FR3102851A1

FR3102851A1 - Dispositif de mesure d'une quantite de materiau superparamagnetique et utilisation d’un tel dispositif

Info

Publication number: FR3102851A1
Application number: FR1912272A
Authority: FR
Inventors: Lionel Cima
Original assignee: Individual
Current assignee: Atware Fr
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2021-05-07
Anticipated expiration: 2039-10-31
Also published as: WO2021084169A1; EP4052057A1; US20240036125A1; FR3102851B1

Abstract

L’invention porte sur un dispositif de mesure (10) d'une quantité de matériau superparamagnétique, le dispositif comprenant une paire de bobines de mesure (P1) et une paire de bobines de compensation (P2), les bobines d’une paire (P1, P2) étant identiques entre elles et disposées, dans le dispositif, symétriquement par rapport à un plan de référence. Le dispositif comprend également au moins un générateur d'un courant continu (GDC), un générateur basse fréquence (GBF), et un générateur haute fréquence (GHF), les générateurs (GDC, GBF, GHF) étant couplés aux première et deuxième paires (P1, P2) pour injecter dans chacune des bobines (P1A, P1B, P2A, P2B) un courant ayant une composante continue, une composante haute fréquence et basse fréquence de telle sorte que les champs magnétiques générés par les bobines d’une même paire soient identiques. Le dispositif comprend également détecteur d'une composante d’une tension électrique établie à une fréquence de mélange combinaison linéaire de la première et de la deuxième fréquence. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 2

Description

DISPOSITIF DE MESURE D'UNE QUANTITE DE MATERIAU SUPERPARAMAGNETIQUE ET UTILISATION D’UN TEL DISPOSITIF

DOMAINE DE L’INVENTION

La présente invention concerne un dispositif de mesure d'une quantité de matériau superparamagnétique. Elle concerne également l’utilisation d’un tel dispositif notamment pour procéder à une mesure différentielle de quantités de matériau superparamagnétique.

ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION

Les matériaux superparamagnétiques ont la particularité de présenter un cycle magnétique B(H) non linéaire lorsque le champ magnétique d'excitation H varie sur une plage suffisamment étendue. B désigne l'induction magnétique dans le matériau provoqué par ce champ H. Elles présentent également l’avantage de ne pas avoir de rémanence, c’est-à-dire que B(0)=0.

Ces matériaux peuvent se présenter sous la forme de particules de dimensions nanométriques (c’est-à-dire dont le grand diamètre est compris entre quelques nanomètres et quelques dizaines de nm), par exemple des nanoparticules de Fe, de Ni ou de Co ou d’autres mélanges. Ces nanoparticules peuvent être incorporées à l’aide d’un liant dans des microbilles magnétiques de dimensions micrométriques.

De nombreuses applications tirent profit des caractéristiques linéaires et/ou non linéaires de telles microbilles magnétiques. C'est notamment le cas dans le domaine du dosage immunologique.

Ainsi le document US2009243603 divulgue un dispositif de mesure d'une quantité de matériau superparamagnétique (désigné plus simplement « masse magnétique » dans la suite de cette description). Cette masse est celle des nanoparticules comprises dans les microbilles conjuguées à un analyte d'un échantillon liquide. La solution liquide est disposée sur un milieu d’analyse formé par exemple d'une bandelette de matériaux poreux comme cela est bien connu en soi dans le domaine.

Le dispositif de mesure proposé par ce document est formé de quatre bobines planaires disposées en pont de mesure sur un support de circuit imprimé (« Printed Circuit Board » ou PCB selon le terme anglo-saxon du métier). Une bobine de mesure est ainsi reliée en série avec une bobine de référence pour former une première branche du pont. Les deux autres bobines également reliées entre elles en série forment une branche de compensation, disposée en parallèle à la première branche.

Une zone de test de la bandelette de matériaux comprenant les microbilles magnétiques est disposée au droit de la bobine de mesure. Un signal haute fréquence est injecté dans le pont de mesure et le champ magnétique produit par la bobine de mesure utilisé pour aimanter les particules magnétiques. Celles-ci interagissent avec la bobine de mesure pour modifier le champ magnétique et donc indirectement son inductance. Cette modification peut être mesurée par l’intermédiaire d’une tension prélevée entre deux points de mesure, la tension présentant la même haute fréquence que celle du signal injecté, afin d’estimer la masse magnétique présente dans la zone de mesure.

Le dispositif de mesure proposé par ce document est avantageux en ce qu’il permet d’estimer la différence des masses magnétiques respectivement disposées au niveau de la bobine de mesure et au niveau de la bobine de référence. En disposant convenablement la bandelette formant le milieu d’analyse au droit de la bobine de mesure et au droit de la bobine de référence, on peut estimer la différence des masses magnétiques respectivement disposées dans les deux zones de la bandelette. On peut de la sorte mesurer la différence entre la masse magnétique présente dans une zone de mesure de la bandelette et la masse magnétique résiduelle présente en dehors de cette zone, dans une zone dite de migration non spécifique de la bandelette.

On note toutefois que le dispositif de mesure proposé par ce document est particulièrement peu précis en environnement réel. En effet, il est très sensible à des perturbations extérieures et aux instabilités de sa source d’excitation ; ainsi sa limite de détection n’est pas très satisfaisante dans ces conditions. Il met en œuvre des microbilles comportant des particules superparamagnétiques mais il n’exploite pas les caractéristiques non linéaires de ces particules.

Le document EP3314248 exploite quant à lui les propriétés non-linéaires superparamagnétiques des particules, par exemple incorporées dans des microbilles, pour fournir une mesure de la masse magnétique de ces particules beaucoup plus fiable. Ce dispositif de mesure comporte quatre bobines, dont une bobine de mesure dans laquelle la quantité de matériau à mesurer est placée.

Les quatre bobines sont disposées électriquement en séries et sont identiques les unes aux autres. Les bobines sont traversées par des courants à haute fréquence (HF), à basse fréquence (BF) et continue (DC) selon une configuration bien précise visant à développer un champ magnétique différent dans chacune des bobines. On expose le matériau superparamagnétique à un champ magnétique haute et basse fréquences et, du fait du comportement non linéaire du matériau, la réponse à cette excitation contient des composantes à des fréquences qui sont des combinaisons linéaires des fréquences d'excitation. Le document prévoit de procéder à la mesure d’une composante de tension de mesure à une fréquence correspondant à la fréquence HF - BF et/ou HF + BF. Cette composante devient proportionnelle à la quantité de matériau superparamagnétique disposée dans la bobine de mesure lorsque l’on applique en plus une composante continue. Cette quantité s’inverse lorsque l’on inverse la composante continue, ce qui permet d’améliorer le rapport signal sur bruit de la mesure lorsque l’on réalise une séquence d’excitation avec plusieurs valeurs de composante continue (en général à valeur moyenne nulle).

La mesure fournie par ce dispositif est particulièrement sensible notamment lorsque la mesure et reproduite pour une pluralité de courants continus différent les uns des autres comme cela est détaillé dans le document EP3314248.

Toutefois, ce dispositif de mesure ne permet pas de mesurer un différentiel de masses magnétiques entre deux zones de mesure. En effet, la topologie « en série » des bobines et le choix de conception visant à former un champ magnétique différent dans chacune de ces bobines conduisent systématiquement à additionner les masses magnétiques qui seraient disposées dans les bobines, quel que soit le couple de bobines considéré. De plus des couplages magnétiques entre des bobines proches se forment par addition et/ou soustraction des champs, ce qui dissymétrise les champs résultants et conduit à des sensibilités de bobines bien différentes entre elles. Pour éviter de créer des « zones mortes » entre ou dans les bobines, on est tenu d’éloigner physiquement les bobines les unes des autres, ou bien d’utiliser la topologie symétrique telle que décrite dans le document EP3314248, ce qui renforce l’impossibilité de réalisation d’un dispositif différentiel compact.

OBJET DE L’INVENTION

Un but de l’invention est de proposer un dispositif de mesure remédiant au moins en partie aux inconvénients précités. Elle vise notamment à fournir un dispositif de mesure permettant de fournir une mesure fiable, et différentielle, de masses magnétiques respectivement disposées en deux zones différentes d’un milieu d’analyse.

BREVE DESCRIPTION DE L’INVENTION

En vue de la réalisation de ce but, l’objet de l’invention propose un dispositif de mesure d'une quantité de matériau superparamagnétique, le dispositif comprenant :
– une première branche comportant une première bobine et une deuxième bobine montées en série au niveau d'un premier point milieu et une deuxième branche, montée en parallèle avec la première branche, et comportant une troisième bobine et une quatrième bobine montées en série au niveau d'un second point milieu, la première bobine et la troisième bobine formant une paire de bobines de mesure, la deuxième bobine et la quatrième bobine formant une paire de bobines de compensation, les bobines d’une paire étant identiques entre elles, et les deux paires de bobines étant disposées, dans le dispositif, symétriquement par rapport à un plan de référence ;
- au moins un générateur d'un courant continu, d'un courant présentant une première fréquence, dit générateur basse fréquence, et d'un courant présentant une deuxième fréquence supérieure à la première, dit générateur haute fréquence, les générateurs étant couplés aux première et deuxième branches pour injecter dans chacune des bobines un courant présentant une composante continue, une composante présentant une première fréquence et une composante présentant une deuxième fréquence de telle sorte que les champs magnétiques générés par les bobines d’une même paire soit identiques;
– un détecteur d'une composante d’une tension électrique présente entre le point milieu de chaque branche, cette composante étant établie à une fréquence de mélange, combinaison linéaire de la première et de la deuxième fréquence.

Selon d’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l’invention, prises seules ou selon toute combinaison techniquement réalisable :

le au moins un générateur est constitué d'un bras de pont ;
les bobines sont constituées de pistes conductrices disposées sur un support plan isolant ;
les bobines sont disposées sur le support plan isolant le long d'une même ligne ;
les bobines sont disposées sur le support plan aux quatre coins d’un rectangle ;
les bobines sont constituées d’un enroulement d'un fil conducteur autour d’un cylindre central ;
les bobines d'une même paire sont disposées l'une au-dessus de l'autre, leurs cylindres centraux respectifs étant alignés ;
le dispositif de mesure comprend un blindage permettant d'immuniser au moins partiellement les bobines de champs électromagnétiques extérieurs ;
le dispositif de mesure comprend un réceptacle pour recevoir un milieu d'analyse ;
le réceptacle et les bobines sont agencés de sorte à disposer une zone de test du milieu d’analyse au niveau de la première bobine, une zone de migration du milieu d’analyse au niveau de la troisième bobine.

Selon un autre aspect, l’invention propose un procédé de mesure d’une quantité de matériau superparamagnétique disposée sur un milieu d’analyse, le procédé comprenant :
- une étape de placement visant à disposer le milieu d’analyse simultanément sur la première bobine et sur la troisième bobine de la paire de bobines de mesure d’un dispositif de mesure tel que décrit précédemment ;
- une étape de mesure visant à procéder à au moins une mesure de la différence des quantités de matériau respectivement disposé sur le milieu d’analyse au droit de la première bobine et au droit de la deuxième bobine.

Avantageusement, on déplace le milieu d’analyse relativement aux bobines de la paire de bobines de mesure et on répète l’étape de mesure pour fournir un défilé de mesures.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée de l’invention qui va suivre en référence aux figures annexées sur lesquelles :

La figure 1 représente une bandelette de test de l’état de la technique dans le domaine du dosage immunologique ;

La figure 2 représente un schéma de principe d’un dispositif de mesure conforme à l’invention ;

Les figures 3a et 3b représentent schématiquement deux modes de mise en œuvre d’un dispositif de mesure conforme à l’invention.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION

D’une manière générale, un dispositif conforme à la présente description est muni d'un réceptacle configuré pour recevoir une quantité de matériau superparamagnétique dont on souhaite estimer la masse. Comme cela est décrit dans le brevet européen EP3314248, cette estimation est obtenue en comparant un vecteur de mesures de la quantité de matériau à un vecteur de signature préétablie d'une quantité de référence de ce matériau.

Lorsque le dispositif est conçu pour une application dans le domaine de l'immunologie, le réceptacle est configuré pour recevoir un milieu d'analyse. Ce milieu d'analyse peut prendre la forme d'une colonne remplie d'un matériau poreux ou d'une bandelette de test formée également d’un tel matériau poreux, facilitant la migration par capillarité d'un échantillon liquide latéralement sur la bandelette.

Le dispositif de mesure de la présente description est plus particulièrement adapté à un tel milieu d’analyse se présentant sous la forme d'une bandelette de test.

On rappelle, en référence à la figure 1, que dans le domaine de l'immunologie, l'échantillon E susceptible de contenir un analyte A est mis en présence de microbilles magnétiques 2 comprenant des particules superparamagnétiques, ces microbilles magnétiques 2 étant fonctionnalisées pour se lier à l’analyte de l'échantillon. La bandelette 1 comprend une zone de test fonctionnalisée 1c pour retenir l’analyte A lié aux microbilles magnétiques. La partie 1b de la bandelette qui contribue à la migration de l’échantillon jusqu'à la zone de test 1c, et au-delà de cette zone, est généralement désignée par l’expression « zone de migration non spécifique ». Elle n'est pas destinée à retenir l'analyte A ou les autres éléments contenus dans l'échantillon, mais des résidus de ces éléments peuvent néanmoins être présents (et notamment des microbilles magnétiques 2 liées ou non à l’analyte). On a ainsi représenté dans l’encart de la figure 1, la quantité de microbilles magnétiques 2 (en ordonnées et en unité arbiraires) répartie le long de la bandelette (en abscisse). On observe un pic de quantité au niveau de la zone de test 1c, et un gradient le long de la zone de migration 1b, dans le sens de l’écoulement de l’échantillon liquide E. Pour estimer au mieux la quantité d’analyte présente dans l'échantillon, ou pour détecter sa présence, il est donc avantageux de mesurer la différence des masses magnétiques respectivement présentes dans la zone de test 1c et dans la zone de migration 1b.

Un dispositif conforme à la présente description permet la réalisation d'une telle mesure différentielle. Ainsi, et en référence à la figure 2, un tel dispositif 10 comprend quatre bobines agencées de la manière suivante : dans une première branche, une première bobine P1A et une deuxième bobine P2A sont montées en série au niveau d'un premier point milieu M1. Dans une deuxième branche, montée en parallèle avec la première branche, une troisième bobine P1B et une quatrième bobine P2B sont montées en série au niveau d'un second point milieu M2. La première bobine P1A et la troisième bobine P1B forment une paire de bobines de mesure P1, la deuxième bobine P2A et la quatrième bobine P2B forment une paire de bobines de compensation P2.

Les bobines d’une paire P1, P2 sont identiques entre elles. Et les deux paires de bobines P1, P2 sont identiques entre elles et disposées, dans le dispositif 1, symétriquement par rapport à un plan de référence. De la sorte, on s’assure que les composantes haute fréquence des champs générés par chacune des paires de bobines (qui sont de signes opposés, comme cela sera présenté en détail dans la suite de cet exposé) préservent leurs intensités et leurs oppositions, malgré le couplage magnétique qui peut s’opérer entre les deux paires.

De manière avantageuse, et comme cela sera rendu évident dans la suite de cet exposé, le réceptacle du milieu de mesure est disposé au droit de (ou dans) la paire de bobines de mesure P1. C’est-à-dire que lorsque le milieu d’analyse est placé dans ou sur le réceptacle, il est directement exposé aux champs magnétiques générés par la bobine de mesure P1A et par la bobine de référence P1B

Le dispositif de mesure 10 est également muni d’au moins un générateur associé aux différentes bobines de manière à injecter des courants dans le montage qui vient d'être décrit. Plus spécifiquement, le dispositif de mesure 10 comprend :

un générateur GDC de courant continu IDC, c'est-à-dire générant un courant continu IDC quasi statique et en tout état de cause de fréquence inférieure à 100 Hz ;
un générateur GBF de courant basse fréquence IBF dont la fréquence (la première fréquence BF) est typiquement comprise entre 100Hz et 10 kHz ;
un générateur GHF de courant haute fréquence IHF dont la fréquence (la deuxième fréquence HF) est typiquement comprise entre 10 kilohertz et 1 MHz.

De préférence, le rapport de fréquence entre chacun de ces générateurs est supérieur à 10 afin de bien séparer fréquentiellement les courants les uns des autres. Le spectre des signaux de courant fournis par ces générateurs peut être composé d'une simple raie ou couvrir une bande plus complète, notamment dans les intervalles respectifs cités ci-dessus.

Ces générateurs peuvent être mis en œuvre par un ou une pluralité de bras de pont, commandé par un signal en modulation de largeur d'impulsion, qui permet de sélectivement commuter une charge RLC entre une tension d'alimentation et une masse pour former le courant dont les propriétés d’intensité et de fréquence sont contrôlées. Ces générateurs sont notamment ceux décrits dans le document d'art antérieur EP3314248.

Les générateurs GDC, GBF, GHF sont couplés aux première et deuxième branches pour injecter dans chacune des bobines P1A, P1B, P2A, P2B un courant ayant une composante continue, une composante présentant une première fréquence BF et une composante présentant une deuxième fréquence HF de telle sorte que les champs magnétiques générés par les bobines d’une même paire P1, P2 soit identiques. Plus précisément, les champs magnétiques produits par la première bobine P1A et la troisième bobine P1B sont identiques entre eux et les champs magnétiques produits par la deuxième bobine P2A à la quatrième bobine P2B sont identiques entre eux.

Les bobines de chaque paire P1, P2 étant identiques entre elles, cette condition revient à poser que les courants traversant respectivement les bobines d’une même paire sont également identiques entre eux.

On peut ainsi prévoir, selon une première configuration, que le courant traversant les bobines P1A, P1B de la première paire P1 soit égal à IDC + IBF + IHF et que le courant traversant les bobines P2A, P2B de la deuxième paire P2 soit égal à IDC + IBF - IHF.

Dans une seconde configuration, le courant traversant les bobines P1A, P1B de la première paire P1 est égal à IDC + IBF + IHF et le courant traversant les bobines de la deuxième paire P2 est égal à IDC – IBF + IHF.

Dans une autre configuration encore le courant traversant les bobines P1A, P1B de la première paire P1 est égal à IDC + IBF + IHF et le courant traversant les bobines de la deuxième paire P2 est égal à -IDC + IBF + IHF. Bien d'autres configurations sont bien entendu possibles qui permettent de respecter la condition selon laquelle les champs magnétiques produits par les bobines de chaque paire P1, P2 sont identiques.

Combinée à l'exigence de symétrie par rapport à un plan de référence exposée antérieurement, cette configuration rend possible la mesure d'une différence de masse magnétique.

La figure 2 représente ainsi un dispositif de mesure 10 pour lequel les générateurs GDC, GBF, GHF sont reliés aux bobines conformément à la première configuration présentée ci-dessus.

Le générateur GDC de courant continu IDC et le générateur GBF de courant basse fréquence IBF sont ainsi configurés pour injecter un courant circulant dans chaque branche, et successivement dans les bobines de la première et de la deuxième paire P1, P2. On a prévu, dans le montage représenté, deux générateurs GDC de courant continu IDC et deux générateurs GBF de courant basse fréquence IBF, sélectivement actionnés selon que l’on souhaite générer un courant circulant dans un sens des branches (+IDC, +IBF) ou que l’on souhaite générer un courant circulant dans l’autre sens des branches (-IDC, -IBF).

Le générateur GHF de courant haute fréquence IHF injecte quant à lui, par l'intermédiaire d'une inductance de mode commun T, un courant au niveau des points milieux M1, M2 des deux branches. On vérifie bien sur la figure 2 l'égalité de courant circulant dans les bobines de la paire de bobines de mesure et de la paire de bobines de compensation. Comme cela est également représenté sur la figure 2, on peut également prévoir des capacités de découplage C2 entre le générateur GHF haute fréquence et le reste du circuit.

Le dispositif de mesure 10 comprend enfin un détecteur de tension D (une force électromotrice) entre deux bornes de mesures ici respectivement disposées aux points milieux M1, M2 des branches. Le détecteur de tension D relève une composante de tension à une fréquence de mélange. La fréquence de mélange est une combinaison linéaire de la première fréquence BF et de la deuxième fréquence HF. Par « combinaison linéaire » on entend la combinaison de ces fréquences avec des coefficients entiers, fixes et non nuls. La fréquence de mélange peut ainsi correspondre, à titre d’exemple, à la fréquence HF-BF et/ou à la fréquence HF+BF.

Le détecteur D peut notamment être celui décrit en détail dans le document EP3314248. Il comprend par exemple un amplificateur différentiel A placé entre les 2 bornes de l’inductance de mode commun T, permettant de récupérer la tension présente entre les deux bornes de mesure et au moins un démodulateur De du signal amplifié pour en extraire la composante à la fréquence de mélange. Le signal fourni en sortie du détecteur D forme la mesure fournie par le dispositif 10.

Lorsqu'une quantité de matériau superparamagnétique est mise au regard d’une bobine de la paire de mesure P1 tel que cela sera décrit en détail ultérieurement, le comportement non linéaire de ce matériau lorsqu'il est soumis à un champ haute et basse fréquence suffisamment intense, induit des composantes aux fréquences de mélange. L'amplitude de ces composantes est proportionnelle à la quantité de matériaux mis en regard de la bobine à l’origine du champ. Lorsque deux quantités de matériau superparamagnétique sont mises respectivement en regard de la bobine de mesure et de la bobine de référence, ces quantités affectent les tensions qui se développent aux points milieux de la même manière, si bien que la tension prélevée entre ces deux points de mesure, après traitement par le détecteur D, représente bien la différence de quantités de matériaux.

Avantageusement, les quatre bobines sont disposées dans un boîtier du dispositif de mesure 10 formant blindage par un effet de transformation d’une spire de court-circuit (le blindage agit comme une spire en court-circuit). On immunise ainsi les bobines des champs électromagnétiques extérieurs autour de la fréquence HF, qui pourraient perturber la mesure. Le fait de placer les 4 bobines dans ce même blindage permet d’éliminer les champs externes sans pour autant atténuer les champs d’excitation HF : en effet, les champs HF des 2 paires s’annulent d’eux-mêmes et ne sont pas affectés par la spire de court-circuit.

Les principes qui viennent d'être exposés peuvent être mis en œuvre selon différents modes.

Ainsi, et selon un premier mode de mise en œuvre dit « planaire », les bobines sont constituées par des pistes conductrices disposées sur un support plan isolant (tel qu'un support de circuits imprimés). Ce support peut être multicouche et incorporer notamment des spires de blindage en complément ou en remplacement du boîtier de blindage évoqué précédemment.

Comme cela est schématisé sur la figure 3a, les bobines peuvent être disposées sur le support plan P le long d'une même ligne ou aux quatre coins d'un rectangle, tout en satisfaisant l'exigence de symétrie par rapport à un plan de référence PR comme cela a été imposé précédemment.

Pour procéder à une mesure d’un milieu d'analyse (qui peut se présenter sous la forme d'une bandelette de test), on dispose au cours d’une étape de placement, le milieu d’analyse simultanément sur la première bobine P1A et sur la troisième bobine P1B de la paire de bobines de mesure P1. Plus précisément, on cherche à placer la zone de test 1c de la bandelette de test au droit de la première bobine P1A de la paire de mesure P1 et à placer simultanément la zone de migration 1b de la bandelette au droit de la troisième bobine P1B. Cette disposition du milieu d’analyse peut être guidée par le positionnement du réceptacle. On pourrait toutefois prévoir une configuration inverse, sans affecter le fonctionnement général du dispositif de mesure.

Pour faciliter le bon positionnement du milieu d’analyse, on pourra agencer les bobines de la paire de mesure P1 sur le support pour que la distance les séparant soit compatible avec la configuration choisie de la bandelette de test. On s'assurera notamment que les dimensions des bobines correspondent suffisamment aux dimensions des différentes zones du milieu d'analyse de sorte que la mesure ne soit pas perturbée par la présence de masses magnétiques disposées sur les zones adjacentes aux zones de test et de migration.

Selon un autre mode de mise en œuvre, dit « volumique », représenté sur la figure 3b, les bobines du dispositif de mesure 10 sont constituées d’un enroulement d'un fil conducteur sur un cylindre central. Ce cylindre central peut être creux, notamment pour les bobines constituant la paire de mesure P1, de manière à pouvoir y placer le milieu d’analyse.

Les bobines d'une même paire sont disposées l'une au-dessus de l'autre en alignant leurs cylindres entre eux. Les 2 paires sont placées parallèlement entre elle et on respecte de la sorte l’impératif de symétrie par rapport à un plan de référence PR.

Dans ce mode de mise en œuvre, le milieu d'analyse est destiné à être disposé au cœur des bobines, dans les cylindres creux de la première bobine P1A et/ou de la troisième bobine P1B. Plus précisément, on peut chercher à disposer la zone de test 1c d’une bandelette de test formant le milieu d'analyse dans le cylindre central de la première bobine P1A et la zone de migration 1b de la bandelette de test dans le cylindre central de la troisième bobine P1B. Une configuration inverse est naturellement possible.

Les mêmes précautions que celles évoquées dans le mode planaire sont à prendre quant à la géométrie et à l'emplacement des bobines vis-à-vis de la configuration choisie de la bandelette de test.

Les principes de mesure exploitant le dispositif 10 qui vient d’être présenté sont identiques à ceux proposés dans le document EP3314248, et par souci de concision on évite de le décrire ici en détail. Après avoir convenablement placé le milieu d’analyse vis-à-vis de la paire de bobines de mesure comme cela a été montré ci-dessus, on reproduit une pluralité de mesure de la masse magnétique à estimer, ces mesures étant indexées par des valeurs de courant continu IDC distinctes. Ces mesures sont alors combinées pour former un vecteur de mesures. Ce vecteur de mesures est lui-même combiné à un vecteur de signature d'une masse magnétique étalon comme cela a été précisé dans la partie introductive de cette demande pour estimer la masse de la quantité de matière superparamagnétique. Cette combinaison peut notamment mettre en œuvre un produit scalaire des deux vecteurs.

Comme on l’a vu, et contrairement au procédé de mesure décrit dans le document d’art antérieur, le dispositif 10 peut permettre après l’étape de placement du milieu d’analyse dans le réceptacle, de réaliser une étape de mesure visant à procéder à au moins une mesure de la différence des quantités de matériau respectivement disposé sur le milieu d’analyse au droit de la première bobine P1A et au droit de la deuxième bobine P1B.

Ce principe peut être exploité selon un mode mis en œuvre particulièrement avantageux du procédé de mesure selon laquelle on fait défiler le milieu de mesure dans le réceptacle, c’est-à-dire au droit des bobines de la paire de mesure P1 ou dans les cylindres creux de ces bobines. Ce mode de mise en œuvre prévoit de procéder à une mesure (et plus précisément à procéder à l'acquisition d'un vecteur de mesures pour différentes valeurs du courant continu IDC) en une pluralité de position du milieu d'analyse. Il peut par exemple s'agir, lorsque ce milieu prend la forme d'une bandelette de test, de faire défiler cette bande (la « scanner ») au-dessus des bobines ou à l’intérieur de celles-ci selon le mode de mise en œuvre « planaire » ou « volumique » choisi.

A titre d’exemple, on peut positionner au cours d’une première mesure la zone de test 1c de la bandelette au centre ou au droit de la première bobine P1A, puis faire défiler cette bandelette de sorte à positionner la zone de test 1c, en vue d’une seconde mesure, au centre ou au droit de la troisième bobine P1B.

La première mesure différentielle va correspondre à la masse magnétique au niveau de la zone de test 1c (au niveau de la première bobine P1A) soustraite de la masse magnétique « de bruit de fond » présente dans la zone de migration 1b (au niveau de la troisième bobine P2A).

La seconde mesure différentielle va correspondre à une masse magnétique « de bruit de fond » présente dans la zone de migration 1b disposée de l’autre côté de la zone de test 1c (maintenant au niveau de la première bobine P1A) soustraite de la masse magnétique présente dans la zone de test 1c (maintenant au niveau de la troisième bobine P1B).

En additionnant ces deux mesures, et en les moyennant, on dispose d’une mesure bien plus précise de la masse magnétique présente dans la zone de test 1c.

On peut généraliser ce principe en répétant les mesures au cours du défilement de la bandelette de test.

Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de mise en œuvre décrits et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications.

Claims

Dispositif de mesure (10) d'une quantité de matériau superparamagnétique, le dispositif comprenant :
– une première branche comportant une première bobine (P1A) et une deuxième bobine (P2A) montées en série au niveau d'un premier point milieu (M1) et une deuxième branche, montée en parallèle avec la première branche, et comportant une troisième bobine (P1B) et une quatrième bobine montées en série (P2B) au niveau d'un second point milieu (M2), la première bobine (P1A) et la troisième bobine (P1B) formant une paire de bobines de mesure (P1), la deuxième bobine (P2A) et la quatrième bobine (P2B) formant une paire de bobines de compensation (P2), les bobines d’une paire (P1, P2) étant identiques entre elles, et les deux paires de bobines (P1, P2) étant disposées, dans le dispositif, symétriquement par rapport à un plan de référence ;
- au moins un générateur d'un courant continu (GDC), d'un courant présentant une première fréquence (BF), dit générateur basse fréquence (GBF), et d'un courant présentant une deuxième fréquence (HF) supérieure à la première fréquence (BF), dit générateur haute fréquence (GHF), les générateurs (GDC, GBF, GHF) étant couplés aux première et deuxième branches pour injecter dans chacune des bobines (P1A, P1B, P2A, P2B) un courant présentant une composante continue, une composante présentant une première fréquence (BF) et une composante présentant une deuxième fréquence (HF) de telle sorte que les champs magnétiques générés par les bobines d’une même paire soit identiques;
– un détecteur (D) d'une composante d’une tension électrique présente entre le point milieu (M1, M2) de chaque branche, cette composante étant établie à une fréquence de mélange, combinaison linéaire de la première et de la deuxième fréquence.
Dispositif de mesure (10) selon la revendication précédente dans lequel le au moins un générateur (GDC, GBF, GHF) est constitué d'un bras de pont.
Dispositif de mesure (10) selon l’une des revendications précédentes dans lequel les bobines (P1A, P1B, P2A, P2B) sont constituées de pistes conductrices disposées sur un support plan isolant.
Dispositif de mesure (10) selon la revendication précédente dans lequel les bobines (P1A, P1B, P2A, P2B) sont disposées sur le support plan isolant le long d'une même ligne.
Dispositif de mesure (10) selon la revendication 3 dans lequel les bobines (P1A, P1B, P2A, P2B) sont disposées sur le support plan aux quatre coins d’un rectangle.
Dispositif de mesure (10) selon l’une des revendications 1 à 2 dans lequel les bobines (P1A, P1B, P2A, P2B) sont constituées d’un enroulement d'un fil conducteur autour d’un cylindre central.
Dispositif de mesure (10) selon la revendication précédente dans lequel les bobines (P1A, P1B ; P2A, P2B) d'une même paire (P1, P2) sont disposées l'une au-dessus de l'autre, leurs cylindres centraux respectifs étant alignés.
Dispositif de mesure (10) selon l’une des revendications précédentes comprenant un blindage permettant d'immuniser au moins partiellement les bobines (P1A, P1B ; P2A, P2B) de champs électromagnétiques extérieurs.
Dispositif de mesure (10) selon l’une des revendications précédentes comprenant un réceptacle pour recevoir un milieu d'analyse.
Dispositif de mesure (10) selon la revendication précédente dans lequel le réceptacle et les bobines (P1A, P1B ; P2A, P2B) sont agencés de sorte à disposer une zone de test (1c) du milieu d’analyse au niveau de la première bobine (P1A), une zone de migration (1b) du milieu d’analyse au niveau de la troisième bobine (P1B).
Procédé de mesure d’une quantité de matériau superparamagnétique disposée sur un milieu d’analyse, le procédé comprenant :
- une étape de placement visant à disposer le milieu d’analyse simultanément sur la première bobine (P1A) et sur la troisième bobine (P1B) de la paire de bobines de mesure (P1) d’un dispositif de mesure (10) conforme à l’une des revendications précédentes ;
- une étape de mesure visant à procéder à au moins une mesure de la différence des quantités de matériau respectivement disposé sur le milieu d’analyse au droit de la première bobine (P1A) et au droit de la deuxième bobine (P1B).
Procédé de mesure selon la revendication précédente, dans lequel, itérativement, on déplace le milieu d’analyse relativement aux bobines (P1A, P1B) de la paire de bobines de mesure (P1) et on répète l’étape de mesure pour fournir un défilé de mesures.