Brevet FR2410819A1 — publié le 19790629

On a déjà proposé d'utiliser l'impédance électrique pour la détermina~ tion ou la recherche de certains critères ou caractéristiques d'un milieu notamment biologique. Pour ce faire, on utilise généralement une sonde à à deux électrodes à position fixe, qui est placée dans le milieu à étudier de manière à lui appliquer un courant électrique amené à traverser la masse locale du milieu correspondant à la sphere d'influence des électrodes. La variation de fréquence du courant électrique appliqué, -de préférence, de façon continue progressive, permet d'établir une courbe de réponse repré sentant la variation de l'impédance d'un milieu considéré en relation avec cette variation de fréquence. Si une telle courbe brute permet a priori de déterminer si l'allure géné rale est comparable à celle d'une courbe idéale théorique, il faut noter qu'aucune autre interprétation ne peut en etre extraite étant donné que les conditions d'ensemble de mise en oeuvre d'un tel procédé peuvent varier pour deux milieux successifs contrôlés. Ainsi, la détermination ou la re- cherche de critères ou caractéristiques élémentaires propres à des milieux de meme nature devient impossible, bien qu'a priori la courbe de réponse de l'impédance électrique de chacun des milieux corresponde à la réaction spé cifique de certains au moins des composants ou constituants influencés par la variation de fréquence et dont l'existence pourrait ainsi outre décelée. Ceci est le cas notamment du pourcentage de lipides ou du volume des cellules d'un milieu biologique. Pour pallier cet inconvénient, on a proposé alors d'utiliser, non pas la courbe de réponse globale obtenue3 mais le rapport des valeurs de la courbe aux basse et haute fréquences. Si un tel procédé permet de préciser la re cherche ou la détermination de certains critères ou caractéristiques élémen taires, on a constaté que le rapport donné pour un milieu considéré variait avec la température dudit milieu et-que, par suite, la précision obtenue n'était que relative, La présente invention vise à remédier à cet inconvénient en proposant un nouveau procédé d'exploitation de la variation de l'impédance électrique d'un milieu ainsi qu'un appareil pour sa mise en oeuvre. L'objet de l'inven tion est plus particulièrement destiné à la recherche ou à la détermination du pourcentage de lipides ou du volume des cellules d'un milieu biologique. Selon l'invention, le procédé de détermination du pourcentage ou du vdur & particuiS et/czl c9 d2n milieu consiste à soumettre ledit milieu à l'in- fluence de deux électrodes,à appliquer aux bornes dejces électrodes simulta nément deux courants électriques de fréquences différentes présentant entre elles une différence constante, à mesurer la différence entre les valeurs des impédances opposées par ledit milieu à ces deux courantes, puis à comparer cette différence à une échelle de valeurs de référence. L'invention concerne également un appare il comprenant, pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, une sonde à deux électrodes dont l'une est raccordée à deux circuits indépendants comprenant chacun, entre ladite élec trode et un oscillateur, un circuit de mesure d'impédance aboutissant à un amplificateur branché,par l'intermédiaire d'un détecteur, à l'une des bornes d'entrée d'un amplificateur différentiel qui est relié à au moins un compara teur à résistance réglable associé à un témoin lumineux. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description ci-dessous faite en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 est un graphique montrant plusieurs courbes de variations de l'impédance de milieux biologiques de meme nature en fonction de leur com position propre en réaction de l'application d'un courant électrique de fré quence variable. La fig. 2 est un schéma montrant un principe de montage de l'appareil pour la mise en oeuvre du procédé. La fig. 3 est une vue schématique représentant, à plus grande échelle, l'un des éléments constitutifs de l'appareil. La fig. 1 montre des courbes de variation de l'impédance Z, en fonction de la variation de la fréquence. F d'un courant électrique > de milieux biolo giques A-B-C-D de meme nature contenant des lipides et tels notamment que des foies gras. Ces courbes Za-Zb-Zc-Zd font apparaftre que la valeur ohmique décroft lorsque la fréquence du courant appliqué aux milieux consi dérés croit et que cette décroissance est de meme tendance générale tout en affectant des valeurs différentes pour les milieux A à D qui, bien que de meme nature,présentent entre eux une différence de texture.En effet, le milieu A présente une texture de foie gras dénommé frondant, c'est-à-dire recèlant, soit des cellules pleines de graisses et hypertrophiées possédant une membrane fragilisée, soit des inclusions de graisse remplaçant totale ment des cellules disparues. Au contraire, le milieu D présente une structure de fois gras dénommé "non fondant" contenant essentiellement des petites cellules graisseuses entourées d'une membrane non fragilisée. Les milieux B et C correspondent à des foies gras d'état intermédiaire plus proches respectivement des textures des milieux A et D. L'examen comparatif de ces courbes de variation des impédances fait ap paraftre que ces courbes ont des pentes variant dans le meme sens de façon décroissante du milieu A au milieu D. L'objet de l'invention consiste à exploiter cette caractéristique et à mesurer l'inclinaison de la pente de plusieurs milieux selon une plage commune et à comparer ces mesures à une ou plusieurs valeurs de référence de manière à déterminer ainsi la texture du milieu considéré.Pour ce faire, selon le procédé de l'inventioh, on choisit une plage fixe définie par des valeurs de fréquences de courant électrique qui sont appliquées simultanément au sein du milieu à controler,de manière à déterminer les valeurs d'impédance dudit milieu pour ces fréquences L'écart entre les fréquences appliquées étant constant, la différence entre les valeurs des im pédances est proportionnelle à la pente locale de la courbe considérée.La mesure différentielle ainsi obtenue caractérise la pente de la courbe dlimpé- dance du milieu contrôlé et permet; par comparaison à des valeurs de référence établies de toute façon convena ble, de classer le milieu contrôlé au sein d'une échelle de valeurs correspondant à la caractéristique de texture du milieu biologique, | en l'occurrence du foie gras. L'examen de la fig. 1 permet ainsi de ressortir que les faibles inclinaisons de pentes relevées correspondent à des foies gras dénommés non fondants tandis que les fortes inclinaisons de pentes correspondent à des foies gras fondants. Les expériences ont permis de constater que les pentes relevées étaient proportionnelles aux pourcentages de lipides exsudés après stérilisation des foies et que,par par suite,il devenait possible, avant stérilisation, de déterminer ainsi le comportement fondant ou non fondant des foies à traiter. Ainsi, en soumettant un milieu biologique à l'application de deux courants de fréquences différentes présentant entre elles une différence constante et en prenant la différence des impédances mesurées pour ces deux courants, on détermine une inclinaison locale de la pente de la courbe d'impédance dudit milieu, ce qui permet de classer ce milieu au sein d'une échelle et de con naitre, avec une bonne précision, certaines de ses caractéristiques telle que sa texture. La réponse ainsi obtenue permet de choisir alors, en tout état de cause, le traitement ultérieur le plus approprié qui sera donné au milieu biologique considéré, en l'occurrence le foie gras contrôlé. Les expériences menées pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention ont permis de déterminer que, dans certaines conditions, les mesures relevées ne représentaient pas des critères fidèles et étaient susceptibles de varier avec la température du milieu. Ces expériences ont aussi permis de déterminer que les meilleurs résultats étaient obtenues, quelles que soient les variations de température, lorsque les fréquences des courants appliqués simultanément au milieu à contrôler sont respectivement comprises entre 500 et 6 000Hz, d'une part, et 17 000 et 25 000 Hz, d'autre part, et que l'utilisation d'une plage de chaque courbe Z définie par des fréquences de 2 500 et 20 000 Hz permettait d'obtenir des valeurs ne variant que peu ou pas avec la température du milieu. Des expériences analogues ont également permis de retenir des valeurs de fréquences proches pour l'étude ou la recherche du volume des cellules ou de l'intégrité cellulaire d'un milieu biologique. Une première application découlant de ces expériences réside dans l'application du procédé de l'invention à l'étude de la détermination de la mort cellulaire de milieux biologiques divers. Pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention donné ci-dessus, il est prévu d'utiliser un appareil comprenant, comme cela apparaft à la fig. 2, une sonde 1 à deux électrodes 2 et 3 qui sont respectivement reliées à la masse et à un montage d'alimentation en courant à fréquences différentes. Ce montage comporte deux circuits indépendants 4a et 4b comprenant chacun un oscillateur 5, ainsi qu'un circuit de mesure 6 branché en aval de l'oscillateur et conduisant à un amplificateur 7 qui est placé en amont d'un détecteur 8. Chaque détecteur est relié à l'entrée d'un amplificateur différentiel 9 dont le circuit de retour à la masse présente une dérivation 10 sur laquelle sont branchés trois comparateurs lla, llb et llc, à seuil réglable respectivement associés à un avertisseur lumineux-12a, 12b et 12c. Les comparateurs 11 sont, de préférence, disposés à l'intérieur d'un boiter contenant l'en- semble des composants du montage décrit ci-dessus, de meme que les voyants lumineux 12a, 12b ou 12c.Toutefois, une variante de réalisation consiste à placer les voyants lumineux 12a, 12b, 12c directement sur la sonde 1, comme représenté à la fig. 3, qui montre que cette sonde est alors, de préférence, réalisée sous la forme d'un corps 13 moulé en toute matière isolante convenable, de façon à contenir les électrodes 2 et 3, ainsi que les broches de connection de ces dernières sur lesquelles sont branchés les témoins lumineux 12a, 12b et 12c. De cette manière, la valeur différentielle des impédances mesurées par les électrodes 2 et 3 est transmise par l'amplificateur après réception des valeurs élémentaires mesurées par les circuits indépendants 4a et 4b.La mesure différentielle est alors comparée à la valeur préréglée de l'une des résistances lia, llb et lic et selon sa valeur assure l'alimentation de l'un quelconque des voyants 12a, 12b, 12 c qui prévient immédiatement l'opérateur que le milieu biologique dans lequel ont été placées les électrodes 2 et 3 de la sonde 1 présente une texture voisine de l'un des trois états de référence sélectionnée et répond alors à la recherche de l'un ou de plusieurs critères cara-ctéristiques spécifiques déterminés. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation représenté et décrit en détail car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. L'objet de l'invention peut également etre mis en oeuvre pour l'étude, la recherche ou la détermination de critères donnés d'émulsions biologiques ou non. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour la détermination du pourcentage ou du volume de particules et/ou de cellules dans un milieu selon lequel on soumet le milieu à l'influence de deux électrodes, on applique aux bornes de ces électrodes simultanément deux courants électriques de fréquences différentes, présentant entre elles une différence constante, on mesure la différence entre les valeurs des impédances opposées par ledit milieu à ces deux courants puis on compare cette différence à une échelle de valeurs de référence. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les courants électriques appliqués simultanément au milieu biologique ont des fréquences comprises entre 500 et 6 000 Hz et 17 000 et 25 000 Hz respectivement. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les courants électriques appliqués simultanément au milieu biologique ont des fréquences de 2 500 Hz et 20 000 Hz respectivement. 4 - Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend une sonde à deux électrodes dont l'une est raccordée à deux circuits indépendants comprenant chacun, entre ladite électrode et un oscillateur, un circuit de mesure d'impédance aboutissant à un amplificateur branché par l'intermédiaire d'un détecteur à l'une des bornes d'entrée d'un amplificateur différentiel qui est relié à au moins un comparateur à résistance réglable associé à un témoin lumineux. 5 - Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un comparateur à résistance réglable dont le témoin lumineux est monté sur le corps de support des deux électrodes formant la sonde.