FR3126629A1 - Method for diluting, mixing and delivering fluids and device for controlling chemical and biochemical reactions on a microfluidic system - Google Patents

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Marine Daïeff
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Abstract

Procédé de dilution, mélange et livraison des fluides et dispositif pour le contrôle des réactions chimiques et biochimiques sur un système microfluidique. L’invention concerne un procédé de dilution ou mélange de fluides composé d’une chambre de mélange microfluidique (101) comprenant au moins un canal microfluidique pour l’injection de liquides (102), au moins un canal microfluidique pour l’injection de gaz (103), au moins un canal microfluidique permettant l’évacuation du mélange (107) effectué grâce à au moins un élément magnétique (106) situé dans la chambre de mélange, ainsi qu’au moins un port d’aération (108) permettant la pressurisation de la chambre au moyen d’un capteur de pression (109) et d’une vanne (110). Le dispositif selon l’invention est particulièrement destiné à la réalisation de réactions chimiques et biochimiques dont le produit de réaction peut être injecté dans un système microfluidique. Figure à publier pour l’abrégé : Figure 1A Method for diluting, mixing and delivering fluids and device for controlling chemical and biochemical reactions on a microfluidic system. The invention relates to a method for diluting or mixing fluids comprising a microfluidic mixing chamber (101) comprising at least one microfluidic channel for injecting liquids (102), at least one microfluidic channel for injecting gas (103), at least one microfluidic channel allowing the evacuation of the mixture (107) carried out thanks to at least one magnetic element (106) located in the mixing chamber, as well as at least one ventilation port (108) allowing pressurizing the chamber by means of a pressure sensor (109) and a valve (110). The device according to the invention is particularly intended for carrying out chemical and biochemical reactions, the reaction product of which can be injected into a microfluidic system. Figure to be published for the abstract: Figure 1A

Description

Procédé de dilution, mélange et livraison des fluides et dispositif pour le contrôle des réactions chimiques et biochimiques sur un système microfluidiqueMethod for diluting, mixing and delivering fluids and device for controlling chemical and biochemical reactions on a microfluidic system

L’invention propose un procédé de dilution ou mélange des fluides injectés séquentiellement sous atmosphère contrôlée.The invention proposes a process for diluting or mixing fluids injected sequentially under a controlled atmosphere.

Selon l’invention, le procédé comprend:According to the invention, the method comprises:

  • Une injection d’un volume contrôlé d’au moins un liquide à l’intérieur d’au moins une chambre au moyen d’au moins un contrôleur de pression couplé à au moins une vanne de sélection, ladite injection se fait par au moins une entrée de liquide dans ladite au moins une chambre.An injection of a controlled volume of at least one liquid inside at least one chamber by means of at least one pressure controller coupled to at least one selector valve, said injection is done by at least one liquid inlet into said at least one chamber.
  • Au moins un réacteur comprenant ladite au moins une chambre avec au moins une entrée pour les fluides ou au moins deux entrées, au moins une pour les liquides et au moins une pour les gaz. Ladite au moins une chambre peut être pressurisée et les liquides dans ladite au moins une chambre agités avec au moins un objet magnétique tournant pour permettre une dilution, une mélange ou une réaction chimique ou biochimique.At least one reactor comprising said at least one chamber with at least one inlet for fluids or at least two inlets, at least one for liquids and at least one for gases. Said at least one chamber can be pressurized and the liquids in said at least one chamber agitated with at least one rotating magnetic object to allow dilution, mixing or chemical or biochemical reaction.
  • Une augmentation de pression accomplie par l'introduction de fluides par ladite au moins une entrée dans ledit au moins un réacteur jusqu’à atteindre une pression contrôlée et définie inférieure ou égale à 10 bar, ladite pression produisant un déplacement à débit contrôlé du volume de liquide présent dans le réacteur par au moins une sortie du fluide régulé par au moins une vanne reliant ledit volume de liquide et l’extérieur dudit réacteur.A pressure increase achieved by the introduction of fluids through said at least one inlet into said at least one reactor until a controlled and defined pressure less than or equal to 10 bar is reached, said pressure producing a displacement at a controlled rate of the volume of liquid present in the reactor by at least one fluid outlet regulated by at least one valve connecting said volume of liquid and the outside of said reactor.
  • Une réduction de pression dans ledit au moins un réacteur jusqu’à atteindre une pression contrôlée et définie inférieure ou égale à 10 bar, ladite réduction de pression accomplie par au moins une soupape d'aération et permettant l'introduction d'un nouveau fluide sans produire de déplacement du volume présent dans le réacteur par ladite au moins une sortie du fluide reliant ledit volume de liquide et l’extérieur dudit réacteur.A pressure reduction in said at least one reactor until reaching a controlled and defined pressure less than or equal to 10 bar, said pressure reduction accomplished by at least one vent valve and allowing the introduction of a new fluid without producing displacement of the volume present in the reactor by said at least one fluid outlet connecting said volume of liquid and the outside of said reactor.

Le procédé selon l’invention permet de créer un système basé sur l’injection séquentielle de liquides dans un réacteur secondaire potentiellement pressurisé. Ce système est utilisé non seulement pour réaliser des mélanges de liquides mais aussi pour déplacer un fluide, créer des dilutions contrôlées d'une substance donnée, réaliser des réactions chimiques sous atmosphère contrôlée et enrichir le mélange avec des gaz en utilisant le principe de l’agitation magnétique dans un réservoir pressurisé.The method according to the invention makes it possible to create a system based on the sequential injection of liquids into a potentially pressurized secondary reactor. This system is used not only to make mixtures of liquids but also to move a fluid, create controlled dilutions of a given substance, carry out chemical reactions under controlled atmosphere and enrich the mixture with gases using the principle of magnetic stirring in a pressurized tank.

Avantageusement, le procédé selon l’invention permet de réaliser des réactions chimiques et biochimiques impliquant des volumes finis de réactifs sous atmosphère et pression contrôlées dans un environnement totalement isolé. Dans l’invention, de nombreux gaz peuvent être utilisés comme par exemple de l’azote, de l’oxygène ou du dioxyde de carbone.Advantageously, the method according to the invention makes it possible to carry out chemical and biochemical reactions involving finite volumes of reagents under controlled atmosphere and pressure in a completely isolated environment. In the invention, many gases can be used such as, for example, nitrogen, oxygen or carbon dioxide.

Dans une variante, un volume de liquide plus grand que le réacteur peut être entièrement poussé dans le réacteur séquentiellement ou en continu en utilisant un gaz pour enrichir le liquide en gaz.Alternatively, a volume of liquid larger than the reactor can be pushed entirely into the reactor sequentially or continuously using gas to enrich the liquid with gas.

L'invention concerne également un dispositif mettant en œuvre le procédé décrit précédemment où ledit déplacement dudit volume de liquide par ladite au moins une sortie de fluide reliant ledit volume et l’extérieur dudit au moins un réacteur se fait vers un dispositif microfluidique où le flux redevient laminaire.The invention also relates to a device implementing the method described above, where said displacement of said volume of liquid by said at least one fluid outlet connecting said volume and the outside of said at least one reactor takes place towards a microfluidic device where the flow becomes laminar again.

Dans une variante, la réaction se fait séparée et en parallèle au moins un flux principal laminaire de liquide. Dans ce cas, ladite au moins une sortie de fluide se fait vers ledit au moins un flux principal laminaire de liquide.In a variant, the reaction takes place separately and in parallel with at least one main laminar flow of liquid. In this case, said at least one fluid outlet is towards said at least one main laminar flow of liquid.

L’invention s’adapte à tout type de gaz et de liquide et la thermalisation du réacteur est possible si nécessaire.The invention adapts to any type of gas and liquid and the thermalization of the reactor is possible if necessary.

L’invention concerne le domaine des mélanges et des dilutions des fluides pour des procédés chimiques et biochimiques dans des systèmes microfluidiques. En particulier, l’invention concerne l’injection séquentielle automatisée de différents réactifs dans une chambre de réaction pressurisée comprenant un barreau aimanté. Plus particulièrement, l’invention concerne la possibilité d’effectuer des réactions chimiques avec des volumes de réactifs précis sous atmosphère contrôlée avec une possibilité de contrôle de température également.The invention relates to the field of mixtures and dilutions of fluids for chemical and biochemical processes in microfluidic systems. In particular, the invention relates to the automated sequential injection of different reagents into a pressurized reaction chamber comprising a bar magnet. More particularly, the invention relates to the possibility of carrying out chemical reactions with precise volumes of reagents under a controlled atmosphere with the possibility of temperature control as well.

Les réactions chimiques trouvent de nombreuses applications, que ce soit en pharmacologie pour la synthèse de médicaments, en biochimie pour comprendre l’origine de la vie, en médecine personnalisée pour développer de nouveaux traitements médicaux ou en analyse pour identifier des pathogènes ou réaliser des séquençages d’ADN et d’ARN.Chemical reactions find many applications, whether in pharmacology for the synthesis of drugs, in biochemistry to understand the origin of life, in personalized medicine to develop new medical treatments or in analysis to identify pathogens or carry out sequencing. of DNA and RNA.

De nombreux paramètres dont l’ordre des réactifs, le temps de mélange, la température et la stœchiométrie entre autres sont contrôlés lors des réactions chimiques pour augmenter le rendement, la pureté ou encore la monodispersité du produit.Many parameters including the order of the reagents, the mixing time, the temperature and the stoichiometry among others are controlled during the chemical reactions to increase the yield, the purity or the monodispersity of the product.

L’utilisation de la microfluidique par rapport aux méthodes conventionnelles en chimie et biochimie, à savoir le mélange et la réaction dans des chambres reliées et alimentées par des microcanaux caractérisés par des volumes fluidiques compris entre 1 pL et 10 mL, permet d’augmenter le rapport surface sur volume, ce qui facilite les transferts de masse et de chaleur, augmentant ainsi le rendement et la rapidité des réactions. Les diagnostics et analyses sont donc accélérés. La microfluidique permet également de paralléliser les tests et d’augmenter ainsi massivement le nombre de réactions. De plus, les volumes de réactifs utilisés sont plus faibles, permettant de rendre les procédés plus verts, plus sûrs et de diminuer les coûts.The use of microfluidics compared to conventional methods in chemistry and biochemistry, namely mixing and reaction in chambers connected and fed by microchannels characterized by fluidic volumes between 1 pL and 10 mL, makes it possible to increase the surface to volume ratio, which facilitates mass and heat transfer, thus increasing the yield and speed of reactions. Diagnoses and analyzes are therefore accelerated. Microfluidics also makes it possible to parallelize the tests and thus to massively increase the number of reactions. In addition, the volumes of reagents used are lower, making the processes greener, safer and reducing costs.

Mais malgré les nombreux avantages de la microfluidique, les réactions chimiques et biochimiques en continu ne sont pas encore pleinement optimisées à petite échelle. La compatibilité chimique entre les solvants et les matériaux est encore un véritable défi. Il est aussi difficile de faire des réactions sous atmosphère contrôlée ou de faire des mélanges liquide/gaz ou gaz/gaz. Les problèmes liés au transport de bulles indésirables dans les microcanaux sont également courants dans certaines méthodes. De plus, le mélange et la dilution des réactifs reste un défi de taille, le flux laminaire présent dans les systèmes microfluidiques ne facilitant pas cette étape. D'autre part, de nombreuses réactions doivent être effectuées avec un ensemble séquentiel contrôlé de conditions, y compris l'ajout de réactifs infimes, ce qui ajoute des défis lorsque l'on vise à obtenir des réactions à l'échelle microfluidique.But despite the many advantages of microfluidics, continuous chemical and biochemical reactions are not yet fully optimized on a small scale. The chemical compatibility between solvents and materials is still a real challenge. It is also difficult to carry out reactions under a controlled atmosphere or to make liquid/gas or gas/gas mixtures. Problems related to the transport of unwanted bubbles in the microchannels are also common in some methods. In addition, the mixing and dilution of reagents remains a major challenge, the laminar flow present in microfluidic systems not facilitating this step. On the other hand, many reactions must be performed with a controlled sequential set of conditions, including the addition of minute reagents, which adds challenges when aiming to achieve microfluidic-scale reactions.

En microfluidique, deux techniques de mélange sont utilisées afin d’améliorer le mélange de solutions (Lee C.-Y. et al, Microfluidic Mixing: A Review, Int J Mol Sci, 2011; 12(5): 3263-3287). D’un côté, des techniques de mélange passif (Lee C.-Y. et al. Passive mixers in microfluidic systems: A review. Chemical Engineering Journal, vol. 288, 2016, pages 146 à 160, ISSN 1385-8947) basées sur des géométries particulières des puces microfluidiques (jonction en T ou Y, canaux en serpentin ou 3D) permettent de créer des turbulences dans le flux et ainsi ne pas laisser uniquement la diffusion mélanger les réactifs. Cependant, ces techniques passives manquent d’efficacité car le mélange uniforme de la solution n’est pas atteint instantanément. De l’autre, des techniques de mélange actif permettent d’améliorer l'efficacité du mélange en utilisant des forces externes (acoustiques, magnétiques ou thermiques). Un mélange uniforme est alors instantanément obtenu.In microfluidics, two mixing techniques are used to improve the mixing of solutions (Lee C.-Y. et al, Microfluidic Mixing: A Review, Int J Mol Sci, 2011; 12(5): 3263-3287). On the one hand, passive mixing techniques (Lee C.-Y. et al. Passive mixers in microfluidic systems: A review. Chemical Engineering Journal, vol. 288, 2016, pages 146 to 160, ISSN 1385-8947) based on particular geometries of the microfluidic chips (T or Y junction, serpentine or 3D channels) make it possible to create turbulences in the flow and thus not to let only the diffusion mix the reagents. However, these passive techniques lack efficiency because uniform mixing of the solution is not achieved instantaneously. On the other hand, active mixing techniques improve mixing efficiency by using external forces (acoustic, magnetic or thermal). A uniform mixture is then instantly obtained.

Semenov décrit dans sa publication un microréacteur de volume interne 250 µL, activé par champ magnétique, fabriqué en polydiméthylsiloxane (PDMS) et en verre, pour le mélange de solutions (Semenov, S. et al, Nature, 537, 656–660, 2016). Le microréacteur comporte 3 entrées de liquide pour l’injection de 3 solutions différentes et a un volume interne de 250 µL. L’injection des fluides dans le microréacteur est contrôlée par des pousses seringues. Ce système possède également un canal thermostaté pour le contrôle en température du microréacteur. Ce système permet donc de mélanger trois solutions différentes de manière homogène et instantanée et de faire des réactions chimiques dans un environnement thermostaté.Semenov describes in his publication a microreactor of internal volume 250 µL, activated by magnetic field, made of polydimethylsiloxane (PDMS) and glass, for the mixing of solutions (Semenov, S. et al, Nature, 537, 656–660, 2016 ). The microreactor has 3 liquid inlets for the injection of 3 different solutions and has an internal volume of 250 µL. The injection of fluids into the microreactor is controlled by syringe pumps. This system also has a thermostated channel for temperature control of the microreactor. This system therefore makes it possible to mix three different solutions in a homogeneous and instantaneous way and to carry out chemical reactions in a thermostatically controlled environment.

Cependant, ce système n’est pas sans inconvénients. Les réactions chimiques sont limitées à 3 réactifs uniquement ce qui réduit drastiquement la flexibilité du système. Le PDMS, matériau utilisé très largement en microfluidique pour la fabrication des puces, a une résistance limitée aux solutions chimiques et absorbe les molécules ce qui modifie la stoechiométrie des réactions. De plus, ce matériau est perméable au dioxygène et des réactions chimiques sous atmosphère contrôlée ne sont donc pas possible. De plus, aucun enrichissement en gaz des solutions n’est possible. Finalement, un mélange à volume constant pendant plusieurs minutes n’est pas possible. Enfin, le système n’est pas optimisé pour effectuer des réactions chimiques différentes dans le même microréacteur sans risque de contamination croisée.However, this system is not without drawbacks. The chemical reactions are limited to only 3 reactants, which drastically reduces the flexibility of the system. PDMS, a material widely used in microfluidics for the manufacture of chips, has limited resistance to chemical solutions and absorbs molecules, which modifies the stoichiometry of the reactions. In addition, this material is permeable to oxygen and chemical reactions under controlled atmosphere are therefore not possible. In addition, no gas enrichment of the solutions is possible. Finally, mixing at constant volume for several minutes is not possible. Finally, the system is not optimized to perform different chemical reactions in the same microreactor without risk of cross-contamination.

La demande de brevet US6572255B2 (BECKMAN COULTER INC) décrit un réacteur et son système fluidique pour mélanger des liquides de façon contrôlée et délivrer des solutions diluées. Le mélange s’effectue par la méthode de la recirculation. La chambre de mélange comprend deux entrées de liquide dans sa partie supérieure et une sortie et entrée dans sa partie inférieure, permettant la mise en place de la boucle de recirculation. La chambre est munie d’une ventilation protégée par un filtre pour éviter toute contamination du milieu. Cette chambre est équipée d’un système de chauffage de la solution ainsi que d’un capteur de température pour vérifier la température du mélange. De plus, un capteur de concentration (ici un capteur conductimétrique) est présent pour connaître la concentration du mélange. Enfin, un capteur de niveau est intégré pour éviter de faire déborder la chambre et d’avoir des retours dans le circuit d’entrée. Le déplacement de la solution est contrôlé par un système de vannes et de pompes.Patent application US6572255B2 (BECKMAN COULTER INC) describes a reactor and its fluidic system for mixing liquids in a controlled manner and delivering dilute solutions. Mixing is done by the recirculation method. The mixing chamber includes two liquid inlets in its upper part and an outlet and inlet in its lower part, allowing the installation of the recirculation loop. The chamber is equipped with ventilation protected by a filter to avoid any contamination of the environment. This chamber is equipped with a system for heating the solution as well as a temperature sensor to check the temperature of the mixture. In addition, a concentration sensor (here a conductometric sensor) is present to know the concentration of the mixture. Finally, a level sensor is integrated to avoid overflowing the chamber and having returns in the input circuit. The movement of the solution is controlled by a system of valves and pumps.

Malgré tous les avantages de ce système, le fait d’utiliser une boucle de recirculation augmente le volume mort présent dans le système fluidique. Cette méthode n’est donc pas optimale pour travailler avec des petits volumes de réactifs ou bien si un mélange uniforme et instantané est nécessaire. De plus, il n’est pas possible d’effectuer la réaction sous atmosphère contrôlée, en limitant les réactions chimiques pouvant être effectuées, la ventilation fonctionnant uniquement de manière passive vers l’extérieur. Enfin, ce système manque de flexibilité car il n’est possible d’injecter que deux solutions.Despite all the advantages of this system, the fact of using a recirculation loop increases the dead volume present in the fluidic system. This method is therefore not optimal for working with small volumes of reagents or if uniform and instantaneous mixing is necessary. In addition, it is not possible to carry out the reaction under a controlled atmosphere, limiting the chemical reactions that can be carried out, the ventilation only working passively towards the outside. Finally, this system lacks flexibility because it is only possible to inject two solutions.

Il existe donc un besoin d’un réacteur pour réaliser des réactions chimiques et biochimiques dans un système permettant d’injecter séquentiellement des réactifs de façon contrôlée et automatisée en diminuant les volumes utilisés. La résistance chimique des matériaux du système, ainsi que leur inertie est primordiale pour ne pas interférer dans les réactions.There is therefore a need for a reactor to carry out chemical and biochemical reactions in a system making it possible to sequentially inject reagents in a controlled and automated manner by reducing the volumes used. The chemical resistance of the materials in the system, as well as their inertness, is essential so as not to interfere in the reactions.

De plus, il existe un besoin de réaliser ces réactions sous atmosphère contrôlée ou d’avoir la possibilité de mélanger des gaz avec des liquides ou bien des gaz ensemble.In addition, there is a need to carry out these reactions under controlled atmosphere or to have the possibility of mixing gases with liquids or gases together.

Avant d'expliquer en détail au moins un mode de réalisation de l'invention, il doit être compris que l'invention n'est pas limitée dans son application aux détails de construction et aux agencements des composants énoncés dans la description suivante ou illustrés sur les dessins. L'invention est susceptible de présenter des réalisations supplémentaires par rapport à celles décrites et d'être pratiquée et exécutée de diverses manières. Par exemple, tous les éléments des modes de réalisation décrits ne sont pas nécessaires pour obtenir au moins l'un des avantages décrits ici. En outre, il doit être compris que la phraséologie et la terminologie employées ici, ainsi que l'abrégé, sont à des fins de description et ne doit pas être considéré comme limitatif. Ainsi, l'homme du métier appréciera que la conception sur laquelle cette description est basée peut être facilement utilisée comme base pour la conception d'autres structures, procédés et systèmes pour réaliser les différents objectifs de la présente invention. Il est donc important que les revendications soient considérées comme incluant de telles constructions équivalentes dans la mesure où elles ne s'écartent pas de l'esprit et de la portée de la présente invention.Before explaining in detail at least one embodiment of the invention, it should be understood that the invention is not limited in its application to the details of construction and the arrangements of the components set forth in the following description or illustrated on the drawings. The invention is capable of providing additional embodiments to those described and of being practiced and carried out in various ways. For example, not all elements of the described embodiments are necessary to obtain at least one of the advantages described here. Further, it should be understood that the phraseology and terminology employed herein, as well as the abstract, are for purposes of description and should not be considered limiting. Thus, those of skill in the art will appreciate that the design on which this description is based can readily be used as the basis for the design of other structures, methods and systems to accomplish the various objectives of the present invention. It is therefore important that the claims be considered to include such equivalent constructions so long as they do not depart from the spirit and scope of the present invention.

Description des figuresDescription of figures

D'autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaissent plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre de simple exemple illustratif et non limitatif en relation avec les figures, parmi lesquelles:Other characteristics and advantages of the invention appear more clearly on reading the following description, given by way of simple illustrative and non-limiting example in relation to the figures, among which:

présente un schéma d'un exemple d'une chambre de dilution, de mélange ou de réaction mettant en œuvre le procédé selon l'invention dans le cas que les dilutions, mélanges ou réactions se déroulent instantanément sous flux continu; presents a diagram of an example of a dilution, mixing or reaction chamber implementing the process according to the invention in the case that the dilutions, mixing or reactions take place instantaneously under continuous flow;

présente un schéma d'un exemple d'une chambre de dilution, de mélange ou de réaction selon un autre mode de réalisation de l'invention en lien avec la dans laquelle la température de la dilution, du mélange ou de la réaction est également contrôlée dans la chambre; presents a diagram of an example of a dilution, mixing or reaction chamber according to another embodiment of the invention in connection with the in which the temperature of the dilution, mixture or reaction is also controlled in the chamber;

présente un schéma d'un exemple d'une chambre de dilution, de mélange ou de réaction mettant en œuvre le procédé selon l'invention dans le cas que les dilutions, mélanges ou réactions se déroulent dans la chambre sous contrôle de la séquence des temps, des pressions et des volumes injectés des différents fluides avant que le liquide résultant s'écoule vers l'extérieur de la chambre de manière contrôlée. presents a diagram of an example of a dilution, mixing or reaction chamber implementing the process according to the invention in the case that the dilutions, mixing or reactions take place in the chamber under control of the sequence of times , pressures and injected volumes of the different fluids before the resulting liquid flows out of the chamber in a controlled manner.

présente un schéma d'un exemple d'une chambre de dilution, de mélange ou de réaction mettant en œuvre le procédé selon l'invention en lien avec la dans laquelle la température de la dilution, du mélange ou de la réaction est également contrôlée dans la chambre; presents a diagram of an example of a dilution, mixing or reaction chamber implementing the method according to the invention in connection with the in which the temperature of the dilution, mixture or reaction is also controlled in the chamber;

présente un schéma d'un exemple d'une chambre de dilution, de mélange ou de réaction mettant en œuvre le procédé selon l'invention en lien avec la lorsqu'au moins un volume précis de la dilution, du mélange ou de la réaction séquentiellement préparé dans ladite chambre est introduit dans un flux continu de fluide d'une manière contrôlée; presents a diagram of an example of a dilution, mixing or reaction chamber implementing the method according to the invention in connection with the when at least a precise volume of the dilution, mixture or reaction sequentially prepared in said chamber is introduced into a continuous flow of fluid in a controlled manner;

illustre un schéma en bloc d’un exemple de la structure du dispositif mettant en œuvre le procédé selon l'invention dans le cas où les dilutions, mélanges ou réactions se déroulent dans la chambre sous contrôle de la séquence des temps, des pressions et des volumes injectés des différents fluides avant que le liquide résultant s'écoule vers l'extérieur de la chambre de manière contrôlée par le même microcanal ou port utilisé pour introduire le liquide; illustrates a block diagram of an example of the structure of the device implementing the method according to the invention in the case where the dilutions, mixtures or reactions take place in the chamber under control of the sequence of times, pressures and injected volumes of the different fluids before the resulting liquid flows out of the chamber in a controlled manner through the same microchannel or port used to introduce the liquid;

Claims (7)

Procédé de dilution ou mélange des fluides,caractérisé en ce qu'il comprend :
  1. une injection séquentielle d’au moins un volume d'un liquide (104) à travers au moins un canal microfluidique (102) jusqu’à l'intérieur d'une microchambre (101) contenant au moins un objet magnétique tournant commandé par au moins une unité externe induisant un champ magnétique générant un effet d'agitation (106) et
  2. une injection séquentielle d’au moins un volume contrôlé d'un gaz ou mélange de gaz à l'intérieur de ladite microchambre (101) à travers ledit au moins un canal microfluidique ou alternativement à travers au moins un canal microfluidique supplémentaire (103) et
  3. un contrôle dans ladite microchambre (101) de la pression et
  4. au moins une ouverture (107) permettant la sortie d’au moins un volume de dilution de mélange des fluides, ou de réactions chimiques ou biochimiques obtenu dans ladite microchambre.
Method of dilution or mixing of fluids,characterized in thatHe understands :
  1. a sequential injection of at least one volume of a liquid (104) through at least one microfluidic channel (102) into the interior of a microchamber (101) containing at least one rotating magnetic object controlled by at least an external unit inducing a magnetic field generating a stirring effect (106) and
  2. a sequential injection of at least a controlled volume of a gas or gas mixture inside said microchamber (101) through said at least one microfluidic channel or alternatively through at least one additional microfluidic channel (103) and
  3. a control in said microchamber (101) of the pressure and
  4. at least one opening (107) allowing the outlet of at least one volume of dilution of mixture of fluids, or of chemical or biochemical reactions obtained in said microchamber.
Procédé de dilution ou mélange des fluides selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit contrôle dans ladite microchambre de la pression est accompli par au moins un capteur de pression (109) dans ladite chambre (101) et au moins une soupape d'aération (108) contrôlée par au moins une vanne (110).A method of diluting or mixing fluids according to claim 1, characterized in that said control in said microchamber of the pressure is accomplished by at least one pressure sensor (109) in said chamber (101) and at least one vent valve (108) controlled by at least one valve (110). Procédé de dilution ou mélange des fluides selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ledit au moins un objet magnétique est au moins un barreau aimanté.Process for diluting or mixing fluids according to any one of Claims 1 to 2, characterized in that the said at least one magnetic object is at least one bar magnet. Procédé de dilution ou mélange des fluides selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un contrôle dans ladite microchambre de la température.Process for diluting or mixing fluids according to any one of Claims 1 to 3, characterized in that it comprises temperature control in said microchamber. Procédé de dilution ou mélange des fluides selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit au moins un gaz injecté est choisi parmi le O2, le CO2, ou le N2.Process for diluting or mixing fluids according to any one of Claims 1 to 4, characterized in that the said at least one gas injected is chosen from O 2 , CO 2 , or N 2 . Dispositif mettant en œuvre le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 destiné à être utilisé pour le contrôle des mélanges, des réactions et dilutions chimiques et biochimiques ou le contrôle des réactions chimiques et biochimiques sur un système microfluidique présentant au moins un contrôleur de pression (236) ou de débit (221), au moins un capteur de débit pour le contrôle dudit volume injecté (2241), au moins un capteur de débit pour le contrôle du volume dudit mélange (2242), au moins une vanne (233) pour permettre la pressurisation ou la ventilation d’un réacteur (210) qui contient ladite microchambre, au moins une vanne pour passer du remplissage à la vidange de ladite microchambre (228), au moins une vanne de sélection (223) pour permettre l’injection d’au moins un réactif stocké dans au moins un réservoir (222). Le au moins un réactif (liquide ou gaz) est introduit dans ladite microchambre du réacteur (210) par au moins un canal microfluidique (225) puis le au moins un port de ladite microchambre (229) lorsque la vanne de distribution (228) est connectée au canal d’introduction et quand la au moins une vanne (233) reliée au au moins un port supérieur (231) est en position ventilation et permet l’évacuation du gaz vers l’extérieur. Le mélange est extrait de ladite microchambre du réacteur (210) par le au moins un canal microfluidique (226) en passant par le au moins un port de ladite microchambre (229) lorsque la au moins une vanne de distribution (228) est connectée au au moins un canal d’extraction et quand la au moins une vanne (233) reliée au au moins un port supérieur (231) est en position pressurisation.Device implementing the method according to any one of claims 1 to 5 intended to be used for the control of chemical and biochemical mixtures, reactions and dilutions or the control of chemical and biochemical reactions on a microfluidic system having at least one controller pressure (236) or flow (221), at least one flow sensor for controlling said injected volume (2241), at least one flow sensor for controlling the volume of said mixture (2242), at least one valve ( 233) to allow the pressurization or ventilation of a reactor (210) which contains said microchamber, at least one valve to pass from filling to emptying of said microchamber (228), at least one selection valve (223) to allow injecting at least one reactant stored in at least one reservoir (222). The at least one reagent (liquid or gas) is introduced into said microchamber of the reactor (210) through at least one microfluidic channel (225) then the at least one port of said microchamber (229) when the dispensing valve (228) is connected to the introduction channel and when the at least one valve (233) connected to the at least one upper port (231) is in the ventilation position and allows gas to be evacuated to the outside. The mixture is extracted from said reactor microchamber (210) through the at least one microfluidic channel (226) passing through the at least one port of said microchamber (229) when the at least one distribution valve (228) is connected to the at least one extraction channel and when the at least one valve (233) connected to the at least one upper port (231) is in pressurization position. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un système de chauffage et/ou refroidissement externe qui permet de réguler la température au moins de ladite microchambre du réacteur (210) ou d’un des réservoirs (222, 227) et de la modifier lors de la réalisation d'un mélange, d'une dilution ou d'une réaction à l'intérieur de la microchambre.Device according to any one of Claims 1 to 6, characterized in that it comprises at least one external heating and/or cooling system which makes it possible to regulate the temperature of at least the said microchamber of the reactor (210) or of a reservoirs (222, 227) and to modify it when carrying out a mixing, a dilution or a reaction inside the microchamber.
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