INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
De manière générale, l’invention ne couvre pas des applications dans lesquelles lesdits objets comprennent des cellules souches embryonnaires humaines impliquant la destruction d'un embryon humain et des applications dans lesquelles l’invention serait mise en œuvre de sorte à constituer ou développer un corps humain.
est une vue schématique, en coupe axiale, d’un dispositif conforme à l’invention, ce dispositif comprenant une cavité, une membrane poreuse disposée dans la cavité de manière à délimiter deux chambres, un transducteur ultrasonore comportant une matrice d’éléments piézoélectriques et un réflecteur, chacune des chambres contenant des objets cellulaires maintenus en lévitation acoustique sous forme d’agrégats à distance de la membrane ;
est une vue schématique du dispositif de la , les agrégats d’objets cellulaires étant disposés contre la membrane de manière à former des assemblages d’agrégats pouvant développer entre eux des interactions intercellulaires à travers des pores de la membrane ;
est une vue schématique, en coupe transversale, d’un dispositif conforme à l’invention qui se distingue de celui de la en ce qu’il comprend deux membranes poreuses disposées dans la cavité de manière à délimiter quatre chambres qui contiennent chacune des objets cellulaires maintenus en lévitation acoustique sous forme d’agrégats à distance de la membrane ;
est une vue schématique du dispositif de la , les agrégats d’objets cellulaires étant disposés contre les membranes de manière à former des assemblages d’agrégats pouvant développer entre eux des interactions intercellulaires à travers des pores des membranes ;
est une vue schématique, en coupe axiale, d’un dispositif conforme à l’invention, ce dispositif comprenant une cavité, des éléments de contact allongés disposés dans la cavité, un transducteur ultrasonore comportant une matrice d’éléments piézoélectriques et un réflecteur, la cavité contenant des objets cellulaires maintenus en lévitation acoustique sous forme d’agrégats à distance des éléments de contact ;
Selon une caractéristique générale, la garniture d’isolation comprend deux faces frontales opposées délimitant axialement la garniture d’isolation. Une gorge annulaire est ménagée sur chacune desdites faces frontales et présente un fond décalé axialement vers l’intérieur dudit dispositif par rapport à la face frontale de la deuxième bague et à la face frontale de la douille situées axialement du côté de ladite face frontale.
Compte tenu des gorges prévues sur les faces frontales de la garniture d’isolation, lors de l’opération de rectification qui est réalisée sur les faces frontales de la bague extérieure et de la douille durant la fabrication du dispositif, on limite un éventuel usinage de la garniture d’isolation, ce qui facilite la fabrication et limite le risque d’avoir des particules de la garniture d’isolation qui viennent se coller à la roue d’usinage abrasive.
Dans un mode de réalisation particulier, une gorge annulaire est ménagée sur chacune des faces frontales de la bague extérieure et prolonge radialement vers l’intérieur la gorge de la face frontale de la garniture d’isolation qui est située axialement du même côté. Le dispositif comprend en outre deux rondelles réalisées en matériau isolant électrique et disposées chacune dans lesdites deux gorges annulaires situées axialement du même côté.
Avec une telle conception, le dispositif peut être utilisé dans des applications où des charges axiales plus élevées sont appliquées sur le palier. En effet, les charges axiales passant au travers le palier sont transmises par les rondelles au logement ou à l’arbre associé.
Dans ce même but de permettre la transmission de charges axiales plus élevées, la garniture d’isolation peut, dans un autre mode de réalisation, être pourvue en outre d’un premier et deuxième groupes de protubérances, les protubérances d’un groupe s’étendant axialement à partir du fond de l’une des gorges annulaires de la garniture d’isolation et étant espacées les unes par rapport aux autres dans le sens circonférentiel. Les protubérances permettent la transmission des charges axiales passant au travers du palier.
Dans la présente description, une membrane, aussi appelée « paroi », est une structure comprenant typiquement deux surfaces relativement grandes par rapport à une épaisseur de cette structure, c’est-à-dire par rapport à la distance séparant ces deux surfaces.
Dans un mode de réalisation, la cavité comprend plusieurs chambres délimitées par une ou plusieurs desdites membranes.
A titre d’exemple non limitatif, la cavité peut comprendre deux chambres et la structure de contact peut comprendre une unique membrane agencée de sorte qu’une première surface de la membrane délimite l’une de ces chambres et qu’une deuxième surface de la membrane délimite l’autre chambre.
Dans un mode de réalisation, chacune des chambres comprend une partie respective des objets.
Ainsi, dans le cadre de l’exemple précité de compartimentation de la cavité en deux chambres, les objets peuvent être répartis en deux séries, les objets de la première série pouvant être placés dans l’une des chambres et les objets de la deuxième série dans l’autre chambre.
Dans cet exemple non limitatif, la force de radiation acoustique transversale peut être configurée de sorte à déplacer les objets de la première série en direction de la membrane afin de regrouper ces objets contre la première surface de la membrane et de sorte à déplacer les objets de la deuxième série en direction de la membrane afin de regrouper ces objets contre la deuxième surface de la membrane.
Les objets de la première série et de la deuxième série disposés au niveau d’une même position le long de la direction axiale peuvent ainsi être regroupés de part et d’autre de la membrane, permettant, par exemple, le développement d’interactions, notamment à travers la membrane lorsque celle-ci est poreuse.
Ainsi, dans un mode de réalisation, une ou plusieurs desdites membranes sont poreuses.
Dans un mode de réalisation, une ou plusieurs desdites surfaces formées par la structure de contact sont des surfaces s’étendant chacune autour d’une direction respective.
De préférence, cette direction est parallèle ou oblique par rapport à ladite direction axiale.
Par exemple, une ou plusieurs desdites surfaces formées par la structure de contact peuvent chacune s’étendre autour d’une direction respective de manière à former une surface de révolution autour de cette direction, par exemple de manière à présenter une géométrie cylindrique.
Une telle surface de révolution peut présenter une section transversale relativement petite par rapport à la longueur de l’onde acoustique stationnaire générée dans la cavité et/ou par rapport à la dimension axiale de cette surface de révolution, de manière à permettre un ou plusieurs assemblages d’objets autour d’une telle surface, par exemple sous forme d’assemblages sphéroïdes ou ovoïdes.
Dans un mode de réalisation, une ou plusieurs desdites surfaces formées par la structure de contact peuvent chacune former une structure creuse, permettant par exemple de perfuser et/ou prélever des objets, éléments ou échantillons biologiques ou chimiques, ou encore pour encapsuler des objets tels que des cellules biologiques dans la structure de contact.
Ainsi, dans un mode de réalisation, le dispositif comprend des éléments, tels que des cellules biologiques, reliés à la structure de contact de manière à autoriser des interactions entre ces éléments et un ou plusieurs desdits objets lorsque ceux-ci sont déplacés en direction des surfaces de la structure de contact.
Bien entendu, ces principes peuvent être généralisés de sorte qu’une ou plusieurs desdites surfaces de la structure de contact, que cette dernière prenne la forme d’une ou plusieurs membranes et/ou de structures creuses et/ou agencées autour d’une ou plusieurs directions et/ou d’une ou plusieurs structures tridimensionnelles de toute géométrie, peuvent être cellularisées ou, plus généralement, comprendre ou porter des éléments contenant des informations biologiques, physico-chimiques et/ou physiques, par exemple à l’aide de molécules favorisant ou inhibant la multiplication de cellules, de nanoparticules ou encore d’éléments de texturation micrométriques ou nanométriques.
Dans un mode de réalisation, la structure de contact comprend ou forme une ou plusieurs électrodes et/ou présente des propriétés conductrices.
Selon l’invention, le dispositif comprend une structure de contact formant une ou plusieurs surfaces s’étendant le long de la direction axiale et le système de génération est configuré pour exercer une force de radiation acoustique transversale apte à déplacer les objets en direction de la ou des surfaces de la structure de contact.
La propagation d’une onde acoustique stationnaire dans la cavité permet en effet de former dans la cavité, le long de la direction axiale, un ou plusieurs nœuds de pression, c’est-à-dire des endroits où la pression du fluide est nulle, et un ou plusieurs anti-nœuds ou ventres de pression, c’est-à-dire des endroits où cette pression est maximale.
De manière connue en soi, en fonction des propriétés des objets et en particulier de leur facteur de densité-compressibilité, ou contraste acoustique par rapport au fluide contenu dans la cavité, la force de radiation acoustique axiale déplace les objets soit vers un nœud de pression lorsque leur contraste acoustique est positif soit vers un anti-nœud de pression lorsqu’il est négatif.
La force de radiation acoustique axiale permet ainsi de former dans la cavité un ou plusieurs agrégats d’objets qui se succèdent le long de la direction axiale, cela de manière extrêmement rapide – typiquement en quelques secondes – et à l’aide d’un matériel particulièrement simple à mettre en œuvre et peu coûteux.
La force de radiation acoustique transversale, qui est de préférence générée après un tel positionnement axial des objets, permet de mettre chacun des agrégats ainsi formés en contact avec la structure de contact.
L’invention permet ainsi de réaliser un ou plusieurs assemblages d’objets et de maintenir ces assemblages en lévitation acoustique en appui sur la structure de contact.
En maintenant de tels assemblages en lévitation acoustique pendant la durée requise, par exemple plusieurs heures ou jours, il est possible de favoriser des interactions entre objets lorsque ceux-ci sont vivants, en particulier lorsque ces objets sont des cellules biologiques.
L’invention permet ainsi de réaliser une culture cellulaire en lévitation acoustique, en contrôlant, pour chacun des assemblages, le développement des connexions et interactions entre les cellules de cet assemblage et/ou entre ces cellules et d’autres objets ou éléments qui peuvent être disposés sur ou dans la structure de contact (voir plus loin ci-dessous).
Dans la présente description, un « objet » désigne un élément vivant ou inerte ayant de préférence une taille petite par rapport à la longueur de l’onde acoustique stationnaire générée dans la cavité.
A titre d’exemple non limitatif, les objets peuvent avoir une taille micrométrique, par exemple comprise entre 1 µm et 100 µm, typiquement lorsque la fréquence de l’onde stationnaire a une valeur dans la gamme des MHz.
Pour autre exemple, notamment lorsque la fréquence de génération est dans la gamme des kHz, les objets peuvent avoir une taille millimétrique, par exemple comprise entre 1 mm et 100 mm.
L’invention peut toutefois être mise en œuvre avec des objets de taille différente. Par exemple, les objets ou certains d’entre eux peuvent avoir une taille inférieure à 1 µm, en étant par exemple formés par des bactéries ou des virus, et/ou avoir une taille de plusieurs centaines de µm. De plus, les objets, ou certains d’entre eux, peuvent être des éléments muli-cellulaires ou des objets formés artificiellement ou encore des objets prélevés sur un organe.
Le fluide dans lequel les objets sont en suspension est de préférence un liquide qui, selon l’application envisagée, peut comprendre de l’eau ou former un milieu de culture ou plus généralement un milieu aqueux comprenant par exemple un pré-polymère d’hydrogel ou des particules colloïdales.
Le dispositif de l’invention peut ainsi former une puce acousto-fluidique mise en œuvre pour des applications diverses et présenter des caractéristiques structurelles variées, en particulier concernant sa structure de contact.
Dans un mode de réalisation, la structure de contact comprend une ou plusieurs membranes ou parois.
En effet, l’erreur de phase obtenue pour une erreur de longueur électrique ΔL entre deux voies portant un signal de largeur de bande Δf ray =(k+m)/m*Δf 0 vaut , exprimé en fraction de longueur d’onde.
Pour des longueurs de routage L importantes, les erreurs d’appariement de longueur électrique ΔL qui apparaissent lors de réalisation technologique peuvent être significatives, et ainsi produire des erreurs de phase importantes, à même de dégrader les performances du diagramme antennaire formé.
La séparation de la modulation sur la fréquence f 0 du signal local modulé d’une part, avec une largeur de bande Δf 0 ( , trait épais continu pour un exemple de trajet) , et sur la fréquence f inter de la fréquence intermédiaire d’autre part, avec la largeur de bande Δf inter =k/m*Δf 0 ( , trait épais en pointillé pour un exemple de trajet), permet de répartir les contraintes d’appariement sur deux chemins distincts de longueurs respective L f0 et L inter qui se recomposent lors du mélange.
De cette manière, les écarts d’appariement lors de la réalisation technologique peuvent être considérés indépendants sur les deux chemins, de sorte que l’écart de longueur électrique composite se traduit par une erreur de phase qui vaut la somme pondérée des écarts sur ces deux chemins.
Il vient ainsi,
Avec et ,
L’erreur ainsi produite par la combinaison de l’erreur sur les deux chemins (fréquence f 0 et fréquence intermédiaire f inter ) revient à sommer deux variables aléatoires, pondérées par leur fraction de largeur de bande respective supportée. Cette somme produit statistiquement une réduction de l’écart-type de l’erreur composite, par rapport à une erreur de longueur supportée par un chemin seul, étant donné que les erreurs de réalisation technologique entre les deux chemins ne sont pas des variables aléatoires parfaitement corrélées. Le support statistique de l’erreur d’appariement en longueur électrique est typiquement dépendant des caractéristiques du procédé de fabrication.
Ainsi, la séparation de la modulation en deux branches distinctes permet de réduire l’impact des erreurs d’appariement entre les différentes voies d’émission et de réception, dans le contexte d’emploi de larges bandes de modulation.
L’application de la modulation sur le signal local à la fréquence f 0 présente également un avantage en termes de pureté spectrale. L’opération de mélange par les composants de transposition de fréquence (5, 6) n’étant pas parfaite, il existe en émission une fuite du signal local modulé S f0+ Δ f0 et du signal d’émission en fréquence intermédiaire S f_inter _Tx + Δ f_inter _Tx directement vers le signal de sortie, ainsi qu’une production d’harmoniques et d’intermodulations de ces signaux au travers des non-linéarités des fonctions de mélange et d’amplification.
Etant donné que le signal local modulé S f0+ Δ f0 et le signal d’émission en fréquence intermédiaire S f_inter _Tx + Δ f_inter _Tx sont porteurs d’une modulation ( , signaux d’entrée), les signaux en sortie des composants de transposition de fréquence possèdent une densité spectrale de puissance étalée spectralement sur leur bande de modulation ( , signaux de sortie : parasite étalé spectralement). De la même manière, les harmoniques et intermodulations parasites conservent la modulation et ont donc une densité spectrale de puissance également diluée leur bande de fréquence de modulation (e.g. fuite harmonique N de la fréquence f0).
Ainsi, le signal émis ne possède pas de raies parasites localisées qui nécessiteraient un filtrage spécifique pour respecter les gabarits d’émission, relatifs à la densité de puissance du signal dans la bande d’intérêt. Les gabarits d’émission correspondent à des normes établies de densité spectrale de puissance à respecter.
Cet avantage n’est pas présent dans les architectures de mélange classiques, qui utilisent un signal d’oscillateur local non-modulé ( ), et qui produit ainsi des parasites ponctuels en fréquence, qui peuvent nécessiter un filtrage spécifique pour respecter les gabarits normatifs (sur la , la fuite harmonique dépasse le gabarit d’émission). A puissance identique, le système selon l’invention permet d’obtenir un étalement en fréquence de la densité spectrale de puissance, donc une densité spectrale de puissance moins élevée.
Selon un mode de réalisation avantageux, le système d'imagerie radar comprend une pluralité de circuits intégrés synchronisés entre eux et hébergeant les voies d’émission et de réception. La connexion en réseau et synchrone de plusieurs circuits intégrés permet d’augmenter le nombre de voies d’émission et de réception, et donc d’augmenter la résolution spatiale du radar MIMO, ainsi que le bilan de portée.
La modulation de l’onde locale est effectuée par un modulateur 2 situé dans un circuit intégré maître 11, et le signal local modulé S f0+ Δ f0 peut être utilisée comme signal de synchronisation pour d’autres circuits intégrés appelés circuits intégrés esclaves 12. Chaque circuit intégré esclave 12 comprend son propre multiplicateur de fréquence 4. Les circuits intégrés esclaves pouvant en effet être espacés entre eux de plusieurs dizaines de centimètres (distance d3 sur la ), il est important que la multiplication en fréquence ait lieu au plus proche des composants de transposition de fréquence de chaque circuit intégré.
L’invention a été décrite dans le cadre d’un système radar à entrées et sorties multiples de type MIMO. Elle pourrait être étendue à tout type de système radar, sous réserve qu’une modulation composite souhaitée puisse être obtenue par le mélange de deux modulations de largeur de bande plus faible.
Dans ce cas, le système radar, qui comprend au moins une voie d'émission et une voie de réception, comprend :
La bague extérieure 14 comprend une surface extérieure 14a axiale cylindrique, un alésage 14b cylindrique opposé radialement à la surface extérieure 14a, et deux faces frontales 14c, 14d radiales opposées délimitant axialement l’alésage et la surface extérieure. La surface extérieure 14a et l’alésage 14b délimitent l’épaisseur radiale de la bague extérieure 14. Les faces frontales 14c, 14d délimitent l’épaisseur axiale de la bague extérieure 14. Autrement dit, les faces frontales 14c, 14d délimitent axialement la bague extérieure.
Dans l’exemple de réalisation illustré, un évidement ou gorge 28 est ménagée sur la face frontale 14c de la bague extérieure. La gorge 28 est orientée axialement vers l’extérieur du dispositif. La gorge 28 présente un fond (non référencé) qui est décalé axialement vers l’intérieur du dispositif par rapport à la face frontale 14c. De façon similaire, un évidement ou gorge 30 est ménagée sur la face frontale 14d de la bague extérieure. La gorge 30 est orientée axialement vers l’extérieur du dispositif. La gorge 30 présente un fond (non référencé) qui est décalé axialement vers l’intérieur du dispositif par rapport à la face frontale 14d.
Dans l’exemple de réalisation illustré, la surface extérieure 14a de la bague extérieure est étagée et présente deux diamètres distincts. Alternativement, la surface extérieure 14a pourrait présenter un unique diamètre.
La douille 24 est de forme annulaire. La douille 24 s’étend axialement. La douille 24 est réalisée en une seule pièce. La douille 24 comprend une surface extérieure 24a axiale cylindrique, un alésage 24b cylindrique opposé radialement à la surface extérieure 24a, et deux faces frontales 24c, 24d radiales opposées délimitant axialement l’alésage et la surface extérieure. La surface extérieure 24a et l’alésage 24b délimitent l’épaisseur radiale de la douille 24. La surface extérieure 24a de la douille délimite la surface extérieure du dispositif de palier 10. Autrement dit, la surface extérieure 24a définit le diamètre extérieur du dispositif de palier 10. Les faces frontales 24c, 24d délimitent l’épaisseur axiale de la douille 24. Autrement dit, les faces frontales 24c, 24d délimitent axialement la douille. Dans l’exemple de réalisation illustré, l’alésage 24b de la douille est étagé.
La douille 24 est avantageusement réalisée en matériau métallique. Ainsi, la surface extérieure 24a de la douille peut être aisément usinée si besoin à une tolérance prédéterminée. De préférence, la douille 24 est réalisée en acier. La douille 24 peut être obtenue à partir d’un flanc de tôle par découpe, emboutissage et roulage. Alternativement, la douille 24 peut être obtenue à partir d’un tube ou à partir d’ébauches forgées et/roulées, ou encore à partir de frittage et d’estampage.
La garniture d’isolation 26 est interposée radialement entre la surface extérieure 14a de la bague extérieure et l’alésage 24b de la douille. La garniture d’isolation 26 recouvre la surface extérieure 14a de la bague extérieure. La garniture d’isolation 26 recouvre également l’alésage 24b de la douille. La garniture d’isolation 26 est en concordance de forme avec la surface extérieure 14a de la bague extérieure et l’alésage 24b de la douille compte tenu de son surmoulage sur ces surfaces. La garniture d’isolation 26 recouvre ici entièrement l’alésage 24b en considérant les sens axial et circonférentiel. La garniture d’isolation 26 recouvre également les gorges 28, 30 des faces frontales 14c, 14d de la bague extérieure.
La garniture d’isolation 26 est de forme annulaire. La garniture d’isolation 26 s’étend axialement. La garniture d’isolation 26 comprend une surface extérieure 26a axiale cylindrique, un alésage 26b cylindrique opposé radialement à la surface extérieure 24a, et deux faces frontales 26c, 26d radiales opposées délimitant axialement l’alésage et la surface extérieure. La surface extérieure 26a et l’alésage 26b délimitent l’épaisseur radiale de la garniture d’isolation 26. Les faces frontales 26c, 26d délimitent l’épaisseur axiale de la garniture d’isolation. Autrement dit, les faces frontales 26c, 26d délimitent axialement la garniture d’isolation. La surface extérieure 26a est en contact radial avec l’alésage 24b de la douille. L’alésage 26b est en contact radial avec la surface extérieure 14a de la bague extérieure.
Un évidement ou gorge 32 annulaire est ménagée sur la face frontale 26c de la garniture d’isolation. La gorge 32 est orientée axialement vers l’extérieur du dispositif. La gorge 32 présente un fond 32a qui est décalé axialement vers l’intérieur du dispositif par rapport à la face frontale 14c de la bague extérieure 14 et par rapport à la face frontale 24c de la douille. Dans l’exemple de réalisation illustré, la gorge 32 s’étend sur la majeure partie de la face frontale 26c de la garniture d’isolation. En variante, il pourrait être possible de prévoir une dimension radiale réduite de la gorge 32. Dans l’exemple de réalisation illustré, le fond 32a de la gorge présente une forme étagée. En variante, le fond 32a pourrait s’étendre purement radialement. Alternativement, le fond 32a pourrait s’étendre obliquement.
La profondeur axiale de la gorge 32 est supérieure ou égale à l’épaisseur de matière devant être reprise en usinage lors de la fabrication du dispositif comme cela sera décrit plus en détail par la suite.