WO2001079828A1 - Dispositif et procede de determination de caracteristiques d'une biomasse - Google Patents

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Frédéric OSSART
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G01N33/487—Physical analysis of biological material of liquid biological material
    • G01N33/48707—Physical analysis of biological material of liquid biological material by electrical means
    • G01N33/48735—Investigating suspensions of cells, e.g. measuring microbe concentration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/30—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/46—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of cellular or enzymatic activity or functionality, e.g. cell viability

Definitions

  • the present invention relates to a device for determining characteristics of a biomass, that is to say of all media composed of biological cells. It also relates to a process implemented in this device.
  • a real-time estimation of biomass characteristics is essential for optimal control of the fermentation processes used in the food, pharmaceutical, chemical and biotechnology industries.
  • a presentation of the general principle of real-time estimation of a biomass one can usefully refer to the article "Dielectric permittivity of microbial suspensions at radio frequencies: a novel method for the real-time estimation of microbial bio ass "- from CM. Harris et al., Published in the journal “Enzyme Microb. technol. , vol.9, March 1987.
  • the document EP0281602 discloses equipment for determining the biomass> comprising spaced apart electrodes intended to be placed in the medium in electrical contact therewith; and means for generating a capacity dependent signal between the electrodes, at a predetermined frequency or in a predetermined frequency range between 0.1 MHz and 10 MHz.
  • These electrodes comprise a first pair of electrodes for injecting current into the medium surrounding a second, pair of current electrodes, and are arranged in a probe including amplification means and connected to an electronic conditioner.
  • This conditioner comprises means for applying an alternating voltage, at the predetermined frequency, between the current electrodes, means for providing a current signal indicative of the instantaneous current in the current electrode circuit, means for providing a voltage signal indicative of the instantaneous voltage across the voltage electrodes; and means for determining the relationship between the value of the voltage signal and the value of a quadrature component of the current signal, or vice versa, for providing a capacitance dependent signal.
  • this signal is also necessarily dependent on the frequency of the alternating voltage applied to the voltage electrodes, which implies keeping this frequency constant during a measurement sequence.
  • the object of the invention is to propose a device for determining the electrical characteristics of a biomass, which makes it possible to directly obtain a signal representative of the capacity independently of the excitation frequency of the electrodes. Furthermore, another object of the invention is to provide a device for determining electrical characteristics, which is provided with a passive measurement probe devoid of electronic amplification means.
  • a device for determining characteristics of a biomass comprising: a probe intended to be applied to a medium containing biological cells, said probe comprising means for injecting a current into said medium, means for reading the voltage applied to said medium, and means for measuring the injected current,
  • a conditioner comprising means for supplying an electrically isolated alternating voltage to be applied to said current injection means, and means for processing signals representative respectively of the current injected into said medium and of the voltage detected by the means for raising the voltage, so as to deliver signals respectively for measuring the capacity and the conductance of said medium.
  • the processing means comprise: a zero method measurement bridge arranged to process an image signal of the injected current and an image signal of the detected voltage applied respectively to a reference branch and to two opposition branches , and means for automatically controlling this bridge from the conductance measurement signal.
  • the measurement bridge by zero method is arranged downstream of circuits delivering image signals respectively of the injected current and of the voltage across the impedance to be measured. Isolation problems are thus solved because this arrangement allows mounting in a floating bridge and prior amplification of the measurement signals delivered by the probe.
  • the measurement bridge comprises: - A reference branch including a reference resistance to which the image signal of the injected current is applied, a first opposition branch including an adjustable opposition resistance and a second opposition branch including an adjustable opposition capacitor on which the image signal of the detected voltage is applied, and amplifier means having their input connected to said reference and opposition branches and delivering a zero measurement signal.
  • the conditioner further comprises a first modulator inserted between the output of the means for delivering the voltage image signal and the first opposing branch, this first modulator being controlled by the conductance measurement signal so that the zero measurement signal is substantially no.
  • the probe comprises four wires connecting the current injection means and the voltage raising means to four terminals of connection means with the conditioner, and two additional wires respectively connecting the terminals of a resistor measuring current disposed inside said probe at two other terminals of said connection means.
  • the current injection means comprise two intensity electrodes for injecting current into the medium and the voltage sensing means include two voltage electrodes for sensing the voltage applied to the medium.
  • the current measurement resistor is then inserted between one of the current injection electrodes and one of the probe wires is connected via the connection means to a floating mass of the conditioner.
  • the probe further preferably includes a compensating resistor inserted between a lead of the probe and the other current injection electrode.
  • the current injection means and the voltage raising means are produced in the form of a pair of measurement electrodes comprising a first measurement electrode connected to both a first and a second lead of the probe and a second measurement electrode connected to both a third and a fourth lead of the probe.
  • the current measurement resistor may be inserted between the second measurement electrode and one of the probe wires connected via the means for connection to a floating mass of the conditioner, and the probe may further comprise a compensation resistance inserted between the first measurement electrode and a probe wire.
  • the current measurement resistor is preferably placed near the electrodes of the probe.
  • This particular arrangement of the measurement probe has the advantage that this probe can be entirely passive and not include an amplifier, unlike the probe described in the document.
  • EP0281602 which includes amplification electronics. It then becomes possible to design probes of very small diameter, for example with a diameter of 12 mm.
  • the conditioner of the device according to the invention can be easily controlled by replacing the measurement probe with a passive standard consisting of a resistance and a capacity.
  • the electrodes are arranged on a flat support at the end of a cylindrical body of the probe, and arranged substantially parallel to each other.
  • the electrodes can also consist of concentric annular elements, or else be deposited on a tubular body or on a substantially flat body.
  • the automatic control means can be arranged to control the bridge from the capacity measurement signal.
  • the conditioner then further comprises a second modulator inserted between the output of the means for delivering the voltage image signal and the opposition capacitor, said second modulator being controlled by the capacitance measurement signal so that the zero measurement signal is substantially zero.
  • the processing means further comprise, at the output of the measurement bridge, respectively a first and a second channel each comprising synchronous detection means and first integrators respectively delivering the signals capacity measurement and conductance, these synchronous detection means being controlled by the output signal of the oscillator means.
  • the probe includes only passive components and is removably connected to the conditioner.
  • the conditioner further comprises first and second differential amplifiers electrically connected to the probe and designed to deliver the current signal and the voltage signal respectively.
  • active probes including one or more active components of the conditioner.
  • a method for determining the characteristics of a biomass, implemented in the device according to the invention comprising an injection of an alternating current at predetermined frequency into a medium containing biological cells, by means of current injection, - a measurement of the current injected into said medium, a measurement of the voltage across the terminals of voltage raising means disposed near the current injection electrodes, and a processing of image signals respectively of the current injected into said medium and of the detected voltage, so as to deliver signals respectively for measuring the capacity and the conductance of said medium.
  • This method is characterized in that the processing of the current and voltage signals includes a zero method implementing a measurement bridge comprising on the one hand a reference branch on which the image signal of the current is applied, and on the other hand, two opposing branches on which the image signal of the tension is applied, these opposing branches respectively comprising an adjustable resistive component and an adjustable capacitive component, and this measurement bridge being automated to deliver a capacitance measurement signal and a medium conductance measurement signal.
  • the measurement of the resistance and the capacity of the medium is determined by a method of zero, starting from the action which it is necessary to do to cancel the real part and the imaginary part of l image of current flowing through biomass.
  • this measurement method it is not necessarily necessary to control the amplitude of the voltage across the emitting electrodes, unlike the measurement method described in document EP0281602 for which it is imperative to keep the amplitude constant over the receiving electrodes.
  • FIG. 1 The implementation of a zero method measurement has many advantages, among which the fact that the capacity measurement is direct and does not depend on the frequency.
  • the capacitance measurement is not very sensitive to harmonics and provides very good resolution.
  • the opposition is carried out by processing a voltage signal taken from the terminals of the voltage measurement electrodes, via a reference resistor and an opposition capacitor. This opposition is made just at the output of differential measurement amplifiers providing respectively a voltage signal and a current signal, and the amplitude of the opposition is automatically controlled by means of modulators.
  • FIG. 1 is a diagram of a particular embodiment of a capacitive measurement device according to the invention, equipped with an immersion probe;
  • Figure 2 is a diagram of part of the capacitive measurement device of Figure 1;
  • Figure 3 is a sectional view of a first embodiment of a probe fitted to a capacitive measuring device according to the invention, of the type with four electrodes;
  • FIG. 4 illustrates an alternative embodiment for determining the capacity in a capacitive measurement device according to the invention;
  • FIG. 5 illustrates a first embodiment of a non-intrusive probe equipping a capacitive measurement device according to the invention, of the flat-end type;
  • FIG. 6 illustrates a second embodiment of a non-intrusive probe fitted to a capacitive measurement device according to the invention, of the annular type
  • - Figure 7 illustrates a particular embodiment of a probe fitted to a capacitive measurement device according to the invention, of the tubular type
  • - Figure 8 illustrates another particular embodiment of a probe fitted to a capacitive measurement device according to the invention, in which electrodes are deposited on a flat support
  • FIG. 9 is a sectional view of a second embodiment of a probe fitted to a capacitive measurement device according to the invention, of the type with two electrodes.
  • the device 1 comprises a measurement probe S and an electronic conditioner 10 to which this probe is connected.
  • the conditioner 10 is included in a shielded enclosure 100 respectively connected to the ground of said conditioner.
  • the probe S is included in an enclosure 120 which is not necessarily shielded, the medium in which the electrodes are immersed ensuring a shielding function.
  • the measurement probe S comprises two current injection electrodes E1, E4 between which are arranged two voltage measurement electrodes E2, E3. These electrodes E1-E4 are connected, respectively via connection wires FI, F2, F3, F6 within the probe S, to an electrical connector CS for connection to the conditioner.
  • the measurement probe S further comprises two current measurement wires F4, F5 connected to the terminals of a measurement resistor 116 inserted between the current injection electrode E4 and the connection wire F6.
  • a resistor 117 providing an electronic balancing function, is inserted between the current injection electrode El and the connecting wire FI.
  • These connecting wires F1-F6 and the two resistors 116, 117 are for example arranged, with reference to FIG. 3, in a cylindrical enclosure 31 comprising at its free end a tip 34 supporting the four electrodes E1-E4 and at its other end a cylindrical base 32 having a threaded inner surface intended to receive a connector 33 designed to be coupled with the measurement connector CP of the conditioner 10.
  • connection FE1-FE2 is connected to a first annular electrode El 'while the connection FE3-FE4 is connected to a second electrode E2' annular concentric with the first electrode El 'and surrounded by it, these two electrodes El', E2 'being arranged on the flat end of the probe S'.
  • Other geometries and probe structures can also be envisaged to equip a capacitive measurement device according to the invention, as illustrated in FIGS. 5 to 8.
  • a flat-ended probe 5 comprising at a first end of a tubular part 53 a flat support 52 comprising two emitting electrodes 50.1, 50.4 and two receiving electrodes 50.2 and 50.3, and at its second end a connector 51.
  • These four electrodes are substantially parallel to the support plane of the flat end and substantially parallel to each other.
  • This flat tip probe 5 can be used as a non-intrusive probe.
  • a capacitive measuring device can also be equipped with an annular geometry probe 6 comprising at a first planar end 62 of a tubular part 63 four concentric electrodes and at its second end a connector 61, with reference to the FIG. 6.
  • These four concentric electrodes comprise two emitting electrodes 60.1, 60.4 and two receiving electrodes 60.2, 60.3 included between the two aforementioned emitting electrodes.
  • This type of probe can also be used as a non-intrusive probe.
  • a tubular type probe 7 can be provided comprising a tubular piece 73 on which two emitting electrodes 70.1, 70.4 and two electrodes 70.2, 70.3 are deposited, with reference to FIG. 7.
  • the connections electrical between the emitting and receiving electrodes and the connector 71 of the probe 7 are arranged inside the tubular part 73.
  • the two emitting electrodes 80.1, 80.4 and the two receiving electrodes 80.2, 80.4 surrounded by the two emitting electrodes, are arranged substantially parallel to each other and are electrically connected to the connector 81 by connecting tracks (not shown) included in the flat support 83.
  • the probe geometries of the flat end, annular, tubular type or with a flat support which have just been described may equally concern probes with four electrodes or with two electrodes.
  • the conditioner 10 comprises a first measurement connector CP cooperating with the connector CS of the probe S and a second interface connector CI.
  • the measurement connector CS comprising a first contact PI, intended to be electrically connected via the measurement connector CS to a first current injection electrode El, is connected to the output of an isolation transformer 113 which is itself connected at the output of an oscillator circuit 112 receiving a control signal F via the interface connector CI, this oscillator being at frequency controlled by current from outside the conditioner, with constant amplitude at output.
  • a second contact P2 of the measurement connector -CP intended to be electrically connected to one of the voltage measurement electrodes E2, is connected to the positive input of a voltage measurement circuit 13, while a third contact P3 , designed to be electrically connected to the other voltage measurement electrode E3, is connected to the negative input of said voltage measurement circuit 13.
  • a fourth contact P4, intended to be electrically connected to the second current injection electrode E4, is connected to the positive input of a current measurement circuit, while a fifth contact P5, provided to be electrically connected to a terminal of the measurement resistor 116, is connected to the negative input of the current measurement circuit 14.
  • the voltage measurement circuit 13 and the current measurement circuit 14, produced in the form of high-impedance differential amplifiers, are arranged to respectively deliver a signal V representative of the voltage actually present between the current injection electrodes .and a signal I representative of the current actually injected into the fermentation medium, these voltage and current signals V, I respectively being applied to the input of a circuit for determining electrical characteristics 200.
  • the conditioner 10 further comprises a power supply module 130, a temperature probe 115 making it possible to correct any thermal drifts of the electronics contained in the conditioner, and a circuit 20 for electrolytic cleaning of the electrode electrodes of the probe.
  • the conditioner 10 is included in a shielding enclosure 100 connected to the ground of the supply circuit 130 which also constitutes the ground of all of the components of the conditioner with the exception of the secondary winding of the isolation transformer 113.
  • the cleaning circuit 20 comprises, with reference to FIG. 2, a first group 12 of switching diodes disposed between the output of the isolation transformer 113 through a decoupling capacitor 211 and the negative input of the differential amplifier. measure of voltage 13, a second group 11 of switching diodes disposed between the positive input of the differential voltage amplifier 13 and the positive input of the differential current measurement amplifier 14, and a cleaning control circuit 114 including an injection path of a cleaning current I + net through a first limiting resistor 216 and a return path of a stream of cleaning R n and through a second limiting resistor 214 and an inverting amplifier 215 , these two injection and return paths being connected to a cleaning control line N activated from outside the conditioner 100.
  • Each group of switching diodes 11, 12 comprises a first set of two diodes connected in head to tail in series with a second set of two diodes connected in head to tail, the connection terminal between the first and the second set of diodes being connected to the cleaning control circuit 114, while each other terminal of said first and second cleaning assemblies is connected to the measurement contacts of the conditioner 100.
  • the switching diodes of the two groups 11, 12 are arranged so as to let through only the direct current used for the electrolytic cleaning of the electrodes of the probe.
  • the circuit 200 for determining the electrical characteristics of the biomass comprises a device 150 designed to carry out a zero method, this bridge comprising a reference branch on which the current signal I is applied through a first reference resistor Ri corresponding to a reference in phase of 0 degree, and two opposing branches on which are respectively applied, on the one hand, the output of a first modulator 15 receiving as inputs the voltage signal V and an output signal G representative of the resistive component of the biomass impedance, and on the other hand, the output of a second modulator 16 receiving as inputs the voltage signal V and the representative output signal of component C.
  • the output of the first modulator 15 is connected to a terminal of an opposition resistance Ro corresponding to a reference in phase of 0 degrees.
  • the output of the second modulator 16 is connected to a terminal of an opposition capacitor of capacitance Co corresponding to a reference in phase of 90 degrees.
  • the connecting node of the first and second branches of the measurement bridge 150 is connected at the input of an amplifier 17 provided for the measurement of zero and the output of which is applied on the one hand to a first synchronous detector 18 through a phase shifter 90 degrees ( ⁇ / 2) and on the other hand to a second synchronous detector 19, these two synchronous detectors being controlled by the output of the oscillator 112 and having their respective outputs connected to integrator circuits 110, 111 provided for delivering respectively the output signals C, G representative of the capacity and the conductance of the medium. These output signals C, G are applied respectively to control the first and the second modulators 15, 16 of the measurement bridge 150.
  • the control of the first modulator 15 is controlled so that the real part of the impedance is balanced between the reference branch and the opposing branches of the bridge having respective phase references of 0 degrees and 90 degrees. Balance is measured by amplifier 17 and is reached when its output voltage is zero.
  • the control of the second modulator 16 is controlled so that there is equilibrium of the imaginary part between the branches of the bridge. This equilibrium is reached when the output voltage of the amplifier 17 is also zero.
  • the impedances Ro, Co and RI respectively recreate the image of the impedances of the circuit of the probe S: Rx, Cx and the measurement resistance 116.
  • the phase shift circuit of ⁇ / 2 does not intervene in the measurement of the capacity, but is used as a phase corrector to stabilize the servo-control.
  • the circuit of determination 40 comprises a reference capacitance Co connected directly in parallel to a reference resistor Ro, the measurement of capacitance C being obtained directly at the output of the first synchronous detector 18.
  • a measuring device to provide a measurement of the level of salt such as sodium chloride in a slice of salmon or ham, with in particular the objective of determining the state of freshness of products offered for consumption.
  • a measuring device equipped with a probe of the type with two concentric electrodes made of platinum with an outside diameter of about 50 mm. The planar end of the probe, on which the two concentric electrodes are placed, is applied to the upper face of the wafer tested so that the two measurement electrodes come into contact with the biological medium.
  • the impedance measurement provided by the measuring device according to the invention can be correlated after calibration to a value of the level of salt in the flesh constituting the slice object of the measurement. This measurement must in practice be corrected by a measurement of the biomass or the quantity of flesh. It is also possible to use a measuring device according to the invention for measuring the characteristics of plants, in particular mushrooms.
  • the invention is not limited to the examples which have just been described and numerous modifications can be made to these examples without departing from the scope of the invention.
  • other geometric probe structures than that which has just been described can be envisaged.
  • the determination circuit may include other stages for processing the voltage and current signals without thereby departing from the scope of the present invention.

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Abstract

Dispositif pour déterminer des caractéristiques d'une biomasse, comprenant: une sonde (S, S') comprenant des électrodes, au nombre de deux ou de quatre, pour injecter un courant dans un milieu contenant des cellules biologiques et pour relever la tension appliquée à ce milieu, et une résistance de mesure du courant injecté, un conditionneur (10) comprenant un générateur de tension alternative (112) et un circuit (200) pour traiter des signaux de mesure de courant et de tension, de façon à délivrer des signaux (C, G) respectivement de mesure de la capacité et de la conductance du milieu. Le conditionneur (10) comprend un pont de mesure par méthode de zéro (150) commandé automatiquement pour délivrer les signaux (C, G) de mesure de capacité et de conductance du milieu. Utilisation notamment pour la caractérisation de milieux contenant des cellules biologiques, notamment pour le contrôle de processus de fermentation biologique.

Description

" Dispositif et procédé de détermination de caractéristiques d'une biomasse " DESCRIPTION La présente invention concerne un dispositif de détermination de caractéristiques d'une biomasse, c'est à dire de tous milieux composés de cellules biologiques . Elle vise également un procédé mis en œuvre dans ce dispositif .
Une estimation en temps réel des caractéristiques de la biomasse est essentielle pour le contrôle optimal des processus de fermentation utilisés dans les industries agro-alimentaires, pharmaceutiques, chimiques et dans les biotechnologies. Pour une présentation du principe général de l'estimation en temps réel d'une biomasse, on pourra utilement se référer à l'article « Dielectric permittivity of microbial suspensions at radio frequencies : a novel method for the real-time estimation of microbial bio ass » -de CM. Harris et al., paru dans la revue « Enzyme Microb . technol . , vol.9, Mars 1987. Le document EP0281602 divulgue un équipement pour déterminer la biomasse> comprenant des électrodes espacées mutuellement prévues pour être placées dans le milieu en contact électrique avec celui-ci; et des moyens pour générer un signal dépendant de la capacité entre les électrodes, à une fréquence prédéterminée ou dans une gamme de fréquence prédéterminée entre 0,1 MHz et 10 MHz.
Ces électrodes comportent une première paire d'électrodes d'injection de courant dans le milieu entourant une seconde, paire d'électrodes de courant, et sont disposées dans une sonde incluant des moyens d'amplification et reliée à un conditionneur électronique. Ce conditionneur comprend des moyens pour appliquer une tension alternative, à la fréquence prédéterminée, entre les électrodes de courant, des moyens pour fournir un signal de courant .indicatif du courant instantané dans le circuit d'électrode de courant, des moyens pour fournir un signal de tension indicatif de la tension instantanée aux bornes des électrodes de tension; et des moyens pour déterminer le rapport entre la valeur du signal de tension et la valeur d'une composante en quadrature du signal de courant, ou vice-versa, pour fournir un signal dépendant de la capacité. Or ce signal est nécessairement aussi dépendant de la fréquence de la tension alternative appliquée sur les électrodes de tension, ce qui implique de maintenir cette fréquence constante lors d'une séquence de mesure.
Le but de l'invention est de proposer un dispositif de détermination des caractéristiques électriques d'une biomasse, qui permette d'obtenir directement un signal représentatif de la capacité indépendamment de la fréquence d'excitation des électrodes. Par ailleurs, un autre but de l'invention est de procurer un dispositif de détermination de caractéristiques électriques, qui soit muni d'une sonde de mesure passive dépourvue de moyens d'amplification électronique.
Par ailleurs, il existe un besoin croissant pour des dispositifs de mesure permettant de déterminer l'état de fraîcheur et de conservation de produits alimentaires à base de cellules biologiques tels que des tranches de poisson ou de jambon, qui sont offerts à la consommation.
On atteint les objectifs précités avec un dispositif pour déterminer des caractéristiques d'une biomasse, comprenant : une sonde prévue pour être appliquée à un milieu contenant des cellules biologiques, ladite sonde comprenant des moyens pour injecter un courant dans ledit milieu, des moyens pour relever la tension appliquée audit milieu, et des moyens pour mesurer le courant injecté,
- un conditionneur comprenant des moyens pour fournir une tension alternative isolée galvaniquement à appliquer sur lesdits moyens d'injection de courant, et des moyens pour traiter des signaux représentatifs respectivement du courant injecté dans ledit milieu et de la tension relevée par les moyens de relèvement de tension, de façon à délivrer des signaux respectivement de mesure de la capacité et de la conductance dudit milieu.
Suivant l'invention, les moyens de traitement comprennent : un pont de mesure par méthode de zéro agencé pour traiter un signal image du courant injecté et un signal image de la tension relevée appliquée respectivement à une branche de référence et à deux branches d'opposition, et des moyens pour commander automatiquement ce pont à partir du signal de mesure de conductance. Contrairement aux dispositifs de mesure d'impédance de l'art antérieur mettant en œuvre un pont de mesure par méthode de zéro dans lequel on insère effectivement l'impédance à mesurer, dans le dispositif de mesure selon l'invention, le pont de mesure par méthode de zéro est disposé en aval de circuits délivrant des signaux images respectivement du courant injecté et de la tension aux bornes de l'impédance à mesurer. On résout ainsi des problèmes d'isolement car cet agencement permet un montage en pont flottant et une amplification préalable des signaux de mesure délivrés par la sonde.
Dans un mode particulier de réalisation, le pont de mesure comporte : - une branche de référence incluant une résistance de référence sur laquelle est appliqué le signal image du courant injecté, une première branche d' opposition incluant une résistance d'opposition réglable et une seconde branche d'opposition incluant un condensateur d' opposition réglable sur lesquelles est appliqué le signal image de la tension relevée, et des moyens amplificateurs ayant leur entrée reliée auxdites branches de référence et d'opposition et délivrant un signal de mesure de zéro.
Dans un dispositif selon l'invention comprenant en outre des moyens pour délivrer un signal image de la tension relevée par les moyens de relèvement de tension et des moyens pour délivrer un signal image du courant injecté par les moyens d'injection de courant, le conditionneur comprend en outre un premier modulateur inséré entre la sortie des moyens pour délivrer le signal image de tension et la première branche d'opposition, ce premier modulateur étant commandé par le signal de mesure de conductance de sorte que le signal de mesure de zéro est sensiblement nul.
Dans un mode particulier de réalisation, la sonde comprend quatre fils reliant les moyens d'injection de courant et les moyens de relèvement de tension à quatre bornes de moyens de connexion avec le conditionneur, et deux fils supplémentaires reliant respectivement les bornes d'une résistance de mesure de courant disposée à l'intérieur de ladite sonde à deux autres bornes desdits moyens de connexion.
Dans un premier mode de réalisation, les moyens d'injection de courant comprennent deux électrodes d'intensité pour injecter du courant dans le milieu et les moyens de relèvement de tension comprennent deux électrodes de tension pour relever la tension appliquée au milieu.
La résistance de mesure de courant est alors insérée entre l'une des électrodes d'injection de courant et l'un des fils de la sonde est relié via les moyens de connexion à une masse flottante du conditionneur. La sonde comprend en outre de préférence une résistance de compensation insérée entre un fil de la sonde et l'autre électrode d'injection de courant.
Dans un second mode de réalisation, les moyens d'injection de courant et les moyens de relèvement de tension sont réalisés sous la forme d'une paire d'électrodes de mesure comprenant une première électrode de mesure reliée à la fois à un premier et un second fils de la sonde et une seconde électrode de mesure reliée à la fois à un troisième et un quatrième fils de la sonde.
Ce mode de réalisation simplifié est envisageable lorsque les gammes de mesure et les précisions recherchées le permettent. La résistance de mesure de courant peut être insérée entre la seconde électrode de mesure et l'un des fils de la sonde relié via les moyens de connexion à une masse flottante du conditionneur, et la sonde peut en outre comprendre une résistance de compensation insérée entre la première électrode de mesure et un fil de la sonde .
Dans les deux modes de réalisation précités, la résistance de mesure de courant est de préférence disposée à proximité des électrodes de la sonde. Cet agencement particulier de la sonde de mesure présente comme avantage le fait que cette sonde peut être entièrement passive et ne pas inclure d'amplificateur, à la différence de la sonde décrite dans le document EP0281602 qui inclut une électronique d'amplification. Il devient alors possible de concevoir des sondes de très faible diamètre, par exemple d'un diamètre de 12 mm.
De plus, le conditionneur du dispositif selon l'invention peut être aisément contrôlé en remplaçant la sonde de mesure par un étalon passif constitué d'une résistance et d'une capacité.
Plusieurs géométries de sonde peuvent être envisagées dans le cadre de la présente invention, autant pour le mode de réalisation à quatre électrodes que pour le mode de réalisation à deux électrodes. Ainsi, on peut prévoir une sonde dans laquelle les électrodes sont disposées sur un support plan à l'extrémité d'un corps cylindrique de la sonde, et disposées sensiblement parallèles entre elles. Les électrodes peuvent également consister en des éléments annulaires concentriques, ou bien encore être déposées sur un corps tubulaire ou sur un corps sensiblement plat.
Les moyens de commande automatique peuvent être agencés pour commander le pont à partir du signal de mesure de capacité. Le conditionneur comprend alors en outre un second modulateur inséré entre la sortie des moyens pour délivrer le signal image de tension et le condensateur d'opposition, ledit second modulateur étant commandé par le signal de mesure de capacité de sorte que le signal de mesure de zéro est sensiblement nul .
Dans un mode pratique de réalisation du dispositif selon l'invention, les moyens de traitement comprennent en outre, en sortie du pont de mesure, respectivement un premier et un second canal comprenant chacun des moyens de détection synchrone et des premiers intégrateurs délivrant respectivement les signaux de mesure de capacité et de conductance, ces moyens de détection synchrone étant commandés par le signal de sortie des moyens oscillateurs. La sonde ne comprend que des composants passifs et est connectée de façon amovible au conditionneur. le conditionneur comprend en outre un premier et un second amplificateurs différentiels reliés électriquement à la sonde et prévus pour délivrer respectivement le signal de courant et le signal de tension.
Il est à noter que l'on peut également prévoir dans le cadre de la présente invention des sondes actives incluant un ou plusieurs composants actifs du conditionneur.
Suivant un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé pour déterminer des caractéristiques d'une biomasse, mis en œuvre dans le dispositif selon l'invention, comprenant une injection d'un courant alternatif à fréquence prédéterminée dans un milieu contenant des cellules biologiques, par des moyens d'injection de courant, - une mesure du courant injecté dans ledit milieu, une mesure de la tension aux bornes de moyens de relèvement de tension disposées à proximité des électrodes d'injection de courant, et un traitement des signaux images respectivement du courant injecté dans ledit milieu et de la tension relevée, de façon à délivrer des signaux respectivement de mesure de la capacité et de la conductance dudit milieu.
Ce procédé est caractérisé en ce que le traitement des signaux de courant et de tension inclut une méthode de zéro mettant en oeuvre un pont de mesure comprenant d'une part une branche de référence sur laquelle le signal image du courant est appliqué, et d'autre part, deux branches d'opposition sur lesquelles le signal image de la tension est appliqué, ces branches d'opposition comprenant respectivement une composante résistive réglable et une composante capacitive réglable, et ce pont de mesure étant automatisé pour délivrer un signal de mesure de capacité et un signal de mesure de conductance du milieu.
Ainsi, dans la présente invention, la mesure de la résistance et de la capacité du milieu est déterminée par une méthode de zéro, à partir de l'action qu'il est nécessaire de faire pour annuler la partie réelle et la partie imaginaire de l'image du courant passant à travers la biomasse. Avec ce procédé de mesure, il n'est pas nécessairement de contrôler l'amplitude de la tension aux bornes des électrodes émettrices, à la différence du procédé de mesure décrit dans le document EP0281602 pour lequel il est impératif de maintenir constante l'amplitude sur les électrodes réceptrices.
Pour un exposé du principe général de mesure d'impédance par méthode de zéro avec mise en œuvre de quatre électrodes, on pourra utilement se référer à l'article « Four-Electrode Null Techniques for Impédance measurement ith High resolution » de H. P. SCH AN et CD. FERRIS dans la publication « The Revie of Scientific Instruments », Volume 39, No 4, Avril 1968.
La mise en œuvre d'une mesure en méthode de zéro procure de nombreux avantages au nombre desquels le fait que la mesure de capacité est directe et ne dépend pas de la fréquence. De plus, la mesure de capacité est peu sensible aux harmoniques et procure une très bonne résolution . L'opposition est réalisée par traitement d'un signal de tension prélevé aux bornes des électrodes de mesure de tension, via une résistance de référence et un condensateur d'opposition. Cette opposition est effectuée juste à la sortie d'amplificateurs différentiels de mesure fournissant respectivement un signal de tension et un signal de courant, et l'amplitude de l'opposition est asservie automatiquement à l'aide de modulateurs. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après . Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs: la figure 1 est un schéma d'un exemple particulier de réalisation d'un dispositif de mesure capacitive selon l'invention, équipé d'une sonde en immersion; la figure 2 est un schéma d'une partie du dispositif de mesure capacitive de la figure 1 ; la figure 3 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation d'une sonde équipant un dispositif de mesure capacitive selon l'invention, du type à quatre électrodes ; la figure 4 illustre un mode de réalisation alternatif pour la détermination de la capacité dans un dispositif de mesure capacitive selon l'invention ; la figure 5 illustre un premier exemple de réalisation d'une sonde non intrusive équipant un dispositif de mesure capacitive selon l'invention, du type à bout plat ; la figure 6 illustre un second exemple de réalisation d'une sonde non intrusive équipant un dispositif de mesure capacitive selon l'invention, du type annulaire ; - la figure 7 illustre un exemple particulier de réalisation d'une sonde équipant un dispositif de mesure capacitive selon l'invention, du type tubulaire ; - la figure 8 illustre un autre exemple particulier de réalisation d'une sonde équipant un dispositif de mesure capacitive selon l'invention, dans laquelle des électrodes sont déposées sur un support plat ; et la figure 9 est une vue en coupe d'un second mode de réalisation d'une sonde équipant un dispositif de mesure capacitive selon l'invention, du type à deux électrodes. On va maintenant décrire, en référence à la figure 1, un exemple de réalisation d'un dispositif de détermination selon l'invention équipé d'une sonde à quatre électrodes.
Le dispositif 1 selon l'invention comprend une sonde de mesure S et un conditionneur électronique 10 auquel est reliée cette sonde. Le conditionneur 10 est inclus dans une enceinte blindée respectivement 100 reliée à la masse dudit conditionneur. La sonde S est incluse dans une enceinte 120 qui n'est pas nécessairement blindée, le milieu dans lequel les électrodes sont immergées assurant une fonction de blindage.
La sonde de mesure S comprend deux électrodes d'injection de courant El, E4 entre lesquelles sont disposées deux électrodes de mesure de tension E2, E3. Ces électrodes E1-E4 sont reliées, via respectivement des fils de liaison FI, F2, F3, F6 au sein de la sonde S, à un connecteur électrique CS de liaison au conditionneur.
La sonde de mesure S comprend en outre deux fils de mesure de courant F4, F5 reliées aux bornes d'une résistance de mesure 116 insérée entre l'électrode d'injection de courant E4 et le fil de liaison F6. Une résistance 117, assurant une fonction d'équilibrage électronique, est insérée entre l'électrode d'injection de courant El et le fil de liaison FI. Ces fils de liaison F1-F6 et les deux résistances 116, 117 sont par exemple disposées, en référence à la figure 3, dans une enceinte cylindrique 31 comprenant à son extrémité libre un embout 34 supportant les quatre électrodes E1-E4 et à son autre extrémité une embase cylindrique 32 comportant une surface intérieure filetée prévue pour recevoir un connecteur 33 conçu pour être accouplé avec le connecteur de mesure CP du conditionneur 10. Lorsque les gammes de mesure et les précisions recherchées le permettent, il est possible de simplifier l'extrémité d'une sonde équipant un dispositif de mesure capacitive selon l'invention, en n'utilisant que deux électrodes pour la mesure d'impédance, comme l'illustre la figure 9 dans laquelle des éléments communs à la figure 3 ont les mêmes références. Pour réaliser une sonde à deux électrodes S' de ce type, on peut par exemple reprendre le câblage complet d'une sonde à quatre électrodes telle que représentée en figure 3 en le modifiant de la façon suivante : le premier fil émetteur FEl est relié par un premier court-circuit 127 au premier fil récepteur FE2, tandis que le second fil émetteur FE4 est relié par un second court-circuit 126 au second fil récepteur FE3. La connexion FE1-FE2 est reliée à une première électrode annulaire El' tandis que la connexion FE3-FE4 est reliée à une seconde électrode E2' annulaire concentrique de la première électrode El' et entourée par celle-ci, ces deux électrodes El', E2' étant disposées sur l'extrémité plane de la sonde S' . D'autres géométries et structures de sondes peuvent aussi être envisagées pour équiper un dispositif de mesure capacitive selon l'invention, comme l'illustrent les figures 5 à 8. Ainsi, on peut prévoir, en référence à la figure 5, une sonde à bout plat 5 comportant à une première extrémité d'une pièce tubulaire 53 un support plat 52 comportant deux électrodes émettrices 50.1, 50.4 et deux électrodes réceptrices 50.2 et 50.3, et à sa seconde extrémité un connecteur 51. Ces quatre électrodes sont sensiblement parallèles au plan de support du bout plat et sensiblement parallèles entre elles . Cette sonde à bout plat 5 peut être utilisée comme sonde non intrusive.
Un dispositif de mesure capacitive selon l'invention peut aussi être équipé d'une sonde de géométrie annulaire 6 comportant à une première extrémité plane 62 d'une pièce tubulaire 63 quatre électrodes concentriques et à sa seconde extrémité un connecteur 61, en référence à la figure 6. Ces quatre électrodes concentriques comprennent deux électrodes émettrices 60.1, 60.4 et deux électrodes réceptrices 60.2, 60.3 incluses entre les deux électrodes émettrices précitées. Ce type de sonde peut aussi être utilisé comme sonde non intrusive.
Dans des applications requérant des sondes de type intrusif, on peut prévoir une sonde 7 de type tubulaire comprenant une pièce tubulaire 73 sur laquelle deux électrodes émettrices 70.1, 70.4 et deux électrodes 70.2, 70.3 sont déposées, en référence à la figure 7. Les liaisons électriques entre les électrodes émettrices et réceptrices et le connecteur 71 de la sonde 7 sont disposées à l'intérieur de la pièce tubulaire 73.
On peut aussi concevoir une sonde 8, destinée notamment à des mesures intrusives, dans laquelle des électrodes émettrices 80.1, 80.4 et des électrodes réceptrices 80.2, 80.3 sont déposées sur un support plat 83 solidaire d'un connecteur 81, en référence à la figure 8. Les deux électrodes émettrices 80.1, 80.4 et les deux électrodes réceptrices 80.2, 80.4 entourées par les deux électrodes émettrices, sont disposées sensiblement parallèles entre elles et sont reliées électriquement au connecteur 81 par des pistes de liaison (non représentées) incluses dans le support plat 83. II est à noter que les géométries de sonde du type à bout plat, annulaire, tubulaire ou à support plat qui viennent d'être décrites peuvent tout autant concerner des sondes à quatre électrodes ou à deux électrodes.
Le conditionneur 10 comprend un premier connecteur de mesure CP coopérant avec le connecteur CS de la sonde S et un second connecteur d'interface CI.
Le connecteur de mesure CS comportant un premier contact PI, prévu pour être relié électriquement via le connecteur de mesure CS à une première électrode d'injection de courant El, est relié à la sortie d'un transformateur d'isolement 113 lui-même relié en sortie d'un circuit oscillateur 112 recevant un signal de commande F via le connecteur d'interface CI, cet oscillateur étant à fréquence commandée en courant depuis l'extérieur du conditionneur, avec amplitude constante en sortie.
Un second contact P2 du connecteur de mesure -CP, prévu pour être relié électriquement à l'une des électrodes de mesure de tension E2, est relié en entrée positive d'un circuit de mesure de tension 13, tandis qu'un troisième contact P3, prévu pour être relié électriquement à l'autre électrode de mesure de tension E3, est relié en entrée négative dudit circuit de mesure de tension 13.
Un quatrième contact P4, prévu pour être relié électriquement à la seconde électrode d'injection de courant E4, est relié en entrée positive d'un circuit de mesure de courant, tandis qu'un cinquième contact P5, prévu pour être relié électriquement à une borne de la résistance de mesure 116, est relié en entrée négative du circuit de mesure de courant 14.
Un sixième contact P6, prévu pour être relié électriquement à la borne de la résistance de mesure 116, est relié à une masse flottante du secondaire du transformateur d'isolement 113.
Le circuit de mesure de tension 13 et le circuit de mesure de courant 14, réalisés sous la forme d'amplificateurs différentiels à haute impédance, sont agencés pour délivrer respectivement un signal V représentatif de la tension effectivement présente entre les électrodes d'injection de courant .et un signal I représentatif du courant effectivement injecté dans le milieu de fermentation, ces signaux respectivement de tension et de courant V, I étant appliqués en entrée d' un circuit de détermination de caractéristiques électriques 200.
Le conditionneur 10 comprend en outre un module d'alimentation 130, une sonde de température 115 permettant de corriger les dérives thermiques éventuelles de l'électronique contenue dans le conditionneur, et un circuit 20 de nettoyage électrolytique des élec-trodes de la sonde. Le conditionneur 10 est inclus dans une enceinte de blindage 100 reliée à la masse du circuit d'alimentation 130 qui constitue également la masse de l'ensemble des composants du conditionneur à l'exception de l'enroulement secondaire du transformateur d'isolement 113.
Le circuit de nettoyage 20 comprend, en référence à la figure 2, un premier groupe 12 de diodes de commutation disposé entre la sortie du transformateur d'isolement 113 à travers un condensateur de découplage 211 et l'entrée négative de l'amplificateur différentiel de mesure de tension 13, un second groupe 11 de diodes de commutation disposé entre l'entrée positive de l'amplificateur différentiel de tension 13 et l'entrée positive de l'amplificateur différentiel de mesure de courant 14, et un circuit de contrôle de nettoyage 114 incluant une voie d'injection d'un courant de nettoyage I+ net à travers une première résistance de limitation 216 et une voie de retour d'un courant de nettoyage I~ net à travers une seconde résistance de limitation 214 et un amplificateur inverseur 215, ces deux voies d'injection et de retour étant reliée à une ligne de commande de nettoyage N activée de l'extérieur du conditionneur 100.
Chaque groupe de diodes de commutation 11, 12 comprend un premier ensemble de deux diodes reliées en tête-bêche en série avec un second ensemble de deux diodes reliées en tête-bêche, la borne de liaison entre le premier et le second ensemble de diodes étant reliée au circuit de contrôle de nettoyage 114, tandis que chaque autre borne desdits premier et second ensembles de nettoyage est reliée aux contacts de mesure du conditionneur 100.
Les diodes de commutation des deux groupes 11, 12 sont agencées de façon à ne laisser passer que du courant continu utilisé pour le nettoyage électrolytique des électrodes de la sonde. Le circuit 200 de détermination des caractéristiques électriques de la biomasse comporte un dispositif 150 prévu pour réaliser une méthode de zéro, ce pont comprenant une branche de référence sur laquelle est appliqué le signal de courant I à travers une première résistance de référence Ri correspondant à une référence en phase de 0 degré, et deux branches d'opposition sur lesquelles sont respectivement appliquées, d'une part, la sortie d'un premier modulateur 15 recevant en entrées le signal de tension V et un signal de sortie G représentatif de la composante résistive de l'impédance de biomasse, et d'autre part, la sortie d'un second modulateur 16 recevant en entrées le signal de tension V et le signal de sortie représentatif de la composante C.
La sortie du premier modulateur 15 est reliée à une borne d'une résistance d'opposition Ro correspondant à une référence en phase de 0 degré.
La sortie du second modulateur 16 est reliée à une borne d'un condensateur d'opposition de capacité Co correspondant à une référence en phase de 90 degrés.
Il est à noter que les résistances Ro, Ri, et le condensateur d' opposition Co doivent être choisis de haute qualité pour garantir des références de phase très pures . Le nœud de liaison des première et seconde branches du pont de mesure 150 est relié en entrée d'un amplificateur 17 prévu pour la mesure de zéro et dont la sortie est appliquée d'une part à un premier détecteur synchrone 18 à travers un déphaseur de 90 degrés (π/2) et d'autre part à un second détecteur synchrone 19, ces deux détecteurs synchrones étant commandés par la sortie de l'oscillateur 112 et ayant leurs sorties respectives reliées à des circuits intégrateurs 110, 111 prévus pour délivrer respectivement les signaux de sorties C, G représentatifs de la capacité et de la conductance du milieu. Ces signaux de sortie C, G sont appliqués respectivement en commande du premier et du second modulateurs 15, 16 du pont de mesure 150.
La commande du premier modulateur 15 est asservie de telle sorte que la partie réelle de l'impédance soit équilibrée entre la branche de référence et les branches d' opposition du pont présentant des références en phase respectives de 0 degré et de 90 degrés. L'équilibre est mesuré par l'amplificateur 17 et est atteint lorsque sa tension de sortie est nulle.
La commande du second modulateur 16 est asservie de telle sorte qu'il y ait équilibre de la partie imaginaire entre les branches du pont. Cet équilibre est atteint lorsque la tension de sortie de l'amplificateur 17 est également nulle.
A l'équilibre, les commandes respectives des premier et second modulateurs 15, 16 sont respectivement proportionnelles à la résistance G mesurée et à la capacité C mesurée.
Il est à noter que les impédances Ro, Co et RI recréent respectivement l'image des impédances du circuit de la sonde S : Rx, Cx et la résistance de mesure 116. Par ailleurs, on peut remarquer que le circuit de déphasage de π/2 n'intervient pas sur la mesure de la capacité, mais est utilisé comme correcteur de phase pour stabiliser l'asservissement.
Il est important de noter que dans le dispositif selon l'invention, il n'est pas nécessaire de réaliser un asservissement de la mesure C de la capacité du milieu, comme l'illustre le schéma de la figure 4, dans -lequel le circuit de détermination 40 comprend une capacité de référence Co reliée directement en parallèle sur une résistance de référence Ro, la mesure de capacité C étant directement obtenue en sortie du premier détecteur synchrone 18.
On va maintenant décrire un exemple particulier d'utilisation d'un dispositif de mesure selon l'invention, pour fournir une mesure du taux de sel tel que le chlorure de sodium dans une tranche de saumon ou de jambon, avec notamment pour objectif la détermination de l'état de fraîcheur de produits offerts à la consommation. On utilise par exemple un dispositif de mesure équipé d'une sonde du type à deux électrodes concentriques réalisées en platine avec un diamètre extérieur d'environ 50 mm. L'extrémité plane de la sonde, sur laquelle sont disposées les deux électrodes concentriques, est appliquée sur la face supérieure de la tranche testée de telle façon que les deux électrodes de mesure entrent en contact avec le milieu biologique.
La mesure d'impédance fournie par le dispositif de mesure selon l'invention peut être corrélée après étalonnage à une valeur de taux de sel dans la chair constituant la tranche objet de la mesure. Cette mesure doit en pratique être corrigée par une mesure de la biomasse ou de la quantité de chair. On peut aussi utiliser un dispositif de mesure selon l'invention pour la mesure de caractéristiques de végétaux, notamment de champignons.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, d'autres structures géométriques de sonde que celle qui vient d'être décrite peuvent être envisagées. Par ailleurs, le circuit de détermination peut comporter d'autres étages de traitement des signaux de tension et de courant sans sortir pour autant du cadre de la présente invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif pour déterminer des caractéristiques d'une biomasse, comprenant : - une sonde (S, S') prévue pour être appliquée à un milieu contenant des cellules biologiques, ladite sonde (S, S') comprenant des moyens (El, E4) pour injecter un courant dans ledit milieu, des moyens (E2, E3) pour relever la tension appliquée audit milieu, et des moyens (116) pour mesurer le courant injecté,
- un conditionneur (10) comprenant des moyens (112) pour fournir une tension alternative isolée .galvaniquement à appliquer sur lesdits moyens d'injection de courant (El, E4), et des moyens (200) pour traiter des signaux (I, V) représentatifs respectivement du courant injecté dans ledit milieu et de la tension relevée par les moyens de relèvement de tension (E2, E3), de façon à délivrer des signaux (C, G) respectivement de mesure de la capacité et de la conductance dudit milieu, caractérisé en ce que ces moyens de traitement (200) comprennent :
- un pont de mesure par méthode de zéro (150) agencé pour traiter un signal image du courant injecté et un signal image de la tension relevée appliqué respectivement à une branche de référence et à deux branches d' opposition, et
- des moyens (15, 16) pour commander automatiquement ce pont (150) à partir du signal de mesure de conductance
(G) .
2. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pont de mesure (150) comprend: - une branche de référence incluant une résistance de référence sur laquelle est appliqué le signal image du courant injecté, une première branche d' opposition incluant une résistance d'opposition réglable et une seconde branche d'opposition incluant un condensateur d'opposition réglable sur lesquelles est appliqué le signal image de la tension relevée, et des moyens amplificateurs ayant leur entrée reliée auxdites branches de référence et d' opposition et délivrant un signal de mesure de zéro.
3. Dispositif (1) selon la revendication 2, comprenant en outre des moyens (13) pour délivrer un signal image de la tension relevée par les moyens de relèvement de tension) et des moyens (14) pour délivrer un signal image du courant injecté par les moyens d'injection de courant, caractérisé en ce que le conditionneur (10) comprend en outre un premier modulateur (15) inséré entre la sortie des moyens (13) pour délivrer le signal image de tension et la première branche d'opposition, ledit premier modulateur (15) étant commandé par le signal de -mesure de conductance (G) de sorte que le signal de mesure de zéro est sensiblement nul .
4. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la sonde (S) comprend quatre fils (FI, F2, F3, F6) reliant les moyens d'injection de courant et les moyens de relèvement de tension à quatre bornes de moyens (CS) de connexion avec le conditionneur, et deux fils supplémentaires (F4, F5) reliant respectivement les bornes d'une résistance de mesure de courant (116) disposée à l'intérieur de ladite sonde (S) à deux autres bornes desdits moyens de connexion (CS) .
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens d'injection de courant comprennent deux électrodes d'intensité (El, E4) pour injecter du courant dans le milieu et les moyens de relèvement de tension comprennent deux électrodes de tension (E2, E3) pour relever la tension appliquée au milieu.
6. Dispositif (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la résistance de mesure de courant (116) est insérée entre l'une des électrodes d'injection de courant (E4) et l'un (F6) des fils de la sonde (S) relié via les moyens de connexion (CS) à une masse flottante du conditionneur (10) .
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la sonde (S) comprend en outre une résistance de compensation (117) insérée entre un fil de la sonde (S) et l'autre électrode d'injection de courant (El) .
8. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens d'injection de courant et les moyens de relèvement de tension sont réalisés sous la forme d' une paire d'électrodes de mesure (El', E2') comprenant une première électrode de mesure (El' ) reliée à la fois à un premier et un second fils (FI, F2 ) de la sonde (S') et une seconde électrode de mesure (E2' ) reliée à la fois à un troisième et un quatrième fils (F3, F4) de la sonde (S').
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la résistance de mesure de courant (116) est insérée entre la seconde électrode de mesure et l'un (F6) des fils de la sonde (S' ) relié via les moyens de connexion (CS) à une masse flottante du conditionneur (10).
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la sonde (S') comprend en outre une résistance de compensation (117) insérée entre la première électrode de mesure (El') et un fil (FI) de la sonde.
11. Dispositif (1) selon l'une des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que la résistance de mesure de courant (116) est disposée à proximité des électrodes (E1-E4 ; El' , E2' ) de la sonde (S) .
12. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 11, caractérisé en ce que les électrodes (50.1, 50.2, 50.3, 50.4) sont disposées sur un support plan (52) à l'extrémité d'un corps cylindrique (53) de la sonde (5) .
13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en que les électrodes (50.1, 50.2, 50.3, 50.4) sont disposées sensiblement parallèles entre elles .
14. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que les électrodes (60.1, 60.2, 60.3, 60.4) sont des éléments annulaires concentriques.
15. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 11, caractérisé en ce que la sonde (7) comprend un corps tubulaire (73) autour duquel les électrodes (70.1, 70.2, 70.3, 70.4) sont déposées.
16. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 11, caractérisé en ce que la sonde (8) comprend un corps sensiblement plat (83) sur lequel les électrodes (80.1, 80.2, 80.3, 80.4) sont déposées.
17. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de commande automatique sont en outre agencés pour commander le pont de mesure (150) à partir du signal de mesure de capacité (C) .
18. Dispositif (1) selon la revendication 17, caractérisé en ce que le conditionneur (10) comprend en outre un second modulateur (16) inséré entre la sortie des moyens (13) pour délivrer le signal image de tension et le condensateur d'opposition (Co) , ledit second modulateur (16) étant commandé par le signal de mesure de capacité (C) de sorte que le signal de mesure de zéro est sensiblement nul.
19. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce- que les moyens de traitement comprennent en outre, en sortie du pont de mesure (150), respectivement un premier et un second canal comprenant chacun des moyens de détection synchrone (18, 19) et des moyens intégrateurs (110, 111) délivrant respectivement les signaux de mesure de capacité et de conductance (C, G) , lesdits moyens de détection synchrone (18, 19) étant commandés par le signal de sortie des moyens oscillateurs (112).
20. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sonde (S) ne comprend que des composants passifs et est connectée de façon amovible au conditionneur (10) .
21. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que la sonde comprend au moins un composant actif et est connectée de façon amovible au conditionneur .
22. Dispositif (1) selon la revendication 20, caractérisé en ce que le conditionneur (10) comprend en outre un premier et un second amplificateurs différentiels (13, 14) reliés électriquement à la sonde (S) . et prévus pour délivrer respectivement le signal image du courant (I) et le signal image de la tension (V) .
23. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conditionneur (10) comprend en outre des moyens (11, 12, 114) pour effectuer un nettoyage électrolytique des électrodes (E1-E4) .
24. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conditionneur (10) comprend en outre des moyens de sonde de température (115) au sein dudit conditionneur (10) .
25. Procédé pour déterminer des caractéristiques d'une biomasse, mis en œuvre dans le dispositif selon l'une des revendications précédentes, comprenant : - une injection d'un courant alternatif à fréquence prédéterminée dans un milieu contenant des cellules biologiques, par des moyens d'injection de courant, - une mesure du courant injecté dans ledit milieu, - une mesure du courant injecté dans ledit milieu,
- une mesure de la tension appliquée audit milieu par des moyens de relèvement de tension disposés à proximité des moyens d'injection de courant, - un traitement des signaux représentatifs respectivement du courant injecté dans ledit milieu et de la tension relevée , de façon à délivrer des signaux respectivement de mesure de la capacité et de la résistance dudit milieu, caractérisé en ce que le traitement des signaux de courant et de tension inclut une méthode de zéro mettant en oeuvre un pont de mesure comprenant une branche de référence incluant une résistance de référence sur laquelle est appliquée le signal représentatif du courant, et deux branches d'opposition comprenant respectivement une composante résistive réglable et une composante capacitive réglable, ce pont de mesure étant automatisé pour délivrer respectivement un signal de mesure de capacité et un signal de mesure de conductance du milieu.
26. Procédé selon la revendication 25, caractérisé en ce qu'il comprend un premier asservissement du pont de mesure au moyen du signal de mesure de conductance .
27. Procédé selon la revendication 27, caractérisé en ce qu' il comprend un second asservissement du pont de mesure au moyen du signal de mesure de capacité .
28. Utilisation du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 24 et du procédé selon l'une des revendications 25 à 27, pour la mesure d'un taux de sel, notamment de chlorure de sodium, dans un milieu contenant des cellules biologiques.
29. Utilisation selon la revendication 28, dans laquelle la mesure de taux de sel est corrigée par une mesure de biomasse .
PCT/FR2001/001166 2000-04-14 2001-04-13 Dispositif et procede de determination de caracteristiques d'une biomasse WO2001079828A1 (fr)

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