FR2893132A1 - Dispositif d'analyse a balayage d'echantillons biologiques par fluorescence - Google Patents

Abstract

Un dispositif d'analyse de puces biologiques par fluorescence comporte un microscope confocal, des moyens d'illumination (60) aptes à émettre un faisceau lumineux convergeant au moyen d'un objectif (40) en un point de focalisation (54), des moyens pour positionner successivement le point de focalisation (54) en différents points de la puce biologique (21) en cours d'analyse. Le microscope confocal comporte un objectif (40) monté sur un chariot mobile (30) de balayage rapide entraîné dans un mouvement linéaire alternatif suivant une direction transversale par un moteur rotatif (37) au moyen d'un dispositif de type bielle (33) manivelle. Le chariot mobile (30) est lui même entraîné suivant un déplacement longitudinale et est mobile suivant l'axe de l'objectif (40) du microscope pour assurer le positionnement de la puce biologique par rapport au point focal (54). Le spectre de la lumière d'excitation est étalé à la surface de la puce biologique (21) de telle sorte que la lumière d'excitation réfléchie par la puce et correspondant à des longueurs d'onde proche de la fluorescence converge en des points suffisamment distants d'un sténopé (731) positionné devant un capteur (711) de mesure de la fluorescence.

Description

DISPOSITIF D'ANALYSE A BALAYAGE D'ECHANTILLONS BIOLOGIQUES PAR

FLUORESCENCE

L'invention est relative à un dispositif d'analyse de puces biologiques par fluorescence. Plus particulièrement l'invention concerne des moyens pour assurer les différents mouvements nécessaires au cours de l'analyse afin de balayer point par point la surface d'une puce biologique en plaçant chaque point, pendant son analyse, dans le plan focal d'un microscope confocal.

L'analyse de l'Acide DésoxyriboNucléique ou ADN des organismes vivant est d'une importance capitale dans la biologie moderne tant pour faire avancer la connaissance des mécanismes biologiques que pour détecter certaines pathologies associées à des dérèglements du fonctionnement cellulaire. Une technique répandue pour analyser un échantillon d'ADN consiste à réaliser des puces d'échantillons biologiques qui sont analysés au moyen de techniques de fluorescences. La réalisation des puces d'échantillons biologiques ou biopuces est connue. Ses étapes essentielles consistent à déposer sur une lamelle des échantillons de fragments de l'ADN à étudier, à mélanger à ces échantillons des cibles préparées séparément qui sont constituées d'ADN marqué par des fluorochromes, c'est à dire des molécules qui émettent une lumière par fluorescence lorsqu'elles sont elles-mêmes excitées par une source d'énergie, notamment une lumière d'excitation, et à hybrider l'ADN à étudier avec l'ADN marqué. Au cours de l'hybridation, certains brins d'ADN marqué vont s'apparier avec leur complémentaire de l'échantillon d'ADN à étudier et rendre ainsi détectables par fluorescence les brins de l'ADN étudié qui correspondent à l'ADN marqué.

Les fluorochromes peuvent être de plusieurs types et le plus souvent des marqueurs fluorescents en lumière rouge, marqueur dit Cy5, ou en lumière verte, marqueur dit Cy3, sont utilisés. Sur une biopuce sont en général déposés de nombreux échantillons qui constituent un réseau de lignes et de colonnes à l'intersection desquelles se trouvent les échantillons à analyser. Un échantillon représente une tâche , ou spot , de l'ordre de 50 micromètres de diamètre et sur une biopuce portée par une lamelle traditionnelle de microscope, typiquement de 26 mm de largeur sur 75 mm de longueur, on trouve fréquemment de l'ordre de 30000 spots.

Pour analyser de telles biopuces il est fait appel à des dispositifs de lecture qui vont, point par point, éclairer les échantillons de la biopuce et enregistrer la réponse par fluorescence de chaque point pour donner une carte de fluorescence de la biopuce. Pour détecter les réponses par fluorescence à l'échelle du brin d'ADN de l'échantillon, il est nécessaire que le dispositif de lecture ait une résolution de l'ordre de 10 micromètres ou inférieure. De tels dispositifs de lectures existent qui mettent en oeuvre un microscope dit confocal et un système de balayage qui permet de lire la surface de la biopuces en un temps raisonnable en analysant celle-ci point par point. Le microscope confocal est un microscope optique souvent associé aux techniques de fluorescence qui utilise une lumière monochromatique (le plus souvent issue d'une source laser) pour éclairer l'échantillon et observe la réponse dudit échantillon à travers un sténopé, pin-hole en terminologie anglo-saxonne, qui a pour effet de limiter la zone de l'échantillon observé pratiquement au plan focal de l'objectif, souvent moins de 2 micromètres de profondeur, et de conférer au microscope une grande résolution proche du maximum théorique pour un microscope utilisant les photons du domaine visible. Pour compenser la perte de luminosité due à la faible ouverture du sténopé, l'observation est faite au moyen d'un photomultiplicateur dont les données sont enregistrées pour reconstituer les images observées point par point par des moyens d'imagerie traditionnelle par exemple sur ordinateur. La très faible profondeur de champ intrinsèque du microscope confocal nécessite lors son utilisation pour la lecture des biopuces de maîtriser la position du point de focalisation du microscope pour que la zone éclairée par le laser d'excitation et sa réponse fluorescente soit correctement positionnée malgré les irrégularités de la surface de la biopuce et les incertitudes sur la position de cette surface. Pour assurer le contrôle de la position du point focal, les analyseurs de biopuce connus utilisent des moyens de contrôle actif de la lentille ou du groupe de lentilles de l'objectif du microscope. Cette lentille ou ce groupe de lentilles est monté de façon mobile et sa position est ajustée en permanence suivant l'axe optique de l'objectif par un actionneur tel qu'une bobine magnétique ou un actionneur piézo-électrique en réponse à un signal d'erreur de focalisation. Cet ensemble mobile est particulièrement fragile et sensible aux chocs et est susceptible de se dérégler. Pour lire successivement tous les points de la biopuce et reconstituer une image de la fluorescence de chacun des échantillons à analyser, la biopuce est soumise à un balayage par le point focal du microscope confocal.

De manière classique la surface de la biopuce est balayée suivant son axe transversal au moyen d'un déplacement rapide de l'objectif du microscope confocal et le support de la biopuce se déplace à vitesse moindre suivant un axe perpendiculaire, l'axe longitudinal, pour que l'objectif décrive une série de lignes de lecture sensiblement parallèles jusqu'à avoir balayé toute la surface de la biopuce. Dans certains modèles d'analyseurs de biopuces, l'objectif du microscope est porté par un chariot mu par un moteur linéaire et guidé sur des rails selon une trajectoire rectiligne. Dans d'autres modèles l'objectif du microscope est porté par un bras animé d'un mouvement oscillant de rotation autour d'un axe vertical et décrit au-dessus de la biopuce une trajectoire en arc de cercle. Ce type de montage de l'objectif du microscope s'avère relativement coûteux à réaliser en raison du prix des composants eux-mêmes, comme celui des moteurs linéaires, ou de la complexité des mouvements pour obtenir une vitesse de balayage constante. La complexité de ces éléments est également accrue par la nécessité de monter sur la partie mobile les moyens de focalisation de l'objectif du microscope confocal, ce qui en accroît la masse. Par ailleurs, les délicats moyens de focalisation liés à l'objectif du microscope doivent prendre en compte le fait que l'objectif est mobile et est soumis à des accélérations fréquentes, à chaque fois que le balayage change de sens.

La présente invention propose des solutions à ces différents problèmes qui améliorent la performance du dispositif d'analyse de manière économique.

Le dispositif d'analyse de puces biologiques par fluorescence met en oeuvre un microscope confocal avec au moins une source lumineuse dont le faisceau lumineux converge au moyen d'un objectif en un point de focalisation, et comporte des moyens pour positionner successivement le point de focalisation en différents points de la puce biologique en cours d'analyse dans lesquels l'objectif est monté sur un chariot mobile de balayage rapide entraîné dans un mouvement linéaire alternatif suivant une direction X sensiblement parallèle au plan de la puce biologique par un moteur rotatif au moyen d'une bielle articulée à l'une de ses extrémités sur le chariot de balayage rapide et à son autre extrémité à un arbre de sortie du moteur rotatif de manière déportée par rapport à l'axe dudit arbre de sortie. En particulier la position de l'arbre de sortie du moteur par rapport au déplacement du chariot, la valeur du déport du point d'articulation de la bielle à son extrémité du côté dudit arbre de sortie et la vitesse de rotation de l'arbre de sortie du moteur confère au chariot de balayage rapide une course totale et une vitesse dans la zone de mesure compatible avec une résolution spatiale sensiblement constante des mesures effectuée le long d'une ligne de balayage suivant la direction X par le point de focalisation de la surface à analyser de la biopuce.

Dans un mode de réalisation les mesures de fluorescence sont effectuées avec une fréquence d'échantillonnage FE asservi à la position du chariot de balayage rapide ou de l'arbre de sortie du moteur de telle sorte que la distance entre deux mesures successives soient constante pour obtenir une image de fluorescence de la surface de la biopuce de résolution spatiale sensiblement constante. Dans un autre mode de réalisation, les mesures de fluorescence sont effectuées avec une fréquence d'échantillonnage FE asservie à la vitesse du chariot de balayage rapide ou de l'arbre de sortie du moteur de telle sorte que la distance entre deux mesures successives soient sensiblement constante.

Dans une forme particulière de mise en oeuvre de l'invention, la vitesse de rotation de l'arbre de sortie du moteur est variable dans la zone de mesure de telle sorte que les variations de vitesse du chariot de balayage rapide soient diminuées par rapport au cas où ledit arbre de sortie a une vitesse de rotation constante pour limiter les écarts d'éclairement, du fait de temps d'exposition différents à la lumière d'excitation, entre les différents points mesurés. Par exemple la vitesse de déplacement suivant X du chariot de balayage rapide est rendue sensiblement linéaire sur la zone de mesure par action sur la 5 vitesse de rotation du moteur. Ce résultat est obtenu par exemple avec une vitesse de rotation de l'arbre de sortie du moteur asservie à une fréquence proportionnelle à la fréquence d'échantillonnage FE des mesures de la fluorescence ou bien en superposant au signal d'alimentation un signal sinusoïdal issu d'une harmonique du troisième 10 ordre ce qui a pour effet de rendre la vitesse du chariot de balayage rapide sensiblement constante sur une partie substantielle de sa course suivant X. Pour positionner et maintenir le point de la puce biologique en cours d'analyse au point de focalisation le dispositif utilise un support mobile pour ladite puce et des moyens: 15 a) de déplacement dudit support mobile suivant une direction Y sensiblement perpendiculaire à la direction X du mouvement du chariot de balayage rapide et sensiblement dans le plan de la surface à analyser de la puce biologique ; b) de déplacement d'une ligne correspondant à la trajectoire lors d'un 20 balayage suivant X du point de focalisation à la surface de la puce biologique suivant une direction Z sensiblement perpendiculaire au plan défini par les deux directions X et Y ; c) d'inclinaison de la dite ligne par rotation autour d'un axe sensiblement parallèle à l'axe de déplacement Y du support mobile. 25 Dans un mode particulier de réalisation, les moyens b) de déplacement suivant la direction Z de la ligne correspondant à la trajectoire du point de focalisation comportent au moins un galet de hauteur ayant un axe sensiblement parallèle à la direction X dont la position de l'axe de rotation est mobile suivant la direction Z. 30 Avantageusement, ledit galet de hauteur est sensiblement dans un plan défini par le balayage de l'axe de l'objectif pour agir au premier ordre sur la position en Z de la biopuce.

Dans une forme particulière de réalisation, le galet de hauteur est monté sur un axe excentré, ledit axe excentré étant entraîné en rotation pour agir sur la position en Z du galet de hauteur, et la position en Z du galet de hauteur est modifiée en réponse à un signal d'erreur de focalisation pour modifier la position suivant l'axe Z du point de la puce biologique en cours de mesure. Dans un mode particulier de réalisation, les moyens c) d'inclinaison autour d'un axe sensiblement parallèle à la direction Y de la ligne correspondant à la trajectoire du point de focalisation à la surface de la puce biologique comporte au moins un galet de roulis, qui agit sur le support mobile de la biopuce, ayant un axe sensiblement parallèle à la direction X dont la position de l'axe de rotation est mobile suivant la direction Z. De préférence, le galet de roulis agit sur le support mobile en un point d'action distant de l'axe de rotation parallèle à la direction Y du support mobile de telle sorte que le déplacement induit par le déplacement de l'axe du galet de roulis. suivant la direction Z de la zone de mesure soit négligeable. Dans une forme particulière de réalisation, le galet de roulis est monté sur un axe excentré, ledit axe excentré étant entraîné en rotation pour agir sur la position en Z du galet et la position en Z du galet de roulis est modifiée, à une fréquence inférieure à la fréquence de correction de la position en Z du galet de hauteur, en réponse à un signal d'erreur de focalisation pour modifier l'inclinaison de la ligne à la surface de la puce biologique correspondant a la trajectoire du point de focalisation. Dans le dispositif suivant l'invention les moyens d'illumination comportent au moins une diode laser comme source de lumière et des moyens pour orienter dans des directions différentes les rayons correspondants aux longueurs d'onde différentes émises par la diode laser afin que les rayons de longueurs d'onde différentes éclairent différentes zones de la surface de la puce biologique dans le plan focal de l'objectif afin d'éclairer la zone en cours d'analyse avec une lumière dont le caractère monochromatique est amélioré.

De préférence, pour bénéficier d'une meilleure puissance d'excitation, les rayons lumineux de longueur d'onde correspondant au pic d'émission lumineuse de la diode laser sont dirigés suivant l'axe optique du microscope confocal pour converger au point de focalisation.

Dans un mode proposé de réalisation, les rayons correspondants aux longueurs d'onde différentes émises par la diode laser sont orientés dans des directions différentes au moyen d'un dispositif anamorphoseur comportant au moins un prisme optique. Un sténopé est disposé devant un capteur de photon de manière à ce que la lumière provenant du point de focalisation coïncide avec l'ouverture du sténopé et que la lumière provenant de points distants du point de focalisation soit arrêtée avant d'atteindre le capteur de photons pour éviter que le signal reçu par le capteur ne soit perturbé par des réflexions à la surface de la biopuce de la lumière provenant des moyens d'excitation.

La description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention est faite en référence aux figures qui présentent : Figure 1 : présentation générale d'un dispositif d'analyse de puce biologique par balayage et de ses principaux composants ; Figure 2 : principe de dispositif de balayage rapide en X par un chariot porteur de l'objectif du microscope confocal entraîné en translation par un moteur rotatif ; Figure 3 : vue de dessus en perspective du support mobile et de son dispositif d'entraînement suivant la direction Y et d'un premier mode de réalisation 20 des moyens de réglage de focalisation par mouvement suivant Z ; Figure 4 : vue de dessous du dispositif de la figure 3 ; Figure 5 : vue de dessus en perspective du support mobile et de son dispositif d'entraînement suivant la direction Y et d'un second mode de réalisation des moyens de réglage de focalisation par mouvement suivant Z ; 25 Figure 6 : vue de dessous du dispositif de la figure 5 ; Figure 7 : principe des moyens de séparation des longueurs d'ondes focalisées sur la surface de la puce biologique. Le détail a) représente une section du faisceau lumineux avant la traversée du dispositif anamorphoseur et le détail b) une section du même faisceau lumineux après la traversée du dispositif 30 anamorphoseur ; Figure 8 : exemple de répartition de la puissance lumineuse en fonction de la longueur d'onde pour une diode laser rouge ; Figure 9 : exemple de courbe caractéristique d'un filtre dichroïque pour les couleurs rouges.

L'analyseur de biopuce suivant l'invention comporte des moyens de support 20 d'une biopuce 21, un microscope confocal comportant des moyens d'illumination 60 de la biopuce et de mesure 70 de la fluorescence et un objectif 40, des moyens de balayage de la biopuce 21 en cours d'analyse par l'objectif 40, des moyens de positionnement d'un point de focalisation 54 du microscope confocal par rapport à des échantillons déposés sur la biopuce 21 et des moyens 90 de contrôle du dispositif, et d'acquisition et de traitement des signaux de mesure de la fluorescence. L'analyse d'une biopuce 21 consiste en une série de mesures élémentaires de la surface de la biopuce. Une mesure élémentaire consiste à acquérir la valeur de l'intensité de la fluorescence pour au moins une longueur d'onde donnée de la fluorescence en un point de la biopuce. Afin de lire successivement tous les points de la surface de la biopuce 21, celle-ci est positionnée sur un support 20, dit support mobile, mobile suivant un premier axe dit axe de déplacement longitudinal en Y, et est balayée par l'objectif 40 du microscope confocal porté par un chariot 30, fixe selon l'axe Y, mobile suivant un axe sensiblement perpendiculaire à l'axe Y dit axe de déplacement transversal en X. La distance entre la zone en cours d'analyse et l'objectif est maintenue sensiblement constante dans l'axe optique 50 de l'objectif 40. La biopuce 21 est maintenue sur le support mobile 20 de telle sorte que le plan défini par la surface des échantillons à analyser soit sensiblement parallèle au plan défini par les deux directions Y et X des déplacements respectifs du support mobile 20 et du chariot 30. Le support mobile 20, dont la course totale suivant la direction Y est au moins égale à la distance à analyser sur la biopuce 21, en général quelques dizaines de millimètres, est guidé, par exemple au moyen d'une colonne de guidage 22, solidaire d'un support fixe 10, contre laquelle le support mobile 20 prend appui pour suivre une trajectoire parallèle à la direction Y. Un écrou 23 est monté solidaire du support mobile 20 et est traversé par une vis à pas fin 24. A l'extrémité opposée à l'écrou 23, la vis à pas fin 24 est tenue pour éviter les mouvements de translation de ladite vis par rapport au support fixe 10 tout en autorisant la rotation autour de son axe et est reliée à un moteur 25, par exemple un moteur électrique pas à pas, apte à entraîner la vis à pas fin 24 en rotation. La rotation du moteur 25 fait tourner la vis à pas fin 24 qui par son action sur l'écrou 23 entraîne la translation suivant Y du support mobile 20 par rapport au support fixe 10. Le pas de la vis 24 en combinaison avec l'angle de rotation du moteur 25 à chaque déplacement longitudinal 6Y du support mobile 20 suivant l'axe Y sont calculés pour correspondre à un déplacement du support mobile 20 égal à la distance voulue entre deux lignes successives de balayage suivant la direction X de la biopuce 21 par l'objectif 40 du microscope confocal. De préférence le mouvement du support mobile 20 est arrêté pendant le balayage d'une ligne suivant l'axe X et entre deux balayages suivant l'axe X, le support mobile 20 est déplacé suivant la direction Y, au moyen d'une rotation d'un angle prédéterminé du moteur 25, de la distance 6Y voulue entre deux lignes consécutives du balayage suivant X. Avantageusement, au cours d'une opération complète de balayage d'une biopuce, le support mobile 20 se déplace suivant l'axe Y toujours dans le même sens, par exemple poussé par la vis à pas fin 24. En suivant cette méthode pour déplacer le support mobile 20, les jeux fonctionnels et ou d'assemblage de la vis 24 et des autres liaisons du montage de l'écrou 23 et du moteur 25 sont sans effets sur la précision du déplacement car les forces d'action sont toujours appliquées dans la même direction tant en rotation qu'en translation. Par ce procédé il est évité la nécessité de faire appel à une vis très précise et à des montages de grandes précisions.

Le chariot 30 est monté mobile suivant l'axe X, sensiblement perpendiculaire à l'axe Y de déplacement du support mobile 20 et sensiblement parallèle à la surface du support mobile 20 qui porte la biopuce 21. Le chariot 30 est guidé par des moyens 31, 32 solidaires d'un support 1 de référence du dispositif d'analyse. Les moyens de guidage 31, 32 sont déterminés pour que le déplacement du chariot 30 suivant l'axe X soit possible sur une distance au moins égal à la largeur L de la surface à analyser de la biopuce 21, typiquement quelques dizaines de millimètres.

Le chariot 30 est relié par une bielle 33, articulée sur le dit chariot 30 à une de ses extrémités 34, à un arbre de sortie 36 d'un moteur rotatif 37 de manière déportée d'une distance D entre l'axe de l'arbre de sortie 36 dudit moteur et un point d'articulation 35 à l'autre extrémité de la bielle 33, par exemple au moyen d'une manivelle 38 ou d'un vilebrequin ou d'un disque. Le moteur 37 est monté fixe par rapport au support de référence 1. L'axe de rotation de l'arbre de sortie 36 dudit moteur 37 est sensiblement perpendiculaire à la direction X de déplacement du chariot 30 de telle sorte que lorsque l'arbre de sortie 36 effectue un tour, le chariot 30 maintenu par les moyens de guidage 31, 32 est entraîné dans un mouvement linéaire alternatif dont l'amplitude est définie par les caractéristiques géométriques du montage. De préférence, l'axe de l'arbre de sortie 36 du moteur 37 passe à proximité de l'axe défini par le point d'articulation 34 de la bielle 33 sur le chariot 30 et la direction X du déplacement du chariot afin que la course du chariot 30 soit sensiblement égale à deux fois la distance D.

Sur le chariot 30 est monté fixe l'objectif 40 du microscope confocal. L'axe optique 50 de l'objectif 30 est orienté sensiblement perpendiculaire au plan défini par les directions des déplacements en X du chariot 30 et en Y du support mobile 20, c'est à dire sensiblement au plan de la surface de la biopuce 21 à analyser. Des moyens optiques 41 de renvoi à 90 degrés par rapport à l'axe 50 dudit objectif, par exemple un miroir incliné à 45 degrés, sont disposés sur le chariot 30 de telle sorte que l'axe optique de l'objectif 40 est renvoyé pour être orienté suivant un axe 51 de direction parallèle à l'axe X de balayage du chariot 30. Les moyens 60 pour éclairer la biopuce 21 et les moyens 70 pour capter la fluorescence émise sont montés solidaires du support de référence 2 dans l'axe optique 51 renvoyé à 90 degrés de l'axe optique 50 de l'objectif. Lorsque le support mobile 20 est dans une position longitudinale donnée suivant l'axe Y, le chariot 30 porteur de l'objectif 40 du microscope confocal effectue un mouvement transversal rapide selon l'axe X sensiblement perpendiculaire au déplacement suivant Y du support mobile 20 pour parcourir la biopuce 21 suivant une ligne dans le sens de sa largeur. Le chariot 30, est entraîné dans ce balayage rapide par la bielle 33 actionnée par la rotation continue du moteur rotatif 37. Le déport D du point d'articulation 35 de la bielle 33 coté moteur est tel que, lorsque l'axe 36 du moteur 37 effectue un tour, la course C du chariot 30 et donc de l'objectif 40 au-dessus du support mobile 20 soit au moins égal à la largeur L de la zone à analyser de la biopuce 21, c'est à dire que C >_L. Le principe d'entraînement du chariot 30 par bielle et manivelle conduit à une décroissance progressive de la vitesse Vc de translation du chariot 30 avant que cette vitesse ne s'inverse aux extrémités de la course alternative suivant l'axe X. Par exemple, si la vitesse de rotation w de l'axe 36 du moteur 37 est constante, la vitesse Vc du chariot suit une courbe approximativement sinusoïdale en fonction du temps du type Vc = D x sin(wt).

La variation de la vitesse Vc de balayage rapide suivant l'axe X du chariot 30 et donc de l'objectif 40 du microscope, qui est évitée dans les analyseurs connus par l'utilisation de coûteux moteurs linéaires, pose deux types de problèmes. Premièrement, les mesures successives de fluorescence doivent être effectuées sensiblement équidistantes sur la biopuce 21 le long d'une ligne de balayage suivant l'axe X afin d'obtenir une résolution spatiale sensiblement constante de l'image de la fluorescence à la surface de la biopuce. Deuxièmement, l'intensité de la fluorescence émise par les fluorochromes est influencée par la quantité de lumière reçue et donc par la durée d'exposition aux moyens d'illumination 60 du microscope confocal. En outre les fluorochromes sont passivés, au moins partiellement, phénomène connu sous le nom de bleaching , après qu'ils ont été exposés une première fois à une lumière d'excitation, c'est à qu'ils ont perdu une partie de leur capacité à émettre une lumière de fluorescence. Ralentir la vitesse du balayage par l'objectif du microscope confocal augmente la quantité d'énergie lumineuse reçue localement et peut conduire à un éclairement de zones de l'échantillon voisines de celle en cours d'analyse suffisant pour passiver lesdites zones voisines, au moins partiellement, et fausser les mesures lors de l'analyse ultérieure de ces zones voisines.

Dans un mode réalisation de l'invention, afin de conserver une résolution spatiale sensiblement constante lors de l'analyse de la surface de la biopuce 21, la fréquence d'échantillonnage FE de la mesure de fluorescence n'est plus constante, comme dans le cas connu où le chariot est entraîné par un moteur linéaire à vitesse constante, mais est asservie à la position suivant X ou à la vitesse Vc du chariot 30 de manière à ce que les mesures soient équidistantes sur la biopuce 21. La position du chariot 30 est mesurée, par exemple au moyen d'une règle optique 39, ou est calculée en fonction de la position angulaire de l'arbre de sortie 36 du moteur 37 mesurée par un capteur angulaire, non représenté. Chaque fois que le chariot 30 a parcouru une distance donnée correspondant au pas de mesure PM une nouvelle mesure de fluorescence est effectuée. Lorsque la vitesse Vc du chariot 30 est utilisée comme paramètre, la fréquence d'échantillonnage FE est directement proportionnelle à la vitesse instantanée Vc du chariot 30 et inversement proportionnelle au pas de mesure PM. Avec une relation FE = k x Vc, les mesures à la surface de la biopuce 21 sont séparées de PM = Vc / FE soit 1/k. Dans ce mode de réalisation, la valeur choisie pour la course C du chariot 30 est telle que la vitesse Vc suivant X dans la zone de largeur L où sont effectuées des mesures de fluorescence reste supérieure à une valeur critique en dessous de laquelle les effets du phénomène de passivation ne sont plus acceptables. Les zones où inévitablement la vitesse de l'objectif du microscope est trop faible, c'est à dire aux extrémités de la course C du chariot 30, sont maintenues en dehors de la zone de largeur L dans laquelle sont effectuées les mesures.

Dans un autre mode de réalisation, qui peut être associé ou non au mode précédent, la vitesse Vc du chariot 30 entraîné en translations alternées suivant X par le mouvement rotatif continu du moteur 37 est rendue sensiblement linéaire sur une amplitude significative de la course C du chariot 30 en agissant sur la vitesse de rotation w du moteur 37 qui n'est plus constante. Ainsi la vitesse de rotation w du moteur 37 est fonction de la position du chariot 30 ou de façon équivalente de la position angulaire a de l'arbre de sortie 36 du moteur 37 de telle sorte que la vitesse de translation Vc du chariot 30 soit sensiblement constante lorsque l'objectif 40 du microscope est au-dessus de la zone de la biopuce 21 à analyser. Idéalement la vitesse de rotation w de l'arbre de sortie du moteur suit une loi sensiblement en Aresina dans la partie de la course C où sont réalisées des mesures. Aux extrémités de la course C du chariot 30, pour les valeurs de a proche de 0 ou den il est évidemment impossible de maintenir cette loi et la vitesse du chariot 30 est diminuée pour êtreannulée lorsque le sens du déplacement s'inverse. Comme pour le mode réalisation précédent, la course totale C du chariot suivant l'axe X est supérieure à la largeur de la zone de la biopuce 21 qui doit être analysée, afin que les zones où la vitesse du chariot n'est plus sensiblement constante se situent en dehors de la zone de mesure.

Cependant, l'action sur la vitesse de rotation w de l'arbre de sortie 36 du moteur 37 permet de réduire la course totale C du chariot 30 en limitant la course inutilisable pour l'analyse et de diminuer en conséquence les dimensions du dispositif d'analyse suivant l'invention. Lorsque la vitesse Vc de déplacement du chariot 30 est suffisamment constante sur la course utile du mouvement en X, le dispositif d'analyse utilise de préférence une fréquence d'échantillonnage FE constante pour obtenir des points de mesures sensiblement équidistants sur la largeur L à analyser de la biopuce 21. Ainsi dans un mode préféré de réalisation, le moteur 37 est un moteur 15 micro-pas qui est piloté en superposant une vitesse de rotation constante et une vitesse de rotation constituée d'accélérations et de décélérations. En particulier en superposant un signal sinusoïdal issu d'une harmonique du troisième ordre sur une vitesse de rotation constante, donc un signal d'énergie beaucoup plus faible que celle correspondant à la vitesse de rotation constante, la 20 vitesse de déplacement du chariot 30 est rendue suffisamment linéaire au regard de la précision recherchée sur plus de 90% de la course en X du chariot. Par exemple pour une course L de 23 mm le chariot a une course totale C de seulement 27 mm, soit 2 mm de dépassement à chaque extrémité de la course. Dans un autre mode de réalisation, le moteur rotatif 37 est entraîné en 25 rotation suivant une loi w(t) totalement synchronisée sur la fréquence d'échantillonnage FE du microscope confocal sur la course L du chariot 30 se situant dans la zone de mesure afin que la distance parcourue suivant X par le chariot 30 soit toujours la même entre deux mesures successives. Dans ce cas lorsque l'objectif 40 du microscope atteint le bord de la zone de mesure, 30 l'asservissement à la fréquence d'échantillonnage est interrompu jusqu'à ce que le chariot 30 ait inversé le sens de son mouvement et soit de nouveau au-dessus d'une zone à analyser. Pendant cette interruption la vitesse de rotation w de l'arbre de sortie 36 du moteur 37 est avantageusement maintenue constante.

Les moyens d'éclairement 60 et les moyens de mesure 70 de la fluorescence émise sont assemblés sur l'axe optique 51 orienté suivant la direction X du mouvement de balayage rapide du chariot mobile 30. La lumière émise par les moyens d'éclairement 60 converge après son 5 passage dans l'objectif 40 en un point de focalisation 54 où se trouve la zone à analyser. Suivant un trajet inverse, la lumière émise par la zone de la biopuce 21 dans le champ de l'objectif 40 est envoyée dans la direction X sur l'axe optique 51 en direction des moyens de mesure 70. 10 Suivant le principe du microscope confocal, seule la lumière émise par un point 54 situé dans le plan focal de l'objectif 40 est mesurée par les moyens de mesure 70 et la distance du point de focalisation 54 est ajustée en permanence par rapport à la surface de la biopuce 21 pendant le balayage suivant X et suivant Y par moyens aptes à déplacer le support mobile 20 de la biopuce. 15 Lesdits moyens modifient la position du support mobile 20 sur lequel est fixé la biopuce 21 suivant une direction, dite en hauteur, selon un axe Z sensiblement perpendiculaire au plan défini par les axes de déplacements longitudinal suivant Y et transversal suivant X, c'est à dire sensiblement suivant la direction de l'axe optique 50 de l'objectif 40 du microscope confocal porté par le 20 chariot 30 de balayage rapide suivant X. Dans un mode préféré de réalisation présenté sur les figures 3 et 4 ces moyens comportent deux galets 81, 82, espacés au contact desquels se déplace le support mobile 20. Ces galets 81, 82, ont de préférence leurs axes perpendiculaires au sens de déplacement Y du support mobile 20 pour en faciliter 25 le déplacement sans efforts ni usure inutiles sur l'ensemble vis écrou et leurs points d'action sur le support mobile 20 sont sensiblement dans le plan défini par le mouvement de balayage rapide de l'axe optique 50 de l'objectif 40 monté sur le chariot 30. Le premier galet 81 est disposé suivant l'axe X proche de la position moyenne de l'axe optique 50, c'est à dire sensiblement dans l'axe longitudinal de 30 la biopuce parallèle au déplacement en Y du support mobile. Le second galet 82 est disposé latéralement, par exemple prés du bord du support mobile 20 le plus éloigné de l'axe de la biopuce 21. La position en Z de l'axe de chacun des galets 81, 82, est modifiable, par exemple par un montage de l'axe du galet sur un axe excentré, ledit axe excentré étant entraîné en rotation par des moyens d'entraînement, respectivement 83, 84, par exemple des moteurs micro-pas. L'action sur la position en Z de l'axe du premier galet 81, situé à proximité de l'axe optique 50, modifie au premier ordre la distance entre la biopuce 21 et l'objectif 40 du microscope. L'action sur la position en Z de l'axe du second galet 82, déporté par rapport à l'axe de la biopuce 21, modifie au premier ordre l'inclinaison latérale du support mobile 20 de la biopuce, c'est à dire son angle de roulis autour d'un axe sensiblement parallèle à la direction Y passant par le point de contact du premier galet 81 avec le support mobile 20. Des moyens d'asservissement, non représentés, de la position en Z de l'axe du premier galet 81 corrigent les erreurs de focalisation mesurées par exemple par un senseur astigmatique, non représenté. Ces moyens d'asservissement agissent pendant l'analyse de la biopuce 21 sur ledit premier galet 81 pour ajuster en permanence avec une fréquence relativement élevée, par exemple avec une fréquence de l'ordre de 30 hertz, la position en Z, proche de l'axe optique 50, du support mobile 20 pour maintenir le point de focalisation 54 sur la zone de la biopuce en cours d'analyse. Ces moyens d'asservissement agissent en outre pendant la lecture de la biopuce 21 sur le second galet 82 pour corriger l'angle de roulis. Cette correction minimise l'erreur de focalisation moyenne corrigée par le premier galet 81 au cours d'un balayage suivant l'axe X et ainsi limite l'amplitude des corrections en Z du premier galet 81. Le second galet 82 agit donc sur une valeur moyenne à plus long terme, avec une fréquence inférieure à celle du premier galet 81, par exemple une fréquence de 3 hertz, en corrigeant l'inclinaison de la biopuce pour maintenir la ligne balayée par le point focal 54 suivant l'axe X de balayage rapide sensiblement parallèle à la trajectoire de l'objectif 40 porté par le chariot 30. En découplant ainsi les deux fonctions de focalisation et de compensation de l'inclinaison, seuls les moyens de la correction de focalisation associés au 30 premier galet 81 nécessitent d'être relativement performants. Avantageusement, les moyens de focalisation sont figés dans la zone de retournement du balayage rapide en X, c'est à dire dans la zone où le point focal 54 est en dehors de la zone de largeur L de la biopuce qui doit être analysée.

Avantageusement, la vis à pas fin 24 est entraînée par son moteur 25 par l'intermédiaire d'un montage 26 apte transmettre le mouvement de rotation même en cas de désalignement, par exemple un montage de type cardan, afin que les moyens 23, 24, 25 d'entraînement du support mobile 20 suivant la direction Y fonctionnent de façon satisfaisante avec le mouvement en Z dudit support mobile, même de faible amplitude. De façon alternative, le moteur 25 et la vis à pas fin 24 sont assemblés pour conserver un alignement permanent et le moteur est supporté de façon à pouvoir pivoter librement autour d'un axe, non représenté, sensiblement parallèle à la direction de balayage X sous l'effet des mouvements d'oscillation de la vis à pas fin 24 induits par le déplacements en Z du support mobile 20. De façon accessoire un troisième galet 85, décalé suivant la direction Y par rapport à la ligne définie par les points de contact des deux premiers galets 81, 82, assure la stabilité du support mobile 20 pendant son déplacement suivant Y. Ce troisième galet 85 est monté de préférence sur un axe fixe dont la position en Z peut être ajustée lors des réglages du dispositif d'analyse pour que la biopuce 21 sur le support mobile 20 soit sensiblement perpendiculaire à l'axe 50 de l'objectif 40. Dans une solution alternative correspondant aux figures 5 et 6, le support mobile 20 est maintenu par deux rails de guidage 221, 222, contre lesquels il se déplace. L'un de ces rails 221 est fixe par rapport à une structure de guidage 27 et l'autre 222 est mobile en Z par rapport à ladite structure de guidage par exemple sous l'action d'un galet 821 excentré mu par un moteur micro-pas 841 de telle sorte que le support mobile 20 s'incline par rapport à la structure de guidage 27 sous l'action du galet 821 autour d'un axe parallèle à l'axe Y ce qui a pour effet de modifier l'inclinaison de la surface de la biopuce 21 par rapport à l'axe de balayage rapide en X. Ladite structure de guidage 27, qui porte les rails de guidage 221, 222, le support mobile 20 et le galet excentré 821 avec son moteur micro-pas 841, pivote, sous l'action d'un autre galet excentré 811 et mu par un autre moteur micro-pas 831, autour d'un axe d'articulation 28, solidaire du support fixe 10, parallèle à l'axe X de balayage rapide et éloigné de la ligne de balayage rapide à la surface de la biopuce 21 et dudit autre galet 811.

Les moteurs micro-pas 831, 841, sont asservi pour corriger respectivement la position en Z et l'inclinaison de la biopuce 21 en réponse à un signal d'erreur donné par un capteur de focalisation, non représenté. Comme dans le mode de réalisation précédent le moteur 831 agissant sur la position en Z est asservi à vitesse élevée et le moteur 841 agissant sur l'inclinaison est asservi à une fréquence relativement lente. Dans un mode préféré de réalisation, le moteur 25 d'entraînement en rotation de la vis à pas fin 24 qui assure le déplacement du support mobile 20 suivant la direction Y est solidaire de la structure de guidage 27. Les moyens d'illumination 60 comportent une ou plusieurs sources de lumière 611, 612, pour éclairer la zone de la biopuce 21 dont la fluorescence est analysée. Cette ou ces sources de lumière 611, 612, généralement des lasers à gaz ou solides, fournissent des faisceaux lumineux aptes à être focalisés pour produire au point focal 54 une tache de forme régulière et en outre la longueur d'onde de la lumière émise par chaque source est suffisamment différente de celle émise par la fluorescence qu'elle provoque pour que la lumière réfléchie par la biopuce 21 soit séparée de la fluorescence avant d'arriver sur le ou les capteurs 711, 712 de mesure de la lumière de fluorescence. Ce dernier résultat est d'autant plus difficile à obtenir de façon satisfaisante que la puissance lumineuse émise par les moyens d'illumination 60, typiquement quelques dizaines de milliwatts, est de plusieurs ordres de grandeur supérieure à celle émise par la fluorescence, typiquement quelques picowatts. Dans un mode de réalisation, au moins une source de lumière 611 du dispositif d'analyse suivant l'invention comporte une diode laser 64 comme 25 émetteur de lumière. Les diodes laser constituent des sources laser bon marché mais présentent le défaut de générer un faisceau lumineux divergent avec des ouvertures très différentes suivant le plan d'émission. En outre leur spectre d'émission n'est pas purement monochromatique et s'étale vers les grandes longueurs d'onde jusqu'à 30 des longueurs d'onde difficiles et coûteuses à éliminer par des filtres. Un premier dispositif optique 65, typiquement un groupe de lentilles, fait converger le faisceau lumineux fortement divergent de la diode laser 64 en un faisceau sensiblement parallèle. Le faisceau à la sortie dudit premier dispositif optique 65, en raison des ouvertures très différentes suivant le plan d'émission de la diode, présente une section allongée, grossièrement rectangulaire illustrée sur le détail a) de la figure 7. Un second dispositif optique anamorphoseur 66 apte à conformer le faisceau pour qu'il ait une section régulière, par exemple sensiblement carré comme illustré sur le détail b) de la figure 7, est placé sur le trajet du faisceau lumineux à la sortie du premier dispositif optique 65. En outre ledit second dispositif optique 66 étale le spectre de la lumière du faisceau, c'est à dire que les différentes longueurs d'onde présentes dans le spectre du faisceau lumineux émis par la diode laser 64 ont, à la sortie dudit dispositif optique anamorphoseur 66, des directions différentes. Ce second dispositif optique 66 est réalisé par exemple en utilisant au moins un prisme anamorphoseur 661, 662, réalisé dans un matériau transparent pour la lumière émise par la diode 64, comportant au moins deux faces opposées parallèles et au moins deux faces opposées formant un angle, dont la direction normale aux faces parallèles est orientée suivant la plus petite dimension de la section du faisceau lumineux à la sortie du premier dispositif optique 65. Ledit au moins un prisme anamorphoseur 661, 662 est de plus orienté pour que le faisceau de lumière arrive sensiblement perpendiculaire à l'une des faces formant un angle avec la face opposée. En raison de l'indice de réfraction du matériau utilisé pour la réalisation du prisme, le faisceau est dévié dans le plan parallèle aux faces parallèles du prisme 661, 662 et a, en sortant sur la face opposée, une section de largeur inchangée dans la direction perpendiculaire aux faces parallèles et de largeur diminuée dans la direction parallèle aux faces parallèles. Par ailleurs, l'indice de réfraction variant sensiblement en fonction de la longueur d'onde, cas général des matériaux transparents si l'on ne retient pas les coûteux verres à faible dispersion, l'angle de déviation induit par le prisme 661, 662 et donc la direction de la lumière à la sortie du prisme est différente en fonction de la longueur d'onde. Dans un mode de réalisation du dispositif optique anamophoseur 66, pour accentuer les deux effets d'anamorphose du faisceau et de dispersion en fonction de la longueur d'onde, au moins deux prismes 661, 662, sont traversés successivement par le faisceau optique de manière à atteindre l'effet recherché sur la section du faisceau. Dans un tel mode de réalisation avec au moins deux prismes 661, 662, contrairement à l'usage courant qui agence les prismes dans des orientations opposées pour diminuer les aberrations chromatiques, les prismes 661, 662, sont agencés dans le même sens pour augmenter l'étalement du spectre.

A sa sortie du second dispositif optique anamorphoseur 66, le faisceau optique dont la direction 52 correspond à la direction, représentée en traits continus sur la figure 7, de la lumière de longueur d'onde qui caractérise le pic de puissance de l'émission de la diode 64 est dirigé suivant l'axe optique 52 vers des moyens de filtrage 55, par exemple un filtre dichroïque, qui vont diriger sur l'axe optique 51, en direction du chariot 30 de balayage rapide en X, la lumière correspondant aux longueurs d'onde de la lumière voulues pour éclairer la biopuce 21 et stimuler la fluorescence. Ces moyens de filtrage 55 transmettent sans réflexion notable la lumière dont les longueurs d'onde correspondant à la fluorescence.

La lumière provenant de la biopuce 21 qui traverse l'objectif 40 du microscope confocal suit un trajet optique inverse jusqu'aux moyens de filtrage 55 qui agissent à nouveau en réfléchissant la lumière centrée sur la longueur d'onde d'émission de la diode 64 et en transmettant la lumière centrée sur la longueur d'onde de la fluorescence suivant un axe optique 53 en direction des moyens de mesure 70. Les moyens de mesure 70 comporte au moins un détecteur 711, 712, par exemple un photomultiplicateur, qui reçoit la lumière provenant de la biopuce 21 après son passage dans les moyens de filtrage 55. De façon connue dans un système de microscope confocal, la lumière traverse un dispositif optique de focalisation 721 qui fait converger le faisceau optique sur l'ouverture d'un sténopé 731 avant d'atteindre le détecteur 711. Dans le présent dispositif, la lumière émise par la diode laser 64 traverse le second dispositif anamorphoseur 66, est renvoyé par les moyens de filtrage 55 puis est focalisée dans un premier temps à la surface de la biopuce 21. Les différentes longueurs d'ondes émises par la diode laser 64 qui n'est pas parfaitement monochromatique, pour celles qui sont envoyées vers le chariot 30 par les moyens de filtrage 55, ayant des directions sensiblement différentes, illustrées en trait pointillés sur la figure 7 vont converger après leur passage à travers l'objectif 40 en des points différents à la surface de biopuce 21. Avantageusement les différents dispositifs optiques sont orientés pour que la lumière dont la longueur d'onde correspond au pic d'intensité lumineuse de la diode 64 converge à la surface de la biopuce sensiblement dans l'axe de l'objectif 40. La zone de la biopuce ainsi éclairée, essentiellement la zone la plus fortement éclairée c'est à dire celle recevant la lumière dont la longueur d'onde correspond au pic d'intensité lumineuse de la diode 64, émet une fluorescence dont la longueur d'onde est décalée par rapport à celle dudit pic d'intensité lumineuse. En outre la surface de la biopuce 21 réfléchit une partie de la lumière de la diode 64 qui arrive à sa surface. Cette lumière réfléchie comporte les différentes longueurs d'onde qui atteignent la surface de la biopuce 21 et qui sont focalisées par l'objectif 40 à différentes distances de l'axe optique 50 de l'objectif en fonction de leur longueur d'onde du fait de leurs orientations différentes après leurs passages dans le dispositif anamorphoseur 66. Collectée par l'objectif 40 en même temps que la lumière de fluorescence cette lumière réfléchie est dirigé sur les moyens de filtrage 55. La lumière dont les longueurs d'ondes sont proches du pic d'émission de la diode laser 64 est déviée et celle dont les longueurs d'onde sont proches de la fluorescence sont transmises en direction des moyens de mesure 70. Toutefois, en raison des performances limitées des moyens de filtrage 55, une partie de la lumière réfléchie par la surface de la biopuce 21 qui ne correspond pas à de la fluorescence est transmise en direction des moyens de mesure 70. Comme cette lumière réfléchie et transmise vers les moyens de mesure n'est pas issue de la fluorescence elle provient de points de la biopuce 21 décalés par rapport à ceux dont est issue la lumière de fluorescence, situés prés du point focal 54 dans l'axe 50 de l'objectif 40. Cette partie de la lumière réfléchie qui parvient jusqu'au moyens de mesure 70 correspond à des longueurs d'ondes intermédiaires entre celle du pic d'émission de la diode laser 64 et celle de la fluorescence, suffisamment proche de la longueur d'onde du pic d'émission de la diode 64 pour avoir été envoyée depuis les moyens d'éclairement 60 vers l'objectif 40 par les moyens de filtrage 55 et pas assez éloignée de la longueur d'onde de la fluorescence pour avoir été stoppée par lesdits moyens de filtrage 55. Bien que d'intensité beaucoup plus faible que celle du pic d'émission de la diode laser 64, l'intensité de cette lumière réfléchie qui est transmise par le filtre 55 est susceptible de perturber la mesure de fluorescence. Toutefois en raison de son origine décalée à la surface de la biopuce 21 par rapport au point focal 54, cette lumière réfléchie est focalisée par les moyens 721 en un point décalé par rapport à l'ouverture 731 du sténopé et n'atteint donc pas le détecteur 711. Ainsi en utilisant des prismes classiques et les particularités du microscope confocal on obtient, sans moyens coûteux, un très bon filtrage spectral et des images de la fluorescence de la biopuce dont le rapport signal sur bruit est élevé.

De façon connue lorsque plusieurs longueurs d'ondes d'éclairement sont utilisées et que plusieurs longueurs d'onde de fluorescence sont observées, les moyens d'illumination 60 et les moyens de mesure 70 comportent différentes sources de lumière et différents capteurs dédiés aux différentes longueurs d'onde qui sont dirigées depuis les sources et vers les capteurs par des moyens optiques traditionnels, par exemple des filtres. Il est bien évident que les principes décrits pour le cas d'une source utilisant une diode laser sont applicables à toute voie de mesure mettant en oeuvre une source d'émission lumineuse dont le spectre d'émission est susceptible d'interférer avec le signal de fluorescence. Dans un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention on utilise une diode laser 64 rouge dont l'émission est centrée sur 635 nanomètres et qui est adaptée pour éclairer les marqueurs Cy5. Cette diode 64 présente un spectre d'émission dont la puissance W en fonction de la longueur d'onde À est du type présenté sur la figure 8. Son énergie résiduelle à la longueur d'onde de 650 nanomètres est relativement élevée, d'un niveau de l'ordre de 10E-3 à 10E-4 fois celui du pic d'émission, en regard de la sensibilité des moyens de détection 70 utilisés par le microscope confocal. En traversant le dispositif optique anamorphoseur 66 les rayons correspondant à la longueur d'onde de 650 nanomètres ont une direction sensiblement différente de celle correspondant au pic d'émission à 635 nanomètres. Un filtre dichroïque passe haut 55 incliné à 45 degrés par rapport à la direction 52 du faisceau optique sortant des moyens d'illumination 60 agit comme moyens de filtrage. Ce filtre dichroïque 55, dont un exemple de courbe caractéristique du taux de transmission T en fonction de la longueur d'onde est donné sur la figure 9, avec une pente située autour de 650 nanomètres, réfléchit la lumière dont la longueur d'onde À est inférieure à 650 nanomètres, en particulier la lumière à la longueur d'onde À0= 635 nanomètres du pic d'émission de la diode 64 qui se trouve dirigée à 90 degrés, en direction du système de balayage rapide en X et de l'objectif 40 du microscope. Ce filtre dichroïque 55 laisse passer la lumière issue de la diode 64 de longueur d'onde supérieure à 650 nanomètres qui n'est pas envoyée vers la biopuce. Cette lumière débarrassée des longueurs d'ondes supérieures à 650 nanomètres et dont la direction varie en fonction de la longueur d'onde donne, après passage dans l'objectif 40 du microscope, une zone de la biopuce faiblement éclairée à la longueur d'onde de 650 nanomètres décalée de l'ordre de 40 micromètres par rapport à la zone fortement éclairée à la longueur d'onde À0 de 635 nanomètres qui est positionnée de préférence dans l'axe 50 de l'objectif.

La résolution du microscope confocal étant de 10 micromètres à la surface de la biopuce, la zone éclairée à 650 nanomètres se trouve donc décalée par rapport à la l'axe 50 de l'objectif de plusieurs fois la résolution du dispositif d'analyse. A proximité immédiate de l'axe 50 de l'objectif, la biopuce émet une lumière de fluorescence centrée sur 670 nanomètres de longueur d'ondes, émission caractéristique des marqueurs Cy5, dont la source est concentrée sur la surface fortement éclairée par la lumière correspondant au pic d'intensité de la diode laser à 635 nanomètres et proche de l'axe 50 de l'objectif, et une lumière réfléchie dont la longueur d'onde est d'autant plus éloignée de 635 nanomètres que l'on s'éloigne de l'axe 50 de l'objectif du microscope. La surface de la biopuce se trouvant sensiblement dans le plan focal de l'objectif 40 la lumière de fluorescence et la lumière réfléchie donnent après passage par l'objectif un faisceau optique parallèle qui est à nouveau dirigé vers le filtre dichroïque 55 en suivant le trajet inverse de la lumière émise par la diode laser 64. Les longueurs d'onde inférieures à 650 nanomètres sont à nouveau déviées à 90 degrés par le filtre dichroïque alors que les longueurs d'ondes supérieures à 650 nanomètres sont transmises vers les moyens de détection 70.

Le dispositif optique convergent 721 situé avant le sténopé génère une image du plan focal de l'objectif 40. Au point de l'image correspondant à la tache de fluorescence centrée sur 670 nanomètres de longueur d'onde, prés de l'axe optique 50 de l'objectif du microscope, l'ouverture 731 du sténopé laisse passer la lumière de fluorescence dont l'intensité est mesurée par le photomultiplicateur 711 situé derrière l'ouverture 731 du sténopé. Les autres points de l'image qui correspondent à une lumière réfléchie par la surface de la biopuce de longueur d'onde supérieure à 650 nanomètres, qui ne sont pas arrêtés par le filtre dichroïque 55, sont décalés par rapport à l'ouverture 731 du sténopé et donc n'influence pas la mesure effectuée par le photomultiplicateur 711.

Claims (21)

REVENDICATIONS

1- Dispositif d'analyse de puces biologiques par fluorescence comportant un microscope confocal, ledit microscope confocal comportant des moyens d'illumination (60) aptes à émettre un faisceau lumineux convergeant au moyen d'un objectif (40) en un point de focalisation (54), des moyens pour positionner successivement le point de focalisation (54) en différents points de la puce biologique (21) en cours d'analyse, caractérisé en ce que l'objectif (40) est monté sur un chariot mobile (30) de balayage rapide entraîné dans un mouvement linéaire alternatif suivant une direction X par un moteur rotatif (37) au moyen d'une bielle (33) articulée à l'une de ses extrémités (34) sur le chariot de balayage rapide (30) et à son autre extrémité (35) à un arbre de sortie (36) du moteur rotatif (37) de manière déportée par rapport à l'axe dudit arbre de sortie (36).

2- Dispositif d'analyse suivant la revendication 1 dans lequel la position de l'arbre de sortie (36) du moteur (37) par rapport au déplacement du chariot (30), la valeur du déport du point d'articulation (35) de la bielle (33) à son extrémité du côté dudit arbre de sortie (36) et la vitesse de rotation de l'arbre de sortie (36) du moteur (37) confère au chariot de balayage rapide (30) une course totale et une vitesse compatible avec une résolution spatiale sensiblement constante des mesures effectuée le long d'une ligne de balayage par le point de focalisation (54) de la surface à analyser de la biopuce (21).

3- Dispositif suivant la revendication 2 dans lequel des mesures de fluorescence sont effectuées avec une fréquence d'échantillonnage FE asservie à la position suivant la direction X du chariot de balayage (30) rapide ou de l'arbre de sortie (36) du moteur (37) de telle sorte que la distance entre deux mesures successives soient sensiblement constante.30

4- Dispositif suivant la revendication 2 dans lequel des mesures de fluorescence sont effectuées avec une fréquence d'échantillonnage FE asservie à la vitesse suivant la direction X du chariot de balayage rapide (30) ou de l'arbre de sortie (36) du moteur (37) de telle sorte que la distance entre deux mesures successives soient sensiblement constante.

5- Dispositif suivant l'une des revendications 2 à 4 dans lequel la vitesse de rotation w de l'arbre de sortie (36) du moteur (37) est variable, lorsque le point de focalisation (54) est sur une zone de largeur L de mesure de la fluorescence, de telle sorte que les variations de vitesse suivant la direction X du chariot de balayage rapide (30) soient diminuées par rapport au cas où ledit arbre de sortie (36) a une vitesse de rotation w constante, pour au moins la partie de la course dudit chariot (30) qui correspond à ladite zone de largeur L.

6- Dispositif suivant la revendication 5 dans lequel la vitesse de déplacement suivant la direction X du chariot de balayage rapide (30) est rendu sensiblement linéaire par action sur la vitesse de rotation w du moteur (37) pour au moins la partie de la course dudit chariot qui correspond à la zone de largeur L où sont réalisée des mesures de fluorescence.

7- Dispositif suivant la revendication 6 dans lequel la vitesse de rotation w de l'arbre de sortie (36) du moteur (37) est asservie à une fréquence proportionnelle à la fréquence d'échantillonage FE des mesures de la fluorescence.

8- Dispositif suivant la revendication 6 dans lequel un signal sinusoïdal issu d'une harmonique du troisième ordre est superposé à l'alimentation à vitesse constante du moteur (37) pour rendre la vitesse suivant la direction X du chariot de balayage rapide (30) sensiblement constante sur une partie substantielle de sa course.

9- Dispositif suivant l'une des revendications précédentes dans lequel les moyens de positionnement du point de focalisation (54) en différents points de la puce biologique (21) comportent un support mobile (20) de ladite puce et des moyens aptes : a) à déplacer ledit support mobile (20) suivant une direction Y sensiblement perpendiculaire à la direction X du mouvement du chariot de balayage rapide (30) et sensiblement dans le plan de la surface à analyser de la puce biologique (21) ; b) à déplacer une ligne correspondant à la trajectoire lors d'un balayage suivant la direction X du point de focalisation (54) à la surface de la puce biologique (21) suivant une direction Z sensiblement perpendiculaire au plan défini par les deux directions X et Y ; c) à incliner la dite ligne par rotation autour d'un axe sensiblement parallèle à l'axe de déplacement Y du support mobile (20).

10- Dispositif suivant la revendication 9 dans lequel les moyens b) de déplacement suivant la direction Z de la ligne correspondant à la trajectoire du point de focalisation (54) comportent au moins un galet de hauteur (81) ayant un axe sensiblement parallèle à la direction X et dont la position duditaxe de rotation est apte à être modifiée suivant la direction Z par des moyens de positionnement (83).

11- Dispositif suivant la revendication 10 dans lequel le galet de hauteur (81) est sensiblement dans un plan défini par le balayage de l'axe (50) de l'objectif (41).

12- Dispositif suivant la revendication 10 ou la revendication 11 dans lequel le galet de hauteur (81) est monté sur un axe excentré, ledit axe excentré étant entraîné en rotation par les moyens de positionnement (83) pour agir sur la position en Z du galet de hauteur.

13- Dispositif suivant l'une des revendications 10, 11 ou 12 dans lequel la position en Z du galet de hauteur (81) est modifiée en réponse à un signal d'erreur de focalisation pour modifier la position suivant l'axe Z du point de la puce biologique (21) en cours de mesure par action sur le support mobile (20).

14- Dispositif suivant l'une des revendications 9 à 13 dans lequel les moyens c) d'inclinaison autour d'un axe sensiblement parallèle à la direction Y de la ligne correspondant à la trajectoire du point de focalisation (54) à la surface de la puce biologique (21) comportent au moins un galet de roulis (82) ayant un axe sensiblement parallèle à la direction X et dont la position dudit axe de rotation est apte à être modifiée suivant la direction Z par des moyens de positionnement (84).

15- Dispositif suivant la revendication 14 dans lequel le galet de roulis (82) agit sur le support mobile (20) en un point d'action distant de l'axe de rotation parallèle à la direction Y du support mobile (20) de telle sorte que le déplacement suivant la direction Z de la zone de mesure induit par le déplacement de l'axe du galet de roulis (82) soit négligeable.

16- Dispositif suivant la revendication 14 ou la revendication 15 dans lequel le galet de roulis (82) est monté sur un axe excentré, ledit axe excentré étant entraîné en rotation par les moyens de positionnement (84) pour agir sur la position en Z du galet de roulis (82).

17- Dispositif suivant l'une des revendications 14, 15 ou 16 dans lequel la position en Z du galet de roulis (82) est modifiée à une fréquence inférieure à la fréquence de correction de la position en Z du galet de hauteur (81) en réponse à un signal d'erreur de focalisation pour modifier l'inclinaison de la ligne à la surface de la puce biologique (21) correspondant a la trajectoire du point de focalisation (54).

18- Dispositif suivant l'une des revendications précédentes dans lequel les moyens d'illumination (60) comportent au moins une diode laser (64) comme source de lumière et des moyens (60) pour orienter dans des directions différentes des rayons lumineux correspondants à des longueurs d'onde différentes émises par la diode laser (64) de telle sorte que les rayons de longueurs d'onde différentes éclairent des zones différentes de la surface de la puce biologique (21) dans le plan focal de l'objectif (40).

19- Dispositif suivant la revendication 18 dans lequel des rayons lumineux de longueur d'onde ÀO correspondant au pic d'émission lumineuse de la diode laser (64) sont dirigés suivant l'axe optique (50) du microscope confocal pour converger au point de focalisation (54). 10

20- Dispositif suivant la revendication 18 ou la revendication 19 dans lequel les rayons correspondants à des longueurs d'onde différentes émises par la diode laser (64) sont orientés dans les directions différentes au moyen d'un dispositif anamorphoseur (66) comportant au moins un prisme optique (661), 15 (662).

21- Dispositif suivant l'une des revendications 18, 19 ou 20 dans lequel une lumière de fluorescence issue du point de focalisation (54) dans l'axe optique de l'objectif (40) à la surface de la puce biologique (21) converge avant d'être 20 reçue par un capteur de photons (711) dans un sténopé (731) et dans lequel la lumière issue de la surface de la puce biologique (21) depuis un point autre que le point de focalisation (54) converge un point distant du sténopé (731) de telle sorte que ladite lumière n'atteigne pas le capteur de photons (711).5