cell periodically becomes the input and vice versa.
  • the back and forth is compatible with different sample volumes, and different sample concentrations.
  • the sample to be analyzed generally comprises a solution and target molecules that are to be detected via a biosensor.
  • the sample to be analyzed is injected as a result of a reference liquid of the buffer solution type, such as PBS (Phosphate Buffer Saline) or HBS (HEPES Buffer Solution, with HEPES for 4- (2- hydroxyethyl) -1 -piperazine ethane sulfonic acid), not containing target molecules.
  • the buffer solution type such as PBS (Phosphate Buffer Saline) or HBS (HEPES Buffer Solution, with HEPES for 4- (2- hydroxyethyl) -1 -piperazine ethane sulfonic acid
  • JP2006-242912 discloses a fluid transfer system capable of providing a long reaction time even for a small amount of sample.
  • JP2006-242912 describes a fluidic system configured for recirculation of the sample in closed circuit, the output of the fluidic cell being connected to the inlet by means of a valve.
  • JP2006-242912 describes a fluidic system configured to generate a back-and-forth of the sample in the fluidic cell.
  • the air bubbles circulate inside a channel-shaped passage and serve for example to trigger the reversal of the direction of movement in a movement back and forth.
  • the sample is analyzed by means of an optical analytical technique based, non-exhaustively, on evanescent optical phenomena such as SPR, but also other types of plasmons such as localized plasmons (LSPRs). ) or long-distance plasmons (LRSPRs), resonant mirrors, or surface Bloch waves (BSW).
  • SPR evanescent optical phenomena
  • LSPRs localized plasmons
  • LRSPRs long-distance plasmons
  • BSW surface Bloch waves
  • the fluidic analysis cell has a channel shape, which has a shape ratio, defined as the ratio between the width and the height, close to 1, the width being taken in the plane of the interaction surface, or functionalized surface, of the fluidic cell and in the transverse direction of the fluidic cell and the height of the fluidic cell being taken in a direction transverse to the plane of the interaction surface of the fluidic cell.
  • This channel can be likened to a tube. But a channel is not adapted to contain a biochip.
  • the fluidic system is used both for the functionalization of the channel, that is to say the immobilization of the recognition probe molecules, and for the injection of the sample intended to be possibly recognized by the molecules. probes.
  • the arrival of an air bubble in a channel is not a problem because this bubble fills the entire section of the channel and the reference liquid pushes the bubble towards the exit.
  • the functionalization of the channel being carried out via the fluidic system, allows a homogeneous functionalization of the whole channel and therefore a hydrophobicity and / or constant hydrophilicity. There is therefore no area likely to trap a bubble in this channel.
  • a fluidic cell is configured to immobilize several or even several tens or even hundreds of different ligands or recognition elements or probes.
  • the fluidic analysis cell generally has an enlarged shape and has a form factor much greater than 1, with for example a width of several millimeters and a height of several tens of microns.
  • This type of fluidic analysis cell of enlarged section is commonly used in devices for imaging a biochip composed of a matrix of pads (microarray), each pad may contain a different probe molecule immobilized on said chip.
  • US patent document 201111 / 0052446_A1 describes various fluidic cells coupled to means for injecting and extracting fluids.
  • the fluid (liquid or gas) in circulation will pass over the biochip and thus be in contact with, depending on the locations of the biochip, the surface chemistry or the one or other of the different immobilized probe molecules.
  • These different chemical and / or biological compounds immobilized on the surface have different hydrophobicities.
  • a preferred direction of passage of an air bubble in the fluidic cell is formed. Areas likely to trap a portion of the air bubble in the fluid cell may also be formed.
  • the patent WO2012 / 045325 describes a SPR measurement system (Surface Plasmon Resonance) and more particularly the establishment of a back and forth in the fluidic system to increase the reaction time without increasing the consumption of reagents.
  • WO2012 / 045325 mentions that to do this back and forth, it is essential to separate the buffer solution and the sample by a fluid of very different refractive index such as an immiscible liquid or a gas such as air. This separation prevents buffer and sample from mixing by diffusion.
  • the passage of an air bubble in the fluidic cell is used to trigger the beginning and the end of the measurement of the sample by detecting a sudden resonance shift induced by the sudden jump of refractive index between the liquid medium and the air bubble.
  • WO03 / 025547 discloses a system and method for analyzing a surface plasmon resonance sample in a microfluidic cell, and provides capillaries and zones for trapping an air bubble separating the sample. buffer solution before the air bubble enters the fluid cell. More specifically, the device comprises a fluid circuit for bringing the sample in solution to at least one reaction chamber to interact with one or more reagents. The fluid circuit comprises one or more vents for removing air bubbles from the fluidic cell or the fluid circuit upstream of the fluidic cell.
  • this device allows to circulate the sample in one direction, and does not make it possible to go back and forth from the sample in the analysis chamber of the fluidic cell.
  • the present invention therefore proposes to solve the problem of increasing the passage time of a sample in a fluidic cell, in particular having a form factor much greater than 1, compatible with different sample volumes, without increasing the consumption, and while limiting as much as possible the diffusion of the sample towards other liquids, such as a buffer solution, during the passage of this sample in the fluidic circuit, and while avoiding modifying a surface of interaction of the fluidic cell during the passage of a separation fluid, for example an air bubble, in the fluid cell.
  • a separation fluid for example an air bubble
  • the present invention aims to overcome the drawbacks of prior systems and more specifically proposes a system for transferring a fluid sample into a fluidic cell, the fluidic system comprising a fluidic cell having a first input-output disposed upstream of said cell. fluidic fluid and a second input-output disposed downstream of said fluid cell, a first fluid circuit connected to said first input-output and a second fluid circuit connected to said second input-output, first injection means connected to the first fluid circuit said first injection means being configured to inject in series into the first fluid circuit: a buffer solution, a first volume of separation fluid followed by a fluid sample and then a second volume of separation fluid and a another buffer solution, and circulation means configured to circulate said fluidic sample interposed between the first volume of separating fluid and the second volume of separating fluid in the first fluid circuit towards the first inlet-outlet of the fluidic cell.
  • the system comprises first evacuation means disposed on the first fluid circuit near the first input-output, said first evacuation means being configured to extract, upstream of the fluidic cell, said first volume separation fluid and, respectively, said second volume of separation fluid, second injection means disposed on the second fluid circuit near the second input-output, said second injection means being configured to inject, downstream of the fluidic cell, a third volume of separation fluid between said buffer solution and the fluid sample and, respectively, a fourth volume of separation fluid between the fluid sample and said other buffer solution, and bidirectional circulation means configured to circulate the fluidic sample in a first direction of circulation alla said first input-output to said second input-output or a second direction of flow from said second input-output to said first input-output without passing the first, second, third or fourth volume of separation fluid in said first input-output; fluidic cell.
  • the system of the invention integrated on both sides of the fluidic cell, makes it possible to transfer a fluid sample, to evacuate the first separation bubble preceding the sample before it enters the fluidic cell and to reinject a new one. separation bubble just after the exit of the sample downstream of the fluidic cell.
  • each end of the sample is in contact with the buffer solution only during the duration of a passage through the fluid circuit between the first discharge means and the second injection means of a separation bubble, and regardless of the length of the fluid circuit upstream of the fluid cell and regardless of the total sample passage time in the fluid cell.
  • the duration of contact between the sample and the buffer solution and the induced diffusion are shorter as the first evacuation means and the second injection means are located closer to the fluidic cell. Nevertheless, this time remains slightly greater than the transit time of the sample through the fluidic cell.
  • the system and method of the invention allow a reciprocating flow of the sample in the fluidic cell during the time required for interaction with a sensitive surface of a sensor, while introducing a diffusion and therefore a dilution of the minimum sample.
  • the system comprises an optical analysis device coupled to the fluidic cell and configured to allow an optical analysis, for example of the SPR or LSPR ... type, of the sample in the fluidic cell, or of an interaction between the sample and the sensitive surface of a sensor.
  • the first evacuation means comprise a first valve having at least a first input-output port fluidly connected to the first input-output of the fluidic cell, a second connected input-output port.
  • first valve fluidically to the first injection means, and a third input-output port, said first valve having at least one first state, wherein the first input-output port of the first valve is connected to the second input port output of the first valve and a second state, wherein the second input-output port of the first valve is connected to the third input-output port of the first valve.
  • the second separation fluid injection means comprise a second valve having at least a first input-output port fluidly connected to the second input-output of the fluidic cell, a second an input-output port and a third input-output port fluidly connected to a source of separation fluid, said second valve having at least one first state, wherein the first input-output port of the second valve is connected to the second input-output port of the second valve and a second state, wherein the second input-output port of the second valve is connected to the third input-output port of the second valve.
  • the first means for evacuating the separation fluid and the second separation fluid injection means comprise a valve having at least a first input-output port fluidly connected to the first input-output of the fluidic cell, a second input-output port fluidically connected to the second input-output of the fluidic cell, a third input-output port connected to the first injection means, a fourth input-output port fluidly connected to a source of separation fluid, a fifth input-output port and a sixth input-output port, said fifth and sixth input-output ports preferably being fluidly connected to an evacuation device or recovery device, said valve having at least one first state in which the first input-output port is connected to the third input-output port and wherein the second input port output is connected to the sixth input-output port, said valve having at least one second state in which the third input-output port is connected to the fifth input-output port and / or in which the fourth port The input-output is connected to the sixth input-output port.
  • the system comprises a detector disposed on the first fluid circuit between the first injection means and the first separation fluid discharge means, the detector being configured to detect the first volume of separation fluid and / or the second volume of separating fluid.
  • the detector is configured to trigger a detection signal of the first separation fluid, respectively of the second separation fluid, and further comprising a counter configured to calculate, from the detection signal of the first separation fluid, respectively the second separation fluid, a trigger signal of the second injection means for injecting the third volume of separation fluid between said buffer solution and the fluid sample, respectively, the fourth volume of separation fluid. between the fluid sample and said other buffer solution.
  • the third volume of separation fluid being a volume of air
  • the second separation fluid injection means comprise an air pump preferably connected to an air filter
  • the third and the fourth volume of separating fluid being a volume of air.
  • the fluidic cell has a ratio between width and height of the fluidic analysis cell or aspect ratio greater than the aspect ratio of the first and second fluid circuits respectively.
  • the fluidic cell comprises a biochip configured for the analysis of the fluid sample in at least one analysis site, and preferably in a matrix of analysis sites, the analysis preferably being an analysis.
  • a biochip configured for the analysis of the fluid sample in at least one analysis site, and preferably in a matrix of analysis sites, the analysis preferably being an analysis.
  • SPR surface plasmon resonance
  • LSPR localized surface plasmon resonance
  • BSW surface Bloch wave
  • WGM resonant microcavities
  • the system comprises synchronization means configured to synchronize the operation of the first separation fluid evacuation means, the second separation fluid injection means and bidirectional circulation means. .
  • the fluidic system further comprises a reservoir configured to receive the fluid or fluids from the second input-output of the fluidic cell.
  • the invention also relates to a method for transferring a fluid sample in a fluidic system, the method comprising the following steps:
  • the method for transferring a fluid sample into a fluidic system further comprises the following steps:
  • a counter configured to calculate a trigger signal of the second injection means so as to inject the third volume of separating fluid between said buffer solution and the fluid sample downstream of the fluid cell.
  • the method for transferring a fluid sample into a fluidic system further comprises the following steps:
  • a counter configured to calculate a trigger signal of the second injection means so as to inject the fourth volume of separation fluid between the fluid sample and said other buffer solution downstream of the fluid cell.
  • the present invention also relates to the features which will emerge in the course of the description which follows and which will have to be considered individually or in all their technically possible combinations.
  • FIGS. 1A-1F schematically represent the main steps of an exemplary transfer method according to the invention
  • FIG. 2 illustrates an example of a numerical simulation of interaction kinetics of a sample with a recognition element immobilized on the chip and directed against one of the constituents of the sample;
  • FIGS. 3A-3C show schematically a transfer system of a fluid sample according to a first embodiment of the invention
  • FIGS. 4A-4B schematically represent a system for transferring a fluid sample according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 5 diagrammatically represents a first variant of a fluid sample transfer system according to the first embodiment of the invention
  • FIG. 6 schematically represents a first variant of a fluid sample transfer system according to the second embodiment of the invention.
  • FIG. 7 schematically represents a second variant of a fluid sample transfer system according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 8 schematically represents a second variant of a transfer system of a fluidic sample according to the second embodiment of the invention.
  • FIG. 9 schematically represents a third variant of a fluid sample transfer system according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 10 diagrammatically represents a third variant of a fluid sample transfer system according to the second embodiment of the invention.
  • FIG. 1 schematically shows a complete system for transferring a fluid sample according to one embodiment of the invention.
  • FIGS. 1A-1F schematically illustrate the principle of a system according to one embodiment of the invention and the main steps of the transfer method.
  • FIGS. 1A-1F there is shown a fluidic cell 10 intended to receive a sample in liquid or dispersed form in solution that it is desired to analyze.
  • Figures 1 - A to 1 -F schematically show a fluidic cell 10 in plan view.
  • this fluidic cell 10 has a hexagonal, or square, or rectangular, or other general shape.
  • the fluidic cell 10 has a section of rectangular and elongated shape.
  • the fluidic cell 10 comprises a first input-output 1 disposed upstream of the fluidic cell 10 and a second input-output 2 disposed downstream of said fluidic cell 10.
  • the two input-outputs 1, 2 are for example disposed at the opposite vertices. of a hexagon.
  • the first input-output 1 is fluidly connected to a first fluid circuit, of which two branches 12 and 13 have been represented.
  • the second input-output 2 is fluidly connected to a second fluid circuit, of which two branches 22 have been represented. and 23.
  • the branches 12 and 13 are for example made of metal tubes or polymer material.
  • the fluidic cell 10 is generally coupled to an analysis system, for example an optical analysis system, of the SPR, LSPR, LRSPR or BSW type.
  • the fluidic cell is in the form of a trough. , adapted to receive a fluid sample.
  • the fluidic cell can be closed in a sealed manner by an optical coupling interface on which an optical beam is incident, so as to measure the interactions between this optical beam and the fluid sample.
  • the optical coupling interface comprises a biosensor or a biochip on the surface in contact with the fluid sample.
  • a biochip generally comprises different molecules immobilized on a surface and arranged in a matrix.
  • the fluidic cell 10 preferably has a form factor "1, typically with a width of several millimeters and a height of a few tens of microns. .
  • an injection and circulation system such as an auto-injector, described in detail in connection with FIG. 11, takes a fluid sample 30 and injects it into a branch 13 of the first fluid circuit. .
  • the injection and circulation system advances the fluid sample into the fluid cell where it interacts with a surface for analysis.
  • the fluid sample 30 is then transferred to the second fluid circuit for disposal or collection.
  • the flow direction in the fluidic circuit is indicated by an arrow in FIGS. 1A, 1 -B, 1 -C, 1 -E and 1 -F.
  • FIGS. 1A, 1 -B, 1 -C, 1 -E and 1 -F To illustrate a reciprocating circulation, two opposite arrows in FIG. 1-D are shown.
  • the auto-injector first circulates a reference liquid 35, or buffer solution, generally containing a solvent, such as water, or water and salts, for example PBS or HBS, through the fluidic circuit 13, 23 and the fluidic cell 10.
  • a reference liquid 35 or buffer solution, generally containing a solvent, such as water, or water and salts, for example PBS or HBS
  • the buffer solution 35 does not contain target molecules.
  • the buffer solution 35 makes it possible to keep the fluid circuit 13, 23 and the fluidic cell 10 clean, and avoids any contamination of the biosensor before the fluid sample 30 enters the fluidic cell 10.
  • the signal measured during the passage of the Buffer solution 35, before the sample serves as a reference signal.
  • the signal measured during the passage of the buffer solution 36 after the sample is used to measure the dissociation, that is to say the speed of separation between the probes and the targets.
  • the auto-injector inserts, just before and immediately after the fluid sample 30, a separation fluid bubble.
  • the separation fluid is selected to be immiscible with neither the fluid sample nor the buffer solution.
  • the separation fluid is generally air or an inert gas such as nitrogen or argon.
  • FIG. 1 -A shows the passage of a buffer solution 35 through the fluidic cell 10, from the first input-output 1 to the second input-output 2, in the direction branch 23 of the second fluidic circuit.
  • a first air bubble 31 separates the buffer solution 35 from the sample 30.
  • the first air bubble 31 and the fluid sample 30 circulate in the branch 13 of the first fluid circuit towards the first inlet-outlet of the fluidic cell 10.
  • a second air bubble 32 separates the sample 30 from the injected buffer solution 36 following the sample in the first fluid circuit (see Fig. 1 -C and 1-D).
  • the sample 30 circulates in the branch 13 of the first fluid circuit upstream of the fluidic cell 10, the sample 30 being interposed between the first air bubble 31 and the second air bubble 32.
  • the branch 12 of the first fluidic circuit and, respectively, the branch 22, of the second fluidic circuit are hermetically closed by a valve 41, respectively 42.
  • the sample 30 preceded by the first air bubble 31 is injected to near the first inlet-outlet 1 of the fluidic cell 10.
  • the valve 41 on the branch 12 of the first fluid circuit is open and a valve 43 hermetically closes the circuit between the branch 13 and the first inlet-outlet 1 of the fluidic cell 10.
  • the auto-injector induces a circulation of the first air bubble 31 to the branch 12 of the first fluid circuit.
  • the circulation of the buffer solution 35 is stopped.
  • the first air bubble 31 is evacuated before entering the fluidic cell 10.
  • an air bubble entering the fluidic cell 10 is likely to be fixed and modify the contact interface between the sample to be analyzed 30 and the interaction surface, for example a biosensor.
  • valve 41 is closed (see FIG. Fig. 1 -C) and the valve 43 is reopened to limit a loss of volume of the fluid sample 30 to be analyzed.
  • the auto-injector then induces a flow of the fluid sample 30 towards the fluidic cell.
  • the buffer solution 35 is output from the fluidic cell 10 and the sample 30 reaches the second input-output 2 of the fluidic cell 10.
  • a valve 44 is closed near the second input-output 2 and opening a valve 42 on a branch 22 of the second fluid circuit.
  • the circulation of the sample 30 is stopped.
  • a new air bubble 33 is inserted at the interface between the sample 30 and the buffer solution 35.
  • the new air bubble 33 is inserted outside the fluidic cell 10.
  • the injection system induces a circulation of the new air bubble 33 and the buffer solution 35 to the branch 23 of the second fluid circuit.
  • a second air bubble 32 separates the sample 30 from another separation fluid 36, which is generally of the same kind as the first separation fluid 35.
  • the second air bubble 32 and the other separation fluid 36 are located on the branch 13 of the first fluid circuit upstream of the first input-output 1 of the fluidic cell 10.
  • a fluidic sample 30 is obtained which fills the fluidic cell 10, the fluid sample 30 being interposed between two air bubbles 33, 32 separating it from the buffer solution 35, 36, without no air bubble has been injected into the fluidic cell 10.
  • An air bubble 32 is located on the branch 13 of the first fluid circuit upstream of the first inlet-outlet 1 of the fluidic cell 10.
  • another air bubble 33 is located on the branch 23 of the second fluid circuit downstream of the first inlet-outlet 1 of the fluidic cell 10.
  • the auto-injector induces an alternating bidirectional circulation, ie a reciprocating circulation, of the sample 30 in the fluidic cell 10, the two air bubbles 32, 33 which surround the sample remaining outside the fluidic cell 10.
  • the fluid sample 30 has a volume greater than the internal volume of the fluidic cell 10.
  • the volume of the fluid sample is determined in such a way that the displacement of the sample is induced by a movement of is interrupted before the entry of the air bubble 32 via the first input-output 1 and before the entry of the air bubble 33 via the second input-output 2.
  • the reciprocating circulation makes it possible to increase the interaction time and the probability of interaction between the fluid sample and the surface of a biosensor in the fluidic cell.
  • the sample is separated from the buffer solution 35, 36 at both ends, which makes it possible to avoid dilution of the sample during the reciprocation.
  • FIGS. 1 -E and 1 -F illustrate the extraction of the sample 30 from the fluidic cell 10.
  • the autoinjector induces a circulation of the sample 30 from the first input-output 1 to the second input- outlet 2 of the fluidic cell 10.
  • the valve is closed 43 and opens the valve 41 to the branch 12.
  • the auto-injector and pushes the air bubble 32 to the branch 12 of the first fluid circuit.
  • the air bubble 32 is discharged before entering the fluid cell 10.
  • the flow of the sample 30 is stopped.
  • the valve 41 is closed again and the valve 43 is opened.
  • the auto-injector again induces a circulation of the fluid sample 30 and the buffer solution 36 through the fluidic cell 10 from the input-output 1 to the input-output 2.
  • the sample 30 is extracted from the fluidic cell 10 and the buffer solution 36 reaches the second input-output 2 of the fluidic cell 10.
  • the valve 44 is closed near the second input-output 2 and the valve 42 is opened on the branch 22 of the second fluid circuit.
  • the circulation of the buffer solution 36 is stopped.
  • a new air bubble 34 is inserted at the interface between the sample 30 and the buffer solution 36.
  • an air bubble 34 separates the sample 30 from the separation fluid 36, this new air bubble 34 being inserted outside the fluidic cell 10.
  • the injection system induces a circulation of the new air bubble 34 and the sample 30 to the branch 23 of the second fluid circuit.
  • the air bubble 34 is injected on the branch 23 of the second fluid circuit downstream of the second inlet-outlet 2 of the fluidic cell 10.
  • the sample 30 circulates again flanked by two bubbles. Air 33, 34. Sample 30 can then be collected for further analysis, without substantial dilution in buffer solution 35 or 36.
  • the operator only has 500 ⁇ l of a biological sample comprising a target molecule at a concentration of 500 ⁇ M.
  • Kd 50 nM affinity to the target molecule
  • the duration of interaction of the sample is then limited to 300 s maximum, which does not allow to reach the balance of the reaction, but only about 10% of the maximum value in Figure 2.
  • a bi-directional circulation of the sample during a fortnight back-and-forth in the cell fluidic allows to reach a total interaction time of 2:30, and the equilibrium of the reaction. This results in a final response 10 times greater than with a fluid system in which the circulation is monodirectional, although the total amount of available sample is extremely limited.
  • the sample remains separated from the buffer solution, which avoids any dilution of the sample during these many back and forth.
  • FIGS. 1 -A to 1 -F The system and method described in connection with FIGS. 1 -A to 1 -F can be fully automated.
  • FIGS. 3A-3C show a system for transferring a fluid sample according to a first embodiment of the invention.
  • the system of FIGS. 3A-3C comprises an auto-injector 80, a fluidic cell 10, an air pump 91 provided with an air filter 90.
  • the first input-output 1 of the fluidic cell 10 is connected to a first branch 1 1 of the first fluid circuit.
  • the second input-output 2 of the fluidic cell 10 is connected to a first branch 21 of the second fluid circuit.
  • a first valve 50 is disposed on the first fluid circuit near the first input-output 1.
  • the first valve 50 comprises at least one inlet 52 and two outlets 51, 53.
  • the inlet 52 of the first valve 50 is connected by a branch 13 to the auto-injector 80.
  • the outlet 51 of the first valve 50 is connected by the branch 1 1 to the first input-output 1 of the fluid cell 10.
  • the outlet 53 of the first valve 50 is connected by a branch 12 to a container 81, which serves for example waste collector.
  • a second valve 60 is disposed on the second fluid circuit near the second inlet-outlet 2 of the fluidic cell.
  • the second valve 60 comprises at least two inputs 61, 63 and an output 62.
  • the input 61 of the second valve 60 is connected by a branch 21 to the second input-output 2 of the fluidic cell 10.
  • the input 63 of the second valve 60 is connected by the branch 22 to the air pump 91.
  • the outlet 62 of the second valve 60 is connected by a branch 23 to a container 93, which for example serves as a collector for recovering the sample after analysis or trash.
  • the inlet 52 and the outlet 51 of the first valve 50 are fluidly connected.
  • the outlet 53 of the first valve 50 is not connected to the inlet 52, so that the branch 12 is isolated from the first fluid circuit.
  • the inlet 61 and the outlet 62 of the second valve 60 are fluidly connected.
  • the inlet 63 of the second valve 60 is not connected to the outlet 62, so that the branch 22 is isolated from the second fluid circuit.
  • the autoinjector 80 is used to inject automatically in the branch 13 of the first fluid circuit a framed sample of two air bubbles.
  • the autoinjector 80 can then circulate the sample between two air bubbles in the direction from the autoinjector 80 to the container 93 or in the opposite direction.
  • FIG. 3-A makes it possible to illustrate the step of injecting the sample into the fluidic cell, or the step of going back and forth of the sample in the fluidic cell, or else the step of extracting the sample out of the fluid cell after analysis.
  • the first valve 50 has been switched, the second valve being in the same position as in FIG. 3-A.
  • the inlet 52 and the outlet 53 of the first valve 50 are fluidly connected.
  • the outlet 51 of the first valve 50 is not connected to the inlet 52, so that the branch 1 1 is isolated from the first fluid circuit.
  • the autoinjector 80 directs the fluid via the branches 13 and 12 to the container 81.
  • Figure 3-B shows the configuration of a system for extracting an air bubble just before this bubble enters the fluidic cell through the first input-output 1.
  • Figure 3- B illustrates the step of extracting an air bubble 31 which precedes the sample to be analyzed, just before the sample enters the fluid cell.
  • FIG. 3-B also illustrates the step of extracting an air bubble 32 which follows the sample, during the step of extracting the sample from the fluidic cell.
  • FIG. 3-C the first valve 50 and the second valve 60 have been switched with respect to FIG. 3-B.
  • the first valve 50 is in the same position as in Figure 3-A.
  • the inlet 63 and the outlet 62 of the second valve 60 are fluidly connected.
  • the inlet 61 of the second valve 60 is not connected to the outlet 62, so that the branch 21 is isolated from the second fluid circuit.
  • the air pump 91 induces a fluid flow via the branches 22 and 23 to the container 93.
  • FIG. 3-C shows the configuration of a system for inserting an air bubble immediately after the second input-output 2 of the fluidic cell.
  • FIG. 3-C illustrates the step of injecting an air bubble 33 which precedes the sample to be analyzed, when the sample 30 is in the fluid cell 10.
  • FIG. 3-C also illustrates the step injection of an air bubble 34 which follows the sample, just after the step of extracting the sample out of the fluidic cell.
  • the autoinjector 80 injects into the first fluid circuit the sample 30 interposed between the two air bubbles 31, 32, for example in the order 31 -30-32,
  • the autoinjector moves the fluids in the first fluid circuit towards the fluidic cell 10 and towards the container 93,
  • step j) is replaced by the following step:
  • FIGS. 4A-4B show a system for transferring a fluid sample according to a second embodiment of the invention. The same elements are indicated by the same reference signs as in FIGS. 3A-3C.
  • the first valve 50 and the second valve 60 are here replaced by a single valve 70 having six input-outputs 71, 72, 73, 74, 75, 76.
  • the input-output 71 is fluidly connected by a branch 1 1 to the first input-output 1 of the fluidic cell 10; the input-output 72 is fluidly connected by a branch 21 to the second input-output 2 of the fluidic cell 10; the input-output 73 is fluidly connected by a branch 13 to the auto-injector 80; the inlet-outlet 75 is fluidly connected by a branch 12 to a collecting container 81; the inlet-outlet 74 is fluidly connected by a branch 23 to another collecting container 93; the inlet-outlet 76 is fluidly connected by a branch 22 to an air pump 91 and an air filter 90.
  • the valve 70 is preferably a valve with two operating states.
  • Figure 4-A illustrates the configuration of the transfer system of a fluid sample, the valve 70 being in a first state.
  • the input-output 73 is fluidly connected to the input-output 71.
  • the fluid coming from the autoinjector 80, connected to the input-output 73 can be directed to the input 1 of the fluidic cell 10 connected to the input-output 71.
  • the input-output 72 is fluidly connected to the input-output 74.
  • the fluid coming from the fluidic cell 10, connected to the output 2 of the fluidic cell 10 can be directed to the collection container 93 connected to the input-output 74.
  • FIG. 4A shows the fluidic circuit in its main state, or first state, during the passage of the sample in the fluidic cell 10.
  • the autoinjector 80 can either push the sample towards the container 93 along the path formed by: the branch 13, the input-output 73, the input-output 71, the branch 1 1, the input-output 1, the fluidic cell 10, the input-output 2, the branch 21, the input-output 72, the input-output 74 and the branch 23.
  • the autoinjector 80 can also suck the sample according to the reverse way.
  • the auto-injector 80 can therefore drive a flow of the fluid sample back and forth, in other words back and forth.
  • the inputs-outputs 75 and 76 of the valve V3 being connected, it is possible to send air to the container 81 along the path from the air filter 90, via the pump 91, the branch 22, then to the input-output 76, the input-output 75, the branch 12, to the container 81.
  • This air supply directly to the container 81 does not constitute a step of the method of the invention.
  • FIG. 4-A illustrates the operation of the system according to the second embodiment, during the step of injecting the sample into the fluidic cell, during the step of expelling the sample out of the of the fluidic cell, or during a reciprocating flow of the sample in the fluid cell.
  • Figure 4-B illustrates the configuration of the transfer system of a fluid sample, the valve 70 being in a second state.
  • the input-output 73 is fluidly connected to the input-output 75.
  • the fluid coming from the autoinjector 80 may be directed to the collection container 81 connected to the input-output 75 (FIG 4-B).
  • an air bubble 31, or 32, from the autoinjector 80, connected to the input-output 73 can be directed to the collection container 81 connected to the input-output 75.
  • the input-output 74 is fluidly connected to the input-output 76.
  • FIG. 4-B illustrates the operation of the system according to the second embodiment, during the step of extracting a air bubble, upstream of the fluidic cell or during the step of injecting an air bubble 33, or 34, downstream of the fluidic cell.
  • FIG. 4B shows the fluidic circuit in a second state which allows the manipulation of the bubbles around the fluidic cell 10.
  • the autoinjector 80 can push the fluid and in particular an air bubble toward the container 81 along the path from the branch 13, to the input-output 73, the input-output 75, the branch 12 to the container 81, while the air pump 91 is stopped so as not to inject another air bubble undesirably.
  • the air pump 91 can then be turned on.
  • the air pump 91 draws air through the filter 90 and pushes the air sucked towards the container 93 along the path from the branch 22, to the input-output 76, the input-output 74, and the branch 23, towards the container 93, while the autoinjector 80 ceases to push the fluids to avoid sending them directly to the container 81 without passing through the fluidic cell 10.
  • the second embodiment has the advantage of using a single valve instead of two valves and therefore to be more compact and less expensive.
  • the valve 70 being in the second state, the input-output 71 is fluidly connected to the input-output 72.
  • the sample can be circulated in the fluidic cell in a closed circuit, from the first input-output 1 of the fluidic cell to the second input-output 2 of the fluidic cell, passing through the branches 1 1 and 12 and the Inlet-outlets 71, 72 of the valve 70.
  • Additional fluid flow means are arranged to enable a unidirectional or bidirectional circulation movement to be exerted on the sample 30 in this recirculation loop.
  • FIG. 5 represents a first variant of the first embodiment of the invention.
  • the same elements are indicated by the same reference signs as in FIG. 3.
  • the system of FIG. 5 further comprises a bubble detector 82 disposed on the branch 13 between the autoinjector 80 and the input-output 52 of the first valve 50 and preferably near the inlet-outlet 52.
  • the autoinjector 80 injects on the branch 13 of the fluid circuit a sample 30 interposed between a first air bubble 31 and a second air bubble 32.
  • the detector 82 detects the first bubble 31, which arrives at the detector 82 before the sample 30, the detector 82 triggers an evacuation signal of the first bubble 31.
  • a control system switches the first valve 50 following the evacuation signal.
  • the switching time of the first valve 50 is determined by the quotient between, on the one hand, the volume of the fluid circuit comprised between the detector 82 and the inlet-outlet 52 of the valve 50 and the other hand the flow rate of the fluid in the fluid circuit.
  • bubble detector for example of the ultrasonic detector type or an optical detector.
  • the detector 82 When the detector 82 detects the second bubble 32 located after the sample, the detector 82 triggers a detection signal of a second bubble. This signal can be used to trigger either the evacuation of the second bubble 32, in a similar manner to the first bubble, or a change of direction of circulation during the period of the back and forth.
  • the detection of the first bubble 31 triggers a time counter.
  • a calculator makes it possible to calculate, as a function of the volume of the fluidic cell and the flow rate of ciculation of the fluid in the cell and / or as a function of an experimental measurement, the moment at which a third air bubble 33 is reinjected downstream. of the fluidic cell.
  • This third air bubble 33 serves to separate the fluid sample 30 from the buffer solution 35 which has already passed through the fluidic cell.
  • a counter and / or a computer triggers the instant of reinjection of the third air bubble 33.
  • the detection of the second bubble 32 triggers a time counter, which makes it possible to calculate the moment at which another air bubble 34 is reinjected downstream of the fluidic cell, this other air bubble 34 being located at the interface between the sample 30 and the buffer solution 36, after the complete passage of the fluid sample 30 through the fluid cell 30.
  • a counter and / or a computer triggers the moment of reinjection of the fourth bubble air 34.
  • FIG. 6 represents a first variant of the second embodiment of the invention. The same elements are indicated by the same reference signs as in Figure 4A-4B.
  • the system of FIG. 6 further comprises a bubble detector 82 disposed on the branch 13 between the autoinjector 80 and the input-output 73 of the valve 70 and preferably close to the input-output 73.
  • the autoinjector 80 injects on the branch 13 of the fluid circuit a sample 30 interposed between a first air bubble 31 and a second air bubble 32.
  • the detector 82 detects the first bubble 31, which arrives at the detector 82 before the sample 30, the detector 82 triggers an evacuation signal of the first bubble 31.
  • a control system switches the valve 70 from the first state to the second state, following the evacuation signal of the first bubble 31.
  • the switching time of the valve 70 is determined by the quotient between, on the one hand, the volume of the fluid circuit included between the detector 82 and the input-output 73 of the valve 70 and secondly the flow rate of the fluid in the fluid circuit.
  • the detector 82 When the detector 82 detects the second bubble 32 located after the sample, the detector 82 triggers a detection signal of a second bubble. This signal can be used to trigger either the evacuation of the second bubble 32, similar to the evacuation of the first bubble, or a change of direction of circulation during the time of reciprocation.
  • FIG. 7 illustrates a second variant of a system for transferring a fluid sample according to the first embodiment of the invention.
  • the same elements are indicated by the same reference signs as in Figure 3A-3C.
  • the system of FIG. 7 further comprises two additional valves 26, 27 disposed respectively on bifurcations 24, 25 of the branch 23 connected to the inlet-outlet 62 of the second valve 60.
  • the additional valves 26, 27 allow selectively orient the analyzed sample either to a container 94, for example a recovery tube, or to another container 95, which serves for example waste collection or trash.
  • valve 26 In a state where it is desired to eliminate the sample analyzed, the valve 26 is closed and the valve 27 is open, so as to orient the fluid sample from the inlet-outlet 62 of the valve 60 to the branch 25, via the valve 27 and thus to the trash container 95. In the state where it is desired to recover the sample analyzed, the valve 26 is open and the valve 27 closed, so as to orient the fluid sample of the input-output 62 of the valve 60 to the branch 24, via the valve 26 and thus to the container
  • FIG. 8 represents a second variant of a system for transferring a fluid sample according to the second embodiment of the invention.
  • the same elements are indicated by the same reference signs as in Figure 4A-4B.
  • the system of FIG. 8 further comprises two additional valves 26, 27 respectively disposed on bifurcations 24, 25 of the branch 23 connected to the inlet-outlet 71 of the valve 70.
  • the additional valves 26, 27 make it possible to orient selectively the sample analyzed either to a container 94, for example a recovery tube, or to another container 95, which serves for example trash.
  • the valve 26 is closed and the valve 27 is open, so as to orient the fluid sample from the inlet-outlet 74 of the valve 70 to the branch 25, via the valve 27 and so to the trash container
  • valve 26 In the state where it is desired to recover the sample analyzed, the valve 26 is open and the valve 27 closed, so as to orient the fluid sample from the inlet-outlet 74 of the valve 70 to the branch 24, via the valve 26 and thus to the container 94, for example a recovery tube.
  • FIG. 9 schematically represents a third variant of a transfer system of a fluid sample according to the first embodiment of the invention, which combines the first and the second variant.
  • the same elements are indicated by the same reference signs as in Figures 3A-3C, 5 and 7.
  • the operation of the various elements is similar to that described in connection with Figures 3A-3C, 5 and 7.
  • Figure 10 schematically shows a third variant of a transfer system of a fluid sample according to the second embodiment of the invention, which combines the first and the second variant.
  • the same elements are indicated by the same reference signs as in FIGS. 4A-4B, 6 and 8.
  • the operation of the various elements is similar to that described with reference to FIGS. 4A-4B, 6 and 8.
  • FIG. 11 shows schematically a complete system for transferring a fluid sample according to one embodiment of the invention.
  • An autoinjector 80 comprises a source microplate 89 having wells, each well containing a sample to be analyzed.
  • a needle 83 can be moved in front of each of the wells of the microplate 89.
  • a two-state injection valve 84, connected to a loop 85, and a pump 86 make it possible to take the samples in the microplate 89.
  • Another pump 87 allows the fluids to be continuously circulated in the fluidic detection circuit.
  • the fluidic detection circuit comprises the fluidic cell 10, and two valves 28, 29 which make it possible to select either a buffer solution tank 98 or a waste receptacle 81.
  • the autoinjector 80 has two main states depending on the position of the valve 84, which is either in the loading position of a sample in the fluid circuit (as illustrated in FIG. 11), or in the position of injection of the sample to the fluid cell 10 (not shown).
  • the pump 86 sucks via the needle 83 along the path leading from the needle 83, valve 84, loop 85, valve 84, towards the container 81.
  • the pump 86 draws a defined volume air bubble when the needle 83 is positioned outside the microplate 89, and then a predefined volume of sample when the needle 83 is positioned in a well of the microplate 89 and Finally, again, a bubble of air.
  • the pump 87 continuously draws a buffer solution from the tank 98, the valve 28 being open and the valve 29 closed. The pump 87 circulates the buffer solution to the fluidic cell 10.
  • the pump 87 can suck up the circulation buffer fluid from the reservoir 98, the valve 28 being open and the valve 29 closed.
  • the pump 87 pushes the buffer fluid through the loop 85 which contains the sample framed by the bubbles, to the fluidic cell 10 along the path 98, 28, 87, 84, 85, 84, branch 13, valve 50, branch 1 1, input-output 1.
  • the sample thus arrives gradually towards the fluidic cell 10.
  • the pump 87 can suck up the fluids coming from the fluidic cell 10 and push them towards the trash container 81, the valve 28 being closed and the valve 29 open, according to the branch path 23, valve 60, branch 12, input-output 2, fluidic cell 10, input-output 1, branch 1 1, valve 50, branch 13, valve 84, loop 85, valve 84 in the direction of the trash receptacle 81.
  • the sample therefore gradually goes back.
  • the alternation of these back and forth during the injection state makes it possible to go back and forth.
  • the pump 86 is stopped.
  • the system and method of the invention can be implemented on existing fluid analysis systems. The adaptation of an analysis system involves only minor modifications.

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Abstract

La présente invention concerne un système de transfert d'un échantillon fluidique comportant, un premier et un deuxième circuits fluidiques reliés respectivement à une première, à une deuxième entrée-sortie (1, 2) d'une cellule fluidique (10), des premiers moyens d'injection (80) configurés pour injecter en série dans le premier circuit fluidique (11, 12, 13) : une solution tampon, un premier volume de fluide de séparation suivi d'un échantillon fluidique puis d'un deuxième volume de fluide de séparation et d'une autre solution tampon. Selon l'invention, le système comporte des premiers moyens d'évacuation disposés sur le premier circuit fluidique à proximité de la première entrée-sortie (1), des deuxièmes moyens d'injection (90, 91) disposés sur le deuxième circuit fluidique (21,22, 23) à proximité de deuxième entrée-sortie (2), et des moyens de circulation bidirectionnels configurés pour faire circuler l'échantillon fluidique suivant deux directions opposées dans la cellule fluidique (10) sans passage de fluide de séparation dans ladite cellule fluidique (10).

Description

Système et procédé de transfert d'un échantillon fluidique
dans une cellule fluidique
Domaine technique auquel se rapporte l'invention
La présente invention concerne un système de transfert d'un échantillon fluidique vers une cellule fluidique en vue de l'analyse de cet échantillon et pour le transfert de cet échantillon fluidique hors de la cellule fluidique, après analyse.
L'invention s'applique en particulier aux appareils de mesure d'interactions biologiques et aux biocapteurs.
Arrière-plan technologique
De manière générale, la technique d'analyse d'échantillons fluidiques la plus utilisée est la chromatographie en phase liquide (HPLC) dans laquelle les échantillons fluidiques sont envoyés vers une colonne.
D'autres systèmes d'analyse d'échantillon fluidique sont munis d'une cellule fluidique configurée pour l'analyse d'interactions entre l'échantillon fluidique et des molécules. Dans ces systèmes, on prélève un échantillon fluidique, en général une petite quantité, on transfère l'échantillon fluidique vers une cellule fluidique où est effectuée une analyse, puis on extrait l'échantillon fluidique de la cellule fluidique.
Dans le présent document on entend par échantillon un échantillon fluidique provenant d'une source liquide (par exemple un liquide physiologique) ou d'une préparation en solution, par exemple par dissolution d'un composant dans un solvant.
De préférence, une cellule fluidique est configurée pour permettre une analyse de l'échantillon par une technique analytique optique. Plus particulièrement, on analyse l'interaction entre un échantillon et une surface de la cellule fluidique par des moyens optiques mettant en œuvre des phénomènes optiques évanescents tels que par exemple : la résonance de plasmons de surface ou SPR (Surface Plasmon Résonance), mais aussi d'autres types de plasmons comme les plasmons localisés (LSPR pour Localized Surface Plasmon Résonance) ou les plasmons longue distance (LRSPR pour Long Range Surface Plasmon Résonance), les miroirs résonants, les guides d'ondes ou les ondes de Bloch de surface (BSW).
De façon avantageuse, la cellule fluidique comporte une biopuce ou un biocapteur comprenant une surface fonctionnalisée pour permettre l'interaction et l'analyse simultanée d'un échantillon sur une matrice de sites d'interaction, les différents sites d'interaction étant dédiés à l'interaction avec différentes molécules ou réactifs particuliers.
Dans un biocapteur, le signal qui mesure l'interaction entre un analyte et le biocapteur, est lié à la concentration de l'échantillon à analyser ainsi qu'à la durée de l'interaction.
Ainsi, dans le cas simple d'une interaction entre un ligand L immobilisé sur une biopuce et d'un analyte A en solution pouvant interagir selon une stœchiométrie de un pour un, la réaction chimique s'écrit : où kass représente la constante de taux d'association de la réaction en M"1 s"1 et kdiss la constante de taux de dissociation de la réaction en s"1.
La réponse R(t) du biocapteur à cette réaction peut se traduire selon l'équation suivante:
R( = [Aj' /gm" - (l - e-(t"-[A^ < )
[A\ + KD
où Rmax représente la réponse de saturation du biocapteur, KD (=¾88/^88) la constante de dissociation de la réaction en M, [Λ] la concentration en analyte de l'échantillon et t le temps.
Plus la concentration de l'échantillon est forte et plus le signal mesuré est important, tant que les éléments de reconnaissance de la biopuce ne sont pas saturés. Plus la durée du passage de l'échantillon dans la cellule fluidique est importante, plus la durée de l'interaction est importante et plus le signal mesuré est important, tant que la réaction de reconnaissance n'a pas atteint son équilibre.
On cherche à améliorer la sensibilité d'un système d'analyse de fluide, par exemple pour l'analyse d'échantillons en faible concentration et/ou en faible quantité. Il existe des solutions pour augmenter le temps de passage d'un échantillon dans une cellule fluidique sans augmenter la consommation dudit échantillon.
Une solution consiste à mettre en œuvre un système de recirculation en circuit fermé, la sortie de la cellule fluidique étant connectée à l'entrée de la cellule fluidique. L'avantage d'une recirculation en circuit fermé, est d'éviter la diffusion de l'échantillon quelle que soit la durée de passage de l'échantillon dans la cellule fluidique. Cependant, le volume d'échantillon en recirculation est égal au volume du circuit fermé. Or, pour certains échantillons, le volume disponible peut être très faible et inférieur au volume du circuit fermé. Pour un autre échantillon, il peut être nécessaire de faire circuler en boucle un volume plus important d'un échantillon faiblement concentré afin que le nombre de molécules ayant interagi sur la biopuce reste négligeable devant la quantité totale de cette molécule dans l'échantillon. Ainsi la concentration de l'échantillon reste constante au fur et à mesure du temps de passage dans la cellule fluidique, par élimination du phénomène de déplétion.
Une autre solution utilise un système de va-et-vient, le sens de circulation de l'échantillon dans la cellule fluidique étant inversé périodiquement : la sortie de la cellule fluidique devient périodiquement l'entrée et vice-versa. Le va-et-vient est compatible avec différents volumes d'échantillon, et différentes concentrations d'échantillon.
Par ailleurs, l'échantillon à analyser comporte généralement une solution et des molécules cibles que l'on cherche à détecter via un biocapteur. En général, l'échantillon à analyser est injecté à la suite d'un liquide de référence, de type solution tampon, comme le PBS (Phosphate Buffer Saline) ou le HBS (HEPES Buffer Solution, avec HEPES pour acide 4- (2-hydroxyéthyl)-1 -pipérazine éthane sulfonique), ne contenant pas de molécules cibles. Durant le transfert de l'échantillon vers la cellule fluidique, l'échantillon a tendance à se diluer par diffusion au contact de la solution tampon, ce qui diminue sa concentration moyenne et donc la réponse du biocapteur.
Des techniques sont couramment utilisées pour limiter la diffusion d'un échantillon lors de son transfert vers une cellule fluidique. En particulier, il est connu de placer de part et d'autre de l'échantillon une bulle de fluide, généralement de l'air, non miscible ni avec l'échantillon ni avec la solution circulant avant et après l'échantillon. L'échantillon se trouve ainsi intercalé ou encadré entre une bulle d'air en amont et une bulle d'air en aval de la cellule fluidique. Chaque bulle d'air sépare l'échantillon d'un liquide de référence qui circule dans la cellule fluidique avant et après le passage de l'échantillon.
Ainsi, le document de brevet JP2006-242912 décrit un système de transfert fluidique capable de fournir une longue durée de réaction, même pour une faible quantité d'échantillon. En particulier, JP2006-242912 décrit un système fluidique configuré pour une recirculation de l'échantillon en circuit fermé, la sortie de la cellule fluidique étant reliée à l'entrée au moyen d'une vanne. Dans une autre variante, JP2006-242912 décrit un système fluidique configuré pour générer un va-et-vient de l'échantillon dans la cellule fluidique. Dans ces deux configurations, il est aussi prévu de séparer l'échantillon à analyser d'une solution tampon à l'aide d'une bulle d'air, afin d'éviter tout mélange entre l'échantillon et la solution tampon. Dans ces dispositifs, les bulles d'air circulent à l'intérieur d'un passage en forme de canal et servent par exemple à déclencher l'inversion du sens de circulation dans un mouvement de va-et-vient.
Dans la cellule fluidique, l'échantillon est analysé au moyen d'une technique analytique optique basée, de façon non exhaustive, sur des phénomènes optiques évanescents comme par exemple la SPR, mais aussi d'autres types de plasmons comme les plasmons localisés (LSPR) ou les plasmons longue distance (LRSPR), les miroirs résonants, ou les ondes de Bloch de surface (BSW).
Dans le document JP2006-242912, qui se réfère au document de brevet JP3294605 pour la structure de l'équipement de mesure SPR, la cellule d'analyse fluidique a une forme de canal, qui présente un rapport de forme, défini comme le rapport entre la largeur et la hauteur, proche de 1 , la largeur étant prise dans le plan de la surface d'interaction, ou surface fonctionnalisée, de la cellule fluidique et suivant la direction transversale de la cellule fluidique et la hauteur de la cellule fluidique étant prise suivant une direction transversale au plan de la surface d'interaction de la cellule fluidique. Ce canal peut être assimilable à un tube. Or un canal n'est pas adapté pour contenir une biopuce. Dans ce document, le système fluidique est utilisé aussi bien pour la fonctionnalisation du canal, c'est-à-dire l'immobilisation des molécules sondes de reconnaissance, que pour l'injection de l'échantillon destiné à être éventuellement reconnu par les molécules sondes. L'arrivée d'une bulle d'air dans un canal ne pose pas de problème car cette bulle remplit la totalité de la section du canal et le liquide de référence pousse cette bulle vers la sortie. De plus, la fonctionnalisation du canal étant réalisée via le système fluidique, permet une fonctionnalisation homogène de tout le canal et donc une hydrophobicité et/ou hydrophilicité constante. Il n'y a donc aucune zone susceptible de piéger une bulle dans ce canal.
Cependant, une cellule fluidique est configurée pour permettre d'immobiliser plusieurs, voire plusieurs dizaines, voire plusieurs centaines de ligands ou éléments de reconnaissance ou sondes différents. A cet effet, la cellule d'analyse fluidique a généralement une forme élargie et présente un facteur de forme très supérieur à 1 , avec par exemple une largeur de plusieurs millimètres et une hauteur de plusieurs dizaines de microns. Ce type de cellule d'analyse fluidique de section élargie est couramment utilisé dans les appareils permettant d'imager une biopuce composée d'une matrice de plots (microarray), chaque plot pouvant contenir une molécule sonde différente immobilisée sur ladite puce.
A titre d'exemple, le document de brevet US 201 1 1 /0052446_A1 décrit différentes cellules fluidiques couplées à des moyens d'injection et d'extraction de fluides.
Dans la suite de ce document, nous désignons par canal une cellule d'analyse fluidique ayant un facteur de forme ~1 et par cellule fluidique uniquement les cellules d'analyse fluidique de facteur de forme »1 .
Dans le cas de l'utilisation d'une cellule fluidique, le fluide (liquide ou gaz) en circulation va passer au dessus de la biopuce et donc être en contact avec, selon les endroits de la biopuce, la chimie de surface ou l'une ou l'autre des différentes molécules sondes immobilisées. Ces différents composés chimiques et/ou biologiques immobilisés sur la surface présentent différentes hydrophobicités. Se forme ainsi une direction privilégiée de passage d'une bulle d'air dans la cellule fluidique. Des zones susceptibles de piéger une partie de la bulle d'air dans la cellule fluidique peuvent aussi se former.
Par exemple, le brevet WO2012/045325 décrit un système de mesure SPR (Surface Plasmon Résonance) et plus particulièrement la mise en place d'un va et vient dans le système fluidique pour augmenter le temps de réaction sans augmenter la consommation en réactifs. WO2012/045325 mentionne que pour faire ce va-et-vient, il est primordial de séparer la solution tampon et l'échantillon par un fluide d'indice de réfraction très différent comme un liquide non miscible ou un gaz comme de l'air. Cette séparation empêche que tampon et échantillon se mélangent par diffusion. Selon ce document WO2012/045325, le passage d'une bulle d'air dans la cellule fluidique est utilisé pour déclencher le début et la fin de la mesure de l'échantillon par détection d'un brusque décalage de résonance induit par le brusque saut d'indice de réfraction entre le milieu liquide et la bulle d'air.
Or, une bulle d'air est susceptible d'adhérer à la surface sensible d'un capteur dans une cellule fluidique et de modifier ses propriétés de surface, en particulier lorsqu'une couche hydrophobe est déposé sur le capteur (voir Handbook of Surface Plasmon Résonance, chapitre 3.3.1 page 46).
Il est connu d'utiliser un dégazeur en ligne pour éviter la formation de bulles, par dégazage de l'échantillon ou de solution tampon dans la cellule fluidique. Il apparaît donc tout aussi important d'éviter qu'une bulle d'air utilisée pour séparer l'échantillon de la solution tampon ne soit piégée à l'intérieur d'une cellule fluidique.
Ainsi, le document de brevet WO03/025547 décrit un système et une méthode permettant d'analyser un échantillon par résonance de plasmons de surface dans une cellule microfluidique, et propose des capillaires et des zones pour piéger une bulle d'air séparant l'échantillon de la solution tampon avant que la bulle d'air rentre dans la cellule fluidique. Plus précisément, le dispositif comporte un circuit fluidique pour amener l'échantillon en solution vers au moins une chambre de réaction pour interagir avec un ou plusieurs réactifs. Le circuit fluidique comporte une ou plusieurs évents pour éliminer les bulles d'air de la cellule fluidique ou du circuit fluidique en amont de la cellule fluidique.
Toutefois, ce dispositif ne permet de faire circuler l'échantillon que dans une direction, et ne permet pas d'effectuer des allers-retours de l'échantillon dans la chambre d'analyse de la cellule fluidique.
Il existe donc un besoin d'un système et d'une méthode permettant d'augmenter la durée d'interaction d'un échantillon fluidique dans une cellule fluidique, tout en évitant la diffusion entre l'échantillon fluidique et un fluide de circulation, tel qu'une solution tampon, et tout en évitant de modifier la surface d'interaction de la cellule fluidique du fait du passage et/ou du piégeage d'une bulle d'air dans la cellule fluidique.
La présente invention se propose donc de résoudre le problème d'augmenter le temps de passage d'un échantillon dans une cellule fluidique, en particulier ayant un facteur de forme très supérieur à 1 , compatible avec différents volumes d'échantillon, sans en augmenter la consommation, et tout en limitant au maximum la diffusion de l'échantillon vers d'autres liquides, tel qu'une solution tampon, pendant le passage de cet échantillon dans le circuit fluidique, et tout en évitant de modifier une surface d'interaction de la cellule fluidique lors du passage d'un fluide de séparation, par exemple une bulle d'air, dans la cellule fluidique.
Objet de l'invention
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des systèmes antérieurs et propose plus précisément un système de transfert d'un échantillon fluidique dans une cellule fluidique, le système fluidique comportant une cellule fluidique ayant une première entrée-sortie disposée en amont de ladite cellule fluidique et une deuxième entrée-sortie disposée en aval de ladite cellule fluidique, un premier circuit fluidique relié à ladite première entrée-sortie et un deuxième circuit fluidique relié à ladite deuxième entrée-sortie, des premiers moyens d'injection reliés au premier circuit fluidique, lesdits premiers moyens d'injection étant configurés pour injecter en série dans le premier circuit fluidique : une solution tampon, un premier volume de fluide de séparation suivi d'un échantillon fluidique puis d'un deuxième volume de fluide de séparation et d'une autre solution tampon, et des moyens de circulation configurés pour faire circuler ledit échantillon fluidique intercalé entre le premier volume de fluide de séparation et le deuxième volume de fluide de séparation dans le premier circuit fluidique en direction de la première entrée-sortie de la cellule fluidique.
Selon l'invention, le système comporte des premiers moyens d'évacuation disposés sur le premier circuit fluidique à proximité de la première entrée-sortie, lesdits premiers moyens d'évacuation étant configurés pour extraire, en amont de la cellule fluidique, ledit premier volume de fluide de séparation et, respectivement, ledit deuxième volume de fluide de séparation, des deuxièmes moyens d'injection disposés sur le deuxième circuit fluidique à proximité de la deuxième entrée-sortie, lesdits deuxièmes moyens d'injection étant configurés pour injecter, en aval de la cellule fluidique, un troisième volume de fluide de séparation entre ladite solution tampon et l'échantillon fluidique et, respectivement, un quatrième volume de fluide de séparation entre l'échantillon fluidique et ladite autre solution tampon, et des moyens de circulation bidirectionnels configurés pour faire circuler l'échantillon fluidique suivant une première direction de circulation allant de ladite première entrée-sortie vers ladite deuxième entrée-sortie ou suivant une deuxième direction de circulation allant de ladite deuxième entrée- sortie vers ladite première entrée-sortie sans passage du premier, deuxième, troisième ou quatrième volume de fluide de séparation dans ladite cellule fluidique.
Le système de l'invention, intégré de part et d'autre de la cellule fluidique, permet de transférer un échantillon fluidique, d'évacuer la première bulle de séparation précédant l'échantillon avant son entrée dans la cellule fluidique et de réinjecter une nouvelle bulle de séparation juste après la sortie de l'échantillon en aval de la cellule fluidique.
Ce système peut être utilisé de la même façon pour ôter et réinjecter la deuxième bulle d'air suivant l'échantillon. Ainsi, chaque extrémité de l'échantillon n'est en contact avec la solution tampon que pendant la durée d'une traversée du circuit fluidique entre les premiers moyens d'évacuation et les deuxièmes moyens d'injection d'une bulle de séparation, et ce quelle que soit la longueur du circuit fluidique en amont de la cellule fluidique et quelle que soit la durée totale de passage d'échantillon dans la cellule fluidique.
La durée de contact entre l'échantillon et la solution tampon et la diffusion induite sont d'autant plus courtes que les premiers moyens d'évacuation et les deuxièmes moyens d'injection sont situés au plus près de la cellule fluidique. Néanmoins, cette durée reste légèrement supérieure à la durée de traversée de l'échantillon à travers la cellule fluidique.
Le système et le procédé de l'invention permettent une circulation en va-et-vient de l'échantillon dans la cellule fluidique pendant le temps nécessaire à l'interaction avec une surface sensible d'un capteur, tout en introduisant une diffusion et donc une dilution de l'échantillon minimales.
De façon avantageuse, le système comporte un dispositif d'analyse optique couplé à la cellule fluidique et configuré pour permettre une analyse optique, par exemple de type SPR, ou LSPR..., de l'échantillon dans la cellule fluidique, ou d'une interaction entre l'échantillon et la surface sensible d'un capteur. Selon un premier mode de réalisation, les premiers moyens d'évacuation comprennent une première vanne ayant au moins un premier port d'entrée-sortie relié fluidiquement à la première entrée-sortie de la cellule fluidique, un deuxième port d'entrée-sortie relié fluidiquement aux premiers moyens d'injection, et un troisième port d'entrée-sortie, ladite première vanne ayant au moins un premier état, dans lequel le premier port d'entrée-sortie de la première vanne est relié au deuxième port d'entrée-sortie de la première vanne et un deuxième état, dans lequel le deuxième port d'entrée-sortie de la première vanne est relié au troisième port d'entrée-sortie de la première vanne.
Selon un aspect particulier du premier mode de réalisation, les deuxièmes moyens d'injection de fluide de séparation comprennent une deuxième vanne ayant au moins un premier port d'entrée-sortie relié fluidiquement à la deuxième entrée-sortie de la cellule fluidique, un deuxième port d'entrée-sortie et un troisième port d'entrée-sortie relié fluidiquement à une source de fluide de séparation, ladite deuxième vanne ayant au moins un premier état, dans lequel le premier port d'entrée-sortie de la deuxième vanne est relié au deuxième port d'entrée-sortie de la deuxième vanne et un deuxième état, dans lequel le deuxième port d'entrée-sortie de la deuxième vanne est relié au troisième port d'entrée-sortie de la deuxième vanne.
Selon un deuxième mode de réalisation, les premiers moyens d'évacuation du fluide de séparation et les deuxièmes moyens d'injection de fluide de séparation comprennent une vanne ayant au moins un premier port d'entrée-sortie relié fluidiquement à la première entrée- sortie de la cellule fluidique, un deuxième port d'entrée-sortie relié fluidiquement à la deuxième entrée-sortie de la cellule fluidique, un troisième port d'entrée-sortie relié aux premiers moyens d'injection, un quatrième port d'entrée-sortie relié fluidiquement à une source de fluide de séparation, un cinquième port d'entrée-sortie et un sixième port d'entrée-sortie, lesdits cinquième et sixième ports d'entrée-sortie étant de préférence reliés fluidiquement à un dispositif d'évacuation ou de récupération, ladite vanne ayant au moins un premier état dans lequel le premier port d'entrée-sortie est relié au troisième port d'entrée-sortie et dans lequel le deuxième port d'entrée-sortie est relié au sixième port d'entrée-sortie, ladite vanne ayant au moins un deuxième état dans lequel le troisième port d'entrée-sortie est relié au cinquième port d'entrée-sortie et/ou dans lequel le quatrième port d'entrée-sortie est relié au sixième port d'entrée-sortie.
Selon une première variante du système de l'invention, le système comprend un détecteur disposé sur le premier circuit fluidique entre les premiers moyens d'injection et les premiers moyens d'évacuation du fluide de séparation, le détecteur étant configuré pour détecter le premier volume de fluide de séparation et/ou le deuxième volume de fluide de séparation.
De façon avantageuse, le détecteur est configuré pour déclencher un signal de détection du premier fluide de séparation, respectivement du deuxième fluide de séparation, et comprenant en outre un compteur configuré pour calculer, à partir du signal de détection du premier fluide de séparation, respectivement du deuxième fluide de séparation, un signal de déclenchement des deuxièmes moyens d'injection pour injecter le troisième volume de fluide de séparation entre ladite solution tampon et l'échantillon fluidique, respectivement, le quatrième volume de fluide de séparation entre l'échantillon fluidique et ladite autre solution tampon.
Selon un aspect particulier de l'invention, le troisième volume de fluide de séparation étant un volume d'air, les deuxièmes moyens d'injection de fluide de séparation comprennent une pompe à air de préférence reliée à un filtre à air, le troisième et le quatrième volume de fluide de séparation étant un volume d'air.
Selon un aspect particulier et avantageux de l'invention, la cellule fluidique a un rapport entre largeur et hauteur de la cellule d'analyse fluidique ou rapport de forme supérieur au rapport de forme du premier et respectivement du deuxième circuit fluidique.
De façon particulièrement avantageuse, la cellule fluidique comporte une biopuce configurée pour l'analyse de l'échantillon fluidique en au moins un site d'analyse, et de préférence en une matrice de sites d'analyse, l'analyse étant de préférence une analyse optique, par exemple de type à résonance de plasmons de surface (SPR), à résonance de plasmons de surface localisés (LSPR), à miroirs résonants, à ondes de Bloch de surface (BSW), à guides d'onde intégrés ou encore à microcavités résonantes (WGM).
Selon un aspect particulier et avantageux de l'invention, le système comporte des moyens de synchronisation configurés pour synchroniser le fonctionnement des premiers moyens d'évacuation du fluide de séparation, des deuxièmes moyens d'injection de fluide de séparation et des moyens de circulation bidirectionnels.
Avantageusement, le système fluidique comporte en outre un réservoir configuré pour recevoir le ou les fluides provenant de la deuxième entrée-sortie de la cellule fluidique.
L'invention concerne aussi un procédé de transfert d'un échantillon fluidique dans un système fluidique, le procédé comportant les étapes suivantes :
- injection en série dans un premier circuit fluidique d'une solution tampon suivi d'un premier volume de fluide de séparation, d'un échantillon fluidique, puis d'un deuxième volume de fluide de séparation et d'une autre solution tampon,
- circulation de l'échantillon fluidique intercalé entre le premier volume de fluide de séparation et le deuxième volume de fluide de séparation dans le premier circuit fluidique en direction de la première entrée-sortie de la cellule fluidique,
- évacuation, à proximité de la première entrée-sortie, du premier volume de fluide de séparation, en amont de la cellule fluidique,
- passage de la solution tampon suivi de l'échantillon fluidique dans la cellule fluidique ; - injection, à proximité de la deuxième entrée-sortie, d'un troisième volume de fluide de séparation entre ladite solution tampon et l'échantillon fluidique en aval de la cellule fluidique, et
- mise en circulation bidirectionnelle de l'échantillon fluidique intercalé entre le deuxième volume de fluide de séparation et le troisième volume de fluide de séparation, suivant une première direction de circulation allant de ladite première entrée-sortie vers ladite deuxième entrée-sortie et/ou suivant une deuxième direction de circulation allant de ladite deuxième entrée-sortie vers ladite première entrée-sortie sans passage du deuxième ou du troisième volume de fluide de séparation dans ladite cellule fluidique ;
- évacuation, à proximité de la première entrée-sortie, du deuxième volume de fluide de séparation, en amont de la cellule fluidique,
- passage de l'échantillon fluidique dans la cellule fluidique suivi de l'autre solution tampon à travers la cellule fluidique de la première entrée-sortie vers la deuxième entrée-sortie ;
- injection, à proximité de la deuxième entrée-sortie, d'un quatrième volume de fluide de séparation entre l'échantillon fluidique et l'autre solution tampon en aval de la cellule fluidique.
Selon un aspect particulier et avantageux, le procédé de transfert d'un échantillon fluidique dans un système fluidique, comprend en outre les étapes suivantes :
- Détection, en amont de la cellule fluidique, du premier volume de fluide de séparation;
- Déclenchement, à partir du signal de détection du premier volume de fluide de séparation, d'un compteur configuré pour calculer un signal de déclenchement des deuxièmes moyens d'injection de manière à injecter le troisième volume de fluide de séparation entre ladite solution tampon et l'échantillon fluidique en aval de la cellule fluidique.
Selon un autre aspect particulier et avantageux, le procédé de transfert d'un échantillon fluidique dans un système fluidique, comprend en outre les étapes suivantes :
- Détection, en amont de la cellule fluidique, du deuxième volume de fluide de séparation;
- Déclenchement, à partir du signal de détection du deuxième volume de fluide de séparation, d'un compteur configuré pour calculer un signal de déclenchement des deuxièmes moyens d'injection de manière à injecter le quatrième volume de fluide de séparation entre l'échantillon fluidique et ladite autre solution tampon en aval de la cellule fluidique.
La présente invention concerne également les caractéristiques qui ressortiront au cours de la description qui va suivre et qui devront être considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles.
Cette description donnée à titre d'exemple non limitatif fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée en référence aux dessins annexés sur lesquels : - les figures 1 A-1 F représentent schématiquement les principale étapes d'un exemple de procédé de transfert selon l'invention ;
- la figure 2 illustre un exemple de simulation numérique de cinétique d'interaction d'un échantillon avec un élément de reconnaissance immobilisé sur la puce et dirigé contre un des constituants de l'échantillon ;
- les figures 3A-3C représentent schématiquement un système de transfert d'un échantillon fluidique selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- les figures 4A-4B représentent schématiquement un système de transfert d'un échantillon fluidique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 5 représente schématiquement une première variante d'un système de transfert d'un échantillon fluidique selon le premier mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 6 représente schématiquement une première variante d'un système de transfert d'un échantillon fluidique selon le deuxième mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 7 représente schématiquement une deuxième variante d'un système de transfert d'un échantillon fluidique selon le premier mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 8 représente schématiquement une deuxième variante d'un système de transfert d'un échantillon fluidique selon le deuxième mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 9 représente schématiquement une troisième variante d'un système de transfert d'un échantillon fluidique selon le premier mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 10 représente schématiquement une troisième variante d'un système de transfert d'un échantillon fluidique selon le deuxième mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 1 1 représente schématiquement un système complet de transfert d'un échantillon fluidique selon un mode de réalisation de l'invention.
Les figures 1 A-1 F illustrent schématiquement le principe d'un système selon un mode de réalisation de l'invention et les principales étapes du procédé de transfert.
Systèmes et procédés
Sur les figures 1 A-1 F, on a représenté une cellule fluidique 10 destinée à recevoir un échantillon sous forme liquide ou dispersé en solution que l'on souhaite analyser. Les figures 1 - A à 1 -F représentent schématiquement une cellule fluidique 10 en vue de dessus. Dans le plan des figures 1 -A à 1 -F, cette cellule fluidique 10 a une forme générale hexagonale, ou carrée, ou rectangulaire, ou autre. Dans un plan transverse au plan des figures 1 -A à 1 -F, la cellule fluidique 10 a une section de forme rectangulaire et allongée. La cellule fluidique 10 comporte une première entrée-sortie 1 disposée en amont de la cellule fluidique 10 et une deuxième entrée-sortie 2 disposée en aval de ladite cellule fluidique 10. Les deux entrées-sorties 1 ,2 sont par exemple disposées aux sommets opposés d'un hexagone. La première entrée-sortie 1 est reliée fluidiquement à un premier circuit fluidique, dont on a représenté deux branches 12 et 13. De même, la deuxième entrée-sortie 2 est reliée fluidiquement à un deuxième circuit fluidique, dont on a représenté deux branches 22 et 23. Les branches 12 et 13 sont par exemple constituées de tubes en métal ou en matériau polymère. La cellule fluidique 10 est en général couplée à un système d'analyse, par exemple d'analyse optique, de type SPR, LSPR, LRSPR ou BSW... De façon avantageuse, la cellule fluidique se présente sous la forme d'une cuvette, adaptée pour recevoir un échantillon fluidique. A titre d'exemple, la cellule fluidique peut être refermée de manière étanche par une interface optique de couplage sur laquelle est incident un faisceau optique, de manière à mesurer les interactions entre ce faisceau optique et l'échantillon fluidique. De façon particulièrement avantageuse, l'interface de couplage optique comporte un biocapteur ou une biopuce sur la surface en contact avec l'échantillon fluidique. Une biopuce comporte en général différentes molécules immobilisées sur une surface et disposées en matrice. Pour permettre d'immobiliser une grande quantité de ligands, ou d'éléments de reconnaissance ou de sondes différents, la cellule fluidique 10 présente préférentiellement un facteur de forme »1 , typiquement avec une largeur de plusieurs millimètres et une hauteur de quelques dizaines de microns.
De manière générale, un système d'injection et de circulation, tel qu'un auto-injecteur, décrit de manière détaillée en lien avec la figure 1 1 , prélève un échantillon fluidique 30 et l'injecte dans une branche 13 du premier circuit fluidique. Le système d'injection et de circulation fait avancer l'échantillon fluidique jusque dans la cellule fluidique où il interagit avec une surface pour être analysé. L'échantillon fluidique 30 est ensuite transféré vers le deuxième circuit fluidique pour être évacué ou collecté. La direction de circulation dans le circuit fluidique est indiquée par une flèche sur les figures 1 A, 1 -B, 1 -C, 1 -E et 1 -F. Pour illustrer une circulation en va-et-vient, on a représenté deux flèches de direction opposées sur la figure 1 -D.
En général, l'auto-injecteur fait d'abord circuler un liquide de référence 35, ou solution tampon, contenant généralement un solvant, comme l'eau, ou de l'eau et des sels, par exemple du PBS ou du HBS, à travers le circuit fluidique 13, 23 et la cellule fluidique 10. Contrairement à l'échantillon fluidique 30 que l'on cherche à analyser via le biocapteur, la solution tampon 35 ne contient pas de molécules cibles. La solution tampon 35 permet de maintenir propre le circuit fluidique 13, 23 et la cellule fluidique 10, et évite toute contamination du biocapteur avant l'entrée de l'échantillon fluidique 30 dans la cellule fluidique 10. Le signal mesuré pendant le passage de la solution tampon 35, avant l'échantillon, sert de signal de référence. Le signal mesuré pendant le passage de la solution tampon 36 après l'échantillon sert à mesurer la dissociation, c'est à dire la vitesse de séparation entre les sondes et les cibles.
Pour éviter une dilution de l'échantillon fluidique 30 dans la solution tampon 35 lors de son transfert vers la cellule fluidique 10, l'auto-injecteur insère, juste avant et juste après l'échantillon fluidique 30, une bulle de fluide de séparation. Le fluide de séparation est sélectionné pour être non miscible ni avec l'échantillon fluidique 30 ni avec la solution tampon. Le fluide de séparation est généralement de l'air ou un gaz inerte comme de l'azote ou de l'argon.
Ainsi, on observe sur la figure 1 -A le passage d'une solution tampon 35 à travers la cellule fluidique 10, de la première entrée-sortie 1 vers la deuxième entrée-sortie 2, en direction de la branche 23 du deuxième circuit fluidique. Une première bulle d'air 31 sépare la solution tampon 35 de l'échantillon 30. La première bulle d'air 31 et l'échantillon fluidique 30 circulent dans la branche 13 du premier circuit fluidique en direction de la première entrée-sortie de la cellule fluidique 10. Une deuxième bulle d'air 32 sépare l'échantillon 30 de la solution tampon 36 injectée à la suite de l'échantillon dans le premier circuit fluidique (voir fig. 1 -C et 1 -D). Ainsi, l'échantillon 30 circule dans la branche 13 du premier circuit fluidique en amont de la cellule fluidique 10, l'échantillon 30 étant intercalé entre la première bulle d'air 31 et la deuxième bulle d'air 32.
Sur la figure 1 -A, la branche 12 du premier circuit fluidique et, respectivement la branche 22, du deuxième circuit fluidique, sont hermétiquement fermées par une vanne 41 , respectivement 42.
L'échantillon 30 précédé de la première bulle d'air 31 est injecté jusqu'à proximité de la première entrée-sortie 1 de la cellule fluidique 10.
Sur la figure 1 -B, la vanne 41 sur la branche 12 du premier circuit fluidique est ouverte et une vanne 43 ferme hermétiquement le circuit entre la branche 13 et la première entrée- sortie 1 de la cellule fluidique 10. L'auto-injecteur induit une circulation de la première bulle d'air 31 vers la branche 12 du premier circuit fluidique. Dans la cellule fluidique 10, la circulation de la solution tampon 35 est stoppée. Ainsi, la première bulle d'air 31 est évacuée avant d'entrer dans la cellule fluidique 10. En effet une bulle d'air entrant dans la cellule fluidique 10 est susceptible de se fixer et de modifier l'interface de contact entre l'échantillon à analyser 30 et la surface d'interaction, par exemple d'un biocapteur. De plus, il est en général difficile d'évacuer une bulle d'air piégée dans la cellule fluidique 10. Dès que la première bulle d'air 31 est extraite via la branche 12 du premier circuit fluidique, on referme la vanne 41 (voir fig. 1 -C) et on ouvre à nouveau la vanne 43, pour limiter une perte de volume de l'échantillon fluidique 30 à analyser. L'auto-injecteur induit alors une circulation de l'échantillon fluidique 30 vers la cellule fluidique.
Pendant l'injection de l'échantillon fluidique 30 depuis la première entrée-sortie 1 jusque la deuxième entrée-sortie, aucun fluide de séparation ne sépare l'échantillon fluidique 30 de la solution tampon 35 qui a déjà traversé la cellule fluidique. Cependant, cette étape sans fluide de séparation est limitée à la durée d'un passage de l'échantillon dans la cellule 10 et la dilution de l'échantillon qui en résulte est généralement très faible.
Sur la figure 1 -C, la solution tampon 35 est sortie de la cellule fluidique 10 et l'échantillon 30 atteint la deuxième entrée-sortie 2 de la cellule fluidique 10. On ferme une vanne 44 à proximité de la deuxième entrée-sortie 2 et on ouvre une vanne 42 sur une branche 22 du deuxième circuit fluidique. Dans la cellule fluidique 10, la circulation de l'échantillon 30 est stoppée. On insère une nouvelle bulle d'air 33 à l'interface entre l'échantillon 30 et la solution tampon 35. La nouvelle bulle d'air 33 est insérée à l'extérieur de la cellule fluidique 10. Le système d'injection induit une circulation de la nouvelle bulle d'air 33 et de la solution tampon 35 vers la branche 23 du deuxième circuit fluidique. Une deuxième bulle d'air 32 sépare l'échantillon 30 d'un autre fluide de séparation 36, qui est généralement de même nature que le premier fluide de séparation 35. La deuxième bulle d'air 32 et l'autre fluide de séparation 36 sont situés sur la branche 13 du premier circuit fluidique en amont de la première entrée-sortie 1 de la cellule fluidique 10.
Ainsi, on obtient, sur la figure 1 -D, un échantillon fluidique 30 qui remplit la cellule fluidique 10, l'échantillon fluidique 30 étant intercalé entre deux bulles d'air 33, 32 le séparant de la solution tampon 35, 36, sans qu'aucune bulle d'air n'ait été injectée dans la cellule fluidique 10. Une bulle d'air 32 est située sur la branche 13 du premier circuit fluidique en amont de la première entrée-sortie 1 de la cellule fluidique 10. Et une autre bulle d'air 33 est située sur la branche 23 du deuxième circuit fluidique en aval de la première entrée-sortie 1 de la cellule fluidique 10. De façon avantageuse, l'auto-injecteur induit une circulation bidirectionnelle alternée, autrement dit une circulation en va-et-vient, de l'échantillon 30 dans la cellule fluidique 10, les deux bulles d'air 32, 33 qui encadrent l'échantillon restant en dehors de la cellule fluidique 10.
De préférence, l'échantillon fluidique 30 a un volume supérieur au volume intérieur de la cellule fluidique 10. Le volume de l'échantillon fluidique est déterminé de manière à ce que le déplacement de l'échantillon induit par un mouvement de va-et-vient soit interrompu avant l'entrée de la bulle d'air 32 via la première entrée-sortie 1 et avant l'entrée de la bulle d'air 33 via la deuxième entrée-sortie 2.
La circulation en va-et-vient permet d'augmenter la durée d'interaction et la probabilité d'interaction entre l'échantillon fluidique 30 et la surface d'un biocapteur dans la cellule fluidique.
Pendant la circulation en va-et-vient, l'échantillon est séparé de la solution tampon 35, 36 à ses deux extrémités, ce qui permet d'éviter toute dilution de l'échantillon pendant le va-et- vient.
Les figures 1 -E et 1 -F illustrent l'extraction de l'échantillon 30 hors de la cellule fluidique 10. L'auto-injecteur induit une circulation de l'échantillon 30 de la première entrée-sortie 1 vers la deuxième entrée-sortie 2 de la cellule fluidique 10. Lorsque la bulle d'air 32, qui sépare l'échantillon de la solution tampon 36 dans le premier circuit fluidique, approche de la première entrée-sortie 1 de la cellule fluidique 10, on ferme la vanne 43 et on ouvre la vanne 41 vers la branche 12. L'auto-injecteur pousse ainsi la bulle d'air 32 vers la branche 12 du premier circuit fluidique. Ainsi, la bulle d'air 32 est évacuée avant d'entrer dans la cellule fluidique 10. Dans la cellule fluidique 10, la circulation de l'échantillon 30 est stoppée.
Dès que la bulle d'air 32 est extraite via la branche 12 du premier circuit fluidique, on referme la vanne 41 et on ouvre la vanne 43. L'auto-injecteur induit de nouveau une circulation de l'échantillon fluidique 30 et de la solution tampon 36 à travers la cellule fluidique 10 de l'entrée-sortie 1 vers l'entrée-sortie 2.
Pendant l'extraction de l'échantillon fluidique 30 hors de la cellule fluidique, après évacuation de la bulle d'air 32, aucun fluide de séparation ne sépare l'échantillon fluidique 30 de la solution tampon 36. Cependant, cette étape est limitée à la durée d'un passage de l'échantillon dans la cellule 10 et la dilution de l'échantillon qui en résulte est généralement très faible.
Sur la figure 1 -F, l'échantillon 30 est extrait de la cellule fluidique 10 et la solution tampon 36 atteint la deuxième entrée-sortie 2 de la cellule fluidique 10. On ferme la vanne 44 à proximité de la deuxième entrée-sortie 2 et on ouvre la vanne 42 sur la branche 22 du deuxième circuit fluidique. Dans la cellule fluidique 10, la circulation de la solution tampon 36 est stoppée. On insère une nouvelle bulle d'air 34 à l'interface entre l'échantillon 30 et la solution tampon 36. Ainsi, une bulle d'air 34 sépare l'échantillon 30 du fluide de séparation 36, cette nouvelle bulle d'air 34 étant insérée à l'extérieur de la cellule fluidique 10. Le système d'injection induit une circulation de la nouvelle bulle d'air 34 et de l'échantillon 30 vers la branche 23 du deuxième circuit fluidique. La bulle d'air 34 est injectée sur la branche 23 du deuxième circuit fluidique en aval de la deuxième entrée-sortie 2 de la cellule fluidique 10. Sur le deuxième circuit fluidique, l'échantillon 30 circule donc de nouveau encadré par deux bulles d'air 33, 34. L'échantillon 30 peut ensuite être collecté pour d'autres analyses, sans avoir subi de dilution importante dans la solution tampon 35 ou 36.
Ainsi, au cours des étapes 1 -A à 1 -F aucune des bulles de séparation 31 , 32, 33, 34 n'a été injectée dans la cellule fluidique 30. Néanmoins, pendant toute la durée de l'étape de circulation en va-et-vient, le système et le procédé permettent une circulation en va-et-vient de l'échantillon 30 dans la cellule fluidique, l'échantillon restant séparé de la solution tampon 35, 36 par une bulle d'air 32, 33 disposée respectivement à chacune de ses extrémités, comme illustré sur la figure 1 -D.
Dans un exemple d'application, l'opérateur ne dispose que de 500 μ\- d'un échantillon biologique comprenant une molécule cible à une concentration de 500 pM. Un biocapteur est fonctionnalisé avec une molécule de reconnaissance présentant une affinité Kd=50nM avec la molécule cible (ka=1 -104 M" s"1 et kd=5-10"4 s"1). La cinétique d'interaction selon un modèle stœchiométrique simple 1 :1 suit en général une courbe telle qu'indiquée sur la figure 2, avec une phase croissante en fonction du temps jusqu'à atteindre l'équilibre. La phase décroissante de la courbe sur la figure 2 correspond à la phase de dissociation : après que la fin de l'échantillon est passée dans la cellule fluidique (ici à t=9000s), la solution tampon 36 circule à nouveau dans la cellule fluidique. La concentration en analyte passe donc à 0, ce qui déplace l'équilibre. Les molécules reconnues vont donc progressivement se détacher à un rythme plus ou moins soutenu.
Dans un système où la circulation de l'échantillon dans la cellule fluidique est unidirectionnelle, et pour un débit de circulation de 100μΙ_Ληίη, la durée d'interaction de l'échantillon est alors limitée à 300 s au maximum, ce qui ne permet pas d'atteindre l'équilibre de la réaction, mais seulement environ 10 % de la valeur maximum sur la figure 2.
Au contraire, avec le même échantillon et le système et le procédé de l'invention, une circulation bidirectionnelle de l'échantillon pendant une quinzaine de va-et-vient dans la cellule fluidique permet d'atteindre une durée totale d'interaction de 2h30, et l'équilibre de la réaction. On obtient ainsi une réponse finale 10 fois plus importante qu'avec un système fluidique dans lequel la circulation est monodirectionnelle, bien que la quantité totale d'échantillon disponible soit extrêmement limitée. Pendant les 15 va-et-vient, l'échantillon reste séparé de la solution tampon, ce qui évite toute dilution de l'échantillon pendant ces nombreux va-et-vient.
Le système et le procédé décrits en lien avec les figures 1 -A à 1 -F peuvent être entièrement automatisés.
Les figures 3A-3C représentent un système de transfert d'un échantillon fluidique selon un premier mode de réalisation de l'invention.
Le système des figures 3A-3C comporte un auto-injecteur 80, une cellule fluidique 10, une pompe à air 91 munie d'un filtre à air 90. La première entrée-sortie 1 de la cellule fluidique 10 est reliée à une première branche 1 1 du premier circuit fluidique. La deuxième entrée-sortie 2 de la cellule fluidique 10 est reliée à une première branche 21 du deuxième circuit fluidique. Une première vanne 50 est disposée sur le premier circuit fluidique à proximité de la première entrée-sortie 1 . Avantageusement, la première vanne 50 comporte au moins une entrée 52 et deux sorties 51 , 53. L'entrée 52 de la première vanne 50 est reliée par une branche 13 à l'auto- injecteur 80. La sortie 51 de la première vanne 50 est reliée par la branche 1 1 à la première entrée-sortie 1 de la cellule fluidique 10. La sortie 53 de la première vanne 50 est reliée par une branche 12 à un récipient 81 , qui sert par exemple de collecteur de déchets. Une deuxième vanne 60 est disposée sur le deuxième circuit fluidique à proximité de la deuxième entrée-sortie 2 de la cellule fluidique. Avantageusement, la deuxième vanne 60 comporte au moins deux entrées 61 , 63 et une sortie 62. L'entrée 61 de la deuxième vanne 60 est reliée par une branche 21 à la deuxième entrée-sortie 2 de la cellule fluidique 10. L'entrée 63 de la deuxième vanne 60 est reliée par la branche 22 à la pompe à air 91 . La sortie 62 de la deuxième vanne 60 est reliée par une branche 23 à un récipient 93, qui sert par exemple de collecteur pour récupérer l'échantillon après analyse ou de poubelle.
Sur la figure 3-A, l'entrée 52 et la sortie 51 de la première vanne 50 sont reliées fluidiquement. La sortie 53 de la première vanne 50 n'est pas reliée à l'entrée 52, si bien que la branche 12 est isolée du premier circuit fluidique. Sur le deuxième circuit fluidique, l'entrée 61 et la sortie 62 de la deuxième vanne 60 sont reliées fluidiquement. L'entrée 63 de la deuxième vanne 60 n'est pas reliée à la sortie 62, si bien que la branche 22 est isolée du deuxième circuit fluidique. L'auto-injecteur 80 permet d'injecter de façon automatisée dans la branche 13 du premier circuit fluidique un échantillon encadré de deux bulles d'air. L'auto-injecteur 80 peut ensuite faire circuler l'échantillon entre deux bulles d'air dans la direction allant de l'auto- injecteur 80 vers le récipient 93 ou dans la direction opposée.
La figure 3-A permet d'illustrer l'étape d'injection de l'échantillon dans la cellule fluidique, ou l'étape de va-et-vient de l'échantillon dans la cellule fluidique, ou encore l'étape d'extraction de l'échantillon hors de la cellule fluidique après analyse. Sur la figure 3-B, on a commuté la première vanne 50, la deuxième vanne étant dans la même position que sur la figure 3-A. Sur le premier circuit fluidique, l'entrée 52 et la sortie 53 de la première vanne 50 sont reliées fluidiquement. La sortie 51 de la première vanne 50 n'est pas reliée à l'entrée 52, si bien que la branche 1 1 est isolée du premier circuit fluidique. L'auto- injecteur 80 dirige le fluide via les branches 13 et 12 vers le récipient 81 .
La figure 3-B représente la configuration d'un système pour extraire une bulle d'air juste avant que cette bulle entre dans la cellule fluidique par la première entrée-sortie 1 . La figure 3- B illustre l'étape d'extraction d'une bulle d'air 31 qui précède l'échantillon à analyser, juste avant que l'échantillon 30 entre dans la cellule fluidique. La figure 3-B illustre aussi l'étape d'extraction d'une bulle d'air 32 qui suit l'échantillon, lors de l'étape d'extraction de l'échantillon hors de la cellule fluidique.
Sur la figure 3-C, on a commuté la première vanne 50 et deuxième vanne 60 par rapport à la figure 3-B. La première vanne 50 est dans la même position que sur la figure 3-A. Sur le deuxième circuit fluidique, l'entrée 63 et la sortie 62 de la deuxième vanne 60 sont reliées fluidiquement. L'entrée 61 de la deuxième vanne 60 n'est pas reliée à la sortie 62, si bien que la branche 21 est isolée du deuxième circuit fluidique. La pompe à air 91 induit une circulation fluidique via les branches 22 et 23 vers le récipient 93.
La figure 3-C représente la configuration d'un système pour insérer une bulle d'air juste après la deuxième entrée-sortie 2 de la cellule fluidique. La figure 3-C illustre l'étape d'injection d'une bulle d'air 33 qui précède l'échantillon à analyser, lorsque l'échantillon 30 est dans la cellule fluidique 10. La figure 3-C illustre aussi l'étape d'injection d'une bulle d'air 34 qui suit l'échantillon, juste après l'étape d'extraction de l'échantillon hors de la cellule fluidique.
Un procédé de transfert d'un échantillon fluidique dans un système selon le premier mode de réalisation comporte les étapes suivantes :
a) l'autoinjecteur 80 prélève une bulle d'air 32,
b) l'autoinjecteur 80 prélève l'échantillon 30,
c) l'autoinjecteur 80 prélève une autre bulle d'air 31 ,
d) l'autoinjecteur 80 injecte dans le premier circuit fluidique l'échantillon 30 intercalé entre les deux bulles d'air 31 , 32, par exemple dans l'ordre 31 -30-32,
f) l'autoinjecteur met en mouvement les fluides dans le premier circuit fluidique vers la cellule fluidique 10 et en direction du récipient 93,
e) commutation de la première vanne 50 d'évacuation des bulles vers le récipient 81 ,, juste avant l'arrivée de la première bulle 31 au niveau de la première vanne 50,
f) évacuation de la première bulle 31 vers le récipient 81 , de préférence avec une marge de sécurité, en incluant un peu de solution tampon 35 située juste avant la première bulle 31 , la première bulle 31 et un faible volume d'échantillon 30 juste après la première bulle 31 ,
g) commutation de la première vanne 50 d'évacuation des bulles vers la cellule fluidique
10,
h) arrivée du début de l'échantillon 30 dans la cellule fluidique 10, i) commutation de la deuxième vanne 60 de réinjection des bulles, juste avant l'arrivée du début de l'échantillon 30 au niveau de cette deuxième vanne 60, qui passe alors de l'entrée cellule fluidique 10 à l'entrée pompe à air 91 ,
j) mise en marche de la pompe à air 91 pour générer une bulle d'air 33 et injection de cette bulle d'air 33 dans le deuxième circuit fluidique entre la deuxième vanne 60 et le récipient 93.
k) basculement de la deuxième vanne 60 de réinjection des bulles vers la deuxième entrée-sortie de la cellule fluidique 10 pour que l'échantillon 30 soit précédé de la bulle 33,
I) inversion du sens de circulation des fluides dans le circuit fluidique juste avant l'arrivée de la deuxième bulle 32 au niveau de la première vanne 50 d'évacuation des bulles, l'échantillon 30 circulant dans le sens du récipient 93 vers la cellule fluidique 10 et l'autoinjecteur 80 ;
m) inversion du sens de circulation des fluides dans le circuit fluidique, juste avant l'arrivée de la bulle 33 au niveau de la deuxième vanne 60 de réinjection des bulles, l'échantillon 30 circule alors dans le sens de l'autoinjecteur 80 vers la cellule fluidique 10 et le récipient 93 ;
n) répétition des deux étapes précédentes un nombre de fois suffisant pour atteindre la durée d'interaction requise, c'est-à-dire de nombre de passages de l'échantillon dans la cellule fluidique,
o) commutation de la première vanne 50 d'évacuation des bulles, juste avant l'arrivée de la deuxième bulle 32 au niveau de la première vanne 50 vers la poubelle 81 ,
p) évacuation vers la poubelle 81 de la deuxième bulle 32, de préférence avec une marge de sécurité, en incluant un faible volume d'échantillon 30 juste avant la bulle 32, la bulle
32 et un peu de solution tampon 36 situé juste après la bulle 32,
q) commutation de la première vanne 50 d'évacuation des bulles vers la cellule fluidique
10,
r) fin du passage de l'échantillon 30 dans la cellule fluidique 10,
s) commutation de la deuxième vanne 60 de réinjection des bulles, juste avant l'arrivée de la fin de l'échantillon 30 au niveau de cette vanne 60, qui passe alors de la deuxième entrée-sortie 2 de la cellule fluidique 10 à l'entrée pompe à air 91 ,
t) mise en marche de la pompe à air 91 pour générer une bulle d'air 34 et l'introduire dans le deuxième circuit fluidique entre la vanne 60 de génération des bulles et le récipient 93, u) basculement de la deuxième vanne 60 de réinjection des bulles vers la deuxième entrée-sortie 2 de la cellule fluidique 10 pour que l'échantillon 30 soit suivi de la bulle 34.
En variante, l'étape j) est remplacée par l'étape suivante :
j') mise en marche de la pompe à air 91 pour injecter de l'air dans le circuit fluidique entre la deuxième vanne 60 de génération des bulles et le récipient 93, ce qui équivaut à la génération d'une bulle 33. Les figures 4A-4B représentent un système de transfert d'un échantillon fluidique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Les mêmes éléments sont indiqués par les mêmes signes de référence que sur les figures 3A-3C. La première vanne 50 et la deuxième vanne 60 sont ici remplacées par une seule vanne 70 ayant six entrée-sorties 71 , 72, 73, 74, 75, 76. L'entrée-sortie 71 est reliée fluidiquement par une branche 1 1 à la première entrée- sortie 1 de la cellule fluidique 10 ; l'entrée-sortie 72 est reliée fluidiquement par une branche 21 à la deuxième entrée-sortie 2 de la cellule fluidique 10 ; l'entrée-sortie 73 est reliée fluidiquement par une branche 13 à l'auto-injecteur 80 ; l'entrée-sortie 75 est reliée fluidiquement par une branche 12 à un récipient collecteur 81 ; l'entrée-sortie 74 est reliée fluidiquement par une branche 23 à un autre récipient collecteur 93 ; l'entrée-sortie 76 est reliée fluidiquement par une branche 22 à une pompe à air 91 et un filtre à air 90.
La vanne 70 est de préférence une vanne à deux états de fonctionnement.
La figure 4-A illustre la configuration du système de transfert d'un échantillon fluidique, la vanne 70 étant dans un premier état. Dans le premier état, l'entrée-sortie 73 est reliée fluidiquement à l'entrée-sortie 71 . Ainsi, le fluide en provenance de l'autoinjecteur 80, connecté sur l'entrée-sortie 73, peut être dirigé vers l'entrée 1 de la cellule fluidique 10 connectée sur l'entrée-sortie 71 . D'autre part, dans le premier état, l'entrée-sortie 72 est reliée fluidiquement à l'entrée-sortie 74. Ainsi, le fluide en provenance de la cellule fluidique 10, connecté sur la sortie 2 de la cellule fluidique 10, peut être dirigé vers le récipient collecteur 93 connecté sur l'entrée- sortie 74. La figure 4A représente le circuit fluidique dans son état principal, ou premier état, pendant le passage de l'échantillon dans la cellule fluidique 10. Dans ce premier état, l'autoinjecteur 80 peut soit pousser l'échantillon vers le récipient 93 le long du chemin formé par : la branche 13, l'entrée-sortie 73, l'entrée-sortie 71 , la branche 1 1 , l'entrée-sortie 1 , la cellule fluidique 10, l'entrée-sortie 2, la branche 21 , l'entrée-sortie 72, l'entrée-sortie 74 et la branche 23. Dans ce premier état, l'autoinjecteur 80 peut aussi aspirer l'échantillon selon le chemin inverse. L'auto-injecteur 80 peut donc impulser une circulation de l'échantillon fluidique en aller et retour, autrement dit en va-et-vient.
Les entrées-sorties 75 et 76 de la vanne V3 étant connectées, il est possible d'envoyer de l'air vers le récipient 81 le long du chemin allant du filtre à air 90, via la pompe 91 , la branche 22, puis à l'entrée-sortie 76, l'entrée-sortie 75, la branche 12, jusqu'au récipient 81 . Cet envoi d'air directement vers le récipient 81 ne constitue pas une étape de la méthode de l'invention. Dans le premier état de la vanne 70, il est préférable d'éteindre la pompe à air 91 .
En résumé, la figure 4-A illustre le fonctionnement du système selon le deuxième mode de réalisation, lors de l'étape d'injection de l'échantillon dans la cellule fluidique, lors de l'étape d'expulsion de l'échantillon hors de la cellule fluidique, ou lors d'une circulation en va-et-vient de l'échantillon dans la cellule fluidique.
La figure 4-B illustre la configuration du système de transfert d'un échantillon fluidique, la vanne 70 étant dans un deuxième état. Dans le deuxième état, l'entrée-sortie 73 est reliée fluidiquement à l'entrée-sortie 75. Dans le deuxième état, le fluide en provenance de l'autoinjecteur 80 peut être dirigé vers le récipient collecteur 81 connecté sur l'entrée-sortie 75 (fig. 4-B). Ainsi, une bulle d'air 31 , ou 32, en provenance de l'autoinjecteur 80, connecté sur l'entrée-sortie 73, peut être dirigée vers le récipient collecteur 81 connecté sur l'entrée-sortie 75. D'autre part, dans le deuxième état, l'entrée-sortie 74 est reliée fluidiquement à l'entrée- sortie 76. Ainsi, une bulle d'air 33, ou 34, en provenance de la pompe à air 91 , connectée sur l'entrée-sortie 76, peut être dirigée vers la branche 23 du circuit fluidique connectée sur l'entrée-sortie 74. La figure 4-B illustre le fonctionnement du système selon le deuxième mode de réalisation, lors de l'étape d'extraction d'une bulle d'air, en amont de la cellule fluidique ou lors de l'étape d'injection d'une bulle d'air 33, ou 34, en aval de la cellule fluidique.
La figure 4B représente le circuit fluidique dans un deuxième état qui permet la manipulation des bulles autour de la cellule fluidique 10. Dans ce deuxième état, si nous voulons évacuer une bulle d'air (31 ou 32) en amont de la cellule fluidique 10, l'autoinjecteur 80 peut pousser le fluide et en particulier une bulle d'air en direction du récipient 81 le long du chemin allant de la branche 13, à l'entrée-sortie 73, l'entrée-sortie 75, la branche 12, vers le récipient 81 , pendant que la pompe à air 91 est stoppée pour ne pas injecter d'autre bulle d'air de façon non désirée. Par contre, si nous voulons réinjecter une bulle d'air (33 ou 34) en aval de la cellule fluidique 10, la pompe à air 91 peut alors être mise en marche. La pompe à air 91 aspire de l'air via le filtre 90 et pousse l'air aspiré vers le récipient 93 le long du chemin allant de la branche 22, à l'entrée-sortie 76, l'entrée-sortie 74, et la branche 23, en direction du récipient 93, pendant que l'autoinjecteur 80 cesse de pousser les fluides pour éviter de les envoyer directement vers le récipient 81 sans passer par la cellule fluidique 10.
Le deuxième mode de réalisation présente l'avantage d'utiliser une seule vanne au lieu de deux vannes et donc d'être plus compact et moins coûteux.
Ainsi, dans le deuxième mode de réalisation, la vanne 70 étant dans le deuxième état, l'entrée-sortie 71 est reliée fluidiquement à l'entrée-sortie 72. Dans une variante, en insérant une pompe supplémentaire sur la branche 1 1 ou 21 , on peut faire circuler l'échantillon dans la cellule fluidique en circuit fermé, de la première entrée-sortie 1 de la cellule fluidique à la deuxième entrée-sortie 2 de la cellule fluidique en passant par les branches 1 1 et 12 et les entrée-sorties 71 , 72 de la vanne 70. Des moyens additionnels de circulation fluidique sont disposés de manière à permettre d'impulser un mouvement de circulation unidirectionnel ou bidirectionnel à l'échantillon 30 dans cette boucle de recirculation.
La figure 5 représente une première variante du premier mode de réalisation de l'invention. Les mêmes éléments sont indiqués par les mêmes signes de référence que sur la figure 3. Le système de la figure 5 comporte en outre un détecteur de bulles 82 disposé sur la branche 13 entre l'autoinjecteur 80 et l'entrée-sortie 52 de la première vanne 50 et de préférence à proximité de l'entrée-sortie 52. L'autoinjecteur 80 injecte sur la branche 13 du circuit fluidique un échantillon 30 intercalé entre une première bulle d'air 31 et une deuxième bulle d'air 32. Lorsque le détecteur 82 détecte la première bulle 31 , qui arrive au niveau du détecteur 82 avant l'échantillon 30, le détecteur 82 déclenche un signal d'évacuation de la première bulle 31 . Un système de contrôle fait commuter la première vanne 50 suite au signal de d'évacuation. Selon un aspect de l'invention, le délai de commutation de la première vanne 50 est déterminé par le quotient entre d'une part le volume du circuit fluidique compris entre le détecteur 82 et l'entrée-sortie 52 de la vanne 50 et d'autre part le débit de circulation du fluide dans le circuit fluidique.
L'homme du métier utilisera un détecteur de bulles disponible dans le commerce, par exemple de type détecteur à ultrasons ou un détecteur optique.
Lorsque le détecteur 82 détecte la deuxième bulle 32, située après l'échantillon, le détecteur 82 déclenche un signal de détection d'une deuxième bulle. Ce signal peut être utilisé pour déclencher soit l'évacuation de la deuxième bulle 32, de manière analogue à la première bulle, soit un changement de direction de circulation pendant la durée du va-et-vient.
De façon avantageuse, la détection de la première bulle 31 déclenche un compteur temporel. Un calculateur permet de calculer, en fonction du volume de la cellule fluidique et du débit de ciculation du fluide dans la cellule et/ou en fonction d'une mesure expérimentale, l'instant auquel une troisième bulle d'air 33 est réinjectée en aval de la cellule fluidique. Cette troisième bulle d'air 33 sert à séparer l'échantillon fluidique 30 de la solution tampon 35 qui a déjà traversé la cellule fluidique. Ainsi, un compteur et/ou un calculateur déclenche l'instant de réinjection de la troisième bulle d'air 33.
De manière analogue, la détection de la deuxième bulle 32 déclenche un compteur temporel, qui permet de calculer l'instant auquel une autre bulle d'air 34 est réinjectée en aval de la cellule fluidique, cette autre bulle d'air 34 étant située à l'interface entre l'échantillon 30 et la solution tampon 36, après le passage complet de l'échantillon fluidique 30 à travers la cellule fluidique 30. Ainsi, un compteur et/ou un calculateur déclenche l'instant de réinjection de la quatrième bulle d'air 34.
Selon les différentes variantes, l'instant de réinjection de la bulle 33, respectivement 34, en sortie de la cellule fluidique dépend du volume de l'échantillon fluidique, du volume de bulle injectée et/ou extraite, du sens de circulation dans la cellule fluidique et/ou du nombre d'aller- retours dans la cellule. La figure 6 représente une première variante du deuxième mode de réalisation de l'invention. Les mêmes éléments sont indiqués par les mêmes signes de référence que sur la figure 4A-4B. Le système de la figure 6 comporte en outre un détecteur de bulles 82 disposé sur la branche 13 entre l'autoinjecteur 80 et l'entrée-sortie 73 de la vanne 70 et de préférence à proximité de l'entrée-sortie 73.
L'autoinjecteur 80 injecte sur la branche 13 du circuit fluidique un échantillon 30 intercalé entre une première bulle d'air 31 et une deuxième bulle d'air 32. Lorsque le détecteur 82 détecte la première bulle 31 , qui arrive au niveau du détecteur 82 avant l'échantillon 30, le détecteur 82 déclenche un signal d'évacuation de la première bulle 31 . Un système de contrôle fait commuter la vanne 70 du premier état vers le deuxième état, suite au signal d'évacuation de la première bulle 31 . Avantageusement, le délai de commutation de la vanne 70 est déterminé par le quotient entre d'une part le volume du circuit fluidique compris entre le détecteur 82 et l'entrée-sortie 73 de la vanne 70 et d'autre part le débit de circulation du fluide dans le circuit fluidique.
Lorsque le détecteur 82 détecte la deuxième bulle 32, située après l'échantillon, le détecteur 82 déclenche un signal de détection d'une deuxième bulle. Ce signal peut être utilisé pour déclencher soit l'évacuation de la deuxième bulle 32, de manière analogue à l'évacuation de la première bulle, soit un changement de direction de circulation pendant la durée du va-et- vient.
La figure 7 illustre une deuxième variante d'un système de transfert d'un échantillon fluidique selon le premier mode de réalisation de l'invention. Les mêmes éléments sont indiqués par les mêmes signes de référence que sur la figure 3A-3C. Le système de la figure 7 comporte en outre deux vannes supplémentaires 26, 27 disposées respectivement sur des bifurcations 24, 25 de la branche 23 reliée à l'entrée-sortie 62 de la deuxième vanne 60. Les vannes supplémentaires 26, 27 permettent d'orienter sélectivement l'échantillon analysé soit vers un récipient 94, par exemple un tube de récupération, soit vers un autre récipient 95, qui sert par exemple de collecte de déchets ou de poubelle. Dans un état où on souhaite éliminer l'échantillon analysé, la vanne 26 est fermée et la vanne 27 est ouverte, de manière à orienter l'échantillon fluidique de l'entrée-sortie 62 de la vanne 60 vers la branche 25, via la vanne 27 et donc vers le récipient poubelle 95. Dans l'état où on souhaite récupérer l'échantillon analysé, la vanne 26 est ouverte et la vanne 27 fermée, de manière à orienter l'échantillon fluidique de l'entrée-sortie 62 de la vanne 60 vers la branche 24, via la vanne 26 et donc vers le récipient
94, par exemple un tube de récupération.
La figure 8 représente une deuxième variante d'un système de transfert d'un échantillon fluidique selon le deuxième mode de réalisation de l'invention. Les mêmes éléments sont indiqués par les mêmes signes de référence que sur la figure 4A-4B. Le système de la figure 8 comporte en outre deux vannes supplémentaires 26, 27 disposées respectivement sur des bifurcations 24, 25 de la branche 23 reliée à l'entrée-sortie 71 de la vanne 70. Les vannes supplémentaires 26, 27 permettent d'orienter sélectivement l'échantillon analysé soit vers un récipient 94, par exemple un tube de récupération, soit vers un autre récipient 95, qui sert par exemple de poubelle. Dans un état où on souhaite éliminer l'échantillon analysé, la vanne 26 est fermée et la vanne 27 est ouverte, de manière à orienter l'échantillon fluidique de l'entrée- sortie 74 de la vanne 70 vers la branche 25, via la vanne 27 et donc vers le récipient poubelle
95. Dans l'état où on souhaite récupérer l'échantillon analysé, la vanne 26 est ouverte et la vanne 27 fermée, de manière à orienter l'échantillon fluidique de l'entrée-sortie 74 de la vanne 70 vers la branche 24, via la vanne 26 et donc vers le récipient 94, par exemple un tube de récupération.
La figure 9 représente schématiquement une troisième variante d'un système de transfert d'un échantillon fluidique selon le premier mode de réalisation de l'invention, qui combine la première et la deuxième variante. Les mêmes éléments sont indiqués par les mêmes signes de référence que sur les figures 3A-3C, 5 et 7. Le fonctionnement des différents éléments est analogue à celui décrit en lien avec les figures 3A-3C, 5 et 7.
La figure 10 représente schématiquement une troisième variante d'un système de transfert d'un échantillon fluidique selon le deuxième mode de réalisation de l'invention, qui combine la première et la deuxième variante. Les mêmes éléments sont indiqués par les mêmes signes de référence que sur les figures 4A-4B, 6 et 8. Le fonctionnement des différents éléments est analogue à celui décrit en lien avec les figures 4A-4B, 6 et 8.
La figure 1 1 représente schématiquement un système complet de transfert d'un échantillon fluidique selon un mode de réalisation de l'invention. Un autoinjecteur 80 comprend une microplaque source 89 comportant des puits, chaque puits contenant un échantillon à analyser. Une aiguille 83 peut être déplacée face à chacun des puits de la microplaque 89. Une vanne d'injection 84 à deux états, reliée à une boucle 85, et une pompe 86 permettent de prélever les échantillons dans la microplaque 89. Une autre pompe 87 permet de faire circuler en continu les fluides dans le circuit fluidique de détection. Le circuit fluidique de détection comporte la cellule fluidique 10, et deux vannes 28, 29 qui permettent de sélectionner soit un réservoir de solution tampon 98 soit un récipient-poubelle 81 . L'autoinjecteur 80 présente deux états principaux en fonction de la position de la vanne 84, qui est soit en position de chargement d'un échantillon dans le circuit fluidique (telle qu'illustrée sur la figure 1 1 ), soit en position d'injection de l'échantillon vers la cellule fluidique 10 (non représentée).
Dans l'état chargement, la pompe 86 aspire via l'aiguille 83 suivant le chemin partant de l'aiguille 83, vanne 84, boucle 85, vanne 84, en direction du récipient 81 . Premièrement, la pompe 86 aspire une bulle d'air de volume défini lorsque l'aiguille 83 est positionnée en dehors de la microplaque 89, puis un volume prédéfini d'échantillon lorsque l'aiguille 83 est positionnée dans un puits de la microplaque 89 et, enfin, de nouveau une bulle d'air. Pendant ce temps, dans l'état chargement, la pompe 87 aspire en continu une solution tampon en provenance du réservoir 98, la vanne 28 étant ouverte et la vanne 29 fermée. La pompe 87 fait circuler la solution tampon vers la cellule fluidique 10.
Dans l'état injection, pendant les allers de l'injection, la pompe 87 peut aspirer le fluide tampon de circulation en provenance du réservoir 98, la vanne 28 étant ouverte et la vanne 29 fermée. La pompe 87 pousse le fluide tampon à travers la boucle 85 qui contient l'échantillon encadré par les bulles, vers la cellule fluidique 10 selon le chemin 98, 28, 87, 84, 85, 84, branche 13, vanne 50, branche 1 1 , entrée-sortie 1 . L'échantillon arrive ainsi progressivement vers la cellule fluidique 10. Pendant les retours de l'injection, la pompe 87 peut aspirer les fluides en provenance de la cellule fluidique 10 et les pousser vers le récipient poubelle 81 , la vanne 28 étant fermée et la vanne 29 ouverte, selon le chemin branche 23, vanne 60, branche 12, entrée-sortie 2, cellule fluidique 10, entrée-sortie 1 , branche 1 1 , vanne 50, branche 13, vanne 84, boucle 85, vanne 84 en direction du récipient poubelle 81 . L'échantillon revient donc progressivement en arrière. L'alternance de ces aller et retours pendant l'état injection permet de réaliser le va-et-vient. Pendant ce temps, la pompe 86 est arrêtée. Le système et le procédé de l'invention peuvent être implémentés sur des systèmes d'analyse fluidiques déjà existants. L'adaptation d'un système d'analyse n'implique que des modifications mineures.

Claims

REVENDICATIONS Système de transfert d'un échantillon fluidique (30) dans une cellule fluidique (10), le système fluidique comportant :
- une cellule fluidique (10) ayant une première entrée-sortie (1 ) disposée en amont de ladite cellule fluidique (10) et une deuxième entrée-sortie (2) disposée en aval de ladite cellule fluidique (10),
- un premier circuit fluidique (1 1 , 12, 13) relié à ladite première entrée-sortie (1 ) et un deuxième circuit fluidique (21 , 22, 23) relié à ladite deuxième entrée-sortie (2),
- des premiers moyens d'injection (80) reliés au premier circuit fluidique (1 1 , 12, 13), lesdits premiers moyens d'injection (80) étant configurés pour injecter en série dans le premier circuit fluidique (1 1 , 12, 13) : une solution tampon (35), un premier volume de fluide de séparation (31 ) suivi d'un échantillon fluidique (30) puis d'un deuxième volume de fluide de séparation (32) et d'une autre solution tampon (36),
- des moyens de circulation configurés pour faire circuler ledit échantillon fluidique (30) intercalé entre le premier volume de fluide de séparation (31 ) et le deuxième volume de fluide de séparation (32) dans le premier circuit fluidique (1 1 , 12, 13) en direction de la première entrée-sortie (1 ) de la cellule fluidique (10),
caractérisé en ce que le système comporte :
- des premiers moyens d'évacuation (41 , 43, 50, 70) disposés sur le premier circuit fluidique (1 1 , 12, 13) à proximité de la première entrée-sortie (1 ), lesdits premiers moyens d'évacuation (41 , 43, 50, 70) étant configurés pour extraire, en amont de la cellule fluidique (10), ledit premier volume de fluide de séparation (31 ) et, respectivement, ledit deuxième volume de fluide de séparation (32),
- des deuxièmes moyens d'injection (42, 44, 60, 70, 90, 91 ) disposés sur le deuxième circuit fluidique (21 , 22, 23) à proximité de la deuxième entrée-sortie (2), lesdits deuxièmes moyens d'injection (42, 44, 60, 70, 90, 91 ) étant configurés pour injecter, en aval de la cellule fluidique (10), un troisième volume de fluide de séparation (33) entre ladite solution tampon (35) et l'échantillon fluidique (30) et, respectivement, un quatrième volume de fluide de séparation (34) entre l'échantillon fluidique (30) et ladite autre solution tampon (36), et
- des moyens de circulation bidirectionnels configurés pour faire circuler l'échantillon fluidique (30) suivant une première direction de circulation allant de ladite première entrée-sortie (1 ) vers ladite deuxième entrée-sortie (2) ou suivant une deuxième direction de circulation allant de ladite deuxième entrée-sortie (2) vers ladite première entrée-sortie (1 ) sans passage du premier, deuxième, troisième ou quatrième volume de fluide de séparation (31 , 32, 33, 34) dans ladite cellule fluidique (10). Système de transfert d'un échantillon fluidique dans une cellule fluidique selon la revendication 1 , dans lequel les premiers moyens d'évacuation (41 , 43, 50, 70) comprennent une première vanne (50) ayant au moins un premier port d'entrée- sortie (51 ) relié fluidiquement à la première entrée-sortie (1 ) de la cellule fluidique (10), un deuxième port d'entrée-sortie (52) relié fluidiquement aux premiers moyens d'injection (80), et un troisième port d'entrée-sortie (53), ladite première vanne (50) ayant au moins un premier état, dans lequel le premier port d'entrée-sortie (51 ) de la première vanne (50) est relié au deuxième port d'entrée-sortie (52) de la première vanne (50) et un deuxième état, dans lequel le deuxième port d'entrée-sortie (52) de la première vanne (50) est relié au troisième port d'entrée-sortie (53) de la première vanne (50).
Système de transfert d'un échantillon fluidique dans une cellule fluidique selon la revendication 2, dans lequel les deuxièmes moyens d'injection de fluide de séparation (42, 44, 60, 70) comprennent une deuxième vanne (60) ayant au moins un premier port d'entrée-sortie (61 ) relié fluidiquement à la deuxième entrée-sortie (2) de la cellule fluidique, un deuxième port d'entrée-sortie (62), et un troisième port d'entrée-sortie (63) relié fluidiquement à une source de fluide de séparation, ladite deuxième vanne (60) ayant au moins un premier état, dans lequel le premier port d'entrée-sortie (61 ) de la deuxième vanne (60) est relié au deuxième port d'entrée-sortie (62) de la deuxième vanne (60) et un deuxième état, dans lequel le deuxième port d'entrée-sortie (62) de la deuxième vanne (60) est relié au troisième port d'entrée-sortie (63) de la deuxième vanne (60).
Système de transfert d'un échantillon fluidique dans une cellule fluidique selon la revendication 1 , dans lequel les premiers moyens d'évacuation du fluide de séparation et les deuxièmes moyens d'injection de fluide de séparation comprennent une vanne (70) ayant au moins un premier port d'entrée-sortie (71 ) relié fluidiquement à la première entrée-sortie (1 ) de la cellule fluidique (10), un deuxième port d'entrée-sortie (72) relié fluidiquement à la deuxième entrée-sortie (2) de la cellule fluidique (10), un troisième port d'entrée-sortie (73) relié aux premiers moyens d'injection (80), un quatrième port d'entrée-sortie (76) relié fluidiquement à une source de fluide de séparation (90), un cinquième port d'entrée-sortie (75) et un sixième port d'entrée-sortie (74), lesdits cinquième et sixième ports d'entrée-sortie (75, 74) étant de préférence reliés fluidiquement à un dispositif d'évacuation ou de récupération (81 , 93, 94, 95), ladite vanne (70) ayant au moins un premier état dans lequel le premier port d'entrée-sortie (71 ) est relié au troisième port d'entrée-sortie (73) et dans lequel le deuxième port d'entrée-sortie (72) est relié au sixième port d'entrée-sortie (74), ladite vanne (70) ayant au moins un deuxième état dans lequel le troisième port d'entrée- sortie (73) est relié au cinquième port d'entrée-sortie (75) et/ou dans lequel le quatrième port d'entrée-sortie (76) est relié au sixième port d'entrée-sortie (74).
Système fluidique de transfert d'un échantillon fluidique dans une cellule fluidique selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant un détecteur (82) disposé sur le premier circuit fluidique (13) entre les premiers moyens d'injection (80) et les premiers moyens d'évacuation du fluide de séparation (41 , 43, 50, 70), le détecteur (82) étant configuré pour détecter le premier volume de fluide de séparation (31 ) et/ou le deuxième volume de fluide de séparation (32).
Système fluidique de transfert d'un échantillon fluidique dans une cellule fluidique selon la revendication 5, dans lequel le détecteur (82) est configuré pour déclencher un signal de détection du premier fluide de séparation (31 ), respectivement du deuxième fluide de séparation (32), et comprenant en outre un compteur configuré pour calculer, à partir du signal de détection du premier fluide de séparation (31 ), respectivement du deuxième fluide de séparation (32), un signal de déclenchement des deuxièmes moyens d'injection (42, 44, 60, 70, 90, 91 ) pour injecter le troisième volume de fluide de séparation (33) entre ladite solution tampon (35) et l'échantillon fluidique (30), respectivement, le quatrième volume de fluide de séparation (34) entre l'échantillon fluidique (30) et ladite autre solution tampon (36).
Système de transfert d'un échantillon fluidique dans une cellule fluidique selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le troisième volume de fluide de séparation (33) étant un volume d'air, les deuxièmes moyens d'injection de fluide de séparation (42, 44, 60, 70) comprennent une pompe à air (91 ) de préférence reliée à un filtre à air (90).
Système de transfert d'un échantillon fluidique dans une cellule fluidique selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel la cellule fluidique (10) a un rapport entre largeur et hauteur de la cellule d'analyse fluidique ou rapport de forme supérieur au rapport de forme du premier et respectivement du deuxième circuit fluidique (1 1 , 12, 13, 21 , 22, 23).
Système de transfert d'un échantillon fluidique dans une cellule fluidique selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel la cellule fluidique (10) comporte une biopuce configurée pour l'analyse de l'échantillon fluidique en au moins un site d'analyse, et de préférence en une matrice de sites d'analyse, l'analyse étant de préférence une analyse optique, par exemple de type à résonance de plasmons de surface (SPR), à résonance de plasmons de surface localisés (LSPR), à miroirs résonants, à ondes de Bloch de surface (BSW), à guides d'onde intégrés ou encore à microcavités résonantes (WGM).
10. Système de transfert d'un échantillon fluidique dans une cellule fluidique selon l'une des revendications 1 à 9, comportant des moyens de synchronisation configurés pour synchroniser le fonctionnement des premiers moyens d'évacuation du fluide de séparation (41 , 43, 50, 70), des deuxièmes moyens d'injection de fluide de séparation (42, 44, 60, 70, 90, 91 ) et des moyens de circulation bidirectionnels.
1 1 . Système de transfert d'un échantillon fluidique dans une cellule fluidique selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel le système fluidique comporte en outre un réservoir (93, 94, 95) configuré pour recevoir le ou les fluides provenant de la deuxième entrée-sortie (2) de la cellule fluidique (10).
12. Procédé de transfert d'un échantillon fluidique dans un système fluidique, le procédé comportant les étapes suivantes :
- injection en série dans un premier circuit fluidique (1 1 , 12, 13) d'une solution tampon (35) suivi d'un premier volume de fluide de séparation (31 ), d'un échantillon fluidique (30), puis d'un deuxième volume de fluide de séparation (32) et d'une autre solution tampon (36),
- circulation de l'échantillon fluidique (30) intercalé entre le premier volume de fluide de séparation (31 ) et le deuxième volume de fluide de séparation (32) dans le premier circuit fluidique (1 1 , 12, 13) en direction de la première entrée-sortie (1 ) de la cellule fluidique (10),
- évacuation, à proximité de la première entrée-sortie (1 ), du premier volume de fluide de séparation (31 ), en amont de la cellule fluidique (10),
- passage de la solution tampon (35) suivi de l'échantillon fluidique (30) dans la cellule fluidique (10) ;
- injection, à proximité de la deuxième entrée-sortie (2), d'un troisième volume de fluide de séparation (33) entre ladite solution tampon (35) et l'échantillon fluidique (30) en aval de la cellule fluidique (10), et
- mise en circulation bidirectionnelle de l'échantillon fluidique (30) intercalé entre le deuxième volume de fluide de séparation (32) et le troisième volume de fluide de séparation (33), suivant une première direction de circulation allant de ladite première entrée-sortie (1 ) vers ladite deuxième entrée-sortie (2) et/ou suivant une deuxième direction de circulation allant de ladite deuxième entrée-sortie (2) vers ladite première entrée-sortie (1 ) sans passage du deuxième ou du troisième volume de fluide de séparation (32, 33) dans ladite cellule fluidique (10) ;
- évacuation, à proximité de la première entrée-sortie (1 ), du deuxième volume de fluide de séparation (32), en amont de la cellule fluidique (10),
- passage de l'échantillon fluidique (30) dans la cellule fluidique (10) suivi de l'autre solution tampon (36) à travers la cellule fluidique (10) de la première entrée-sortie (1 ) vers la deuxième entrée-sortie (2) ;
- injection, à proximité de la deuxième entrée-sortie (2), d'un quatrième volume de fluide de séparation (34) entre l'échantillon fluidique (30) et l'autre solution tampon (36) en aval de la cellule fluidique (10).
13. Procédé de transfert d'un échantillon fluidique dans un système fluidique selon la revendication 12, comprenant en outre les étapes suivantes :
- Détection, en amont de la cellule fluidique (10), du premier volume de fluide de séparation (31 ) ;
- Déclenchement, à partir du signal de détection du premier volume de fluide de séparation (31 ), d'un compteur configuré pour calculer un signal de déclenchement des deuxièmes moyens d'injection (42, 44, 60, 70, 90, 91 ) de manière à injecter le troisième volume de fluide de séparation (33) entre ladite solution tampon (35) et l'échantillon fluidique (30) en aval de la cellule fluidique (10).
14. Procédé de transfert d'un échantillon fluidique dans un système fluidique selon la revendication 12 ou 13, comprenant en outre les étapes suivantes :
- Détection, en amont de la cellule fluidique (10), du deuxième volume de fluide de séparation (32) ;
- Déclenchement, à partir du signal de détection du deuxième volume de fluide de séparation (32), d'un compteur configuré pour calculer un signal de déclenchement des deuxièmes moyens d'injection (42, 44, 60, 70, 90, 91 ) de manière à injecter le quatrième volume de fluide de séparation (34) entre l'échantillon fluidique (30) et ladite autre solution tampon (36) en aval de la cellule fluidique (10).
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