EP4179300A1 - Procede pour caracteriser des particules biologiques sous forme d'aerosol par spectrometrie de plasma induit par laser et systeme associe - Google Patents

Procede pour caracteriser des particules biologiques sous forme d'aerosol par spectrometrie de plasma induit par laser et systeme associe

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EP4179300A1
EP4179300A1 EP21739405.5A EP21739405A EP4179300A1 EP 4179300 A1 EP4179300 A1 EP 4179300A1 EP 21739405 A EP21739405 A EP 21739405A EP 4179300 A1 EP4179300 A1 EP 4179300A1
Authority
EP
European Patent Office
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particles
plasma
aerosol
type
jet
Prior art date
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Pending
Application number
EP21739405.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Olivier Sublemontier
Jean-Philippe RENAULT
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.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
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    • G01N15/1434—Optical arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N21/71—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited
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    • G01N15/1456—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals
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    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/68—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving proteins, peptides or amino acids
    • G01N33/6803—General methods of protein analysis not limited to specific proteins or families of proteins
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    • G01N33/6851—Methods of protein analysis involving laser desorption ionisation mass spectrometry
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    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N2015/0042—Investigating dispersion of solids
    • G01N2015/0046—Investigating dispersion of solids in gas, e.g. smoke

Definitions

  • TITLE PROCESS FOR CHARACTERIZING BIOLOGICAL PARTICLES IN AEROSOL FORM BY LASER-INDUCED PLASMA SPECTROMETRY AND ASSOCIATED SYSTEM.
  • the present invention relates to the field of the characterization of biological particles in the form of aerosols in an ambient gas.
  • the ambient gas can in particular be the surrounding air, inside a building or outside.
  • An objective of the invention is to propose a solution for characterizing the biological particles present in the form of an aerosol in a surrounding gas that is more efficient than the existing solutions.
  • the invention proposes a solution capable of providing characterization of biological particles in real time and in situ.
  • the invention proposes a method for characterizing biological particles in the form of an aerosol, namely in suspension in an ambient gas, by laser-induced plasma spectrometry, said method comprising the following steps: a) taking gas ambient, which comprises the biological particles that it is sought to characterize; b) generating a jet of said particles in a vacuum chamber; c) emitting a laser beam in the form of pulses and focusing said laser beam in said vacuum chamber, transverse to a direction of propagation of the jet of particles, for creating, in a focal volume, a plasma by the interaction between the laser beam and at most one individual particle of the jet, said plasma emitting other particles , characteristics of the interaction between the laser beam and said individual particle of the jet; d) collecting said particles emitted by the plasma; and e) performing spectrometric analysis of these particles to ultimately characterize said biological particles.
  • the method according to the invention may comprise at least one of the following characteristics, taken alone or in combination:
  • step a) introducing the ambient gas into a so-called mixing chamber (CHM), ab) introducing into the mixing chamber, under the form of an aerosol, at least one type of receptor for a specific molecule of the biological particles that it is desired to characterize, said at least one type of receptor being moreover labeled, ac) mixing, in the mixing chamber , the aerosol comprising said at least one type of receptor labeled with a specific molecule of the biological particles which it is desired to characterize with the sampled ambient gas and comprising said biological particles to be characterized;
  • CHM mixing chamber
  • the aerosol comprising said at least one type of receptor marked with a specific molecule of the biological particles which it is desired to characterize;
  • the mixture formed is dried before implementing step b);
  • the only particles comprising this magnetic material are selected, by any appropriate magnetic means, before implementing step b);
  • said at least one type of receptor marked with a specific molecule of the biological particles which it is desired to characterize is obtained from a sprayed solution of said marked receptors;
  • the solution is alcohol-based, for example ethanol
  • step ab) consists in introducing into the mixing chamber, in the form of an aerosol, several distinct types of receptor for a specific molecule of the biological particles that it is desired to characterize, each type of receptor being elsewhere marked;
  • the invention proposes a system for implementing a method according to the invention, said system comprising:
  • a mixing chamber comprising: a first inlet for the gas to be sampled, a second inlet for the aerosol generated by said means for generating an aerosol of said at least one type of receptor labeled with a specific molecule of the biological particles that the it is sought to characterize, and an outlet for the mixture between said aerosol comprising said at least one type of receptor labeled with a specific molecule of the biological particles which it is sought to characterize with the ambient gas sampled and comprising said biological particles to be characterized ;
  • a device for characterizing said particles by laser-induced plasma spectrometry comprising: a system for generating, from the gas issuing from the mixing chamber, the jet of said particles in a chamber with which is associated a means for pumping the gas present in the chamber in order to create a vacuum in this chamber, a laser capable of emitting the laser beam in the form of pulses, with which is associated an optical device arranged to focus said laser beam in the chamber, transversely to the direction of propagation of the jet of particles, and creating, in the focal volume, said plasma by the interaction between the laser beam and the particles of the jet, said plasma emitting other particles, characteristics of the interaction between the laser beam and said particles of the jet, at least one detection device comprising a means for collecting the particles emitted by the plasma and a means for carrying out a spectrometric analysis of e these particles.
  • the system according to the invention may comprise at least one of the following characteristics, taken alone or in combination:
  • the mixing chamber comprises at least one dryer, arranged either between the means for generating the aerosol of said at least one type of marked receptor and the second inlet of the mixing chamber, or at the level of the outlet of the mixing chamber ;
  • the mixing chamber is a rotating Goldberg drum;
  • the means for collecting the particles emitted by the plasma comprises a plurality of N optical fibers, with N a natural integer strictly greater than unity, one end of each optical fiber being arranged around the focal volume and pointing towards this focal volume to ensuring the collection of particles emitted by the plasma;
  • optical fibers are mounted on an outer wall, of spherical shape, of the chamber;
  • the means for carrying out a spectrometric analysis of the particles emitted by the plasma comprises: a plurality of filters of the notch type, capable of providing filtering in a band of wavelengths distinct from each other, and a photodetector, for example of an electron photomultiplier type, associated with each notch filter.
  • FIG. 1 is a schematic view of a method for characterizing biological particles in accordance with the invention
  • Figure 2 shows, in a sectional view, a device for characterizing biological particles of an aerosol, operating by laser-induced plasma spectrometry;
  • FIG. 3 schematically represents an interaction zone, within the device represented in FIG. 2, between a laser beam and a jet of particles formed with the particles coming from a sample of ambient gas comprising biological particles ;
  • FIG. 4a is a perspective, external view of part of the characterization device shown in FIG. 2, part on which a collection means has been shown, in the form of a plurality of optical fibers , of particles generated by an interaction between a laser beam of said device with the particles of the aerosol;
  • Figure 4b is a view in a first sectional plane of Figure 4a;
  • Figure 4c is a view in a second sectional plane of Figure 4a;
  • FIG. 5a Figure 5a is a schematic representation of a sensing device, including the fiber optic collection means shown in Figures 4a to 4c;
  • Figure 5b Figure 5b is a schematic representation of an alternative detection device, also comprising the fiber optic collection means shown in Figures 4a to 4c;
  • Figure 6 is an enlarged sectional view of part of the device shown in Figure 2;
  • Figure 7 is an overall schematic view of a biological particle characterization system according to the invention comprising in particular the device of Figure 2;
  • Figure 8 shows a mixing chamber employed with the device shown in Figure 2 to form the system shown in Figure 7.
  • the invention relates in particular to a method, as illustrated schematically in FIG. 1, for characterizing biological particles in the form of an aerosol, namely in suspension in an ambient gas, by laser-induced plasma spectrometry.
  • biological particle it should be understood particles including cells, subcellular components, microbes such as bacteria, viruses, but also non-living macromolecules of biological origin, such as DNA, proteins, l 'RNA.
  • the method according to the invention is however particularly well suited for biological particles whose size is small, typically of the order of 100 nm. This is typically the size of viruses, for example.
  • the method comprises the following steps: a) sampling ambient gas, which comprises the biological particles which it is desired to characterize (step Ea); b) generating a jet of said JAB particles in a vacuum CFI chamber (step Eb); c) emitting a laser beam FL in the form of pulses and focusing said laser beam in said vacuum chamber CFI, transversely to a direction of propagation of the jet of particles JP, to create, in a focal volume VF, a plasma by the interaction between the laser beam FL and at most one individual particle N P of the jet, said plasma emitting other particles, characteristics of the interaction between the laser beam and said individual particle of the jet (step Ec); d) collecting said particles emitted by the plasma (step Ed); and e) performing a spectrometric analysis of these particles to finally characterize said biological particles (step Ee).
  • the laser beam FL may in particular be focused perpendicularly or substantially perpendicularly to the direction of propagation of the particle jet JP.
  • a device D for characterizing said particles by laser-induced plasma spectrometry is better known by the acronym LIBS for "Laser-Induced Breakdown Spectroscopy” in the Anglo-Saxon terminology), as shown in Figure 2.
  • the device D comprises a system SG for generating, from the gas issuing from the sampler E, a jet of particles JP in a chamber CH with which is associated a means of pumping MP of the gas present in the chamber in order to cause the empty in this room.
  • the pressure prevailing in the CH chamber can be of the order of 1 mbar or less for the characterization of biological particles.
  • the system SG can for example comprise an aerodynamic lens LA, a chamber CH′ placed under vacuum by means of a pumping means MP′ and advantageously a debarker ECO.
  • the aerodynamic lens LA is supplied, at the input ENT', with the sampled gas, and possibly diluted, likely to contain particles in aerosol form and coming from the sampler E.
  • a jet J G of particles in a carrier gas is then generated in the expansion chamber CH′ in particular thanks to the fact that it is under vacuum – typically the pressure can be of the order of 10 mbar or less for the characterization of biological particles.
  • the J G P jet of particles in a carrier gas then passes through an ECO debarker which has the effect of removing most of the carrier gas so that after the debarker, namely in the CH chamber, only a JP particle jet.
  • an aerodynamic lens on the other hand, it is typically possible to have a vacuum in the chamber CH defined by a pressure of between 10 ⁇ 3 mbar and 1 mbar. This ensures optimal operation.
  • a nozzle (not shown) could be provided.
  • a vacuum in the chamber CH defined by a pressure of between 10 3 mbar and 1 mbar.
  • the device D also comprises a laser L capable of emitting a laser beam FL in the form of pulses.
  • an optical device DO Associated with this laser L is an optical device DO arranged to focus the beam FL in the chamber CH, transversely to the direction DP of propagation of the jet of particles JP.
  • the laser beam FL is perpendicular to the direction DP of propagation of the jet of particles JP. This makes it possible to create, in a focal volume VF, a plasma by the interaction between the laser beam FL and the particles N P of the jet JP of particles, plasma which emits other particles, characteristics of the interaction between the laser beam FL and jet particles.
  • These other particles can be ions, electrons or photons.
  • the density of particles in the particle jet depends on the density of particles in the surrounding gas. It also depends on the nature and size of the particles.
  • biological particles eg viral particles
  • a jet of well collimated particles with a diameter D of order of 100 ⁇ m is obtained, which makes it possible to observe in the jet, a density of biological particles of the order of 10 6 to 10 7 particles/cm 3 .
  • the focal volume may typically have a volume of the order of 10 4 ⁇ m 3 .
  • the Laser L can for example be a fiber laser.
  • Its repetition frequency (of the pulses) can generally be between 1 kHz and 1 Mhz.
  • a minimum repetition frequency is of interest in order to be able to characterize a certain number of aerosol particles sampled in a reasonable time.
  • a much higher repetition frequency of the order of Mhz may be of interest when the concentration of particles in the gas sampled by the sampler is relatively low, in order to increase the probability, at each shot or laser pulse of encounter a particle in the focal volume VF.
  • the minimum intensity to be implemented at the level of the focal volume is typically of the order of 10GW/cm 2 . This roughly corresponds to the intensity needed to produce a plasma in the VF focal volume. To obtain this, it is obviously possible to act on the intrinsic characteristics of the laser L, but also as a variant or in addition on the characteristics of the optical device DO.
  • the optical device DO may in particular take the form of optical lenses or quite simply a microscope objective.
  • a fiber L laser operating at 1065nm, with an energy per pulse of approximately 0.2mJ, associated with a DO microscope objective of x10 magnification, makes it possible to obtain the minimum intensity of 10GW/cm 2 in the focal volume VF.
  • the laser beam FL is advantageously recollimated by an optical DOR device called recollimation, for example in the form of a set of lenses.
  • recollimation for example in the form of a set of lenses.
  • the laser beam FL thus recollimated can then be sent to a means (not shown in the appended figures) capable of measuring the power of the laser beam FL. This makes it possible to ensure, a posteriori, that the power theoretically injected by the laser L is indeed that provided by this laser L.
  • the device D also comprises at least one detection device DD comprising a means MC for collecting the particles emitted by the plasma and a means MAS for carrying out a spectrometric analysis of these particles.
  • the MC means for collecting the particles emitted by the plasma can be the subject of various designs.
  • the advantage of providing a multitude of optical fibers is to be able, in particular with reference to the use of a single optical fiber for the collection of particles emitted by the plasma, to increase the number of particles collected. This then makes it possible to increase the sensitivity of the detection device DD. It will be understood that the greater the number of optical fibers, the more this sensitivity increases.
  • each optical fiber FO1, FO2, FO 3 , ..., FON-I, FON may advantageously be located at a distance of a few millimeters from the center of the focal volume VF, the adjustment value the most appropriate depending in particular on the core diameter of the optical fibers used.
  • N 158 optical fibers mounted on a spherical PEXT outer wall of the CH chamber. Each optical fiber has a core diameter of 1 mm. Such an assembly makes it possible, theoretically, to collect 44% of all the particles emitted by the plasma when the respective ends Ei, E 2 , E 3 , ... , E N -I , E N of the different optical fibers are arranged between 4mm and 6mm from the center of the focal volume VF.
  • the quantity of particles emitted is theoretically multiplied by 317 by the plasma that are collected.
  • MAS means of spectrometric analysis.
  • a means of spectroscopic analysis MAS comprising at least one FCB filter of the notch type, able to provide filtering in a band of wavelengths data and at least one PDT photodetector, for example of the electron photomultiplier type.
  • the PMT H12775 offered by the Hamamatsu company can be used: https://www.hamamatsu.com/eu/en/product/tvpe/H12775/index.html.
  • the notch filter thus selects a specific spectral domain and the intensity of the light (among the particles emitted by the plasma, there are photons) in this spectral domain is determined by the photodetector PDT.
  • the number of events N E I can be related to the number of particles of the jet of particles which are detected. It is thus possible to determine the number of particles in the sampled ambient gas, namely a concentration in number (ie or volume) of the particles in the sampled gas.
  • the overall IG intensity is proportional to the number of atoms present in the individual particle analyzed. It is thus possible, by this means, to determine a mass concentration of particles in the gas sampled by the sampler E.
  • a means of spectroscopic analysis MAS’ comprising an optical spectrograph SO equipped with a camera of the intensified charge transfer device type ICCD.
  • This second option allows a complete spectral analysis in a very wide range of wavelengths.
  • the I G intensity can be obtained by selecting a mode called “accumulation” on the ICCD camera.
  • the response time of this type of camera is of the order of a hundred milliseconds, a time which is not necessarily compatible with the use of a pulsed laser operating at a high repetition frequency.
  • the accumulation time of the ICCD camera must be kept less than the time separating two successive laser pulses, taking due account of the delay time between a laser pulse and the start of acquisition by the ICCD camera, the width of the gate, namely the time during which the ICCD camera accumulates the signal and the reading time of the ICCD camera, namely the time during which the electronics associated with the camera read the information contained on the pixels of the ICCD camera.
  • the device D for characterizing the particles by laser-induced plasma spectrometry analyzes only one individual particle at a time in the focal volume VF. From a statistical point of view, it can be shown that the focal volume VF of the device D will present only an individual particle of the jet of particles (cf. figure 3) only if the presence of a particle is detected for, at the more, 1 laser shot out of 10.
  • biological particles such as viruses or bacteria
  • this condition will in practice be fulfilled, due to the concentration levels expected for such particles. Indeed, typically, the virus concentrations in the air can be very low, for example less than 100 viruses/cm 3 . However, such a concentration is often sufficient to infect a person.
  • the device D it is useful for the device D to provide a TEM substrate holder, which may comprise on the one hand a substrate (the deposit can then be used to make fluorescence X for example) and on either side of it, grids (to carry out electron microscopy of transmission).
  • the substrate holder is advantageously mounted for rotation around its main axis in order to be able to expose the grids to the jet of particles over relatively short periods of time. Indeed, with the aim of performing transmission electron microscopy, it is then possible to study the actual state of agglomeration of the particles in the jet (if layers of particles were deposited on these grids, as is done on the substrate, this could not be envisaged).
  • the measurement technique used makes it possible to obtain a certain amount of information on the biological particles that one seeks to detect.
  • the measurement technique described above does not necessarily make it possible to detect any type of biological particle unequivocally.
  • the respective proportions of each of these four types of chemical elements define biological particles that are actually quite distinct. It is certainly possible, in certain cases, to add a very specific spectral band to detect a very particular chemical element found exclusively in the biological particle sought, but this does not nevertheless make it possible to identify unequivocally all the biological particles. .
  • the method according to the invention provides, between step a) and step b), the following sub-steps: aa) introducing the ambient gas into a so-called mixing chamber CHM, ab) introducing into the mixing chamber, in the form of an aerosol, at least one type of receptor for a specific molecule of the biological particles which it is desired to characterize, said at least one type of receptor being moreover labeled, ac) mixing, in the mixing chamber, the aerosol comprising said at least one type of receptor marked with a specific molecule of the biological particles which it is sought to characterize with the sampled ambient gas and comprising the said biological particles to be characterized.
  • a system S capable of implementing steps aa), ab) and ac) is represented in FIG. 7, in position relative to the device D for characterizing said particles by laser-induced plasma spectrometry represented in the preceding figures.
  • a more precise diagram of the CHM mixing chamber and the various elements making it possible to supply it with various components is shown in figure 8.
  • the system S comprises a means M for generating the aerosol of said at least one type of receptor labeled with a molecule specific to the biological particles which it is desired to characterize.
  • CHM mixing chamber comprising:
  • the surrounding gas comprising two types of particles, namely the biological particles PB which one seeks to characterize and all the other particles AP. All these particles then enter inside the CHM mixing chamber through the inlet E1.
  • a SOL solution of labeled receptors is sprayed, by a PUL sprayer, in the form of droplets G (aerosol) containing the labeled receptors. Passing through a SECH1 dryer (optional), the RM-labeled receptors are dried. Receivers marked RM then enter the mixing chamber through inlet E2.
  • the labeled receptors bind to the specific molecules of the biological particle that we are trying to characterize to form a labeled biological particle PBM.
  • the objective of the mixing chamber is of course to obtain a maximum of labeled biological particles.
  • RM-labeled receptors which have not been able to bind to biological particles PB as well as said other particles AP present in the surrounding gas sampled at the inlet E1 of the CHM mixing chamber.
  • the CHM mixing chamber may comprise at least one dryer SECH1, SECH2.
  • the dryer SECH1 can be arranged between the means M for generating the aerosol of said at least one type of receiver and the second inlet DE of the mixing chamber CHM. This therefore makes it possible to dry, before the implementation of step ab), the aerosol comprising said at least one type of labeled receptor.
  • This drying step can be of interest when the specific molecule in question of the biological particle sought and/or its receptor can bind in a dry medium. Drying is necessary to use device D located after the CHM mixing chamber.
  • the SECH2 dryer can be located at the OUT output of the CHM mixing chamber - thus in the absence of any SECH1 dryer. This therefore makes it possible to dry, after sub-step ac), the mixture formed before implementing step b).
  • This drying step can be considered when the specific molecule in question of the biological particle sought and/or its receptor can only bind in an aqueous medium. Drying is then only carried out at the outlet of the mixing chamber, after the bonding has been carried out.
  • the CHM mixing chamber may be a rotating Goldberg drum.
  • a rotating Goldberg drum makes it possible to increase the stability of the aerosols over time (this greatly prevents the deposit of aerosols on the walls).
  • the marking of the receiver can be carried out with a magnetic material (eg nanoparticles comprising Cobalt).
  • any suitable magnetic means for example disposed at the outlet OUT of the mixing chamber CHM, the only particles comprising this magnetic material, before implementing the step b).
  • only the particles comprising the magnetic material can then enter the device D for characterization by laser-induced plasma spectrometry, the others remaining in the mixing chamber CHM.
  • step ab) may consist of introducing into the CHM mixing chamber, in the form of an aerosol, several distinct types of receptors for a specific molecule of different types of biological particles which it is desired to characterize, each type of receptor being further labeled.
  • first type of receptor capable of binding to a first type of biological molecule for example SARS-CoV 1
  • second type of receptor capable of binding to a second type of biological molecule for example SARS-CoV 2.
  • the labeling for the receptor of a specific molecule of SARS-CoV 1 may consist of silver nanoparticles and the labeling for the receptor of a specific molecule of SARS-CoV 2 may consist of by gold nanoparticles.
  • the receptor/specific molecule pair can be diverse. In particular, it may be an antibody/antigen, avidin/biotin, lectin/polysaccharide or DNA-PNA (DeoxyriboNucleic Acid-Peptidic Nucleic Acid) pair.
  • the labeling will allow any type of biological particle to carry out an unequivocal characterization, for example to unequivocally characterize SARS-CoV 2 bound to a receptor labeled with gold nanoparticles.
  • an unequivocal characterization for example to unequivocally characterize SARS-CoV 2 bound to a receptor labeled with gold nanoparticles.
  • a laser shot can in fact result in not detecting any particle. This is in practice the most frequent case since it will concern at least 9 out of 10 laser shots.
  • RM-labeled receptors not bound to the biological particles PB which it is sought to detect (and this despite the presence of a mixing chamber), are capable of enter device D running by LIBS. It is therefore necessary in fact, to ensure unambiguous detection of the biological particle, to detect the signal characteristic of the labeling and at the same time a signal characteristic of the biological particle in question.
  • a preliminary calibration in the laboratory (with which the number of detections per unit of time of a given biological particle is counted and for a concentration this time known of the said biological particle) then makes it possible, in use, to associate with this counting , a number concentration (number per unit volume) of the biological particle in question (e.g. virus). If we take the example of SARS-CoV2, we are thus able to determine its concentration and consequently the probability, for an individual, of being infected.

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Abstract

L'invention concerne un procédé pour caractériser des particules biologiques sous forme d'aérosol, à savoir en suspension dans un gaz ambiant, par spectrométrie de plasma induit par laser et un système associé. Le procédé comprend les étapes suivantes : • a) prélever du gaz ambiant, lequel comporte les particules biologiques que l'on cherche à caractériser (Ea); • b) générer un jet desdites particules (JAB) dans une chambre (CH) sous vide (Eb); • c) émettre un faisceau laser (FL) sous la forme d'impulsions et focaliser ledit faisceau laser dans ladite chambre (CH) sous vide, transversalement à une direction de propagation du jet de particules (JP), pour créer, dans un volume focal (VF), un plasma par l'interaction entre le faisceau laser (FL) et au plus une particule (Np) individuelle du jet, ledit plasma émettant d'autres particules, caractéristiques de l'interaction entre le faisceau laser et ladite particule individuelle du jet (Ec); • d) collecter lesdites particules émises par le plasma (Ed); et • e) effectuer une analyse spectrométrique de ces particules pour finalement caractériser lesdites particules biologiques (Ee).

Description

TITRE : PROCEDE POUR CARACTERISER DES PARTICULES BIOLOGIQUES SOUS FORME D’AEROSOL PAR SPECTROMETRIE DE PLASMA INDUIT PAR LASER ET SYSTEME ASSOCIE.
Domaine technique de l'invention
La présente invention se rapporte au domaine de la caractérisation de particules biologiques se présentant sous la forme d’aérosols dans un gaz ambiant.
Le gaz ambiant peut notamment être l’air environnant, à l’intérieur d’un bâtiment ou à l’extérieur.
Aujourd’hui, la détection de particules biologiques dans l’air se fait actuellement par aspiration de l’air ambiant et accumulation des particules dans un volume (faible) de liquide ou sur des filtres gélatine. La présence des particules biologiques recherchées est ensuite vérifiée par la méthode dite des bandelettes ou encore, titrés par microscopie.
En variante, il est aussi possible d’obtenir des dépôts d’aérosols contenus dans l’air, dépôts susceptibles de contenir des particules biologiques. La présence dans le dépôt d’une particule biologique que l’on recherche est ensuite établi, par différentes techniques. Les techniques susceptibles d’être employées sont nombreuses et l’on peut notamment citer la fluorescence X, ou la microscopie.
Ainsi, dans les techniques connues, on fonctionne en deux étapes bien distinctes dans le temps mais aussi dans l’espace, car réalisées sur des appareillages bien différents, à savoir une étape de collecte et une étape de détection.
Les techniques existantes prennent donc du temps et par ailleurs, ne sont généralement pas effectuées in situ.
Résumé de l'invention
Un objectif de l’invention est de proposer une solution pour caractériser les particules biologiques présentes sous forme d’un aérosol dans un gaz environnant plus performante que les solutions existantes.
En particulier, l’invention propose une solution capable de fournir une caractérisation de particules biologiques en temps réel et in situ.
A cet effet, l’invention propose un procédé po caractériser des particules biologiques sous forme d’aérosol, à savoir en suspension dans un gaz ambiant, par spectrométrie de plasma induit par laser, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : a) prélever du gaz ambiant, lequel comporte les particules biologiques que l’on cherche à caractériser ; b) générer un jet desdites particules dans une chambre sous vide ; c) émettre un faisceau laser sous la forme d’impulsions et focaliser ledit faisceau laser dans ladite chambre sous vide, transversalement à une direction de propagation du jet de particules, pour créer, dans un volume focal, un plasma par l'interaction entre le faisceau laser et au plus une particule individuelle du jet, ledit plasma émettant d'autres particules, caractéristiques de l'interaction entre le faisceau laser et ladite particule individuelle du jet ; d) collecter lesdites particules émises par le plasma; et e) effectuer une analyse spectrométrique de ces particules pour finalement caractériser lesdites particules biologiques.
Le procédé selon l’invention pourra comprendre l’une au moins des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
- entre l’étape a) et l’étape b), on met en oeuvre les sous-étapes suivantes : aa) introduire le gaz ambiant dans une chambre (CHM) dite de mélange, ab) introduire dans la chambre de mélange, sous la forme d’un aérosol, au moins un type de récepteur d’une molécule spécifique des particules biologiques que l’on cherche à caractériser, ledit au moins un type de récepteur étant par ailleurs marqué, ac) mélanger, dans la chambre de mélange, l’aérosol comportant ledit au moins un type de récepteur marqué d’une molécule spécifique des particules biologiques que l’on cherche à caractériser avec le gaz ambiant prélevé et comportant lesdites particules biologiques à caractériser ;
- l’aérosol comportant ledit au moins un type de récepteur marqué d’une molécule spécifique des particules biologiques que l’on cherche à caractériser ;
- après la sous-étape ac), on sèche le mélange formé avant de mettre en oeuvre l’étape b) ;
- le marqueur étant un matériau magnétique, après la sous-étape ac), on sélectionne, par tout moyen magnétique approprié, les seules particules comportant ce matériau magnétique, avant de mettre en oeuvre l’étape b) ;
- ledit au moins un type de récepteur marqué d’une molécule spécifique des particules biologiques que l’on cherche à caractériser est obtenu à partir d’une solution pulvérisée desdits récepteurs marqués ;
- la solution est à base d’alcool, par exemple d’éthanol ;
- l’étape ab) consiste à introduire dans la chambre de mélange, sous la forme d’un aérosol, plusieurs types distincts de récepteur d’une molécule spécifique des particules biologiques que l’on cherche à caractériser, chaque type de récepteur étant par ailleurs marqué ;
- chaque type de récepteur est marqué différemment. A cet effet également, l’invention propose un système pour la mise en oeuvre d’un procédé selon l’invention, ledit système comprenant :
- un moyen pour générer l’aérosol dudit au moins un type de récepteur marqué d’une molécule spécifique des particules biologiques que l’on cherche à caractériser ;
- une chambre de mélange comprenant : une première entrée pour le gaz à prélever, une deuxième entrée pour l’aérosol généré par ledit moyen pour générer un aérosol dudit au moins un type de récepteur marqué d’une molécule spécifique des particules biologiques que l’on cherche à caractériser, et une sortie pour le mélange entre ledit aérosol comportant ledit au moins un type de récepteur marqué d’une molécule spécifique des particules biologiques que l’on cherche à caractériser avec le gaz ambiant prélevé et comportant lesdites particules biologiques à caractériser ;
- un dispositif de caractérisation desdites particules par spectrométrie de plasma induit par laser comportant : un système pour générer, à partir du gaz issu de la chambre de mélange, le jet desdites particules dans une chambre à laquelle est associé un moyen de pompage du gaz présent dans la chambre afin de faire régner le vide dans cette chambre, un laser apte à émettre le faisceau laser sous la forme d'impulsions, auquel est associé un dispositif optique agencé pour focaliser ledit faisceau laser dans la chambre, transversalement à la direction de propagation du jet de particules, et créer, dans le volume focal, ledit plasma par l'interaction entre le faisceau laser et les particules du jet, ledit plasma émettant d'autres particules, caractéristiques de l'interaction entre le faisceau laser et lesdites particules du jet, au moins un dispositif de détection comportant un moyen pour collecter les particules émises par le plasma et un moyen pour effectuer une analyse spectrométrique de ces particules.
Le système selon l’invention pourra comprendre l’une au moins des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
- la chambre de mélange comporte au moins un sécheur, disposé soit ente le moyen pour générer l’aérosol dudit au moins un type de récepteur marqué et la deuxième entrée de la chambre de mélange, soit au niveau de la sortie de la chambre de mélange ;
- la chambre de mélange est un tambour rotatif de Goldberg ; - le moyen pour collecter les particules émises par le plasma comporte une pluralité de N fibres optiques, avec N un entier naturel strictement supérieur à l’unité, une extrémité de chaque fibre optique étant agencée autour du volume focal et pointant vers ce volume focal pour assurer la collection des particules émises par le plasma ;
- lesdites fibres optiques sont montées sur une paroi externe, de forme sphérique, de la chambre ;
- le moyen pour effectuer une analyse spectrométrique des particules émises par le plasma comporte : une pluralité de filtres de type coupe-bande, apte à assurer un filtrage dans une bande de longueurs d’ondes distinctes les unes des autres, et un photodétecteur, par exemple de type photomultiplicateur d’électrons, associé à chaque filtre coupe-bande.
Brève description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés et pour lesquels :
[Fig. 1] La figure 1 est une vue schématique d’un procédé de caractérisation de particules biologiques conforme à l’invention ;
[Fig. 2] La figure 2 représente, selon une vue en coupe, un dispositif de caractérisation de particules biologiques d’un aérosol, fonctionnant par spectrométrie de plasma induit par laser;
[Fig. 3] La figure 3 représente de façon schématique une zone d’interaction, au sein du dispositif représenté sur la figure 2, entre un faisceau laser et un jet de particules formé avec les particules provenant d’un prélèvement de gaz ambiant comportant des particules biologiques ;
[Fig. 4a] La figure 4a est une vue en perspective, externe, d’une partie du dispositif de caractérisation représenté sur la figure 2, partie sur laquelle on a représenté un moyen de collecte, se présentant sous la forme d’une pluralité de fibres optiques, de particules générées par une interaction entre un faisceau laser dudit dispositif avec les particules de l’aérosol ;
[Fig. 4b] La figure 4b est une vue dans un premier plan de coupe de la figure 4a ;
[Fig. 4c] La figure 4c est une vue dans un deuxième plan de coupe de la figure 4a ;
[Fig. 5a] La figure 5a est une représentation schématique d’un dispositif de détection, comprenant le moyen de collecte à fibres optiques représenté sur les figures 4a à 4c ; [Fig. 5b] la figure 5b est une représentation schématique d’une variante de dispositif de détection, comprenant également le moyen de collecte à fibres optiques représenté sur les figures 4a à 4c ;
[Fig. 6] La figure 6 est une vue en coupe agrandie d’une partie du dispositif représenté sur la figure 2 ;
[Fig. 7] La figure 7 est une vue schématique globale d’un système de caractérisation de particules biologiques conforme à l’invention comportant notamment le dispositif de la figure 2 ;
[Fig. 8] La figure 8 représente une chambre de mélange employée avec le dispositif représenté sur la figure 2 pour former le système représenté sur la figure 7.
Description détaillée de l'invention
Dans toute la description qui suit, (O, X, Y, Z) définit un repère orthogonal direct. L’invention concerne notamment un procédé, tel qu’illustré schématiquement sur la figure 1 , pour caractériser des particules biologiques sous forme d’aérosol, à savoir en suspension dans un gaz ambiant, par spectrométrie de plasma induit par laser. Par particule biologique, il convient de comprendre des particules incluant des cellules, des composants sub cellulaires, des microbes telles que des bactéries, des virus, mais aussi des macromolécules non vivantes d’origine biologique, comme l’ADN, des protéines, de l’ARN. Le procédé selon l’invention est toutefois particulièrement bien adapté pour des particules biologiques dont la taille est faible, typiquement de l’ordre de 100nm. C’est par exemple typiquement la taille des virus.
Le procédé comprend les étapes suivantes : a) prélever du gaz ambiant, lequel comporte les particules biologiques que l’on cherche à caractériser (étape Ea) ; b) générer un jet desdites particules JAB dans une chambre CFI sous vide (étape Eb) ; c) émettre un faisceau laser FL sous la forme d’impulsions et focaliser ledit faisceau laser dans ladite chambre CFI sous vide, transversalement à une direction de propagation du jet de particules JP, pour créer, dans un volume focal VF, un plasma par l'interaction entre le faisceau laser FL et au plus une particule NP individuelle du jet, ledit plasma émettant d'autres particules, caractéristiques de l'interaction entre le faisceau laser et ladite particule individuelle du jet (étape Ec) ; d) collecter lesdites particules émises par le plasma (étape Ed); et e) effectuer une analyse spectrométrique de ces particules pour finalement caractériser lesdites particules biologiques (étape Ee). Lors de l’étape c), le faisceau laser FL pourra notamment être focalisé perpendiculairement ou sensiblement perpendiculairement à la direction de propagation du jet JP de particules. Pour mettre en oeuvre le procédé décrit ci-dessus, on peut employer un dispositif D de caractérisation desdites particules par spectrométrie de plasma induit par laser (la spectrométrie de plasma induit par laser est plus connue sous l’acronyme LIBS pour « Laser-lnduced Breakdown Spectroscopy » dans la terminologie anglo-saxonne), tel qu’il est représenté sur la figure 2.
Le dispositif D comporte un système SG pour générer, à partir du gaz issu de l’échantillonneur E, un jet de particules JP dans une chambre CH à laquelle est associé un moyen de pompage MP du gaz présent dans la chambre afin de faire régner le vide dans cette chambre. Typiquement, la pression régnant dans la chambre CH peut être de l’ordre de 1 mbar ou moins pour la caractérisation de particules biologiques.
Le système SG peut par exemple comporter une lentille aérodynamique LA, une chambre CH’ mise sous vide au moyen d’un moyen de pompage MP’ et avantageusement un écorceur ECO. La lentille aérodynamique LA est alimentée, en entrée ENT’, par le gaz prélevé, et éventuellement dilué, susceptible de contenir des particules sous forme d’aérosol et provenant de l’échantillonneur E. En sortie SORT’ de la lentille aérodynamique LA, un jet JG de particules dans un gaz porteur est alors généré dans la chambre de détente CH’ notamment grâce au fait qu’elle est sous vide - typiquement la pression peut être de l’ordre de 10mbar ou moins pour la caractérisation de particules biologiques. Le jet JGP de particules dans un gaz porteur passe alors par un écorceur ECO qui a pour effet de supprimer l’essentiel du gaz porteur si bien qu’après l’écorceur, à savoir dans la chambre CH, ne reste qu’un jet de particules JP. Avec une lentille aérodynamique, on peut en revanche typiquement avoir un vide dans la chambre CH défini par une pression comprise entre 10-3 mbar et 1 mbar. Cela permet d’assurer un fonctionnement optimal.
En lieu et place de la lentille aérodynamique LA, on pourrait prévoir une tuyère (non représenté). Avec une tuyère, dans le même objectif d’assurer un fonctionnement optimal, on peut typiquement avoir un vide dans la chambre CH défini par une pression comprise entre 103 mbar et 1 mbar.
Le dispositif D comprend également un laser L apte à émettre un faisceau laser FL sous la forme d'impulsions.
A ce laser L est associé un dispositif optique DO agencé pour focaliser le faisceau FL dans la chambre CH, transversalement à la direction DP de propagation du jet de particules JP. Dans le cas représenté sur les figures, le faisceau laser FL est perpendiculaire à la direction DP de propagation du jet de particules JP. Ceci permet de créer, dans un volume focal VF, un plasma par l'interaction entre le faisceau laser FL et les particules NP du jet JP de particules, plasma qui émet d'autres particules, caractéristiques de l'interaction entre le faisceau laser FL et les particules du jet. Ces autres particules peuvent être des ions, des électrons ou des photons.
Le fait de fonctionner sous vide dans la chambre CFI où l’interaction entre le faisceau laser FL et les particules NP du jet JP prend place permet de détecter individuellement des particules biologiques de tailles très faibles, typiquement inférieures à quelques centaines de nanomètres et notamment de taille inférieure ou égale à 200nm, inférieure ou égale à 150nm et même de taille inférieure ou égale à 100nm, sans difficultés. Il convient de rappeler qu’un virus présente typiquement une taille de l’ordre de 100nm.
On pourra notamment se référer à la figure 3.
Pour l’application à des particules biologiques, on aura typiquement des densités de 103 à 107 particules par cm3 dans le jet de particules. La densité de particules dans le jet de particules dépend de la densité de particules dans le gaz ambiant. Elle dépend également de la nature et de la taille des particules. Pour des particules biologiques (ex particules virales) de l’ordre de 100 nm de diamètre, attachées à des récepteurs marqués par des nanoparticules métalliques de 50 nm, par exemple, un jet de particules bien collimaté et d’un diamètre D de l’ordre de 100 pm est obtenu, ce qui permet d’observer dans le jet, une densité de particules biologiques de l’ordre de 106 à 107 particules/cm3.
Le volume focal pourra typiquement présenter un volume de l’ordre de 104 pm3.
Le Laser L peut par exemple être un laser à fibre.
Sa fréquence de répétition (des impulsions) peut généralement être comprise entre 1 kHz et 1 Mhz. Une fréquence de répétition minimum présente un intérêt pour pouvoir caractériser un certain nombre de particules d’aérosol prélevé en un temps raisonnable. Une fréquence de répétition nettement plus élevée de l’ordre du Mhz peut présenter un intérêt lorsque la concentration en particules dans le gaz prélevé par l’échantillonneur est relativement faible et ce, afin d’augmenter la probabilité, à chaque tir ou impulsion laser de rencontrer une particule dans le volume focal VF.
L’intensité minimale à mettre en oeuvre au niveau du volume focal est typiquement de l’ordre de 10GW/cm2. Cela correspond à peu près à l’intensité nécessaire pour produire un plasma dans le volume focal VF. Pour obtenir cela, on peut évidemment jouer sur les caractéristiques intrinsèques du laser L, mais aussi en variante ou en complément sur les caractéristiques du dispositif optique DO.
Le dispositif optique DO peut en particulier se présenter sous la forme de lentilles optiques ou tout simplement, d’un objectif de microscope. Typiquement, un laser L fibré fonctionnant à 1065nm, avec une énergie par impulsion d’environ 0,2mJ, associé à un objectif DO de microscope de grossissement x10, permet d’obtenir l’intensité minimum de 10GW/cm2 dans le volume focal VF.
Au-delà du volume focal VF, donc après interaction avec les particules du jet JP de particules, le faisceau laser FL est avantageusement recollimaté par un dispositif DOR optique dit de recollimation, se présentant par exemple sous la forme d’un jeu de lentilles. Le faisceau laser FL ainsi recollimaté peut alors être envoyé vers un moyen (non représenté sur les figures annexées) capable de mesurer la puissance du faisceau laser FL. Ceci permet de s’assurer, a posteriori, que la puissance théoriquement injectée par le laser L est bien celle fournie par ce laser L.
Le dispositif D comprend aussi au moins un dispositif de détection DD comportant un moyen MC pour collecter les particules émises par le plasma et un moyen MAS pour effectuer une analyse spectrométrique de ces particules.
Le moyen MC pour collecter les particules émises par le plasma peut faire l’objet de diverses conceptions.
Toutefois, dans le cadre de l'invention, on pourra avantageusement envisager, comme moyen de collecte, une pluralité de N fibres optiques FOi, FO2, FO3, ..., FON-I , FON, avec N un entier naturel strictement supérieur à l’unité, une extrémité E1, E2, E3,..., EN-I , EN de chaque fibre optique FO1, FO2, FO3, ..., FON-I , FON étant à cet effet agencée autour du volume focal VF, et pointant vers lui.
Cette possibilité est représentée selon différentes vues en coupe du dispositif D sur les figures 4(a) à 4(c).
L’intérêt de prévoir une multitude de fibres optiques est de pouvoir, notamment en référence à l’utilisation d’une fibre optique unique pour la collection des particules émises par le plasma, démultiplier le nombre de particules collectées. Ceci permet alors d’augmenter la sensibilité du dispositif DD de détection. On comprendra que plus le nombre de fibres optiques est grand, et plus cette sensibilité augmente.
Avantageusement, on pourra par ailleurs prévoir une chambre CFI dont la paroi externe est de forme sphérique. Dans ce cas, les fibres optiques FO, montées sur la paroi de la chambre CFI, peuvent être agencées sur cette sphère pour couvrir au mieux l’angle solide maximum de 4p stéradians autour du volume focal VF où le plasma est généré. Cet agencement permet, par rapport à tout autre et pour un nombre N donné de fibres optiques de collection, d’augmenter la sensibilité du dispositif de détection DD. L’extrémité de chaque fibre optique FO1, FO2, FO3, ..., FON-I , FON pourra avantageusement être située à une distance de quelques millimètres du centre du volume focal VF, la valeur d’ajustement la plus appropriée dépendant notamment du diamètre de cœur des fibres optiques employées.
A titre d’exemple non limitatif, voici un exemple d’implémentation possible. N = 158 fibres optiques montées sur une paroi externe PEXT sphérique de la chambre CH. Chaque fibre optique présente un diamètre de cœur de 1 mm. Un tel montage permet, théoriquement, de collecter 44% de toutes les particules émises par le plasma lorsque les extrémités Ei, E2, E3, ... , EN-I , EN respectives des différentes fibres optiques sont disposées entre 4mm et 6mm du centre du volume focal VF. En référence à un moyen de collecte comportant une fibre optique unique, dont le diamètre de cœur est de 600 microns et dont l’extrémité de collecte est située à 4mm du centre du volume focal VF, on multiplie théoriquement par 317 la quantité de particules émises par le plasma qui sont collectées.
Il est bien entendu possible de se contenter, en variante, d’une seule fibre optique pour effectuer la collecte, mais dans ce cas, la détection perd en sensibilité.
Différentes options sont envisageables pour le moyen MAS, MAS’ d’analyse spectrométrique.
Ainsi, selon une première option représentée sur la figure 5(a), on peut envisager un moyen d’analyse spectroscopique MAS comprenant au moins un filtre FCB de type coupe-bande, aptes à assurer un filtrage dans une bande de longueurs d’onde donnée et au moins un photodétecteur PDT, par exemple de type photomultiplicateur d’électrons. On peut notamment utiliser le PMT H12775 proposé par la société Hamamatsu :https://www.hamamatsu.com/eu/en/product/tvpe/H12775/index.html.
Le filtre coupe-bande sélectionne ainsi un domaine spectral propre et l’intensité de la lumière (parmi les particules émises par le plasma, on trouve des photons) dans ce domaine spectral est déterminée par le photodétecteur PDT.
Par exemple, si l’on considère 4 bandes spectrales A, B, C et D, on obtiendra ainsi l’intensité du signal dans chacune des bandes considérées, à savoir respectivement h, avec I = A, B, C ou D selon la bande spectrale considérée. A cet effet, il convient alors de prévoir une pluralité de filtres FCB coupe-bande assurant une sélection dans des bandes distinctes et autant de photodétecteurs PDT, notamment de type photomultiplicateur d’électrons, qu’il y a de filtres FCB.
On peut aussi mesurer l’intensité globale IG du signal, i.e. l’intensité prise pour toutes les bandes A, B, C et D et sur un temps d’accumulation long.
On peut aussi, pour chaque bande spectrale A, B, C et D considérée, compter le nombre d’événements NEI, avec I = A, B, C ou D selon la bande spectrale considérée (indépendamment de toute mesure d’intensité). Ces différentes données, NEI, h, et IG sont liées à des grandeurs physiques distinctes des particules du jet de particules qui sont analysées.
Ainsi, le nombre d’événements NEI peut être relié au nombre de particules du jet de particules qui sont détectées. On peut ainsi déterminer le nombre de particules dans le gaz ambiant prélevé, à savoir une concentration en nombre (i.e. ou volume) des particules dans le gaz prélevé.
De plus, est proportionnel au nombre d’atomes d’un élément chimique donné présent dans la particule individuelle analysée, c’est-à-dire, à la proportion de l’élément chimique correspondant dans la particule individuelle analysée. On comprend donc incidemment que la comparaison des intensités mesurées dans les différentes bandes spectrales A, B, C et D permet d’obtenir les proportions respectives des différents éléments chimiques (au nombre de 4 si on une intensité sur les 4 bandes spectrales précitées) présents dans la particule individuelle analysée.
De plus, l’intensité globale IG est proportionnelle au nombre d’atomes présents dans la particule individuelle analysée. On peut ainsi, par ce biais, déterminer une concentration en masse de particules dans le gaz prélevé par l’échantillonneur E.
Il est donc possible d’obtenir un certain nombre d’informations sur les particules biologiques présentes sous forme d’aérosol dans le gaz prélevé.
D’un point de vue pratique, cela peut s’effectuer après étalonnage du type de particules biologique que l’on cherche à détecter. Cet étalonnage doit être réalisé au préalable en laboratoire pour pouvoir ensuite, sur le terrain, déterminer l’ensemble de ces données.
Par ailleurs, il convient de noter que le temps de réponse d’un photodétecteur de type photomultiplicateur d’électrons est très faible, typiquement de l’ordre de quelques nanosecondes. Ce type de détection est donc particulièrement bien adapté avec l’emploi d’un laser à fonctionnement impulsionnel présentant une fréquence de répétition élevée, comme c’est le cas dans le cadre de l’invention. Aucune précaution particulière n’est donc à prendre pour éviter que le temps de réponse/accumulation du photodétecteur PDT soit au-delà d’un cycle du laser (cycle = temps entre deux impulsions du laser).
Selon une deuxième option représentée sur la figure 5(b), on peut envisager un moyen d’analyse spectroscopique MAS’ comportant un spectrographe optique SO équipé d’une caméra de type dispositif à transfert de charge intensifié ICCD.
Cette deuxième option permet une analyse spectrale complète dans une gamme très étendue de longueur d’onde.
Elle permet aussi une quantification des éléments chimiques présents dans les particules individuelles du jet de particules qui sont analysées - après étalonnage en laboratoire. Cette option permet finalement d’accéder aux mêmes informations que celles obtenues avec la première option à savoir une concentration en masse, une concentration en nombre et une taille des particules d’aérosol.
En pratique, l’intensité IG peut être obtenue en sélectionnant un mode nommé « accumulation » sur la caméra ICCD.
En revanche, pour obtenir h et N (avec I = A, B, C ou D si l’on reprend l’exemple présenté ci-dessus), il convient d’employer un mode de fonctionnement spécifique de la caméra ICCD pour palier à la lenteur d’acquisition de cette caméra. En effet, le temps de réponse de ce type de caméra est de l’ordre de la centaine de millisecondes, temps qui n’est pas nécessairement compatible avec l’emploi d’un laser impulsionnel fonctionnant à une fréquence de répétition élevée. Aussi, le temps d’accumulation de la caméra ICCD doit être maintenu inférieur à la durée séparant deux impulsions laser successives, en prenant dûment en compte le temps de retard entre une impulsion laser et le début d’acquisition par la caméra ICCD, la largeur de la porte à savoir le temps pendant lequel la caméra ICCD accumule le signal et le temps de lecture de la caméra ICCD, à savoir le temps pendant lequel l’électronique associé à la caméra lit les informations contenues sur les pixels de la caméra ICCD.
Pour effectuer toutes ces mesures, il convient de s’assurer que le dispositif D de caractérisation des particules par spectrométrie de plasma induit par laser n’analyse à la fois qu’une particule individuelle dans le volume focal VF. D’un point de vue statistique, il peut être montré que le volume focal VF du dispositif D ne présentera qu’une particule individuelle du jet de particules (cf. figure 3) que si on détecte la présence d’une particule pour, au plus, 1 tir laser sur 10. Dans le cas de la détection de particules biologiques, tels que des virus ou des bactéries, cette condition sera en pratique de fait remplie, en raison des niveaux de concentration attendus pour de telles particules. En effet, typiquement, les concentrations en virus dans l’air peuvent être très faibles, par exemple inférieure à 100 virus/cm3. Pour autant une telle concentration est souvent suffisante pour infecter une personne.
Enfin, il convient de noter qu’il peut être intéressant de collecter les particules pour en faire une analyse ex situ, venant confirmer ou compléter, avec des techniques différentes les résultats obtenus en temps réel avec le dispositif D conforme à l’invention.
Pour cette raison, et comme cela est notamment visible sur la figure 6, il est utile que le dispositif D prévoit un porte-substrat MET, lequel pourra comprendre d’une part un substrat (le dépôt peut ensuite être employé pour faire de la fluorescence X par exemple) et de part et d’autre de celui-ci, des grilles (pour réaliser de la microscopie électronique de transmission). Le porte-substrat est avantageusement monté à rotation autour de son axe principale et ce pour pouvoir exposer les grilles au jet de particules sur des durées relativement courtes. En effet, dans le but d’effectuer de la microscopie électronique en transmission permet alors d’étudier l’état d’agglomération réel des particules dans le jet (si on déposait des couches de particules sur ces grilles, comme cela est effectué sur le substrat, cela ne pourrait pas être envisagé).
Comme cela a été dit précédemment, la technique de mesure employée permet d’obtenir un certain nombre d’informations sur les particules biologiques que l’on cherche à détecter. Toutefois, le technique de mesure décrite précédemment ne permet pas nécessairement de détecter tout type de particule biologique de manière univoque. Par exemple, en utilisant différentes bandes spectrales A, B, C et D correspondant respectivement au carbone, à l’hydrogène, à l’azote et à l’oxygène, et à l’aide d’une mesure de l’intensité dans chaque bande spectrale, il est possible que les proportions respectives de chacun de ces quatre types d’éléments chimiques définissent des particules biologiques en réalité bien distinctes. Il est certes possible, dans certains cas, d’ajouter une bande spectrale très spécifique pour détecter un élément chimique très particulier se retrouvant exclusivement dans la particule biologique recherchée, mais cela ne permet pas malgré tout d’identifier de manière univoque toutes les particules biologiques.
Aussi, il est également prévu dans le cadre de l’invention de fournir une telle possibilité pour toute particule biologique.
A cet effet, le procédé selon l’invention prévoit, entre l’étape a) et l’étape b), les sous-étapes suivantes : aa) introduire le gaz ambiant dans une chambre CHM dite de mélange, ab) introduire dans la chambre de mélange, sous la forme d’un aérosol, au moins un type de récepteur d’une molécule spécifique des particules biologiques que l’on cherche à caractériser, ledit au moins un type de récepteur étant par ailleurs marqué, ac) mélanger, dans la chambre de mélange, l’aérosol comportant ledit au moins un type de récepteur marqué d’une molécule spécifique des particules biologiques que l’on cherche à caractériser avec le gaz ambiant prélevé et comportant lesdites particules biologiques à caractériser.
Un système S apte à mettre en oeuvre les étapes aa), ab) et ac) est représenté sur la figure 7, en position par rapport au dispositif D de caractérisation desdites particules par spectrométrie de plasma induit par laser représenté sur les figures précédentes. Par ailleurs, un schéma plus précis de la chambre CHM de mélange et des différents éléments permettant d’alimenter celle-ci en divers composants est représenté sur la figure 8. Le système S comprend un moyen M pour générer l’aérosol dudit au moins un type de récepteur marqué d’une molécule spécifique des particules biologiques que l’on cherche à caractériser.
Le système S comprend également une chambre CHM de mélange comportant :
- une première entrée E1 pour le gaz à prélever,
- une deuxième entrée E2 pour l’aérosol généré par ledit moyen M pour générer un aérosol dudit au moins un type de récepteur spécifique et marqué des particules biologiques que l’on cherche à caractériser, et
- une sortie OUT pour le mélange entre ledit aérosol comportant ledit au moins un type de récepteur marqué d’une molécule spécifique des particules biologiques que l’on cherche à caractériser avec le gaz ambiant prélevé et comportant lesdites particules biologiques à caractériser.
On peut mieux comprendre l’intérêt de la chambre CHM de mélange à l’appui de la figure 8.
Sur cette figure 8, on observe, sur la gauche de l’entrée E1 , le gaz environnant comportant deux types de particules, à savoir les particules biologiques PB que l’on cherche à caractériser et toutes les autres particules AP. Toutes ces particules entrent ensuite à l’intérieur de la chambre CHM de mélange par l’entrée E1 . Avant l’entrée E2 de la chambre de mélange, une solution SOL de récepteurs marqués est pulvérisée, par un pulvérisateur PUL, sous la forme de gouttelettes G (aérosol) contenant les récepteurs marqués. En passant par un sécheur SECH1 (optionnel), les récepteurs marqués RM sont séchés. Les récepteurs marqués RM entrent alors dans la chambre de mélange par l’entrée E2. Puis, au sein de la chambre de mélange, les récepteurs marqués se lient aux molécules spécifiques de la particule biologique que l’on cherche à caractériser pour former une particule biologique marquée PBM. L’objectif de la chambre de mélange est bien entendu d’obtenir un maximum de particules biologiques marquées. Toutefois, et comme on peut le voir sur la figure 8, on retrouve, au niveau de la sortie OUT de la chambre de mélange, des récepteurs marqués RM qui n’ont pas pu se lier à des particules biologiques PB ainsi que lesdites autres particules AP présentes dans le gaz environnant prélevé au niveau de l’entrée E1 de la chambre CHM de mélange.
La chambre de mélange CHM pourra comporter au moins un sécheur SECH1 , SECH2.
Le sécheur SECH1 peut être disposé ente le moyen M pour générer l’aérosol dudit au moins un type de récepteur et la deuxième entrée DE de la chambre CHM de mélange. Cela permet donc de sécher, avant la mise en oeuvre de l’étape ab), l’aérosol comportant ledit au moins un type de récepteur marqué. Cette étape de séchage peut avoir un intérêt lorsque la molécule spécifique en question de la particule biologique recherchée et/ou son récepteur peuvent se lier en milieu sec. Le séchage est nécessaire pour employer le dispositif D situé après la chambre CHM de mélange.
En variante, le sécheur SECH2 peut être situé au niveau de la sortie OUT de la chambre CHM de mélange - en l’absence donc de tout sécheur SECH1. Cela permet donc de sécher, après la sous-étape ac), le mélange formé avant de mettre en oeuvre l’étape b). Cette étape de séchage peut être envisagée lorsque la molécule spécifique en question de la particule biologique recherchée et/ou son récepteur ne peuvent se lier qu’en milieu aqueux. Le séchage n’est alors effectué qu’en sortie de la chambre de mélange, après que la liaison a été effectué.
Bien entendu, dans le cas où le sécheur SECH1 est mis en oeuvre, on peut en outre faire fonctionner le sécheur SECH2.
Dans un mode de réalisation particulier, la chambre CHM de mélange pourra être un tambour rotatif de Goldberg. Un tel tambour permet d’augmenter la stabilité des aérosols dans le temps (on prévient alors grandement le dépôt des aérosols sur les parois). Avantageusement, le marquage du récepteur pourra s’effectuer avec un matériau magnétique (ex. nanoparticules comportant du Cobalt). Dans ce cas, après la sous-étape ac), on peut sélectionner, par tout moyen magnétique approprié, par exemple disposé en sortie OUT de la chambre CHM de mélange, les seules particules comportant ce matériau magnétique, avant de mettre en oeuvre l’étape b). Autrement dit, seules les particules comportant le matériau magnétique peuvent alors entrer dans le dispositif D de caractérisation par spectrométrie de plasma induit par laser, les autres restant dans la chambre CHM de mélange. Ainsi, si l’on reprend le schéma de la figure 8, on peut faire en sorte que lesdites autres particules AP prélevées dans le gaz environnant n’entrent pas dans le dispositif D de caractérisation desdites particules par spectrométrie de plasma induit par laser.
Générer l’aérosol de récepteurs marqués RM à partir d’une solution SOL, comme représenté sur la figure 8 n’est qu’une option.
Toutefois, lorsque cette option est employée, la solution SOL peut être à base aqueuse. Cependant, lorsque la nature du récepteur le permet, la solution SOL peut être à base d’alcool, par exemple d’éthanol. Ceci permet un séchage plus aisé, l’alcool étant plus volatil que l’eau. Eventuellement, ceci permet d’ailleurs de se passer de tout sécheur SECH1 et/ou SECH2 au sein du système S. Avantageusement, l’étape ab) pourra consister à introduire dans la chambre CHM de mélange, sous la forme d’un aérosol, plusieurs types distincts de récepteurs d’une molécule spécifique de différents types de particules biologiques que l’on cherche à caractériser, chaque type de récepteur étant par ailleurs marqué. Il est ainsi possible d’avoir un premier type de récepteur apte à se lier à un premier type de molécule biologique, par exemple le SARS-CoV 1 , et d’avoir un deuxième type de récepteur apte à se lier à un deuxième type de molécule biologique, par exemple le SARS-CoV 2.
Et pour améliorer la caractérisation, on pourra en outre prévoir un marquage différent pour chaque type de récepteur. Ainsi, en reprenant notre exemple, le marquage pour le récepteur d’une molécule spécifique du SARS-CoV 1 pourra être constitué par des nanoparticules d’argent et le marquage pour le récepteur d’une molécule spécifique du SARS-CoV 2 pourra être constitué par des nanoparticules d’or.
Le couple récepteur/molécule spécifique peut être divers. En particulier, il peut s’agir d’un couple anticorps/antigène, avidin/biotin, lectine/polysaccharide ou encore ADN-ANP (Acide DésoxyriboNucléique-Acide Nucléique Peptidique).
Comme cela a été indiqué précédemment, le marquage va permettre pour tout type de particule biologique d’en faire une caractérisation univoque, par exemple de caractériser de manière univoque le SARS-CoV 2 lié à un récepteur marqué par des nanoparticules d’or. Au niveau du volume focal VF, un tir laser peut en effet aboutir à ne détecter aucune particule. C’est en pratique le cas le plus fréquent puisqu’il va concerner au moins 9 tirs laser sur 10.
Il peut aussi aboutir à détecter, dans certains cas, une particule AP présente dans le gaz prélevé, non biologique. Ceci ne présente pas d’intérêt dans le cadre de l’invention. Lorsqu’une particule biologique est toutefois présente dans le volume focal VF, la détection de celle-ci peut en revanche s’effectuer en détectant par exemple, les longueurs d’onde caractéristiques de l’un quelconque des éléments chimiques suivants : carbone (247,86nm), hydrogène, azote (entre 746 et 776 nm) ou oxygène (entre 77,2 et 77,5 nm). Ces éléments chimiques sont toutefois présents dans toute matière organique et cela ne permet pas, dans un bon nombre de cas, et même en analysant les compositions respectives de chacun de ces éléments chimiques avec une détection par bandes spectrales d’obtenir une information univoque. C’est pourquoi on peut ajouter la détection d’éléments chimiques plus rares, comme par exemple le phosphore (identifiable à 178nm, 214nm ou encore 254nm) et présent dans le SARS-CoV 2.
Cela ne permet cependant pas de réaliser une détection univoque dans tous les cas. La présence du marquage améliore donc les choses puisque, bien choisi (par exemple nanoparticules d’or), il fournit un signal LIBS aisément identifiable en longueur d’onde et par ailleurs intense (268nm ou 275nm pour les nanoparticules d’or). Toutefois, comme cela a été indiqué avec la description de la figure 8, des récepteurs marqués RM non liés aux particules biologiques PB que l’on cherche à détecter (et ce malgré la présence d’une chambre de mélange), sont susceptibles d’entrer dans le dispositif D fonctionnant par LIBS. Il convient donc en fait, pour assurer une détection univoque de la particule biologique, de détecter le signal caractéristique du marquage et dans le même temps un signal caractéristique de la particule biologique en question. Si l’on prend l’exemple du SARS-CoV 2, sa présence peut être assurée sans doute possible en détectant à la fois un pic d’intensité dans le signal détecté à une longueur d’onde caractéristique de l’élément chimique phosphore et, à une longueur d’onde caractéristique des nanoparticules d’or étant rappelé que, par élaboration, les nanoparticules d’or marquent alors un récepteur (ex. : anticorps) d’une molécule spécifique (ex. : antigène) du SARS-CoV 2. II convient enfin de noter que, dans la mesure où l’invention permet la détection univoque d’une particule biologique, elle permet aussi de compter le nombre de détection de cette particule biologique par unité de temps. Une calibration préalable en laboratoire (avec laquelle on effectue un comptage du nombre de détection par unité de temps d’une particule biologique donnée et pour une concentration cette fois connue de ladite particule biologique) permet alors, en utilisation, d’associer à ce comptage, une concentration en nombre (nombre par unité de volume) de la particule biologique en question (ex. : virus). Si l’on reprend l’exemple sur SARS-CoV2, on est ainsi capable d’en déterminer la concentration et par suite, la probabilité, pour une individu, d’être infecté.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour caractériser des particules biologiques sous forme d’aérosol, à savoir en suspension dans un gaz ambiant, par spectrométrie de plasma induit par laser, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : a) prélever du gaz ambiant, lequel comporte les particules biologiques que l’on cherche à caractériser ; b) générer un jet desdites particules (JAB) dans une chambre (CH) sous vide ; c) émettre un faisceau laser (FL) sous la forme d’impulsions et focaliser ledit faisceau laser dans ladite chambre (CH) sous vide, transversalement à une direction de propagation du jet de particules (JP), pour créer, dans un volume focal (VF), un plasma par l'interaction entre le faisceau laser (FL) et au plus une particule (NP) individuelle du jet, ledit plasma émettant d'autres particules, caractéristiques de l'interaction entre le faisceau laser et ladite particule individuelle du jet ; d) collecter lesdites particules émises par le plasma; et e) effectuer une analyse spectrométrique de ces particules pour finalement caractériser lesdites particules biologiques.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel, entre l’étape a) et l’étape b), on met en oeuvre les sous-étapes suivantes : aa) introduire le gaz ambiant dans une chambre (CHM) dite de mélange, ab) introduire dans la chambre de mélange, sous la forme d’un aérosol, au moins un type de récepteur d’une molécule spécifique des particules biologiques que l’on cherche à caractériser, ledit au moins un type de récepteur étant par ailleurs marqué, ac) mélanger, dans la chambre de mélange, l’aérosol comportant ledit au moins un type de récepteur marqué d’une molécule spécifique des particules biologiques que l’on cherche à caractériser avec le gaz ambiant prélevé et comportant lesdites particules biologiques à caractériser.
3. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel, avant l’étape ab), on sèche l’aérosol comportant ledit au moins un type de récepteur marqué d’une molécule spécifique des particules biologiques que l’on cherche à caractériser.
4. Procédé selon la revendication 2, dans lequel, après la sous-étape ac), on sèche le mélange formé avant de mettre en oeuvre l’étape b).
5. Procédé selon l’une des revendications 2 à 4, dans lequel le marqueur étant un matériau magnétique, après la sous-étape ac), on sélectionne, par tout moyen magnétique approprié, les seules particules comportant ce matériau magnétique, avant de mettre en oeuvre l’étape b).
6. Procédé selon l’une des revendications 2 à 5, dans lequel l’aérosol comportant ledit au moins un type de récepteur marqué d’une molécule spécifique des particules biologiques que l’on cherche à caractériser est obtenu à partir d’une solution (SOL) pulvérisée desdits récepteurs marqués.
7. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la solution (SOL) est à base d’alcool, par exemple d’éthanol.
8. Procédé selon l’une des revendications 2 à 7, dans lequel l’étape ab) consiste à introduire dans la chambre (CHM) de mélange, sous la forme d’un aérosol, plusieurs types distincts de récepteur d’une molécule spécifique des particules biologiques que l’on cherche à caractériser, chaque type de récepteur étant par ailleurs marqué.
9. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel chaque type de récepteur est marqué différemment.
10. Système (D) pour la mise en oeuvre d’un procédé selon l’une des revendications 2 à 9, ledit système (S) comprenant :
- un moyen (M) pour générer l’aérosol dudit au moins un type de récepteur marqué d’une molécule spécifique des particules biologiques que l’on cherche à caractériser ;
- une chambre (CHM) de mélange comprenant : o une première entrée (E1 ) pour le gaz à prélever, o une deuxième entrée (E2) pour l’aérosol généré par ledit moyen (M) pour générer un aérosol dudit au moins un type de récepteur marqué d’une molécule spécifique des particules biologiques que l’on cherche à caractériser, et o une sortie (OUT) pour le mélange entre ledit aérosol comportant ledit au moins un type de récepteur marqué d’une molécule spécifique des particules biologiques que l’on cherche à caractériser avec le gaz ambiant prélevé et comportant lesdites particules biologiques à caractériser ;
- un dispositif (D) de caractérisation desdites particules par spectrométrie de plasma induit par laser comportant : o un système (SG) pour générer, à partir du gaz issu de la chambre (CFIM) de mélange, le jet desdites particules (JP) dans une chambre (CFI) à laquelle est associé un moyen de pompage (MP) du gaz présent dans la chambre afin de faire régner le vide dans cette chambre, o un laser (L) apte à émettre le faisceau laser (FL) sous la forme d'impulsions, auquel est associé un dispositif optique (DO) agencé pour focaliser ledit faisceau laser dans la chambre (CFI), transversalement à la direction de propagation du jet de particules (JP), et créer, dans le volume focal (VF), ledit plasma par l'interaction entre le faisceau laser (FL) et les particules (NP) du jet, ledit plasma émettant d'autres particules, caractéristiques de l'interaction entre le faisceau laser et lesdites particules du jet, o au moins un dispositif de détection (DD, DD’) comportant un moyen (MC) pour collecter les particules émises par le plasma et un moyen (MAS, MAS’) pour effectuer une analyse spectrométrique de ces particules.
11 . Système (S) selon la revendication précédente, dans lequel la chambre de mélange (CFIM) comporte au moins un sécheur (SECH1 , SECH2), disposé soit ente le moyen (M) pour générer l’aérosol dudit au moins un type de récepteur marqué et la deuxième entrée (DE) de la chambre de mélange (CFIM), soit au niveau de la sortie (OUT) de la chambre de mélange (CFIM).
12. Système (S) selon la revendication 10, dans lequel la chambre de mélange est un tambour rotatif de Goldberg.
13. Système (S) selon l’une des revendications 10 à 12, dans lequel le moyen (MC) pour collecter les particules émises par le plasma comporte une pluralité de N fibres optiques (FOi, FO2, FO3, FON-I, FON), avec N un entier naturel strictement supérieur à l’unité, une extrémité (E1 , E2, E3,..., EN) de chaque fibre optique (FO1, FO2, FO3, FON-I , FON) étant agencée autour du volume focal (VF) et pointant vers ce volume focal (VF) pour assurer la collection des particules émises par le plasma.
14. Système (S) selon la revendication précédente, dans lequel lesdites fibres optiques (FO) sont montées sur une paroi externe (PEXT), de forme sphérique, de la chambre (CH).
15. Système (S) selon l’une des revendications 10 à 14, dans lequel le moyen (MAS,
MAS’) pour effectuer une analyse spectrométrique des particules émises par le plasma comporte :
- une pluralité de filtres (FCB) de type coupe-bande, apte à assurer un filtrage dans une bande de longueurs d’ondes distinctes les unes des autres, et - un photodétecteur (PDT), par exemple de type photomultiplicateur d’électrons, associé à chaque filtre coupe-bande.
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Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8790877B2 (en) * 2007-07-12 2014-07-29 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Using DNA aptamers and quantum dots for the detection of proteins or other targets
US10393587B1 (en) * 2008-05-05 2019-08-27 Applied Spectra, Inc. Methods for laser ablation analysis
ITRM20090617A1 (it) 2009-11-25 2011-05-26 Consiglio Nazionale Ricerche Metodo ed apparato per misure di radiazione luminosa isotropica ottenuta da tecniche di spettroscopia laser, in particolare per misure di particolato submicronico.
US8830476B2 (en) 2012-03-19 2014-09-09 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Methods and apparatuses for contact-free holographic imaging of aerosol particles
US9482620B2 (en) 2014-10-21 2016-11-01 Colorado State University Research Foundation Portable particle spectrometer
EP3408643B1 (fr) 2016-01-25 2021-12-01 Plair SA Procédé et dispositif de détection et/ou d'analyse morphologique de particules individuelles en suspension dans un fluide
WO2018191375A1 (fr) 2017-04-11 2018-10-18 The United States Of America, As Represented By The Secretary, Department Of Health And Human Services Systèmes et procédés d'analyse élémentaire rapide de particules en suspension dans l'air à l'aide d'une spectroscopie à décharge luminescente atmosphérique
CN112912710B (zh) 2018-10-25 2025-08-01 普莱尔股份公司 用于液滴中的杂质的检测和/或测量的方法和装置
CN111044420B (zh) * 2020-01-03 2022-02-11 南京信息工程大学 基于单颗粒的libs与拉曼光谱气溶胶在线检测装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MATSUDA TETSUHIKO ET AL: "Statistical analysis on the distribution of alumina inclusion particles in ferritic stainless steels in laser-induced breakdown spectrometry using 1-kHz Q-switched Nd:YAG laser", MICROCHEMICAL JOURNAL, NEW YORK, NY, US, vol. 153, 6 November 2019 (2019-11-06), XP086008614, ISSN: 0026-265X, [retrieved on 20191106], DOI: 10.1016/J.MICROC.2019.104400 *

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