INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
la présente une vue de dessus d'un mode de réalisation d'une cuvette de l'invention et dévoile en outre des détails de parties/sections particulières de ladite cuvette ;
la présente une vue de dessus d'un autre mode de réalisation d’une cuvette de l'invention et dévoile en outre des détails de parties/sections de ladite cuvette ;
la présente une vue en perspective d’un châssis chauffant selon l'invention ;
la présente un graphique des températures dans le temps dans un châssis chauffant selon l'invention ;
la présente un graphique des températures par rapport à la position dans un châssis chauffant selon l'invention ;
la présente une photographie microscopique de cellules de sperme et leur trajectoire ;
la présente un diagramme de la concentration en cellules de sperme d'une solution mère, et d'échantillons de cellules de sperme traités à travers trois différents modes de réalisation d'un dispositif selon l'invention ;
la présente un diagramme de la motilité des cellules de sperme d'une solution mère, et d'échantillons de cellules de sperme traités à travers trois différents modes de réalisation d'un dispositif selon l'invention ;
la présente un diagramme de la vitesse instantanée de cellules de sperme d'une solution mère, et d’échantillons de cellules de sperme traités à travers trois différents modes de réalisation d'un dispositif selon l'invention ;
la présente un diagramme du taux de vélocité progressif de cellules de sperme d'une solution mère, et d’échantillons de cellules de sperme traités à travers trois différents modes de réalisation d'un dispositif selon l'invention ; et
la présente les résultats d'un test de fragmentation d'ADN.
Les dessins et la description dans le présent document contiennent, pour la plus grande partie, des éléments de nature définie. Par conséquent, la description et les dessins non seulement sont utilisés pour mieux comprendre la présente invention, mais aussi contribuent à sa définition, lorsque ceci est approprié.
Le terme solution mère tel qu'il est utilisé dans le présent document peut désigner un échantillon de cellules de sperme. Plus particulièrement, une solution mère devient un échantillon de cellules de sperme après avoir été appliquée au dispositif selon l'invention. L'échantillon de cellules de sperme est alors traité à travers le dispositif de l'invention de manière à sélectionner et/ou isoler des cellules de sperme de haute qualité relativement, par exemple, à la motilité ou à la vélocité.
Le terme cellules de sperme et le terme spermatozoïdes sont généralement utilisés pour désigner le même type de cellules.
La présente invention réplique le microenvironnement de l'appareil génital féminin. La conception du dispositif selon l'invention utilise les principes fondamentaux des mécanismes de nage du sperme : la rhéotaxie, la thermotaxie et la chimiotaxie. Le dispositif selon l'invention permet de collecter des sous-populations de cellules de sperme intactes à haute teneur en ADN d'un échantillon de cellules de sperme.
La motilité du sperme est déclenchée par l'interaction synergique des protéines motrices et du cytosquelette accompagnant d'autres molécules supplémentaires. Tout défaut dans la structure basique et le fonctionnement de ces protéines amoindrit la motilité des cellules. De manière à faire face aux problèmes de santé relatifs à la stérilité féminine/masculine et au traitement de l’oligospermie, des « techniques de reproduction artificielle » (ART) comprenant une « injection de sperme intracytoplasmique (ICSI) », une « insémination intra-utérine (IUI) », et une « fécondation in vitro (FIV) » ont été introduites. Tel que décrit ci-dessus, les urologues et les spécialistes en santé reproductive adhèrent au protocole standard de l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS) ou de l'Association Européenne d'Urologie (European Association of Urology, EAU) pour le criblage d'échantillons de sperme et la séparation de sous-population de qualité. Cependant, le protocole de l'OMS qui implique la migration ascendante du sperme et la centrifugation en gradient de densité pour la séparation qualitative des cellules de sperme n'est pas satisfaisant. Par exemple, ces procédés comprennent la centrifugation qui conduit à la génération d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) et à la fragmentation de l’ADN des cellules de sperme. La présente invention imite la sélection naturelle de manière à sélectionner des cellules de sperme de haute qualité.
En conséquence, la présente invention est agencée pour mettre en œuvre à la fois la rhéotaxie et thermotaxie. En conséquence, la migration cellulaire des spermatozoïdes est accélérée, résultant en une collection de sous-population à haut rendement (~ 5 x 10 6 /ml) avec ~ 100 % de motilité et avec ~ 100 % d'intégration d'ADN. Aucun dispositif de la technique antérieure ni aucun système basé sur la microfluidique classique ou autre existant ne permettent d’atteindre ce seuil.
Le dispositif de l'invention comprend au moins un canal principal (hauteur : approximativement 80 µm à 100 µm), et de préférence des micro-sous-canaux (hauteur : approximativement 40 µm à 50 µm). Plus particulièrement le canal principal est soumis à un écoulement entraîné par pression hydrostatique et comprend une zone dite de rhéotaxie qui permet un système de filtre de type grille pour les cellules de sperme. La zone de rhéotaxie est comparable à une zone ayant un effet Venturi. Tel que mentionné, le dispositif peut comprendre des micro-sous-canaux. Les micro-sous-canaux sont agencés à l'intérieur du canal principal. Plus particulièrement, les micro-sous-canaux peuvent être fixés à la partie inférieure des canaux principaux. Les micro-sous-canaux aident à la nage des spermatozoïdes. Le demandeur a, de manière surprenante, observé que la structure des sous canaux accélère la nage des spermatozoïdes. Ceci résulte en une collection de sous-population supérieure, en d'autres termes en une sélection améliorée des cellules de sperme tant en matière de concentration qu’en matière de propriétés de qualité.
Le dispositif de l'invention est généralement préparé par conception informatique 3D suivie par des techniques de modélisation. La « Conception Assistée par Ordinateur (CAO) » du circuit microfluidique peut être dessinée dans le logiciel open source FreeCAD puis exportée au format « .STL » pour le moulage par injection. En particulier, la plaque de support peut être préparée à l'aide de cette technique.
Selon un mode de réalisation préférée le dispositif comprend un châssis ayant une poche ou un réceptacle de manière à supporter la plaque de support. Le châssis peut comprendre une plaque à gradient constituée d'alliages d'aluminium (6800, 7075). Deux rubans de polyimide peuvent être collés en mode épaisseur au niveau des deux coins ou de côtés opposés du châssis puis être chauffés de préférence à 37 °C et 39 °C, respectivement. Les températures peuvent être commandées par les pilotes de refroidisseur thermoélectrique (TEC) Meerstetter® 1091 (disponibles auprès de la compagnie Meerstetter Engineering GmbH) raccordés à des capteurs PT-100 (Élément 010010TD 14). Plus généralement, l'invention est améliorée lorsqu'elle est activement maintenue à une température aussi constante que possible (en d'autres termes un gradient constant) à l'aide d'éléments thermiques et indépendamment des fluctuations de température. Pour répondre à ces exigences, le châssis de l'invention peut utiliser des éléments chauffants et/ou refroidissants. Le dispositif de commande TEC commande la température en délivrant un courant et une tension à l'élément thermique, régulé par rétroaction de capteurs de température. Dans la présente invention, un gradient d’approximativement 2 °C est atteint au niveau de la plaque de gradient. Le gradient est diffusé à la plaque de support (également appelée puce) par conduction. Les gradients de température activent les récepteurs thermiques dans les cellules de sperme qui provoquent ensuite la migration des cellules à travers le canal principal et/ou le micro-sous-canal.
Le dispositif va maintenant être décrit par référence aux figures 1 à 7.
La présente une vue en perspective d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention comprenant un châssis 7. Une plaque de support 2 ayant une forme allongée, de préférence une forme rectangulaire, comprend une entrée 3 et une sortie 4. L'entrée 3 et la sortie 4 ont une paroi de section circulaire et sont agencées pour appliquer ou retirer un échantillon liquide tel qu'un échantillon de cellules de sperme. L'entrée 3 et la sortie 4 donnent respectivement accès à une zone d'entrée et à une zone de sortie (non illustrée sur la ) dans l'intérieur de la plaque de support à l'intérieur d'une cuvette (pas non plus illustrée sur la ). La zone d'entrée et la zone de sortie sont en communication fluidique l’une avec l'autre. La forme et/ou la configuration de l'entrée 3 et de la sortie 4 sont choisies pour fournir une différence de pression hydrostatique lorsqu'un liquide tel qu'un échantillon de cellules de sperme est distribué à la plaque de support par l’intermédiaire de l'entrée 3 ou la sortie 4 ou des deux. De préférence, tel qu'illustré sur la , l'entrée 3 et la sortie 4 comprennent des tubes. Plus précisément, l'entrée 3 comprend un tube ayant un premier diamètre, de préférence de 5 mm à 12 mm, et une première hauteur, de préférence de 1,5 mm à 2,5 mm. La sortie 4 comprend un tube ayant un second diamètre, de préférence de 4 mm à 5 mm, et une seconde hauteur, de préférence de 3,5 mm à 4,5 mm. Le premier diamètre est supérieur ou égal au second diamètre et la première hauteur est inférieure à la seconde hauteur, de manière à générer une différence de pression hydrostatique entre la zone d'entrée et la zone de sortie lorsqu’un milieu de fluide est ajouté.
Le châssis 7 est de forme allongée, de préférence rectangulaire. Le châssis 7 comprend au moins une poche ou réceptacle 6 configuré pour supporter la plaque de support 2. Dans le mode de réalisation présenté sur la le châssis 7 présente cinq réceptacles 6. Cela confère au châssis 7 une conception de type échelle. Le châssis 7 comprend en outre un premier moyen de chauffage 8 et un deuxième moyen de chauffage 10. Le premier moyen de chauffage 8 est situé sur un côté du châssis et le deuxième moyen de chauffage 10 est situé sur le côté opposé du châssis. Plus généralement, les moyens de chauffage sont agencés de manière à ce que lorsque la plaque de support 2 est placée dans le réceptacle 6, le premier moyen de chauffage 8 se trouve à proximité de l'entrée et ledit deuxième moyen de chauffage 10 se trouve à proximité de la sortie. Les premier et deuxième moyens de chauffage étant respectivement configurés pour chauffer à une première et à une seconde température, la première température étant inférieure à la seconde température pour définir un gradient de température à l'intérieur du système microfluidique de la plaque de support de manière à imiter la thermotaxie.
La schématise généralement le protocole de sélection de sperme avec un mode de réalisation du dispositif de l'invention. Un échantillon de cellules de sperme est injecté avec une pipette 1 (~ 0,05 ml) au niveau de l'entrée 3 de la plaque de support 2 jetable. La différence de hauteur entre la sortie 4 et l'entrée 3 induit l’écoulement 5 (indiqué par les références 5a, 5b). Les cellules de sperme migrent contre l’écoulement, depuis la zone d'entrée en direction de la zone de sortie, et atteignent finalement la proximité de la sortie 4 où elles peuvent être collectées. La migration du sperme est également provoquée par un gradient de température T. Ici, le gradient de température T est établi à travers une carte TEC fournie par la compagnie Meerstetter®. La plaque de support 2 jetable est conservée à l'étage poche/réceptacle 6, et le chauffage a été commandé le long des rubans de polyamides jetables placés sur les côtés opposés du châssis 7. La carte TEC lit et acquiert les températures par l'intermédiaire des capteurs PT-100, en d'autres termes un premier moyen de chauffage 8 et un deuxième moyen de chauffage 10, et pour validation, un troisième moyen de chauffage 9 a été installé entre les premier et deuxième moyens de chauffage. Le troisième moyen de chauffage est un capteur de coefficient de température négatif (NTC 10K).
La composition conforme à l’invention peut être fabriquée dans des mélangeurs appropriés, en utilisant deux phases de préparation successives bien connues de l'homme du métier : - une première phase de travail ou malaxage thermomécanique (phase dite " non-productive "), qui peut être conduite en une seule étape thermomécanique au cours de laquelle on introduit, dans un mélangeur approprié tel qu'un mélangeur interne usuel (par exemple de type 'Banbury'), tous les constituants nécessaires, notamment la matrice élastomérique, la charge renforçante, les éventuels autres additifs divers, à l'exception du système de réticulation. L’incorporation de la charge éventuelle à l’élastomère peut être réalisée en une ou plusieurs fois en malaxant thermomécaniquement. Dans le cas où la charge est déjà incorporée en totalité ou en partie à l’élastomère sous la forme d’un mélange-maître comme cela est décrit par exemple dans les demandes WO 97/36724 ou WO 99/16600, c’est le mélange-maître qui est directement malaxé et le cas échéant on incorpore les autres élastomères ou charges présents dans la composition qui ne sont pas sous la forme de mélange-maître, ainsi que les éventuels autres additifs divers autres que le système de réticulation. La phase non-productive peut être réalisée à haute température, jusqu'à une température maximale comprise entre 110°C et 200°C, de préférence entre 130°C et 185°C, pendant une durée généralement comprise entre 2 et 10 minutes.
- une seconde phase de travail mécanique (phase dite " productive "), qui est réalisée dans un mélangeur externe tel qu'un mélangeur à cylindres, après refroidissement du mélange obtenu au cours de la première phase non-productive jusqu'à une plus basse température, typiquement inférieure à 120°C, par exemple entre 40°C et 100°C.On incorpore alors le système de réticulation, et le tout est alors mélangé pendant quelques minutes, par exemple entre 5 et 15 min.
La composition finale ainsi obtenue est ensuite calandrée par exemple sous la forme d'une feuille ou d'une plaque, notamment pour une caractérisation au laboratoire, ou encore extrudée (ou co-extrudée avec une autre composition de caoutchouc) sous la forme d'un semi-fini (ou profilé) de caoutchouc utilisable dans un pneu, par exemple comme bande de roulement. Ces produits peuvent ensuite être utilisés pour la fabrication de pneumatiques, selon les techniques connues de l’homme du métier.
La microstructure des élastomères est déterminée par analyse RMN 1 H, suppléée par l’analyse RMN 13 C lorsque la résolution des spectres RMN du 1 H ne permet pas l’attribution et la quantification de toutes les espèces. Les mesures sont réalisées à l’aide d’un spectromètre RMN BRUKER 500MHz à des fréquences de 500,43 MHz pour l’observation du proton et 125,83MHz pour l’observation du carbone.
L’eau recyclée en sortie des filtres 13, 14 et 15 est contrôlée en continu grâce au capteur 53 et à la sonde 54. Selon un usage courant du dispositif selon l’invention pour une douche de plage 70, l’eau récoltée dans la première cuve 100 peut être chargée en sel et en ammonium issu de l’urine des utilisateurs ce qui tend à augmenter sa conductivité. En fonction des informations de débit, de conductivité, de turbidité et de couleur mesurées, le module de contrôle peut commander l’arrêt de l’alimentation des sorties d’eau 110 et 120 en eau recyclée et la dilution d’une partie de l’eau de la première cuve et sa vidange.
Ces commandes consistent à :
- mesurer en continu le débit et la conductivité des eaux circulant dans le premier circuit fluidique 10 grâce à un capteur de mesure 53 situé en aval du filtre à ultra-violet 14,
- si le débit mesuré est supérieur ou égal à 4 litres par minute (l/min), incrémenter la valeur mesurée de la conductivité à une valeur de référence de la conductivité,
- comparer la valeur mesurée en continu de la conductivité avec la valeur de référence tant que le débit mesuré est supérieur ou égal à 4 l/min,
- mettre à jour la valeur de référence de la conductivité avec la valeur de la conductivité mesurée dès que la mesure du débit devient égale à zéro c’est à dire pour un débit mesuré inférieur à 4 l/min. Un débit mesuré inférieur à 4 l/min est considéré comme un débit nul.
En fonction des valeurs de conductivité, de turbidité et de couleur mesurées et transmises en continu par au moins le capteur 53 et la sonde 54, le module de contrôle 45 commande la dilution d’une partie de l’eau contenue dans la première cuve 100. Cette dilution peut être de 15% ou de 50%, la dilution de 50 % correspondant à une vidange de 50 % de la première cuve 100.
Si la différence entre la valeur de conductivité mesurée et la valeur de la conductivité de référence est supérieure à 30 µS/cm ou si la valeur de turbidité est supérieure à 0,5 UTN (unité de Turbidité Néphélométrique) le module de contrôle 45 commande de façon simultanée :
- l’ouverture de la troisième ligne de conduite fluidique 33 pour diluer l’eau de la première cuve 100 avec environ 15% de l’eau de la seconde cuve 200 pendant une minute
- l’ouverture de la première ligne de conduite fluidique 31 afin d’alimenter en eau de la seconde cuve 200 à la place de l’eau recyclée, les sorties d’eau pendant la dilution,
- la fermeture de la deuxième ligne de conduite fluidique 32,
- la fermeture de l’électrovanne 88 située en aval du filtre à ultra-violet 14,
- et l’ouverture de l’électrovanne 91 située en aval du filtre à ultra-violet 14 et à l’entrée de la ligne d’évacuation du premier circuit fluidique 10.
L’écart de 30 µS/cm de conductivité correspondant au cas où un utilisateur urine dans la cuve.
Si la valeur de conductivité mesurée est supérieure à 800 µS/cm ou si la valeur de la couleur est supérieure à 25 Hazen, le module de contrôle 45 commande pendant 4 minutes :
- l’ouverture de la première ligne de conduite fluidique 31 afin d’alimenter en eau de la seconde cuve 200 à la place de l’eau recyclée, les sorties d’eau pendant la dilution, la fermeture des lignes de conduite fluidiques 32 et 33 et l’ouverture de l’électrovanne 93 située à l’entrée de la ligne d’évacuation de la cuve 100,
Le deuxième dispositif de pompage 14, 15 comporte par exemple une pompe à vide secondaire 14, telle qu’une pompe turbomoléculaire, et une pompe à vide primaire 15 montées en série, la pompe à vide secondaire 14 étant agencée en amont de la pompe à vide primaire 15 dans le sens d’écoulement des gaz. La pompe à vide primaire 15 est par exemple une pompe à palettes ou une petite pompe à vide primaire sèche.
Le dispositif d’analyse des gaz 16 est par exemple raccordé à l'aspiration de la pompe à vide secondaire 14. La cellule de mesure du dispositif d’analyse des gaz 16 peut ainsi être placée sous une basse pression de l’ordre de 10 -4 mbars. Le dispositif d’analyse des gaz 16 comporte par exemple un spectromètre de masse.
La vanne de test 12 est fluidiquement raccordée au deuxième dispositif de pompage 14, 15 par exemple au niveau d’un étage de compression intermédiaire de la pompe à vide secondaire 14 et/ou à l’aspiration de la pompe à vide secondaire 14 (selon le niveau de fuites recherché).
La ligne de test 4 et la ligne de prévidage 5 sont par exemple agencées en parallèle.
Une ligne de mise à l’air 17 peut également être fluidiquement raccordée à la chambre de test 2, par exemple en parallèle des deux autres lignes 4, 5 pour permettre une entrée d’air dans la chambre de test 2 et le retour à pression atmosphérique.
La ligne de mise à l’air 17 comporte par exemple une vanne d’entrée d’air 18 mettant la chambre de test 2 en communication fluidique avec l’atmosphère extérieure ou avec un gaz neutre.
L’atmosphère contenue dans la chambre de test 2 peut être mise en communication avec la ligne de test 4 ou avec la ligne de prévidage 5 ou encore ici avec la ligne de mise à l’air 17.
La chambre de test 2 présente un volume interne au moins cinq fois supérieur ou égal au volume de la cavité interne du au moins un objet 3. On cherche à minimiser ce volume le plus possible tout en permettant la réception du au moins un objet 3 à tester.
Ce volume interne de la chambre de test 2 est le volume de la chambre de test auquel on soustrait le volume externe du au moins un objet 3 (donc de tous les objets 3 lorsqu’il y en a plusieurs) et auquel on ajoute le volume des canalisations entre la chambre de test 2 et la première vanne de prévidage 8, la vanne de test 12 et la vanne d’entrée d’air 18 le cas échéant (vannes fermées). C’est ce volume interne que le premier capteur de pression 6 est configuré pour en mesurer la pression, par exemple en étant fluidement raccordé à la chambre de test 2 ou entre la sortie de la chambre de test 2, la première vanne de prévidage 8, la vanne de test 12 et la vanne d’entrée d’air 18.
Le volume de la chambre de test 2 est par exemple supérieur ou égal à 40cm 3 .
Le rapport du volume interne de la chambre de test 2 sur le volume tampon V T est inférieur à un.
Le rapport du volume interne de la chambre de test 2 sur le volume tampon V T est supérieur à 0,2.
Ces rapports des volumes permettent d’abaisser la pression dans la chambre de test 2 depuis la pression atmosphérique jusqu’à une pression d’équilibre, par exemple inférieure ou égale à 40000Pa (400mbars) dans un temps inférieur à une seconde, tel qu’en 500 millisecondes.
Les vannes de prévidage 8, 9, la vanne de test 12 et la vanne d’entrée d’air 18 peuvent être des électrovannes, telles que des vannes électromagnétiques ou peuvent être des vannes pneumatiques. Ces vannes présentent avantageusement des temps d’ouverture/fermeture rapides (temps < 50ms) et des conductances élevées.
Ces vannes de prévidage 8, 9, la vanne de test 12 et la vanne d’entrée d’air 18 le cas échéant, sont pilotables par une unité de pilotage 19 de l’installation de détection de fuites 1, telle qu’un ordinateur ou un contrôleur, en fonction des mesures du premier et du deuxième capteur de pression 6, 11 afin de mettre en œuvre de manière cyclique et automatique, un procédé de contrôle de l’étanchéité 100 de très haute cadence dudit au moins un objet 3 comme nous allons le décrire en référence aux figures 1 et 2.
On considère que le premier dispositif de pompage 7, le deuxième dispositif de pompage 14, 15 et le dispositif d’analyse des gaz 16 sont opérationnels et fonctionnent sans interruption.
Nom Tg Mn IP % Aliphatique % Aromatique % Ethylène « Escorez 5600 » résine (7) 55°C 500g/mol 1.6 90% 10% - “R2495” résine (8) 93°C 869g/mol 1.32 96% 1% 3% “SU-640” résine (9) 83°C 398g/mol 1.65 100% - -
C1 C2 C3 C4 C5 C6 Récapitulatif des composants élastomères et résines EBR (1a) 100 100 100 SBR (1b) 100 100 100 Résine (7) 30 30 Résine (8) 30 30 Résine (9) 30 30 Résultats tan(δ)max à 23°C 100 91 105 100 89 110 Int. tan(δ) [-30°C ; 0°C] 100 93 87 100 106 109
La composition C1 est le témoin pour les compositions C2 et C3 à base de SBR, la composition C4 est le témoin pour les compositions C5 et C6 à base de EBR.
Les résultats montrent que la composition conforme à l’invention, avec une matrice élastomère est à base d’un EBR et une résine haute Tg à fort taux de proton d'aliphatique, permet contre toute attente de fortement améliorer la performance d’hystérèse (résistance au roulement) tout en améliorant l’adhérence sur sol mouillé.
La performance d’adhérence sur sol mouillé est dégradée pour les compositions dont la matrice élastomère est à base de SBR de tg = -48°C associée à une résine haute Tg à fort taux de proton d'aliphatique (comparaison de C3 par rapport à C1 et C2).
Les résultats montrent également que lorsque la résine de haute Tg ne présente pas l'ensemble des caractéristiques requises notamment en termes de Mn (Résine (8)), lorsque la matrice élastomère est à base d’un EBR, l'amélioration en performance d'hystérèse est moindre et le compromis adhérence sur sol mouillé / hystérèse est dégradé par rapport une composition comprenant une résine de haute Tg conforme à l'invention et une matrice élastomère à base d’un EBR (comparaison de C5 par rapport à C4).