Brevet FR2882044A1 — publié le 20060818

La présente invention concerne le domaine de la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) ou l'imagerie par RMN, d'un milieu fluide notamment biologique, à analyser. La présente invention vise, plus précisément, le domaine des microsondes, mises en oeuvre dans un dispositif d'analyse spectroscopique par RMN ou d'imagerie par RMN. D'une manière classique, la spectroscopie par RMN vise à quantifier la hauteur des raies du spectre obtenu, afin d'en déduire la quantité ou la concentration des molécules observées dans le milieu à analyser. Une méthode connue de quantification consiste à comparer le spectre du milieu à analyser à un spectre de référence qui peut être obtenu par l'analyse d'un milieu de référence connu en composition et concentration. La mise en oeuvre de cette méthode de mesure différentielle pose, cependant, des problèmes pratiques. En particulier, le milieu de référence doit être analysé dans des conditions aussi proches que possibles de celles dans lesquelles les mesures du milieu à analyser sont réalisées. Ainsi, les deux mesures doivent pouvoir être effectuées sans qu'aucune grandeur d'influence, telle que, par exemple, le positionnement mécanique, n'ait pu varier dans le temps. De manière complémentaire, il apparaît un réel besoin quant à la possibilité d'extraire des spectres RMN de milieux analysés présentant un volume toujours plus faible, que ce soit in vitro ou in vivo. La présente invention vise donc à remédier aux inconvénients de l'état de la technique, en proposant une microsonde fluidique, apte à permettre une mesure différentielle avec un milieu de référence, placé dans les mêmes conditions qu'un milieu à analyser, dont le volume relève du domaine microscopique. La présente invention vise donc à proposer une microsonde fluidique pour l'analyse spectroscopique par résonance magnétique nucléaire ou pour l'imagerie par RMN, d'un milieu à analyser, la microsonde comportant une 2882044 2 microantenne radiofréquence, montée sur un microsupport, en relation avec une structure de confinement pour le milieu à analyser. Selon l'invention, le microsupport est aménagé pour comporter, de manière symétrique à la structure de confinement par rapport à la microantenne radiofréquence, une microcavité embarquée, dite de référence, de capacité comprise entre 1 000 pl et 10 nl, équipée de moyens d'obturation étanche et adaptée pour contenir un milieu de référence. En vue de son utilisation, les moyens d'obturation étanche sont aptes à être détruits pour permettre le remplissage de la microcavité de référence par le milieu de référence, la microcavité de référence étant, après remplissage, pourvue de moyens d'obturation étanche à caractère définitif. Pour sa mise en oeuvre, la microcavité de référence est remplie du milieu de référence et pourvue de moyens d'obturation étanche à caractère définitif. Selon une variante préférée de réalisation, les moyens d'obturation étanche à caractère définitif sont séparés du milieu de référence par une zone tampon inactive. Avantageusement, les moyens d'obturation étanche équipent des canaux d'amenée et d'évacuation, communiquant avec la microcavité de 20 référence. Selon une forme de réalisation pour une utilisation in vitro de la microsonde conforme à l'invention, le microsupport est aménagé pour comporter la structure de confinement du milieu à analyser, formé par une microcavité, dite d'analyse, pourvue de conduits d'arenée et d'évacuation. La microcavité d'analyse et la microcavité de référence se trouvent ainsi embarquées ou intégrées par la microsonde. Par exemple, les conduits d'amenée et d'évacuation de la microcavité d'analyse sont équipés de moyens d'obturation étanche, aptes à être détruits pour permettre le remplissage de la microcavité d'analyse ou la circulation du milieu à analyser. 2882044 3 Avantageusement, le microsupport est un substrat dans lequel la (les) microcavité(s) est (sont) obtenue(s) par des techniques de microélectronique. Selon une forme particulière de réalisation, les moyens d'obturation étanche temporaire sont formés par une partie du substrat constitutif du microsupport. Par exemple, le microsupport présente une taille comprise entre 3 cm et 500 pm et de préférence comprise entre 1 cm et 1 rnm. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-10 dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La Fig. 1 est une vue de dessus d'un premier exemple de réalisation d'une microsonde conforme à l'invention. Les Fig. 1A, 1B et 1C sont des vues de dessus illustrant les différentes phases de fabrication de la microsonde décrite à la Fig. 1. La Fig. 2 est une vue en coupe élévation de la microsonde illustrée à la Fig. 1. La Fig. 3 est une vue de dessus d'un autre exemple de réalisation d'une microsonde conforme à l'invention du type in vitro. La Fig. 3A est une vue, analogue à la Fig. 3, pour laquelle la microantenne radiofréquence a été enlevée. Tel que cela ressort plus précisément des Fig. 1 et 2, l'objet de l'invention concerne une microsonde fluidique 1 pour l'imagerie ou l'analyse spectroscopique d'un milieu à analyser 2 par résonance magnétique nucléaire (RMN). La microsonde 1 est adaptée pour être mise en oeuvre avec un spectromètre ou un imageur à RMN, non représenté mais connu en soi, et qui ne fait pas partie précisément de l'objet de l'invention. La microsonde 1 comporte un microsupport 3 présentant une taille comprise entre 3 cm et 500 pm et de préférence comprise entre 1 cm et 1 mm. Dans l'exemple illustré, le microsupport 3 se présente sous la forme d'un bloc de forme générale parallélépipédique. 2882044 4 Conformément à l'invention, le microsupport 3 est aménagé pour comporter une microcavité embarquée 5, dite de référence, adaptée pour contenir un milieu de référence 7. La microcavité de référence 5 présente une capacité comprise entre 1 000 pl et 10 nI et de préférence entre 10 pl et 100 nl. La microcavité de référence 5 est équipée de moyens 10 d'obturation étanche permettant d'isoler le milieu de référence 7 embarqué avec l'extérieur de la microsonde 1. La microsonde 1 est équipée, de manière classique, d'une microantenne radiofréquence 12, montée sur le microsupport 3. Les dimensions de la microantenne 12 sont liées à celles de la microcavité de référence 5. La microantenne 12, qui fonctionne aussi bien en réception qu'en émission, est utilisée en relation d'un spectromètre ou imageur RMN. Lors de la mise en oeuvre, la microsonde 1 est placée en relation d'une structure de confinement 13 pour le milieu à analyser 2. Il doit être noté que la microsonde 1 est placée de manière qu'il existe un axe de symétrie X assurant, à la microantenne 12, d'être équidistante par rapport au milieu de référence 7 et au milieu à analyser 2. La géométrie de la structure de confinement 13 est choisie de manière à être identique à la géométrie de la microcavité de référence 5, dans la zone de mesure, c'est-à-dire en relation de la microantenne 12 (Fig. 2). Il doit être considéré que la structure de confinement 13 est adaptée pour positionner le milieu à analyser 2 en relation de la microantenne 12. Le milieu à analyser est dans un état statique ou dynamique à l'intérieur de la structure de confinement 13. Dans l'exemple de réalisation illustré à la Fig. 2, la structure de confinement 13 est constituée par un conduit ou un circuit. La sonde 1 qui est placée en relation du conduit 13 est ainsi utilisée dans une application in vitro. Bien entendu, la sonde 1 peut être utilisée également dans une application in vivo. Selon cette dernière application, la sonde 1 est en contact avec ou noyée par le milieu à analyser 2 qui est maintenu par une structure 2882044 5 de confinement artificielle ou naturelle telle que par exemple un tissu, liée à l'application in vivo. Lors des mesures de RMN, le milieu de référence 7 produit une raie de référence, qui vient se combiner au spectre du milieu à analyser 2. Le choix judicieux de ce milieu de référence 7 et la connaissance du volume de la microcavité de référence 5 permettent alors de quantifier le spectre obtenu. Dans l'exemple de réalisation illustré sur les dessins, la microcavité de référence 5 est réalisée par les techniques classiques de microélectronique. Selon cet exemple de réalisation, le microsupport 3 est un substrat, par exemple de silicium oxydé, dans lequel la microcavité de référence 5 est gravée par les techniques classiques, notamment par gravure sèche ou humide. La microcavité de référence 5 qui s'ouvre selon une grande face du microsupport 3 est fermée de manière étanche à l'aide d'une plaquette en verre 14, scellée sur l'une des faces du microsupport 3 par un scellement anodique verre/silicium. Il est à noter que la microcavité de référence 5 peut être remplie par le milieu à analyser 2 dès la fin de sa fabrication ou ultérieurement. Les Fig. 1A, 1B et 1C décrivent les différentes opérations de fabrication d'une microcavité destinée à être remplie par le milieu à analyser, bien après sa fabrication. Lors de la fabrication de la microcavité de référence 5, il est prévu de réaliser, comme illustré à la Fig. 1A, des moyens d'obturation étanche 20 à caractère temporaire, adaptés pour isoler la microcavité de référence 5 de l'environnement extérieur jusqu'à son remplissage par le milieu de référence 7. Les moyens d'obturation étanche 20 sont destinés à être détruits ou enlevés, pour permettre le remplissage de la microcavité de référence 5 par le milieu de référence 7. Lors de la réalisation de la microcavité de référence 5, des canaux d'amenée 21 et d'évacuation 22 sont réalisés pour permettre le remplissage de la microcavité de référence 5. Ces canaux 21 et 22 sont destinés à établir une communication, entre la microcavité 5 et l'extérieur du microsupport 3 en débouchant sur une face externe, par exemple 31, du 2882044 6 microsupport. Ces canaux 21, 22 sont équipés des moyens d'obturation étanche 20 à caractère temporaire. Dans l'exemple illustré, les moyens d'obturation étanche temporaire 20 sont constitués par une partie du substrat constitutif du microsupport 3 qui interrompt ou coupe les canaux 21, 22. En d'autres termes, la microcavité de référence 5 se trouve isolée de l'extérieur par des parois de substrat 20 s'étendant localement à l'intérieur des canaux d'amenée 21 et d'évacuation 22. Le remplissage de la microcavité de référence 5 nécessite une destruction de ces parois d'obturation étanche 20. Tel que cela ressort plus précisément de la Fig. 1B, le dispositif de remplissage de la microcavité de référence 5 comporte, par exemple, deux capillaires 25, placés dans les canaux 21 et 22, de manière à déboucher sur la face externe 31 du microsupport à travers un joint d'étanchéité 26. L'introduction des capillaires 25, à l'intérieur des canaux 21, 22, permet de casser les parois d'obturation étanche 20. Les capillaires 25 permettent ainsi le remplissage de la microcavité 5 par le milieu de référence 7. Tel que cela ressort plus particulièrement de la Fig. 1C, le retrait des capillaires 25 laisse la place à une zone tampon inactive 30, remplie essentiellement d'air qui s'établit, entre le milieu de référence embarqué 7 et les moyens d'obturation étanche 10 à caractère définitif, venant obturer les canaux sur la face 31 du microsupport. Ces moyens d'obturation étanche 10 permettent d'isoler le milieu de référence 7 embarqué à l'intérieur de la microcavité et dans une partie des canaux d'amenée 21 et d'évacuation 22. Il est à noter que la microsonde, ililustrée aux Fig. 1A à 1C, est montée dépourvue de la microantenne 12 pour des raisons de clarté. Comme cela apparaît sur la Fig. 2, la microantenne 12 est réalisée sur la plaquette de verre 14, par exemple par un électroformage de cuivre. La microantenne 12 s'étend donc dans un plan. Dans l'exemple décrit ci-dessus, la microsonde 1 conforme à l'invention est destinée à être utilisée avec un milieu à analyser 2 situé à l'extérieur du microsupport 3. Dans la variante de réalisation, illustrée aux fig. 3, 3A, le 2882044 7 microsupport 3 est aménagé pour comporter la structure de confinement 13 du milieu à analyser 2. Avantageusement, le microsupport 3 est destiné à comporter en tant que structure de confinement 13, une microcavité 32, dite d'analyse, destinée à contenir le milieu à analyser 2. A cet égard, la microcavité d'analyse 32 est pourvue de conduits d'amenée 33 et d'évacuation 34. De préférence, la microcavité d'analyse 32 et les conduits d'amenée 33 et d'évacuation 34 sont réalisés simultanément à la réalisation de la microcavité de référence 5 et des canaux d'amenée 21 et d'évacuation 22. Les conduits d'amenée 33 et d'évacuation 34 de la microcavité d'analyse 32 sont équipés également de moyens 20 d'obturation étanche temporaires, aptes à être détruits pour permettre Ile remplissage, par le milieu à analyser 2, de la microcavité d'analyse 32 ou la circulation du milieu à analyser 2 à travers la microcavité d'analyse 32. Ces moyens d'obturation étanche 20 peuvent être réalisés également, comrne dans le cas de la microcavité de référence 5, par une partie de paroi du substrat constitutif du microsupport 3. Dans l'exemple illustré aux Fig. 3 et 3A, les deux microcavités d'analyse 32 et de référence 5 sont aménagées l'une à côté de l'autre et de manière symétrique par rapport à la microantenne 12. La microcavité de référence 5 peut être remplie par le milieu de référence 7, comme cela a été décrit précédemment. L'amenée du milieu à analyser 2 dans la cavité d'analyse 32 peut être réalisée par tous moyens appropriés venant détruire les moyens d'obturation étanche temporaire 20 des conduits d'amenée 33 et d'évacuation 34. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Microsonde fluidique pour l'analyse spectroscopique par résonance magnétique nucléaire, d'un milieu à analyser (2), la microsonde (1) comportant une microantenne radiofréquence (12), montée sur un microsupport (3) en relation avec une structure de confinement (13) pour le milieu à analyser (2), caractérisée en ce que le microsupport (3) est aménagé pour comporter, de manière symétrique au circuit de circulation par rapport à la microantenne radiofréquence (12), une microcavité embarquée (5), dite de référence, de capacité comprise entre 1 000 pl et 10 nl, équipée de moyens d'obturation étanche (10, 20) et adaptée pour contenir un milieu de référence (7). 2 - Microsonde fluidique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens d'obturation étanche (20) sont aptes à être détruits pour permettre le remplissage de la microcavité de référence (5) par le milieu de référence (7), la microcavité de référence (5) étant, après remplissage, pourvue de moyens d'obturation étanche (10) à caractère définitif. 3 - Microsonde fluidique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la microcavité de référence (5) est remplie du milieu de référence (7) et pourvue de moyens d'obturation étanche (10) à caractère définitif. 4 - Microsonde fluidique selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que les moyens d'obturation étanche à caractère définitif (10) sont séparés du milieu de référence par une zone tampon inactive (:30). - Microsonde fluidique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les moyens d'obturation étanche (20) équipent des canaux d'amenée (21) et d'évacuation (22), communiquant avec la microcavité de référence (5). 6 - Microsonde fluidique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le microsupport (3) est aménagé pour comporter la structure de confinement (13) du milieu à analyser (2), formée par une microcavité (32), dite d'analyse, pourvue de conduits d'amenée (33) et d'évacuation (34). 2882044 9 7 - Microsonde fluidique selon la revendication 6, caractérisée en ce que les conduits d'amenée (33) et d'évacuation (34) de la microcavité d'analyse (32) sont équipés de moyens d'obturation étanche (20), aptes à être détruits pour permettre le remplissage de la microcavité d'analyse (32) ou la circulation du milieu à analyser (2). 8 - Microsonde fluidique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le microsupport (3) est un substrat dans lequel la (les) microcavité(s) (5, 32) est (sont) obtenue(s) par des techniques de microélectronique. 9 - Microsonde fluidique selon les revendications 2, 7 et 8, caractérisée en ce que les moyens d'obturation étanche temporaire (20) sont formés par une partie du substrat constitutif du microsupport (3). - Microsonde fluidique selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le microsupport (3) présente une taille comprise entre 15 3 cm et 500 dam et de préférence comprise entre 1 cm et 1 mm.