EP1913367A1 - Dispositif d'imagerie de fluorescence comportant une source lumineuse a deux longueurs d'onde et de puissance d'éclairement variable - Google Patents

Dispositif d'imagerie de fluorescence comportant une source lumineuse a deux longueurs d'onde et de puissance d'éclairement variable

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Publication number
EP1913367A1
EP1913367A1 EP06794244A EP06794244A EP1913367A1 EP 1913367 A1 EP1913367 A1 EP 1913367A1 EP 06794244 A EP06794244 A EP 06794244A EP 06794244 A EP06794244 A EP 06794244A EP 1913367 A1 EP1913367 A1 EP 1913367A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light source
light
elementary
filter
zones
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06794244A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Michel Berger
Alain Gliere
Henri Grateau
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.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/6456—Spatial resolved fluorescence measurements; Imaging
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    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N2021/6417—Spectrofluorimetric devices
    • G01N2021/6419—Excitation at two or more wavelengths
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/062—LED's
    • G01N2201/0627—Use of several LED's for spectral resolution

Definitions

  • a fluorescence imaging device comprising a light source with two wavelengths and variable illumination power.
  • the invention relates to a fluorescence imaging device comprising a light source.
  • Fluorescence imaging devices are, in particular, used in the medical or biological field. Thus, they can be used in vivo, for example by performing fluorescence imaging of fluorophore-labeled zones coupled to an antibody that specifically binds to diseased tissues or organs, for example cancerous tissues. They can also be used to perform in vitro imaging, for example for reading biochips. In this case, the fields concerned are both plant and animal biology. For example, a fluorescence imaging device may be implemented to monitor the progression of fluorophore-labeled viruses in plants.
  • Such devices use the fluorescence phenomenon. This phenomenon occurs when a molecule re-emits, in the form of a fluorescent light signal, a portion of the energy stored by absorption of a light radiation, called excitation light radiation and coming from a light source. such as a laser, an arc lamp or light-emitting diodes (LEDs).
  • the fluorescence signal is most often in the form of ultraviolet or visible radiation having a wavelength greater than that of the excitation light radiation.
  • the energy absorption E2 from the excitation light radiation causes, in the molecule, the transition from a ground state to an excited state S2 of very short lifetime (of the order of one nanosecond) , with a change of orbital electrons. Conformational changes and interactions with neighboring molecules then move the molecule from excited state S2 to a more stable excited state S1, which corresponds to internal conversion. Then, the molecule then passes from the excited state S1 to the ground state SO, releasing a photon having an energy E1 less than the energy E2 of that absorbed initially by the molecule.
  • a fluorescence imaging device 1 comprises a light source 2 intended to emit, in the direction of a fluorescent sample to be analyzed 3, at least one The light source 2 may also emit other unnecessary radiation in the fluorescence imaging.
  • An excitation filter 6 is then placed between the light source 2 and the sample 3 so as to pass only the excitation light radiation 4.
  • the sample 3 When the radiation 4 reaches the sample 3, the latter emits a fluorescence signal 7 which is detected by an imaging system 8.
  • an emission filter 9 is placed between the sample 3 and the imaging system 8, so as to leave only a very small portion of the excitation light radiation 4.
  • the imaging system is, for example, a microscope or a binocular loupe.
  • the imaging system 8 is generally formed by a 2D detector of the CCD camera type, with a magnification adapted to the dimensions of the observed field. It is, therefore, difficult to find a light source adapted to this type of material, in particular to cover an operating field having a diameter greater than 10 cm.
  • the power of the excitation light radiation must be stable over time and users of the fluorescence imaging devices generally wish to be able to use excitation light radiation having two distinct wavelength ranges.
  • the emission filter must have a good breaking capacity for the excitation light radiation and it is generally desirable to obtain illumination uniformity of less than ⁇ 20% on an operating field having a diameter of 100mm illuminated. at a given distance.
  • the object of the invention is a fluorescence imaging device that overcomes the drawbacks of the prior art. More particularly, the object of the invention is to provide a fluorescence imaging device comprising a light source adapted to operating fields of relatively large dimensions.
  • the light source is in the form of a ring and in that it comprises an alternation of first and second zones respectively able to emit first and second light radiations respectively having first and second second distinct wavelengths, each of the zones comprising a plurality of elementary sources of light, independently controllable by means for selectively controlling the illumination of said elementary sources.
  • FIG. 1 illustrates a particular embodiment of a fluorescence imaging device according to the prior art.
  • FIG. 2 schematically represents a particular embodiment of a fluorescence imaging device according to the invention.
  • FIG. 3 represents a bottom view of the ring-shaped light source of the device according to FIG. 2.
  • FIG. 4 represents a first zone of the light source according to FIG.
  • FIGS. 5 and 6 illustrate a diffusing white background emitting a fluorescence signal in response to excitation light radiation, with a transmission filter and without a transmission filter, respectively.
  • FIG. 7 represents the evolution of the power of the excitation light radiation received by an object, as a function of the diameter of the support and for different distances between the light source and said object, the light source comprising 140 elementary sources emitting a luminous radiation with a wavelength of the order of 470nm.
  • FIG. 8 represents the evolution of the power of the excitation light radiation received by an object as a function of the number of activated elementary sources.
  • a fluorescence imaging device 10 comprises a frame 11 provided with at least two vertical elements 12a and 12b, parallel to one another and supporting a horizontal element 13.
  • a device 14 for measuring a fluorescence signal such as a CCD-type camera, is secured, by its upper part, to the horizontal element 13 of the frame 11 and is provided, in its lower part, with 15.
  • a light source 16 in the form of a ring is made integral with the frame 11 via the vertical elements 12a and 12b to which it is attached. Moreover, different types of objectives can be adapted to the measuring device 14.
  • the light source 16 and the measuring system 14 are preferably arranged to be coaxial (axis A1 in FIG. 2) and the objective 15 of the measuring system 14 and the light source 16 are directed towards a support 17 for receiving an object to be analyzed by fluorescence.
  • the support 17 is placed under the light source 16. It is, more particularly, centered on the axis A1, common to the light source 16 and to the measuring system 14.
  • the light source 16 is in the form of a ring, which has the advantage of making the illumination very uniform.
  • the ring has an internal diameter d 1 greater than or equal to 100 mm and an external diameter d 2 less than or equal to 300 mm.
  • the light source 16 comprises an alternation of first and second zones 16a and 16b.
  • the first and second zones 16a and 16b are respectively able to emit first and second light rays, said excitation light rays and respectively having first and second wavelengths X 1 and X 2 distinct.
  • the first and second excitation wavelengths X 1 and X 2 are respectively of the order of 470 nm and of the order of 633 nm.
  • excitation wavelength should not be interpreted as being limited to a predetermined wavelength value but as a relatively narrow spectral band centered on said wavelength X 1 or X 2 .
  • X 1 and X 2 are respectively of the order of 470 nm and of the order of 633 nm, it may be considered that the first and second zones 16 a and 16 b of the light source 16 emit excitation radiation, respectively blue and red. .
  • the zones 16a and 16b may be of circular section and they may be uniformly distributed in the ring. Moreover, each zone 16a and 16b comprises a plurality of elementary sources of light. Thus, as illustrated in FIG. 4, a first zone 16a, of circular section, comprises thirty-five elementary sources 18 distributed uniformly and concentrically inside zone 16a.
  • the elementary sources 18 are, for example, light emitting diodes.
  • a filter said filter d excitation, can be associated with each zone 16a and 16b of the light source 16.
  • the two zones 16a and 16b shown are provided with excitation filters 19a and 19b respectively and, in FIG. each zone 16a or 16b is provided with a corresponding excitation filter 19a or 19b.
  • the excitation filters 19a and 19b make it possible, in particular, to select the spectral band of the light radiation emitted by the zone with which said filter is associated.
  • the support 17 is illuminated only by a predetermined excitation light radiation, that is to say having a predetermined wavelength and chosen by the user, the parasitic radiation being blocked. by the corresponding excitation filter.
  • the elementary sources 18 are controllable independently.
  • the control of the elementary sources 18 is achieved by means of selectively controlling the illumination of said elementary sources.
  • the light source 16 is connected to a control box 20 making it possible to independently control the elementary light sources 18 of each zone 16a and 16b.
  • the control means preferably comprise means for activating the first or second zones 16a or 16b of the light source 16, thus enabling the user to choose between the two possible wavelengths X 1 and X 2 , the excitation wavelength of the excitation radiation that will be emitted. More generally, the user chooses, between the first and second zones 16a and 16b, the type of zones that he wishes to activate to observe the fluorescence phenomenon.
  • the control means also preferably include means for selecting the number of elementary sources 18 of the zones 16a or 16b to be activated. The user can then choose and adjust the power of the excitation light radiation that will be emitted.
  • the illumination power of the light source 16 is variable.
  • the fluorescence imaging system may also include a transmission filter allowing only the fluorescence signal to pass.
  • This filter is disposed between the support 17 and the objective 15.
  • the transmission filter may, for example, comprise at least first and second elementary filters carried by a filter wheel.
  • the elementary emission filters are then chosen so as to be able respectively to block the first and second excitation light radiations emitted by the first and second zones 16a and 16b of the light source 16.
  • the filter wheel can to be controlled to place, in front of the lens 15, the elementary filter corresponding to the excitation light radiation emitted at a given instant.
  • the imaging device shown in Figure 2 comprises, for illustrative purposes, a filter wheel 21 offset from the axis A1 and rotatable about the vertical member 12a.
  • An elementary transmission filter 22 is shown in FIG. 2, in position in front of the objective 15.
  • the filter wheel makes it possible to instantly change the emission filter according to the excitation wavelength chosen by the user.
  • the filter wheel and the connection between the filter wheel and the lens 15 are designed to be sealed against any light radiation that does not pass through the emission filter.
  • the breaking power Pc of the first and second elementary transmission filters 22 used in the imaging device shown in FIG. 2 and respectively associated with blue and red excitation light radiation. was measured using, as object to be analyzed, a white background 23 diffusing and weakly fluorescent.
  • the breaking power Pc corresponds to the ratio between the signal 24a detected by an objective 15 when an elementary filter 22 is disposed between the objective and the base 23 and the signal 24b detected by the objective when there is no elementary filter 22.
  • the breaking capacity of the first elementary filter, associated with the wavelength of 470nm is 9.10 "6 while the breaking capacity Pc of the second elementary filter associated with the wavelength of 633nm is 5.10 "6 .
  • a measuring device such as that represented in FIG. 2 may also include means for adjusting the distance between the light source
  • FIG. 7 represents the evolution of the power of the excitation light radiation received by an object disposed on the support 17, along a diameter, for different distances between the light source 16 and said object.
  • the light source comprises 140 elementary sources of light 18 emitting blue light radiation.
  • Curves A and B Measurements were made for distances between the light source and the support, respectively 125mm (curves A and B), 135mm (curves C and D) and 145mm (Curves E and F) and in two perpendicular directions.
  • Curves A to F show that the closer the light source is to the object to be analyzed, the more the illumination uniformity is hollow in the center. Conversely, the further it gets from the object, the more the intensity increases in the center. The same phenomenon is observed when the light sources emitting a red light radiation are activated.
  • Negative Deviation (Minimum Power - Center Power) / Center Power.
  • the above table thus makes it possible to observe that, for all the tests, the uniformity ⁇ of illumination is less than 20% and that the positive and negative differences increase when the number of elementary light sources decreases.
  • FIG. 8 also illustrates the evolution of the power of the excitation radiation received by an object as a function of the number of elementary light sources (LED emitting at 470 nm) activated for a distance between the light source 16 and said object of respectively 145mm (Curve G), 135mm (Curve H) and 125mm (Curve I). In all three cases, the illumination power varies linearly according to the number of LEDs lit.
  • a fluorescence imaging device has the advantage of comprising a light source, annular, with two distinct wavelengths, called excitation wavelengths.
  • a light source makes it possible, more particularly, for a user to choose the wavelength excitation to observe the fluorescence phenomenon and adjust, and optionally vary, the illumination power. All of these elements then make it possible to obtain a light source and, more particularly, a fluorescence imaging device that is particularly suited to relatively large operating drapes. It also makes it possible to obtain uniform illumination on a given field of operation and this illumination remains uniform when the lighting power varies and if the distance between the light source and the object to be analyzed remains within a given range.

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Abstract

Un dispositif d'imagerie de fluorescence comprend une source lumineuse (16) à deux longueurs d'onde et de puissance d'éclairement variable. La source lumineuse est en forme d'anneau et elle comporte une alternance de premières et secondes zones (16a, 16b) respectivement aptes à émettre des premier et second rayonnements lumineux ayant respectivement des première et seconde longueurs d'onde distinctes. Chacune des zones (16a, 16b) comporte, en outre, une pluralité de sources élémentaires de lumière, contrôlables indépendamment par des moyens de contrôle sélectif de l'éclairage (20) desdites sources élémentaires.

Description

Dispositif d'imagerie de fluorescence comportant une source lumineuse à deux longueurs d'onde et de puissance d'éclairement variable.
Domaine technique de l'invention
L'invention concerne un dispositif d'imagerie de fluorescence comportant une source lumineuse.
État de Ia technique
Les dispositifs d'imagerie de fluorescence sont, notamment, utilisés dans le domaine médical ou biologique. Ainsi, ils peuvent être utilisés in vivo, en effectuant, par exemple une imagerie de fluorescence de zones marquées d'un fluorophore couplé à un anticorps qui se fixe spécifiquement sur des tissus ou organes malades par exemple des tissus cancéreux. Ils peuvent également être utilisés pour réaliser de l'imagerie in vitro, par exemple pour la lecture de biopuces. Dans ce cas, les domaines concernés sont aussi bien la biologie végétale qu'animale. Par exemple, un dispositif d'imagerie de fluorescence peut être mis en œuvre pour suivre la progression de virus marqués d'un fluorophore dans les plantes.
De tels dispositifs emploient le phénomène de fluorescence. Ce phénomène se produit lorsqu'une molécule ré-émet, sous forme d'un signal lumineux de fluorescence, une partie de l'énergie emmagasinée par absorption d'un rayonnement lumineux, dit rayonnement lumineux d'excitation et provenant d'une source lumineuse telle qu'un laser, une lampe à arc ou des diodes électroluminescentes (LED). Le signal de fluorescence est, le plus souvent, sous la forme d'un rayonnement ultraviolet ou visible ayant une longueur d'onde supérieure à celle du rayonnement lumineux d'excitation.
En effet, l'absorption d'énergie E2 provenant du rayonnement lumineux d'excitation provoque, dans la molécule, le passage d'un état fondamental à un état excité S2 de durée de vie très courte (de l'ordre de la nanoseconde), avec un changement d'orbital des électrons. Des changements conformationnels et des interactions avec les molécules voisines font alors passer la molécule de l'état excité S2 à un état excité plus stable S1 , ce passage correspondant à la conversion interne. Puis, la molécule passe ensuite de l'état excité S1 à l'état fondamental SO, en libérant un photon ayant une énergie E1 inférieure à l'énergie E2 de celui absorbé initialement par la molécule.
A titre d'illustration, un dispositif d'imagerie de fluorescence 1 selon l'art antérieur est représenté sur la figure 1. Il comporte une source lumineuse 2 destinée à émettre, en direction d'un échantillon fluorescent à analyser 3, au moins un rayonnement lumineux d'excitation 4. La source lumineuse 2 peut également émettre d'autres rayonnements 5 inutiles dans l'imagerie de fluorescence. Un filtre d'excitation 6 est, alors, disposé entre la source lumineuse 2 et l'échantillon 3 de manière à ne laisser passer que le rayonnement lumineux d'excitation 4. Lorsque le rayonnement 4 atteint l'échantillon 3, celui-ci ré-émet un signal de fluorescence 7 qui est détecté par un système d'imagerie 8. Pour éviter que le signal détecté ne soit perturbé par le rayonnement lumineux d'excitation 4, un filtre d'émission 9 est disposé entre l'échantillon 3 et le système d'imagerie 8, de manière à ne laisser qu'une très faible partie du rayonnement lumineux d'excitation 4.
Pour des échantillons ou des champs opératoires à observer de très petites dimensions, ie système d'imagerie est, par exemple, un microscope ou une loupe binoculaire. Dans ce cas, il existe de très nombreuses sources lumineuses adaptées à ce type de matériel.
Par contre, pour des champs opératoires plus importants, le système d'imagerie 8 est généralement formé par un détecteur 2D de type caméra CCD, avec un grandissement adapté aux dimensions du champ observé. Il est, alors, difficile de trouver une source lumineuse adaptée à ce type de matériel, notamment pour couvrir un champ opératoire ayant un diamètre supérieur e 10cm.
En effet, dans ce type d'applications pour le domaine de l'imagerie de fluorescence, il existe de nombreuses contraintes que les systèmes d'imagerie de fluorescence avec les sources lumineuses actuelles, ne permettent pas de satisfaire. Ainsi, Ia puissance du rayonnement lumineux d'excitation doit être stable dans le temps et les utilisateurs des dispositifs d'imagerie de fluorescence souhaitent, généralement, pouvoir se servir de rayonnements lumineux d'excitation présentant deux plages de longueurs d'ondes distinctes. De plus, le filtre d'émission doit avoir un bon pouvoir de coupure pour le rayonnement lumineux d'excitation et il est généralement souhaitable d'obtenir une uniformité d'éclairage inférieure à ± 20% sur un champ opératoire présentant un diamètre de 100mm éclairé à une distance donnée.
Objet de l'invention
L'invention a pour but un dispositif d'imagerie de fluorescence remédiant aux inconvénients de l'art antérieur. Plus particulièrement, l'invention a pour but un dispositif d'imagerie de fluorescence comportant une source lumineuse adaptée à des champs opératoires de dimensions relativement élevées.
Selon l'invention, ce but est atteint par les revendications annexées.
Plus particulièrement, ce but est atteint par le fait que la source lumineuse est en forme d'anneau et par le fait qu'elle comporte une alternance de premières et secondes zones respectivement aptes à émettre des premier et second rayonnements lumineux ayant respectivement des première et seconde longueurs d'onde distinctes, chacune des zones comportant une pluralité de sources élémentaires de lumière, contrôlables indépendamment par des moyens de contrôle sélectif de l'éclairage desdites sources élémentaires.
Description sommaire des dessins
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 illustre un mode particulier de réalisation d'un dispositif d'imagerie de fluorescence selon l'art antérieur.
La figure 2 représente schématiquement un mode particulier de réalisation d'un dispositif d'imagerie de fluorescence selon l'invention.
La figure 3 représente une vue de dessous de la source lumineuse en forme d'anneau du dispositif selon la figure 2. La figure 4 représente une première zone de la source lumineuse selon la figure 3. Les figures 5 et 6 illustrent un fond blanc diffusant émettant un signal de fluorescence en réponse à un rayonnement lumineux d'excitation, avec respectivement un filtre d'émission et sans filtre d'émission. La figure 7 représente l'évolution de la puissance du rayonnement lumineux d'excitation reçue par un objet, en fonction du diamètre du support et pour différentes distances entre la source lumineuse et ledit objet, la source lumineuse comportant 140 sources élémentaires émettant un rayonnement lumineux avec une longueur d'onde de l'ordre de 470nm. La figure 8 représente l'évolution de la puissance du rayonnement lumineux d'excitation reçue par un objet en fonction du nombre de sources élémentaires activées.
Description de modes particuliers de réalisation
Dans un mode particulier de réalisation représenté sur la figure 2, un dispositif d'imagerie de fluorescence 10 comporte un bâti 11 muni d'au moins deux éléments verticaux 12a et 12b, parallèles entre eux et supportant un élément horizontal 13.
Un dispositif de mesure 14 d'un signal de fluorescence, tel qu'une caméra de type CCD, est solidaire, par sa partie supérieure, de l'élément horizontal 13 du bâti 11 et il est muni, en sa partie inférieure, d'un objectif 15. Une source lumineuse 16 en forme d'anneau est rendue solidaire du bâti 11 par l'intermédiaire des éléments verticaux 12a et 12b auxquels elle est fixée. Par ailleurs, différents types d'objectifs peuvent être adaptés sur le dispositif de mesure 14.
La source lumineuse 16 et le système de mesure 14 sont, de préférence, disposés de manière à être coaxiaux (axe A1 sur la figure 2) et l'objectif 15 du système de mesure 14 et la source lumineuse 16 sont dirigés vers un support 17 destiné à recevoir un objet à analyser par fluorescence. Le support 17 est placé sous la source lumineuse 16. Il est, plus particulièrement, centré sur l'axe A1 , commun à la source lumineuse 16 et au système de mesure 14.
Comme représenté sur la figure 3, la source lumineuse 16 est sous la forme d'un anneau, ce qui présente l'avantage de rendre l'éclairement très uniforme. Préférentiellement, l'anneau présente un diamètre interne d1 supérieur ou égal à 100mm et un diamètre externe d2 inférieur ou égal à 300mm. Par ailleurs, la source lumineuse 16 comporte une alternance de premières et secondes zones 16a et 16b. Les premières et secondes zones 16a et 16b sont respectivement aptes à émettre des premier et second rayonnements lumineux, dits rayonnement lumineux d'excitation et ayant respectivement des première et seconde longueurs d'onde X1 et X2 distinctes. Préférentiellement, les première et seconde longueurs d'onde d'excitation X1 et X2 sont respectivement de l'ordre de 470nm et de l'ordre de 633nm. Par ailleurs, le terme "longueur d'onde d'excitation" ne doit pas être interprété comme étant limité à une valeur prédéterminée de longueur d'onde mais comme une bande spectrale relativement étroite centrée sur ladite longueur d'onde X1 ou X2. Lorsque X1 et X2 sont respectivement de l'ordre de 470nm et de l'ordre de 633nm, on peut considérer que les premières et secondes zones 16a et 16b de la source lumineuse 16 émettent des rayonnements d'excitation, respectivement bleu et rouge.
Les zones 16a et 16b peuvent être de section circulaire et elles peuvent être réparties uniformément dans l'anneau. Par ailleurs, chaque zone 16a et 16b comporte une pluralité de sources élémentaires de lumière. Ainsi, comme illustrée sur la figure 4, une première zone 16a, de section circulaire, comporte trente-cinq sources élémentaires 18 réparties uniformément et de manière concentrique à l'intérieur de la zone 16a. Les sources élémentaires 18 sont, par exemple, des diodes électroluminescentes. De manière préférentielle, pour obtenir des premières et secondes zones 16a, 16bn respectivement aptes à émettre des premier et second rayonnements lumineux d'excitation avec respectivement des première et seconde longueurs d'onde X1 et X2 distinctes, un filtre, dit filtre d'excitation, peut être associé à chaque zone 16a et 16b de la source lumineuse 16. Ainsi, sur la figure 2, les deux zones 16a et 16b représentées sont munies de filtres d'excitation respectivement 19a et 19b et, sur la figure 3, chaque zone 16a ou 16b est munie d'un filtre d'excitation correspondant 19a ou 19b. Les filtres d'excitation 19a et 19b permettent, en particulier, de sélectionner la bande spectrale du rayonnement lumineux émis par la zone auquel est associé ledit filtre. Grâce aux filtres d'excitation, le support 17 n'est éclairé que par un rayonnement lumineux d'excitation prédéterminé, c'est-à-dire ayant une longueur d'onde prédéterminée et choisie par l'utilisateur, les rayonnements parasites étant bloqués par le filtre d'excitation correspondant.
Enfin, les sources élémentaires 18 sont contrôlables indépendamment. Le contrôle des sources élémentaires 18 est réalisé par des moyens de contrôle sélectif de l'éclairage desdites sources élémentaires. Ainsi, sur la figure 2, la source lumineuse 16 est connectée à un boîtier de contrôle 20 permettant de contrôler indépendamment les sources élémentaires de lumière 18 de chaque zone 16a et 16b. Les moyens de contrôle comportent, de préférence, des moyens d'activation des premières ou des secondes zones 16a ou 16b de la source lumineuse 16, permettant, ainsi, à l'utilisateur de choisir, entre les deux longueurs d'onde possibles X1 et X2, la longueur d'onde d'excitation du rayonnement d'excitation qui va être émis. Plus généralement, l'utilisateur choisit, entre les premières et les secondes zones 16a et 16b, le type de zones qu'il souhaite activer pour observer le phénomène de fluorescence. Lorsque X1 et K2 sont respectivement de l'ordre de 470nm et de l'ordre de 633nm, l'utilisateur choisit d'activer soit les zones émettant un rayonnement d'excitation bleu, soit les zones émettant un rayonnement d'excitation rouge. Les moyens de contrôle comportent, également, de préférence, des moyens de sélection du nombre de sources élémentaires 18 des zones 16a ou 16b à activer. L'utilisateur peut alors choisir et ajuster la puissance du rayonnement lumineux d'excitation qui va être émis. La puissance d'éclairement de la source lumineuse 16 est donc variable.
Le système d'imagerie de fluorescence peut également comporter un filtre d'émission ne laissant passer que le signal de fluorescence. Ce filtre est disposé entre le support 17 et l'objectif 15. Dans un mode particulier de réalisation, le filtre d'émission peut, par exemple, comporter au moins des premier et second filtres élémentaires portés par une roue à filtres. Les filtres élémentaires d'émission sont alors choisis de manière à être aptes à bloquer respectivement les premier et second rayonnements lumineux d'excitation émis par les premières et secondes zones 16a et 16b de la source lumineuse 16. De plus, la roue à filtres peut être contrôlée pour placer, devant l'objectif 15, le filtre élémentaire correspondant au rayonnement lumineux d'excitation émis à un instant donné. Le dispositif d'imagerie représenté sur la figure 2 comporte, à titre d'illustration, une roue à filtres 21 désaxée par rapport à l'axe A1 et apte à tourner autour de l'élément vertical 12a. Un filtre élémentaire d'émission 22 est représenté sur la figure 2, en position devant l'objectif 15. La roue à filtres permet de changer instantanément le filtre d'émission selon la longueur d'onde d'excitation choisie par l'utilisateur. De plus, la roue à filtre et la liaison entre la roue à filtre et l'objectif 15 sont conçues de façon à être étanches à tout rayonnement lumineux ne passant pas par le filtre d'émission.
Comme représenté sur les figures 5 et 6, le pouvoir de coupure Pc des premier et second filtres élémentaires d'émission 22, utilisés dans le dispositif d'imagerie représenté sur la figure 2 et respectivement associés à des rayonnements lumineux d'excitation bleu et rouge, a été mesuré en utilisant, comme objet à analyser, un fond blanc 23 diffusant et faiblement fluorescent. Le pouvoir de coupure Pc correspond au rapport entre le signal 24a détecté par un objectif 15 lorsqu'un filtre élémentaire 22 est disposé entre l'objectif et le fond 23 et le signal 24b détecté par l'objectif lorsqu'il n'y a pas de filtre élémentaire 22. Le pouvoir de coupure du premier filtre élémentaire, associé à la longueur d'onde de 470nm est de 9.10"6 tandis que le pouvoir de coupure Pc du second filtre élémentaire associé à la longueur d'onde de 633nm est de 5.10"6.
Un dispositif de mesure tel que celui représenté à la figure 2 peut également comporter des moyens de réglage de la distance entre la source lumineuse
16 et le support 17. Ainsi, la figure 7 représente l'évolution de la puissance du rayonnement lumineux d'excitation reçue par un objet disposé sur le support 17, le long d'un diamètre, pour différentes distances entre la source lumineuse 16 et ledit objet. La source lumineuse comporte, dans ce cas, 140 sources élémentaires de lumière 18 émettant un rayonnement lumineux bleu.
Des mesures ont été réalisées pour des distances entre la source lumineuse et le support, respectivement de 125mm (courbes A et B), de 135mm (courbes C et D) et de 145mm (Courbes E et F) et dans deux directions perpendiculaires. Les courbes A a F permettent de constater que plus la source lumineuse est proche de l'objet à analyser, plus l'uniformité d'éclairement se creuse au centre. A l'inverse, plus elle s'éloigne de l'objet, plus l'intensité augmente au centre. On observe le même phénomène lorsque les sources de lumières émettant un rayonnement lumineux rouge sont activées.
La puissance d'un rayonnement lumineux d'excitation, soit bleu, soit rouge, reçue au centre d'un champ opératoire de 100mm de diamètre, ainsi que les puissances maximale et minimale reçues par ledit champ opératoire ont été mesurées et reportées dans le tableau ci-dessous, pour un nombre de sources élémentaires de lumière (diodes électroluminescentes ou LED) émettrices dudit rayonnement, variant de 140 à 24 (Essai 1 à 6).
Distance 135mm - Champ 100mm et rayonnement d'excitation bleu
Les valeurs de puissance au centre, de puissance maximale et de puissance minimale, pour chaque essai, permettent de déterminer un écart positif et un écart négatif définis de la manière suivante :
Ecart positif = (Puissance maximale - Puissance au centre) / Puissance au centre
Ecart négatif = (Puissance minimale - Puissance au centre) / Puissance au centre.
Ces deux écarts reflètent l'uniformité ± d'éclairement en pourcentage.
Le tableau ci-dessus permet, ainsi, de constater, que pour tous les essais, l'uniformité ± d'éclairement est inférieure à 20% et que les écarts positifs et négatifs augmentent lorsque le nombre de sources de lumière élémentaires diminue. De plus, que ce soit avec un rayonnement d'excitation bleu ou un rayonnement d'excitation rouge, il est possible de réduire le champ utile pour améliorer l'uniformité. En passant, par exemple, à un diamètre de δOmmn, on obtient une uniformité ± d'éclairement inférieure à 10%.
La figure 8 illustre par ailleurs l'évolution de la puissance du rayonnement d'excitation reçue par un objet en fonction du nombre de sources élémentaires de lumière (LED émettant à 470nm) activées pour une distance entre la source lumineuse 16 et ledit objet de respectivement 145mm (Courbe G), 135mm (Courbe H) et 125mm (Courbe I). Dans les trois cas, la puissance d'éclairement varie linéairement en fonction du nombre de LED allumées.
Un dispositif d'imagerie de fluorescence selon l'invention présente l'avantage de comporter une source lumineuse, annulaire, avec deux longueurs d'onde distinctes, dites longueurs d'onde d'excitation. Une telle source lumineuse permet, plus particulièrement, à un utilisateur, de choisir la longueur d'onde d'excitation permettant d'observer le phénomène de fluorescence et de régler, et éventuellement faire varier, la puissance d'éclairement. L'ensemble de ces éléments permettent alors d'obtenir une source lumineuse et, plus particulièrement, un dispositif d'imagerie de fluorescence particulièrement adapté à des champs opératoires de dimensions relativement élevées. Il permet également d'obtenir un éclairage uniforme sur un champ opératoire donné et cet éclairage reste uniforme lorsque la puissance d'éclairage varie et si la distance entre la source lumineuse et l'objet à analyser reste dans une fourchette donnée.

Claims

Revendications
1. Dispositif d'imagerie de fluorescence (10) comportant au moins une source lumineuse (16), caractérisé en ce que la source lumineuse est en forme d'anneau et en ce qu'elle comporte une alternance de premières et secondes zones (16a, 16b) respectivement aptes à émettre des premier et second rayonnements lumineux ayant respectivement des première et seconde longueurs d'onde (X1, X2) distinctes, chacune des zones (16a, 16b) comportant une pluralité de sources élémentaires de lumière (17), contrôlables indépendamment par des moyens de contrôle sélectif de l'éclairage (20) desdites sources élémentaires (17).
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens de contrôle sélectif de l'éclairage (20) comportent des moyens d'activation des premières ou des secondes zones (16a, 16b).
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de contrôle sélectif de l'éclairage (20) comportent des moyens de sélection du nombre de sources élémentaires (17) desdites zones (16a, 16b) à activer.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les sources élémentaires de lumière (17) sont constituées par des diodes électroluminescentes.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'anneau formant la source lumineuse (16) présente un diamètre interne (d^ supérieur ou égal à 100mm et un diamètre externe (d2) inférieur ou égal à 300mm.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les premières et secondes zones (16a, 16b) sont réparties uniformément dans l'anneau.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un filtre (19a, 19b) est associé à chaque zone (16a, 16b) de la source lumineuse (16).
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte au moins:
- un support (17) sur lequel est disposé un objet à analyser
- et un dispositif de mesure (14) du signal émis par l'objet en réponse à un rayonnement lumineux émis par la source lumineuse (16) et comportant un objectif (15).
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'anneau formant la source lumineuse (16) et l'objectif (15) du dispositif de mesure (14) sont coaxiaux.
10. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 9, caractérisé en ce qu'au moins un filtre d'émission ne laissant passer que le signal émis par l'objet est disposé entre le support (17) et l'objectif (15).
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le filtre d'émission comporte au moins des premier et second filtres élémentaires
(22) portés par une roue à filtres (21) et aptes à bloquer respectivement les premier et second rayonnements lumineux émis par la source lumineuse (16) et en ce que des moyens de contrôle de ladite roue permettent de placer devant l'objectif le filtre élémentaire (22) correspondant au rayonnement lumineux d'excitation émis.
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