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1. WO1997028899 - ANALYSIS CARD

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

[ FR ]

CARTE D'ANALYSE
La présente invention concerne le traitement d'une carte d'analyse.
Par "analyse", on entend tout procédé ou processus permettant d'identifier, séparer, isoler, déterminer, détecter, ou quantifier, une matière, un produit, une substance, ou un composé, désigné sous l'expression générique d' "analyte" , à partir d'un échantillon ou prélèvement à analyser, préalablement dilué ou non avec tout milieu approprié, par exemple un solvant. L'analyte recherché peut être de nature chimique, biochimique, ou encore biologique, par exemple dans ce dernier cas un antigène ou un anticorps.
Par "carte d'analyse", on entend tout dispositif, module, ou système, agencé de manière interne pour effectuer les différents processus ou réactions nécessaires à l'identification, la séparation, la détection ou la quantification de l'analyte, moyennant différents traitements, en particulier au sein de ladite carte, ou manipulations de la carte d'analyse, par exemple par voie automatique. Une telle carte d'analyse, bien connue de l'homme de métier, constitue un ensemble fermé vis-à-vis de l'extérieur ou de son environnement immédiat, à l'exception bien entendu de tous passages ou moyens équivalents, permettant notamment et initialement d'introduire l'échantillon ou prélèvement à analyser. Une telle carte d'analyse contient le ou les réactifs, physico-chimiques, chimiques, biochimiques, ou biologiques, distribués et maintenus dans la carte, selon le cheminement de l'échantillon à analyser, et les processus réactionnels ou réactions à effectuer pour accomplir l'analyse. Une carte d'analyse telle qu'envisagée par la présente invention, constituant en général un dispositif ou ensemble à usage unique, c'est-à-dire jeté ou détruit après son emploi, comprend ou intègre en son sein une pluralité de chambres, disposées 97/28899 PCMB97/00112

en série et/ou en parallèle, dont l'une, par exemple la dernière, est notamment une chambre de mesure optique. Ces cartes d'analyse peuvent être réalisées ou produites selon toutes techniques appropriées, par exemple en une ou plusieurs pièces assemblées (par exemple soudage) les unes aux autres, réalisées par exemple par moulage d'une ou plusieurs matières plastiques identiques ou différentes.
Par "chambre", on désigne dans les revendications et la description toute enceinte, ou passage, assurant la réception et/ou la circulation de tout liquide, fluide, ou gaz présent dans la carte d'analyse.
La présente invention a pour objet une carte d'analyse particulière, permettant une opération de mise en communication d'au moins deux chambres, ménagées dans une carte d'analyse, et au départ isolées l'une par rapport à l'autre, cette opération étant effectuée à distance et sans action ou contact mécanique avec la carte d' analyse.
La présente invention réside dans la coopération de deux moyens essentiels, à savoir, d'une part d'un faisceau lumineux, notamment cohérent, ayant au moins une longueur d'onde prédéterminée λ, et une puissance prédéterminée P, obtenu à partir d'une source lumineuse, notamment laser, et d'autre part d'une structure ou agencement d'une carte d'analyse, dans laquelle sont ménagées au moins deux chambres isolées l'une par rapport à l'autre, et par rapport à l'extérieur ; mais cette structure est spécifiquement adaptée à la mise en oeuvre de ce faisceau lumineux, pour établir au moins un passage entre deux chambres au moins de ladite carte.
Plus précisément, selon la présente invention, les deux chambres sont séparées l'une de l'autre par une cloison, perforable, disposée au sein de la carte, en matériau absorbant, notamment en matière plastique, absorbant l'énergie lumineuse du faisceau lumineux précité, pour la transformer en une énergie thermique susceptible d'éliminer au moins localement ledit matériau ; et deux cavités sont ménagées de part et d'autre de la cloison, et sont en communication avec ou comprises dans respectivement les deux chambres ; et une fenêtre en un matériau transparent au moins pour la longueur d'onde λ est disposée en vis-à-vis de ladite cloison, et délimite avec cette dernière l'une desdites cavités, dite d'incidence d'un rayon lumineux.
Une carte d'analyse conforme à la présente invention permet de mettre en oeuvre le procédé suivant, et plus particulièrement les étapes suivantes, coopérant les unes avec les autres :
(a) à partir de la source lumineuse, notamment laser, on dispose du faisceau lumineux précité, ayant une puissance lumineuse prédéterminée P ;
(b) la carte d'analyse est agencée comme défini précédemment ;
(c) on dispose la carte d'analyse par rapport au faisceau lumineux, en sorte que l'incidence du rayon lumineux illuminant la cloison perforable soit sensiblement perpendiculaire à cette dernière ;
(d) on contrôle ou commande la source lumineuse, en sorte que l'énergie thermique dissipée au sein de la cloison perforable n'excède pas celle nécessaire à l'élimination locale du matériau absorbant, par exemple par fusion, vaporisation, ou sublimation, selon un trou perforant de part en part cette cloison, d'extension radiale limitée ou contrôlée.
Il est bien entendu que le faisceau lumineux utilisé selon l'invention peut être convergent, parallèle, ou divergent, la condition essentielle étant la densité de puissance du rayon lumineux frappant la cloison perforable. Quand le faisceau lumineux est parallèle ou divergent, des moyens de guidage appropriés peuvent être prévus avant et/ou après le faisceau, pour satisfaire la condition essentielle précitée.

Comme décrit dans le document US-C-5 411 065, on a déjà proposé d'utiliser un faisceau lumineux laser pour perforer à distance une paroi. Cependant, jusqu'à présent, faute d'un agencement particulier conforme à la présente invention, il n'avait pas été possible d'utiliser le même moyen pour établir une communication contrôlée entre deux chambres au sein d'une même carte d'analyse.
Le procédé conforme à la présente invention permet donc une manipulation de la carte d'analyse, notamment par voie automatique, conduisant, en relation avec le faisceau lumineux, notamment laser, à la perforation de toute cloison, disposée au sein de ladite carte, et ceci en préservant le reste ou l ' intégrité de cette dernière. Un tel procédé apparaît donc particulièrement adapté aux appareils d'analyse d'aujourd'hui, travaillant pour une large part, sinon en totalité, de manière automatique.
La présente invention est maintenant décrite par référence au dessin annexé, dans lequel :
- la Figure 1 représente, de manière schématique, une étape du procédé de traitement d'une carte d'analyse, selon l ' invention ;
- la Figure 2 représente cette même carte d'analyse, telle qu'obtenue après l'étape ou opération représentée schematiquement à la Figure 1 ;
- les Figures 3 à 5 représentent respectivement, toujours de manière schématique, trois étapes successives d'un procédé de traitement selon l'invention, mises en oeuvre avec une carte d'analyse réalisée selon un autre mode d' exécution de l ' invention ;
- la Figure 6 représente, de manière schématique, un dispositif de traitement d'une carte d'analyse, selon l ' invention.
Conformément aux représentations des Figures 1 et 2, la carte d'analyse 1 représentée est destinée à coopérer avec ou adaptée à une source 4 lumineuse laser, émettant une lumière ou faisceau lumineux 5 cohérent, ayant une longueur d'onde prédéterminée λ, et une puissance lumineuse prédéterminée P .
La carte d' analyse 1 a une forme générale substantiellement aplatie, et comprend, de manière assemblée, par exemple par collage, un corps plat 14, par exemple galette en polystyrène ou polycarbonate, préalablement gravé ou empreint, comme décrit ci-après, entre deux parois externes, ou films 15 et 16, par exemple en matière plastique transparente vis-à-vis du faisceau lumineux. Notamment les films 15 et 16 peuvent être en polypropylene, silicium ou germanium.
Comme décrit ci-après, deux chambres 2 et 3 sont obtenues et comprises au sein de la carte d'analyse 1, en étant, d'une part isolées chacune par rapport à l'extérieur de la carte, et d'autre part isolées au départ l'une par rapport l'autre. A cette fin, les deux chambres 2 et 3 sont séparées l'une de l'autre par une cloison 7 perforable par la lumière laser de la source 4, en matériau absorbant, notamment en matière plastique, absorbant l'énergie lumineuse de longueur d'onde λ de la source laser, pour la transformer en une énergie thermique ou calorifique susceptible d'éliminer ou faire disparaître au moins localement ou ponctuellement le matériau de la cloison 7. Deux cavités 8 et 9 sont ménagées de part et d'autre de la cloison 7, et sont respectivement en communication avec les deux chambres 2 et 3. Deux fenêtres 10 et 11, obtenues en un matériau transparent pour la longueur d'onde λ de la lumière laser de la source 4, sont disposées de part et d'autre et en vis-à-vis de la cloison 7, et délimitent avec cette dernière les deux cavités 8 et 9, l'une 8 servant à l'incidence d'un rayon lumineux identique ou issu du faisceau lumineux 5 provenant de la source 4, et l'autre servant à l'émergence du rayon lumineux, après perforation de la cloison 7.

En pratique, compte tenu du mode de construction retenu pour la carte d'analyse 1, les dispositions précédemment décrites sont obtenues de la manière suivante :
- dans le corps 14, sont empreintes ou gravées les deux chambres 2 et 3, ainsi que les deux cavités 8 et 9 ; et les parois externes 15 et 16 ferment ces chambres et cavités vis-à-vis de l'extérieur ;
- comme représenté aux figures 1 et 2, et dans la position horizontale de la carte d'analyse, la chambre 2 est située au-dessous de la cavité 8, et la chambre 3 est située au-dessus de la cavité 9 ; l'une 2 des chambres et la cavité 8 qui lui correspond sont fermées par l'une 15 des parois externes, et l'autre chambre 3 et l'autre cavité 9 qui lui correspond, sont fermées par l'autre paroi externe 16 ;
- la cloison perforable 7 est formée dans le corps plat 14, et donc dans son matériau constitutif qui est absorbant de l'énergie lumineuse de longueur d'onde λ ; - les deux fenêtres 10 et 11 sont formées dans les parois externes 15 et 16 respectivement, dont le matériau constitutif est, comme dit précédemment, transparent pour la longueur d'onde λ.
Avec la carte d'analyse précédemment décrite, le procédé de traitement selon l'invention comporte les étapes suivantes :
(a) à partir de la source lumineuse 4 à laser, on dispose d'un faisceau lumineux 5 cohérent, ayant la longueur d'onde prédéterminée λ, et la puissance lumineuse P ; (b) la carte 1 d'analyse présente la structure et l'agencement décrits précédemment, se caractérisant principalement par la cloison 7, disposée au sein de la carte 1 , susceptible de recevoir la lumière en provenance de la source 4, au travers de la fenêtre 10, sous la forme d'un rayon lumineux 12 incident ;

(c) on dispose la carte d'analyse 1 par rapport au faisceau lumineux 5 , en sorte que l ' incidence du rayon lumineux 12 illuminant la cloison 7 soit sensiblement perpendiculaire à cette dernière ;
(d) on contrôle ou commande la source lumineuse laser 4, en sorte que l'énergie thermique dissipée au sein de la cloison 7 n'excède pas celle nécessaire à l'élimination ou disparition locale du matériau absorbant, constitutif de la cloison 7, selon un trou 7a (cf Figure 2) perforant la cloison 7, d'extension radiale limitée, c'est-à-dire juste suffisante pour établir une communication ou plein passage entre les cavités 8 et 9, et par conséquent entre les chambres 2 et 3.
Comme montré à la Figure 1, l'incidence du rayon lumineux 12 illuminant la cloison 7 est en même temps sensiblement perpendiculaire au plan de la carte 1 d'analyse, et correspond à la direction de référence 6 du faisceau lumineux 5 émis par la source 4.
L'axe du rayon lumineux 12 illuminant la cloison 7 traverse cette dernière sensiblement en son centre, en ménageant une bordure de part et d'autre du trou perforant 7a, non affectée par l'énergie lumineuse du rayon laser.
Préférentiellement, le rayon lumineux 12 illuminant la cloison 7 est convergent selon un point focal 13 disposé au centre ou au sein de la cloison 7. Mais le rayon lumineux 12 peut être aussi, ou parallèle, ou divergent, aux fins de l'illumination de la cloison 7, selon la répartition de l'énergie lumineuse, désirée dans la zone d'impact du rayon lumineux 12.
Lorsque la chambre 3 au moins est remplie avec un liquide, préférentiellement pendant les étapes (c) et (d), on contrôle le déplacement du liquide présent dans la chambre 3, par exemple par capillarité et/ou aspiration, en sorte que la cavité 9, de l'autre côté de la cavité 8 d'incidence par rapport à la cloison perforable 7, demeure pleine ou vide de tout liquide. Une cavité 9 demeurant vide de tout liquide au moment de l'illumination avec le faisceau lumineux 5 permet en particulier de préserver le liquide ou les liquides circulant dans la carte d'analyse, de tout échauffement intempestif ou excessif.
Le mode de réalisation représenté aux Figures 3 à 5 diffère de celui représenté aux Figures 1 à 2, par le fait que la carte d'analyse 1 comprend "n", en l'occurrence 3 chambres 2, 3, 17, disposées en série, mais pouvant être aussi disposées en parallèle, séparées deux à deux par "n-1", en l'occurrence deux cloisons perforables 7 et 18, "n" étant un nombre entier, et l'une des chambres 2,3 et 17 pouvant être notamment une chambre de mesure optique. De manière à permettre un processus automatique avec un seul et même rayon lumineux laser, les cloisons perforables 7 et 18 sont distribuées dans la carte 1, de manière à ce que deux cloisons ne puissent pas être alignées avec un seul et même rayon lumineux incident 12. Comme indiqué précédemment, la carte d'analyse des Figures 3 à 5 comporte un liquide remplissant la chambre 3, lequel va cheminer vers la chambre 2, après perforation de la cloison 7, comme représenté à la Figure 4, puis vers la chambre 17, après perforation de la cloison 18, comme partiellement représenté à la Figure 5.
Comme représenté à la Figure 6, un dispositif 19 de traitement d'une carte d ' analyse 1 selon l ' invention comprend :
- un générateur 20 de lumière cohérente, ayant la longueur d'onde prédéterminée λ et la puissance lumineuse P, comprenant une source laser, et des moyens 25 de collimâtion et de mise en forme du faisceau lumineux émis par la source laser ; un faisceau de puissance limitée, par exemple de 2 mW, est émis par un pointeur en lumière visible et superposé au faisceau laser pour son guidage ;
- des moyens optiques 29 de couplage du faisceau lumineux quasi-parallèle, pour injecter ce dernier dans une fibre optique 21, ou des moyens optiques de guidage tels que prisme ou lentille, avec un bon rendement ;
- des moyens optiques 30 de collimation et/ou de mise en forme du faisceau, permettant d'obtenir un "spot" circulaire de diamètre et de densité de puissance, déterminés sur le plan de travail où le perçage sera effectué, situé sur ou dans chaque cloison 7 ou 18 ;
- des moyens 51 de positionnement de la carte d'analyse 1, dans un plan perpendiculaire par rapport à la direction de référence 6, en sorte que l'incidence du rayon lumineux 12 illuminant chaque cloison perforable 7 ou 18, soit sensiblement perpendiculaire à chaque dite cloison ; ces moyens de positionnement 51 assurent un déplacement de la carte d'analyse selon deux directions de référence 22 et 23 sensiblement perpendiculaires.
A titre d'exemple, le générateur 20 émet une lumière à 800 nm, avec une lumière de guidage à 670 nm. La puissance de la source lumineuse ainsi constituée est de

700 mW, pour une puissance réellement utilisée de l'ordre de 300 mW. La fibre optique 21 utilisée est une fibre multimode de diamètre de coeur de 200 μm. A la sortie de la fibre optique 21, une lentille 30 permet de focaliser l'énergie lumineuse sur le centre 13, situé sur ou dans chaque cloison 7 ou 18.
Avec les conditions suivantes :
- cloison 7 ou 18 réalisée en polystyrène, ayant une épaisseur de 0,3 mm ;
- parois externes 15 et 16, réalisées en polypropylene, silicium ou germanium, selon une épaisseur de 2 à 7/10è de mm pour un film en polypropylene ;
- un générateur 20 de lumière cohérente, tel que décrit précédemment ;

- aucun liquide n'étant présent dans les chambres 2 et 3 et cavités 8 et 9 ;
il a été possible de percer un trou 7a, de diamètre 0,5 mm, en deux secondes environ.
La présente invention peut être mise en oeuvre selon différents modes d'exécution ; en particulier l'une des chambres, mise en communication selon la présente invention, peut elle-même communiquer avec l'atmosphère ou le milieu dans lequel se trouve la carte d' analyse.