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FR3144867A1 - Device and method for characterizing a fluid - Google Patents

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FR3144867A1
FR3144867A1 FR2300244A FR2300244A FR3144867A1 FR 3144867 A1 FR3144867 A1 FR 3144867A1 FR 2300244 A FR2300244 A FR 2300244A FR 2300244 A FR2300244 A FR 2300244A FR 3144867 A1 FR3144867 A1 FR 3144867A1
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FR
France
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sensor
reactive
fluid
interaction
electronic device
Prior art date
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Pending
Application number
FR2300244A
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French (fr)
Inventor
Jie Liu
Lionel REMISSE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aryballe SA
Original Assignee
Aryballe SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aryballe SA filed Critical Aryballe SA
Priority to FR2300244A priority Critical patent/FR3144867A1/en
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Abstract

Ce dispositif électronique (30) de caractérisation d’un fluide comporte au moins un capteur (38i) comportant un premier site réactif (40i) sur lequel sont greffés des premiers composants réactifs identiques, un transducteur (44) conçu pour fournir, en interaction avec ledit au moins un capteur (38i), une séquence de signaux (S) de mesure, et un processeur (48) de traitement de la séquence de signaux (S) de mesure pour fournir au moins un signal temporel (ΔSGi) représentatif d’une interaction du fluide avec chaque capteur (38i). Chaque capteur (38i) comporte un deuxième site réactif (42i) sur lequel sont greffés des deuxièmes composants réactifs identiques constitués respectivement de premières portions réactives identiques aux premiers composants réactifs du premier site réactif (40i) et d’extensions réactives distinctives. Ledit au moins un signal temporel (ΔSGi) résulte, pour chaque capteur, d’une comparaison des interactions du fluide avec les deux sites réactifs (40i, 42i). Figure pour l’abrégé : Fig. 3 This electronic device (30) for characterizing a fluid comprises at least one sensor (38i) comprising a first reactive site (40i) on which identical first reactive components are grafted, a transducer (44) designed to provide, in interaction with said at least one sensor (38i), a sequence of measurement signals (S), and a processor (48) for processing the sequence of measurement signals (S) to provide at least one temporal signal (ΔSGi) representative of an interaction of the fluid with each sensor (38i). Each sensor (38i) comprises a second reactive site (42i) onto which are grafted second identical reactive components consisting respectively of first reactive portions identical to the first reactive components of the first reactive site (40i) and of distinctive reactive extensions. Said at least one temporal signal (ΔSGi) results, for each sensor, from a comparison of the interactions of the fluid with the two reactive sites (40i, 42i). Figure for abstract: Fig. 3

Description

Dispositif et procédé de caractérisation d’un fluideDevice and method for characterizing a fluid

La présente invention concerne un dispositif électronique de caractérisation d’un fluide liquide ou gazeux. Elle concerne également un procédé de caractérisation mis en œuvre par un tel dispositif.The present invention relates to an electronic device for characterizing a liquid or gaseous fluid. It also relates to a characterization method implemented by such a device.

L'invention s’applique plus particulièrement à un dispositif électronique de caractérisation d’un fluide, comportant :

  • au moins un capteur conçu pour interagir avec le fluide, chaque capteur comportant un site réactif sur lequel sont greffés des composants réactifs identiques aptes à interagir avec des composés susceptibles d’être présents dans le fluide ;
  • un transducteur conçu pour fournir, en interaction avec ledit au moins un capteur, une séquence de signaux de mesure ; et
  • un processeur de traitement de la séquence de signaux de mesure pour fournir au moins un signal temporel représentatif d’une interaction du fluide avec chaque capteur.
The invention applies more particularly to an electronic device for characterizing a fluid, comprising:
  • at least one sensor designed to interact with the fluid, each sensor comprising a reactive site onto which are grafted identical reactive components capable of interacting with compounds likely to be present in the fluid;
  • a transducer adapted to provide, in interaction with said at least one sensor, a sequence of measurement signals; and
  • a processor for processing the sequence of measurement signals to provide at least one time signal representative of an interaction of the fluid with each sensor.

Il est bien entendu que l’interaction avec le fluide, la fourniture de la séquence de signaux de mesure et son traitement sont des opérations qui peuvent s’effectuer en parallèle au cours du temps. En variante, le traitement peut être exécutéa posteriori.It is understood that the interaction with the fluid, the provision of the measurement signal sequence and its processing are operations that can be carried out in parallel over time. Alternatively, the processing can be carried out a posteriori .

Ce type de dispositif est parfois appelé capteur multivarié (de l’anglais « multivariate sensor »). Il peut être envisagé pour des applications variées d’estimations olfactives et est généralement, dans ce cas, qualifié de « nez électronique » (en milieu gazeux) ou « langue électronique » (en milieu liquide). Il est alors utilisé pour détecter, discriminer, identifier et quantifier des composés organiques volatils dans un fluide gazeux à analyser, ou des composés présents dans un liquide. Il peut être exploité dans différents domaines industriels tels que :

  • l’industrie du parfum, par exemple pour comparer, étudier ou concevoir des compositions olfactives pures ou mélangées,
  • la protection de l’environnement, en particulier pour détecter les pollutions odorantes ou la surveillance de la qualité d’environnements plus ou moins confinés,
  • la surveillance de sites industriels présentant un risque de contamination par des matériaux volatils ou solubles dans un solvant potentiellement dangereux ou odorants,
  • la santé, par exemple pour proposer un substitut d’odorat à des personnes souffrant d’anosmie ou pour détecter des marqueurs biologiques volatils tels que les émanations d’une activité microbiologique infectieuse,
  • l’industrie alimentaire, par exemple pour détecter des contaminations dans une chaîne de fabrication et/ou distribution de nourriture,
  • n’importe quel autre domaine industriel dans lequel le contrôle d’un produit odorant quelconque peut s’avérer utile.
This type of device is sometimes called a multivariate sensor. It can be considered for various olfactory estimation applications and is generally, in this case, referred to as an "electronic nose" (in a gaseous medium) or "electronic tongue" (in a liquid medium). It is then used to detect, discriminate, identify and quantify volatile organic compounds in a gaseous fluid to be analyzed, or compounds present in a liquid. It can be used in different industrial fields such as:
  • the perfume industry, for example to compare, study or design pure or mixed olfactory compositions,
  • environmental protection, in particular to detect odorous pollution or monitor the quality of more or less confined environments,
  • monitoring of industrial sites presenting a risk of contamination by volatile or solvent-soluble materials that are potentially dangerous or odorous,
  • health, for example to provide a substitute for smell to people suffering from anosmia or to detect volatile biological markers such as emanations of infectious microbiological activity,
  • the food industry, for example to detect contamination in a food manufacturing and/or distribution chain,
  • any other industrial field in which the control of any odorous product may be useful.

Un exemple est connu et décrit dans les documents de brevets WO 2018/158458 A1 et WO 2019/053366 A1. Cet exemple, appelé NeOse Pro (marque déposée), a été commercialisé par la société Aryballe dès 2018. Il est basé sur une technologie de détection par résonance de plasmons de surface, c’est-à-dire un système d’imagerie de type SPR (de l’anglais « Surface Plasmon Resonance ») et comporte un processeur capable de fournir une signature numérique vectorielle à M composantes à partir des signaux de mesure fournis par le transducteur, chaque signature étant spécifique à une odeur détectée et pouvant être qualifiée de signature olfactive. En général, M est inférieur ou égal au nombre de capteurs. Par un apprentissage mené sur plusieurs échantillons de fluides et sous différentes conditions, il est potentiellement possible d’identifier toutes les odeurs. En variante, comme enseigné dans l’article de Bernini et al, intitulé « Generalized Mach-Zehnder interferometers for sensing applications », publié dans Sensors and Actuators B 100 (2004), pages 72-74, ou comme envisagé dans le document de brevet WO 2022/238812 A1, le système d’imagerie SPR peut être remplacé par un système d’amplification de variation d’indice optique par interférométrie de Mach-Zehnder, c’est-à-dire un système d’imagerie de type MZI (de l’anglais « Mach-Zehnder Interferometer »). A titre d’exemple, un dispositif électronique de caractérisation olfactive à système MZI, appelé NeOse Advance (marque déposée), est également commercialisé par la société Aryballe. En variante également, il peut aussi être remplacé par un système nano- ou micro-électromécanique NEMS ou MEMS (de l’anglais « nano- or micro-electromechanical system »).An example is known and described in patent documents WO 2018/158458 A1 and WO 2019/053366 A1. This example, called NeOse Pro (registered trademark), was marketed by the company Aryballe in 2018. It is based on surface plasmon resonance detection technology, i.e. an SPR (Surface Plasmon Resonance) type imaging system and includes a processor capable of providing a vector digital signature with M components from the measurement signals provided by the transducer, each signature being specific to a detected odor and which can be described as an olfactory signature. In general, M is less than or equal to the number of sensors. By learning carried out on several fluid samples and under different conditions, it is potentially possible to identify all odors. Alternatively, as taught in the article by Bernini et al, entitled “Generalized Mach-Zehnder interferometers for sensing applications”, published in Sensors and Actuators B 100 (2004), pages 72-74, or as envisaged in patent document WO 2022/238812 A1, the SPR imaging system can be replaced by a system for amplification of optical index variation by Mach-Zehnder interferometry, i.e. an MZI (Mach-Zehnder Interferometer) type imaging system. For example, an electronic olfactory characterization device with an MZI system, called NeOse Advance (registered trademark), is also marketed by the company Aryballe. Also alternatively, it can also be replaced by a NEMS or MEMS (nano- or micro-electromechanical system).

Selon un bon usage d’un tel dispositif, il est généralement avantageux de maîtriser les moments de contact avec le fluide à analyser et ceux de contact avec un milieu de référence. On obtient ainsi des signaux temporels exploitables appelés « sensorgrammes » caractéristiques d’une cinétique d’interactions entre des composés cibles du fluide et les sites réactifs des capteurs du dispositif, à partir desquels il est possible de caractériser le fluide et sa composition. Ces sensorgrammes, dont un exemple est illustré sur la sous la forme d’un diagramme temporel obtenu en technologie MZI, comportent ainsi généralement une première portion PH1 correspondant à un premier état référentiel d’exposition des capteurs à un environnement fluidique de référence à fluide porteur sans présence des composés cibles, c’est-à-dire sans la présence du fluide à caractériser, suivie d’une deuxième portion PH2 correspondant à un deuxième état analytique d’exposition des capteurs au fluide à analyser, dit d’adsorption et d’équilibre, suivie d’une troisième portion PH3 correspondant à un troisième état final, dit de désorption, de réexposition des site réactifs à l’environnement fluidique de référence.According to a good use of such a device, it is generally advantageous to control the moments of contact with the fluid to be analyzed and those of contact with a reference medium. We thus obtain exploitable time signals called "sensorgrams" characteristic of a kinetics of interactions between target compounds of the fluid and the reactive sites of the sensors of the device, from which it is possible to characterize the fluid and its composition. These sensorgrams, an example of which is illustrated on the in the form of a time diagram obtained using MZI technology, thus generally comprise a first portion PH1 corresponding to a first reference state of exposure of the sensors to a reference fluid environment with a carrier fluid without the presence of the target compounds, i.e. without the presence of the fluid to be characterized, followed by a second portion PH2 corresponding to a second analytical state of exposure of the sensors to the fluid to be analyzed, called adsorption and equilibrium, followed by a third portion PH3 corresponding to a third final state, called desorption, of re-exposure of the reactive sites to the reference fluid environment.

En pratique et comme illustré sur la également, chaque capteur 10 comporte des composants réactifs 12, tels que des polymères de tailles limitées, par exemple des polymères chimiques autres que biomoléculaires de masse molaire inférieure à 2000 g/mol, des peptides, des fragments d’ADN (pour Acide DésoxyriboNucléique), des oligosaccharides, ou plus généralement des oligomères, avantageusement identiques, qui lui sont propres et dont certaines terminaisons réactives 14, notamment les résidus ou chaînes latérales d’acides aminés lorsqu’il s’agit de peptides, interagissent spécifiquement par adsorption avec certains composés 16 susceptibles d’être présents dans le fluide à caractériser. Les différents capteurs du dispositif électronique de caractérisation diffèrent en outre entre eux par leurs composants réactifs, c’est-à-dire par les terminaisons réactives qui les caractérisent, notamment les acides aminés qui les composent lorsqu’il s’agit de peptides, et leurs capacités résultantes à adsorber tel ou tel composé. On notera que la illustre plus spécifiquement le cas non limitatif de composants réactifs formés de peptides à six liaisons peptidiques.In practice and as illustrated in the also, each sensor 10 comprises reactive components 12, such as polymers of limited sizes, for example chemical polymers other than biomolecular with a molar mass of less than 2000 g/mol, peptides, DNA fragments (for DeoxyriboNucleic Acid), oligosaccharides, or more generally oligomers, advantageously identical, which are specific to it and of which certain reactive endings 14, in particular the residues or side chains of amino acids when they are peptides, interact specifically by adsorption with certain compounds 16 likely to be present in the fluid to be characterized. The different sensors of the electronic characterization device also differ from each other by their reactive components, that is to say by the reactive endings which characterize them, in particular the amino acids which compose them when they are peptides, and their resulting capacities to adsorb such or such compound. It will be noted that the more specifically illustrates the non-limiting case of reactive components formed from peptides with six peptide bonds.

Ainsi, l’ensemble des signaux temporels, ou sensorgrammes, qui peuvent être obtenus par interaction d’un fluide à caractériser avec l’ensemble des capteurs d’un même dispositif électronique de caractérisation forment en tant que tels une signature brute du fluide. En particulier, deux fluides de compositions différentes ne peuvent théoriquement pas présenter un même sensorgramme lorsqu’ils interagissent avec un capteur donné.Thus, all the time signals, or sensorgrams, that can be obtained by interaction of a fluid to be characterized with all the sensors of the same electronic characterization device form as such a raw signature of the fluid. In particular, two fluids of different compositions cannot theoretically present the same sensorgram when they interact with a given sensor.

Mais le site réactif de chaque capteur 10 présente un substrat 18, généralement à base de composés du silicium ou d’or, et d’éventuels éléments 20 de greffage des composants réactifs, généralement des groupes de silanes fixés au substrat 18 lorsqu’il est à base de composés du silicium. Or il se trouve que les composés 16 du fluide à caractériser peuvent interagir, non seulement de façon discriminante avec les composants réactifs 12, mais en outre de façon inopportune avec le substrat 18 et les éléments de greffage 20 lorsque ceux-ci sont présents et accessibles, notamment lorsqu’ils ne sont pas totalement couverts ou sollicités pour la greffe de composants réactifs ce qui est inévitable.But the reactive site of each sensor 10 has a substrate 18, generally based on silicon or gold compounds, and possible elements 20 for grafting the reactive components, generally silane groups fixed to the substrate 18 when it is based on silicon compounds. Now it turns out that the compounds 16 of the fluid to be characterized can interact, not only in a discriminatory manner with the reactive components 12, but also in an inopportune manner with the substrate 18 and the grafting elements 20 when these are present and accessible, in particular when they are not completely covered or requested for the grafting of reactive components, which is inevitable.

Plus globalement, les interactions entre le fluide et les terminaisons réactives 14 portées par les composants réactifs 12 d’un capteur 10 sont discriminantes. Mais les interactions également possibles entre le fluide et le substrat 18, les éléments de greffage 20 ou les liaisons 22 internes aux composants réactifs 12, notamment les liaisons peptidiques lorsqu’il s’agit de peptides, les liaisons phosphodiester lorsqu’il s’agit de fragments d’ADN, les liaisons glycosidiques lorsqu’il s’agit d’oligosaccharides ou autres liaisons chimiques lorsqu’il s’agit de polymères, ne le sont pas. Elles sont donc source de bruit de mesure. Par ailleurs il peut se produire que, en fonction des propriétés physico-chimiques des composants réactifs 12 greffés sur le substrat 18, des terminaisons réactives 14 ne soient en réalité pas accessibles pour une interaction, ce qui est aussi source de bruit. La caractérisation du fluide est donc bruitée par ces interactions inopportunes, de sorte qu’il peut même arriver que deux fluides différents interagissent différemment avec un même capteur tout en produisant deux sensorgrammes difficiles à distinguer, l’un résultant par exemple de davantage d’interactions inopportunes que l’autre. A titre d’exemple non limitatif, basé sur des composants réactifs peptidiques, la montre par l’illustration que deux fluides F1 et F2 de composés respectifs C1 et C2 produisent deux sensorgrammes très ressemblants en interagissant différemment avec le même capteur 10. Les composés C1 du fluide F1 interagissent davantage avec les résidus d’acides aminés propres au capteur 10, tandis que les composés C2 du fluide F2 interagissent davantage avec son substrat et ses éléments de greffage, pour une dynamique globale d’adsorption relativement similaire comme le montrent les sensorgrammes résultants S1 et S2.More generally, the interactions between the fluid and the reactive endings 14 carried by the reactive components 12 of a sensor 10 are discriminating. But the interactions also possible between the fluid and the substrate 18, the grafting elements 20 or the bonds 22 internal to the reactive components 12, in particular the peptide bonds when they are peptides, the phosphodiester bonds when they are DNA fragments, the glycosidic bonds when they are oligosaccharides or other chemical bonds when they are polymers, are not. They are therefore a source of measurement noise. Furthermore, it may happen that, depending on the physicochemical properties of the reactive components 12 grafted onto the substrate 18, reactive endings 14 are in reality not accessible for an interaction, which is also a source of noise. The characterization of the fluid is therefore noisy by these inopportune interactions, so that it can even happen that two different fluids interact differently with the same sensor while producing two sensorgrams that are difficult to distinguish, one resulting for example from more inopportune interactions than the other. As a non-limiting example, based on peptide reactive components, the shows by illustration that two fluids F1 and F2 of respective compounds C1 and C2 produce two very similar sensorgrams by interacting differently with the same sensor 10. The compounds C1 of the fluid F1 interact more with the amino acid residues specific to the sensor 10, while the compounds C2 of the fluid F2 interact more with its substrate and its grafting elements, for a relatively similar overall adsorption dynamic as shown by the resulting sensorgrams S1 and S2.

Pour surmonter cette difficulté dans la caractérisation du fluide, il est connu de prévoir un capteur de référence sur le site réactif duquel n’est greffé aucun composant réactif, par exemple un site réactif à substrat de silice et à groupes de silanes seuls, et de soustraire le sensorgramme résultant de référence de chaque autre sensorgramme. Mais il se trouve que le silane lui-même constitue un capteur, de sorte qu’il est susceptible de réagir spécifiquement avec certains composés, ce qui relativise assez singulièrement l’intérêt du capteur de référence.To overcome this difficulty in characterizing the fluid, it is known to provide a reference sensor on the reactive site of which no reactive component is grafted, for example a reactive site with a silica substrate and silane groups alone, and to subtract the resulting reference sensorgram from each other sensorgram. But it turns out that the silane itself constitutes a sensor, so that it is likely to react specifically with certain compounds, which puts the interest of the reference sensor into perspective quite singularly.

Il peut ainsi être souhaité de prévoir un dispositif électronique de caractérisation d’un fluide qui permette de s’affranchir d’au moins une partie des problèmes et contraintes précités, notamment en permettant l’obtention de signaux temporels représentatifs beaucoup moins sensibles aux sources de bruit de mesure précitées.It may thus be desirable to provide an electronic device for characterizing a fluid which makes it possible to overcome at least some of the aforementioned problems and constraints, in particular by making it possible to obtain representative time signals which are much less sensitive to the aforementioned sources of measurement noise.

Il est donc proposé un dispositif électronique de caractérisation d’un fluide, comportant :

  • au moins un capteur conçu pour interagir avec le fluide, chaque capteur comportant un premier site réactif sur lequel sont greffés des premiers composants réactifs identiques aptes à interagir avec des composés susceptibles d’être présents dans le fluide ;
  • un transducteur conçu pour fournir, en interaction avec ledit au moins un capteur, une séquence de signaux de mesure ; et
  • un processeur de traitement de la séquence de signaux de mesure pour fournir au moins un signal temporel représentatif d’une interaction du fluide avec chaque capteur ;
dans lequel :
  • chaque capteur comporte un deuxième site réactif sur lequel sont greffés des deuxièmes composants réactifs identiques constitués respectivement de premières portions réactives, greffées sur le deuxième site réactif et identiques aux premiers composants réactifs du premier site réactif de ce capteur, et d’extensions réactives qui les distinguent des premiers composants réactifs du premier site réactif de ce capteur ; et
  • le processeur est configuré pour fournir ledit au moins un signal temporel, pour chaque capteur, sur la base d’une comparaison des interactions du fluide avec les deux sites réactifs de ce capteur.
An electronic device for characterizing a fluid is therefore proposed, comprising:
  • at least one sensor designed to interact with the fluid, each sensor comprising a first reactive site onto which are grafted first identical reactive components capable of interacting with compounds likely to be present in the fluid;
  • a transducer adapted to provide, in interaction with said at least one sensor, a sequence of measurement signals; and
  • a processor for processing the sequence of measurement signals to provide at least one time signal representative of an interaction of the fluid with each sensor;
in which:
  • each sensor comprises a second reactive site onto which are grafted second identical reactive components consisting respectively of first reactive portions, grafted onto the second reactive site and identical to the first reactive components of the first reactive site of this sensor, and of reactive extensions which distinguish them from the first reactive components of the first reactive site of this sensor; and
  • the processor is configured to provide said at least one time signal, for each sensor, on the basis of a comparison of the interactions of the fluid with the two reactive sites of this sensor.

Ainsi, la plus grosse contribution au bruit de mesure est supprimée par comparaison, puisqu’elle est statistiquement destinée à se produire à peu près de la même façon sur les premier et deuxième sites réactifs de chaque capteur, à savoir les interactions entre les composés du fluide et le substrat, les éventuels éléments de greffage et les liaisons internes des premières portions réactives communes.Thus, the largest contribution to the measurement noise is removed by comparison, since it is statistically intended to occur in approximately the same way on the first and second reactive sites of each sensor, namely the interactions between the fluid compounds and the substrate, the possible grafting elements and the internal bonds of the first common reactive portions.

De façon optionnelle, chaque site réactif de chaque capteur comporte :

  • un substrat à base de composé du silicium, notamment à base de silice ou de nitrure de silicium, des groupes de silanes fixés au substrat et des composants réactifs identiques greffés aux groupes de silanes ; ou
  • un substrat à base d’or et des composants réactifs identiques greffés au substrat.
Optionally, each reactive site of each sensor includes:
  • a substrate based on a silicon compound, in particular based on silica or silicon nitride, silane groups attached to the substrate and identical reactive components grafted to the silane groups; or
  • a gold-based substrate and identical reactive components grafted to the substrate.

De façon optionnelle également, les composants réactifs d’un même capteur sont des homo-oligomères, c’est-à-dire tous constitués d’unités monomères elles-mêmes identiques, par exemple des homopeptides tous constitués d’une chaîne peptidique d’une ou plusieurs occurrences d’un même acide aminé.Optionally also, the reactive components of the same sensor are homo-oligomers, that is to say all made up of monomeric units which are themselves identical, for example homopeptides all made up of a peptide chain of one or more occurrences of the same amino acid.

De façon optionnelle également, chaque premier composant réactif du premier site réactif de chaque capteur est un oligomère qui comporte entre une et cinq unités monomères.Also optionally, each first reactive component of the first reactive site of each sensor is an oligomer that comprises between one and five monomeric units.

De façon optionnelle également, chaque deuxième composant réactif du deuxième site réactif de chaque capteur est un oligomère qui comporte entre six et dix-huit unités monomères.Also optionally, each second reactive component of the second reactive site of each sensor is an oligomer that has between six and eighteen monomeric units.

De façon optionnelle également, pour chaque capteur, le processeur est conçu pour fournir :

  • un premier signal temporel représentatif d’une interaction du fluide avec le premier site réactif de ce capteur ;
  • un deuxième signal temporel représentatif d’une interaction du fluide avec le deuxième site réactif de ce capteur ; et
  • un signal temporel différentiel résultant d’une comparaison, par exemple par soustraction, des premier et deuxième signaux temporels.
Also optionally, for each sensor, the processor is designed to provide:
  • a first time signal representative of an interaction of the fluid with the first reactive site of this sensor;
  • a second time signal representative of an interaction of the fluid with the second reactive site of this sensor; and
  • a differential time signal resulting from a comparison, for example by subtraction, of the first and second time signals.

De façon optionnelle également, le processeur est conçu pour fournir ledit au moins un signal temporel représentatif d’une interaction du fluide avec chaque capteur à partir de chaque signal temporel différentiel.Optionally also, the processor is configured to provide said at least one time signal representative of an interaction of the fluid with each sensor from each differential time signal.

De façon optionnelle également, les premiers composants réactifs du premier site réactif d’un même capteur sont des hétéro-oligomères, c’est-à-dire tous constitués d’unités monomères dont au moins deux sont différentes, par exemple des hétéropeptides tous constitués d’une chaîne peptidique de plusieurs occurrences issues d’au moins deux acides aminés différents, et chaque extension réactive de chaque deuxième composant réactif du deuxième site réactif de ce même capteur comporte au moins une répétition de sa première portion réactive identique aux premiers composants réactifs du premier site réactif, par exemple au moins une répétition de la chaîne hétéropeptidique de sa première portion peptidique identique aux premiers peptides du premier site réactif.Also optionally, the first reactive components of the first reactive site of the same sensor are hetero-oligomers, that is to say all consisting of monomeric units of which at least two are different, for example heteropeptides all consisting of a peptide chain of several occurrences from at least two different amino acids, and each reactive extension of each second reactive component of the second reactive site of this same sensor comprises at least one repetition of its first reactive portion identical to the first reactive components of the first reactive site, for example at least one repetition of the heteropeptide chain of its first peptide portion identical to the first peptides of the first reactive site.

De façon optionnelle également, le processeur est conçu pour obtenir une caractérisation du fluide, notamment une signature identifiante du fluide, par extraction d’une caractéristique prédéterminée dudit au moins un signal temporel représentatif.Also optionally, the processor is designed to obtain a characterization of the fluid, in particular an identifying signature of the fluid, by extracting a predetermined characteristic of said at least one representative temporal signal.

Il est également proposé un procédé de caractérisation d’un fluide, à l’aide d’un dispositif électronique tel que défini précédemment, comportant les étapes suivantes :

  • approcher le dispositif électronique du fluide de manière à obtenir une interaction du fluide avec chaque capteur ;
  • fournir, à l’aide du transducteur et en interaction avec ledit au moins un capteur, une séquence de signaux (S) de mesure ; et
  • fournir, à l’aide du processeur, au moins un signal temporel représentatif d’une interaction du fluide avec chaque capteur ;
dans lequel :
  • l’approche du dispositif électronique est réalisée de manière à obtenir une interaction du fluide avec les premier et deuxième sites réactifs de chaque capteur ; et
  • le processeur procède, pour chaque capteur, à une comparaison des interactions du fluide avec les deux sites réactifs de ce capteur pour fournir ledit au moins un signal temporel comme résultant de cette comparaison.
A method for characterizing a fluid is also proposed, using an electronic device as defined above, comprising the following steps:
  • approach the electronic device to the fluid so as to obtain an interaction of the fluid with each sensor;
  • providing, using the transducer and in interaction with said at least one sensor, a sequence of measurement signals (S); and
  • providing, using the processor, at least one time signal representative of an interaction of the fluid with each sensor;
in which:
  • the approach of the electronic device is carried out so as to obtain an interaction of the fluid with the first and second reactive sites of each sensor; and
  • the processor proceeds, for each sensor, to a comparison of the interactions of the fluid with the two reactive sites of this sensor to provide said at least one temporal signal as resulting from this comparison.

L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :

  • la , déjà décrite, illustre un exemple de diagramme temporel de signal représentatif d’une interaction d’un fluide avec un capteur de l’état de la technique, ou sensorgramme, pouvant être obtenu dans des conditions maîtrisées de mesure multivariée,
  • la , déjà décrite, illustre un autre exemple de diagramme temporel dans lequel se superposent deux signaux respectivement représentatifs d’une interaction de deux fluides différents avec un même capteur de l’état de la technique, ou sensorgrammes, pouvant être obtenus dans des conditions maîtrisées de mesure multivariée,
  • La représente schématiquement la structure générale d’un dispositif électronique de caractérisation d’un fluide, selon un mode de réalisation de l’invention,
  • la illustre un exemple de diagramme temporel dans lequel se superposent plusieurs signaux de réponse, ou sensorgrammes, pouvant être obtenus par le dispositif électronique de la , dans des conditions maîtrisées de mesure multivariée,
  • la illustre, sous la forme d’un diagramme circulaire, un exemple de signature normée pouvant être calculée par le dispositif électronique de la à partir de sensorgrammes tels que ceux de la ,
  • la illustre un exemple de diagramme temporel dans lequel se superposent deux signaux représentatifs d’une interaction d’un fluide avec un capteur du dispositif électronique de la , ou sensorgrammes, pouvant être obtenus dans des conditions maîtrisées de mesure multivariée,
  • la représente schématiquement la structure générale d’un capteur du dispositif de la , dans un mode de réalisation en technologie MZI,
  • la illustre les étapes successives d’un procédé de caractérisation d’un fluide pouvant être mis en œuvre par le dispositif électronique de la .
The invention will be better understood with the aid of the following description, given solely by way of example and with reference to the appended drawings in which:
  • there , already described, illustrates an example of a signal time diagram representative of an interaction of a fluid with a state-of-the-art sensor, or sensorgram, which can be obtained under controlled multivariate measurement conditions,
  • there , already described, illustrates another example of a time diagram in which two signals respectively representative of an interaction of two different fluids with the same state-of-the-art sensor, or sensorgrams, are superimposed, which can be obtained under controlled multivariate measurement conditions,
  • There schematically represents the general structure of an electronic device for characterizing a fluid, according to one embodiment of the invention,
  • there illustrates an example of a timing diagram in which several response signals, or sensorgrams, which can be obtained by the electronic device of the , under controlled multivariate measurement conditions,
  • there illustrates, in the form of a circular diagram, an example of a standardized signature that can be calculated by the electronic device of the from sensorgrams such as those of the ,
  • there illustrates an example of a time diagram in which two signals representative of an interaction of a fluid with a sensor of the electronic device of the , or sensorgrams, which can be obtained under controlled multivariate measurement conditions,
  • there schematically represents the general structure of a sensor of the device of the , in an embodiment using MZI technology,
  • there illustrates the successive steps of a process for characterizing a fluid that can be implemented by the electronic device of the .

Le dispositif électronique 30 de caractérisation olfactive d’un fluide représenté schématiquement sur la est un exemple non limitatif de dispositif de caractérisation de fluide selon un mode de réalisation possible de la présente invention pour une application olfactive non limitative d’identification d’odeurs. Il comporte une chambre de mesure 32 destinée à recevoir un fluide, par exemple un gaz tel que de l’air ambiant. Pour ce faire, il comporte un dispositif d’aspiration 34 conçu pour aspirer l’air situé à l’intérieur de la chambre de mesure 32 et le faire sortir à l’extérieur. Il comporte en outre une entrée d’air 36 pouvant être sélectivement fermée pour garder l’air ambiant dans la chambre de mesure 32 ou bien ouverte pour permettre l’évacuation de l’air ambiant de la chambre de mesure 32 et son renouvellement par l’activation du dispositif d’aspiration 34. Il est ainsi doté de moyens de maîtrise des flux entrant et sortant.The electronic device 30 for olfactory characterization of a fluid shown schematically in the is a non-limiting example of a fluid characterization device according to a possible embodiment of the present invention for a non-limiting olfactory application of odor identification. It comprises a measuring chamber 32 intended to receive a fluid, for example a gas such as ambient air. To do this, it comprises a suction device 34 designed to suck in the air located inside the measuring chamber 32 and to release it to the outside. It further comprises an air inlet 36 which can be selectively closed to keep the ambient air in the measuring chamber 32 or opened to allow the evacuation of the ambient air from the measuring chamber 32 and its renewal by activating the suction device 34. It is thus provided with means for controlling the incoming and outgoing flows.

Dans sa chambre de mesure 32, Le dispositif électronique de caractérisation olfactive 30 comporte plusieurs capteurs olfactifs 381, …, 38i, …, 38M, par exemple une trentaine, conçus pour interagir avec des composés susceptibles d’être présents dans la chambre de mesure 32 lorsque le dispositif 30 est placé à proximité d’un fluide à analyser émetteur de ces composés, notamment lorsque l’entrée d’air 36 est à proximité du fluide considéré. Les composés émis sont généralement des composés organiques volatils mais la présente invention ne se limite pas à de tels composés.In its measuring chamber 32, the electronic olfactory characterization device 30 comprises several olfactory sensors 38 1 , …, 38 i , …, 38 M , for example around thirty, designed to interact with compounds likely to be present in the measuring chamber 32 when the device 30 is placed near a fluid to be analyzed emitting these compounds, in particular when the air inlet 36 is near the fluid considered. The compounds emitted are generally volatile organic compounds but the present invention is not limited to such compounds.

Chaque capteur olfactif 38i, 1≤i≤M, est lui-même par exemple un biocapteur conçu pour interagir avec les composés d’une famille particulière de composés organiques volatils. Conformément aux principes généraux de la présente invention, chaque capteur olfactif 38i, 1≤i≤M, comporte deux sites réactifs distincts 40iet 42isur lesquels sont greffés des composants réactifs aptes à interagir avec des composés susceptibles d’être présents dans le fluide, plus précisément les composés de la famille associée à ce capteur olfactif 38i. Sur le premier site réactif 40i, des premiers composants réactifs identiques sont greffés sur un premier substrat à l’aide éventuellement de premiers éléments de greffage. Sur le deuxième site réactif 42i, des deuxièmes composants réactifs identiques sont greffés sur un deuxième substrat à l’aide éventuellement de deuxièmes éléments de greffage. Les deuxièmes composants réactifs identiques sont constitués respectivement de premières portions réactives, greffées sur le deuxième substrat et identiques aux premiers composants réactifs du premier site réactif 40ide ce capteur olfactif 38i, et d’extensions réactives qui les distinguent des premiers composants réactifs du premier site réactif 40ide ce capteur olfactif 38i. En revanche, les premier et deuxième substrats de ce capteur olfactif 38isont identiques. Il s’agit par exemple de deux substrats à base de silice, de nitrure de silicium, ou d’or. De même, tous les premiers et deuxièmes éléments de greffage éventuels de ce capteur olfactif 38isont identiques. Il s’agit par exemple de groupes de silanes auxquels sont greffés les composants réactifs lorsque les deux substrats sont à base de composés du silicium.Each olfactory sensor 38 i , 1≤i≤M, is itself for example a biosensor designed to interact with the compounds of a particular family of volatile organic compounds. In accordance with the general principles of the present invention, each olfactory sensor 38 i , 1≤i≤M, comprises two distinct reactive sites 40 i and 42 i on which are grafted reactive components capable of interacting with compounds likely to be present in the fluid, more precisely the compounds of the family associated with this olfactory sensor 38 i . On the first reactive site 40 i , first identical reactive components are grafted onto a first substrate possibly using first grafting elements. On the second reactive site 42 i , second identical reactive components are grafted onto a second substrate possibly using second grafting elements. The second identical reactive components are respectively composed of first reactive portions, grafted onto the second substrate and identical to the first reactive components of the first reactive site 40 i of this olfactory sensor 38 i , and of reactive extensions which distinguish them from the first reactive components of the first reactive site 40 i of this olfactory sensor 38 i . On the other hand, the first and second substrates of this olfactory sensor 38 i are identical. For example, they are two substrates based on silica, silicon nitride, or gold. Similarly, all the first and second possible grafting elements of this olfactory sensor 38 i are identical. For example, they are silane groups to which the reactive components are grafted when the two substrates are based on silicon compounds.

De façon optionnelle mais préférée, les composants réactifs d’un même capteur olfactif sont des homo-oligomères, c’est-à-dire tous constitués d’unités monomères elles-mêmes identiques, par exemple des homopeptides tous constitués d’une chaîne peptidique d’une ou plusieurs occurrences d’un même acide aminé.Optionally but preferably, the reactive components of the same olfactory sensor are homo-oligomers, that is to say all consisting of monomeric units which are themselves identical, for example homopeptides all consisting of a peptide chain of one or more occurrences of the same amino acid.

En variante toutefois, les composants réactifs d’un même capteur olfactif peuvent être des hétéro-oligomères, c’est-à-dire tous constitués d’unités monomères dont au moins deux sont différentes, par exemple des hétéropeptides tous constitués d’une chaîne peptidique de plusieurs occurrences issues d’au moins deux acides aminés différents. Dans ce cas, de façon plus précise, les premiers composants réactifs du premier site réactif d’un même capteur sont des hétéro-oligomères comprenant par exemple entre deux et vingt unités monomères et chaque extension réactive de chaque deuxième composant réactif du deuxième site réactif de ce même capteur peut être un homo-oligomère ou un hétéro-oligomère. Dans le cas où chaque extension réactive précitée est un hétéro-oligomère, elle peut avantageusement comporter au moins une répétition, notamment entre deux et dix répétitions, de sa première portion réactive identique aux premiers composants réactifs du premier site réactif, par exemple au moins une répétition de la chaîne hétéropeptidique de sa première portion peptidique identique aux premiers peptides du premier site réactif. Dans cette variante également, les premiers composants réactifs du premier site réactif d’un même capteur peuvent être des homo-oligomères, seules les extensions réactives des deuxièmes composants réactifs du deuxième site réactif correspondant étant de nature hétéro-oligomère.Alternatively, however, the reactive components of the same olfactory sensor may be hetero-oligomers, i.e. all consisting of monomeric units of which at least two are different, for example heteropeptides all consisting of a peptide chain of several occurrences derived from at least two different amino acids. In this case, more precisely, the first reactive components of the first reactive site of the same sensor are hetero-oligomers comprising, for example, between two and twenty monomeric units and each reactive extension of each second reactive component of the second reactive site of this same sensor may be a homo-oligomer or a hetero-oligomer. In the case where each aforementioned reactive extension is a hetero-oligomer, it may advantageously comprise at least one repetition, in particular between two and ten repetitions, of its first reactive portion identical to the first reactive components of the first reactive site, for example at least one repetition of the heteropeptide chain of its first peptide portion identical to the first peptides of the first reactive site. In this variant also, the first reactive components of the first reactive site of the same sensor may be homo-oligomers, only the reactive extensions of the second reactive components of the corresponding second reactive site being of hetero-oligomeric nature.

En variante également, le dispositif de caractérisation olfactive 30 pourrait être adapté pour être mis en contact avec tout autre fluide, liquide ou gazeux, que de l’air ambiant. Il pourrait également selon une version particulièrement simple ne pas comporter le dispositif d’aspiration 34 et l’entrée d’air 36, voire même la chambre de mesure 32. Dans cette version simple, les capteurs olfactifs 381, …, 38i, …, 38Msont alors susceptibles d’être directement mis au contact du fluide à analyser sans maîtrise de flux.Alternatively, the olfactory characterization device 30 could be adapted to be placed in contact with any other fluid, liquid or gas, than ambient air. It could also, according to a particularly simple version, not include the suction device 34 and the air inlet 36, or even the measuring chamber 32. In this simple version, the olfactory sensors 38 1 , …, 38 i , …, 38 M are then likely to be placed directly in contact with the fluid to be analyzed without flow control.

Les capteurs olfactifs 381, …, 38i, …, 38Msont associés à au moins un transducteur 44 avec lequel ils interagissent. Ce transducteur 44 est arrangé et configuré pour mesurer tout changement de propriété physique provoqué par une interaction des capteurs olfactifs 381, …, 38i, …, 38Mavec le fluide à analyser. Il fournit une séquence de signaux électriques de mesure S qui caractérise ce fluide puisqu’elle est représentative des composés organiques volatils avec lesquels les capteurs olfactifs peuvent interagir dans la chambre de mesure 32.The olfactory sensors 38 1 , …, 38 i , …, 38 M are associated with at least one transducer 44 with which they interact. This transducer 44 is arranged and configured to measure any change in physical property caused by an interaction of the olfactory sensors 38 1 , …, 38 i , …, 38 M with the fluid to be analyzed. It provides a sequence of electrical measurement signals S which characterizes this fluid since it is representative of the volatile organic compounds with which the olfactory sensors can interact in the measurement chamber 32.

Plus précisément, le transducteur 44 peut être un système d’imagerie par résonance de plasmons de surface, c’est-à-dire un système d’imagerie de type SPR (de l’anglais « Surface Plasmonic Resonance ») configuré pour mesurer tout changement d’un indice de réfraction dû à une interaction du fluide étudié avec au moins l’un quelconque des capteurs olfactifs grâce à un effet plasmonique. Un tel transducteur comporte : une couche métallique dont une première face à sites réactifs sert de support aux capteurs olfactifs 381, …, 38i, …, 38M; un prisme optique disposé contre une deuxième face, opposée à la première, de la couche métallique ; un dispositif d’éclairage à lumière collimatée et polarisée de cette deuxième face de la couche métallique via une face d’entrée de lumière du prisme optique ; et une caméra disposée en sortie de lumière du prisme optique pour la fourniture de la séquence de signaux de mesure S sous la forme d’une séquence d’images en niveaux de gris des sites réactifs sur lesquels sont disposés les capteurs olfactifs 381, …, 38i, …, 38M. Les sites réactifs de la première face de la couche métallique sont par exemple organisés en une grille matricielle de positionnement.More specifically, the transducer 44 may be a surface plasmon resonance imaging system, i.e. an SPR (Surface Plasmonic Resonance) imaging system configured to measure any change in a refractive index due to an interaction of the fluid studied with at least one of the olfactory sensors using a plasmonic effect. Such a transducer comprises: a metal layer, a first face with reactive sites of which serves as a support for the olfactory sensors 38 1 , …, 38 i , …, 38 M ; an optical prism arranged against a second face, opposite the first, of the metal layer; a device for illuminating this second face of the metal layer with collimated and polarized light via a light entry face of the optical prism; and a camera arranged at the light output of the optical prism for providing the sequence of measurement signals S in the form of a sequence of grayscale images of the reactive sites on which the olfactory sensors 38 1 , …, 38 i , …, 38 M are arranged. The reactive sites of the first face of the metal layer are for example organized in a positioning matrix grid.

En variante, le transducteur 44 peut être un système d’amplification de variation d’indice optique par interférométrie de Mach-Zehnder, par exemple selon une technologie à matrice d’interféromètres de Mach-Zehnder, dite technologie MZI (de l’anglais « Mach-Zehnder Interferometer »), voire plus précisément une technologie MZI à interférences multimodales, dite technologie MZI/MMI (de l’anglais « Multi Mode Interference »). Un tel système est configuré pour mesurer tout changement d’un indice de réfraction dû à une interaction du fluide étudié avec au moins l’un quelconque des sites réactifs de chaque capteur olfactif grâce à un décalage de phases détectable entre un bras de référence de l’interféromètre et un bras de détection sur lequel ce site réactif quelconque est disposé. Le transducteur résultant fournit la séquence de signaux de mesure S qui se présente sous la forme d’une séquence d’images de décalages de phases, exprimés en Radian, des capteurs olfactifs 381, …, 38i, …, 38M.Alternatively, the transducer 44 may be a system for amplifying optical index variation by Mach-Zehnder interferometry, for example according to a technology with a matrix of Mach-Zehnder interferometers, called MZI technology (from the English "Mach-Zehnder Interferometer"), or more precisely a MZI technology with multimodal interferences, called MZI/MMI technology (from the English "Multi Mode Interference"). Such a system is configured to measure any change in a refractive index due to an interaction of the fluid studied with at least any one of the reactive sites of each olfactory sensor thanks to a detectable phase shift between a reference arm of the interferometer and a detection arm on which this reactive site is arranged. The resulting transducer provides the measurement signal sequence S which is presented in the form of a sequence of phase shift images, expressed in Radians, of the olfactory sensors 38 1 , …, 38 i , …, 38 M .

Selon une autre variante, le transducteur 44 pourrait être un système d’amplification nano- ou micro-électromécanique NEMS (de l’anglais « Nano Electro-Mechanical System ») ou MEMS (de l’anglais « Micro Electro-Mechanical System »). Un tel système est configuré pour mesurer tout changement de fréquence de résonance d’une membrane vibrante sur laquelle est disposé l’un quelconque des capteurs olfactifs. Les sites réactifs sur lesquels sont placés les capteurs olfactifs sont par exemple arrangés en une matrice de membranes vibrantes NEMS ou MEMS pour la fourniture de la séquence de signaux de mesure S qui se présente sous la forme d’une séquence de signaux de décalages de fréquences de résonance des capteurs olfactifs 381, …, 38i, …, 38M. On peut ainsi citer la technologie CMUT (de l’anglais « Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer ») qui utilise des transducteurs ultrasonores capacitifs de type MEMS.According to another variant, the transducer 44 could be a nano- or micro-electromechanical NEMS (Nano Electro-Mechanical System) or MEMS (Micro Electro-Mechanical System) amplification system. Such a system is configured to measure any change in the resonant frequency of a vibrating membrane on which any of the olfactory sensors is arranged. The reactive sites on which the olfactory sensors are placed are for example arranged in a matrix of NEMS or MEMS vibrating membranes for providing the sequence of measurement signals S which is in the form of a sequence of signals of resonant frequency shifts of the olfactory sensors 38 1 , …, 38 i , …, 38 M . We can thus cite the CMUT (Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer) technology which uses MEMS type capacitive ultrasonic transducers.

D’autres variantes sont envisageables par implémentation de tout autre dispositif de transduction physique (i.e. optique, mécanique, etc.) équivalent, c’est-à-dire à sondes raccordables à des sites réactifs greffés de composants réactifs, en opérant une adaptation simple du dispositif électronique de caractérisation olfactive 30 qui ne sera pas décrite parce qu’à la portée de l’homme du métier. Quel que soit le choix du transducteur 44, l’idée générale reste de fonctionnaliser des sites réactifs de capteurs olfactifs 381, …, 38i, …, 38Mde telle sorte qu’ils adsorbent et désorbent de manière différenciée les composés organiques volatils, de former une réponse d’interaction moléculaire différenciée des capteurs olfactifs, et d’amplifier la réponse sous la forme d’une séquence de signaux électriques de mesure S à l’aide d’un dispositif de transduction physique.Other variants are conceivable by implementing any other equivalent physical transduction device (i.e. optical, mechanical, etc.), i.e. with probes connectable to reactive sites grafted with reactive components, by operating a simple adaptation of the electronic olfactory characterization device 30 which will not be described because it is within the reach of those skilled in the art. Whatever the choice of the transducer 44, the general idea remains to functionalize reactive sites of olfactory sensors 381, …, 38i, …, 38Msuch that they adsorb and desorb volatile organic compounds in a differentiated manner, to form a differentiated molecular interaction response of the olfactory sensors, and to amplify the response in the form of a sequence of electrical measurement signals S using a physical transduction device.

Le dispositif électronique de caractérisation olfactive 30 comporte en outre plusieurs modules fonctionnels qui vont être décrits ci-dessous. Dans l’exemple décrit, ces modules sont de nature logicielle. Ainsi, le dispositif 30 comporte un élément de type ordinateur 46 comportant une unité de traitement 48 et une zone de mémoire associée 50 dans laquelle plusieurs programmes d’ordinateurs ou plusieurs fonctions d’un même programme d’ordinateur sont enregistrés. Ces programmes d’ordinateurs comportent des instructions conçues pour être exécutées par l’unité de traitement 48 afin de réaliser les fonctions des modules logiciels. Ils sont présentés comme distincts, mais cette distinction est purement fonctionnelle. Ils pourraient tout aussi bien être regroupés selon toutes les combinaisons possibles en un ou plusieurs logiciels. Leurs fonctions pourraient aussi être au moins en partie micro programmées ou micro câblées dans des circuits intégrés dédiés, tels que des circuits numériques. Ainsi, en variante, l’ordinateur 46 pourrait être remplacé par un dispositif électronique composé uniquement de circuits numériques (sans programme d’ordinateur) pour la réalisation des mêmes fonctions.The electronic olfactory characterization device 30 further comprises several functional modules. which will be described below. In the example described, these modules are of a software nature. Thus, the device 30 comprises a computer-type element 46 comprising a processing unit 48 and an associated memory area 50 in which several computer programs or several functions of the same computer program are recorded. These computer programs comprise instructions designed to be executed by the processing unit 48 in order to perform the functions of the software modules. They are presented as distinct, but this distinction is purely functional. They could just as well be grouped according to all possible combinations in one or more software programs. Their functions could also be at least partly microprogrammed or microwired in dedicated integrated circuits, such as digital circuits. Thus, as a variant, the computer 46 could be replaced by an electronic device composed solely of digital circuits (without a computer program) for performing the same functions.

Le dispositif électronique de caractérisation olfactive 30 comporte ainsi tout d’abord un module logiciel 52, destiné à être exécuté par l’unité de traitement 48, de commande du dispositif d’aspiration 34 (s’il est prévu dans de dispositif 30), de l’entrée d’air 36 (si elle est également prévue dans de dispositif 30) et du transducteur 44.The electronic olfactory characterization device 30 thus firstly comprises a software module 52, intended to be executed by the processing unit 48, for controlling the suction device 34 (if it is provided in the device 30), the air inlet 36 (if it is also provided in the device 30) and the transducer 44.

Il comporte en outre de façon optionnelle mais avantageuse un module logiciel 54, destiné à être exécuté par l’unité de traitement 48, de sélection, parmi les capteurs olfactifs 381, …, 38i, …, 38Mdu dispositif électronique de caractérisation olfactive 30, d’un sous-ensemble de capteurs sensibles à des composants volatils caractéristiques d’une empreinte olfactive recherchée. Ces composants volatils caractéristiques peuvent varier d’une application ou d’un fluide étudié à l’autre de sorte que la sélection de capteurs olfactifs réalisée par le module logiciel 54 peut varier elle aussi et être paramétrée. Le sous-ensemble sélectionné comporte par exemple au moins un capteur olfactif, notamment avantageusement plusieurs capteurs olfactifs, voire tous les capteurs olfactifs 381, …, 38i, …, 38Mavec M≥3.It further comprises, optionally but advantageously, a software module 54, intended to be executed by the processing unit 48, for selecting, from among the olfactory sensors 38 1 , …, 38 i , …, 38 M of the electronic olfactory characterization device 30, a subset of sensors sensitive to volatile components characteristic of a sought-after olfactory imprint. These characteristic volatile components may vary from one application or fluid studied to another so that the selection of olfactory sensors carried out by the software module 54 may also vary and be parameterized. The selected subset comprises, for example, at least one olfactory sensor, in particular advantageously several olfactory sensors, or even all of the olfactory sensors 38 1 , …, 38 i , …, 38 M with M≥3.

Dans la suite de l’exposé, tous les capteurs olfactifs 381, …, 38i, …, 38Mseront considérés comme sélectionnés par souci de simplification dans les notations. Tous les composants réactifs seront en outre considérés comme des homopeptides par souci de simplification dans les illustrations, bien que tout ce qui sera décrit relativement à ces homopeptides puisse être adapté notamment aux hétéropeptides, aux fragments d’ADN, aux oligosaccharides, ou généralisé aux homo-/hétéro-oligomères et homo-/hétéro-polymères.In the remainder of the presentation, all olfactory sensors 38 1 , …, 38 i , …, 38 M will be considered as selected for the sake of simplification in the notations. All reactive components will further be considered as homopeptides for the sake of simplification in the illustrations, although everything that will be described in relation to these homopeptides can be adapted in particular to heteropeptides, DNA fragments, oligosaccharides, or generalized to homo-/hetero-oligomers and homo-/hetero-polymers.

Le dispositif électronique de caractérisation olfactive 30 comporte en outre un module logiciel 56, destiné à être exécuté par l’unité de traitement 48, pour extraire 2M sensorgrammes SG1i, SG2i, i∈{1, …, M} respectivement représentatifs des interactions des 2M sites réactifs des M capteurs olfactifs sélectionnés avec les composés organiques volatils concernés à partir des valeurs propres à ces M capteurs olfactifs dans la séquence de signaux de mesure S fournie par le transducteur 44. Ces sensorgrammes SG1i, SG2i, i∈{1, …, M} sont par exemple des signaux de réflectance exprimés en pourcentage selon un ratio de valeurs de luminance obtenues avec une lumière polarisée transversale sur des valeurs de luminance obtenues avec une même lumière polarisée à 90 degrés pour chacun des 2M sites réactifs des M capteurs olfactifs sélectionnés lorsque le transducteur 44 est un système d’imagerie de type SPR. Ils prennent la forme de signaux de décalages de phases et sont exprimés en Radian lorsque le transducteur est un système d’amplification MZI ou MZI/MMI. Ils prennent la forme de signaux de décalages de fréquences et sont exprimés en Hertz lorsque le transducteur est un système d’amplification NEMS ou MEMS. Ils peuvent prendre d’autres formes lorsque le transducteur est d’un autre type compatible.The electronic olfactory characterization device 30 further comprises a software module 56, intended to be executed by the processing unit 48, to extract 2M sensorgrams SG1 i , SG2 i , i∈{1, …, M} respectively representative of the interactions of the 2M reactive sites of the M selected olfactory sensors with the volatile organic compounds concerned from the values specific to these M olfactory sensors in the sequence of measurement signals S provided by the transducer 44. These sensorgrams SG1 i , SG2 i , i∈{1, …, M} are for example reflectance signals expressed as a percentage according to a ratio of luminance values obtained with transversely polarized light to luminance values obtained with the same 90-degree polarized light for each of the 2M reactive sites of the M selected olfactory sensors when the transducer 44 is an SPR type imaging system. They take the form of phase shift signals and are expressed in Radians when the transducer is an MZI or MZI/MMI amplification system. They take the form of frequency shift signals and are expressed in Hertz when the transducer is a NEMS or MEMS amplification system. They can take other forms when the transducer is of another compatible type.

La illustre ainsi le diagramme temporel d’une superposition d’une soixantaine de sensorgrammes SG1i, SG2i, i∈{1, …, M} obtenus à l’aide d’un système d’amplification MZI ou MZI/MMI sur une durée d’environ 190 secondes selon un protocole de mesure bien maîtrisé, impliquant une commande du dispositif d’aspiration 34 et de l’entrée d’air 36, dans lequel :

  • les sites réactifs 401, …, 40i, …, 40Met 421, …, 42i, …, 42Mdes capteurs olfactifs 381, …, 38i, …, 38Msont tout d’abord exposés à un environnement fluidique de référence à fluide porteur sans présence des composés cibles d’un fluide à analyser au cours d’un premier état de référence identifiable par une première portion PH1 des sensorgrammes,
  • ils sont ensuite exposés au fluide à analyser au cours d’un deuxième état analytique d’adsorption déclenché par une injection maîtrisée de ce fluide dans la chambre de mesure 32, ce deuxième état étant identifiable par une deuxième portion PH2 des sensorgrammes, et
  • ils sont finalement exposés de nouveau à l’environnement fluidique de référence au cours d’un troisième état final de désorption par une évacuation maîtrisée du fluide à analyser hors de la chambre de mesure 32, ce troisième état étant identifiable par une troisième portion PH3 des sensorgrammes.
There thus illustrates the time diagram of a superposition of around sixty sensorgrams SG1 i , SG2 i , i∈{1, …, M} obtained using an MZI or MZI/MMI amplification system over a period of around 190 seconds according to a well-controlled measurement protocol, involving control of the suction device 34 and the air inlet 36, in which:
  • the reactive sites 40 1 , …, 40 i , …, 40 M and 42 1 , …, 42 i , …, 42 M of the olfactory sensors 38 1 , …, 38 i , …, 38 M are first exposed to a reference fluid environment with a carrier fluid without the presence of the target compounds of a fluid to be analyzed during a first reference state identifiable by a first portion PH1 of the sensorgrams,
  • they are then exposed to the fluid to be analyzed during a second analytical adsorption state triggered by a controlled injection of this fluid into the measuring chamber 32, this second state being identifiable by a second portion PH2 of the sensorgrams, and
  • they are finally exposed again to the reference fluid environment during a third final desorption state by a controlled evacuation of the fluid to be analyzed out of the measuring chamber 32, this third state being identifiable by a third portion PH3 of the sensorgrams.

L’émergence de deux groupes bien distincts de sensorgrammes SG1i, i∈{1, …, M} et SG2i, i∈{1, …, M} issus respectivement des premiers 401, …, 40i, …, 40Met deuxièmes 421, …, 42i, …, 42Msites réactifs des capteurs olfactifs 381, …, 38i, …, 38Msera expliquée ultérieurement en référence à la .The emergence of two distinct groups of sensorgrams SG1 i , i∈{1, …, M} and SG2 i , i∈{1, …, M} arising respectively from the first 40 1 , …, 40 i , …, 40 M and second 42 1 , …, 42 i , …, 42 M reactive sites of the olfactory sensors 38 1 , …, 38 i , …, 38 M will be explained later with reference to the .

De retour à la , le dispositif électronique de caractérisation olfactive 30 comporte en outre un module logiciel 58 optionnel, destiné à être exécuté par l’unité de traitement 48, pour opérer un traitement préalable éventuel sur les 2M sensorgrammes SG1i, SG2i, i∈{1, …, M} fournis par le module logiciel 56.Back to the , the electronic olfactory characterization device 30 further comprises an optional software module 58, intended to be executed by the processing unit 48, to carry out possible prior processing on the 2M sensorgrams SG1 i , SG2 i , i∈{1, …, M} provided by the software module 56.

Ce traitement préalable comporte par exemple un filtrage passe-bas implémenté sous la forme d’un filtre numérique à réponse impulsionnelle finie ou infinie. Il s’agit de filtrer le bruit de mesure à hautes fréquences dans les signaux bruts tels que fournis par le module logiciel 56. Un filtre de Butterworth à réponse impulsionnelle finie du premier ordre et fréquence de coupure normalisée à 0,45 (i.e. valeur du ratio entre la fréquence de coupure et la fréquence d’échantillonnage égale à 0,45) convient.This pre-processing includes, for example, low-pass filtering implemented in the form of a digital filter with finite or infinite impulse response. This involves filtering out high-frequency measurement noise in the raw signals as provided by software module 56. A Butterworth filter with a first-order finite impulse response and a cut-off frequency normalized to 0.45 (i.e. the value of the ratio between the cut-off frequency and the sampling frequency equal to 0.45) is suitable.

Ce traitement préalable comporte par exemple en outre un calcul de norme au sens du document de brevet WO 2020/141281 A1 sur les 2M sensorgrammes SG1i, SG2i, i∈{1, …, M} filtrés ou non pour l’obtention de 2M sensorgrammes filtrés et/ou normés SG1’i, SG2’i, i∈{1, …, M}.This preliminary processing also includes, for example, a calculation of a norm within the meaning of patent document WO 2020/141281 A1 on the 2M sensorgrams SG1 i , SG2 i , i∈{1, …, M} filtered or not to obtain 2M filtered and/or normalized sensorgrams SG1' i , SG2' i , i∈{1, …, M}.

Le dispositif électronique de caractérisation olfactive 30 comporte en outre plusieurs modules logiciels 60 à 64, destinés à être exécutés par l’unité de traitement 48, pour obtenir une caractérisation SIG de la composition du fluide à analyser à partir des 2M sensorgrammes SG1i, SG2i, i∈{1, …, M} ou SG1’i, SG2’i, i∈{1, …, M}. Cette caractérisation SIG peut prendre la forme d’une signature olfactive normée telle que mentionnée précédemment et telle qu’illustrée dans la sous la forme d’un diagramme circulaire.The electronic olfactory characterization device 30 further comprises several software modules 60 to 64, intended to be executed by the processing unit 48, to obtain a SIG characterization of the composition of the fluid to be analyzed from the 2M sensorgrams SG1 i , SG2 i , i∈{1, …, M} or SG1' i , SG2' i , i∈{1, …, M}. This SIG characterization can take the form of a standardized olfactory signature as mentioned previously and as illustrated in the in the form of a pie chart.

Conformément aux principes généraux de la présente invention, les modules logiciels 60 à 64 sont conçus pour obtenir une caractérisation SIG de la composition d’un fluide à analyser à partir des 2M sensorgrammes SG1i, SG2i, i∈{1, …, M} ou SG1’i, SG2’i, i∈{1, …, M} qui soit nettement plus discrimante que dans l’état de la technique.In accordance with the general principles of the present invention, the software modules 60 to 64 are designed to obtain a SIG characterization of the composition of a fluid to be analyzed from the 2M sensorgrams SG1 i , SG2 i , i∈{1, …, M} or SG1' i , SG2' i , i∈{1, …, M} which is clearly more discriminating than in the state of the art.

A cet effet le module logiciel 60, destiné à être exécuté par l’unité de traitement 48, réalise une comparaison des interactions du fluide avec les deux sites réactifs de chaque capteur olfactif, par exemple sous la forme d’une comparaison des deux sensorgrammes SG1iet SG2i, ou SG1’iet SG2’i, issus de chaque capteur olfactif 38i, 1≤i≤M. Cette comparaison peut encore plus précisément prendre la forme d’une simple soustraction, pour l’obtention de M sensorgrammes différentiels ΔSGi, i∈{1, …, M}.For this purpose, the software module 60, intended to be executed by the processing unit 48, performs a comparison of the interactions of the fluid with the two reactive sites of each olfactory sensor, for example in the form of a comparison of the two sensorgrams SG1 i and SG2 i , or SG1' i and SG2' i , from each olfactory sensor 38 i , 1≤i≤M. This comparison can even more precisely take the form of a simple subtraction, to obtain M differential sensorgrams ΔSG i , i∈{1, …, M}.

Cette comparaison est illustrée sur la . On y voit deux sites réactifs 40iet 42id’un même capteur olfactif 38i, 1≤i≤M. Ces deux sites réactifs comportent des substrats 66 et des éléments de greffages 68 identiques. Le premier site réactif 40icomporte des homopeptides 70 tous identiques à deux liaisons peptidiques 72 et deux résidus d’acides aminés 74 chacun. Le deuxième site réactif 42icomporte des homopeptides 76 tous identiques à douze liaisons peptidiques 72 et douze résidus d’acides aminés 74 chacun. Ainsi, les homopeptides 76 du deuxième site réactif 42icomportent chacun une première portion peptidique à deux liaisons peptidiques 72 et deux résidus d’acides aminés 74 greffée sur les éléments de greffage 68. Cette première portion peptidique est identique aux homopeptides 70 du premier site réactif 40i. En revanche les homopeptides 76 du deuxième site réactif 42icomportent en outre chacun une extension peptidique 78 à dix liaisons peptidiques 72 et dix résidus d’acides aminés 74 pour former au total les douze liaisons peptidiques 72 et les douze résidus d’acides aminés 74.This comparison is illustrated in the . We see two reactive sites 40 i and 42 i of the same olfactory sensor 38 i , 1≤i≤M. These two reactive sites comprise substrates 66 and identical grafting elements 68. The first reactive site 40 i comprises homopeptides 70 all identical with two peptide bonds 72 and two amino acid residues 74 each. The second reactive site 42 i comprises homopeptides 76 all identical with twelve peptide bonds 72 and twelve amino acid residues 74 each. Thus, the homopeptides 76 of the second reactive site 42 i each comprise a first peptide portion with two peptide bonds 72 and two amino acid residues 74 grafted onto the grafting elements 68. This first peptide portion is identical to the homopeptides 70 of the first reactive site 40 i . On the other hand, the homopeptides 76 of the second reactive site 42 i each further comprise a peptide extension 78 with ten peptide bonds 72 and ten amino acid residues 74 to form in total the twelve peptide bonds 72 and the twelve amino acid residues 74.

On notera que, de façon plus générale, il est avantageux de prévoir entre une et cinq liaison(s) peptidique(s) pour chaque peptide 70 du premier site réactif 40iet entre six et dix-huit liaisons peptidiques pour chaque peptide 76 du deuxième site réactif 42i.It will be noted that, more generally, it is advantageous to provide between one and five peptide bond(s) for each peptide 70 of the first reactive site 40 i and between six and eighteen peptide bonds for each peptide 76 of the second reactive site 42 i .

Les interactions d’un fluide avec le premier site réactif 40iproduisent le sensorgramme SG1i, alors que celles de ce même fluide avec le deuxième site réactif 42iproduisent le sensorgramme SG2idont l’amplitude à chaque instant est plus grande en raison du nombre plus important de liaisons peptidiques. En soustrayant à chaque instant le sensorgramme SG1iau sensorgramme SG2icomme illustré par l’opération Δ dans la , on obtient le sensorgramme différentiel ΔSGiprécité qui résulte statistiquement uniquement des interactions du fluide avec les extensions peptidiques 78. On s’est donc débarrassé des interactions inopportunes du fluide avec les substrats 66 et les éléments de greffage 68, voire avec les deux premières liaisons peptidiques de chaque peptide 70 ou 76, de sorte que le le sensorgramme différentiel ΔSGiest bien plus pertinent que chacun des sensorgrammes SG1iet SG2ipour caractériser le fluide.The interactions of a fluid with the first reactive site 40 i produce the sensorgram SG1 i , while those of the same fluid with the second reactive site 42 i produce the sensorgram SG2 i whose amplitude at each instant is greater due to the greater number of peptide bonds. By subtracting at each instant the sensorgram SG1 i from the sensorgram SG2 i as illustrated by the operation Δ in the , we obtain the aforementioned differential sensorgram ΔSG i which results statistically only from the interactions of the fluid with the peptide extensions 78. We have therefore gotten rid of the inopportune interactions of the fluid with the substrates 66 and the grafting elements 68, or even with the first two peptide bonds of each peptide 70 or 76, so that the differential sensorgram ΔSG i is much more relevant than each of the sensorgrams SG1 i and SG2 i for characterizing the fluid.

Un exemple concret de réalisation de chaque capteur olfactif 38ien technologie MZI est illustré sur la . Le transducteur 44 est dans ce cas un système d’amplification de variation d’indice optique par interférométrie de Mach-Zehnder. Le capteur olfactif 38icomporte un premier bras (i.e. sous la forme d’une fibre optique) 80ide détection sur lequel est disposé le premier site réactif 40iet un premier bras 82ide référence permettant de mesurer la variation d’indice optique engendrée par ce premier site réactif 40i. Il comporte en outre un deuxième bras de détection 84isur lequel est disposé le deuxième site réactif 42iet un deuxième bras 86ide référence permettant de mesurer la variation d’indice optique engendrée par ce deuxième site réactif 42i.A concrete example of the realization of each 38 i olfactory sensor in MZI technology is illustrated on the . The transducer 44 is in this case a system for amplifying the variation of optical index by Mach-Zehnder interferometry. The olfactory sensor 38 i comprises a first arm (i.e. in the form of an optical fiber) 80 i for detection on which the first reactive site 40 i is arranged and a first reference arm 82 i for measuring the variation of optical index generated by this first reactive site 40 i . It further comprises a second detection arm 84 i on which the second reactive site 42 i is arranged and a second reference arm 86 i for measuring the variation of optical index generated by this second reactive site 42 i .

De retour à la , le module logiciel 62, destiné à être exécuté par l’unité de traitement 48, reprend chacun des M sensorgrammes différentiels ΔSGi, i∈{1, …, M} et réalise pour chacun d’entre eux le calcul d’au moins une valeur descriptive DSCRi. Il existe de nombreuses façons connues de déterminer une telle valeur descriptive, notamment par calcul statistique, de sorte que le fonctionnement du module logiciel 62 ne sera pas détaillé.Back to the , the software module 62, intended to be executed by the processing unit 48, takes each of the M differential sensorgrams ΔSG i , i∈{1, …, M} and performs for each of them the calculation of at least one descriptive value DSCR i . There are many known ways of determining such a descriptive value, in particular by statistical calculation, so that the operation of the software module 62 will not be detailed.

Enfin, le module logiciel 64, destiné à être exécuté par l’unité de traitement 48, obtient la caractérisation de la composition du fluide sur la base des valeurs descriptives ainsi calculées. Cette caractérisation se fait par exemple par estimation d’une signature olfactive SIG des M sensorgrammes différentiels ΔSGi, i∈{1, …, M}. Dans la variante la plus simple, il s’agit par exemple tout simplement de définir la signature olfactive SIG comme un vecteur dont les M composantes sont les M valeurs descriptives DSCRi, i∈{1, …, M}, calculées par le module logiciel 62. Comme évoqué précédemment, ce vecteur peut ensuite être normé pour rendre la signature olfactive plus générique.Finally, the software module 64, intended to be executed by the processing unit 48, obtains the characterization of the composition of the fluid on the basis of the descriptive values thus calculated. This characterization is done for example by estimating an olfactory signature SIG of the M differential sensorgrams ΔSG i , i∈{1, …, M}. In the simplest variant, it is for example simply a matter of defining the olfactory signature SIG as a vector whose M components are the M descriptive values DSCR i , i∈{1, …, M}, calculated by the software module 62. As mentioned previously, this vector can then be normalized to make the olfactory signature more generic.

Le procédé de caractérisation olfactive d’un fluide correspondant à l’exécution des modules logiciels 52 à 64 va maintenant être détaillé conformément à la succession d’étapes de la .The method of olfactory characterization of a fluid corresponding to the execution of software modules 52 to 64 will now be detailed in accordance with the succession of steps of the .

Au cours d’une première étape 100, le dispositif électronique de caractérisation olfactive 30 est approché d’un fluide de manière à obtenir une interaction du fluide avec chacun des deux sites réactifs 40i, 42ide chaque capteur olfactif 38i, 1≤i≤M. A cette occasion, le module logiciel 52 est exécuté.During a first step 100, the electronic olfactory characterization device 30 is brought close to a fluid so as to obtain an interaction of the fluid with each of the two reactive sites 40 i , 42 i of each olfactory sensor 38 i , 1≤i≤M. On this occasion, the software module 52 is executed.

Au cours d’une étape suivante 102, le transducteur 44 fournit une séquence S de signaux de mesure en interaction avec les capteurs olfactifs 38i, 1≤i≤M.During a following step 102, the transducer 44 provides a sequence S of measurement signals in interaction with the olfactory sensors 38 i , 1≤i≤M.

Au cours d’une étape suivante 104 réalisée par exécution du module logiciel 56, le processeur 48 fournit les 2M sensorgrammes SG1i, SG2i, i∈{1, …, M} représentatifs d’une interaction du fluide avec chaque site réactif de capteur olfactif.During a following step 104 carried out by executing the software module 56, the processor 48 provides the 2M sensorgrams SG1 i , SG2 i , i∈{1, …, M} representative of an interaction of the fluid with each reactive site of the olfactory sensor.

Au cours d’une étape optionnelle suivante 106 réalisée par exécution du module logiciel 58, le processeur 48 fournit les 2M sensorgrammes SG1’i, SG2’i, i∈{1, …, M}.During a following optional step 106 performed by executing the software module 58, the processor 48 provides the 2M sensorgrams SG1' i , SG2' i , i∈{1, …, M}.

Au cours d’une étape suivante 108 réalisée par exécution du module logiciel 60, le processeur 48 procède, pour chaque capteur olfactif 38i, à une comparaison des interactions du fluide avec les deux sites réactifs 40iet 42ide ce capteur olfactif pour fournir les M sensorgrammes différentiels ΔSGi, i∈{1, …, M}, par exemple résultant d’une simple soustraction des M sensorgrammes SG1i, i∈{1, …, M} aux M sensorgrammes SG2i, i∈{1, …, M}, ou des M sensorgrammes SG1’i, i∈{1, …, M} aux M sensorgrammes SG2’i, i∈{1, …, M}. Ces M sensorgrammes différentiels sont par exemple directement exploités comme représentatifs d’une interaction du fluide avec les M capteurs olfactifs considérés dans leur ensemble.During a following step 108 performed by executing the software module 60, the processor 48 performs, for each olfactory sensor 38 i , a comparison of the interactions of the fluid with the two reactive sites 40 i and 42 i of this olfactory sensor to provide the M differential sensorgrams ΔSG i , i∈{1, …, M}, for example resulting from a simple subtraction of the M sensorgrams SG1 i , i∈{1, …, M} from the M sensorgrams SG2 i , i∈{1, …, M}, or of the M sensorgrams SG1' i , i∈{1, …, M} from the M sensorgrams SG2' i , i∈{1, …, M}. These M differential sensorgrams are for example directly used as representative of an interaction of the fluid with the M olfactory sensors considered as a whole.

Au cours d’une étape suivante 110 réalisée par exécution du module logiciel 62, M valeurs descriptives DSCRi, i∈{1, …, M}, des M sensorgrammes différentiels ΔSGi, i∈{1, …, M}, sont extraites de façon connue en soi.During a following step 110 carried out by executing the software module 62, M descriptive values DSCRi, i∈{1, …, M}, of the M differential sensorgrams ΔSG i , i∈{1, …, M}, are extracted in a manner known per se.

Enfin, au cours d’une dernière étape 112 réalisée par exécution du module logiciel 64, une signature olfactive normée SIG est obtenue à partir des M valeurs descriptives DSCRi, i∈{1, …, M}.Finally, during a last step 112 carried out by executing the software module 64, a standardized olfactory signature SIG is obtained from the M descriptive values DSCRi, i∈{1, …, M}.

Il apparaît clairement qu’un dispositif électronique de caractérisation d’un fluide tel que celui de la permet d’améliorer significativement la propriété discriminante de cette caractérisation en se débarrassant astucieusement du bruit de mesure lié aux interactions inopportunes entre le fluide et certains composants des capteurs, tels que les substrats et les éventuels éléments de greffage peptidique.It is clear that an electronic device for characterizing a fluid such as that of the allows to significantly improve the discriminatory property of this characterization by cleverly getting rid of the measurement noise linked to the inappropriate interactions between the fluid and certain components of the sensors, such as the substrates and the possible peptide grafting elements.

On notera par ailleurs que l’invention n’est pas limitée au mode de réalisation décrit précédemment. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées au mode de réalisation décrit ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. Dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention au mode de réalisation exposé dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en œuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.It should also be noted that the invention is not limited to the embodiment described above. It will indeed appear to those skilled in the art that various modifications can be made to the embodiment described above, in light of the teaching that has just been disclosed to them. In the detailed presentation of the invention that is given above, the terms used should not be interpreted as limiting the invention to the embodiment set out in the present description, but should be interpreted to include all equivalents that can be foreseen by those skilled in the art by applying their general knowledge to the implementation of the teaching that has just been disclosed to them.

Claims (10)

Dispositif électronique (30) de caractérisation d’un fluide, comportant :
  • au moins un capteur (381, …, 38i, …, 38M) conçu pour interagir avec le fluide, chaque capteur (381, …, 38i, …, 38M) comportant un premier site réactif (401, …, 40i, …, 40M) sur lequel sont greffés des premiers composants réactifs identiques (70) aptes à interagir avec des composés (16) susceptibles d’être présents dans le fluide ;
  • un transducteur (44) conçu pour fournir, en interaction avec ledit au moins un capteur (381, …, 38i, …, 38M), une séquence de signaux (S) de mesure ; et
  • un processeur (48) de traitement de la séquence de signaux (S) de mesure pour fournir au moins un signal temporel (ΔSGi) représentatif d’une interaction du fluide avec chaque capteur (381, …, 38i, …, 38M) ;
caractérisé en ce que :
  • chaque capteur (381, …, 38i, …, 38M) comporte un deuxième site réactif (421, …, 42i, …, 42M) sur lequel sont greffés des deuxièmes composants réactifs identiques (76) constitués respectivement de premières portions réactives, greffées sur le deuxième site réactif (421, …, 42i, …, 42M) et identiques aux premiers composants réactifs (70) du premier site réactif (401, …, 40i, …, 40M) de ce capteur (381, …, 38i, …, 38M), et d’extensions réactives (78) qui les distinguent des premiers composants réactifs (70) du premier site réactif (401, …, 40i, …, 40M) de ce capteur (381, …, 38i, …, 38M) ; et
  • le processeur (48) est configuré pour fournir ledit au moins un signal temporel (ΔSGi), pour chaque capteur (381, …, 38i, …, 38M), sur la base d’une comparaison des interactions du fluide avec les deux sites réactifs (401, …, 40i, …, 40M, 421, …, 42i, …, 42M) de ce capteur (381, …, 38i, …, 38M).
Electronic device (30) for characterizing a fluid, comprising:
  • at least one sensor (38 1 , …, 38 i , …, 38 M ) designed to interact with the fluid, each sensor (38 1 , …, 38 i , …, 38 M ) comprising a first reactive site (40 1 , …, 40 i , …, 40 M ) onto which are grafted first identical reactive components (70) capable of interacting with compounds (16) likely to be present in the fluid;
  • a transducer (44) designed to provide, in interaction with said at least one sensor (38 1 , …, 38 i , …, 38 M ), a sequence of measurement signals (S); and
  • a processor (48) for processing the sequence of measurement signals (S) to provide at least one time signal (ΔSG i ) representative of an interaction of the fluid with each sensor (38 1 , …, 38 i , …, 38 M );
characterized in that:
  • each sensor (38 1 , …, 38 i , …, 38 M ) comprises a second reactive site (42 1 , …, 42 i , …, 42 M ) onto which are grafted second identical reactive components (76) consisting respectively of first reactive portions, grafted onto the second reactive site (42 1 , …, 42 i , …, 42 M ) and identical to the first reactive components (70) of the first reactive site (40 1 , …, 40 i , …, 40 M ) of this sensor (38 1 , …, 38 i , …, 38 M ), and of reactive extensions (78) which distinguish them from the first reactive components (70) of the first reactive site (40 1 , …, 40 i , …, 40 M ) of this sensor (38 1 , …, 38 i , …, 38 M ); and
  • the processor (48) is configured to provide said at least one time signal (ΔSG i ), for each sensor (38 1 , …, 38 i , …, 38 M ), on the basis of a comparison of the interactions of the fluid with the two reactive sites (40 1 , …, 40 i , …, 40 M , 42 1 , …, 42 i , …, 42 M ) of this sensor (38 1 , …, 38 i , …, 38 M ).
Dispositif électronique (30) de caractérisation d’un fluide selon la revendication 1, dans lequel chaque site réactif (401, …, 40i, …, 40M, 421, …, 42i, …, 42M) de chaque capteur (381, …, 38i, …, 38M) comporte :
  • un substrat (66) à base de composé du silicium, notamment à base de silice ou de nitrure de silicium, des groupes de silanes (68) fixés au substrat (66) et des composants réactifs identiques (70, 76) greffés aux groupes de silanes (68) ; ou
  • un substrat (66) à base d’or et des composants réactifs identiques (70, 76) greffés au substrat (66).
Electronic device (30) for characterizing a fluid according to claim 1, in which each reactive site (401, …, 40i, …, 40M, 421, …, 42i, …, 42M) of each sensor (381, …, 38i, …, 38M) includes:
  • a substrate (66) based on a silicon compound, in particular based on silica or silicon nitride, silane groups (68) fixed to the substrate (66) and identical reactive components (70, 76) grafted to the silane groups (68); or
  • a gold-based substrate (66) and identical reactive components (70, 76) grafted to the substrate (66).
Dispositif électronique (30) de caractérisation d’un fluide selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les composants réactifs (70, 76) d’un même capteur (381, …, 38i, …, 38M) sont des homo-oligomères, c’est-à-dire tous constitués d’unités monomères elles-mêmes identiques, par exemple des homopeptides tous constitués d’une chaîne peptidique d’une ou plusieurs occurrences d’un même acide aminé (74).Electronic device (30) for characterizing a fluid according to claim 1 or 2, in which the reactive components (70, 76) of the same sensor (38 1 , …, 38 i , …, 38 M ) are homo-oligomers, that is to say all consisting of monomeric units which are themselves identical, for example homopeptides all consisting of a peptide chain of one or more occurrences of the same amino acid (74). Dispositif électronique (30) de caractérisation d’un fluide selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel chaque premier composant réactif (70) du premier site réactif (401, …, 40i, …, 40M) de chaque capteur (381, …, 38i, …, 38M) est un oligomère qui comporte entre une et cinq unités monomères.Electronic device (30) for characterizing a fluid according to any one of claims 1 to 3, in which each first reactive component (70) of the first reactive site (40 1 , …, 40 i , …, 40 M ) of each sensor (38 1 , …, 38 i , …, 38 M ) is an oligomer which comprises between one and five monomer units. Dispositif électronique (30) de caractérisation d’un fluide selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel chaque deuxième composant réactif du deuxième site réactif (421, …, 42i, …, 42M) de chaque capteur (381, …, 38i, …, 38M) est un oligomère qui comporte entre six et dix-huit unités monomères.Electronic device (30) for characterizing a fluid according to any one of claims 1 to 4, in which each second reactive component of the second reactive site (42 1 , …, 42 i , …, 42 M ) of each sensor (38 1 , …, 38 i , …, 38 M ) is an oligomer which comprises between six and eighteen monomer units. Dispositif électronique (30) de caractérisation d’un fluide selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel, pour chaque capteur (381, …, 38i, …, 38M), le processeur (48) est conçu pour fournir :
  • un premier signal temporel (SG1i) représentatif d’une interaction du fluide avec le premier site réactif (401, …, 40i, …, 40M) de ce capteur (381, …, 38i, …, 38M) ;
  • un deuxième signal temporel (SG2i) représentatif d’une interaction du fluide avec le deuxième site réactif (421, …, 42i, …, 42M) de ce capteur (381, …, 38i, …, 38M) ; et
  • un signal temporel différentiel (ΔSGi) résultant d’une comparaison, par exemple par soustraction, des premier (SG1i) et deuxième (SG2i) signaux temporels.
Electronic device (30) for characterizing a fluid according to any one of claims 1 to 5, in which, for each sensor (381, …, 38i, …, 38M), the processor (48) is designed to provide:
  • a first time signal (SG1 i ) representative of an interaction of the fluid with the first reactive site (40 1 , …, 40 i , …, 40 M ) of this sensor (38 1 , …, 38 i , …, 38 M );
  • a second time signal (SG2 i ) representative of an interaction of the fluid with the second reactive site (42 1 , …, 42 i , …, 42 M ) of this sensor (38 1 , …, 38 i , …, 38 M ); and
  • a differential time signal (ΔSG i ) resulting from a comparison, for example by subtraction, of the first (SG1 i ) and second (SG2 i ) time signals.
Dispositif électronique (30) de caractérisation d’un fluide selon la revendication 6, dans lequel le processeur (48) est conçu pour fournir ledit au moins un signal temporel (ΔSGi) représentatif d’une interaction du fluide avec chaque capteur (381, …, 38i, …, 38M) à partir de chaque signal temporel différentiel (ΔSGi).Electronic device (30) for characterizing a fluid according to claim 6, in which the processor (48) is designed to provide said at least one temporal signal (ΔSG i ) representative of an interaction of the fluid with each sensor (38 1 , …, 38 i , …, 38 M ) from each differential temporal signal (ΔSG i ). Dispositif électronique (30) de caractérisation d’un fluide selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les premiers composants réactifs (70) du premier site réactif d’un même capteur (381, …, 38i, …, 38M) sont des hétéro-oligomères, c’est-à-dire tous constitués d’unités monomères dont au moins deux sont différentes, par exemple des hétéropeptides tous constitués d’une chaîne peptidique de plusieurs occurrences issues d’au moins deux acides aminés différents, et chaque extension réactive (78) de chaque deuxième composant réactif (76) du deuxième site réactif de ce même capteur (381, …, 38i, …, 38M) comporte au moins une répétition de sa première portion réactive identique aux premiers composants réactifs (70) du premier site réactif, par exemple au moins une répétition de la chaîne hétéropeptidique de sa première portion peptidique identique aux premiers peptides (70) du premier site réactif.Electronic device (30) for characterizing a fluid according to any one of claims 1 to 7, in which the first reactive components (70) of the first reactive site of the same sensor (38 1 , …, 38 i , …, 38 M ) are hetero-oligomers, that is to say all consisting of monomeric units of which at least two are different, for example heteropeptides all consisting of a peptide chain of several occurrences from at least two different amino acids, and each reactive extension (78) of each second reactive component (76) of the second reactive site of this same sensor (38 1 , …, 38 i , …, 38 M ) comprises at least one repetition of its first reactive portion identical to the first reactive components (70) of the first reactive site, for example at least one repetition of the heteropeptide chain of its first peptide portion identical to the first peptides (70) of the first reactive site. Dispositif électronique (30) de caractérisation d’un fluide selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le processeur (48) est conçu pour obtenir une caractérisation du fluide, notamment une signature identifiante (SIG) du fluide, par extraction d’une caractéristique prédéterminée (DSCRi) dudit au moins un signal temporel représentatif (ΔSGi).Electronic device (30) for characterizing a fluid according to any one of claims 1 to 8, in which the processor (48) is designed to obtain a characterization of the fluid, in particular an identifying signature (SIG) of the fluid, by extracting a predetermined characteristic (DSCR i ) from said at least one representative time signal (ΔSG i ). Procédé de caractérisation d’un fluide, à l’aide d’un dispositif électronique (30) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, comportant les étapes suivantes :
  • approcher le dispositif électronique (30) du fluide de manière à obtenir une interaction du fluide avec chaque capteur (381, …, 38i, …, 38M) ;
  • fournir, à l’aide du transducteur (44) et en interaction avec ledit au moins un capteur (381, …, 38i, …, 38M), une séquence de signaux (S) de mesure ; et
  • fournir, à l’aide du processeur (48), au moins un signal temporel (ΔSGi) représentatif d’une interaction du fluide avec chaque capteur (381, …, 38i, …, 38M) ;
caractérisé en ce que :
  • l’approche du dispositif électronique (30) est réalisée de manière à obtenir une interaction du fluide avec les premier (401, …, 40i, …, 40M) et deuxième (421, …, 42i, …, 42M) sites réactifs de chaque capteur (381, …, 38i, …, 38M) ; et
  • le processeur (48) procède, pour chaque capteur (381, …, 38i, …, 38M), à une comparaison des interactions du fluide avec les deux sites réactifs (401, …, 40i, …, 40M, 421, …, 42i, …, 42M) de ce capteur (381, …, 38i, …, 38M) pour fournir ledit au moins un signal temporel (ΔSGi) comme résultant de cette comparaison.
Method for characterizing a fluid, using an electronic device (30) according to any one of claims 1 to 9, comprising the following steps:
  • approaching the electronic device (30) to the fluid so as to obtain an interaction of the fluid with each sensor (38 1 , …, 38 i , …, 38 M );
  • providing, using the transducer (44) and in interaction with said at least one sensor (38 1 , …, 38 i , …, 38 M ), a sequence of measurement signals (S); and
  • providing, using the processor (48), at least one time signal (ΔSG i ) representative of an interaction of the fluid with each sensor (38 1 , …, 38 i , …, 38 M );
characterized in that:
  • the approach of the electronic device (30) is carried out so as to obtain an interaction of the fluid with the first (40 1 , …, 40 i , …, 40 M ) and second (42 1 , …, 42 i , …, 42 M ) reactive sites of each sensor (38 1 , …, 38 i , …, 38 M ); and
  • the processor (48) performs, for each sensor (38 1 , …, 38 i , …, 38 M ), a comparison of the interactions of the fluid with the two reactive sites (40 1 , …, 40 i , …, 40 M , 42 1 , …, 42 i , …, 42 M ) of this sensor (38 1 , …, 38 i , …, 38 M ) to provide said at least one time signal (ΔSG i ) as resulting from this comparison.
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