INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Les résultats du Tableau 1 montrent que les concentrés de suspension de la présente invention avaient une faible séparation de l'eau du produit, aucun phénomène d'agrégation et de floculation, et aucune précipitation après stockage à haute température. Ceci était particulièrement le cas lorsque les viscosités des échantillons ne dépassaient pas 600 mPa.s. Les concentrés de suspension présentaient un bon caractère liquide et une aptitude supérieure à l’écoulement, en raison de la viscosité plus faible.
En revanche, les concentrés de suspension des exemples comparatifs présentaient une séparation d'eau et une précipitation importantes lors du stockage à la chaleur. Les tentatives pour réduire ces phénomènes en ajoutant un épaississant pour augmenter la viscosité du système n'ont pas été fructueuses et ont toujours donné lieu à une agrégation et à une floculation importante.
APPAREIL À SEMI-CONDUCTEURS ET PROCÉDÉ DE FABRICATION D’UN APPAREIL À SEMI-CONDUCTEURS Domaine Les modes de réalisation décrits ici concernent généralement un appareil à semi-conducteurs et un procédé de fabrication d’un appareil à semi-conducteurs.
Selon un mode de réalisation, la structure 20 de la est obtenue à l’issue des étapes successives suivantes : a) prévoir une structure comportant le substrat semiconducteur 11, et, du côté de la face 11B du substrat, les tranchées 15 remplies d’un matériau isolant et s’étendant verticalement dans le substrat 11 ; et b) former, par gravure anisotrope depuis la face 11T du substrat 11, les tranchées 13 s ’ étendant verticalement dans le substrat 11 et débouchant sur les tranchées 15.
Dans la présente description, l’expression « gravure anisotrope » désigne une technique de gravure présentant une vitesse de gravure beaucoup plus importante, par exemple mille fois plus importante, dans certaines directions de l’espace que dans d’autres. Plus précisément, dans l’exemple représenté, la vitesse de gravure est plus importante dans une direction perpendiculaire à la face 11T du substrat 11 que dans des directions parallèles à la face 11T du substrat 11. À titre d’exemple, la vitesse de gravure dans des directions parallèles à la face 11T du substrat 11 est très inférieure, par exemple mille fois inférieure, à celle dans des directions orthogonales à la face 11T, voire sensiblement nulle. Les flancs des tranchées 13 sont donc, lors de l’étape de gravure anisotrope, gravés à une vitesse inférieure à la vitesse de gravure du fond des tranchées 13.
Dans l’exemple illustré en , la structure 20 comprend deux tranchées 13 débouchant chacune sur une tranchée 15 sous-jacente. Cet exemple n’est toutefois pas limitatif, la personne du métier étant capable de prévoir un nombre quelconque de tranchées 13 débouchant chacune sur une tranchée 15 sous-jacente.
À titre d’exemple, les tranchées 13 sont formées par photolithographie puis gravure ionique réactive (« Reactive-Ion Etching » - RIE, en anglais), par exemple plus précisément par gravure ionique réactive profonde (« Deep Reactive-Ion Etching » - DRIE, en anglais).
La illustre une structure 30 obtenue après mise en œuvre d’une étape de gravure isotrope visant à élargir les tranchées 13 de la structure 20 de la .
Dans la présente description, l’expression « gravure isotrope » désigne une technique de gravure présentant une vitesse de gravure sensiblement identique quelle que soit la direction de l’espace considérée. Plus précisément, dans l’exemple représenté, la vitesse de gravure le long de la direction perpendiculaire à la face 11T du substrat 11 est sensiblement égale à la vitesse de gravure le long des directions parallèles à la face 11T du substrat 11. Les flancs et le fond des tranchées 13 sont donc, lors de l’étape de gravure isotrope, gravés sensiblement à la même vitesse.
À titre d’exemple, la gravure isotrope est une gravure chimique, par exemple plus précisément une gravure en phase gazeuse comprenant des radicaux fluor. La gravure isotrope mise en œuvre est sélective par rapport au dioxyde de silicium ou par rapport à tout autre matériau de remplissage des tranchées 15. À titre de variante, la gravure chimique peut être une gravure en phase liquide.
Dans l’exemple illustré en , les tranchées 13 présentent, après gravure isotrope, une largeur W2 strictement supérieure à la largeur W1 obtenue après l’étape de gravure anisotrope précédemment décrite en relation avec la . À titre d’exemple, la largeur W2 est égale à environ 600 nm. Dans un exemple où l’épaisseur Tsub du substrat 11 est égale à environ 6 µm, le rapport de forme des tranchées 13 est, après gravure isotrope, de l’ordre de dix. De manière plus générale, le rapport de forme des tranchées 13 est, après gravure isotrope, compris par exemple entre cinq et soixante.
La illustre plus précisément une structure 40 obtenue après mise en œuvre d’une ou plusieurs étapes de remplissage des tranchées 13 de la structure 30 de la . En , le remplissage des tranchées 13 n’a pas été détaillé et est symbolisé par des blocs hachurés.
À titre d’exemple, les flancs et le fond de chaque tranchée 13 peuvent être revêtus d’une couche de passivation, par exemple une couche en un matériau diélectrique, par exemple un matériau diélectrique chargé présentant des charges fixes, destinée à empêcher que des charges photogénérées dans les zones photosensibles des pixels ne soient piégées à l’interface entre les tranchées 13 et le substrat 11, ce qui conduirait à une perte de signal. La couche de passivation est par ailleurs destinée à éviter la formation spontanée de paires électron-trou à l’interface entre les tranchées 13 et le substrat 11, ces paires étant susceptibles de produire un courant d’obscurité perturbant le signal de mesure. La couche de passivation permet par exemple en outre d’isoler électriquement chaque pixel par rapport aux pixels voisins, afin d’éviter que des charges photogénérées dans une zone photosensible d’un pixel ne puissent transiter jusqu’à une zone photosensible d’un pixel adjacent. À titre d’exemple, la couche de passivation est en un matériau présentant une constante diélectrique supérieure à celle du dioxyde de silicium, par exemple un oxyde d’hafnium dopé à l’aluminium (Al:HfO 2 ).
La couche de passivation des tranchées 13 peut en outre être revêtue d’une couche ou d’un empilement de couches diélectriques destiné à réfléchir, en direction des zones photosensibles des pixels, la lumière incidente éclairant le capteur depuis la face 11T du substrat 11. Cela permet par exemple d’isoler optiquement chaque pixel par rapport aux pixels voisins et d’obtenir un rendement de photoconversion accru. À titre d’exemple, dans le cas d’un empilement, les couches situées au voisinage des flancs des tranchées 13 peuvent présenter un indice de réfraction supérieur à celui des couches situées au voisinage d’une région centrale des tranchées 13.
La région centrale de chaque tranchée 13 est par exemple remplie d’air. À titre de variante, la région centrale de chaque tranchée 13 peut être comblée par un ou plusieurs métaux, par exemple choisis parmi le tungstène, l’aluminium et le cuivre, ou alliages métalliques.
Un avantage du procédé décrit ci-dessus en relation avec les figures 2A à 2C tient au fait qu’il permet d’obtenir des tranchées 13 plus larges que celles de la structure 10 de la . Cela offre davantage de possibilités en termes de remplissage des tranchées 13 tout en évitant que les tranchées 13 ne débouchent, même partiellement, sur la face 11B du substrat 11. En outre, les tranchées obtenues selon ce procédé permettent avantageusement d’atteindre un rendement quantique supérieur à celui obtenu par les tranchées de la , ainsi qu’une diaphotie (ou crosstalk optique) plus faible.
Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. La personne du métier comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d’autres variantes apparaîtront à la personne du métier. En particulier, les modes de réalisation décrits ne se limitent pas aux exemples particuliers de matériaux et de dimensions mentionnés dans la présente description.
Le conduit 21 comprend plusieurs spires sensiblement coplanaires, au moins trois, et par exemple neuf, et s’étend entre une première extrémité 22 et une deuxième extrémité 23 . On définit ici par convention que la deuxième extrémité 23 est plus proche du point fixe de la spirale décrite par le conduit 21 que la première extrémité 22. Il est formé par exemple par assemblage de portions de tubes 21a sensiblement rectilignes avec des portions de tubes 21b coudés à sensiblement 90°, de sorte que le contour du conduit 21 en spirale, lorsque vu dans un plan parallèle au plan M moyen, décrit une forme sensiblement rectangulaire ou carrée, aux coins arrondis. Cette forme présente plusieurs avantages. Notamment, elle permet de fabriquer le conduit 21 en spirale par assemblage étanche des portions de tubes 21a rectilignes et de tubes 21b coudés, disponibles aisément. Les portions de tubes 21a rectilignes peuvent être coupées aux longueurs voulues pour former la spirale, de sorte que les dimensions de la spirale et le nombre de spires peuvent être ajustés aisément. Les portions 21a, 21b sont par exemple assemblées par collage. Plus précisément, les portions de tubes 21a rectilignes sont par exemple emmanchées et collées sur les portions de tubes 21b coudées. Cette forme est en outre compacte tout en maximisant le parcours des chlorelles dans le photobioréacteur 1. Elle limite les turbulences lors de la circulation du fluide. Elle facilite également l’assemblage sur le bâti 2 de la cellule 3, ainsi que le remplacement éventuel d’une portion 21a, 21b. Enfin, cette forme assure une surface spécifique optimisée.
Plus précisément, il est défini sur le conduit 21 une surface 24 dite optique supérieure comme étant l’ensemble de la portion de surface extérieure libre de la paroi du conduit 21 située d’un côté supérieur du plan M moyen et une surface 25 dite optique inférieure comme étant l’ensemble de la portion de surface extérieure libre de la paroi du conduit située d’un côté inférieur du plan M moyen. Par surface libre, on désigne ici une surface qui n’est pas en contact avec une surface d’un autre élément, et qui peut donc recevoir de la lumière d’une source lumineuse extérieure au conduit 21. Selon le mode de réalisation présenté sur les figures, le conduit 21 est de section sensiblement circulaire, sorte qu’une surface 24, 25 optique supérieure ou inférieure est formée par l’ensemble des portions de surfaces extérieures semi-cylindriques à base circulaire. Les spires adjacentes peuvent être en contact l’une avec l’autre, ou non. Toutefois, afin de maximiser la longueur totale d’un conduit 21, c'est-à-dire la longueur du parcours du fluide traversant le conduit 21, deux spires adjacentes sont au plus près l’une de l’autre. Le choix de la section circulaire du conduit 21 permet, notamment, de limiter l’apparition de turbulences lors de la circulation du fluide.
La cellule 13 comprend en outre au moins deux sections 26 dites d’éclairage, et qui forment deux sources de lumière artificielle. Les deux sections 26 d’éclairage sont associées au conduit 21 transparent, afin d’apporter la lumière aux organismes circulant à l’intérieur. Plus précisément, les deux sections 26 d’éclairage sont disposées de part et d’autre du conduit 21 transparent en spirale de manière à éclairer chacune une surface 24, 25 optique du conduit 21 transparent. Une première section 26 dite supérieure est placée au-dessus du conduit 21 de manière à éclairer au moins une partie de la surface 24 optique supérieure, et la deuxième section 26 dite inférieure est placée en-dessous du conduit 21 de manière à éclairer au moins une partie de la surface 25 optique inférieure du conduit 21. En d’autres termes, les sections 26 d’éclairage sont disposées chacune d’un côté du plan M moyen du conduit 21. En d’autres termes encore, les rayons lumineux provenant de la section 26 supérieure sont destinés à être incidents à la surface 24 optique supérieure avant toute autre surface, et les rayons lumineux provenant de la section 26 inférieure sont destinés à être incidents à la surface 25 optique inférieure avant toute autre surface.
La somme des surfaces 24, 25 optiques correspond ainsi à la surface spécifique du photobioréacteur 1. En maximisant ces deux surfaces 24, 25 optiques, le rendement du photobioréacteur 1 est également maximisé. Or, la forme en spirale du conduit 21 permet de faire correspondre la surface spécifique quasiment à la surface extérieure totale des parois du conduit 21.
Selon un mode de réalisation qui est celui des figures, une section 26 d’éclairage se présente sous la forme d’un panneau 27 qui sert de support à un dispositif 28 émetteur de lumière connecté à une source d’énergie électrique, non représentée sur les figures. Le panneau 27 s’étend sur deux dimensions de manière à couvrir de préférence totalement, ou presque, les surfaces 24, 25 optiques du conduit 21. Ainsi, il est sensiblement de forme générale rectangulaire ou carrée, de manière à suivre la forme de la spirale décrite par le conduit 21. Il a été démontré que les longueurs d’ondes de la lumière apportées exercent une influence sur la croissance des organismes biologiques dans un photobioréacteur. Ainsi, dans le cas des chlorelles, la lumière rouge, c'est-à-dire pour une longueur d’onde comprise entre 600 et 780 nm (nanomètres) et la lumière bleue, c'est-à-dire pour une longueur d’onde comprise entre 400 à 500 nm, ont été déterminées comme étant celles qui sont absorbées par les chlorelles, avec un pic d’absorption par les chlorelles autour de 660 nm et 450 nm. Le rapport et la répartition entre les couleurs exerce également une influence sur la croissance. Pour les chlorelles, de couleur verte, il a été déterminé que le rapport entre 60% et 80%, avec une valeur préférée autour de 70% pour la lumière rouge et entre 40% et 20%, avec une valeur préférée autour de 30% pour la lumière bleue apporte le meilleur rendement dans le photobioréacteur 1. Cette répartition et le choix des couleurs peut varier en fonction de l’organisme dans le photobioréacteur 1. Par exemple, pour un microorganisme de couleur rouge, les couleurs bleue et verte seront à favoriser dans la lumière apportée par les sections 26 d’éclairage. Ainsi, le dispositif 28 émetteur de lumière comprend de préférence une pluralité de sources discrètes permettant de choisir la répartition des couleurs. Par exemple, il peut comprendre des diodes électroluminescentes (LEDs) qui permettent de choisir les couleurs et leur répartition.
La distance entre une section 26 d’éclairage et la surface 24, 25 optique associée est choisie de sorte que l’ensemble de la surface 24, 25 optique associée est éclairée, sans point d’ombre, avec une intensité lumineuse sensiblement constante sur l’ensemble de la surface 4, 25 optique. Par exemple, dans le cas des LEDs, cette distance est établie en corrélation avec l’angle d’ouverture de chaque LED et de la répartition des LEDs sur le panneau 27.
Un exemple de réalisation plus détaillé d’une section 26 d’éclairage va être décrit en référence aux figures 7 et 8. Le panneau 27 sert de support à des plaques 29 pour les LEDs 28. Par exemple, les plaques 29 sont au nombre de quatre, bien que le nombre de plaques 29 peut être quelconque. Sur chaque plaque 29, les LEDs 28 sont par exemple connectées en série, et les plaques 29 sont par exemple connectées en parallèle. Les plaques 29 sont fixées sur le panneau 27 par exemple à l’aide de système vis/écrou, par collage, ou tout autre système équivalent. De préférence, la fixation entre les plaques 29 et le panneau 27 peut être supprimée sans abimer le panneau 29. Ainsi, en cas de défaillance de LEDs sur une plaque 29, seule la plaque 29 concernée peut être changée, facilitant la maintenance du photobioréacteur 1 et diminuant les coûts. La gestion de l’alimentation des LEDs peut être réalisée en considérant l’ensemble des LEDs du panneau 27, ou en considérant chaque groupe de LEDs sur une plaque 29 indépendamment des LEDs des autres plaques 29.
Le conduit 21 est ainsi éclairé sur ses deux surfaces 24, 25 optiques, de sorte que l’éclairage de la chlorelle qui circule dans le conduit 21 est optimisée sur l’ensemble de son parcours.
Pour des raisons qui seront explicitées plus loin, le panneau 27 peut être munie d’une ouverture 30 s’étendant entre deux plaques 29, horizontalement depuis un bord libre du panneau 27 en direction du bord libre opposé, sur une dimension par exemple inférieure à la moitié de la dimension totale entre les deux bords libres.
Avantageusement, afin d’obtenir une longueur de parcours adéquate pour les organismes dans le photobioréacteur 1, la cellule éclairée comprend au moins deux conduits 21 transparents, superposés verticalement, et de préférence alignés suivant un unique axe vertical afin de limiter l’encombrement. En d’autres termes, les points fixes des spirales décrites par chacun des conduits 21 d’une même cellule 3 éclairée sont alignés suivant ce même axe vertical. Selon un mode de réalisation particulier, la cellule 3 éclairée comprend six conduits 21 transparents, en spirale, superposés verticalement, chacun associé à deux sections 26 d’éclairage. Comme précédemment, pour un conduit 21 transparent, deux sections 26 d’éclairage sont donc disposées de part et d’autre du plan M moyen du conduit 21 transparent en question. Ainsi, incidemment, les sections 26 d’éclairage sont également superposées verticalement, alignées suivant le même axe vertical.
Les conduits 21 de la cellule 3 éclairée sont en connexion fluidique les uns avec les autres. Plus précisément, entre deux conduits 21 superposés, soit la deuxième extrémité 23 d’un premier conduit 21 est en connexion fluidique avec la deuxième extrémité 23 du deuxième conduit 21, soit la première extrémité 22 d’un premier conduit 21 est en connexion fluidique avec la première extrémité 22 du deuxième conduit 21. Plus précisément encore, en considérant une succession de plusieurs conduits 21 superposés, du haut vers le bas, la première extrémité 22 d’un premier conduit 21 forme une entrée fluidique. La deuxième extrémité 23 du premier conduit 21 est alors en connexion fluidique avec la deuxième extrémité 23 d’un deuxième conduit 21 qui est immédiatement au-dessus du premier conduit 21. A cet effet, une portion 31 de tuyau dite de connexion centrale, qui est par exemple une portion coudée par exemple à 90°, est connectée fluidiquement aux deux deuxièmes extrémités 23 des deux conduits 21. La première extrémité 22 du deuxième conduit 21 est alors connectée fluidiquement à la première extrémité 22 d’un troisième conduit 21 qui est immédiatement au-dessus du deuxième conduit 21. La portion 31 coudée traverse alors les panneaux 27 au niveau de leur ouverture 30 des deux section 26 d’éclairage interposées entre le deuxième conduit 21 et le troisième conduit 21. Une portion 32 de tuyau dite de connexion latérale, qui est une portion par exemple coudée à 180°, assure alors la connexion fluidique entre les deux premières extrémités 22. De même qu’entre le premier conduit 21 et le deuxième conduit 21, la deuxième extrémité 23 du troisième conduit est connectée fluidiquement à la deuxième extrémité 23 d’un quatrième conduit 21 à l’aide d’une portion 31 de connexion centrale. Les connexions entre les conduits 21 successifs sont ainsi réalisées à l’aide de portions 31 de connexion centrale et de portions 32 de connexion latérale et permettent d’ajuster aisément le nombre de conduits 21 par cellule 3 en fonction des besoins.
Selon un mode de réalisation, qui est celui des figures, les sections 26 d’éclairage entre deux conduits 21 successifs d’une même cellule 3 d’éclairage peuvent être formées sur un même support d’éclairage 33 . Plus précisément, chaque section 26 d’éclairage peut comprendre, comme précédemment, un panneau 27 muni de plaques 29 supportant les LEDs. Le support 33 d’éclairage comprend alors deux panneaux 29 et un dispositif 34 de fixation entre les panneaux 27 afin de former un bloc unitaire. Le dispositif 34 de fixation est par exemple de type visserie ou collage. Il peut permettre de maintenir un espace entre les deux panneaux 29 afin d’y loger par exemple des composants électroniques qui peuvent être communs, au moins en partie, aux LEDs 28 des chacun des panneaux 27. Les ouvertures 30 des deux panneaux 29 sont alignées verticalement. Le dispositif 34 de fixation entre les deux panneaux 27 peut en outre être confondu avec le système de fixation des plaques 29 sur les panneaux 27, de manière notamment à limiter les coûts de fabrication. Il est ainsi formé deux sections 26 d’éclairage sur deux faces opposées d’un unique bloc qui peut être manipulé unitairement.
Cette conception en double panneaux 29 permet en outre de rigidifier les panneaux 29. C’est pourquoi, de préférence, le panneau 29 d’une section 26 d’éclairage inférieur associée au premier conduit 21 de manière à éclairer sa surface 25 optique inférieure, ou d’une section 26 d’éclairage supérieure associée au dernier conduit 21 de manière à éclairer sa surface 24 optique supérieure peut également être assemblé, à l’aide d’un dispositif 34 de fixation, à un panneau 29’ nu, c’est-à-dire qui ne forme pas le support pour une source de lumière. Cela permet également d’uniformiser les méthodes de fabrication des sections 26 d’éclairage, et donc de diminuer les coûts.
Ainsi, dans une cellule 3 éclairée, le fluide contenant les chlorelles circule depuis la première extrémité 22 du premier conduit 21, cette première extrémité 22 formant une entrée 35 fluidique de la cellule 3, jusqu’à, dans l’exemple avec six conduits, la première extrémité 22 du dernier conduit 21, cette première extrémité 22 formant une sortie 36 fluidique de la cellule 3.
Afin de faciliter la manipulation de la cellule 3, son montage et son démontage sur le bâti 2, un sous-bâti 37 de la cellule 3 est réalisé afin d’y fixer les conduits 21 et les sections 26 d’éclairage.
Selon un exemple de réalisation, le sous-bâti 37 comprend un cadre 38 , par exemple formé à partir d’une une tôle métallique pliée en U, c’est-à-dire comprenant deux branches latérales sensiblement parallèles définissant une ouverture, et qui sont reliées par une paroi de fond. Deux systèmes de support sont alors fixés sur le cadre 38 : un premier système 39 de support dédié aux conduits 21 et un deuxième système 40 de support dédié aux sections 26 d’éclairage.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE Les figures illustrent un mode de réalisation d’un photobioréacteur et de ses différents composants qui est particulièrement adapté au développement d’organismes biologiques par autotrophie. Plusieurs organismes se développent par autotrophie, notamment la Chlorella. La Chlorella est un genre de microalgues, les chlorelles, dont les propriétés nutritionnelles rendent sa production particulièrement attirante. Elle fait partie des dix seules algues autorisées dans le Codex Alimentarius, avec notamment la spiruline. Ainsi, la présente invention porte en particulier sur la culture de chlorelles, mais non limitativement, le photobioréacteur pouvant être utilisé pour la culture d’autres organismes, et notamment d’autres microalgues, par autotrophie.
Pour la croissance de chlorelles, typiquement, une souche est, dans un premier temps, inoculée dans une colonne afin d’obtenir un volume de chlorelles plus important. Puis, les chlorelles sont mises en suspension dans un milieu de culture liquide, notamment aqueux, riches en nutriments inorganiques, et enfin elles sont mises en circulation, avec le milieu de culture, dans le photobioréacteur, afin de croître. Des nutriments peuvent également être injectés dans le photobioréacteur afin de maintenir une concentration en nutriments déterminée. Le milieu de culture contenant les chlorelles en suspension est désigné dans ce qui suit comme étant un fluide.