INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La montre un exemple actuel d’un réacteur biologique 10 contenant un liquide 12 dont on souhaite analyser les propriétés. Ce réacteur est muni d’un agitateur à pales 14 et peut recevoir une sonde Raman 16 et éventuellement une autre sonde optique (par exemple un turbidimètre optique 18). La sonde Raman comporte un embout d’immersion 20 plongé dans le liquide à analyser 12 et elle est reliée par une première fibre 22 à une source laser 24 délivrant un signal d’émission laser et par une seconde fibre 26 à un spectromètre 28 recevant un signal lumineux de réception à analyser (le signal de mesure). L’embout d’immersion 20 est généralement constitué d’un corps cylindrique 30 muni d’une optique de collimation (lentille ou microbille 32) et pourvu à son extrémité libre d’un hublot 34 (la lentille ou la bille pouvant aussi faire office de hublot) maintenu fixement au corps 30 par joint, colle, brasure, soudure ou tout autre moyen permettant de constituer un ensemble parfaitement étanche vis-à-vis du liquide à analyser 12.
La structure interne de la sonde est détaillée aux figures 4A et 4B qui en illustrent deux variantes standards. Sur la figure 4A, la fibre d’émission 22 et la fibre de réception 26 sont indépendantes et comportent donc chacune en extrémité de fibre un collimateur 40, 42 suivi par un filtre, filtre 44 pour nettoyer le signal lumineux sortant de la fibre d’émission 22 connectée au laser 24 qui émet la radiation ou filtre 46 pour ne laisser passer que le signal de mesure résultant de l’effet Raman issu du milieu analysé (l’échantillon). Un prisme 48 et une lame dichroïque 50 complètent cette structure pour séparer le signal lumineux émis du signal de mesure reçu circulant tous deux dans l’embout d’immersion 20. Parfois la fibre d’émission 22 et celle de réception 26 peuvent être combinées dans un bundle de fibres et collimatées avec un seul élément optique 52. Dans ce cas, les filtres 44, 46 sont le plus souvent déposés directement sur les fibres, ou bien encore montés en sortie de fibre comme illustré à la figure 4B.
Malgré de nombreux travaux d’optimisation, la mise en œuvre de la spectroscopie Raman reste complexe. En effet, la plupart des réacteurs biologiques sont transparents (en verre ou plastique jetable) afin que les opérateurs puissent voir comment se déroule la culture. Il en résulte une grande sensibilité à la lumière ambiante (la référence 60 sur la ) ou venant d’autres capteurs utilisés dans le réacteur et pouvant alors interférer avec la mesure (par exemple à cause de réflexions sur les pales de l’agitateur ou d’autres surfaces métalliques). Afin d’éliminer ce phénomène, les industriels sont obligés de recouvrir leur réacteur d’un drap noir ou d’un papier aluminium, pratique acceptable en phase expérimentale ou de développement mais inenvisageable en phase de production. De même, la mesure souffre d’un manque de sensibilité important dû souvent aux concentrations très faibles en nutriment dans le milieu, résultant d’une très forte dilution, et à la turbidité de ce milieu qui augmente avec la croissance cellulaire et fait perdre de l’intensité Raman (spot moins intense et plus diffus).
La présente invention a donc pour but principal de pallier les inconvénients précités en limitant l’effet parasite de la lumière ambiante ou d’autres capteurs optiques présent dans le réacteur et en améliorant le niveau du signal Raman recueilli. Un autre but est d’augmenter les densités cellulaires pour améliorer la rentabilité du procédé.
Ces buts sont atteints par un embout d’immersion pour spectroscopie Raman comportant un corps cylindrique muni d’une optique de collimation et/ou d’un hublot et destiné à être immergé dans un liquide à analyser, caractérisé en ce que le corps cylindrique est constitué de deux parties séparées par une fente destinée à laisser passer à travers elle le liquide à analyser, la première partie étant creuse et parcourue par des signaux lumineux d’émission et de réception, l’autre extrémité opposée à la première étant fermée par l’optique de collimation et/ou le hublot, la seconde partie étant configurée pour interdire toute réception de lumière autre que celle traversant la fente et comportant une pièce en un matériau absorbant disposée en regard du hublot.
Ainsi, avec cette fente et l’intégration d’un matériau absorbant, on limite les effets de lumière parasites et améliore grandement les performances de la sonde Raman.
Selon un mode de réalisation avantageux, le matériau absorbant constitue la partie centrale d’un matériau réfléchissant de forme sphérique concave permettant de rediriger le signal Raman recueilli vers un point de focalisation unique correspondant au point de focalisation de l’optique de collimation.
De préférence, la fente présente une largeur L comprise entre 0.5 et 10 mm et typiquement de l’ordre de 3mm et une épaisseur E sensiblement égale à une largeur du hublot.
Avantageusement, le matériau absorbant la lumière est un polymère noir ou un inox traité noir.
De préférence, le corps cylindrique est fabriqué en métal, dans le cas d’embouts réutilisables, ou en plastique, dans le cas d’embouts à usage unique.
Avantageusement, le corps cylindrique est soudé à une poche de prélèvement de liquide en cas d’embouts à usage unique.
Selon les modes de réalisation envisagés, la première partie creuse peut être destinée à recevoir à une extrémité une fibre optique d’émission/réception unique, ou un bundle de fibres optiques circulaires avec la fibre d’émission disposée au centre et les fibres de réception autour de cette fibre centrale, ou encore un bundle de fibres optiques circulaires avec des fibres d’émission disposées en périphérie d’une fibre de réception.
la illustre un premier exemple de réalisation d’un embout d’immersion conforme à l’invention,
Le système de mesure électrochimique par ampérométrie 15 comporte par exemple un potentiostat ou un multipotentiostat (non représenté) configuré pour commander une des ou toutes les ou certaines des cellules électrochimiques 14, 14a, 14b et 14c. Plus précisément, le système de mesure électrochimique par ampérométrie 15 est configuré pour polariser les première et deuxième électrodes de travail WE 1 et WE 2 d’une cellule électrochimique 14, 14a, 14b, 14c respectivement aux premier et deuxième potentiels d’électrode E1 et E2 de sorte à générer dans la sueur une réaction d’oxydation ou une réaction de réduction associée à l’eau H 2 O (l) (exemples 1 et 2) ou encore la réaction d’une espèce chimique d’un couple rédox associé à l’eau H 2 O (l) , en particulier le dioxygène O 2( aq ) préalablement dissous dans la sueur (exemple 3).
Le débit volumique Q moyen de sueur circulant dans un canal microfluidique 11, 11a, 11b ou 11c est déterminé en se fondant sur le principe de la technique dite du « temps de vol » (en anglais : « time of flight »), c’est-à-dire à partir de la mesure du temps nécessaire pour une espèce chimique électroactive, détectée par ampérométrie, pour parcourir la distance inter-électrodes L , L a , L b , L c comprise entre les première et deuxième électrodes de travail WE 1 et WE 2 , et du volume du canal microfluidique 11, 11a, 11b, 11c délimité par les plans perpendiculaires au plan dans lequel sont serties les électrodes de travail WE 1 , WE 2 se situant à la limite la plus amont de chacune.
Dans les trois exemples qui suivent, les électrodes de travail WE 1 et WE 2 sont respectivement polarisées selon les procédés illustrés aux figures 9 et 10 (exemple 1), 11 et 12 (exemple 2), et 13 et 14 (exemple 3). Ces procédés comportent plusieurs étapes expliquées plus en détail pour chacun des exemples particuliers ci-après décrits. Les graphiques 101, 121 et 141 représentent le premier potentiel d’électrode E 1 appliqué à la première électrode de travail WE 1 en fonction du temps t . Les graphiques 102, 122 et 142 représentent le deuxième potentiel d’électrode E 2 appliqué à la deuxième électrode de travail WE 2 en fonction du temps t . Lorsque les premier et deuxième potentiels d’électrode E 1 et E 2 prennent la valeur « 0 » sur les graphiques 101, 102, 121, 122, 141 et 142, cela correspond à la déconnexion de l’électrode de travail WE 1 ou WE 2 correspondante (circuit ouvert) ou bien à l’application d’un potentiel proche ou égal au potentiel d’équilibre. Les graphiques 103, 123 et 143 représentent l’intensité du courant Faradique mesurée à la première électrode de travail WE 1 en fonction du temps t . Enfin, les graphiques 104, 124 et 144 représentent l’intensité du courant Faradique mesurée à la deuxième électrode de travail WE 2 en fonction du temps t .
Les valeurs des potentiels d’électrode E 1 et E 2 indiquées à titre d’exemple sont données en volt par rapport l’électrode standard à hydrogène (V/ESH). Par convention, l’intensité anodique du courant Faradique emprunte des valeurs positives, tandis que l’intensité cathodique du courant Faradique emprunte des valeurs négatives.
Dans un premier exemple, en référence à la , la différence de potentiels d’électrode entre la première électrode de travail WE 1 et la contre-électrode CE est fixée de sorte que la première électrode de travail WE 1 est polarisée à un premier potentiel d’électrode E 1 , typiquement 1,6 V/ESH, permettant d’oxyder l’eau H 2 O (l) en dioxygène O 2( aq ) selon la demi-équation d’oxydoréduction : 6 H 2 O (l) → O 2( aq ) +4 H 3 O + ( aq ) + 4 e -
Corrélativement, la différence de potentiels d’électrode entre la deuxième électrode de travail WE 2 et la contre-électrode CE est fixée de sorte que la deuxième électrode de travail WE 2 est polarisée à un deuxième potentiel d’électrode E 2 , typiquement -0,3 V/ESH, permettant de réduire l’oxygène O 2( aq ) produit à la surface de l’électrode de travail WE 1 dissous dans la sueur en eau H 2 O (l) selon la demi-équation d’oxydoréduction : O 2( aq ) +4 H 3 O + ( aq ) + 4 e - → 6 H 2 O (l)
En référence à la , le procédé de polarisation des première et deuxième électrodes de travail WE 1 et WE 2 comportent deux étapes successives dans le temps t .
Pendant une première étape, avant un instant t 0 (i.e. pour t t 0 ) le premier potentiel d’électrode E 1 appliqué à la première électrode de travail WE 1 peut être proche du potentiel d’équilibre initial ou bien la première électrode de travail WE 1 est déconnectée. Dans cette dernière hypothèse, illustrée sur le graphique 101, le premier potentiel d’électrode E 1 emprunte par convention la valeur nulle « 0 ».L’intensité anodique i ox détectée est nulle, ce qu’indique le graphique 103.
Parallèlement, le deuxième potentiel d’électrode E 2 appliqué à la deuxième électrode de travail WE 2 , illustré sur le graphique 102, est imposé à une valeur inférieure au potentiel d’équilibre initial et suffisante pour réduire le dioxygène O 2( aq ) dissous. L’intensité cathodique i red est proportionnelle à la concentration en dioxygène O 2( aq ) préalablement dissous dans la sueur, ce qu’illustre le graphique 104 ; si cette concentration initiale est nulle, l’intensité cathodique i red est nulle.
Pendant une deuxième étape débutant à partir de l’instant t 0 , le premier potentiel d’électrode E 1 appliqué à la première électrode de travail WE 1 , illustré sur le graphique 101, est fixé sur la vague d’oxydation de l’eau H 2 O (l) de sorte à initier la production de dioxygène O 2( aq ) en quantité appréciable, autrement dit de sorte que la concentration totale en dioxygène O 2( aq ) au voisinage de la surface de la première électrode de travail WE 1 est très supérieure à la concentration en dioxygène O 2( aq ) préalablement dissous dans la sueur. L’intensité anodique i ox , grandeur représentative de la quantité de dioxygène O 2( aq ) générée à la surface de la première électrode de travail WE 1 , est ainsi fixée par le premier potentiel d’électrode E 1 appliqué à la première électrode de travail WE 1 . L’intensité anodique i ox est constante dans le temps dès que le courant capacitif lié au saut de potentiel s’annule car la réaction rédox envisagée à la première électrode de travail WE 1 n’est pas limitée par le transport de matière puisque le réactif est l’eau H 2 O (l) . Les courants capacitifs liés aux commutation de potentiel ne sont pas représentés sur les schémas qui ne considèrent que les courants Faradiques.
Dès la polarisation de la première électrode de travail WE 1 à l’instant t 0 , un gradient en concentration de dioxygène O 2( aq ) dissous est créé au voisinage de la première électrode de travail WE 1 . L’intensité anodique i ox mesurée à la première électrode de travail WE 1 augmente du fait de l’oxydation de l’eau H 2 O (l) . Sur le graphique 103, la croissance de l’intensité anodique i ox est schématisée par un échelon ou une fonction de Heaviside. Le gradient de concentration en dioxygène O 2( aq ) forme un front de concentration entraîné par convection en aval de la première électrode de travail WE 1 sous l’effet de l’écoulement de la sueur.
Parallèlement, la deuxième électrode de travail WE 2 demeure polarisée au deuxième potentiel d’électrode E 2 constant. La deuxième électrode de travail WE 2 enregistre en continu l’intensité cathodique i red du courant Faradique généré par la réduction du dioxygène O 2( aq ) en eau H 2 O (l) . Ainsi, à l’instant t 0 + ∆t , lorsque le front de concentration en dioxygène O 2( aq ) généré à la surface de la première électrode de travail WE 1 passe au-dessus de la surface de la deuxième électrode de travail WE 2 , l’intensité cathodique i red détectée diminue (en valeur relative) du fait de la réduction du dioxygène O 2( aq ) en eau H 2 O (l) , ce qu’indique le graphique 104. La durée ∆t correspond au temps nécessaire pour que le front de dioxygène O 2( aq ) généré à la première électrode de travail WE 1 transite jusqu’à la deuxième électrode de travail WE 2 sous l’effet de l’écoulement de la sueur dans le canal microfluidique 11, 11a, 11b ou11c à la vitesse d’écoulement V .
La deuxième étape se termine à un instant t 1 postérieur à l’instant t 0 , à partir duquel la première électrode de travail WE 1 est à nouveau polarisée à un premier potentiel d’électrode E 1 proche du potentiel d’équilibre initiale, ou bien est déconnectée ainsi que cela est illustré sur le graphique 101. La première électrode de travail WE 1 peut être ultérieurement repolarisée de sorte que le procédé peut être réitéré autant que de nécessaire pour déterminer le débit volumique moyen Q à des instants successifs plus ou moins rapprochés.
La méthode décrite ici est simple et facilement industrialisable, car sans pièce mobile ni aucune hypothèse sur le régime hydrodynamique de l’écoulement de la sueur dans le canal microfluidique. La solution n’est aucunement liée à la détermination de concentration d’espèces chimiques générées ou contenues dans la sueur, mais uniquement à un délai de réponse ∆t entre les signaux ampérométriques une paire d’électrodes de travail WE 1 et WE 2 . En particulier, le choix des réactions d’oxydation de l’eau H 2 O (l) et de réduction du dioxygène O 2( aq ) permet de piloter l’amplitude des signaux ampérométriques détectés à chacune des électrodes de travail WE 1 , WE 2 de sorte à maintenir un rapport signal sur bruit suffisant pour permettre une détection aisée de la variation des signaux ampérométriques.
Selon un mode de réalisation dans lequel le noyau semiconducteur est constitué principalement de nitrure de gallium dopé par le magnésium, les ions hydrogène implantés forment avec le dopant magnésium, un complexe magnésium hydrogène Mg-H. Ainsi, l’implantation ionique permet de neutraliser le dopage P en magnésium, et permet ainsi de passiver la première portion implantée, afin de diminuer sa conductivité.
Par « composé constitué principalement d’un matériau », on entend qu’un composé comprend une proportion supérieure ou égale à 95% dudit matériau, cette proportion étant préférentiellement supérieure à 99%.
Selon un mode de réalisation, au moins un élément semiconducteur choisi dans le groupe comprenant le noyau semiconducteur et la coque semiconductrice présente une forme filaire, conique, tronconique, de pyramide, ou de pyramide tronquée.
Il est donc bien compris que la forme tridimensionnelle de la diode électroluminescente dépend de la forme du noyau semiconducteur et de la forme de la coque semiconductrice.
Selon un mode de réalisation, la diode électroluminescente a une forme tridimensionnelle de microfil, de nanofil, de cône, de tronc de cône, ou de pyramide.
Selon un mode de réalisation, la portion implantée est positionnée, suivant la première direction, de sorte à incorporer la partie proximale de la diode électroluminescente.
Selon un mode de réalisation, la portion implantée est disjointe de la partie proximale.
Le but de l’invention peut également être atteint grâce à la mise en œuvre d’un organe optoélectronique comprenant un support s’étendant selon un plan, et au moins une diode électroluminescente du type d’une de celles décrites précédemment ; la portion implantée de ladite au moins une diode électroluminescente étant sensiblement parallèle au plan du support.
De manière avantageuse, l’organe optoélectronique peut comprendre une couche de remplissage intercalaire (par exemple la couche de planarisation) disposée entre deux diodes électroluminescentes. Ladite couche de remplissage intercalaire peut présenter un profil de réaction à l’implantation ionique approprié, régissant la profondeur d’implantation en fonction de l’énergie d’implantation, typiquement similaire à celui des matériaux composant la diode électroluminescente, et ainsi comprendre une portion intercalaire implantée parallèlement au plan du support et dans le prolongement de la portion implanté des diodes électroluminescentes. De cette manière, il est possible de déterminer et de contrôler la profondeur d’implantation ionique en fonction de l’énergie d’implantation. Ainsi, il est possible de maîtriser l’implantation ionique lorsqu’elle est mise en œuvre sur une portion transversale continue de l’organe optoélectronique. Les dispositions précédemment décrites s’appliquent également au dispositif optoélectronique objet de l’invention.
En effet, le but de l’invention peut également être atteint grâce à la mise en œuvre d’un dispositif optoélectronique comprenant :
un support présentant une face de support ; au moins une diode électroluminescente du type d’une de celles décrites précédemment, coopérant directement ou indirectement avec ladite face de support ; un premier élément conducteur connecté électriquement au noyau semiconducteur de la diode électroluminescente, et un deuxième élément conducteur connecté électriquement à la coque semiconductrice de la diode électroluminescente.
Les dispositions précédemment décrites permettent de proposer un dispositif optoélectronique à diodes électroluminescentes adapté pour effectuer la conversion d’un signal électrique en un rayonnement lumineux.
Le dispositif optoélectronique peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison.
Selon un mode de réalisation, ladite au moins une diode électroluminescente est disposée sur la face de support de sorte que la partie proximale de ladite au moins une diode électroluminescente soit tournée vers la face de support du support, et de sorte que la première direction s’étende transversalement à la face de support.
Selon un mode de réalisation, le noyau semiconducteur est disposé sur la face de support de manière à être en contact avec le support par la partie proximale.
Selon un mode de réalisation, la coque semiconductrice recouvre intégralement le noyau semiconducteur lorsqu’il est en contact avec la face de support du support.
En , l’utilisateur est vu de face, et seules les bretelles 51 du sac à dos 5, passées autour des épaules de l’utilisateur U sont visibles.
La montre l’utilisateur U portant le sac à dos 5 de profil.
Le sac à dos 5 comporte en outre un corps de sac 53, que l’utilisateur U porte dans son dos. Les bretelles 51 sont reliées au corps de sac 53 et le maintiennent contre le dos de l’utilisateur U lorsqu’il est porté.
Le corps de sac 53 contient notamment une partie de la poche 3, et le mécanisme d’actionnement de l’airbag 1 : un déclencheur 7 qui détecte une situation d’accident, et une ou des cartouches 9, auxquelles est relié le déclencheur 7.
Lorsque le déclencheur 7 détecte une situation d’accident, il déclenche la ou les cartouches 9, ce qui gonfle la poche 3.
Le déclencheur 7 est par exemple pourvu de capteurs inertiels, avec une unité de contrôle configurée pour discriminer en temps réel, parmi les signaux issus des capteurs inertiels, des marqueurs d’accélérations propres aux situations d’accident dans lesquelles la poche 3 doit être déployée.
En , le sac à dos 5 comporte une sangle pectorale 55, fermée par une boucle 56. La sangle pectorale 55 comporte notamment un commutateur actionné par la fermeture de la boucle 56. L’actionnement de ce commutateur active le déclencheur 7, par exemple en fermant un circuit d’alimentation des capteurs inertiels.
Les cartouches 9 sont par exemple des cartouches pyrotechniques, dans lesquelles une réaction explosive génère le gaz qui va gonfler la poche 3. En alternative, les cartouches 9 peuvent être des bouteilles de gaz comprimé, avec un poinçon contrôlé par le déclencheur 7.
La montre les composants de l’airbag 1 hors du sac à dos 5. La poche 3 de l’airbag 1 est en outre représentée par son patron à plat. Pour l’assemblage de la poche 3 finie, les bords latéraux de la portion formant la voûte 33 sont cousus et/ou collés et/ou soudés sur le rebord courbe supérieur des boucles supérieures des structures rigidifiantes 31 (flèches pointillées en ).
Avantageusement la poche 3 de l’airbag 1 comporte deux conduites d’entrée de gaz 39 débouchant chacune dans une des jambes des structures rigidifiantes 31 situées, à l’état déployé, au niveau du dos de l’utilisateur U, au niveau du tiers supérieur de ladite jambe.
Les plaques 37 formant protection pectorale comportent des boudins transverses 37a, 37b, 37c qui sont reliés à la jambe avant de la structure rigidifiante 31 chacun par un étranglement permettant à la fois de limiter la circulation du gaz vers la jambe avant du R pendant la durée d’un impact sur la partie pectorale mais aussi de faciliter la formation du coude desdits boudins transverses 37a, 37b, 37c par rapport à la jambe de la structure rigidifiante 31.
Une cordelette 36 structure et maintient en position chacune des plaques 37 formant protection pectorale.
Les cordelettes 36 ont leurs extrémités attachées à la jambe avant des structures rigidifiantes 31, à un point haut et un point bas de ladite jambe pour chacune des extrémités de chaque cordelette 36.
Les cordelettes 36 passent par une liaison coulissante 38, située au milieu de l’extrémité libre de la plaque 37 qui leur est associée. Les cordelettes 36 peuvent notamment coulisser dans la liaison coulissante 38, qui est par exemple réalisée au moyen d’une boucle cousue dans laquelle passe la cordelette 36.
La cordelette 36 est de longueur telle que, lorsque la poche 3 est gonflée, elle tire sur l’extrémité libre de la plaque 37 via la liaison coulissante 38. En tirant sur l’extrémité libre de la plaque 37, la cordelette 36 rabat ladite plaque contre le torse de l’utilisateur U.
Les cordelettes 36 peuvent notamment être élastiques, et tendues sous l’effet du gonflage.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel - la représente schématiquement, en coupe transversale, un gilet pare-balle de l’art antérieur ; - la illustre schématiquement un dispositif selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
- la illustre schématiquement un dispositif selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ; - la représente schématiquement, en coupe transversale, un gilet pare-balle selon différents modes de réalisation de l’invention ; - la illustre schématiquement un dispositif selon un troisième mode de réalisation de l’invention ; - la représente un exemple de signaux réfléchis reçu par l’interrogateur dans un mode de réalisation de l’invention ; - la représente un agrandissement d’une partie de la ; - la illustre schématiquement un dispositif selon un quatrième mode de réalisation de l’invention.