FR2587119A1 - Appareil optique servant a effectuer des analyses - Google Patents

Abstract

DANS CET APPAREIL COMPRENANT UN SUBSTRAT FORME D'UNE FIBRE 22 TRANSMETTANT UN RAYONNEMENT PRODUISANT UNE FLUORESCENCE DANS UN MATERIAU FLUORESCENT 32 SITUE SUR UNE PARTIE DE LA SURFACE DU SUBSTRAT, UNE ENCEINTE ALLONGEE 24 ENTOURANT A DISTANCE LE SUBSTRAT ET DES MOYENS 26 DE SUPPORT DUDIT SUBSTRAT DANS LADITE ENCEINTE, L'EXTREMITE DE CETTE DERNIERE EST RECOUVERTE PAR UN COUDE 46 POSSEDANT UNE OUVERTURE 48 DANS LAQUELLE LE SUBSTRAT FAIT SAILLIE SANS CONTACTER LEDIT COUDE, ET IL EST PREVUDES MOYENS 54 POUR INTRODUIRE UN ECOULEMENT DE FLUIDE DANS LE COUDE 46 ET DANS L'ESPACE 44 SITUE ENTRE L'ENCEINTE ET LE SUBSTRAT. APPLICATION NOTAMMENT AUX ANALYSES CHIMIQUES ET BIOCHIMIQUES BASEES SUR LA SPECTROSCOPIE.

Description

Appareil optique servant à effectuer des analyses La présente invention

concerne un appareil optique servant à réaliser des analyses chimiques et biochimiques et

plus particulièrement un appareil perfectionné à fibre opti-

que utilisable pour de telles analyses.

Une des techniques faisant partie de la grande va-

riété de techniques chimiques et biochimiques utilisées pour effectuer des analyses ou des examens est un système optique

mettant en oeuvre les principes de la spectroscopie à réfle-

xion interne totale atténuée (ATR). Particulièrement utile

pour des analyses immunologiques, un tel système optique uti-

lise un guide d'ondes optiques, comme par exemple une fibre optique ou un barreau optique. Un anticorps est immobilisé de

façon covalente sur une partie de la surface extérieure du gui-

de d'ondes, l'anticorps étant réactif àl'égard d'un antigène dans une

solution devant être analysée ou testée. Un faisceau de lumiè-

re introduit dans une extrémité du guide d'ondes subit une ré-

flexion interne totale dans le milieu dense du guide d'ondes

et produit dans le milieu ou la solution d'essai moins réfrin-

gente une forme d'onde électromagnétique connue sous le terme de composante d'onde évanescente. Cette dernière s'étend de

façon caractéristique uniquement sur une fraction d'une lon-

gueur d'onde à travers l'interface existant entre le guide d'ondes et la solution d'essai. Cependant cette pénétration

est suffisante pour permettre une interaction optique substan-

tielle de la composante d'onde évanescente acl'anticorps immobilisé, avec lequel l'anticne présent dans la solution

d'essai forme un complexe,et uniquement d'une manière minima-

le avec toute solution volumineuse dans laquelle l'antigène était présent. Une telle interaction optique permet alors

d'analyser l'antigène. Un certain nombre de tels systèmes uti-

lisant la spectroscopie à réflexion totale interne pour une analyse sont connus et ont été décrits par exemple dans les

brevets US n 4 133 639, dans lequel se trouve décrit un sys-

tème qui mesure la fluorescence provoquée par l'interaction

optique; 4 050 895 qui décrit un système basé sur l'absorp-

tion de l'onde évanescente par la substance à analyser; et 4 321 057 et 4 399 099, qui tous deux décrivent des systèmes

qui détectent des variations du rayonnement transmis à tra-

vers la fibre; 4 447 546 qui décrit un système d'analyse im-

munologique basé sur la fluorescence; et d'autres.

Un appareil d'analyse immunologique développé par T. Hirschfeld(brevet US N 4 447 546 du 8 mai 1984) utilise la réflexion totale interne au niveau d'une interface entre une phase solide et une phase fluide possédant un indice de réfraction inférieur afin de produire une onde évanescente dans la phase fluide. La fluorescence déclenchée par l'onde est observée sous des angles supérieurs à l'angle critique,

grâce à la réflexion totale à l'intérieur du milieu solide.

La phase solide est disposée et éclairée de manière à fournir

de multiples réflexions totales internes au niveau de l'inter-

face. De façon typique la phase solide se présente sous la for-

me d'une fibre optique, sur laquelle est immobilisé un compo-

sant d'un complexe formé dans une réaction immunochimique. Un

fluorogène est fixé à un autre composant du complexe. Le com-

posant à marquage fluorescent peut être soit le complément du

composant immobilisé, soit l'analogue de ce dernier, en fonc-

tion du fait que l'on doit exécuter des analyses concurrentes

ouintercalés. Dans le cas d'analyses concurrentes, le compo-

sant marqué est de façon typique préchargé sur le composant

immobilisé, en une concentration contrôlée.

La fibre et le composant qui y est fixé,soamsàl'aa-

lyse sont immergés dans un échantillon de la phase fluide et

l'éclairement d'excitation est injecté au niveau d'une extré-

mité d'entrée de la fibre. L'onde évanescente est utilisée pour déclencher la fluorescence dans laphase fluide, et cette

fluorescence, qui est renvoyée par effet de tunnel dans la pha-

se solide (propagation dans une direction faisant un angle su-

périeur à l'angle critique), est détectée au niveau de l'ex-

trémité d'entrée de la fibre.

Le volume observé de l'échantillon est limité non seulement par la croissance rapide de l'onde évanescente en fonction de la distance à partir de l'interface, mais par une décroissance également rapide, en fonction de la distance, du rendement de l'effet de tunnel, non seulement les fluorogènes les plus distants sont excités d'une manière moins intense et développent par conséquent une fluorescence plus faible, mais le rayonnement est injecté par couplage d'une manière moins

efficace dans la fibre. Par conséquent la profondeur effecti-

ve de la couche détectée est fortement réduite par rapport à

la zone observée au moyen de la fluorescence à réflexion to-

tale seule, le rendement de couplage réduisant d'une manière

effective l'étendue de la zone.

Des réflexions totales internes multiples dans la

phase solide permettent au faisceau d'éclairement de déclen-

cher de façon répétée une onde évanescente, en permettant un

couplage plus efficace de la petite source d'excitation au vo-

lume de l'échantillon. Ceci accroît également la quantité de l'échantillon détecté. Cette dernière est également accrue par

suite de la circulation diffusedcel'échantillon contre la sur-

face de la fibre, à laquelle le matériau, qui est analysé, adhère par réaction lorsqu'il passe contre cette surface. La

diffusion rend l'épaisseur de la couche réellement échantil-

lonnée beaucoup plus importante que la couche superficielle

mince, ce qui contribue à former le fond.

L'ensemble du rayonnement, qui revient par effet de tunnel dans la fibre, se situe dans les limites de l'angle de réflexion totale et est par conséquent piégé à l'intérieur

de la fibre. La puissance disponible fournie par la fluores-

cence augmente avec la longueur de la fibre à l'intérieur du

matériau fluorescent. Cependant la puissance de sortie opti-

que du système (déterminée par l'ouverture et par l'ouverture numérique de la fibre) reste constante. Le signal global de fluorescence délivré par l'ensemble de la surface de la fibre et multiplié par l'accroissement du volume de l'échantillon dû à la diffusion, devient par conséquent disponible sous la forme d'une tache très lumineuse (c'est-à-dire la section transversale de la fibre suivant le diamètre), qui excite la

fibre au niveau de son extrémité d'entrée, sous un angle li-

mité déterminé par l'envoi critique de réflexion à l'intérieur

de la fibre. Un tel signal est aisément collecté avec un ren-

dement à une puissance de sortie élevée, adaptée à un petit détecteur.

Pour le rayonnement d'excitation se propageant ini-

tialement dans une fibre optique possédant un indice de ré-

fraction no, entouré par ailleurs par un matériau possédant un indice de réfraction ni, l'angle d'incidence maximale B du rayonnement d'entrée dans la fibre peut être obtenu à partir de la relation: (1) NA = n2 sinB = (n02 - n12)

dans laquelle n2 st l'indice de réfraction du milieu (de fa-

çon typique de l'air), dans lequel le rayonnement se propage

initialement de manière à tomber sur une extrémité de la fi-

bre, et NA est ce qu'on appelle l'ouverture numérique de la fibre. Par conséquent l'ouverture numérique pour-une fibre est maximale lorsque le matériau du coeur de la fibre possède un

indice de réfraction très élevé et que le matériau l'entou-

rant possède un très faible indice de réfraction, soit nd n1.

Par exemple on peut obtenir des sensibilités satisfaisantes lorsqu'une fibre de verre présentant un indice de réfraction ordinaire est entourée par une solution aqueuse qui, de façon

typique, possède un indice de réfraction voisin de 1,33-1,35.

Il était usuel de prévoir des moyens pour monter la fibre de manière qu'au moins l'extrémité de cette dernière, dans laquelle un rayonnement est projeté, soit positionnée de façon précise. Le contact entre la fibre et les moyens de

montage, habituellement au niveau ou au voisinage de l'extré-

mité d'entrée de la fibre, tend à réduire l'ouverture numéri-

que dans la mesure o l'indice de réfraction du matériau de

montage est en général supérieur à n1. Pour éliminer ce pro-

blême, on recouvre de façon typique la fibre, au moins à pro-

ximité de son extrémité dans laquelle le rayonnement se propa-

ge, par une gaine formée de façon typique par un polymère transparent à haut poids moléculaire, disposé de manière à fournir un milieu intercalé présentant un indice de réfraction faible entre le dispositif de montage et la fibre. La partie de la fibre destinée à contacter la solution de la substance

à analyser ou de l'échantillon devant être analysé ne compor-

te aucune gaine de ce type. De façon idéale, si l'indice de réfraction de la gaine est le même que l'indice de réfraction de l'échantillon, une excitation maximale peut être appliquée à l'échantillon. Malheureusement l'indice de réfraction de la

plupart des gaines pouvant être obtenues se situe entre envi-

ron 1,40 et 1,43 et un tel indice limite l'ouverture numéri-

que maximum à une valeur nettement inférieure à celle que l'on

pourrait obtenir dans le cas o l'on utiliserait une gaine pos-

sédant un indice de réfraction inférieur.

La profondeur de la zone évanescente tend à augmen-

ter et la sensibilité du système augmente également lorsque l'ouverture numérique de la fibre augmente. Par conséquent il

est préférable que l'ouverture numérique du système soit ren-

due maximale. Jusqu'alors le fait de vouloir rendre maximale cette ouverture était limité par les inconvénients mentionnés ci-dessus, imposés par le dispositif de fixation de la fibre

au niveau ou à proximité de son extrémité proximale (c'est-

à-dire par rapport au rayonnement d'excitation d'entrée). C'est

pourquoi un but de la présente invention est de fournir un sys-

tème perfectionné d'analyse utilisant un système à fibres op-

tiques, qui possède une ouverture numérique améliorée et par

conséquent une sensibilité accrue. Un autre but de la présen-

te invention consiste à fournir un tel système qui permette une adaptation directe à l'ouverture numérique de la fibre dans un échantillon fluide, et de fournir un tel système, dans lequel l'ouverture numérique du système est rendue maximale,

c'est-à-dire est essentiellement aussi grande que cela est au-

torisé par l'indice de réfraction de la fibre de l'échantil-

lon de fluide en contact avec cette dernière.

Les buts indiqués précédemment ainsi que d'autres buts de la présente invention sont atteints simplement grâce au fait que l'on fixe la fibre au niveau ou au voisinage de son extrémité distale et qu'on la dispose à l'intérieur d'une

enceinte, en la maintenant distante de cette dernière, de sor-

te que le seul matériau en contact en n'importe quel endroit avec la fibre est l'échantillon. Une extrémité de l'enceinte est recouverte par un premier coude comportant une ouverture

hors de laquelle la fibre fait saillie sans contacter le cou-

de, des moyens étant prévus pour l'introduction d'un écoule-

ment de fluide à travers le coude et dans l'espace interca-

laire entre l'enceinte et la fibre. La fluorescence est de pré-

férence collectée par la même extrémité de la fibre, que celle dans laquelle le rayonnement d'excitation a été injecté, de sorte--quedes pertes-lumineuses introduites par les moyens de

fixation au niveau de l'extrémité distale peuvent être négli-

gées en rapport avec ce qui concerne la mesure de la fluores-

cence, ce qui permet un choix maximum de procédés et de maté-

riaux pour la fixation de la fibre.

D'autres buts de la présente invention sont en par-

tie évidentes et apparaîtront en partie dans la suite de la

description.

De façon correspondante, l'invention porte sur l'ap-

pareil présentant la construction, la combinaison d'éléments

et l'agencement de pièces, et sur le procédé incluant les dif-

férentes phases opératoires et la relation et l'ordre d'une

ou de plusieurs de telles phases opératoires les unes par rap-

port aux autres, l'ensemble étant représenté à titre d'exem-

ple dans la description détaillée qui va suivre.

Pour une compréhension plus complète de la nature

et des buts de la présente invention, on se référera à la des-

cription détaillée qui va suivre, prise en référence aux des-

sins annexes, sur lesquels des-chiffres identiques sur les dif-

férents dessins sont utilisés pour désigner des pièces iden-

tiques, et parmi lesquels:

- la figure 1 représente, selon une coupe transver-

sale longitudinale idéalisée et à plus grande échelle, un dis-

positif d'analyse incluant un système & fibres optiques et met-

tant en oeuvre les principes de la présente invention; - la figure 2 est une vue en élévation de bout du dispositif d'analyse de la figure 1; - la figure 3 représente, sous la forme d'une coupe

transversale longitudinale partielle idéalisée et à plus gran-

de échelle, un autre dispositif d'analyse comportant un systè-

me à fibre optique et mettant en oeuvre les principes de la présente invention;

- la figure 4 est une vue en coupe transversale par-

tielle montrant une autre version du dispositif d'analyse con-

forme à la présente invention; - la figure 5 est une coupe transversale mntrant une autre forme de la présente invention; et

- la figure 6 représente une autre forme d'un sys-

tème d'analyse mettant en oeuvre les principes de la présente invention.

En se référant aux figures 1 et 2, on y voit repré-

senté un appareil 20 indiqué à titre d'exemple pour l'analyse d'un échantillon de fluide, lequel appareil met en oeuvre les principes de la présente invention. L'appareil 20 comporte une

fibre optique 22, une enceinte allongée creuse 24 et des mo-

yens de fixation 26, et est semblable à de nombreux égards au

système représenté dans le brevet US 4 447 546 mentionné pré-

cédemment.

La figure 22 est un corps allongé s'étendant depuis

son extrémité proximale ou face d'entrée 28 jusqu'à une extré-

mité distale ou terminale 30, la fibre 22 possédant de prefé-

rence une section transversale essentiellement circulaire.

Au niveau de la face 28, la surface de la fibre est, de façon - 8

typique, plane, est disposée perpendiculairement à l'axe lon-

gitudinal de la fibre et est de préférence extrêmement polie

afin de réduire au minimum toute imperfection ou défaut de sur-

face qui tendrait à réaliser une diffusion du rayonnement d'excitation incident. Sinon, la face 28 de la fibre peut être réalisée avec d'autres formes optiques désirées de manière à servir par exemple de surface optique d'amplification ou d'adaptation.

Dans une forme de réalisation préférée, dans laquel-

le la fluorescence provoquée dans la surface de la fibre par

le rayonnement d'excitation projeté dans la fibre, est collec-

tée ou observée au niveau de l'extrémité proximale de la fibre, au niveau de laquelle le rayonnement d'excitation

est injecté, il est souhaitable d'empêcher un rayonnement pa-

rasite de revenir à l'intérieur de la fibre depuis la face 30 en direction de la face 28. Par conséquent la face 20 peut

être agencée de manière à refouler vers l'extérieur la lumiè-

re qui tombe sur elle de l'intérieur, mais est de préférence

recouverte par un matériau fournissant une adaptation de l'in-

dice de réfraction du milieu entourant la face 30, un tel ma-

tériau étant à la fois non fluorescent et absorbant en ce qui

concerne le rayonnement d'excitation. De façon typique une ré-

sine époxy chargée de noir de carbone assume une telle fonc-

tion. La fibre 22 est apte à transmettre sur sa longueur,

par suite de multiples réflexions totales internes, le rayon-

nement d'excitation optique pénétrant par sa face d'entrée 28,

à l'intérieur d'un angle conique d'incidence (B) qui est es-

sentiellement symétrique par rapport à l'axe de la fibre dé-

finie précédemment, comme cela est bien connu par les spécia-

listes de la technique des fibres optiques, par la relation

(1). La fibre 22 peut être réalisée avec un matériaufaisantpar-

tie d'un très grand nombre de matériaux essentiellement homo-

gènes, optiquement transparents pour le rayonnement d'excita-

tion, par exemple des matériaux vitreux tels que le verre, des

matériaux cristallins tels que le quartz, le saphir, et ana-

logues; des polymères synthétiques tels que des polyoléfines, des polypropylènes et analogues,etestde préférence extrêmement

rigide. Lorsque la fibre 22 doit être utilisée dans des ana-

lyses de fluide comme cela sera décrit ci-après, l'indice de réfraction (no) du matériau constituant la fibre 22 doit être

supérieur à nl, l'indice de réfraction du fluide qui est ana-

lysé. Ce dernier indice est de façon typique égal à environ

1,3 pour une solution aqueuse. Pour un appareil d'analyse im-

munologique, la fibre 22 peut être d'une longueur aussi cour-

te que 5 mm et posséder de façon typique un diamètre se si-

tuant dans la gamme allant d'environ 1 mm à quelques centai-

nes de microns, étant entendu cependant qu'une telle longueur et un tel diamètre sont simplement indiqués à titre d'exemple

et n'ont pas de caractère limitatif. La combinaison de la lon-

gueur, du diamètre et du module d'élasticité de la fibre doit être choisie de manière que cette dernière soit suffisamment courte et/ou rigide pour être auto-portante selon un mode en porte-à-faux.

Dans une forme de réalisation donnée à titre d'exem-

ple, il est envisagé que la partie active de la surface de la fibre soit définie par les dimensions d'une région active, dans laquelle l'analyse doit être exécutée. Pour activer la

surface de la partie active de la fibre 22, on traite de fa-

çon typique cette dernière de manière à appliquer un revête-

ment 32 tel que décrit de façon détaillée dans le brevet US

4 447 546, incorporé ici en référence.

L'enceinte 24 est un tube, qui est de préférence, mais non nécessairement transparent du point de vue optique et est formé en un matériau qui est relativement insoluble dans le fluide à analyser et ne réagit pas chimiquement avec ce dernier. De façon typique l'enceinte 24 est simplement un

tube de verre possédant un diamètre intérieur supérieur au dia-

mètre extérieur maximum de la fibre 22, et est de préférence

dimensionnée de manière à délimiter un volume prédéterminé en-

tourant au moins le revêtement activé 32 situé sur la fibre

22. Dans une forme de réalisation préférée, un tel espace in-

tercalaire entre la surface revêtue de la fibre 22 et la pa-

roi intérieure de l'enceinte 24 possède des dimensions capil-

laires.

Des moyens de fixation 26 sont représentés simple-

ment sous la forme d'un berceau 36, dont une partie 38 est ac-

couplée à et supporte l'enceinte 24 et dont une autre partie

est accouplée à et supporte un manchon 42, dans lequel l'ex-

trémité distale 30 de la fibre 22 est fixée fermement. Le ma-

tériau constituant le manchon 42 n'est pas important du point

de vue de l'optique, mais devrait être relativement non réac-

tif du point de vue chimique avec l'échantillon de fluide de-

vant être analysé. Dans la forme de réalisation des figures 1 et 2, on a représenté l'enceinte 24 et la fibre 22 à l'état

monté de sorte que les axes longitudinaux à la fois de l'en-

ceinte et de la fibre sont essentiellement horizontaux, la fi-

bre 20 étant par conséquent soutenue en porte-à-faux et s'éten-

dant à l'intérieur de l'enceinte 24, tandis qu'une extrémité 28 fait saillie à l'extérieur de cette enceinte, la fibre 22

étant maintenue distante de la surface intérieure de l'encein-

te 24. Dans cette forme de réalisation particulière, l'encein-

te 24 est ouverte à ses deux extrémités, ce qui permet l'in-

troduction ou le retrait du fluide au niveau de l'une ou l'au-

tre des extrémités.

Lors du fonctionnement de la forme de réalisation de la figure 1, le revêtement 32 de la fibre 22 est formé par n'importe quel réactif faisant partie d'un certain nombre de réactifs d'activation (comme par exemple un constituant d'un

complexe anticorps-antigène qui porte une marque fluores-

* cente) et est essentiellement soumis aux mêmes procédures que celles décrites dans le brevet US 4 747 546. De façon abrégée, on remplit l'espace intercalaire 44 entre l'enceinte 24 et la

fibre 22, comme par exemple à l'aide d'une seringue hypoder-

mique, avec un échantillon liquide du matériau devant être ana-

lysé, l'échantillon étant maintenu dans l'espace intercalaire

44 au moyen des surfaces en forme de ménisques formées au ni-

veau des extrémités opposées de l'enceinte 24. Bien que, dans

une variante de la forme de réalisation de la figure 1, l'ex-

trémité de l'enceinte 24 au voisinage du manchon 20 puisse être fermée par-dessus ce dernierelle laisserait uniquement

l'extrémité opposée de l'enceinte 24 ouverte, et l'espace in-

tercalaire 44 ne pourrait pas être rempli et vidé de façon com-

mode. Dans les deux cas, on laisse incuber l'échantillon dans

l'espace intercalaire 44 comme cela est désiré afin de permet-

tre au matériau, qui est analysé dans l'échantillon de fluide, de diffuser et de réagir avec le revêtement 32 de manière à

former le complexe marqué. L'appareil est accouplé à un fluo-

rimètre 43 de sorte que la face d'entrée 28 est éclairée par

un rayonnement, qui de façon typique est apte à exciter ou pro-

voquer une fluorescence dans le revêtement 32 au moyen d'une onde évanescente accompagnant la transmission du rayonnement

dans la fibre. La fluorescence provoquée dans le complexe mar-

qué au niveau du revêtement 32 revient ensuite par effet de tunnel à l'intérieur de la fibre, en provenance du matériau

excité et ressort par la face 28, de manière à être lue à l'ai-

de du fluorimètre 43.

Le présent appareil permet d'équiper un appareil d'analyse à fibre optique, d'une ouverture numérique aussi

grande que ce que l'on peut obtenir sur la base des limita-

tions imposées par l'indice de réfraction de l'échantillon et par l'indice de la fibre, dans la mesure o il n'existe aucune réduction de l'ouverture numérique par suite d'un contact,

d'une fixation intercalaire ou d'un matériau formant gaine en-

tre ou au niveau de l'extrémité proximale de la fibre et la

partie de la fibre, dans laquelle la fluorescence est excitée.

Etant donné que l'on peut partir d'une "barre" presque essen-

tiellement en verre plutôt que de fibres fines comme cela est décrit dans le brevet US 4 447 546, on n'est pas limité par

le type de verre que l'on peut utiliser, c'est-a-dire des ver-

res pour télécommunications, et l'on peut par conséquent uti-

liser des verres, des cristaux, des polymères et analogues pré-

sentant un indice de réfraction élevé, ce qui améliore de fa-

çon supplémentaire l'ouverture numérique maxinle que l'on peut obtenir au niveau de la partie de la fibre en contact avec l'échantillon. On notera que, bien que la forme de réalisation de la figure 1, dans laquelle les extrémités de l'enceinte sont

toutes deux ouvertes, peut être utilisée avec soit un échan-

tillon statique, soit un écoulementdel'échantillon, l'autre for-

me de réalisation, dans laquelle la partie de l'enceinte voi-

sine du manchon 42 est fermée, est utile essentiellement uni-

quement avec des échantillons statiques de fluide. De même,

bien que la forme de réalisation de la figure 1 ait été décri-

te comme comportant à la fois l'enceinte et la fibre dispo-

sées horizontalement, il est possible de les positionner ver-

ticalement, tout en se rappelant que la pression hydraulique créée de ce fait ne peut pas dépasser une force susceptible de vaincre la résistance du ménisque de support au niveau de

l'extrémité inférieure de l'enceinte.

En se référant maintenant à la forme de réalisation

représentée sur la figure 3, on voit un autre appareil d'ana-

lyse comportant une fibre 22, une enceinte 24 et un disposi-

tif de fixation 26. Comme la forme de réalisation de la figu-

re 1, le dispositif de fixation 26 de la figure 3 est accou-

plé à et supporte à la fois l'enceinte 24 et le manchon 42 si-

tué au voisinage ou au niveau de l'extrémité distale 30 de la

fibre 22 et est raccordé à ce manchon. Les extrémités de l'en-

ceinte 24 sont accouplées respectivement à des coudes 45 et 46 formés de façon typique par un tube pouvant être emmanché à chaud. Le coude 46 est muni d'une ouverture 48, & travers

laquelle s'étend l'extrémité proximale 28 de la fibre. Le cou-

de 45 est muni d'une ouverture 50 à travers laquelle s'étend

une partie de la fibre 22 voisine de l'extrémité distale 30.

Le manchon 42 maintient l'extrémité distale 30 de la fibre 22

de manière à supporter cette dernière dans une position en por-

te-à-faux et à maintenir la fibre espacée dans l'enceinte 24 et à travers des ouvertures 48 et 50 de sorte que la fibre ne

contacte pasple pourtour intérieur de l'une ou l'autre des ou-

vertures. Les ouvertures 48 et 50 possèdent de préférence des

dimensions inégales.

Il ressort à l'évidence que le fait de prévoir l'ou-

verture 50 élimine l'apparition de toute force latérale pro-

duite par des pressions exercées sur la fibre par les coudes, et également que l'ouverture 48 garantit que la partie de la

fibre s'étendant depuis le manchon 42 en direction de l'extré-

mité proximale 28 ne contacte aucun matériau autre que l'échan-

tillon de fluide. Ce dernier est présent sous la forme d'un écoulement se déplaçant en direction de l'extrémité distale 30, o l'ouverture la plus grande 50 entoure la fibre, en étant entraîné de préférence par un couple de pompes 52 et 54 accouplées respectivement aux coudes 45 et 46. La pompe 52 accouplée au coude 45 fonctionne de préférence à l'aspiration,

la pompe 54 fonctionnant à une pression positive, ce qui main- tient la pression à l'intérieur de l'enceinte 24, au moins au voisinage

des ouvertures, à un niveau atmosphérique ou proche du niveau atmosphérique de sorte que l'atmosphère ambiante n'est pas refoulée dans l'ouverture 48 ou que le liquide de l'échantillon n'est pas refoulé hors de l'une ou l'autre des ouvertures. Afin de garantir que l'air est introduit dans la

ligne d'évacuation définie par le coude 45 plutôt que l'échan-

tillon ne soit refoulé vers l'extérieur (en se rappelant que l'air aspiré est seulement véhiculé jusqu'à la pompe 52 sans traverser l'enceinte), le débit de la pompe aspirante 52 est

de préférence réglé à une valeur légèrement supérieure au dé-

bit réglé par la pompe de refoulement 54.

Il est fortement souahitable que le jeu entre la fibre 22 et les pourtours intérieurs des ouvertures 48 et 50 possèdent la dimension d'un capillaire.Ceci garantit que, même lorsqu'il est soumis à la pression requise pour obtenir un écoulement à travers l'espace intercalaire 44, le fluide de l'échantillon ne peut pas sortir par les ouvertures 48 et 50, en raison de la tension superficielle du ménisque formé dans

la zone de ce faible jeu autour des fibres.

Une variante de la forme de réalisation de la fi-

gure 3 est représentée sur la figure 4, sur laquelle le cou-

de 45 est accouplé à et sert de dispositif de fixation pour le support du manchon 42, et des moyens de fixation 26 sont

utilisés pour soutenir directement uniquement l'enceinte 24.

Etant donné que le coude 45 lui-même sert à supporter la fi-

bre, aucune ouverture n'est prévue dans le coude à proximité

de l'extrémité distale de la fibre. Dans un tel cas, l'écou-

lement de fluide doit être dirigé à travers l'enceinte en di-

rection de l'ouverture 48, à nouveau pour empêcher l'air d'être

entraîné par inadvertance à travers l'ouverture et ne pertur-

be l'écoulement de l'échantillon sur la fibre enduite.

Une autre variante de la présente invention est

représentée sur la figure 5, sur laquelle la fibre 22 est sup-

portée en console par le manchon 42, à travers l'ouverture 50

formée dans le coude 45. Le manchon 42 est supporté, à l'ex-

térieur du coude 45, par des moyens de support 26. Contraire-

ment à la forme de réalisation de la figure 4, la structure de la figure 5 inclut un seul coude, l'extrémité opposée de l'enceinte 24 étant ouverte de sorte que le fluide introduit

sous une pression positive dans le coude 45 traverse l'encein-

te et sort par l'extrémité ouverte de cette dernière. Comme dans les autres formes de réalisation, si l'on conserve les dimensions capillaires ou voisines pour l'espace intercalaire 44 et si la pression appliquée au fluide de l'échantillon est réduite au point que le fluide n'est plus projeté à travers l'espace intercalaire 44, le ménisque formé sur l'extrémité ouverte de l'enceinte 24 par le fluide maintient ce dernier dans l'espace intercalaire et permet d'effectuer des mesures sur ce fluide. Par conséquent la forme de réalisation de la figure 5 présente l'avantage de ne pas nécessiter un couple de pompes et peut être aisément utilisé avec un écoulement de

fluide essentiellement constant, un écoulement de fluide pul-

sé ou un échantillon de fluide essentiellement statique dans

l'espace intercalaire.

Eventuellement, lorsque les débits délivrés par les

deux pompes utilisées dans les formes de réalisation des fi-

gures 3 et 4 sont différents, une bulle d'air peut être refou-

lée dans le coude comportant l'ouverture ia plus large, et une telle bulle peut, lorsqu'elle passe à côté ou le long de la fibre, appliquer une vibration indésirable à l'extrémité non

supportée de la fibre ou l'amener à avoir un déplacement trans-

versal approximativement périodique. Ce problème est éliminé

par la structure représentée sur la figure 6, qui est sembla-

ble à celle de la figure 5 hormis sur un point. Un point si-

tué sur un bord de l'extrémité ouverte 60 de l'enceinte 24 est

en contact avec un point situé sur un bord de l'extrémité ou-

verte 62 du type capillaire 64, les axes respectifs du tube

capillaire 64 et de l'enceinte 24 étant essentiellement per-

pendiculaires l'un à l'autre. Etant donné que le bord des ex-

trémités ouvertes 62 et 60 du tube capillaire 64 et de l'en-

ceinte 24 sont respectivement perpendiculaires aux axes lon-

gitudinaux du tube et de l'enceinte, les bords des extrémités

ouvertes 62 et 60 sont par conséquent également perpendiculai-

res l'un à l'autre. Il est évident que l'extrémité ouverte 60

de l'enceinte 24 constituent une ouverture possédant des di-

mensions plus importantes que l'ouverture 50. C'est pourquoi,

lorsqu'un écoulement d'un fluide placé sous une pression po-

sitive est appliqué à l'enceinte par la pompe 54 et qu'une as-

piration est produite par la pompe 52, le liquiderefoui1harsde l'extrémité ouverte 60 est entrainé dans le capillaire 64 par action capillaire et est retiré, ainsi qu'un écoulement d'air

simultané, par la pompe 52. Aucune bulle formée lors du pro-

cessus ne contacte la fibre 22.

Etant donné que certaines modifications peuvent être

apportées à l'appareil ci-dessus sans sortir du cadre de l'in-

vention ici décrite, on estime que tout élément contenu dans

la description ci-dessus ou représenté sur les dessins anne-

xés doit être interprété comme illustratif et non dans un sens limitatif.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1. Appareil pour analyser un échantillon de fluide, comportant un substrat allongé (22) réalisant une réflexion interne totale et apte a transmettre un rayonnement pouvant fournir une onde évanescente permettant d'exciter une fluores- cence dans un matériau fluorescent (32) disposé au moins sur

une partie de la surface dudit substrat, ce dernier étant éga-

lement apte à transmettre ladite fluorescence, des moyens

allongés (24) qui sont espacés de ladite surface dudit subs-

trat (22) de manière à définir une enceinte allongée creuse entourant ladite surface, et des moyens (26) accouplés à une extrémité dudit substrat de manière à fixer ledit substrat

dans une position en porte-à-faux à l'intérieur de ladite en-

ceinte, caractérisé en ce que:

- une extrémité de ladite enceinte (24) est recou-

verte par un premier coude (46) comportant une ouverture (48), à travers laquelle ledit substrat fait saillie sans contacter ledit premier coude, et

- ledit appareil comporte des moyens (54) pour in-

troduire un écoulement de fluide à l'intérieur dudit premier coude (46) et dans l'espace intercalaire (44) présent entre

ladite enceinte et ledit substrat.

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (52, 54) permettant de régler

le débit dudit écoulement de fluide.

3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé

en ce que lesdits moyens (52, 54) servant à régler ledit dé-

bit comprennent des moyens de pompage du fluide.

4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé

en ce que ledit substrat (22) est une fibre optique et que la-

dite enceinte (24) est un tube disposé coaxialement par rap-

port à ladite fibre en l'entourant et en en étant distant, et

que l'extrémité non supportée de ladite fibre (22) fait sail-

lie à travers l'ouverture (48).

5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé

en ce que le jeu entre ladite fibre et ladite ouverture possè-

de des dimensions capillaires.

6. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'extrémité opposée (60) dudit tube est ouverte et ladite fibre (22) fait saillie à travers cette ouverture.

7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé

en ce qu'il comporte un second tube (64) comportant une extré-

mité ouverte (62), les bords desdites extrémités ouvertes (60,

62) étant essentiellement perpendiculairEs l'un à l'autre, tan-

dis qu'ils sont en contact réciproque au niveau d'un point si-

tué sur chacun d'eux.

8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé

en ce qu'il comporte des moyens (52) pour appliquer une aspi-

ration au second tube (64) afin d'entraîner le fluide hors de

l'extrémité ouverte de ce tube.

9. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité soutenue dudit substrat fait saillie à

travers ladite ouverture.

10. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un second coude (45) recouvrant l'autre extrémité de ladite enceinte (24) et comportant une ouverture

(50), à travers laquelle ledit substrat fait saillie sans con-

tacter le second coude.

11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que les ouvertures respectives (48, 50) desdits premier

et second coudes (46, 45) possèdent des tailles inégales.

12. Appareil selon la revendication 11, caractérisé

en ce que les jeux entre ladite fibre (22) et lesdites ouver-

tures (48, 50) possèdent les dimensions d'un capillaire.

13. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte des premiers moyens (54) de pompage du

fluide accouplés audit premier coude (46) ou des seconds mo-

yens (52) de pompage du fluide accouplés audit second coude

(45), lesdits premiers moyens de pompage (54) pouvant être ac-

tionnés afin d'envoyer ledit fluide sous une pression positi-

ve au coude respectif (46), tandis que lesdits seconds moyens

de pompage (52) appliquent une inspiration audit second cou-

de (45), l'ouverture située dans ledit second coude étant

d'une taille supérieure à l'ouverture située dans ledit pre-

mier coude.

14. Appareil pour analyser un échantillon de fluide, comportant un substrat allongé (22) réalisant une réflexion interne totale et apte à transmettre un rayonnement pouvant

fournir une onde évanescente permettant d'exciter une fluores-

cence dans un matériau fluorescent (32) disposé au moins sur

une partie de la surface dudit substrat, ce dernier étant éga-

lement apte à transmettre ladite fluorescence, des moyens

allongés (24) qui sont espacés de ladite surface dudit subs-

trat (22) de manière à définir une enceinte allongée creuse entourant ladite surface, et des moyens (26) accouplés à une extrémité dudit substrat de manière à fixer ledit substrat

dans une position en porte-à-faux à l'intérieur de ladite en-

ceinte, caractérisé en ce que ladite enceinte (24) est recou-

verte au moins, au niveau de l'une de ses extrémités, par un capot (45, 46) comportant une ouverture, à travers laquelle l'autre extrémité dudit substrat (22) s'étend sans contacter

ledit capot, le jeu entre ledit substrat et le pourtour inté-

rieur de ladite ouverture présentant des dimensions capillai-

res.