BE1023800B1 - OPTICAL DEVICE FOR MEASURING A CHARGE IN PARTICLES OF A SAMPLE - Google Patents
OPTICAL DEVICE FOR MEASURING A CHARGE IN PARTICLES OF A SAMPLE Download PDFInfo
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Abstract
La présente invention se rapporte à dispositif optique (1) de mesure d’une charge en particules (2) d’un échantillon comprenant - une cellule de mesure (3) dans laquelle transite un échantillon chargé en particules (2) selon une direction de flux prédéterminée (F), ladite cellule de mesure (3) étant située dans un premier plan (PL) parallèle à un axe longitudinal (L) de ladite cellule de mesure (3), - un appareillage de capture d’images (4) comprenant un objectif (5) présentant un axe optique (A) et définissant une zone de netteté localisée dans un deuxième plan (PZN) situé dans ladite cellule de mesure (3), ledit appareillage de capture d’images (4) émettant un signal susceptible d’être traité par un logiciel ; et - une source de lumière (6) agencée pour qu’au moins un faisceau lumineux traverse au moins ladite zone de netteté définie dans ladite cellule de mesure (3) en direction du dudit objectif (5) dudit appareillage de capture d’images (4), ledit premier (PL) et ledit deuxième (PZN) plans étant des plans sécants.The present invention relates to an optical device (1) for measuring a particle charge (2) of a sample comprising - a measuring cell (3) in which a sample loaded with particles (2) is passed in a direction of predetermined flow (F), said measuring cell (3) being located in a first plane (PL) parallel to a longitudinal axis (L) of said measuring cell (3), - an image capture apparatus (4) comprising an objective (5) having an optical axis (A) and defining a sharpness area located in a second plane (PZN) located in said measuring cell (3), said image capturing apparatus (4) emitting a signal likely to be processed by software; and a light source (6) arranged so that at least one light beam passes through at least said sharpness zone defined in said measuring cell (3) towards said objective (5) of said image capture apparatus ( 4), said first (PL) and said second (PZN) planes being intersecting planes.
Description
Dispositif optique de mesure d’une charge en particules d’un échantiilonOptical device for measuring a particulate charge of a sample
La présente invention se rapporte à un dispositif optique de mesure d’une charge en particules d’un échantillon comprenant - une cellule de mesure dans laquelle transite un échantillon chargé en particules selon une direction de flux prédéterminée, ladite cellule de mesure étant située dans un premier plan parallèle à un axe longitudinal de ladite cellule de mesure, - un appareillage de capture d’images comprenant un objectif présentant un axe optique et définissant une zone de netteté localisée dans un deuxième plan situé dans ladite cellule de mesure, ledit appareillage de capture d’images émettant un signal susceptible d’être traité par un logiciel ; et - une source de lumière agencée pour qu’au moins un faisceau lumineux traverse au moins ladite zone de netteté définie dans ladite cellule de mesure en direction dudit objectif dudit appareillage de capture d’images.The present invention relates to an optical device for measuring a particle charge of a sample comprising - a measurement cell in which a particle-laden sample travels in a predetermined flow direction, said measuring cell being located in a first plane parallel to a longitudinal axis of said measuring cell; an image capture apparatus comprising an objective having an optical axis and defining a sharpness area located in a second plane located in said measuring cell, said capture apparatus images emitting a signal that can be processed by software; and a light source arranged so that at least one light beam passes through at least said sharpness zone defined in said measuring cell towards said objective of said image capture apparatus.
Par définition, au sens de la présente invention, l’axe longitudinal d’un objet doit être compris comme étant celui qui s’étend dans le sens de la longueur de l’objet.By definition, within the meaning of the present invention, the longitudinal axis of an object must be understood as being that which extends in the direction of the length of the object.
Un tel dispositif optique est connu de l’état de la technique. En effet, des dispositifs optiques comprenant un appareillage de capture d’images (muni d’un objectif présentant un axe optique) et une cellule de mesure existent et sont utilisés notamment pour la caractérisation et le comptage de particules au départ d’un échantillon en voie sèche ou en voie humide.Such an optical device is known from the state of the art. Indeed, optical devices comprising an image capture apparatus (provided with an objective having an optical axis) and a measurement cell exist and are used in particular for the characterization and counting of particles from a sample in dry or wet.
Pratiquement, la cellule de mesure est agencée de telle manière qu’elle est traversée par un échantillon chargé en particules. Lorsque les particules traversent, dans la cellule de mesure, une zone de netteté propre à l’objectif de l’appareillage de capture d’images (par exemple une caméra), elles sont détectées par ce dernier et sont ensuite caractérisées, par exemple à l’aide d’un logiciel, à partir des images prises par l’appareillage de capture d’images pendant au moins une partie de la durée de transit de l’échantillon chargé en particules au travers de la cellule de mesure.In practice, the measuring cell is arranged in such a way that a sample loaded with particles passes through it. When the particles pass through the measurement cell, a sharpness area specific to the objective of the image capture apparatus (for example a camera), they are detected by the latter and are then characterized, for example to using software, from the images taken by the image capture apparatus during at least part of the transit time of the sample charged with particles through the measuring cell.
Avec les dispositifs actuels, le flux de particules qui transite dans la cellule de mesure est orienté de façon à être traversé perpendiculairement par l’axe optique de la caméra, la zone de netteté de l’objectif étant par conséquent définie parallèlement au flux de particules. La cellule de mesure est bien entendu également traversée par des faisceaux lumineux émanant d’une source lumineuse, ces faisceaux étant dirigés vers l’objectif de la caméra, traversant au moins la zone de netteté définie dans la cellule de mesure et étant propre à l’objectif et aux réglages de l’appareillage de capture d’images.With the current devices, the flow of particles passing through the measuring cell is oriented so as to be traversed perpendicularly by the optical axis of the camera, the area of sharpness of the lens being therefore defined parallel to the particle flow . The measuring cell is of course also traversed by light beams emanating from a light source, these beams being directed towards the camera lens, passing through at least the sharpness zone defined in the measuring cell and being specific to the light source. objective and settings of the image capture apparatus.
De tels dispositifs optiques de mesure sont utilisés pour la caractérisation de fluides mais aussi de solides ou de poudres dans divers domaines techniques. Par exemple, dans le cas de la technique du polissage mécano-chimique (CMP), il est crucial de déterminer la nature et la concentration en particules de compositions chimiques et colloïdales. En effet, les fluides utilisés pour la technique du CMP sont très hétérogènes car ils présentent des particules de tailles très variables qui peuvent être soit basiques, soit acides. La composition en particules du fluide étant déterminante pour la mise au point de la technique du CMP, il est indispensable de caractériser précisément le fluide.Such optical measuring devices are used for the characterization of fluids but also solids or powders in various technical fields. For example, in the case of the chemical mechanical polishing (CMP) technique, it is crucial to determine the nature and particle concentration of chemical and colloidal compositions. Indeed, the fluids used for the CMP technique are very heterogeneous because they have particles of very variable sizes that can be either basic or acidic. Particle composition of the fluid being decisive for the development of the CMP technique, it is essential to precisely characterize the fluid.
De tels dispositifs optiques de mesure jouent également un rôle important en biologie et dans les secteurs relatifs aux biotechnologies. Ils sont par ailleurs largement utilisés dans les industries alimentaires ou encore au sein des services de diagnostic médical dans les hôpitaux. En effet, à titre d’exemple, de tels dispositifs sont utilisés en routine pour détecter, entre autre, la contamination de certains aliments par des bactéries. La quantification du nombre de leucocytes dans le sang avec de tels dispositifs permet en outre de mettre en évidence d’éventuels phénomènes inflammatoires ou des maladies du sang telle que la leucémie. De tels dispositifs optiques ont également leur importance au sein de l’industrie pharmaceutique, par exemple, lors de la mise en évidence d’antigènes de surface qui représente une étape cruciale dans le processus de mise au point d’un vaccin ou encore lors de l’analyse de solutions injectables. Il importe en effet, dans le cas des vaccins et des solutions injectables, de pouvoir mesurer précisément la charge en particules, ce qui est crucial par exemple pour valider un lot de production mais aussi pour s’assurer que des particules indésirables (contaminants,...) ne soient pas présentes.Such optical measuring devices also play an important role in biology and in sectors related to biotechnology. They are also widely used in the food industry or in medical diagnostic services in hospitals. Indeed, by way of example, such devices are used routinely to detect, among other things, the contamination of certain foods by bacteria. The quantification of the number of leucocytes in the blood with such devices also makes it possible to highlight any inflammatory phenomena or blood diseases such as leukemia. Such optical devices are also important in the pharmaceutical industry, for example, in the detection of surface antigens which represents a crucial step in the process of developing a vaccine or when the analysis of injectable solutions. In the case of vaccines and injectable solutions, it is important to be able to precisely measure the particulate load, which is crucial, for example, to validate a batch of production, but also to ensure that undesirable particles (contaminants,. ..) are not present.
En pratique, actuellement, la zone de netteté propre à l’objectif est mise au point une seule fois au début de l'analyse et est définie théoriquement au centre de la cellule de mesure. La mise au point est un réglage de distance et s’effectue donc par déplacement de l’objectif par rapport à la cellule de mesure au sein de laquelle doit être obtenue une zone de netteté où seront détectées correctement les particules d’un échantillon. Par définition, la zone de netteté acceptable (c’est-à-dire la zone dans laquelle les particules sont effectivement et correctement détectées) présente un certain « intervalle » correspondant à la profondeur de champ. Précisément, la profondeur de champ est la distance entre deux plans (le plus proche et le plus éloigné de l’appareillage de capture d’images) entre lesquels les éléments à analyser doivent être placés (doivent transiter) pour qu’une image nette puisse être capturée/enregistrée par un appareillage de capture d’images, par exemple par une caméra. Notons qu’au plus la profondeur de champ d’un objectif est grande, au plus ce dernier détectera un grand nombre de particules considérées comme étant nettes.In practice, currently, the lens-specific area of focus is only developed once at the beginning of the analysis and is theoretically defined at the center of the measurement cell. The focus is a distance adjustment and is therefore done by moving the lens relative to the measuring cell in which must be obtained a sharpness area where the particles of a sample will be correctly detected. By definition, the area of acceptable sharpness (i.e. the area in which the particles are effectively and correctly detected) has a certain "gap" corresponding to the depth of field. Specifically, the depth of field is the distance between two planes (the closest and the farthest from the image capture apparatus) between which the elements to be analyzed must be placed (must pass) so that a sharp image can be captured / recorded by an image capture apparatus, for example by a camera. Note that the greater the depth of field of a lens, the more it will detect a large number of particles considered to be sharp.
De ceci, il ressort qu’en pratique, dans le cas de dispositifs optiques de quantification et de caractérisation d’une charge en particules d’un échantillon, l’utilisateur doit déterminer une profondeur de champ fixe et unique la plus grande possible afin de détecter un maximum de particules passant/transitant dans la cellule de mesure.From this, it appears that in practice, in the case of optical devices for quantifying and characterizing a particulate load of a sample, the user must determine a fixed and unique depth of field of view as large as possible in order to detect a maximum of particles passing / transiting in the measuring cell.
Toutefois, l’utilisation d’une profondeur de champ importante pour la mesure d’une charge en particules d’un échantillon entraîne la problématique selon laquelle n’est possible qu’un faible grossissement d'une image.However, the use of a large depth of field for the measurement of a particle charge of a sample leads to the problem that only a low magnification of an image is possible.
En effet, le problème réside dans le fait que la profondeur de champ définit la limite de détection d’une particule. En d’autres termes, au plus la profondeur de champ est élevée, au moins la possibilité de grossissement est importante. Par conséquent, avec les dispositifs optiques actuels, afin de détecter un nombre de particules suffisant (c’est-à-dire de définir une profondeur de champ assez large) pour obtenir une quantification acceptable de l'échantillon, l’utilisateur ne pourra pas dépasser un certain grossissement et les particules inférieures au micron ne seront donc pas détectées, ce qui entraîne à nouveau un problème de sous-échantillonnage.Indeed, the problem lies in the fact that the depth of field defines the limit of detection of a particle. In other words, at most the depth of field is high, at least the possibility of magnification is important. Therefore, with current optical devices, in order to detect a sufficient number of particles (i.e. to define a fairly large depth of field) to obtain an acceptable quantification of the sample, the user will not be able to exceed a certain magnification and the particles below the micron will not be detected, which again causes a problem of subsampling.
Ceci est particulièrement problématique dans le cas par exemple de l’analyse de solutions destinées à la technique du CMP (voir ci-dessus) qui comprennent des particules de tailles très hétérogènes. En effet, une solution composée de particules mal définies (c’est-à-dire présentant des tailles non adéquates) peut faire des dégâts sur les surfaces de semi-conducteurs en créant des micro-rayures. Il est donc crucial de pouvoir détecter la totalité de la charge en particules de l’échantillon. Or, les particules inférieures au micron n’étant pas détectées par les dispositifs optiques actuels, ceci entraîne une analyse de l’échantillon erronée et ne représente donc pas la réalité, entraînant par conséquent un sous-échantillonnage. Bien entendu, cette problématique de grossissement limité a également un impact dans bien d’autres domaines, par exemple dans les domaines biotechnologiques, notamment pour la validation des vaccins et des solutions injectables.This is particularly problematic in the case for example of the analysis of solutions for the CMP technique (see above) which comprise particles of very heterogeneous sizes. Indeed, a solution composed of poorly defined particles (that is, having unsuitable sizes) can do damage to the semiconductor surfaces by creating micro-scratches. It is therefore crucial to be able to detect the entire particle charge of the sample. However, the sub-micron particles not being detected by the current optical devices, this leads to an analysis of the erroneous sample and therefore does not represent the reality, thus causing a subsampling. Of course, this problem of limited magnification also has an impact in many other fields, for example in the biotechnology fields, especially for the validation of vaccines and injectable solutions.
Une autre problématique rencontrée avec les dispositifs optiques de mesure actuels est la reproductibilité des analyses. En effet, il est indispensable, afin d’assurer la reproductibilité des analyses et de disposer de mesures comparables, que le positionnement de la zone de netteté propre à l’objectif soit identique entre les échantillons faisant partie d’une même analyse ou d’une analyse subséquente. Or, la mise au point (définition de la zone de netteté dans la cellule de mesure) pour les dispositifs de mesure actuels est réalisée en se basant sur une particule seule et unique présente dans la cellule de mesure, le positionnement précis de cette particule n’étant pas connu. Ainsi, en début d’analyse, soit le montage est mécanique, ce qui engendre des coûts trop importants, soit celui-ci est manuel mais dépend alors fortement de l’appréciation de l’opérateur et est par conséquent très subjectif. Un opérateur n’étant pas l’autre, un réglage mécanique automatisé est préféré mais doit alors mettre en oeuvre des dispositifs très précis et très fragiles (vis micrométrique,...).Another problem encountered with current optical measuring devices is the reproducibility of the analyzes. Indeed, in order to ensure the reproducibility of the analyzes and to have comparable measurements, it is essential that the positioning of the zone of sharpness specific to the objective be identical between the samples forming part of the same analysis or of subsequent analysis. However, the development (definition of the sharpness zone in the measuring cell) for the current measuring devices is carried out based on a single and unique particle present in the measuring cell, the precise positioning of this particle n 'being not known. Thus, at the beginning of the analysis, either the assembly is mechanical, which generates excessive costs, or it is manual but depends heavily on the appreciation of the operator and is therefore very subjective. One operator is not the other, an automated mechanical adjustment is preferred but must then implement very precise and very fragile devices (micrometer screw, ...).
Au vu de tout ceci, il ressort malheureusement que les dispositifs optiques actuels de mesure d’une charge en particules d’un échantillon ne permettent pas de garantir que toutes les particules d’un échantillon pour lequel doit être mesurée la charge en particules soient détectées. En effet, les dispositifs de mesure actuels sont fréquemment responsables d’un sous-échantillonnage (quantification et caractérisation de l’échantillon erronées) lié au faible grossissement qui peut être appliqué, ceci à cause de la nécessité de disposer d’une profondeur de champ aussi grande que possible pour détecter le plus grand nombre possible de particules. En outre, les dispositifs de mesure actuels ne permettent pas de garantir une reproductibilité d’analyse entre les échantillons faisant partie d’une même analyse ou d’analyses subséquentes. L’invention a pour but de pallier les inconvénients de l’état de la technique en procurant un dispositif optique de mesure d’une charge en particules d’un échantillon permettant une analyse complète de ce dernier en détectant de façon adéquate toutes les particules et permettant une détection des particules présentant une taille inférieure au micron. En outre, l’invention a également pour objectif de proposer un dispositif de mesure d’une charge en particules d’un échantillon pour lequel est observé une vitesse d’analyse supérieure à celle obtenue avec les techniques d’imagerie traditionnelles.In view of all this, it is unfortunately apparent that current optical devices for measuring a particulate load of a sample can not guarantee that all the particles of a sample for which the particle charge is to be measured are detected. . Indeed, current measuring devices are frequently responsible for under-sampling (erroneous quantification and characterization of the sample) related to the low magnification that can be applied, because of the need to have a depth of field as large as possible to detect as many particles as possible. In addition, the current measuring devices do not guarantee analysis reproducibility between the samples forming part of the same analysis or subsequent analyzes. The aim of the invention is to overcome the disadvantages of the state of the art by providing an optical device for measuring a particle charge of a sample allowing a complete analysis of the latter by adequately detecting all the particles and allowing detection of particles having a size smaller than one micron. In addition, the object of the invention is also to propose a device for measuring a particle charge of a sample for which an analysis speed greater than that obtained with traditional imaging techniques is observed.
Pour résoudre ces problèmes, il est prévu suivant l’invention, un dispositif optique de mesure d’une charge en particules d’un échantillon tel qu’indiqué au début caractérisé en ce que ledit premier et ledit deuxième plans sont des plans sécants. Afin que ledit premier et ledit deuxième plans soient sécants, ladite cellule de mesure est inclinée par rapport à ladite zone de netteté dudit objectif dudit appareillage de capture d’images ou inversement.To solve these problems, it is provided according to the invention, an optical device for measuring a particle charge of a sample as indicated at the beginning, characterized in that said first and said second planes are intersecting planes. In order for said first and said second planes to be intersecting, said measuring cell is inclined with respect to said sharpening zone of said objective of said image capture apparatus or vice versa.
Il a été mis en évidence, dans le cadre de la présente invention, que, lorsque ledit premier et ledit deuxième plans sont des plans sécants, le dispositif optique de mesure d’une charge en particules d’un échantillon permet d’assurer une analyse complète des particules traversant ladite cellule de mesure, ceci contrairement aux dispositifs optiques actuels qui ne sont pas optimaux. Plus particulièrement, il a été déterminé qu’un tel dispositif de mesure, où les premier et deuxième plans tels que définis par la présente invention sont sécants, permet de réaliser un grossissement plus important et permet d’assurer une détection de toutes les particules d’un échantillon analysé.It has been demonstrated, in the context of the present invention, that when said first and said second planes are intersecting planes, the optical device for measuring a particulate charge of a sample makes it possible to perform an analysis. complete particles passing through said measuring cell, this in contrast to current optical devices that are not optimal. More particularly, it has been determined that such a measuring device, in which the first and second planes as defined by the present invention are secant, makes it possible to carry out a larger magnification and makes it possible to ensure detection of all the particles of 'a sample analyzed.
Selon l’invention, le deuxième plan comprenant la zone de netteté propre à l’objectif de l’appareillage de capture d’images est sécant au premier plan parallèle à un axe longitudinal de la cellule de mesure et dans lequel est localisée la cellule de mesure. De cette manière, chaque particule contenue dans l’échantillon analysé transitant dans la cellule de mesure passe obligatoirement dans la zone de netteté propre à l’objectif de l’appareillage de capture d’images et est par conséquent obligatoirement détectée. La présente invention solutionne donc le problème de sous-échantillonnage rencontré avec les dispositifs optiques actuels puisque chaque particule passe inévitablement dans la zone de netteté où elle est détectée adéquatement.According to the invention, the second plane comprising the sharpness zone specific to the objective of the image-capturing apparatus is secant in the first plane parallel to a longitudinal axis of the measurement cell and in which the cell is located. measured. In this way, each particle contained in the analyzed sample passing through the measuring cell necessarily passes into the sharpness zone specific to the objective of the image capture apparatus and is therefore necessarily detected. The present invention thus solves the subsampling problem encountered with current optical devices since each particle inevitably passes into the sharpness zone where it is properly detected.
Par ailleurs, le fait que le premier et le deuxième plans soient des plans sécants permet de définir une cellule de mesure plus large que celles utilisées actuellement. En effet, les dispositifs optiques traditionnels sont pénalisés en terme de rapidité d’analyse d’une charge en particules d’un échantillon car, afin de garantir la détection des particules et donc leur passage dans la zone de netteté, la largeur de la cellule de mesure est restreinte, ce qui limite le volume d’écoulement/de transit d’un échantillon analysé au travers de la cellule de mesure. Comme indiqué plus haut, afin de garantir une quantification et/ou une caractérisation de l’échantillon aussi proche que possible de la réalité (nombre de particules, forme des particules,...), la profondeur de champ propre à l’objectif doit couvrir au mieux la largueur (épaisseur) de la cellule de mesure. Or, la faible capacité de grossissement liée à une large profondeur de champ force l’utilisateur à restreindre la largeur de la cellule de mesure, ce qui réduit ainsi la vitesse d’analyse de l’échantillon. Il a été mis en évidence, dans le cadre de la présente invention, que l’aspect sécant des premier et deuxième plans permet à l’opérateur d'utiliser une cellule de mesure plus large tout en pouvant effectuer des grossissements suffisants que pour détecter des particules de l’ordre du micron, ce qui entraîne une augmentation de la vitesse d’analyse d’un échantillon par rapport aux dispositifs optiques traditionnels.Moreover, the fact that the first and second planes are intersecting planes makes it possible to define a measuring cell larger than those currently used. Indeed, the traditional optical devices are penalized in terms of the speed of analysis of a particulate load of a sample because, in order to guarantee the detection of the particles and thus their passage in the sharpening zone, the width of the cell The measurement limit is limited, which limits the flow / transit volume of a sample analyzed through the measuring cell. As indicated above, in order to guarantee quantification and / or characterization of the sample as close as possible to reality (number of particles, particle shape, etc.), the depth of field specific to the objective must best cover the width (thickness) of the measuring cell. However, the low magnification capacity related to a large depth of field forces the user to restrict the width of the measuring cell, thereby reducing the speed of analysis of the sample. It has been demonstrated, in the context of the present invention, that the secant aspect of the first and second planes allows the operator to use a larger measuring cell while being able to carry out sufficient magnifications than to detect particles of the order of a micron, which leads to an increase in the speed of analysis of a sample compared to traditional optical devices.
Dans le contexte de la présente invention, il a été démontré que des particules inférieures au micron peuvent être détectées. En effet, chaque particule étant obligatoirement détectée du fait du positionnement sécant des premier et deuxième plans où sont respectivement situés la cellule de mesure et la zone de netteté, l’opérateur n’est pas contraint de définir une large profondeur de champ. Comme indiqué au début, une large profondeur de champ restreint les possibilités de grossissement, de telle sorte que les dispositifs optiques actuels ne permettent pas de détecter des particules inférieures au micron. Selon l’invention, étant donné que l’opérateur à la possibilité de définir une faible profondeur de champ, le dispositif optique est capable de détecter des particules qui présentent une taille inférieure au micron et peut, par conséquent, analyser des échantillons possédant des particules de tailles très hétérogènes sans entraîner de sous-échantillonnage.In the context of the present invention, it has been demonstrated that sub-micron particles can be detected. Indeed, each particle being compulsorily detected because of secant positioning of the first and second planes where are respectively located the measuring cell and the sharpness area, the operator is not forced to define a wide depth of field. As stated at the beginning, a large depth of field restricts the possibilities of magnification, so that current optical devices do not detect sub-micron particles. According to the invention, since the operator has the ability to define a shallow depth of field, the optical device is capable of detecting sub-micron sized particles and can, therefore, analyze samples having particles very heterogeneous sizes without under-sampling.
De préférence, selon l’invention, un angle supérieur à 0° et de préférence compris entre 0° et 25°, préférentiellement compris entre 5° et 15°, est défini entre ledit premier plan et ledit deuxième plan. Il est avantageux de définir de tels angles afin de limiter les phénomènes optiques annexes problématiques (réfraction, déformation optique,...) qui pourraient apparaître si un angle trop élevé est défini entre ledit premier plan et ledit deuxième plan.Preferably, according to the invention, an angle greater than 0 ° and preferably between 0 ° and 25 °, preferably between 5 ° and 15 °, is defined between said first plane and said second plane. It is advantageous to define such angles in order to limit the problematic additional optical phenomena (refraction, optical deformation, etc.) that could occur if an excessive angle is defined between said first plane and said second plane.
Avantageusement, selon l’invention, ledit appareillage de capture d’images dudit dispositif optique de mesure d’une charge en particules d’un échantillon est une caméra ou un microscope couplé à une caméra ou tout dispositif analogue.Advantageously, according to the invention, said apparatus for capturing images of said optical device for measuring a particle charge of a sample is a camera or a microscope coupled to a camera or any similar device.
De préférence, selon l’invention, ladite source de lumière dudit dispositif optique de mesure d’une charge en particules d’un échantillon est parallèle audit axe optique dudit objectif dudit appareillage de capture d’images.Preferably, according to the invention, said light source of said optical device for measuring a particle charge of a sample is parallel to said optical axis of said objective of said image capture apparatus.
Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse du dispositif selon l'invention, ladite source de lumière dudit dispositif optique de mesure d’une charge en particules d’un échantillon est un laser ou une diode luminescente émettant une lumière visible ou UV, collimatée ou non, monochromatique ou non.In a particularly advantageous embodiment of the device according to the invention, said light source of said optical device for measuring a particle charge of a sample is a laser or a light-emitting diode emitting visible or UV light, collimated or not , monochromatic or not.
Par définition, une lumière collimatée est un faisceau lumineux dont les rayons sont quasiment parallèles et se dispersent minimalement sur une très longue distance. Par exemple, la lumière produite par un laser est collimatée, alors que celle produite par une ampoule normale ne l’est pas.By definition, a collimated light is a light beam whose rays are almost parallel and are dispersed minimally over a very long distance. For example, the light produced by a laser is collimated, whereas that produced by a normal light bulb is not.
De préférence, selon l’invention, ladite direction de flux prédéterminée de l’échantillon chargé en particules est parallèle à un axe longitudinal de la cellule de mesure dudit dispositif optique.Preferably, according to the invention, said predetermined flow direction of the particle-loaded sample is parallel to a longitudinal axis of the measuring cell of said optical device.
De plus, dans une forme de réalisation particulière, ledit dispositif optique de mesure d’une charge en particules d’un échantillon comprend en outre un deuxième appareillage additionnel de capture d’images. L’ajout d’un appareillage de capture d’images dont l’axe optique est perpendiculaire à l’axe optique de l’objectif de l’appareillage de capture d’images permet de détecter les particules selon deux plans différents, de telle sorte qu’une reconstruction tridimensionnelle des particules est possible.In addition, in a particular embodiment, said optical device for measuring a particle charge of a sample further comprises a second additional image capture apparatus. The addition of an image capture apparatus whose optical axis is perpendicular to the optical axis of the objective of the image capture apparatus makes it possible to detect the particles in two different planes, so that that a three-dimensional reconstruction of the particles is possible.
Avantageusement, le dispositif de mesure d’une charge en particules selon l’invention comprend en outre une unité de traitement d’un signal émis par ledit appareillage de capture d’images, par exemple une unité de traitement d’un signal par trajectométrie. Une telle unité de traitement est agencée de telle sorte que le signal susceptible d’être traité par un logiciel du dispositif optique selon l’invention est effectivement traité par un logiciel mettant par exemple en œuvre un algorithme de trajectométrie permettant de suivre chacune des particules de l’échantillon durant son transit au travers de ladite cellule de mesure. De cette manière, les risques de sous-échantillonnages, dus aux effets de bords qui entraînent des vitesses différentes d’une particule à l’autre, sont évités. Un tel suivi par trajectométrie permet en outre d’éviter un double comptage d’une même particule transitant dans la cellule de mesure. Il est particulièrement avantageux de coupler un dispositif optique de mesure selon l'invention à une unité de traitement d’un signal qui met en œuvre un logiciel de trajectométrie. En effet, le deuxième plan comprenant la zone de netteté étant sécant à la cellule de mesure définie dans le premier plan, les particules transitant dans la cellule de mesure vont traverser la zone de netteté et donc être détectées à des temps différents en fonction des positions respectives des particules transitant dans la cellule de mesure. Il est donc avantageux que le dispositif optique de mesure selon l’invention comprenne une unité de traitement d’un signal qui met en œuvre un logiciel de trajectométrie afin de garantir le suivi continu de chaque particule durant son transit dans la cellule de mesure. D’autres formes de réalisation d’un dispositif optique de mesure d’une charge en particules d’un échantillon sont indiquées dans les revendications annexées. L’invention a aussi pour objet un procédé de mesure d’une charge en particules d’un échantillon à l’aide d’un dispositif optique de mesure suivant l’invention, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : - une amenée d’un échantillon chargé en particules dans une cellule de mesure de telle sorte que ledit échantillon y transite selon une direction de flux prédéterminée, - une détection desdites particules dudit échantillon par passage de ces dernières dans une zone de netteté située dans un deuxième plan et définie par un objectif d’un appareillage de capture d’images, au moins un faisceau lumineux émis par une source de lumière traversant au moins ladite zone de netteté définie dans ladite cellule de mesure en direction dudit objectif dudit appareillage de capture d’images, ladite étape d’amenée étant réalisée dans ladite cellule de mesure située dans un premier plan parallèle à un axe longitudinal de ladite cellule de mesure, ledit premier plan étant sécant audit deuxième plan dans lequel est située ladite zone de netteté définie par ledit objectif dudit appareillage de capture d’images.Advantageously, the device for measuring a particle charge according to the invention further comprises a unit for processing a signal emitted by said image capture apparatus, for example a unit for processing a signal by trajectometry. Such a processing unit is arranged in such a way that the signal that can be processed by a software of the optical device according to the invention is actually processed by a software implementing, for example, a tracking algorithm making it possible to track each of the particles of the sample during its transit through said measuring cell. In this way, the risks of downsampling, due to edge effects that cause different velocities from one particle to another, are avoided. Such tracking by trapping also makes it possible to avoid double counting of the same particle transiting in the measuring cell. It is particularly advantageous to couple an optical measuring device according to the invention to a signal processing unit which implements a tracking software. Indeed, since the second plane comprising the sharpness zone is secant to the measurement cell defined in the first plane, the particles passing through the measuring cell will pass through the sharpening zone and thus be detected at different times depending on the positions. respective particles passing through the measuring cell. It is therefore advantageous that the optical measuring device according to the invention comprises a signal processing unit which implements a tracking software to ensure the continuous tracking of each particle during its transit in the measuring cell. Other embodiments of an optical device for measuring a particle charge of a sample are set forth in the appended claims. The invention also relates to a method for measuring a particle charge of a sample using an optical measuring device according to the invention, said method comprising the following steps: a feed of a a particle-loaded sample in a measuring cell such that said sample passes therethrough in a predetermined flow direction; - a detection of said particles of said sample by passing them in a sharpness zone situated in a second plane and defined by a objective of an image capture apparatus, at least one light beam emitted by a light source passing through at least said sharpness zone defined in said measuring cell towards said objective of said image capture apparatus, said step of supply being made in said measuring cell situated in a first plane parallel to a longitudinal axis of said measuring cell, said first plane being secant to said second plane in which is located said sharpness area defined by said objective of said image capture apparatus.
Afin que ledit premier et ledit deuxième plans soient sécants, la cellule de mesure est inclinée par rapport à ladite zone de netteté dudit objectif dudit appareillage de capture d’images ou inversement.In order for said first and second planes to be intersecting, the measuring cell is inclined with respect to said sharpening zone of said objective of said image capture apparatus or vice versa.
Avantageusement, selon l’invention, ledit procédé de mesure d’une charge en particules d’un échantillon à l’aide dudit dispositif optique comprend une étape additionnelle de traitement, par une unité de traitement comprenant un logiciel, par exemple un logiciel de trajectométrie, d’un signal émis par ledit appareillage de capture d’images suite à ladite étape de détection desdites particules.Advantageously, according to the invention, said method for measuring a particle charge of a sample using said optical device comprises an additional processing step, by a processing unit comprising software, for example a trajectometry software , a signal emitted by said image capture apparatus following said step of detecting said particles.
Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse suivant l’invention, ladite étape d’amenée dudit procédé de mesure d’une charge en particules d’un échantillon à l’aide dudit dispositif optique est réalisée par injection ou par aspiration dudit échantillon chargé en particules.In a particularly advantageous embodiment according to the invention, said step of feeding said method for measuring a particle charge of a sample by means of said optical device is carried out by injection or by suction of said sample loaded with particles. .
De préférence, selon l’invention, ladite étape d’amenée dudit procédé de mesure d’une charge en particules d’un échantillon à l’aide dudit dispositif optique est une étape d’amenée d’un échantillon liquide ou d’un échantillon solide chargé en particules. D’autres formes de réalisation du procédé de mesure d’une charge en particules d’un échantillon suivant l’invention sont indiquées dans les revendications annexées. L’invention porte également sur l’utilisation d’un dispositif optique selon l’invention pour détecter des particules au départ d’un échantillon liquide ou d’un échantillon solide chargé en particules. L’invention porte aussi sur l’utilisation d’un procédé selon l’invention pour détecter des particules au départ d’un échantillon liquide ou d’un échantillon solide chargé en particules. D’autres formes d’utilisation d’un dispositif de mesure d'une charge en particules d’un échantillon ou d’un procédé de mesure d’une charge en particules au départ d'un échantillon selon l’invention sont indiquées dans les revendications annexées. D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre non limitatif et en faisant référence aux dessins annexés.Preferably, according to the invention, said step of feeding said method for measuring a particle charge of a sample using said optical device is a step of feeding a liquid sample or a sample solid charged with particles. Other embodiments of the method for measuring a particulate filler of a sample according to the invention are indicated in the appended claims. The invention also relates to the use of an optical device according to the invention for detecting particles from a liquid sample or a solid sample charged with particles. The invention also relates to the use of a method according to the invention for detecting particles from a liquid sample or a solid sample charged with particles. Other forms of using a device for measuring a particulate filler of a sample or a method for measuring a particulate filler from a sample according to the invention are indicated in the appended claims. Other features, details and advantages of the invention will become apparent from the description given below, without limitation and with reference to the accompanying drawings.
La figure 1 est une vue schématique d’un dispositif optique selon l’invention pour mesurer une charge en particules d’un échantillonFIG. 1 is a schematic view of an optical device according to the invention for measuring a particle charge of a sample
La figure 2 est une vue schématique d’un autre dispositif optique selon l’invention pour mesurer une charge en particules d’un échantillon.Figure 2 is a schematic view of another optical device according to the invention for measuring a particle charge of a sample.
Sur les figures, les éléments identiques ou analogues portent les mêmes références.In the figures, identical or similar elements bear the same references.
La figure 1 illustre un dispositif 1 selon l’invention pour mesurer une charge en particules 2 d’un échantillon. Ce dispositif 1 comprend : - une cellule de mesure 3 dans laquelle transite un échantillon chargé en particules 2 selon une direction de flux prédéterminée F, la cellule de mesure 3 étant située dans un premier plan PL parallèle à un axe longitudinal L de la cellule de mesure 3, - un appareillage de capture d’images 4 comprenant un objectif 5 présentant un axe optique A et définissant une zone de netteté localisée dans un deuxième plan Pzn situé dans la cellule de mesure 3, l’appareillage de capture d’images 4 émettant un signal susceptible d’être traité par un logiciel ; et - une source de lumière 6 agencée pour qu’au moins un faisceau lumineux traverse au moins la zone de netteté définie dans la cellule de mesure 3 en direction de l'objectif 5 de l’appareillage de capture d’images 4.FIG. 1 illustrates a device 1 according to the invention for measuring a particle charge 2 of a sample. This device 1 comprises: a measurement cell 3 in which a sample charged with particles 2 passes in a predetermined flow direction F, the measurement cell 3 being situated in a first plane PL parallel to a longitudinal axis L of the cell of measuring 3, an image capture apparatus 4 comprising an objective 5 having an optical axis A and defining a sharpness zone located in a second plane Pzn located in the measuring cell 3, the image capture apparatus 4 emitting a signal that can be processed by software; and a light source 6 arranged so that at least one light beam passes through at least the sharpness zone defined in the measuring cell 3 in the direction of the objective 5 of the image capture apparatus 4.
Selon ce mode de réalisation particulier illustré à la figure 1, la cellule de mesure 3 est inclinée par rapport à la zone de netteté définie dans le deuxième plan Pzn propre à l’objectif 5 de l’appareillage de capture d’images 4, de telle sorte que le premier plan Pi. et le deuxième plan PZn sont sécants.According to this particular embodiment illustrated in FIG. 1, the measuring cell 3 is inclined with respect to the zone of sharpness defined in the second plane Pzn specific to the objective 5 of the image capture apparatus 4, such that the first plane Pi and the second plane PZn are intersecting.
Dans la cellule de mesure 3, transite un échantillon chargé en particules 2, l’échantillon ayant été préalablement amené, par exemple par injection ou par aspiration de telle sorte qu’il gagne la cellule de mesure 3. Comme indiqué par la direction de flux prédéterminé F, l’échantillon s’écoule dans la cellule de mesure 3 parallèlement à un axe longitudinal L de la cellule de mesure 3.In the measuring cell 3, a sample loaded with particles 2 is passed, the sample having been previously supplied, for example by injection or by suction, so that it gains the measuring cell 3. As indicated by the flow direction predetermined F, the sample flows in the measuring cell 3 parallel to a longitudinal axis L of the measuring cell 3.
Comme illustré, l’échantillon comprend des particules 2, lesquelles doivent être détectées, par exemple pour la caractérisation et le dénombrement d’antigènes de surface lors de la mise au point de vaccins.As illustrated, the sample comprises particles 2, which must be detected, for example for the characterization and enumeration of surface antigens during the development of vaccines.
Plus particulièrement, l’étape de détection des particules 2 est réalisée dans la zone de netteté propre à l’objectif 5 de l’appareillage de capture d’images 4, la zone de netteté étant située dans un deuxième plan Pzn localisé dans la cellule de mesure 3, ce deuxième plan étant sécant à un premier plan PL parallèle à un axe longitudinal L de la cellule de mesure 3, laquelle est située dans ce premier plan.More particularly, the step of detecting the particles 2 is carried out in the zone of sharpness specific to the objective 5 of the image capture apparatus 4, the sharpening zone being located in a second plane Pzn located in the cell 3, this second plane secant to a first PL plane parallel to a longitudinal axis L of the measuring cell 3, which is located in this first plane.
Lorsqu’une lumière est émise au départ d’une source de lumière du dispositif optique 1 selon l’invention, des faisceaux lumineux (non illustrés) traversent les parois transparentes de la cellule de mesure 3 ainsi que la zone de netteté avant d’être captés par l’objectif 5 de l’appareillage de capture d’images 4.When light is emitted from a light source of the optical device 1 according to the invention, light beams (not shown) pass through the transparent walls of the measuring cell 3 and the sharpness area before being captured by lens 5 of the image capture apparatus 4.
Les faisceaux lumineux traversent la zone de netteté et y rencontrent les particules 2. Lorsque ces faisceaux rencontrent des particules 2, ils subissent des modifications proportionnellement à la taille et à la composition desdites particules 2. En effet, une particule de grande taille bloquera un plus grand nombre de faisceaux lumineux qu’une particule de taille inférieure. De même, une particule de faible densité laissera passer certains faisceau lumineux en comparaison à une particule de densité plus importante. L’appareillage de capture d’images 4 prend une série d’images au cours du temps lors du transit/passage de l’échantillon chargé en particules 2 au travers de la cellule de mesure 3, ces images étant converties en autant de signaux susceptibles d’être traités, par exemple par un logiciel de trajectométrie d’une unité de traitement.The light beams pass through the sharpness zone and meet the particles 2. When these beams encounter particles 2, they undergo modifications in proportion to the size and composition of said particles 2. In fact, a large particle will block one more. large number of light beams than a particle of smaller size. Likewise, a low density particle will let some light beam through compared to a particle of higher density. The image capture apparatus 4 takes a series of images over time during the transit / passage of the sample charged with particles 2 through the measuring cell 3, these images being converted into as many signals capable of to be treated, for example by a trailing software of a processing unit.
La figure 2 illustre un autre dispositif 1 selon l’invention pour mesurer une charge en particules 2 d’un échantillon. Les éléments repris à la figure 2 sont identiques à ceux illustrés à la figure 1 à la différence que, comme illustré, ce n’est pas une cellule de mesure 3 qui est inclinée par rapport à un deuxième plan PZn dans lequel est localisée une zone de netteté, mais bien la zone de netteté définie dans le deuxième plan PZn et donc un appareillage de capture d’images 4 qui est inclinée par rapport à la cellule de mesure 3, cette dernière étant située dans un premier plan PL parallèle à un plan longitudinal L de la cellule de mesure 3.Figure 2 illustrates another device 1 according to the invention for measuring a particle charge 2 of a sample. The elements shown in FIG. 2 are identical to those illustrated in FIG. 1, except that, as illustrated, it is not a measurement cell 3 that is inclined with respect to a second plane PZn in which an area is located. of sharpness, but the sharpness area defined in the second plane PZn and therefore an image capture apparatus 4 which is inclined relative to the measuring cell 3, the latter being located in a first plane PL parallel to a plane longitudinal L of the measuring cell 3.
Il est bien entendu que la présente invention n’est en aucune façon limitée aux formes de réalisations décrites ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre des revendications annexées.It is understood that the present invention is in no way limited to the embodiments described above and that many modifications can be made without departing from the scope of the appended claims.
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE2016/5466A BE1023800B1 (en) | 2016-06-24 | 2016-06-24 | OPTICAL DEVICE FOR MEASURING A CHARGE IN PARTICLES OF A SAMPLE |
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| BE2016/5466A BE1023800B1 (en) | 2016-06-24 | 2016-06-24 | OPTICAL DEVICE FOR MEASURING A CHARGE IN PARTICLES OF A SAMPLE |
Publications (1)
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|---|---|
| BE1023800B1 true BE1023800B1 (en) | 2017-07-26 |
Family
ID=56551091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| BE2016/5466A BE1023800B1 (en) | 2016-06-24 | 2016-06-24 | OPTICAL DEVICE FOR MEASURING A CHARGE IN PARTICLES OF A SAMPLE |
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2016
- 2016-06-24 BE BE2016/5466A patent/BE1023800B1/en not_active IP Right Cessation
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