Domaine technique

[01 ] La présente invention se rapporte en général à un dispositif pour 5 mélanger un volume de liquide, et plus particulièrement à un dispositif pour mélanger un petit volume de liquide inférieur à 500μί.

[02] Plus précisément, l'invention concerne un dispositif pour mélanger un volume de liquide qui comporte :

- un support adapté pour supporter un récipient contenant le volume de îo liquide ;

- des moyens d'excitation adaptés pour exciter, via le support et le récipient, le volume de liquide à une amplitude d'excitation et à une fréquence d'excitation ;

- un générateur pour générer cette amplitude d'excitation et cette 15 fréquence d'excitation, le générateur étant connecté avec les moyens d'excitation.

Etat de la technique

[03] Un tel dispositif pour mélanger un volume de liquide est connu de 20 l'homme du métier, notamment par l'exemple qu'en donne la demande de brevet internationale WO 2006/027602.

[04] Particulièrement, le but de l'objet décrit dans cette demande est de réaliser un dispositif pour mélanger un volume de liquide qui assure un mélange de liquide optimal, à savoir un mélange de liquide où un mélange

25 chaotique est obtenu.

[05] Afin d'atteindre ce but, la demande mentionnée propose d'exciter un volume de liquide aux fréquences d'excitation qui correspondent aux fréquences propres du liquide. Plus particulièrement, la demande mentionnée propose d'exciter le volume de liquide à une fréquence

30 d'excitation qui peut varier approximativement entre 10Hz et 5Khz et à une amplitude d'excitation qui peut être approximativement 0,1 mm. En outre, la demande mentionnée décrit que des fréquences d'excitation encore plus élevés, ayant une valeur jusqu'à 20kHz, et des amplitudes d'excitation plus élevés que 0,1 mm, peuvent être envisagées afin d'optimiser le mélange de liquide.

[06] Toutefois, la demande de brevet internationale WO 2006/027602 décrit des gammes de fréquence d'excitation et des gammes d'amplitude d'excitation très larges et ambiguës, sans réussir à déterminer un domaine particulier de fréquence d'excitation et d'amplitude d'excitation, dans lequel le mélange de liquide est optimal,

[07] Il a même été constaté qu'en choisissant arbitrairement une fréquence et une amplitude dans les gammes de fréquence d'excitation et des gammes d'amplitude d'excitation proposées dans cette demande de brevet internationale, il n'y a pas de mélange de liquide optimal voire pas du tout de mélange.

[08] Il existe donc un réel besoin de proposer un dispositif pour mélanger un volume de liquide qui résout ces inconvénients de l'art antérieur et particulièrement qui assure un mélange de liquide optimal.

Description de l'invention

[09] Pour résoudre les inconvénients cités précédemment, l'invention propose un dispositif pour mélanger un volume de liquide, comportant :

- un support adapté pour supporter un récipient contenant le volume de liquide ;

- des moyens d'excitation adaptés pour exciter, via le support et le récipient, le volume de liquide à une amplitude d'excitation (A) et à une fréquence d'excitation (f) ;

- un générateur pour générer ladite amplitude d'excitation (A) et ladite fréquence d'excitation (f) , le générateur étant connecté avec les moyens d'excitation ;

[10] Avec cet objectif en vue, le dispositif selon l'invention, par ailleurs conforme au préambule cité ci-avant, est essentiellement caractérisé en ce que l'amplitude d'excitation (A) est fonction de la fréquence d'excitation (f) selon la formule A = x + y - r , dans laquelle x, y et z sont des paramètres configurés pour déterminer un domaine de mélange optimal du volume de liquide en délimitant l'amplitude d'excitation dans un premier intervalle borné et la fréquence d'excitation dans un second intervalle borné.

[1 1 ] La formule mentionnée permet à déterminer des couples des valeurs amplitude d'excitation-fréquence d'excitation qui déterminent un domaine de mélange de liquide optimal .

[12] Des caractéristiques ou des modes de réalisation particuliers, utilisables seuls ou en combinaison, sont :

• un dispositif pour mélanger un volume de liquide, dans lequel les paramètres x, y et z dépendent de la viscosité du volume de liquide

• un dispositif pour mélanger un volume de liquide, dans lequel, pour un volume de liquide ayant une viscosité inférieure à l OOmPa s, le premier intervalle borné est entre 0,1 1 mm et 0,58mm et le second intervalle borné est entre 100Hz et 300Hz.

• un dispositif pour mélanger un volume de liquide, dans lequel le récipient est une plaque multi-puits

• un dispositif pour mélanger un volume de liquide, dans lequel les moyens d'excitation comportent une table vibrante

• un dispositif pour mélanger un volume de liquide, dans lequel la table vibrante génère un mouvement de vibration verticale et/ou horizontale

[13] Un autre aspect de l'invention se rapporte à un procédé pour mélanger un volume de liquide, comportant les étapes suivantes :

- placement du volume de liquide sur un récipient posé sur un support ;

- génération d'une amplitude d'excitation (A) et d'une fréquence d'excitation (/) via un générateur, l'amplitude d'excitation (A) étant fonction de la fréquence d'excitation ( ^" ) selon la formule A = x + ye ^{1 -} ^ , dans laquelle x, y et z sont des paramètres configurés pour déterminer un domaine de mélange optimal du volume de liquide en délimitant l'amplitude d'excitation (A) dans un premier intervalle borné et la fréquence d'excitation (/) dans un second intervalle borné;

- excitation du volume de liquide à ladite amplitude d'excitation (A) et à ladite fréquence d'excitation(f), via des moyens d'excitation adaptés pour exciter, via le support et le récipient, le volume de liquide.

Selon une particularité du procédé, les paramètres x, y et z dépendent de la viscosité du volume de liquide.

Selon une particularité du procédé, pour un volume de liquide ayant une viscosité inférieure à 100mPa ^» s, le premier intervalle borné est entre 0,1 1 mm et 0,58mm et le second intervalle borné est entre 100Hz et 300Hz.

Brève description des figures

[14] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite uniquement à titre d'exemple, et en référence aux figures en annexe dans lesquelles :

- La figure 1 représente un dispositif pour mélanger un volume de liquide selon un mode de réalisation de l'invention.

- La figure 2 représente un diagramme illustrant le domaine de mélange de liquide optimal obtenu par le dispositif du mode de réalisation de la figure 1 .

- La figure 3 représente un procédé pour mélanger un volume de liquide selon un mode de réalisation de l'invention.

Modes de réalisation

[15] La Figure 1 décrit un dispositif 10 pour mélanger un volume de liquide. Il est à noter que le volume de liquide à mélanger peut comprendre des particules que l'on souhaite disperser ou maintenir en dispersion. Alternativement, le volume de liquide à mélanger peut comprendre au moins deux types différents de liquide à mélanger, lesquels peuvent avoir une viscosité commune ou différente. Spécifiquement, le dispositif 10 est utilisé pour mélanger des volumes de liquide inférieurs à 500 μΙ_ qui présentent une viscosité qui peut aller jusqu'à 1500 mPa s.

[16] Particulièrement, le dispositif 10 illustré dans la figure 1 , comporte un support 20 qui est adapté pour supporter un récipient 50 contenant le volume de liquide à mélanger et en outre, il comporte des moyens d'excitation 30 adaptés pour exciter ce volume de liquide à une amplitude d'excitation (A) et à une fréquence d'excitation (f), via le support 20 et le récipient 50.

[17] Le support 20 peut être fixé aux moyens d'excitation 30 de manière permanente ou de manière temporaire. Particulièrement, dans la figure 1 , le support 20 est fixé aux moyens d'excitation de manière temporaire via une vis 60. De la même façon, le récipient 50 peut être fixé au support 20 de manière permanente ou de manière temporaire. Dans un exemple, la fixation temporaire entre le récipient 50 et le support 20 peut être obtenue via au moins une vis (non illustrée dans la figure 1 ).

[18] Les moyens d'excitation 30 illustrés dans la figure 1 comportent une table vibrante déjà connue aux dispositifs pour mélanger un volume de liquide de l'art antérieur. Particulièrement, cette table vibrante inclut un moteur synchrone (non illustré dans la figure 1 ) qui est bien connu par l'homme du métier et qui est adapté à faire vibrer la table vibrante à une amplitude d'excitation (A) et à une fréquence d'excitation (f). Il est à noter que selon un exemple la table vibrante est adaptée pour générer un mouvement de vibration verticale ou horizontale. Selon un autre exemple, la table vibrante est adaptée pour générer un mouvement de vibration verticale et horizontale.

[19] Le récipient 50 illustré dans la figure 1 est une plaque multi-puits bien connue par l'homme du métier qui peut comporter au moins deux puits, chaque puits contenant des volumes de liquide à mélanger. Dans un autre exemple, le récipient 50 est une plaque plane permettant le dépôt de volumes de liquide qui sont stabilisés à sa surface. Particulièrement, la surface de la plaque plane est hydrophobe et elle comporte de places hydrophiles où les petits volumes de liquide peuvent être placés. Un exemple de ce type de récipient est le « DropArray™ Microplate » de la société Curiox.

[20] Comme illustré dans la figure 1 , le dispositif 10 comporte en outre un générateur 40 qui est connecté aux moyens d'excitation 30 et qui est adapté pour générer une amplitude d'excitation (A) et une fréquence d'excitation (f). Particulièrement, le générateur 40 est un générateur de fréquence qui permet de délivrer au moteur synchrone de la table vibrante un signal avec l'amplitude d'excitation (A) et la fréquence d'excitation (f) désirée pour mélanger le liquide. Le signal délivré peut être sous forme de sinusoïdes, de créneaux, ou de triangles.

[21 ] Dans la mesure où le générateur de fréquence n'est pas forcément suffisant pour activer la table vibrante, qui peut nécessiter plusieurs centaines de watt dans le cas des plaques multi-puits, il est en plus connecté à un amplificateur qui permet d'obtenir un signal amplifié ayant l'énergie nécessaire pour activer la table vibrante.

[22] Il est à noter que l'amplitude d'excitation (A) qui est généré par le générateur de fréquence est fonction de la fréquence d'excitation (f) selon la formule A = x + ye^ , dans laquelle x, y et z sont des paramètres configurés pour déterminer un domaine de mélange optimal du volume de liquide en délimitant l'amplitude d'excitation dans un premier intervalle borné et la fréquence d'excitation dans un second intervalle borné.

Particulièrement, la formule A = x + ye^ permet de déterminer deux courbes délimitant le domaine de mélange optimal, ces deux courbes comprenant des couples des valeurs amplitude d'excitation-fréquence d'excitation pour lesquels le mélange est optimal. Il est important de noter que la formule A = x + ye^ est vérifiée par l'expérimentation telle qu'illustrée à la figure 2 qui est décrit ci-dessous.

[23] Selon une particularité, les paramètres x, y et z dépendent en particulier de la viscosité du volume de liquide à mélanger. [24] Selon une autre particularité, pour un volume de liquide ayant une viscosité inférieure à l OOmPa s, le domaine de mélange optimal correspond à un premier intervalle borné d'amplitude d'excitation entre 0,1 1 mm et 0,58mm et à un second intervalle borné de fréquence d'excitation entre 100Hz et 300Hz. Il est à noter que ce premier intervalle borné et ce second intervalle borné sont délimités par une première courbe obtenue par la formule A = x + ye^ avec x=0,12, y=6,75 et z=35,7 et par une seconde courbe obtenue par ladite formule avec x=0,15, y=1 ,85 et z=66. Le domaine de mélange optimal qui correspond au premier intervalle d'amplitude d'excitation borné entre 0,1 1 mm et 0,58mm et au second intervalle de fréquence d'excitation borné entre 100Hz et 300Hz correspondent au domaine (III) de mélange optimal illustré dans la figure 2.

[25] Particulièrement, la figure 2 représente un diagramme de mesures expérimentales de l'amplitude d'excitation (A) et de la fréquence d'excitation (f) pour un volume de liquide ayant une viscosité inférieure à 100 mPa ^» s.

[26] Plus particulièrement, le diagramme de la figure 2 illustre quatre domaines (l-IV) de mélange de liquide qui sont déterminés par les mesures expérimentales de l'amplitude d'excitation (A) et de la fréquence d'excitation (f) .

[27] Le domaine (I) de la figure 2 correspond aux couples des valeurs amplitude d'excitation-fréquence d'excitation pour lesquelles le volume de liquide n'est pas mélangé.

[28] Le domaine (II) de la figure 2 correspond aux couples des valeurs amplitude d'excitation-fréquence d'excitation pour lesquelles le volume de liquide est mélangé de manière non optimisée puisque des écoulements internes laminaires sont apparents.

[29] Le domaine (IV) de la figure 2 correspond aux couples des valeurs amplitude d'excitation-fréquence d'excitation pour lesquelles le volume de liquide est aussi mélangé de manière non optimisée puisque des gouttelettes de liquide sont projetées à partir du volume de liquide en dehors du récipient 50, ou à partir d'un volume de liquide du récipient 50 à un autre volume de liquide du récipient 50.

[30] Cependant, le domaine (III) de la figure 2 correspond à des couples de valeurs amplitude d'excitation-fréquence d'excitation pour lesquelles les particules du volume de liquide présentent un mélange chaotique et ainsi le liquide est mélangé de manière optimale. Particulièrement, comme il est illustré dans la figure 2, les couples des valeurs amplitude d'excitation- fréquence d'excitation correspondant au domaine (III) de mélange optimal du volume de liquide sont délimités dans un premier intervalle d'amplitude d'excitation borné entre 0,1 1 mm et 0,58mm et par un second intervalle de fréquence d'excitation borné entre 100Hz et 300Hz.

[31 ] Cependant, il est important de noter que pendant les mesures expérimentales, il a été observé que, pour quelques mesures expérimentales, le domaine (III) de mélange optimal était délimité par un premier intervalle d'amplitude d'excitation borné entre 0,08mm et 1 mm et par un second intervalle de fréquence d'excitation borné entre 60Hz et 400Hz.

[32] En outre, il a été constaté qu'en choisissant arbitrairement une fréquence et une amplitude dans les gammes de fréquence d'excitation et des gammes d'amplitude d'excitation très larges proposées dans la demande de brevet internationale WO 2006/027602, et particulièrement en choisissant une fréquence et une amplitude hors du premier intervalle d'amplitude d'excitation et du second intervalle de fréquence d'excitation mentionnées ci-dessus, le mélange du volume de liquide effectué correspond aux domaines (I), (II) ou (IV). Ainsi, prenant en compte les gammes très larges de la demande de brevet mentionnée, soit on obtient un mélange non optimisé (voir domaines (II) ou (IV)), soit le volume de liquide n'est pas du tout mélangé (voir domaine (I)).

[33] La figure 3 illustre un procédé pour mélanger un volume de liquide et peut être effectué en utilisant le dispositif 10 décrit ci-dessus. [34] Dans une étape 100 du procédé, le volume de liquide est placé sur un récipient 50 posé sur un support 20.

[35] Dans une étape 200 du procédé, une amplitude d'excitation (A) et d'une fréquence d 'excitation ( ^" ) sont générées via un générateur 40, Ladite amplitude d'excitation (A) est fonction de ladite fréquence d'excitation

( ^" ) selon la formule A = x + ye^ , dans laquelle x, y et z sont des paramètres configurés pour déterminer un domaine de mélange optimal du volume de liquide en délimitant l'amplitude d'excitation (A) dans un premier intervalle borné et la fréquence d'excitation (/) dans un second intervalle borné.

[36] Dans une étape 300 du procédé, le volume de liquide est excité à ladite amplitude d'excitation (A) et à ladite fréquence d 'excitation ( ^" ), via des moyens d'excitation 30 adaptés pour exciter, via le support 20 et le récipient 50, ledit volume de liquide.

[37] Selon une autre particularité du procédé, les paramètres x, y et z dépendent de la viscosité du volume de liquide.

[38] Selon une particularité du procédé, pour un volume de liquide ayant une viscosité inférieure à l OOmPa s, le premier intervalle borné d'amplitude d'excitation (A) mentionné dans l'étape 200 du procédé est entre 0,1 1 mm et 0,58mm et le second intervalle borné de fréquence d'excitation ( ^" ) mentionné dans l'étape 200 du procédé est entre 100Hz et 300Hz. Il est à noter que ce premier intervalle borné et ce second intervalle borné sont délimités par une première courbe obtenue par la formule

A = x + ye^ avec x=0,12, y=6,75 et z=35,7 et par une seconde courbe obtenue par ladite formule avec x=0,15, y=1 ,85 et z=66.

[39] Un exemple du mélange de liquide optimisé obtenu par l'utilisation du procédé de la figure 3 en utilisant des valeurs d'amplitude d'excitation et de fréquence d'excitation dans un premier intervalle d'amplitude d'excitation borné entre 0,1 1 mm et 0,58mm et dans un second intervalle de fréquence d'excitation borné entre 100Hz et 300Hz, est donné par une expérience de biologie moléculaire en réaction en chaîne par polymérase quantitative.

[40] Particulièrement, des plaques multipuits comportant 96 puits ont été utilisées pour les analyses de la réaction en chaîne par polymérase quantitative. Ces plaques ont été remplies avec différentes concentrations d'ADN et chaque puit était rempli par un volume de 25μΙ_. Les différentes concentrations ont été positionnées sur la plaque afin de tenir compte des différences éventuelles de mélanges entre les puits de la plaque. En outre, une amplitude d'excitation de 0,45mm (inclue dans le premier intervalle d'amplitude borné) et une fréquence d'excitation de 140Hz (inclue dans le second intervalle de fréquence d'excitation borné) ont été utilisées pour le mélange. Le temps de mélange a été 10 secondes et chaque mélange a été effectué en triplicat pour améliorer l'analyse statistique.

[41 ] Il est à noter que la limite de détection (LD) observée a été approximativement 33,28 molécules par μί et que la limite de quantification (LQ) observée a été approximativement 38,4 molécules par μί.

[42] En outre, la limite de détection (LD) et la limite de quantification (LQ) ont été aussi observées pour un mélange effectué en utilisant le procédé de pipetage et le procédé de vortex sur les plaques mentionnées ci- dessus, ces plaques étant remplies avec différentes concentrations d'ADN où chaque puit était rempli par un volume de 25 L.

[43] Il est à noter que pour ces deux procédés bien connus par l'homme du métier, la limite de détection (LD) et la limite de quantification (LQ) observées ont été approximativement 960 molécules par μί.

[44] Ainsi, en comparant les valeurs de la limite de détection (LD) et de la limite de quantification (LQ) obtenues par le procédé de la figure 3 avec ceux obtenues par le procédé de pipetage et le procédé de vortex, il est clair que le mélange obtenu en utilisant le procédé de mélange de la figure 3, et particulièrement en utilisant une valeur de fréquence d'excitation et une valeur d'amplitude d'excitation inclues dans les intervalles bornées mentionnées ci-dessus, est un mélange optimisé par rapport au mélange obtenu par ces deux procédés connus.

[45] Comme il est bien connu par l'homme du métier, la limite de détection (LD) d'une méthode est la plus basse concentration pour un composé, analysé dans une matrice réelle, qui lorsque traité à travers toutes les étapes d'une méthode complète, incluant les extractions chimiques et le prétraitement, produit un signal détectable avec une fiabilité définie, statistiquement différent de celui produit par un blanc dans les mêmes conditions. En outre, il est à noter que la limite de quantification (LQ) choisi dans le cadre de l'analyse des résultats correspond à la plus basse concentration pour laquelle 75% des valeurs de concentration sont justes.

[46] L'invention a été illustrée et décrite en détail dans les dessins et la description précédente. Celle-ci doit être considérée comme illustrative et donnée à titre d'exemple et non comme limitant l'invention a cette seule description.