PROCEDE ET DISPOSITIF D'ANALYSE DE PETITS VOLUMES DE METHOD AND DEVICE FOR ANALYZING SMALL VOLUMES OF
LIQUIDELIQUID
DESCRIPTIONDESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTERIEURTECHNICAL FIELD AND PRIOR ART
L'invention concerne le domaine de la détection optique, en particulier dans de très petits volumes de liquide tels que des gouttes.The invention relates to the field of optical detection, in particular in very small volumes of liquid such as drops.
La détection de fluorescence en milieu liquide se fait généralement à l'aide d'un ou plusieurs lasers traversant le liquide contenu dans une cuvette. La détection se fait souvent par photomultiplicateur.Fluorescence detection in a liquid medium is generally done using one or more lasers passing through the liquid contained in a bowl. Detection is often done by photomultiplier.
Une autre possibilité consiste à utiliser un microscope de fluorescence (epi-illumination) pour illuminer une ou plusieurs cuvettes contenant un ou plusieurs liquides. La lecture se fait alors à l'aide d'une caméra, puis par moyenne des niveaux de gris de l'image sur des régions d'intérêt correspondant à l'intérieur des cuvettes. La séparation entre les longueurs d'onde d'excitation et d'émission s'effectue à l'aide d'un filtre dichroïque.Another possibility is to use a fluorescence microscope (epi-illumination) to illuminate one or more cuvettes containing one or more liquids. The reading is then done using a camera, then by average gray levels of the image on regions of interest corresponding to the interior of the cuvettes. The separation between the excitation and emission wavelengths is carried out using a dichroic filter.
La détection peut également s'effectuer en transmission. Dans ce cas, les chaînes d'excitation et de détection sont diamétralement opposées. Un tel dispositif offre l'avantage de ne pas nécessiter de filtre dichroïque, mais présente l'inconvénient de rendre le filtrage de l'émission plus délicat.Detection can also be done in transmission. In this case, the excitation and detection chains are diametrically opposed. Such a device has the advantage of not requiring a dichroic filter, but has the disadvantage of making the filtering of the emission more difficult.
On peut aussi rencontrer des systèmes coudés pour lesquels les axes d'excitation et d'émission forment un angle égal ou proche de 90°. Les
sources de lumière peuvent être des lasers, des LEDs, des lampes à fluorescence à décharge, à arc. Les détecteurs peuvent être des photomultiplicateurs, des caméras CCD ou CMOS, des photodiodes. Ce genre de système n'est guère aisé à mettre en œuvre pour de très petits volumes de liquide. Il faut en effet alors disposer d'une cuvette d'un volume aussi petit que le volume de liquide à mesurer.It is also possible to find bent systems for which the excitation and emission axes form an angle equal to or close to 90 °. The Light sources can be lasers, LEDs, fluorescent discharge, arc lamps. The detectors may be photomultipliers, CCD or CMOS cameras, photodiodes. This kind of system is not easy to implement for very small volumes of liquid. It is indeed necessary to have a bowl of a volume as small as the volume of liquid to be measured.
En outre, se pose un problème d'optimisation du signal à mesurer.In addition, there is a problem of optimization of the signal to be measured.
Un volume de liquide très faible, de l'ordre de quelques microlitre, ou même parfois de l'ordre du nanolitre, implique des signaux eux aussi très faibles. Les méthodes traditionnelles sont donc très difficiles à mettre en œuvre.A very small volume of liquid, of the order of a few microliters, or even sometimes of the order of a nanoliter, implies signals which are also very weak. Traditional methods are therefore very difficult to implement.
Le document de J-C Roulet et al. intituléThe document by J-C Roulet et al. entitled
« Performance of an Integrated Microoptical System for"Performance of an Integrated Microoptical System for
Fluorescence Détection in Microfluidic System », Analytical Chemistry, Vol.74, No.14, p.3400-3407, 2002 décrit une puce pour des mesures de fluorescence.Fluorescence Detection in Microfluidic System ", Analytical Chemistry, Vol.74, No.14, p.3400-3407, 2002 describes a chip for fluorescence measurements.
Cependant il se pose le problème de trouver un procédé de mise en oeuvre moins complexe.However, there is the problem of finding a less complex method of implementation.
De préférence, un tel procédé et un tel dispositif doivent permettre de réaliser divers types de mesures, tels que des mesures de fluorescence ou de spectrométrie (absorption notamment) ou de colorimétrie.
EXPOSE DE I/ INVENTIONPreferably, such a method and such a device must make it possible to carry out various types of measurements, such as measurements of fluorescence or spectrometry (absorption in particular) or of colorimetry. I / INVENTION STATEMENT
L'invention concerne d'abord un procédé d'analyse optique d'une goutte d'un milieu liquide comportant : - la mise en contact d'une goutte de liquide avec une surface hydrophobe,The invention firstly relates to a method for optical analysis of a drop of a liquid medium comprising: - bringing a drop of liquid into contact with a hydrophobic surface,
- la déformation de la goutte sur cette surface par électromouillage, afin de la déformer sur le trajet d'un faisceau optique. Selon l'invention, on utilise un procédé d' électromouillage pour déformer ou étirer ou allonger, ou éventuellement positionner ou déplacer, une goutte de liquide dans une direction, de manière à accroître le trajet optique de la lumière dans cette goutte. Par exemple, dans le cadre d'un laboratoire sur puce, lorsque la goutte, éventuellement après un déplacement, est sur une zone de détection, une ou plusieurs électrodes, sous la couche hydrophobe, peuvent être activées pour donner à la goutte une géométrie optimale pour la détection.the deformation of the drop on this surface by electrowetting, in order to deform it on the path of an optical beam. According to the invention, an electrowetting method is used to deform or stretch or lengthen, or possibly position or move, a drop of liquid in one direction, so as to increase the optical path of the light in this drop. For example, in the context of a lab on a chip, when the drop, possibly after a displacement, is on a detection zone, one or more electrodes, under the hydrophobic layer, can be activated to give the drop an optimal geometry for detection.
La forme de la goutte peut être donnée par une matrice ou par une rangée d'électrodes de tailles identiques .The shape of the drop may be given by a matrix or by a row of electrodes of identical sizes.
Dans ce cas, c'est l'activation de certaines électrodes et la désactivation des autres qui donne à la goutte la forme qui optimise les conditions pour la détection.In this case, it is the activation of some electrodes and the deactivation of others that gives the drop the shape that optimizes the conditions for detection.
Selon une variante, sa forme peut être donnée à la goutte par une seule électrode activée dont la forme est optimale pour la détection.
Dans le cas d'une excitation par faisceau collimaté (laser ou fibre lentillée par exemple) , la forme optimale de la goutte pourrait être la plus proche possible de celle d'un cylindre. L'allongement ou la déformation de la goutte peut s'appliquer à toute forme de détection optique, à la colorimétrie, ou à la spectrométrie, ou à la fluorescence.According to one variant, its shape can be given to the drop by a single activated electrode whose shape is optimal for detection. In the case of a collimated beam excitation (laser or lentil fiber for example), the optimal shape of the drop could be as close as possible to that of a cylinder. The elongation or deformation of the drop can be applied to any form of optical detection, colorimetry, or spectrometry, or fluorescence.
Cette dernière peut être observée par tout moyen, tel qu'un photomultiplicateur ou une photodiode ou une caméra ou un microscope.The latter can be observed by any means, such as a photomultiplier or a photodiode or a camera or a microscope.
La goutte peut être confinée, au moins lors de sa déformation, entre ladite surface hydrophobe et un substrat supérieur. La goutte peut, avant déformation, n'être pas confinée par le substrat supérieur. Il s'agit alors d'un système mixte, dans lequel la goutte est initialement non confinée, puis est confinée.The drop may be confined, at least during its deformation, between said hydrophobic surface and an upper substrate. The drop may, before deformation, not be confined by the upper substrate. It is then a mixed system, in which the drop is initially unconfined and then confined.
Elle peut aussi être avant déformation, déjà confinée par le substrat supérieur.It can also be before deformation, already confined by the upper substrate.
L'invention concerne également un dispositif d'analyse optique d'une goutte d'un milieu liquide comportant :The invention also relates to a device for optical analysis of a drop of a liquid medium comprising:
- un premier substrat comportant une surface hydrophobe,a first substrate comprising a hydrophobic surface,
- des moyens de génération d'un rayonnement pour engendrer un faisceau lumineux parallèlement à la surface hydrophobe,means for generating a radiation for generating a light beam parallel to the hydrophobic surface,
- des moyens pour déformer une goutte, sur cette surface, par électromouillage, afin de la
déformer sur le trajet d'un faisceau lumineux engendré par les moyens de génération de rayonnement.means for deforming a drop, on this surface, by electrowetting, in order to deform in the path of a light beam generated by the radiation generating means.
Un tel dispositif peut en outre comporter un deuxième substrat, disposé en regard de la surface hydrophobe.Such a device may further comprise a second substrate disposed facing the hydrophobic surface.
Un tel deuxième substrat permet un confinement de la goutte.Such a second substrate allows a confinement of the drop.
Ce deuxième substrat peut lui-même comporter, en outre, une couche hydrophobe superficielle, et/ou une électrode.This second substrate may itself further comprise a superficial hydrophobic layer, and / or an electrode.
Les moyens pour déformer une goutte, sur la surface hydrophobe du premier substrat peuvent comporter une pluralité d'électrodes sous la surface hydrophobe. Ces électrodes peuvent être toutes de tailles identiques, ou bien l'une au moins des électrodes peut être de forme allongée.The means for deforming a drop on the hydrophobic surface of the first substrate may comprise a plurality of electrodes under the hydrophobic surface. These electrodes may all be of identical size, or at least one of the electrodes may be of elongate shape.
Un dispositif selon l'invention peut comporter, en outre, des moyens pour réfléchir le faisceau lumineux après traversée d'une goutte de liquide positionnée sur la surface hydrophobe, ce qui permet d'accroître encore le trajet du faisceau dans la goutte.A device according to the invention may further comprise means for reflecting the light beam after passing through a drop of liquid positioned on the hydrophobic surface, which further increases the path of the beam in the drop.
La goutte peut en outre être déplacée sur la surface hydrophobe, le dispositif pouvant comporter des moyens pour déplacer la goutte, ce sont par exemple les moyens pour déformer la goutte qui peuvent être utilisés pour la déplacer.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINSThe drop may also be moved on the hydrophobic surface, the device may comprise means for moving the drop, it is for example the means for deforming the drop that can be used to move it. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
- Les figures IA - IC représentent une réalisation d'un dispositif selon l'invention, en système ouvert, - la figure 2 représente une déformation d'une goutte, sur le trajet d'un faisceau optique, en système ouvert,FIGS. 1A-1C represent an embodiment of a device according to the invention, in an open system; FIG. 2 represents a deformation of a drop, in the path of an optical beam, in an open system;
- les figures 3A et 3B représentent des vues de dessus d'un dispositif et d'une goutte, avant et pendant une mesure selon l'invention,FIGS. 3A and 3B show top views of a device and a drop, before and during a measurement according to the invention,
- la figure 4 représente un dispositif mis en œuvre dans le cadre de l'invention, en système fermé,FIG. 4 represents a device implemented in the context of the invention, in a closed system,
- les figures 5A et 5B représentent une mise en œuvre de l'invention, en système mixte ouvert et fermé,FIGS. 5A and 5B show an implementation of the invention, in an open and closed mixed system,
- la figure 6 représente un dispositif mis en œuvre dans le cadre de l'invention en système fermé avec capot conducteur. - les figures 7A et 7B représentent un dispositif mis en œuvre dans le cadre de l'invention, en système mixte avec capot conducteur.- Figure 6 shows a device implemented in the context of the invention in closed system with conductive cover. FIGS. 7A and 7B show a device implemented in the context of the invention, in a mixed system with a conductive cover.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERSDETAILED PRESENTATION OF PARTICULAR EMBODIMENTS
Un premier mode de réalisation de l'invention, en système ouvert, est illustré sur les figures IA - IC.A first embodiment of the invention, in open system, is illustrated in Figures IA - IC.
Ce mode de réalisation met en œuvre un dispositif de déplacement ou de manipulation de gouttes de liquide reposant sur le principe de 1' électromouillage sur un diélectrique.
Des exemples de tels dispositifs sont décrits dans l'article de M.G. Pollack, A.D. Shendorov,This embodiment implements a device for moving or handling drops of liquid based on the principle of 1 electrowetting on a dielectric. Examples of such devices are described in the article by MG Pollack, AD Shendorov,
R.B. Fair, intitulé « Electro-wetting-based actuation of droplets for integrated microfluidics », Lab Chip 2 (1) (2002) 96-101.R.B. Fair, entitled "Electro-wetting-based actuation of droplets for integrated microfluidics", Lab Chip 2 (1) (2002) 96-101.
Les forces utilisées pour le déplacement de gouttes de liquide sont alors des forces électrostatiques .The forces used for the displacement of liquid drops are then electrostatic forces.
Le document FR 2 841 063 décrit un dispositif mettant en œuvre, en outre, un caténaire en regard des électrodes activées pour le déplacement.The document FR 2 841 063 describes a device implementing, in addition, a catenary facing the electrodes activated for displacement.
Le principe de ce type de déplacement est synthétisé sur les figures IA - IC.The principle of this type of displacement is synthesized in Figures IA - IC.
Une goutte 2 repose sur un réseau 4 d'électrodes, dont elle est isolée par une couche diélectrique 6 et une couche hydrophobe 8 (figure IA) .A drop 2 rests on a network 4 of electrodes, from which it is isolated by a dielectric layer 6 and a hydrophobic layer 8 (Figure IA).
Le caractère hydrophobe de cette couche signifie que la goutte a un angle de contact, sur cette couche, supérieur à 90°. Les électrodes 4 sont elles-mêmes formées en surface d'un substrat 1.The hydrophobic nature of this layer means that the drop has a contact angle, on this layer, greater than 90 °. The electrodes 4 are themselves formed on the surface of a substrate 1.
Lorsque l'électrode 4-1 située à proximité de la goutte 2 est activée, à l'aide de moyens 14 de commutation, dont la fermeture établit un contact entre cette électrode et une source de tension 13 via un conducteur commun 16, la couche diélectrique 6 et la couche hydrophobe 8 entre cette électrode activée et la goutte sous tension agissent comme une capacité.When the electrode 4-1 located near the drop 2 is activated, using switching means 14, the closure of which makes contact between this electrode and a voltage source 13 via a common conductor 16, the layer dielectric 6 and the hydrophobic layer 8 between this activated electrode and the drop under voltage act as a capacitance.
La contre-électrode 10 permet un éventuel déplacement par électromouillage à la surface de la surface hydrophobe; elle maintient un contact
électrique avec la goutte pendant un tel déplacement. Cette contre-électrode peut être soit un caténaire comme dans FR - 2 841 063, soit un fil enterré soit une électrode planaire dans le capot d'un système confiné (un tel système confiné est décrit plus loin) .The counter-electrode 10 allows a possible displacement by electrowetting on the surface of the hydrophobic surface; she maintains a contact electric with the drop during such a displacement. This counter electrode can be either a catenary as in FR - 2 841 063, or a buried wire or a planar electrode in the hood of a confined system (such a confined system is described below).
En système ouvert, si il n'y a pas de déplacement, il est possible d'étaler la goutte sur la surface hydrophobe, sans contre-électrode. C'est par exemple le cas si la goutte peut être amenée sur la surface hydrophobe par un système de dispense classique, les électrodes 4-1, 4-2 servant uniquement à étaler ou déformer la goutte à l'endroit où elle a été déposée.In open system, if there is no displacement, it is possible to spread the drop on the hydrophobic surface, without counter-electrode. This is for example the case if the drop can be brought to the hydrophobic surface by a conventional dispensing system, the electrodes 4-1, 4-2 serving only to spread or deform the drop where it has been deposited. .
La goutte peut ainsi être éventuellement déplacée de proche en proche (figure IC) , sur la surface hydrophobe 8, par activation successive des électrodes 4-1, 4-2,... etc, le long du caténaire 10.The drop may thus be optionally displaced step by step (FIG. 1C) on the hydrophobic surface 8 by successive activation of the electrodes 4-1, 4-2, etc., along the catenary 10.
Il est donc possible de déplacer des liquides, mais aussi de les mélanger (en faisant s'approcher des gouttes de liquides différents), et de réaliser des protocoles complexes.It is therefore possible to move liquids, but also to mix them (by bringing drops of different liquids near), and to perform complex protocols.
Les documents cités ci-dessus donnent des exemples de mises en œuvre de séries d'électrodes adjacentes pour la manipulation d'une goutte dans un plan, les électrodes pouvant en effet être disposées de manière linéaire, mais aussi en deux dimensions, définissant ainsi un plan de déplacement des gouttes.The documents cited above give examples of implementations of adjacent electrode series for the manipulation of a drop in a plane, the electrodes can indeed be arranged in a linear manner, but also in two dimensions, thus defining a plan of displacement of the drops.
Comme illustré sur la figure 2, 1' activation simultanée de plusieurs électrodes, désignées sur cette figure par les références 4-1, 4-2, 4-3, va permettre, qu'il y ait eu déplacement de la
goutte ou pas, d'allonger la goutte 2 suivant la direction voulue, cette direction étant en fait déterminée par les électrodes 4-1, 4-2, 4-3 sélectionnées . Les figures 3A et 3B représentent une vue de dessus du système, dans laquelle les électrodes 4 sont schématisées par des carrés, la goutte étant toujours désignée par la référence 2.As illustrated in FIG. 2, the simultaneous activation of several electrodes, indicated in this figure by the references 4-1, 4-2, 4-3, will allow, that there has been a displacement of the drop or not, to lengthen the drop 2 in the desired direction, this direction being in fact determined by the electrodes 4-1, 4-2, 4-3 selected. FIGS. 3A and 3B show a view from above of the system, in which the electrodes 4 are schematized by squares, the drop always being designated by the reference 2.
Avant activation des électrodes, celle-ci repose sur l'une d'entre elles ; après activation des électrodes 4-1, 4-2, 4-3, 4-4, la goutte est étirée et positionnée au dessus de ces quatre mêmes électrodes. La figure 2 représente le cas où seules trois électrodes sont sélectionnées, étirant ainsi la goutte sur ces 3 électrodes.Before activation of the electrodes, it rests on one of them; after activation of the electrodes 4-1, 4-2, 4-3, 4-4, the drop is stretched and positioned above these same four electrodes. Figure 2 shows the case where only three electrodes are selected, thus stretching the drop on these 3 electrodes.
La goutte est alors dans un état dans lequel sa longueur L (voir figure 2), mesurée parallèlement à la surface hydrophobe 8, est supérieure à sa hauteur h, par exemple dans un rapport L/h de l'ordre de 2 à 4 ou plus.The drop is then in a state in which its length L (see FIG. 2), measured parallel to the hydrophobic surface 8, is greater than its height h, for example in a ratio L / h of the order of 2 to 4 or more.
Un faisceau lumineux 50, de longueur d'onde adaptée à la mesure souhaitée (absorption ou fluorescence ou colorimétrie ou spectrométrie) voit donc son trajet dans la goutte notablement augmenté du fait de l'allongement de celle-ci.A light beam 50 of wavelength adapted to the desired measurement (absorption or fluorescence or colorimetry or spectrometry) thus sees its path in the drop significantly increased due to the elongation thereof.
Le signal de mesure s'en trouve amplifié. Ceci est particulièrement avantageux lorsque le volume de liquide examiné est de l'ordre, au maximum, de quelques microlitres, et peut même atteindre de très faibles valeurs, par exemple de l'ordre du nanolitre.
De manière pratique, on positionnera des moyens 52 émetteurs de lumière, de manière à diriger un faisceau 50 le long du substrat ou parallèlement au substrat. Ces moyens peuvent être par exemple un microlaser ou une diode.The measurement signal is amplified. This is particularly advantageous when the volume of liquid examined is of the order, at most, of a few microliters, and can even reach very low values, for example of the order of one nanolitre. Conveniently, light emitting means 52 will be positioned to direct a beam 50 along the substrate or parallel to the substrate. These means may be for example a microlaser or a diode.
Un détecteur détectera le signal optique résultant .A detector will detect the resulting optical signal.
L'activation des électrodes 4 permettra, éventuellement d'abord, éventuellement, de déplacer ou de positionner, puis d'allonger et d'étaler ou de déformer la goutte 2 le long du faisceau 50, comme expliqué ci-dessus.The activation of the electrodes 4 will allow, possibly first, possibly, to move or position, then to extend and spread or deform the drop 2 along the beam 50, as explained above.
La figure 4 représente un autre mode de réalisation de l'invention, en système fermé ou confiné.FIG. 4 represents another embodiment of the invention, in a closed or confined system.
Sur cette figure, des références numériques identiques à celles des figures IA - 2 y désignent des mêmes éléments.In this figure, reference numerals identical to those of FIGS. 1A-2 designate the same elements.
Ce dispositif comporte en outre un substrat supérieur 100, de préférence également recouvert d'une couche hydrophobe 108. Cet ensemble peut être éventuellement transparent, permettant une observation par le haut .This device further comprises an upper substrate 100, preferably also covered with a hydrophobic layer 108. This set may be optionally transparent, allowing observation from above.
Là encore, un faisceau lumineux peut être dirigé entre les deux substrats, parallèlement à ceux- ci.Again, a light beam can be directed between the two substrates, parallel to them.
De manière pratique, on positionnera des moyens émetteurs de lumière, analogues aux moyens 52 de la figure 2, de manière à diriger un faisceau 50 le long du substrat.
La sélection d'électrodes 4 du substrat inférieur permet d'abord de déplacer ou de positionner, puis d'allonger et d'étaler ou de déformer la goutte 2 le long du faisceau 50. Les figures 5A et 5B, sur lesquelles des références numériques identiques à celles de la figure 4 y désignent des éléments identiques ou similaires, représentent un système mixte, dans lequel une goutte 2 est initialement en milieu ouvert (figure 5A) , l'activation d'électrodes 4-1, 4-2, 4-3 permettant un alignement et un aplatissement de la goutte (figure 5B) , en système fermé, dans une zone où le système est muni d'un capot, comme illustré ci-dessus en liaison avec la figure 4. La figure 6 représente une variante du système fermé, avec un capot conducteur 100, comportant une électrode ou un réseau d'électrodes 112, ainsi qu'une couche isolante 106 et une couche hydrophobe 108. Le caténaire 10 des figures précédentes est remplacé, dans ce mode de réalisation, par l'électrode 112. L'activation de cette électrode 112 et des électrodes 4 permet de déplacer la goutte dans la position voulue puis de l'étirer ou de la déformer, pour l'amener sur le trajet d'un faisceau lumineux 50.Conveniently, light emitting means similar to the means 52 of FIG. 2 will be positioned to direct a beam 50 along the substrate. The selection of electrodes 4 of the lower substrate first makes it possible to move or position, then to lengthen and spread or deform the drop 2 along the beam 50. FIGS. 5A and 5B, on which numerals identical to those of FIG. 4 denote identical or similar elements, represent a mixed system, in which a drop 2 is initially in an open medium (FIG. 5A), the activation of electrodes 4-1, 4-2, 4 3 allowing an alignment and a flattening of the drop (FIG. 5B), in a closed system, in an area where the system is provided with a hood, as illustrated above with reference to FIG. 4. FIG. variant of the closed system, with a conductive cover 100, comprising an electrode or an array of electrodes 112, as well as an insulating layer 106 and a hydrophobic layer 108. The catenary 10 of the preceding figures is replaced, in this embodiment, by the electrode 112. The activation of this electrode 112 and the electrodes 4 makes it possible to move the droplet into the desired position and then to stretch it or to deform it, to bring it into the path of a light beam 50.
Les figures 7A et 7B, sur lesquelles des références numériques identiques à celles de la figure 6 y désignent des éléments identiques ou similaires, représentent un système mixte, dans lequel une goutte 2 est initialement en milieu ouvert (figure 7A) , l'activation d'électrodes 4-1, 4-2, 4-3 permettant un
alignement et un aplatissement de la goutte (figure 7B) , en système fermé, dans une zone où le système est muni d'un capot, comme illustré ci-dessus en liaison avec la figure 6. Dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, plusieurs électrodes 4 sont activées pour déformer la goutte. Il est également possible de prévoir une électrode de forme allongée dont l'activation permettrait d'aplatir la goutte, encore par effet d' électromouillage.FIGS. 7A and 7B, on which reference numerals identical to those of FIG. 6 denote identical or similar elements, represent a mixed system, in which a drop 2 is initially in an open medium (FIG. 7A), activation of FIG. electrodes 4-1, 4-2, 4-3 allowing a alignment and flattening of the drop (FIG. 7B), in a closed system, in an area where the system is provided with a hood, as illustrated above in connection with FIG. 6. In the embodiments described above several electrodes 4 are activated to deform the drop. It is also possible to provide an elongated electrode whose activation would flatten the drop, again by electrowetting effect.
Un dispositif selon l'invention peut en outre comporter des moyens qui vont permettre de commander ou d'activer les électrodes 4, par exemple un ordinateur type PC et un système de relais connectés au dispositif ou à la puce, tels les relais 14 de la figure IA, ces relais étant pilotés par les moyens de type PC.A device according to the invention may further comprise means which will make it possible to control or activate the electrodes 4, for example a PC-type computer and a relay system connected to the device or the chip, such as the relays 14 of the FIG. 1A, these relays being controlled by the PC type means.
Typiquement, la distance entre un éventuel conducteur 10 (figures IA - 5B) d'une part et la surface hydrophobe 8 d'autre part est par exemple comprise entre 1 μm et 100 μm ou 500 μm.Typically, the distance between a possible conductor 10 (Figures IA - 5B) on the one hand and the hydrophobic surface 8 on the other hand is for example between 1 micron and 100 microns or 500 microns.
Ce conducteur 10 peut se présenter par exemple sous la forme d'un fil de diamètre compris entre 10 μm et quelques centaines de μm, par exemple 200 μm. Ce fil peut être un fil d'or ou d'aluminium ou de tungstène ou d'autres matériaux conducteurs.This conductor 10 may be for example in the form of a wire diameter between 10 microns and a few hundred microns, for example 200 microns. This wire may be a gold or aluminum wire or tungsten or other conductive materials.
Lorsque deux substrats 1, 100 sont utilisés (figures 6 - 7B), ils sont distants d'une distance comprise entre, par exemple, 10 μm et 100 μm ou 500 μm. Quel que soit le mode de réalisation considéré, une goutte de liquide 2 aura un volume
compris entre, par exemple, 1 nanolitre et quelques microlitres, par exemple entre 1 ni et 5 μl ou 10 μl.When two substrates 1, 100 are used (FIGS. 6 to 7B), they are separated by a distance of between, for example, 10 μm and 100 μm or 500 μm. Whatever the embodiment considered, a drop of liquid 2 will have a volume between, for example, 1 nanolitre and a few microliters, for example between 1 ni and 5 μl or 10 μl.
En outre chacune des électrodes 4 aura par exemple une surface de l'ordre de quelques dizaines de μm2 (par exemple 10 μm2) jusqu'à 1 mm2, selon la taille des gouttes à transporter, l'espacement entre électrodes voisines étant par exemple compris entre 1 μm et 10 μm.In addition, each of the electrodes 4 will for example have a surface of the order of a few tens of μm 2 (for example 10 μm 2 ) up to 1 mm 2 , depending on the size of the drops to be transported, the spacing between adjacent electrodes being for example between 1 .mu.m and 10 .mu.m.
La structuration des électrodes 4 peut être obtenue par des méthodes classiques des micro¬ technologies, par exemple par photolithographie.The structuring of the electrodes 4 can be obtained by conventional methods of micro ¬ technologies, for example by photolithography.
Des procédés de réalisation de puces incorporant un dispositif selon l'invention peuvent être directement dérivés des procédés décrits dans le document FR - 2 841 063.Methods for producing chips incorporating a device according to the invention can be directly derived from the processes described in document FR-2 841 063.
Des conducteurs, et notamment des conducteurs 110 peuvent être réalisés par dépôt d'une couche conductrice et gravure de cette couche suivant le motif approprié de conducteurs, avant dépôt de la couche hydrophobe 108.Conductors, and in particular conductors 110 may be made by depositing a conductive layer and etching of this layer in the appropriate pattern of conductors, before deposition of the hydrophobic layer 108.
Les électrodes peuvent être réalisées par dépôts d'une couche métallique (par exemple en un métal choisi parmi Au, Al, ITO, Pt, Cr, Cu) par photolithographie. Le substrat est ensuite recouvert d'une couche diélectrique en Si3N4 ou SiO2. Enfin un dépôt d'une couche hydrophobe est effectué, comme par exemple un dépôt de téflon réalisé à la tournette.The electrodes may be made by deposition of a metal layer (for example a metal selected from Au, Al, ITO, Pt, Cr, Cu) by photolithography. The substrate is then covered with a dielectric layer of Si3N4 or SiO2. Finally a deposit of a hydrophobic layer is performed, such as a teflon deposit made by spinning.
Un système selon l'invention présente de nombreux avantages : • ce système accroît le trajet optique de la lumière d'excitation 50. On peut l'améliorer encore
en ajoutant un dispositif réfléchissant, par exemple un micro-miroir, à l'extrémité du trajet optique, ce dispositif renvoyant le faisceau dans la goutte ; un cube séparateur peut permettre, dans certains cas, et notamment en spectroscopie d'absorption, de séparer le faisceau réfléchi ;A system according to the invention has many advantages: • this system increases the optical path of the excitation light 50. It can be further improved adding a reflective device, for example a micro-mirror, to the end of the optical path, this device returning the beam into the drop; a separating cube may allow, in some cases, and especially absorption spectroscopy, to separate the reflected beam;
• la lumière d'excitation est en outre mieux conservée dans la goutte. Lorsque la goutte est étirée, les rayons frappent en effet l'interface au niveau de la périphérie de la goutte avec un angle d'incidence plus faible que dans le cas d'une goutte sphérique (ceci est très net sur la figure 2) . Les rayons réfléchis à l'intérieur de la goutte sont d'intensité plus forts. On assiste donc à un guidage optique de la lumière d'excitation dans la goutte.• the excitation light is also better preserved in the drop. When the drop is stretched, the rays strike the interface at the periphery of the drop at a lower angle of incidence than in the case of a spherical drop (this is very clear in FIG. 2). The rays reflected inside the drop are of stronger intensity. There is therefore an optical guidance of the excitation light in the drop.
• les rayons issus de l'excitation transmise• the rays resulting from the excitement transmitted
(ceux qui sortent de la goutte) sont plus faibles, puisque davantage de lumière est absorbée dans la goutte. Le filtrage optique est ainsi rendu plus facile.(those who come out of gout) are weaker, since more light is absorbed into the drop. Optical filtering is thus made easier.
• dans le cas d'une goutte déformée en forme de cylindre ou de demi-cylindre (ce qui est en particulier le cas pour un système ouvert ou non confiné), la lumière d'excitation est répartie de manière plus homogène. Cela rend la détection moins bruitée par de possibles variations locales de concentration de marqueurs dans le liquide de la goutte.• In the case of a deformed drop shaped cylinder or half-cylinder (which is particularly the case for an open or uncontained system), the excitation light is distributed more evenly. This makes the detection less noisy by possible local variations in marker concentration in the liquid of the drop.
• la lumière d'excitation ainsi guidée ne vient pas en contact avec le support ou le capot, empêchant ainsi toute fluorescence parasite. Elle ne
vient également pas en contact avec le détecteur (toute la lumière peut être dirigée à travers la goutte) , simplifiant ainsi le filtrage.• The excitation light thus guided does not come into contact with the support or the cover, thus preventing any parasitic fluorescence. She does not Also comes not in contact with the detector (all the light can be directed through the drop), thus simplifying the filtering.
• la possibilité, en système confiné, de former des gouttes carrées ou en forme de rectangle permet d'améliorer le trajet optique en réalisant presque une cuve liquide.
The possibility, in a confined system, of forming square or rectangle-shaped droplets makes it possible to improve the optical path by producing almost a liquid tank.