Brevet FR3046461A1 (20170707)
REVENDICATIONS1. Dispositif (1) de formation et de mise en contact de gouttes (G1, G2) de fluides (F1, F2) non miscibles dans un milieu ambiant (M) comprenant : - un premier tube capillaire (16) comprenant une extrémité (17) susceptible de déboucher dans le milieu ambiant (M) et une portion (18) d'extrémité rectiligne s'étendant verticalement depuis l'extrémité (17) du tube capillaire (16), - un premier ensemble pousse-seringue (10) relié au premier tube capillaire (16) et adapté pour : - véhiculer un premier fluide (F1) au travers le premier tube capillaire (16) jusqu'à son extrémité (17), et - contrôler le volume d'une première goutte (G1) de premier fluide (F1) formée à l'extrémité (17) du premier tube capillaire (16), - un deuxième tube capillaire (26) comprenant une extrémité (27) susceptible de déboucher dans le milieu ambiant (M) et une portion (28) d'extrémité rectiligne s'étendant verticalement depuis l'extrémité (27) du tube capillaire (26), - un deuxième ensemble pousse-seringue (20) relié au deuxième tube capillaire (26) et adapté pour : - véhiculer un deuxième fluide (F2) au travers du deuxième tube capillaire (26) jusqu'à son extrémité (27), et - contrôler le volume d'une deuxième goutte (G2) d'un deuxième fluide (F2) formée à l'extrémité (27) du deuxième tube capillaire (26) dans le milieu ambiant (M), - des moyens de mise en contact des deux gouttes (G1, G2) présentant un agencement relatif de l'extrémité (17) du premier tube capillaire (16) par rapport à l'extrémité (27) du deuxième tube capillaire (26) adapté pour mettre en contact les deux gouttes (G1, G2).\n<CLM>\1\tDispositif (1') de formation et de mise en contact d'une goutte (G) de fluides (F) non miscibles dans un milieu ambiant (M) avec une surface solide (S) 30 comprenant : 3046461 37 - un tube capillaire (16) comprenant une extrémité (17) susceptible de déboucher dans le milieu ambiant (M) et une portion (18) d'extrémité rectiligne s'étendant verticalement depuis l'extrémité (17) du tube capillaire (16), - un ensemble pousse-seringue (10) relié au premier tube capillaire (16) et 5 adapté pour : - véhiculer un fluide (F) au travers le premier tube capillaire (16) jusqu'à son extrémité (17), et - contrôler le volume d'une goutte (G) de premier fluide (F) formée à l'extrémité (17) du premier tube capillaire (16), 10 - des moyens de mise en contact de la goutte (G) présentant un agencement relatif de l'extrémité (17) du tube capillaire (16) par rapport à la surface solide (S) adapté pour mettre en contact la goutte (G) et la surface solide (S).\n<CLM>\1\tDispositif (1, 1') selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel les moyens de mise en contact comprennent des moyens de déplacement (13,\n<CLM>\1\trelatifs de 15 l'extrémité (17) du premier tube capillaire (16) par rapport à l'extrémité (27) du deuxième tube capillaire (26), le cas échéant les moyens de mise en contact comprennent des moyens de déplacement (13,\n<CLM>\1\trelatifs de l'extrémité (17) du tube capillaire (16) par rapport à la surface solide (S).\n<CLM>\1\tDispositif (1) selon l'une des revendications 1 ou 3, pourvu qu'elle 20 dépende de la revendication 1, dans lequel la portion (18) d'extrémité rectiligne du premier tube capillaire (16) et la portion (28) d'extrémité rectiligne du deuxième tube capillaire (26) sont disposées selon un même axe, et l'extrémité (17) du premier tube capillaire (16) et l'extrémité (27) du deuxième tube capillaire (26) étant disposées en regard l'une de l'autre dans le milieu ambiant (M). 25\n<CLM>\1\tDispositif (1) selon l'une des revendications 1 ou 3, pourvu qu'elle dépende de la revendication 1, dans lequel la portion (18) d'extrémité rectiligne du premier tube capillaire (16) et la portion (28) d'extrémité rectiligne du deuxième tube capillaire (26) sont respectivement disposées selon deux axes sensiblement parallèles, et l'extrémité (17) du premier tube capillaire (16) et l'extrémité (27) du deuxième tube capillaire (26) étant disposées côte à côte dans le milieu ambiant (M).\n<CLM>\1\tDispositif (1, 1') selon l'une des revendications 3 ou 4 à 5, pourvu qu'elle dépende de la revendication 3, dans lequel les moyens de déplacement 3046461 38 comprennent des moyens de déplacement en translation (13,\n<CLM>\1\tou des moyens de déplacement en translation (13,\n<CLM>\1\tet en rotation.\n<CLM>\1\tDispositif (1, 1') selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel l'extrémité (17) du premier tube capillaire (16) et le cas échéant l'extrémité (27) du 5 deuxième tube capillaire (26) sont disposés dans une cuvette transparente (6).\n<CLM>\1\tDispositif (1, 1') selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel l'extrémité (17) du premier tube capillaire (16) et le cas échéant l'extrémité (27) du deuxième tube capillaire (26) sont disposées dans une enceinte thermostatique, le cas échéant la cuvette (6) est disposée dans l'enceinte thermostatique. 10\n<CLM>\1\tDispositif (1, 1') selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel le premier tube capillaire (16) comprend une aiguille creuse (19) disposée coaxialement à l'intérieur du premier tube capillaire (16) et faisant saillie à l'extrémité (17) du premier tube capillaire (16), et/ou le cas échéant le deuxième tube capillaire (26) comprend une aiguille creuse (29) disposée coaxialement à l'intérieur du deuxième tube capillaire (26) et 15 faisant saillie à l'extrémité (27) du deuxième tube capillaire (26).\n<CLM>\1\tSystème (100) d'analyse de l'interaction entre des gouttes (G1, G2) de fluides (F1, F2) non miscibles dans un milieu ambiant (M) comprenant : - un dispositif (1) de formation et de mise en contact de gouttes (G1, G2) selon l'une des revendications 1 ou 3 à 7, pourvu qu'elle dépende de la revendication 1, 20 - un dispositif (30) d'acquisition et de traitement d'image adapté pour collecter des données relatives aux dimensions et à la forme du contour : - d'un profil individuel de la première goutte (G1) et d'un profil individuel de la deuxième goutte (G2) avant un contact entre la première goutte (G1) et la deuxième goutte (G2), ou 25 - d'un profil de contact de la première goutte (G1) et de la deuxième goutte (G2) résultant d'un contact entre la première goutte et la deuxième goutte (G2), ou - d'un profil d'un pont liquide résultant de la coalescence entre la première goutte (G1) et la deuxième goutte (G2), et - des moyens de traitement (40) adaptés pour déterminer en fonction des 30 données collectées par le dispositif (30) d'acquisition et de traitement d'image : - une valeur de tension interfaciale : 3046461 39 - de la première goutte (G1) et de la deuxième goutte (G2) avant un contact entre la première goutte (G1) et la deuxième goutte (G2), le cas échéant - de la première goutte (G1) et de la deuxième goutte (G2) après un contact entre la première goutte (G1) et la deuxième goutte (G2), le cas échéant 5 - du pont liquide (P) résultant de la coalescence entre la première goutte (G1) et la deuxième goutte (G2), et/ou - une valeur de différence de pression : - entre la pression interne de la première goutte (G1) et le milieu ambiant(M) et entre la pression interne de la deuxième goutte (G2) et le milieu ambiant(M) 10 le cas échéant - entre la pression interne du pont liquide (P) et le milieu ambiant (M).\n<CLM>\1\tSystème (100') d'analyse de l'interaction d'une goutte (G) de fluide (F1) non miscible avec une surface solide (S) dans un milieu ambiant (M) comprenant : - un dispositif (1') de formation et de mise en contact d'une goutte avec une 15 surface solide (S) selon l'une des revendications 3 ou 6 à 9, pourvu qu'elle dépende de la revendication 2, - un dispositif (30) d'acquisition et de traitement d'image adapté pour collecter des images relatives aux dimensions et à la forme du contour : - d'un profil individuel de la goutte (G) avant un contact entre la 20 goutte (G) et la surface solide (S), - d'un profil de contact de la goutte (G) résultant du contact entre la goutte (G) et la surface solide (S), - des moyens de traitement (40) adaptés pour déterminer en fonction des données collectées par le dispositif (30) d'acquisition et de traitement d'image : 25 - une valeur de tension interfaciale: - de la goutte (G) avant un contact entre la goutte (G) et la surface solide (S), le cas échéant - de la goutte (G) après un contact entre la goutte (G) et la surface solide (S), et/ou 30 - une valeur de différence de pression entre la pression interne de la goutte (G) et la pression dans le milieu ambiant (M). 3046461 40\n<CLM>\1\tSystème (100, 100') d'analyse selon l'une des revendications 10 ou 11, comprenant un premier capteur de pression (7a) adapté pour mesurer la pression dans le premier tube capillaire (16) et, le cas échéant un deuxième capteur de pression (7b) adapté pour mesurer la pression dans le deuxième tube capillaire (26). 5\n<CLM>\1\tSystème (100, 100') d'analyse selon l'une des revendications 10 à 12, dans lequel le dispositif (30) d'acquisition et de traitement d'image comprend : - une source de lumière (31) montée sur un premier côté d'un banc optique (33), et - une caméra (32) montée sur un deuxième côté dudit banc optique (33), 10 le dispositif (1, 1') de formation de goutte(s) étant disposé dans l'alignement du banc d'optique (33) entre la source de lumière (31) et la caméra (32).\n<CLM>\1\tProcédé d'analyse de l'interaction entre des gouttes (G1, G2) de fluides non miscibles dans un milieu ambiant (M), comportant les étapes suivantes : - disposer d'un système (100) d'analyse selon l'une des revendications 10 ou 15 12 à 13 pourvu qu'elles se rapportent à la revendication 10, - former une première goutte (G1) d'un premier fluide (F1) à l'extrémité (17) d'un premier tube capillaire (16) disposée dans le milieu ambiant (M), - former une deuxième goutte (G2) d'un deuxième fluide (F2) à l'extrémité (27) d'un deuxième tube capillaire (26) disposée dans le milieu ambiant (M), 20 - déplacer l'extrémité (17) du premier tube capillaire (16) par rapport à l'extrémité (27) du deuxième tube capillaire (26) jusqu'au contact de la première goutte (G1) et de la deuxième goutte (G2), - déterminer une fonction d'erreur quadratique minimisée à l'aide des moyens de traitement (40) pour obtenir une meilleure valeur des quatre paramètres @ c, Ro, ct) 25 d'une courbe Laplacienne associée à la fonction objective L(L c, Ro, q), ladite fonction d'erreur quadratique minimisée caractérisant l'écart entre un profil expérimental et un meilleur profil théorique d'un contour du profil de la goutte (G1, G2), si les valeurs des quatre paramètres sont telles que cet écart est inférieur à un seuil d'applicabilité prédéterminé alors déterminer à l'aide des moyens de traitement (40) : 30 - une valeur de tension interfaciale de la première goutte (G1) et de la deuxième goutte (G2) après un contact entre la première goutte (G1) et la deuxième 3046461 41 goutte (G2), et/ou le cas échéant une valeur de tension interfaciale du pont liquide (P) résultant de la coalescence entre la première goutte (G1) et la deuxième goutte (G2), et - les valeurs des pressions internes dans la première goutte (G1) et la deuxième goutte (G2), et/ou le cas échéant la valeur de la pression interne dans le pont liquide (P) 5 sinon, déterminer une valeur de différence de pression entre la pression interne de la première goutte (G1) et le milieu ambiant (M), et entre la pression interne de la deuxième goutte (G2) et le milieu ambiant (M) à l'aide de capteurs de pression (7a, 7b) adaptés pour mesurer la pression dans le premier tube capillaire (16) et dans le deuxième tube 10 capillaire (26).\n<CLM>\1\tProcédé d'analyse de l'interaction d'une goutte (G) de fluide (F) non miscible avec une surface solide (S) dans un milieu ambiant (M), comportant les étapes suivantes : - disposer d'un système (100') d'analyse selon l'une des revendications 11 ou 15 12 à 13 pourvu qu'elles se rapportent à la revendication 11, - former une goutte (G) de fluide (F) à l'extrémité (17) d'un premier tube capillaire (16) disposée dans le milieu ambiant (M), - déplacer l'extrémité (17) du premier tube capillaire (16) par rapport à la surface solide (S) jusqu'au contact de la goutte (G) avec la surface solide (S), 20 - déterminer une fonction d'erreur quadratique minimisée à l'aide des moyens de traitement (40) pour obtenir une meilleure valeur des quatre paramètres @ c, Ro, ct) d'une courbe Laplacienne associée à la fonction objective L(L c, Ro, q), ladite fonction d'erreur quadratique minimisée caractérisant l'écart entre un profil expérimental et un meilleur profil théorique d'un contour du profil de la goutte (G), 25 si les valeurs des quatre paramètres sont telles que cet écart est inférieur à un seuil d'applicabilité prédéterminé alors déterminer à l'aide des moyens de traitement (40) : - une valeur de tension interfaciale de la goutte (G) après un contact entre la goutte (G) et la surface solide (S), et - une valeur de différence de pression entre la pression interne de la goutte (G) 30 et la pression dans le milieu ambiant (M), sinon, 3046461 42 déterminer une valeur de différence de pression entre la pression interne de la goutte (G) et la pression dans le milieu ambiant (M) à l'aide d'un capteur de pression (7a) adapté pour mesurer la pression dans le premier tube capillaire (16).\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 14, dans lequel la première goutte (G1) 5 présente une première valeur de tension interfaciale et la deuxième goutte (G2) présente une deuxième valeur de tension interfaciale différente de la première valeur avant contact entre la première goutte (G1) et la deuxième goutte (G2), ledit procédé comprenant en outre une étape consistant à réitérer au moins une étape consistant à déterminer une valeur de tension interfaciale de la première goutte (G1) et de la deuxième goutte (G2) après un 10 contact entre la première goutte (G1) et la deuxième goutte (G2).\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications 14 ou 16, comportant en outre une étape consistant à chronométrer après contact entre la première goutte (G1) et la deuxième goutte (G2), le temps mis pour obtenir la coalescence entre la première goutte (G1) et la deuxième goutte (G2). 15\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications 14 ou 16 à 17, comportant des étapes consistant à : - augmenter ou diminuer le volume du pont liquide (P), - étirer l'interface du pont liquide (P) avec le milieu ambiant (M) en modifiant la distance entre l'extrémité (17) du premier tube capillaire (16) et l'extrémité (27) du 20 deuxième tube capillaire (26), ou - cisailler l'interface du pont liquide (P) en tournant l'extrémité (17) du premier tube capillaire (26) par rapport à l'extrémité (27) du deuxième tube capillaire (26).\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications 14 à 18, dans lequel les étapes consistant à déterminer la fonction d'erreur quadratique minimisée, une valeur de tension 25 interfaciale et une valeur de pression interne de la goutte (G, Gl, G2) à l'aide des moyens de traitements (40) comprennent les opérations suivantes : - définir au moins une zone d'analyse optique d'un contour du profil à partir d'une image d'un profil de contact de la première goutte (G1) et de la deuxième goutte (G2) résultant d'un contact entre la première goutte (G1) et la deuxième 30 goutte (G2), et/ou le cas échéant à partir d'une image d'un profil d'un pont liquide (P) résultant de la coalescence entre la première goutte et la deuxième goutte (G2), ou 3046461 43 alternativement à partir d'une image d'un profil d'une goutte (G) résultant d'un contact entre la goutte (G) et une surface solide (S), - extraire de l'image la position de points expérimentaux du contour du profil de la première goutte (G1) et/ou de la deuxième goutte (G2), et/ou le cas échéant de points 5 expérimentaux du contour du profil du pont liquide (P), ou alternativement de points expérimentaux de la goutte (G), - à partir des points expérimentaux, réaliser une première estimation de : - l'angle polaire 8 de la tangente orientée en Mo point situé sur le plan de référence définissant un axe horizontal O,, 10 - Ro le rayon de courbure dans un plan orthogonal à l'axe de révolution et passant par l'axe O,, - la courbure moyenne b au point Mo , - la constante de capillarité c à l'interface entre le fluide (F1, F2) considéré et le milieu ambiant (M), 15 - appliquer un algorithme pour déduire de la première estimation des quatre paramètres @ c, Ro, q) et de l'acquisition des points expérimentaux du contour du profil une deuxième estimation optimisée des quatre paramètres (4 C, Ro, q) par une approximation optimisée du contour du profil de la première goutte (G1) et/ou de la deuxième goutte (G2), et/ou le cas échéant du contour du profil du pont liquide (P) ou le 20 cas échéant du profil de la goutte (G) par une courbe Laplacienne associée à la fonction objective L(b,c , R0,80) étant solution de l'équation différentielle E : dx cz - = cos 8 ds dz = sin 8 ds dB sin 8 ds x avec pour conditions initiales au point Mo: x(0) = Ro [EC0]: z(0) = 0 8(0) = 80 [E] : 3046461 44 - déterminer la fonction d'erreur quadratique minimisée, et le cas échéant la valeur de tension interfaciale et la valeur de pression interne de la première goutte (G1) et/ou de la deuxième goutte (G2), ou le cas échéant du pont liquide (P) ou alternativement de la goutte (G) en fonction de l'approximation optimisée obtenue à l'étape précédente. 5\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 19, dans lequel la fonction d'erreur quadratique minimisée est déterminée par dérivation automatique de programme pour utiliser une méthode de minimisation conjuguée avec une méthode de résolution numérique de l'équation différentielle [E] .\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications 19 ou 20, dans lequel l'au moins 10 une zone d'analyse optique d'un contour du profil est sélectionné entre un premier axe horizontal situé à proximité de l'interface entre les deux gouttes (G1, G2) et un deuxième axe horizontal situé à proximité de l'extrémité du premier tube capillaire (16) pour une mesure sur la première goutte (G1) ou à proximité de l'extrémité du deuxième tube capillaire (26) pour une mesure sur la deuxième goutte (G2), et/ou le cas échéant l'au 15 moins une zone d'analyse optique d'un contour du profil est sélectionné entre un premier axe horizontal situé à proximité de l'extrémité (27) du deuxième tube capillaire (26) et un deuxième axe horizontal situé à proximité de l'extrémité (17) du premier tube capillaire (16), ou alternativement l'au moins une zone d'analyse optique d'un contour du profil est sélectionnée entre un premier axe horizontal situé à proximité de la surface 20 solide (S) et un deuxième axe horizontal situé à proximité de l'extrémité (17) du premier tube capillaire (16).\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications 19 à 21, dans lequel l'extraction sur l'image de la position de points expérimentaux du contour du profil comprend un seuillage obtenu à partir d'un histogramme des niveaux de gris et une sous-pixellisation 25 par une méthode dite de Spline d'approximation.\n<CLM>\1\tApplication d'un système (100) d'analyse de l'interaction entre des gouttes (G1, G2) de fluides (F1, F2) non miscibles dans un milieu ambiant selon l'une des revendications 10 ou 12 à 13 pourvu qu'elle se rapporte à la revendication 10 et/ou une application du procédé d'analyse de l'interaction entre des gouttes (G1, G2) de fluides (F1, 30 F2) non miscibles dans un milieu ambiant (M) selon l'une des revendications 14 ou 16 à 22 pourvu qu'elle se rapporte à la revendication 14 pour l'analyse d'une membrane cellulaire. 3046461 45\n<CLM>\1\tApplication d'un système (100') d'analyse de l'interaction d'une goutte (G) de fluide (F1) non miscible dans un milieu ambiant (M) avec une surface solide (S) selon l'une des revendications 11 ou 12 à 13 pourvu qu'elle se rapporte à la revendication 11 et/ou du procédé d'analyse de l'interaction d'une goutte (G) de 5 fluide (F1) non miscible dans un milieu ambiant (M) avec une surface solide (S) selon l'une des revendications 15 ou 19 à 22 pourvu qu'elle se rapporte à la revendication 15 pour l'analyse d'une goutte d'hydrocarbure.