FR2975491A1 - Procede d'identification de la phase d'un echantillon fluide dans un dispositif microfluidique. - Google Patents

Procede d'identification de la phase d'un echantillon fluide dans un dispositif microfluidique. Download PDF

Info

Publication number
FR2975491A1
FR2975491A1 FR1154364A FR1154364A FR2975491A1 FR 2975491 A1 FR2975491 A1 FR 2975491A1 FR 1154364 A FR1154364 A FR 1154364A FR 1154364 A FR1154364 A FR 1154364A FR 2975491 A1 FR2975491 A1 FR 2975491A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
sample
electric field
fluid sample
detection zone
detection electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1154364A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2975491B1 (fr
Inventor
Frederic Bottausci
Cedric Allier
Arnaud Rival
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.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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 Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority to FR1154364A priority Critical patent/FR2975491B1/fr
Priority to PCT/EP2012/058973 priority patent/WO2012156388A1/fr
Publication of FR2975491A1 publication Critical patent/FR2975491A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2975491B1 publication Critical patent/FR2975491B1/fr
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502715—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502769—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by multiphase flow arrangements
    • B01L3/502784—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by multiphase flow arrangements specially adapted for droplet or plug flow, e.g. digital microfluidics
    • B01L3/502792—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by multiphase flow arrangements specially adapted for droplet or plug flow, e.g. digital microfluidics for moving individual droplets on a plate, e.g. by locally altering surface tension
    • 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
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/1717—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with a modulation of one or more physical properties of the sample during the optical investigation, e.g. electro-reflectance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/04—Closures and closing means
    • B01L2300/046—Function or devices integrated in the closure
    • B01L2300/049—Valves integrated in closure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
    • B01L2300/0645—Electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/16—Surface properties and coatings
    • B01L2300/161—Control and use of surface tension forces, e.g. hydrophobic, hydrophilic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0415—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces electrical forces, e.g. electrokinetic
    • B01L2400/0421—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces electrical forces, e.g. electrokinetic electrophoretic flow
    • 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
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N2021/0346—Capillary cells; Microcells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

L'invention porte sur un procédé d'identification par électromouillage ou diélectrophorèse de la phase liquide ou gazeuse d'un échantillon fluide (2) situé dans un système microfluidique (1) de type confiné. Selon l'invention, on compare deux signaux lumineux provenant de l'échantillon fluide (2) avant et pendant la génération d'un champ électrique adapté à modifier la forme et/ou la position dudit échantillon (2) dans le cas où il est formé d'un liquide électriquement conducteur ou polaire.

Description

PROCÉDÉ D'IDENTIFICATION DE LA PHASE D'UN ÉCHANTILLON FLUIDE DANS UN DISPOSITIF MICROFLUIDIQUE.
DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte au domaine général de la microfluidique et concerne un procédé et un dispositif d'identification par électromouillage ou diélectrophorèse de l'état liquide ou gazeux d'un échantillon fluide situé dans un système microfluidique de type fermé ou confiné. L'invention permet ainsi de détecter un corps étranger non désiré au sein du système microfluidique. Par état liquide ou gazeux de l'échantillon fluide, on entend la phase thermodynamique dudit échantillon. L'échantillon fluide peut donc se présenter sous la forme d'une goutte de liquide ou d'une bulle de gaz, et est situé entre deux parois du microsystème et entouré d'un liquide non miscible avec lui. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Dans de nombreux domaines, il est fréquent de chercher à analyser des échantillons liquides, notamment dans le but de connaître la concentration en analytes qu'ils peuvent éventuellement contenir.
C'est le cas notamment du domaine de l'analyse biologique, du diagnostic, du suivi agro-alimentaire ou de la surveillance de l'environnement. Pour cela, des systèmes microfluidiques du type laboratoire sur puce (« Lab-on-Chip » en anglais) peuvent être utilisés, qui permettent de manipuler efficacement de faibles volumes de liquide. Il est ainsi possible de réaliser sur un même support d'un système microfluidique toutes les étapes d'analyse d'un échantillon liquide en un temps relativement court et en utilisant de petits volumes d'échantillon et de réactif. Dans le but de contrôler précisément le déplacement de l'échantillon liquide, et d'éviter tout phénomène d'évaporation non désiré, le système microfluidique est avantageusement de type fermé ou confiné. L'échantillon liquide est alors situé ou confiné entre deux parois parallèles et entouré d'un liquide non miscible avec le liquide de l'échantillon. Par échantillon confiné entre deux parois, on entend un échantillon présentant une épaisseur, suivant la distance entre les parois, inférieure ou égale à son diamètre. L'échantillon peut être, ou non, au contact desdites parois. Les systèmes microfluidiques de type fermé ou confiné se distinguent ainsi des systèmes microfluidiques dits « ouverts » dans lesquels l'échantillon liquide repose sur un seul substrat et est entouré de gaz et non de liquide.
Dans de tels systèmes microfluidiques fermés ou ouverts, le suivi de l'échantillon liquide au cours de son déplacement est généralement réalisé par l'observation optique de l'échantillon liquide, par exemple à l'aide d'une caméra éventuellement connectée à une unité de traitement du signal. La Figure 1 illustre un exemple de système microfluidique 1 de type fermé ou confiné tel que présenté dans l'article de Shin et Lee intitulé « Machine vision for digital microfluidics », Rev. Sci. Instrum., 2010, 81, 014302. Une goutte 2 d'un liquide électriquement conducteur est confinée entre deux parois 11, 21 parallèles. Ces parois 11, 21 sont formées par les surfaces d'un substrat inférieur 10 et d'un substrat supérieur 20 disposés en vis-à-vis. Le substrat inférieur 10 est muni d'une matrice d'électrodes 12 activables de manière indépendante, recouverte d'une couche diélectrique 14 et d'une première couche hydrophobe 13. Le substrat supérieur 20 comprend une contre-électrode 22 recouverte par une seconde couche hydrophobe 23. La goutte 2 est située entre les deux parois 11, 21 et est au contact des deux couches hydrophobes 13, 23. La goutte 2 est, par ailleurs, entourée d'un liquide 3 diélectrique et non miscible avec elle, par exemple de l'huile silicone.
Par l'actionnement successif des électrodes 12, on déplace la goutte 2 par électromouillage entre les deux substrats 10, 20, c'est-à-dire en modifiant l'angle de mouillage de la goutte 2 du fait de l'application d'un champ électrique approprié entre la matrice d'électrodes 12 et la contre-électrode 22.
Dans le but d'automatiser la manipulation des gouttes, le système microfluidique 1 illustré sur la Figure 1 comprend une unité de contrôle permettant à la fois de détecter la présence d'une goutte et d'en assurer le déplacement.
L'unité de contrôle comprend un moyen de visualisation 50 de la goutte, par exemple un microscope optique du type à lumière directe. La visualisation est effectuée au-travers du substrat supérieur 20, celui-ci étant alors transparent.
Le microscope 50 est connecté à des moyens de gestion des prises de vues et de stockage de données, pour post-traiter et analyser les séquences d'images réalisées, ici un ordinateur 60 de type PC. Les images peuvent ainsi être numérisées en temps réel et le contour de la goutte est détecté en post-traitement à l'aide d'un logiciel de traitement d'images. L'ordinateur 60 comprend des moyens de commande, connectés aux moyens de commutation du réseau d'électrodes, permettant de commander ou d'activer les électrodes 12 une à une. D'autres exemples de systèmes microfluidiques de type fermé ou confiné sont présentés dans l'article de Pollack et al. intitulé « Electrowetting-based actuation of droplets for integrated microfluics », Lab Chip, 2002, 2 (1), 96-101.
Cependant, le système microfluidique peut comporter des corps étrangers non désirés, notamment des corps présentant une phase différente de celle des gouttes à manipuler, qui ne peuvent être identifiés comme tels par l'unité de contrôle. De tels corps étrangers peuvent en effet présenter des propriétés optiques similaires à celles des gouttes, de sorte que l'unité de contrôle ne peut identifier si l'échantillon observé est une goutte de liquide à déplacer ou une bulle de gaz. Cette incapacité de l'unité de contrôle à identifier la phase de l'échantillon observé peut provoquer le blocage du processus de manipulation des gouttes, dans la mesure où une bulle de gaz environnée d'un liquide diélectrique ne peut être déplacée par électromouillage. De plus, la présence d'une bulle de gaz dans un système microfluidique peut perturber, par sa présence, le déplacement des gouttes de liquide avoisinantes.
Enfin, il est fréquent de réaliser des variations de température dans le système microfluidique lors de l'analyse biologique et/ou chimique des gouttes de liquide. Une bulle de gaz non désirée va se dilater et perturber l'analyse des gouttes de liquide.
EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a pour but un procédé de détection de la présence d'une bulle de gaz dans un système microfluidique de type fermé ou confiné, cette détection étant réalisée en comparant au moins deux signaux optiques.
Pour ce faire, l'invention a pour objet un procédé d'identification de l'état liquide électriquement conducteur ou gazeux d'un échantillon fluide situé entre deux parois d'un système microfluidique et entouré d'un liquide diélectrique non miscible. Selon l'invention, on réalise les étapes suivantes . on positionne ledit échantillon dans une zone de détection comportant une électrode de détection située au niveau de l'une desdites parois, de manière à ce que ledit échantillon recouvre partiellement ladite électrode de détection ; on reçoit un premier signal optique issu de ladite zone de détection ; on génère, à partir de ladite électrode de détection, un champ électrique apte à modifier par électromouillage la position et/ou la forme dudit échantillon dans le cas où il est dans l'état liquide électriquement conducteur ; - on reçoit, pendant ladite génération du champ électrique, un deuxième signal optique issu de ladite zone de détection ; on identifie l'état dudit échantillon fluide comme étant gazeux à partir desdits premier et deuxième 25 signaux optiques. Cette identification est effectuée en comparant lesdits premier et deuxième signaux optiques. Lorsque l'échantillon fluide est gazeux, lesdits premier et deuxième signaux sont similaires. Lorsque la 30 comparaison est une soustraction, on détermine que l'échantillon fluide est gazeux lorsque la valeur de ladite soustraction est inférieure à un certain seuil. Le champ électrique généré est avantageusement continu ou alternatif. Il présente dans ce cas une fréquence sensiblement inférieure ou égale à 10kHz. L'invention porte également sur un procédé d'identification de l'état liquide diélectrique ou gazeux d'un échantillon fluide situé entre deux parois d'un système microfluidique et entouré d'un liquide non polaire et non miscible. Selon l'invention, on réalise les étapes suivantes . - on positionne ledit échantillon dans une zone de détection comportant une électrode de détection située au niveau de l'une desdites parois, de manière à ce que ledit échantillon recouvre partiellement ladite électrode de détection ; on reçoit un premier signal optique issu de ladite zone de détection ; on génère, à partir de ladite électrode de détection, un champ électrique apte à modifier par diélectrophorèse la position et/ou la forme dudit échantillon dans le cas où il est dans l'état liquide polaire ; on reçoit, pendant ladite génération du champ électrique, un deuxième signal optique issu de ladite zone de détection ; on identifie l'état dudit échantillon fluide comme étant gazeux à partir desdits premier et deuxième signaux optiques.
Cette identification est effectuée en comparant lesdits premier et deuxième signaux optiques. Lorsque l'échantillon fluide est gazeux, lesdits premier et deuxième signaux sont similaires. Lorsque la comparaison est une soustraction, on détermine que l'échantillon fluide est gazeux lorsque l'image résultant de cette comparaison a une intégrale inférieure à un certain seuil. Avantageusement, le champ électrique présente une fréquence strictement supérieure à 10kHz. Avantageusement, lesdits premier et second signaux optiques sont des images de ladite zone de détection. Lors de la comparaison, on peut appliquer un filtre spatial passe extraire le contour de Avantageusement, à la comparaison du haut aux images reçues pour l'échantillon. on détermine une valeur associée premier signal optique et du deuxième signal optique. Cette valeur peut être déterminée à partir d'une combinaison desdits signaux optiques, par exemple d'une soustraction. Dans ce dernier cas, la valeur associée à la comparaison est l'intégrale de l'intensité du signal optique formé par la soustraction. Ainsi, lorsque les premier et deuxième signaux optiques sont des images, ladite comparaison peut être une soustraction de ces deux images, et la valeur associée à la comparaison peut être l'intégrale de l'image formée par cette soustraction. Ledit échantillon fluide peut être statique, ou en mouvement continu sous l'action de moyens de positionnement, lors desdites étapes de réception des signaux lumineux.
Avant l'étape de génération du champ électrique, ledit échantillon fluide recouvre partiellement ladite électrode de détection. Le taux de recouvrement peut être compris entre 1% à 99%, par exemple, 5%, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, ou 90%. L'invention porte également sur un dispositif d'identification de l'état liquide électriquement conducteur ou gazeux d'un échantillon fluide situé entre deux parois d'un système microfluidique et entouré d'un liquide diélectrique non miscible. Selon l'invention, le dispositif comporte : une zone de détection comportant une électrode de détection située au niveau de l'une desdites parois ; - des moyens de positionnement dudit échantillon fluide dans ladite zone de détection, de manière à ce que ledit échantillon recouvre partiellement ladite électrode de détection ; - des moyens de génération, à partir de ladite électrode de détection, d'un champ électrique apte à modifier par électromouillage la position et/ou la forme dudit échantillon dans le cas où il est dans l'état liquide électriquement conducteur ; - des moyens de réception optique pour recevoir un premier signal optique issu de ladite zone de détection avant ladite génération du champ électrique et un second signal optique issu de ladite zone de détection pendant ladite génération du champ électrique ; des moyens de calcul pour comparer lesdits premier et second signaux optiques préalablement reçus ; - des moyens d'identification de l'état de l'échantillon fluide aptes à identifier l'état dudit échantillon comme étant gazeux en fonction de ladite comparaison. L'invention porte enfin sur un dispositif d'identification de l'état liquide diélectrique ou gazeux d'un échantillon fluide situé entre deux parois d'un système microfluidique et entouré d'un liquide non polaire et non miscible. Selon l'invention, le dispositif comporte : une zone de détection comportant une électrode 15 de détection située au niveau de l'une desdites parois ; - des moyens de positionnement dudit échantillon fluide dans ladite zone de détection, de manière à ce que ledit échantillon recouvre partiellement ladite 20 électrode de détection ; - des moyens de génération, à partir de ladite électrode de détection, d'un champ électrique apte à modifier par diélectrophorèse la position et/ou la forme dudit échantillon dans le cas où il est dans 25 l'état liquide polaire ; des moyens de réception optique pour recevoir un premier signal optique issu de ladite zone de détection avant ladite génération du champ électrique et un second signal optique issu de ladite zone de 30 détection pendant ladite génération du champ électrique ; - des moyens de calcul pour comparer lesdits premier et second signaux lumineux préalablement reçus ; - des moyens d'identification de l'état de l'échantillon fluide en fonction de ladite comparaison. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS On décrira à présent, à titre d'exemples non limitatifs, des modes de réalisation de l'invention, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : La Figure 1, déjà décrite, est une vue schématique d'un système microfluidique de type fermé ou confiné, comportant une unité de contrôle de déplacement des gouttes, selon un exemple de l'art antérieur ; La Figure 2 est une vue schématique d'un système microfluidique de type fermé ou confiné, comportant un dispositif d'identification de la phase d'un échantillon fluide selon l'invention ; Les Figures 3A, 3B et 3C sont des vues schématiques de dessus d'un réseau d'électrodes comportant une électrode de détection, pour trois instants du procédé d'identification selon un premier mode de réalisation de l'invention ; La Figure 4 est un organigramme de mise en oeuvre du procédé d'identification selon le premier mode de réalisation de l'invention ; La Figure 5A est une vue de dessus d'une électrode de détection d'un système microfluidique selon un mode de réalisation de l'invention ; Les Figures 5B et 5C sont des vues de dessus de l'électrode de détection illustrée sur la Figure 2, pour deux instants du procédé d'identification selon le premier mode de réalisation de l'invention ; Les Figures 6A, 6B et 6C sont des vues de dessus d'un réseau d'électrodes comportant une électrode de détection, pour trois instants du procédé d'identification selon une variante du premier mode de réalisation de l'invention ; Les Figures 7A, 7B et 7C sont des vues de dessus d'un réseau d'électrodes comportant une électrode de détection, pour trois instants du procédé d'identification selon une autre variante du premier mode de réalisation de l'invention ; La Figure 8 est un organigramme de mise en oeuvre du procédé d'identification selon le second mode de réalisation de l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ D'UN MODE DE RÉALISATION PRÉFÉRÉ Sur la Figure 2 est représenté un système microfluidique 1 comportant un dispositif d'identification selon le premier mode de réalisation de l'invention. Le dispositif permet d'identifier l'état liquide électriquement conducteur ou gazeux d'un échantillon fluide 2 présent dans le microsystème 1 par électromouillage, plus précisément par électromouillage sur diélectrique (EWOD en anglais, pour « Electrowetting on dielectric »). L'échantillon fluide 2 peut être une goutte d'un liquide électriquement conducteur, par exemple de l'eau, un sérum physiologique, voire un liquide biologique comportant des analytes, ou être une bulle de gaz, par exemple une bulle d'air. Selon ce mode de réalisation, le système microfluidique 1 permet de déplacer des gouttes de liquide par électromouillage. Le mode de déplacement par électromouillage est décrit en détail plus loin. Il est à noter que les échelles ne sont pas respectées, pour privilégier la clarté du dessin. Dans la description qui va suivre, les verbes « recouvrir », « être situé sur » et « être disposé sur » n'impliquent pas ici nécessairement de contact direct. Ainsi, un matériau ou un liquide peut être disposé sur une paroi sans qu'il y ait de contact direct entre le matériau et la paroi. Un matériau intermédiaire peut ainsi être présent. Le contact direct est réalisé lorsque le qualificatif « directement » est utilisé avec les verbes précédemment cités. Dans toute la description qui va suivre, par convention, on utilise un repère orthonormé direct en coordonnées cartésiennes (X,Y,Z) présenté sur la Figure 2. Le plan (X,Y) est parallèle auxdites parois et la direction Z est de manière orthogonale aux parois. Les termes « inférieur » et « supérieur » sont ici à comprendre en termes d'orientation suivant la direction Z dudit repère.
Le système microfluidique 1 selon l'invention comprend deux parois 11, 21 entre lesquelles est situé, voire confiné, un échantillon fluide 2. L'échantillon fluide 2 est dit confiné lorsqu'il présente une épaisseur sensiblement supérieure à son diamètre. L'épaisseur de l'échantillon est ici définie par la distance entre les deux parois 11, 21. L'échantillon 2 est ici au contact des deux parois 11, 21 simultanément.
L'échantillon fluide 2 est environné d'un liquide 3 diélectrique et non miscible avec le fluide de l'échantillon 2. L'échantillon fluide 2 est délimité par une interface « fluide / liquide environnant ». L'espace délimité par lesdites parois 11, 21 est ainsi rempli du liquide 3 environnant et comprend l'échantillon fluide 2. Le substrat inférieur 10 est muni d'une matrice d'électrodes 12 activables de manière indépendante, recouverte d'une couche diélectrique 14 et d'une première couche hydrophobe 13. La première paroi 11 est formée par la surface de la première couche hydrophobe 13. Le substrat supérieur 20 comprend une contre-électrode 22 recouverte par une seconde couche 25 hydrophobe 23. La surface libre de la seconde couche hydrophobe 23 forme la seconde paroi 21 parmi les deux parois 11, 21 du système microfluidique 1. Le caractère hydrophobe des couches hydrophobes 30 13, 23 signifie que l'échantillon 2 présente au repos, c'est-à-dire lorsque l'électrode 12 située en-dessous de l'échantillon n'est pas activée, un angle de contact, sur ces couches, supérieur à 90°. Le système microfluidique 1 comprend un dispositif d'identification par électromouillage de l'état gazeux ou liquide conducteur de l'échantillon fluide 2. Comme le montrent les Figures 3A à 3C, le dispositif comprend une électrode de détection 15 parmi les électrodes 12 de ladite matrice d'électrode. Elle est située dans une zone dite de détection 4. La zone de détection 4 comprend l'espace situé entre les deux parois 11, 21, au sein duquel est disposée l'électrode de détection 15. Le dispositif d'identification comprend des moyens de positionnement (non représentés) de l'échantillon fluide 2 aptes à positionner ledit échantillon 2 dans la zone de détection 4, de manière à ce que ledit échantillon 2 recouvre partiellement ladite électrode de détection 15.
Les moyens de positionnement peuvent être des moyens de pompage, tels qu'une pompe péristaltique Instech P625/66.133, et sont aptes à déplacer un échantillon liquide ou gazeux, tel qu'une goutte de liquide ou un bulle de gaz.
Ledit échantillon 2 recouvre partiellement l'électrode de détection 15, de sorte qu'une partie de son interface avec le liquide environnant 3 est située en regard de l'électrode de détection 15 et séparée de celle-ci par la couche diélectrique 14.
Le dispositif d'identification comprend des moyens de génération 40 d'un champ électrique à partir de ladite électrode de détection. Le champ électrique est apte à modifier, par électromouillage, la position et/ou la forme dudit échantillon 2 dans le cas où il est dans l'état liquide électriquement conducteur, c'est-à-dire une goutte liquide électriquement conductrice, et non pas un échantillon gazeux tel qu'une bulle de gaz. Cette propriété d'agir sur une goutte liquide conductrice et non pas une bulle de gaz est expliquée en détail plus loin. Ces moyens de génération 40 d'un champ électrique comportent un générateur de tension 41 connecté à l'électrode de détection 15 et à la contre-électrode 22. La différence de potentiel appliquée entre l'électrode de détection 15 et la contre-électrode 22 présente une intensité et une fréquence permettant d'agir par électromouillage sur une goutte d'un liquide conducteur et non pas sur une bulle de gaz. Par agir, on entend déplacer et/ou déformer. Le dispositif d'identification comprend des moyens de réception optique 50 pour recevoir des signaux lumineux, ou signaux optiques, issus de ladite zone de détection, par exemple un microscope optique du type à lumière directe. La visualisation est de préférence effectuée au-travers du substrat supérieur 20, celui-ci étant alors transparent. Les moyens de réception optique, par exemple le microscope 50, est connecté à des moyens de calcul 60 adaptés à stocker les signaux optiques reçus, et à les comparer. Lorsque ces signaux sont des images, une comparaison peut être une combinaison arithmétique de deux images, par exemple une soustraction d'image. Les moyens de calcul 60 sont adaptés pour établir une valeur de ladite comparaison. Cette valeur est, par exemple, l'intégrale de tout ou partie de l'image obtenue à partir de ladite soustraction. Ces moyens de calcul 60, par exemple un ordinateur de type PC, permettent le stockage de données, le post-traitement et l'analyse des images réalisées. Les images peuvent ainsi être numérisées et analysées en temps réel. Le contour de l'échantillon 2 peut être détecté en post-traitement à l'aide d'un logiciel de traitement d'images, par exemple par analyse fréquentielle en appliquant un filtre spatial passe haut à l'image reçue. Chaque signal optique peut représenter la forme et/ou la position de l'échantillon 2. Il peut s'agir d'une image, dont le traitement numérique génère une matrice représentant la répartition spatiale de l'intensité lumineuse reçue dans le plan de l'image reçue. Il peut également s'agir d'un scalaire comme l'intensité moyenne de l'image reçue. Il peut également s'agir de la détermination de la longueur du contour de la goutte présente sur l'image. La comparaison de deux de ces signaux peut être une combinaison arithmétique destinée à les comparer. Il s'agit par exemple d'une soustraction ou d'un ratio. D'une façon générale, la comparaison aboutit à une valeur numérique traduisant une variation des signaux optiques comparés.
Avantageusement, le signal optique est une image, dont la numérisation aboutit à une matrice de la répartition spatiale de l'intensité de l'image reçue, comprenant le contour de l'échantillon 2, ce dernier pouvant être extrait aux moyens de méthodes connues de l'homme d'art, par exemple un filtre passe haut. Le dispositif d'identification comprend également, connectés aux moyens de calcul 60, des moyens d'identification 70 de l'état, ou phase thermodynamique, de l'échantillon fluide. Ces moyens d'identification 70 sont adaptés à calculer un écart entre plusieurs signaux optiques, puis à identifier l'état dudit échantillon 2 comme étant gazeux lorsque ledit écart est inférieur ou égal à un écart seuil prédéterminé. Ces moyens d'identification 70 permettent donc le stockage desdits signaux optiques, le calcul de l'écart entre ces signaux et l'identification de la phase gazeuse ou liquide conductrice de l'échantillon fluide 2 en fonction de la valeur de cet écart. A titre illustratif, les matrices de la répartition de l'intensité dans le plan de l'image pour deux images différentes de l'échantillon fluide 2 peuvent être soustraites l'une de l'autre.
On obtient ainsi une image résultant de cette soustraction, dont l'intégrale quantifie l'écart entre les deux matrices. Lorsque cet écart est inférieur ou égal à un écart seuil prédéterminé, par exemple ici une matrice sensiblement nulle, on en déduit que l'échantillon fluide 2 n'a pas été déformé ou déplacé entre les deux images. On identifie alors la phase de l'échantillon 2 comme étant du gaz. Les substrats inférieur 10 et supérieur 20 sont réalisés de préférence en matériau transparent, par exemple en verre ou en polycarbonate. Le substrat inférieur 10 peut être réalisé dans un matériau différent que le substrat supérieur 20 : par exemple, le substrat inférieur 10 peut être en silicium alors que le substrat supérieur 20 peut être en verre. Cette configuration correspond à celle des exemples présentés dans la suite de la description. Des cales d'espacement permettent d'espacer les deux substrats 10, 20. Elles sont préférentiellement réalisées en film sec photo-imageable de type Ordyl.
L'espacement entre le substrat inférieur 10 et le substrat supérieur 20 est typiquement compris entre 10pm et 500pm, et de préférence entre 50pm et 100pm. Les électrodes 12, la contre-électrode 22, et l'électrode de détection 15 sont réalisées par dépôt d'un matériau, de préférence transparent, par exemple de l'ITO, sur le substrat 10. Cette couche conductrice peut être pulvérisée ou réalisée en procédé sol-gel. Elle est ensuite gravée suivant un motif approprié, par exemple par gravure humide.
L'épaisseur des électrodes 12, 15 est comprise entre 10nm et lpm, de préférence 300nm. Les électrodes sont de préférence carrées avec un côté dont la longueur est comprise entre quelques micromètres à quelques millimètres, de préférence entre 50pm et Imm.
La surface des électrodes dépend de la taille des gouttes à transporter. L'espacement entre électrodes voisines peut être préférentiellement compris entre lpm et 10pm. La couche diélectrique 14 est réalisée par dépôt d'une couche de nitrure de silicium Si3N4, d'épaisseur, de manière générale comprise entre 100nm et lpm, de préférence de 600nm. Un procédé de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) est préféré au procédé de dépôt en phase vapeur à basse pression (LPCVD) pour des raisons thermiques. En effet, la température du substrat n'est portée qu'entre 150°C et 350°C (selon les propriétés recherchées) contre 750°C environ pour le dépôt LPCVD. Les couches hydrophobes 13, 23 sont obtenues par dépôt par évaporation sous vide de Téflon ou de SiOC, ou de parylène, par exemple, sur les substrats inférieur et supérieur. Ces couches permettent notamment de diminuer voire d'éviter les effets d'hystérésis de l'angle de mouillage. Leur épaisseur, d'une manière générale comprise entre 100nm et 5pm, est de préférence de lpm. Un orifice d'introduction et/ou d'évacuation de liquide peut être prévu au sein de l'un ou l'autre des substrats, et avoir un diamètre compris entre 100pm et 2mm.
Le liquide 3 environnant l'échantillon fluide 2 est diélectrique et non miscible avec le fluide dudit échantillon. Il peut être, par exemple, une huile minérale ou silicone. L'échantillon fluide 2 peut avoir un volume compris entre 0,1 nanolitre et 10 microlitre.
Le fonctionnement du dispositif d'identification de la phase de l'échantillon fluide selon le premier mode de réalisation de l'invention est le suivant, en référence aux Figures 3A à 3C, et à l'organigramme représenté sur la Figure 4. Un échantillon fluide 2 est disposé sur le réseau d'électrodes 12 (Figure 3A). Il est amené par les moyens de positionnement sur l'électrode de détection 15 (Figure 3B), de sorte qu'il recouvre partiellement celle-ci. L'échantillon fluide 2 est ainsi positionné dans la zone de détection 4. On reçoit un premier signal lumineux issu de ladite zone de détection 4, par exemple l'image de la zone de détection. On peut déduire de cette première image une première valeur d'une caractéristique de la position et/ou de la forme dudit échantillon 2 au niveau de ladite électrode de détection 15, cette caractéristique pouvant être par exemple la longueur du contour de la goutte dans cette zone de détection. La caractéristique peut être ici caractéristique de la forme de l'échantillon 2, et être la matrice de la répartition de l'intensité du signal optique dans le plan de l'image. La matrice, notamment filtrée par un filtre spatial passe haut, donne ainsi le contour de l'échantillon fluide. On applique une tension de polarisation U entre l'électrode de détection 15 et la contre-électrode 22, ce qui se traduit par la génération d'un champ électrique à partir de ladite électrode de détection 15. Ce champ électrique est apte à modifier par électromouillage la position et/ou la forme dudit échantillon dans le cas où il est dans l'état liquide électriquement conducteur.
La Figure 3C montre la déformation de l'échantillon fluide 2 lors de la génération du champ électrique, ce qui indique que l'échantillon 2 est une goutte de liquide électriquement conducteur.
Il est à noter qu'une bulle de gaz n'aurait pas été déformée et/ou déplacée par le champ électrique.
En effet, lorsque l'électrode de détection 15 est activée, l'ensemble goutte de liquide conducteur, couche diélectrique et électrode de détection agit comme une capacité.
Il est rappelé que la goutte 2 est polarisée par son contact avec la contre-électrode 22 via la seconde couche hydrophobe 23. Cependant, la contre-électrode 22 peut ne pas être présente, la goutte présentant alors un potentiel libre. Dans ces deux cas, une capacité est formée entre la goutte conductrice 2 et l'électrode de détection 15, séparée l'une de l'autre par la couche diélectrique 14.
Comme indiqué dans l'article de Berge intitulé « Electrocapillarité et mouillage de films isolants par l'eau », C.R. Acad. Sci., 317, série 2, 1993, 157-163, l'angle de contact 0 de l'interface de la goutte s'exprime selon la relation : cos0(U)=cosO(0)+ £r u2 2e6 où e est l'épaisseur de la couche diélectrique, Er la permittivité de cette couche et 6 la tension de surface de l'interface du premier liquide. Il apparaît alors une pression électrostatique agissant sur l'interface, à proximité de la ligne de contact, comme l'explique l'article de Bavière et al. intitulé « Dynamics of droplet transport induced by electrowetting actuation », Microfluid Nanofluid, 4, 2008, 287-294. La goutte est alors déformée et s'étale de manière à recouvrir l'électrode de détection. On comprend que, lorsque l'échantillon fluide est une bulle de gaz, celle-ci ne peut former une capacité avec l'électrode de détection et la couche diélectrique. Aussi, le champ électrique appliqué ne peut provoquer la déformation et/ou le déplacement d'une bulle de gaz. Il est à noter que la tension de polarisation U peut être continue ou alternative. Lorsque la tension U est alternative, le premier liquide se comporte comme un conducteur dans la mesure où la fréquence de la tension de polarisation est sensiblement inférieure à une fréquence de coupure. Cette dernière, qui dépend notamment de la conductivité électrique du liquide, est typiquement de l'ordre de quelques dizaines de kilohertz (voir par exemple l'article de Mugele et Baret intitulé « Electrowetting: from basics to applications », J. Phys. Condens. Matter, 17 (2005), R705-R774). D'autre part, la fréquence est de préférence sensiblement supérieure à la fréquence correspondant au temps de réponse hydrodynamique du liquide, qui dépend des paramètres physiques comme la tension de surface, la viscosité ou la distance entre les deux parois, et qui est de l'ordre de quelques dizaines ou centaines de Hertz. La réponse du liquide dépend alors de la valeur efficace de la tension, puisque l'angle de contact dépend de la tension en U2, selon la relation précédente. On reçoit, pendant ladite génération du champ électrique, un second signal lumineux issu de ladite zone de détection 4, ici l'image de la zone de détection 4. On peut déduire de cette seconde image une seconde valeur de la même caractéristique de la forme dudit échantillon 2 au niveau de ladite électrode de détection 15.
On compare alors les premier et second signaux lumineux, par exemple en soustrayant les deux images obtenues, ou en comparant leurs caractéristiques respectives, par exemple la longueur de leurs contours respectifs.
On identifie l'état dudit échantillon 2 comme étant gazeux en fonction de cette comparaison, par exemple en analysant l'image résultante de lasite soustraction, ou la différence entre les deux contours déterminés.
Dans l'exemple des Figures 3A à 3C, l'échantillon fluide 2 a été déformé par le champ électrique et s'est davantage étalé sur l'électrode de détection 15. Les deux images prises de l'échantillon 2, avant et pendant la génération du champ électrique, sont différentes et l'écart entre celles-ci, par exemple la norme de la différence entre les deux images, est supérieure à un écart seuil prédéterminé. L'écart seuil est ici sensiblement nul, aux erreurs de mesure près. Aussi, l'échantillon fluide 2 observé dans la zone de détection 4 est identifié comme une goutte de liquide conducteur. Comme le montre la Figure 5A, l'électrode de détection 15 peut présenter une forme adaptée comportant des doigts en projection dans le plan. Une goutte liquide conductrice 2 située sur une telle électrode 15 (Figure 5B) non activée présente une forme sensiblement circulaire. Lorsque le champ électrique est généré, la goutte 2 de liquide est déformée et présente un contour qui s'étale sur les doigts de l'électrode 15 (Figure 5C).
Les contours de la goutte 2, avant et pendant la génération du champ électrique, sont donc aisément comparables et l'on peut calculer un écart entre les deux. L'écart étant ici strictement supérieur à un écart seuil sensiblement nul, aux erreurs de mesure près, on identifie l'échantillon 2 comme étant une goutte de liquide conducteur. En variante du mode de réalisation présenté précédemment dans lequel on détecte l'éventuelle déformation de l'échantillon fluide 2, on peut détecter le déplacement de celui-ci, comme l'illustrent les Figures 6A à 6C. L'échantillon fluide 2 est amené par les moyens de positionnement jusqu'à la zone de détection (Figure 6A), de sorte que l'électrode de détection 15 est partiellement recouverte par l'échantillon 2 (Figure 6B) . La zone de détection 4 est délimitée en traits pointillés sur les Figures 6A à 6C.
Il est à noter que l'échantillon fluide 2 ne recouvre qu'une faible partie de l'électrode de détection 15. Dans le cas où l'échantillon fluide 2 est une goutte liquide conductrice, la génération du champ électrique provoque le déplacement de la goutte jusqu'à ce qu'elle soit positionnée sensiblement au centre de l'électrode de détection 15 (Figure 6C). Le procédé d'identification est similaire à celui décrit en référence aux Figures 3A à 3C et à la Figure 4. A partir des signaux lumineux reçus de la zone de détection 4, on déduit le contour de l'échantillon fluide 2 et on en calcule la position moyenne. On calcule ensuite l'écart de position de l'échantillon 2 avant et pendant la génération du champ électrique. Si l'écart est inférieur ou égal à un écart seuil prédéterminé, on identifie l'échantillon 2 comme étant une bulle de gaz. Sur la Figure 6C, l'échantillon fluide 2 a été déplacé sur l'électrode de détection 15, de sorte que l'écart de position est important et supérieur à l'écart seuil. L'échantillon 2 est identifié comme une goutte de liquide conducteur. Le procédé d'identification de la phase gazeuse ou liquide électriquement conducteur de l'échantillon fluide 2 peut également être réalisé alors que l'échantillon est en déplacement continu le long d'un chemin fluidique. Les Figures 7A à 7C illustrent une telle variante du premier mode de réalisation.
L'échantillon fluide 2 est amené par les moyens de positionnement jusqu'à la zone de détection 4 (Figure 7A), de sorte que l'électrode de détection 15 est partiellement recouverte par l'échantillon (Figure 7B).
L'échantillon 2 est en déplacement continu sous l'action des moyens de positionnement, suivant la direction X. Dans le cas où l'échantillon fluide 2 est une goutte liquide conductrice, la génération du champ électrique induit une force de déplacement supplémentaire de la goutte 2 qui s'ajoute à la force de déplacement continu déjà présente, jusqu'à ce que l'échantillon soit positionné sensiblement au centre de l'électrode de détection 15 (Figure 7C).
Le procédé d'identification est similaire à celui décrit en référence aux Figures 3A à 3C et à la Figure 4. A partir des signaux lumineux reçus de la zone de détection 4, on déduit le contour de l'échantillon fluide 2 et on en calcule la position moyenne. On calcule ensuite l'écart de position de l'échantillon 2 avant et pendant la génération du champ électrique. Ici, l'écart est plus précisément calculé entre 30 la position de l'échantillon 2 pendant la génération du champ électrique, et la position 2' qu'aurait l'échantillon 2 si le champ électrique n'était pas appliqué. Si l'écart est inférieur ou égal à un écart seuil prédéterminé, on identifie l'échantillon 2 comme étant une bulle de gaz. Sur la Figure 7C, l'échantillon fluide 2 a été accéléré par électromouillage, de sorte que l'écart de position est important par rapport à la position en pointillé, et supérieur à l'écart seuil. L'échantillon 2 est identifié comme une goutte de liquide conducteur. Il est à noter que l'on peut également recevoir les signaux lumineux à d'autres instants du déplacement de l'échantillon au niveau de l'électrode de détection, et détecter un éventuel ralentissement par électromouillage de l'échantillon fluide. Selon le second mode de réalisation de l'invention, le dispositif et le procédé d'identification de la phase de l'échantillon se distinguent du premier mode de réalisation essentiellement en ce que l'échantillon est éventuellement déformé et/ou déplacé par diélectrophorèse. La Figure 8 représente un organigramme de mise en oeuvre du procédé d'identification selon ce second mode de réalisation. Dans ce mode de réalisation, l'échantillon fluide 2 peut être identifié comme étant soit une bulle de gaz, soit une goutte d'un liquide diélectrique. Une goutte peut être, à titre illustratif, de l'eau, un sérum, un liquide biologique comportant des analytes. La bulle de gaz peut être une bulle d'air.
L'échantillon fluide 2 est environné d'un fluide 3, de préférence gazeux, et par exemple de l'air, non miscible avec le fluide de l'échantillon. Par diélectrophorèse, ou diélectrophorèse liquide (LDEP en anglais, pour « Liquid Dielectrophoresis »), on entend l'application d'une force électrique sur un liquide électriquement isolant, ici le liquide de la goutte, la force étant générée par un champ électrique oscillant non uniforme.
Lorsque la goutte 2 de liquide est située dans le champ électrique généré à partir de l'électrode de détection 15, les molécules du liquide acquièrent un dipôle non nul et se polarisent. Lorsque l'électrode de détection 15 est activée, cela entraîne une évolution de la morphologie de la goutte, autrement dit une déformation. Lorsque deux électrodes adjacentes sont successivement activées, une goutte de liquide diélectrique se déplace d'une électrode à l'autre. A la différence du premier mode de réalisation décrit précédemment, la tension de polarisation U appliquée à l'électrode de détection, par exemple entre l'électrode de détection et la contre-électrode, est une tension alternative dont la fréquence est comprise entre, par exemple, quelques dizaines kilohertz et quelques mégahertz, par exemple entre 15 kHz et 10MHz, et entre 15 kHz et 100kHz, et d'une tension préférentielle de quelques volts RMS (tension efficace) à quelques centaines de volts RMS. Ainsi, lorsque l'échantillon fluide 2 est une goutte d'un liquide diélectrique, l'échantillon est déformé et/ou déplacé.
A partir de la mesure des images de l'échantillon dans la zone de détection 4 avant et pendant la génération du champ électrique, on déduit des valeurs d'une même caractéristique de la forme et/ou de la position de l'échantillon. On calcule un écart entre les deux valeurs préalablement déduites. On identifie l'échantillon 2 comme étant une bulle de gaz et non pas une goutte d'un liquide polaire lorsque l'écart calculé est inférieur ou égal à un écart seuil prédéterminé. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs.15

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé d'identification de l'état liquide électriquement conducteur ou gazeux d'un échantillon fluide (2) situé entre deux parois (11, 21) d'un système microfluidique (1) et entouré d'un liquide (3) diélectrique non miscible, caractérisé en ce que : - on positionne ledit échantillon (2) dans une zone de détection (4) comportant une électrode de détection (15) située au niveau de l'une desdites parois (11, 21), de manière à ce que ledit échantillon (2) recouvre partiellement ladite électrode de détection (15) ; on reçoit un premier signal optique issu de ladite zone de détection (4) ; on génère, à partir de ladite électrode de détection (15), un champ électrique apte à modifier par électromouillage la position et/ou la forme dudit échantillon (2) dans le cas où il est dans l'état liquide électriquement conducteur ; on reçoit, pendant ladite génération du champ électrique, un deuxième signal optique issu de ladite zone de détection (4) ; on identifie l'état dudit échantillon fluide (2) comme étant gazeux en comparant lesdits premier et deuxième signaux optiques.
  2. 2. Procédé d'identification selon la revendication 1, caractérisé en ce que le champ électrique est continu ou présente une fréquence sensiblement inférieure ou égale à 10kHz.
  3. 3. Procédé d'identification de l'état liquide diélectrique ou gazeux d'un échantillon fluide (2) situé entre deux parois (11, 21) d'un système microfluidique (1) et entouré d'un liquide (3) non polaire et non miscible, caractérisé en ce que : - on positionne ledit échantillon (2) dans une zone de détection (4) comportant une électrode de détection (15) située au niveau de l'une desdites parois (11, 21), de manière à ce que ledit échantillon (2) recouvre partiellement ladite électrode de détection (15) ; on reçoit un premier signal optique issu de ladite zone de détection (4) ; on génère, à partir de ladite électrode de détection (15), un champ électrique apte à modifier par diélectrophorèse la position et/ou la forme dudit échantillon (2) dans le cas où il est dans l'état liquide polaire ; - on reçoit, pendant ladite génération du champ électrique, un deuxième signal optique issu de ladite zone de détection (4) ; on identifie l'état dudit échantillon (2) comme étant gazeux en comparant lesdits premier et deuxième signaux optiques.
  4. 4. Procédé d'identification selon la revendication 1, caractérisé en ce que le champ électrique présente une fréquence strictement supérieure à 10kHz.
  5. 5. Procédé d'identification selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits premier et second signaux optiques sont des images de ladite zone de détection (4).
  6. 6. Procédé d'identification selon la revendication 5, caractérisé en ce que, lors de la comparaison, on applique un filtre spatial passe haut aux images reçues pour extraire le contour de l'échantillon (2).
  7. 7. Procédé d'identification selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que ladite comparaison comporte une soustraction entre lesdits premier et deuxième signaux optiques.
  8. 8. Procédé d'identification selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit échantillon fluide (2) est statique lors desdites étapes de réception des signaux optiques.
  9. 9. Procédé d'identification selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit échantillon fluide (2) est en mouvement continu, lors desdites étapes de réception des signaux optiques, sous l'action de moyens de positionnement.
  10. 10. Dispositif d'identification de l'état liquide électriquement conducteur ou gazeux d'un échantillon fluide (2) situé entre deux parois (11, 21) d'un système microfluidique (1) et entouré d'un liquide (3)diélectrique non miscible, caractérisé en ce qu'il comporte : une zone de détection (4) comportant une électrode de détection (15) située au niveau de l'une desdites parois (11, 21) ; - des moyens de positionnement dudit échantillon fluide (2) dans ladite zone de détection (4), de manière à ce que ledit échantillon (2) recouvre partiellement ladite électrode de détection (15) ; - des moyens (40) de génération, à partir de ladite électrode de détection (15), d'un champ électrique apte à modifier par électromouillage la position et/ou la forme dudit échantillon (2) dans le cas où il est dans l'état liquide électriquement conducteur ; - des moyens (50) de réception optique pour recevoir un premier signal optique issu de ladite zone de détection (4) avant ladite génération du champ électrique et un second signal optique issu de ladite zone de détection (4) pendant ladite génération du champ électrique ; - des moyens (60) de calcul pour comparer lesdits premier et second signaux optiques préalablement reçus ; - des moyens (70) d'identification de l'état de l'échantillon fluide (2) aptes à identifier l'état dudit échantillon (2) comme étant gazeux en fonction de ladite comparaison.
  11. 11. Dispositif d'identification de l'état liquide diélectrique ou gazeux d'un échantillon fluide (2)situé entre deux parois (11, 21) d'un système microfluidique (1) et entouré d'un liquide (3) non polaire et non miscible, caractérisé en ce qu'il comporte : - une zone de détection (4) comportant une électrode de détection (15) située au niveau de l'une desdites parois (11, 21) ; - des moyens de positionnement dudit échantillon fluide (2) dans ladite zone de détection (4), de manière à ce que ledit échantillon (2) recouvre partiellement ladite électrode de détection (15) ; - des moyens (40) de génération, à partir de ladite électrode de détection (15), d'un champ électrique apte à modifier par diélectrophorèse la position et/ou la forme dudit échantillon (2) dans le cas où il est dans l'état liquide polaire ; - des moyens (50) de réception optique pour recevoir un premier signal optique issu de ladite zone de détection (4) avant ladite génération du champ électrique et un second signal optique issu de ladite zone de détection (4) pendant ladite génération du champ électrique ; - des moyens (60) de calcul pour comparer lesdits premier et second signaux optiques 25 préalablement reçus ; - des moyens (70) d'identification de l'état de l'échantillon fluide (2) en fonction de ladite comparaison. 30
FR1154364A 2011-05-19 2011-05-19 Procede d'identification de la phase d'un echantillon fluide dans un dispositif microfluidique. Expired - Fee Related FR2975491B1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1154364A FR2975491B1 (fr) 2011-05-19 2011-05-19 Procede d'identification de la phase d'un echantillon fluide dans un dispositif microfluidique.
PCT/EP2012/058973 WO2012156388A1 (fr) 2011-05-19 2012-05-15 Procédé d'identification de la phase d'un échantillon fluide dans un dispositif microfluidique

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1154364A FR2975491B1 (fr) 2011-05-19 2011-05-19 Procede d'identification de la phase d'un echantillon fluide dans un dispositif microfluidique.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2975491A1 true FR2975491A1 (fr) 2012-11-23
FR2975491B1 FR2975491B1 (fr) 2013-07-05

Family

ID=46148845

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1154364A Expired - Fee Related FR2975491B1 (fr) 2011-05-19 2011-05-19 Procede d'identification de la phase d'un echantillon fluide dans un dispositif microfluidique.

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR2975491B1 (fr)
WO (1) WO2012156388A1 (fr)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040058450A1 (en) * 2002-09-24 2004-03-25 Pamula Vamsee K. Methods and apparatus for manipulating droplets by electrowetting-based techniques
EP1541985A1 (fr) * 2002-08-26 2005-06-15 Japan Science and Technology Agency Dispositif utilisant des gouttelettes
US20070242105A1 (en) * 2006-04-18 2007-10-18 Vijay Srinivasan Filler fluids for droplet operations
WO2010004014A1 (fr) * 2008-07-11 2010-01-14 Commissariat A L'energie Atomique Procede et dispositif de manipulation et d'observation de gouttes de liquide

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1541985A1 (fr) * 2002-08-26 2005-06-15 Japan Science and Technology Agency Dispositif utilisant des gouttelettes
US20040058450A1 (en) * 2002-09-24 2004-03-25 Pamula Vamsee K. Methods and apparatus for manipulating droplets by electrowetting-based techniques
US20070242105A1 (en) * 2006-04-18 2007-10-18 Vijay Srinivasan Filler fluids for droplet operations
WO2010004014A1 (fr) * 2008-07-11 2010-01-14 Commissariat A L'energie Atomique Procede et dispositif de manipulation et d'observation de gouttes de liquide

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SHIN YONG-JUN ET AL: "Machine vision for digital microfluidics", REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS, AIP, MELVILLE, NY, US, vol. 81, no. 1, 22 January 2010 (2010-01-22), pages 14302 - 14302, XP012134607, ISSN: 0034-6748, DOI: 10.1063/1.3274673 *

Also Published As

Publication number Publication date
FR2975491B1 (fr) 2013-07-05
WO2012156388A1 (fr) 2012-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2933315A1 (fr) Dispositif microfluidique de deplacement de liquide
EP1891329B1 (fr) Dispositif de pompage par electromouillage et application aux mesures d'activite electrique
EP2453220A1 (fr) Procédé d'évaporation contrôlée d'une goutte liquide dans un dispositif microfluidique
FR2933713A1 (fr) Procede et dispositif de manipulation et d'observation de gouttes de liquide
EP1376846B1 (fr) Dispositif de déplacement de petits volumes de liquide le long d'un micro-catenaire par des forces électrostatiques
EP2143949A2 (fr) Dispositif microfluidique de déplacement contrôlé de liquide
EP2165753A2 (fr) Micro-dispositif d'analyse d'echantillons liquides
US20120292496A1 (en) Flow through metallic nanohole arrays
EP2161449B1 (fr) Micropompe pour microfluidique continue.
US20150124254A1 (en) Electro-Optic Grating-Coupled Surface Plasmon Resonance (EOSPR)
EP1761756B1 (fr) Systeme de detection synchrone de fluorescence en goutte
Zaltron et al. Optofluidic platform for the manipulation of water droplets on engineered LiNbO3 surfaces
Saetchnikov et al. Reusable dispersed resonators-based biochemical sensor for parallel probing
KR101724271B1 (ko) 표면증강 라만 산란 센서, 그 제조 방법 및 이를 이용한 측정 방법
FR2975491A1 (fr) Procede d'identification de la phase d'un echantillon fluide dans un dispositif microfluidique.
Avenas et al. Performance improvement of plasmonic sensors using a combination of AC electrokinetic effects for (bio) target capture
WO2014134228A1 (fr) Système et procédés de micro-réseau d'adn multiplexe de chémotypage (mcm)
EP2591857A1 (fr) Dispositif et procédé de manipulation des gouttes
FR2887983A1 (fr) Dispositif microfluidique de preparation d'au moins un echantillon et procede de preparation mettant en oeuvre un tel dispositif
Davoust et al. Evaporation rate of drop arrays within a digital microfluidic system
EP2409132B1 (fr) Procede de determination du rayon surfacique et/ou de la densite particulaire d'une poudre
FR2971953A1 (fr) Dispositif microfluidique d'extraction a interface liquide-liquide stabilisee
US8379212B2 (en) Plasmonic droplet, method and apparatus for preparing the same, detection method using plasmonic droplet
US8724105B2 (en) Nano particle tracking device, channel structure of the nano particle tracking device, and method of fabricating the channel structure of the nano particle tracking device
FR2867268A1 (fr) Procede et methode de determination d'une caracteristique d'un volume de liquide

Legal Events

Date Code Title Description
ST Notification of lapse

Effective date: 20150130