Brevet FR2006550A1 — publié le 19691226

122C8 î 2006550 L'invention concerne un procédé et un dispositif pour détecter presqu'instantanément la présence de bactéries vivantes dans un très petit échantillon de liquide. Plus précisément, 1*invention concerne un compteur électronique de bactéries 5 vivantes. Il est bien connu que, si lson fait passer un liquide électriquement conducteur par un petit orifice au travers d'un écran électriquement non conducteur pendant qu'un courant électrique traverse le même orifice, les particules, bactéries, etc, 10 qui ont une conductivité électrique différente de celle du fluide, influent sur la conductivité électrique à travers l'orifice et provoquent une variation instantanée de résistance. En comptant électroniquement chacune de ces variations de résistance et en la rattachant au débit de fluide à travers l'orifice, on peut 15 déterminer la concentration de ces particules, bactéries, etc.. dans le liquide. 11 est évident que la dimension des particules, bactéries, etc... et la disparité dans leur conductivité, par comparaison avec le fluide qui les contient, influent sur 1'éten-20 due et la nature de la variation de résistance qu'elles produisent. On a observé par exemple que les bactéries vivantes paraissent réagir spécialement dans de tels systèmes et,- en particulier, qu'une telle réaction semble varier suivant la valeur du courant circulant dans le dispositif de test. Curby, Swanton et lind, 25 dans le "Journal of General Microbiology" (1963), volume 32, pages 33-41, ont désigné ce phénomène comme une sensibilité à la force électromotrice (f.e.m.). Lshypothèse selon laquelle cette réaction, fonction du courant, des ^bactéries viables" peut être utilisée pour évaluer la viabilité de la population bactériennes 30 a été faite par Swanton, Curby et Lind dans un autre article, publié dans le tome 10, n® 5 (Septembre 1962) à la page 480 de "Applied Microbiology". En dépit de ces observations et hypothèses préliminaires, aucun compteur électronique n3a jusqu'ici permis d'éta-35 blir une différence entre les bactéries vivantes et mortes. En réalité il n'y a pas de méthode connue pour déterminer soit la présence, dans un petit échantillon, soit la concentration, dans un grand échantillon, de bactéries vivantes, qui ne nécessite pas des procédés de laboratoire relativement longs et complexes. 40 C'est pourquoi un but de la présente invention est >9 12208 200655Û de fournir un dispositif permettant de détecter électroniquement les bactéries vivantes. Un autre but de la présente invention est de fournir un compteur électronique permettant de distinguer les bactéries 5 vivantes et les bactéries mortes, les particules inertes, etc.. de même ordre de grandeur. Un autre but de la présente invention est de fournir une méthode simplifiée et expéditive pour déterminer la teneur des liquides en bactéries vivantes. ® Les buts mentionnés ci-dessus et d'autres encore sont atteints, conformément à la présente invention, au moyen d'un détecteur possédant deux électrodes, destinées à établir un trajet de courant à travers un volumie au repos de liquide, et comportant des dispositifs pour réduire l'aire de la section 15 transversale du trajet de courant ou d'une partie de ce derniers des dispositifs pour accroître le potentiel électrique aux bornes du trajet de courant rétréci ou d'une partie de celui-ci et des dispositifs pour mesurer instantanément les variations de résistance du trajet de courant lorsque le potentiel électrique est 20 augmenté. Une caractéristique de ce détecteur est de comporter un récipient pour le liquide et des dispositifs pour vider et remplir à nouveau ledit récipient de façon périodique. A l'intérieur du récipient, deux électrodes sont prévues pour établir +r?f ■*•>* de courant dans le liquide. Des dispositifs, extérieurs au réci-25 pient, fournissent une augmentation du potentiel électrique aux bornes d°un volume critique formé par le volume du trajet de courant. rétréci et celui qui se trouve à sa proximité. Entre les électrodes est interposé un écran électriquement non conducteur et muni d'un orifice dont le diamètre n'atteint pas cinquante fois S) celui des bactéries à détecter. Le trajet du courant traverse nécessairement l'orifice et l'aire de sa section transversale sst réduite à cet endroit. C'est dans cet orifice et a sa proximité que se situe le volume critique. La méthode d'analyse d'un liquide en ce qui concerne 35 les bactéries vivantes, conformément à la présente invention, consiste à faire traverser par un courant électrique une partie au repos du liquide à analyser tout en réduisant l'aire de la section transversale du trajet du courant ou d'une partie de ce dernier. Le potentiel électrique aux bornes du rétrécissement du 40 trajet du courant est ensuite augmenté pour détecter toutes les s' 3 2006550 / [ bactéries vivantes dans ledit trajet» dans ce rétrécissement et à sa proximité, en mesurant instantanément les variations de résistance produites dans le trajet du courant par suite des variations de la résistivité des bactéries vivantes qu'elle contient. 5 Si ces mesures sont effectuées un nombre de fois statistiquement significatif, on peut évaluer la concentration des bactéries vivantes dans le liquide. Cela nécessite des dispositifs pour changer périodiquement l'échantillon de liquide dans le trajet de courant rétréci et pour accroître la tension 10 aux bornes de celle-ci après avoir introduit un nouvel échantil-loh de liquide et arrêté son mouvement. A cet effet, la forme de réalisation préférée de la présente invention comporte un générateur de signaux en dents de scie, destiné à, périodiquement, accroître la tension aux bornes du trajet rétréci du courant, et 15 l'abaisser, et une pompe alternative à piston pour amener périodiquement le liquide et le refouler du trajet de courant électrique. Le retour (phase où il n'y a pas pompage) de la pompe à piston alternative est contrôlé de façon à coïncider avec la phase d'accroissement de la tension de sortie dudit générateur. 20 D'autres caractéristiques de la présente invention ressortiront de ce qui suit et ladite invention sera mieux comprise par la description suivante d'une forme de réalisation particulière donnée à titre d'exemple et représentée au dessin annexé dans lequel : 25 La figure 1 est un schéma du dispositif suivant la forme de réalisation préférée de la présente invention. La figure 2 est une coupe agrandie d'une partie du dispositif représenté sur la figure 1. La figure 3 est une coupe agrandie d'une autre for» 30 me de réalisation du détecteur représenté sur la figure 2. En se référant maintenant à la figure 1, on y voit représenté un détecteur 10, décrit plus complètement ci-après et une pompe alternative à piston 12, qui envoie le liquide à analyser, du point de vue des bactéries vivantes, depuis une 35 entrée 14 jusqu'à la décharge 16, en passant par le détecteur 10. Lors du fonctionnement normal de la pompe à piston 12» l'envoi du liquide à tester au détecteur 10 est périodique, c'est-à-dire qu'il se produit à des intervalles périodiques entre lesquels lé" fluide à tester est au repos dans le système. Pendant 40 ces périodes de repos, le piston est ramené en arrière et le 69 12208 détecteur 10 est actionné pour détecter les bactéries vivantes, comme cela sera également décrit plus complètement ci-après. D'autres parties du dispositif représenté sur la figure 1 comportent un générateur 18 de tension en dents de scie 5 destiné à accroître périodiquement le potentiel électrique du détecteur 10 dans un intervalle prédéterminé» Le programmeur-contrôleur 20 coordonne les actions du générateur 18 de tension en dents de scie «t de la pompe à piston 12 de façon que la période d'accroissement de la tension du détecteur 10 coïncide avec la 10 course de retour du piston 12 et, de plus, avec la période pendant laquelle le liquide du détecteur.10 est au repos. Une résistance 22, ainsi qu'un potentiomètre branché à ses bornes, montée en série avec le détecteur 10 et le générateur 18, sont utilisés pour mesurer instantanément les variations de résistance dans le 15 détecteur 10. Un différentiateur 26.signale et un compteur 28 enregistre toutes les fois où le taux de variation de la tension aux bornes de la résistance 22 subit une modification soudaine. À cet effet, de telles modifications, qui sont le résultat direct des variations périodiques de la tension de sortie du générateur 20 18 de tension en dents de scie, sont enregistrées par l'ensemble différentiateur-compteur. Bien que le dispositif associé au détecteur 10 dans la forme de réalisation préférée de la présente invention, comme cela est représenté sur la figure 1, convienne pour des me-25 sures répétées nécessaires à une approximation statistique fiable des bactéries vivantes contenues dans un liquide, il est évident que d'autres dispositifs peuvent également convenir pour accomplir les fonctions de certaines parties du dispositif. Par exemple, on peut utiliser une soupape à contrôle automatique pour réaliser 30 l'envoi périodique de liquide au détecteur 10 en phase avec le générateur 18 de tension en dents de scie, à la place de la pompe à piston alternative 12. De nombreux détecteurs en parallèle peuvent être également utilisés pour accroître le nombre des mesures individuelles, qui peuvent être effectuées dans un intervalle de 35 temps donné. En se référant maintenant à la figure 2, on y voit représentée une coupe agrandie du détecteur 10 de la figure 1. Plus précisément, on y voit représentée une chambre 30 pour le fluide a tester, renfermant deux électrodes 32 et 34 «t leurs 40 fils 36 et 38 de connexion issus du générateur18*de tension en V. -i 2006550 69 12208 5 2006550 dents de scie. Entre les électrodes 32 et 34 est interposé un écran 40, électriquement non conducteur,, comportant un orifice 42 dont le diamètre n'atteint pas cinquante fois celui d'une bactérie 44 à détecter. Les lignes 46 désignent, d'une façon géné-5 raie, le trajet de courant entre les électrodes 32 et 34 au niveau du rétrécissement de ladite voie, réalisé par l'écran 40. L'ordre de grandeur type de la distance entre les électrodes 32 et 34 dans le détecteur 10 est de quelques dixièmes de millimètres ou moins. Un orifice, d'un diamètre d'en-10 viron 25 microns et de forme généralement circulaire, convient pour la plupart des bactéries. Le liquide à analyser, du point de vue des bactéries vivantes, a une conductivité d'environ 0,01 mhos/cm. Normalement le liquide à tester est de l'eau, à laquelle on ajoute un électrolyte tel que le chlorure de sodium, afin d'a-15 mener sa conductivité au niveau désiré. On fait varier périodiquement le potentiel électrique entre les électrodes 32 et 34 d'environ 0 Volt à environ 30 Volts pendant que la liquide à tester est au repos dans la chambre 30. Pour un certain potentiel électrique, à l'intérieur de cet intervalle, les bactéries vivantes sg 20 trouvant à proximité de l'orifice 42 se voient privées de leur capacité de s'opposer au passage du courant ionique à travers leur membrane externe et il en résulte une variation momentanée de la résistance de la voie entre les électrodes 32 et 34. A la place de Pécran 40, comportant 19orifice 42 25 et placé dans le détecteur 10, on peut utiliser une très petits électrode en forme de pointe pour réaliser une extrémité du trajet» du courant. Lorsque le courant est capté sur ans telle électrodeg l'aire de la section transversale de son trajet est réduite. Ce trajet rétréci du courant est utilisé fonctionnellement de la 30 même façon que celle produite par l'orifice 42 et l'écran 40. Une autre forme de réalisation du détecteur repré-senté sur la figure 2 est indiquée sur la figure 3. Dans cette forme de réalisation de l'invention, le détecteur 48 comprend des électrodes 50 et 52 auxquelles aboutissent les fils de conne-35 xion 54 et 56, Les électrodes 50 st 52 sont disposées respective-aient aux extrémités d'un récipient 58 pour le liquide, d'un diamètre réduit, de sorte que lsaire de la section transversale du trajet du courant entre les électrodes est rétrécie sur toute sa longueur. L'entrée 60 et la sortie 62 du liquide complètent 40 le détecteur .48 qui par ailleurs, pour le circuit qui lui est H220.fr 6 2006550 extérieur et ses composants, est identique au détecteur 10 des figures 1 et 2. Bien que le mécanisme de l'arrêt des bactéries vivantes , dû à l'application d'une tension apparemment supérieure à 5 celle à laquelle les bactéries peuvent résister, ne soit pas aisé à comprendre, on sait que les membranes externes des bactéries vivantes maintiennent une différence de concentration ionique entre l'intérieur et l'extérieur desdites bactéries. Cela permet aux bactéries de retenir un nombre de constituants ioni-10 ques nécessaires à leur viabilité et empêche la migration de ces constituants dans le liquide environnant, de concentration ionique moins élevée. L'aptitude de la membrane des bactéries à se comporter ainsi leur fait défaut lorsque le potentiel électrique» auquel est soumis la bactérie, dépasse un certain niveau. Par 35 conséquent les ions a l'intérieur de la bactérie commencent à conduire le courant dans leur migration au travers de la membrane de ladite bactérie, provoquant une variation de la conductivité ou de la résistance dans le petit volume entourant la bactérie et incluant cette dernière. C'est cet effet supposé qui est 20 utilisé pour détecter la présence de bactéries vivantes suivant la méthode et grâce au dispositif de la présente invention. Bien que l'on ait décrit la présente invention en se rapportant à des exemples de réalisation particuliers pour des raisons de clarté et de commodité, on comprendra que de nom-25 breuses modifications peuvent leur être apportées par les hommes de l'art sans sortir du cadre de la présente invention. De plus les revendications ci-jointes visent à englober toutes les modifications de cette sorte entrant dans le cadre de la présente invention. 6912208 7 2006550 - REVENDICATIONS - 1) - Détecteur pour déceler la présence de bactéries vivantes dans un liquide, comprenant un dispositif pour réaliser, dans une partie au repos dudit liquide, un trajet de courant dont 5 une partie au moins a son diamètre réduit à une dimension de moins de cinquante fois celle des, bactéries à détecter, un dispositif pour accroître le potentiel électrique aux bornes dudit trajet rétréci du courant, de façon à réaliser une variation de résisti-vité dans ledit trajet, due à la présence des bactéries vivantes 3D à proximité de ce trajet rétréci, et un dispositif pour mesurer les variations subites de résistance dans ce trajet de courant lorsque le potentiel électrique aux bornes de ladite partie de cette voie est accru. 2) - Détecteur suivant la revendication 1), dans le-15 quel le dispositif établissant le courant comprend deux électrodes plongeant dans la partie au repos du liquide et entre lesquelles est établie une différence de potentiel électrique, ledit détecteur comportant en outre, comme dispositif servant à rétrécir ce trajet du courant, un écran non conducteur interposé entre les- 20 dites électrodes dans la partie au repos du liquide,cet écran présentant un orifice dont le diamètre n'atteint pas cinquante fois celui des bactéries à détecter. 3) - Détecteur suivant la revendication 1), dans lequel le dispositif mesurant la variation de résistance comprend 25 une résistance disposée en série avec ledit trajet de courant, et un potentiomètre pour mesurer la tension aux bornes de ladite résistance. 4) - Détecteur suivant la revendication 1), dans lequel le dispositif mesurant la variation de résistance comporte 30 un dispositif différentiateur pour déterminer les instants où. le taux de variation de ladite résistance subit un changement soudain, et un compteur pour- enregistrer automatiquement chaque changement de cette sorte. 5) - Détecteur suivant la revendication i), dans 35 lequel le dispositif d'accroissement du potentiel comprend un générateur de tension en dents de scie pour augmenter de façon répétée ce potentiel d'un niveau inférieur présélectionné à un niveau supérieur présélectionné et le ramener au niveau inférieur. 6) - Détecteur suivant la revendication 5), dans le-40 quel un dispositif de contrôle d'écoulement du liquide fait avan- ? 69 ï220* 8 2006550 cer et arrête alternativement l'écoulement dudit liquide sur le trajet de courant de section réduite, les périodes pendant lesquelles ledit écoulement de liquide est arrêté coïncidant avec les périodes d*accroissement du potentiel électrique du circuit 5 de sortie dudit générateur de signaux en dents de scie. 7) - Détecteur suivant la revendication 6), dans lequel le dispositif de contrôle d'écoulement du liquide comprend une pompe alternative à piston. 8) - Procédé pour analyser un liquide, en ce qui concer-10 ne sa teneur en bactéries vivantes, consistant à établir un courant électrique sur un trajet traversant une partie au repos dudit lipide et à rétrécir au moins une partie de ce trajet jusqu'à un diamètre n'atteignant pas cinquante fois le diamètre des bactéries à analyser, à accroître le potentiel électrique aux bor-15 nés de ladite voie de façon à réaliser une variation instantanée de résistivité dans le trajet rétréci du courant, due à la présence de bactéries vivantes dans ce dernier, à mesurer ces variations de résistance du trajet rétréci, à amener une autre partie du liquide dans ladite voie de courant, et à répéter le processus pré-20 cèdent jusqu'à ce qu'un nombre statistiquement significatif de parties de liquide ait été testé et à extrapoler les résultats desdits essais répétés afin de déterminer la concentration probable de bactéries vivantes dans ledit liquide. | A