FR3038713A1 - SPECTROSCOPY DEVICE, IN PARTICULAR RAMAN SPECTROSCOPY, AND ASSOCIATED METHOD - Google Patents

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Abstract

L'invention a pour objet un dispositif de spectroscopie dans lequel un ensemble intégrant le porte-échantillon, la source d'éclairage de l'échantillon et le détecteur (capteur de lumière) mobile par rapport à un ensemble de mesure intégrant les éléments d'excitation de l'échantillon, de préférence un laser, et les éléments de collecte de cette lumière... L'invention concerne également le procédé associé. Une utilisation particulièrement visée par l'invention est l'analyse optique par spectroscopie Raman de biopsies issues de prélèvements tissulaires, qui sont fixées sur des substrats transparents.The subject of the invention is a spectroscopy device in which an assembly integrating the sample holder, the source of illumination of the sample and the detector (light sensor) movable with respect to a measurement assembly integrating the elements of excitation of the sample, preferably a laser, and the collection elements of this light ... The invention also relates to the associated method. A particularly targeted use of the invention is the optical analysis by Raman spectroscopy of biopsies from tissue samples, which are fixed on transparent substrates.

Description

DISPOSITIF DE SPECTROSCOPIE, NOTAMMENT SPECTROSCOPIE RAMAN, ETSPECTROSCOPY DEVICE, IN PARTICULAR RAMAN SPECTROSCOPY, AND

PROCEDE ASSOCIEASSOCIATED METHOD

Domaine technique L’invention concerne un dispositif de spectroscopie et un procédé mettant en œuvre un tel dispositif de spectroscopie.TECHNICAL FIELD The invention relates to a spectroscopy device and a method implementing such a spectroscopy device.

Bien que décrite en référence à l’application principale visée, la spectroscopie Raman, le dispositif de spectroscopie selon l’invention peut être mis en œuvre pour faire des analyses spectrales différentes, par exemple, une spectroscopie infrarouge, une spectroscopie de fluorescence, etc... à la condition de modifier certains des éléments du dispositif, tels que la source de lumière d’analyse, le spectromètre et/ou les éléments optiques.Although described with reference to the main application targeted, Raman spectroscopy, the spectroscopy device according to the invention can be implemented to make different spectral analyzes, for example, infrared spectroscopy, fluorescence spectroscopy, etc. .. with the proviso to modify some of the elements of the device, such as the analysis light source, the spectrometer and / or the optical elements.

Une utilisation particulièrement visée par l’invention est l’analyse optique par spectroscopie Raman de biopsies issues de prélèvements tissulaires, qui sont fixées sur des substrats transparents.A particularly targeted use of the invention is the optical analysis by Raman spectroscopy of biopsies from tissue samples, which are fixed on transparent substrates.

Art antérieurPrior art

La spectroscopie Raman, aussi appelée spectrométrie Raman, et la microspectroscopie Raman, sont des méthodes non destructives pour l’analyse de la composition et de la structure chimique moléculaire d'un matériau afin de le caractériser.Raman spectroscopy, also called Raman spectroscopy, and Raman microspectroscopy are non-destructive methods for the analysis of the composition and the molecular chemical structure of a material in order to characterize it.

Elle exploite le phénomène physique selon lequel un milieu modifie la fréquence de la lumière y circulant. Ce décalage en fréquence correspond à un échange d'énergie entre le rayon lumineux et le milieu, et donne des informations sur l’échantillon lui-même.It exploits the physical phenomenon according to which a medium modifies the frequency of the light circulating there. This frequency offset corresponds to an exchange of energy between the light beam and the medium, and gives information on the sample itself.

La spectroscopie Raman consiste ainsi à envoyer une lumière monochromatique sur l’échantillon et à analyser la lumière diffusée.Raman spectroscopy consists of sending a monochromatic light onto the sample and analyzing the scattered light.

La figure 1 illustre, à titre d’exemple, un dispositif connu de spectroscopie de type Raman 10. Ce dispositif 10 comprend essentiellement un module d’analyse Raman 12, couplé à un microscope 14 standard. Ce dispositif connue est parfois appelé « micro-Raman».FIG. 1 illustrates, by way of example, a known device for Raman type 10 spectroscopy. This device 10 essentially comprises a Raman analysis module 12, coupled to a standard microscope 14. This known device is sometimes called "micro-Raman".

Sur le microscope 14 est monté un porte-échantillon 16 destiné à porter l’échantillon à analyser.On the microscope 14 is mounted a sample holder 16 for carrying the sample to be analyzed.

Ce porte-échantillon 16 peut être déplacé par rapport au microscope 14 pour modifier la zone de visualisation de l’échantillon.This sample holder 16 can be moved relative to the microscope 14 to modify the viewing area of the sample.

Le microscope 14 est également équipé d’une caméra vidéo 18 pour enregistrer les observations réalisées avec le microscope 14. Le microscope 14 comporte une ou plusieurs sources lumineuses, de sorte qu’il est possible d’observer en transmission ou en réflexion selon la nature de l’échantillon (transparent ou pas). Le microscope 14 comporte encore un système de lentilles optiques ou, mieux, plusieurs systèmes de lentilles optiques interchangeables couplé à des objectifs pour modifier le grossissement avec lequel les observations de l’échantillon à analyser sont réalisées.The microscope 14 is also equipped with a video camera 18 for recording the observations made with the microscope 14. The microscope 14 comprises one or more light sources, so that it is possible to observe in transmission or in reflection according to the nature sample (transparent or not). The microscope 14 further comprises an optical lens system or, better still, several interchangeable optical lens systems coupled to lenses for changing the magnification with which observations of the sample to be analyzed are made.

Par ailleurs, le microscope 14 est couplé optiquement au module d’analyse Raman 12.Moreover, the microscope 14 is optically coupled to the Raman analysis module 12.

Le module d’analyse Raman 12 comprend essentiellement une source lumineuse 20, ici un laser 20, pour émettre un faisceau lumineux afin de sonder l’échantillon.The Raman analysis module 12 essentially comprises a light source 20, here a laser 20, for emitting a light beam in order to probe the sample.

Le microscope 14 est équipé de moyens tels qu’un ensemble constitué d’un miroir 22, d’une lame semi-réfléchissante, d’un filtre coupe-bande 24, et de lentilles de focalisation 26, par exemple, permettant de diriger le faisceau lumineux émis par le laser vers l’échantillon à analyser et pour diriger le faisceau lumineux émis en retour par l’échantillon à analyser vers le module d’analyse Raman 12.The microscope 14 is equipped with means such as a set consisting of a mirror 22, a semi-reflective plate, a notch filter 24, and focusing lenses 26, for example, for directing the light beam emitted by the laser to the sample to be analyzed and to direct the light beam emitted back by the sample to be analyzed to the Raman analysis module 12.

Dans le filtre coupe-bande 24, le faisceau lumineux émis par l’échantillon est filtré pour supprimer la composante spectrale du faisceau lumineux correspondant à la fréquence propre d’émission du laser.In the notch filter 24, the light beam emitted by the sample is filtered to remove the spectral component of the light beam corresponding to the natural emission frequency of the laser.

Le faisceau lumineux filtré traverse ensuite une fente 26 pour le focaliser, puis un dispositif diffractant 28. Le faisceau diffracté est finalement capté au moyen d’un capteur lumineux 30, ici un capteur CCD (pour « Charge-Coupled Device », ou « dispositif à transfert de charge »).The filtered light beam then passes through a slot 26 to focus it, then a diffractive device 28. The diffracted beam is finally captured by means of a light sensor 30, here a CCD (for "Charge-Coupled Device", or "device load transfer ").

Dans les procédures standards d’analyse, les observations de l’échantillon sont faites: soit par imagerie en microscopie avec un éclairage en lumière blanche ; soit par l’imagerie Raman.In standard analysis procedures, observations of the sample are made: either by microscopic imaging with white light illumination; either by Raman imaging.

Une imagerie Raman implique nécessairement d’éteindre l’éclairage en lumière blanche, car le faisceau d’excitation et l’éclairage en lumière blanche utilisent le même chemin optique et donc l’utilisation de l’un exclut de fait celle de l’autre, ou au pire se perturbent mutuellement.Raman imaging necessarily involves switching off the white light, because the excitation beam and the white light illumination use the same optical path, so the use of one excludes the other. , or at worst mutually disturb each other.

Le changement d’une imagerie à l’autre implique de fait un changement de focus qui peut conduire à des défaillances de performances dans les observations réalisées.The change from one imaging to the other implies a change of focus that can lead to performance failures in the observations made.

Avec un faible grossissement, typiquement 5 fois, les observations peuvent permettre d’observer l’ensemble de la surface de l’échantillon à analyser, typiquement de l’ordre de 1mm2, pour déterminer les zones d’intérêt de l’échantillon. Cependant, un faible grossissement ne permet d’atteindre une résolution suffisante pour permettre d’atteindre les détails de l’échantillon, comme par exemple les cellules issues d’un prélèvement tissulaire.With a low magnification, typically 5 times, the observations can make it possible to observe the entire surface of the sample to be analyzed, typically of the order of 1 mm 2, to determine the areas of interest of the sample. However, a low magnification does not achieve sufficient resolution to achieve the details of the sample, such as cells from a tissue sample.

Avec un grossissement plus important, typiquement 50 fois, il est possible de visualiser les détails mêmes de l’échantillon en train d’être analysé, comme les cellules uniques de dimension comprise entre 10 et 200 pm issues d’un prélèvement tissulaire, et de placer le faisceau laser d’analyse de l’échantillon de manière précise.With a larger magnification, typically 50 times, it is possible to visualize the very details of the sample being analyzed, such as single cells of between 10 and 200 μm in size from a tissue sample, and place the laser beam for sample analysis accurately.

Ainsi, l’utilisation d’un système d’imagerie connu, intégrant le dispositif 10, demande à un opérateur de changer constamment de mode de grossissement pour trouver des zones d’intérêt en faible grossissement et ensuite placer le faisceau laser précisément avec l’image obtenue en fort grossissement. Ce va-et-vient entre les faible et fort grossissements demande à l’opérateur de faire correspondre mentalement les deux images. Ce travail est fastidieux et peut provoquer des biais d’observation, c’est-à-dire des erreurs d’observation.Thus, the use of a known imaging system, integrating the device 10, requires an operator to constantly change the magnification mode to find areas of interest at low magnification and then place the laser beam precisely with the image obtained in high magnification. This back and forth between low and high magnifications requires the operator to mentally match the two images. This work is tedious and can cause observation biases, that is, observation errors.

Outre l’inconvénient d’obliger un opérateur à passer constamment du faible grossissement au fort grossissement, avec le risque inhérent d’erreurs d’observations, le dispositif de spectroscopie de Raman 10 illustré sur la figure 1 est encombrant et également pas simple d’utilisation du fait des réglages optiques préliminaires nécessaires pour mettre en œuvre l’analyse proprement dite, ces réglages consistant par exemple en des alignements, la recherche de la position focale optimale qui n’est pas la même entre un bon focus pour la visualisation en microscopie et un bon focus pour l’analyse Raman.In addition to the disadvantage of requiring an operator to constantly switch from low magnification to high magnification, with the inherent risk of observation errors, the Raman spectroscopy device 10 illustrated in FIG. 1 is cumbersome and also not simple to use. use due to the preliminary optical adjustments necessary to implement the actual analysis, these settings consisting for example of alignments, the search for the optimal focal position which is not the same between a good focus for microscopic visualization and a good focus for Raman analysis.

Il existe donc un besoin pour améliorer les dispositifs de spectroscopie, en particulier ceux mettant en œuvre une spectroscopie Raman, afin de pallier au moins certains des inconvénients susmentionnés.There is therefore a need to improve spectroscopy devices, particularly those employing Raman spectroscopy, to overcome at least some of the aforementioned drawbacks.

Le but de l’invention est de répondre au moins en partie à ce besoin.The object of the invention is to respond at least in part to this need.

Exposé de l’inventionPresentation of the invention

Pour ce faire, l’invention propose un dispositif de spectroscopie comprenant : - un premier ensemble comprenant : • un porte-échantillon, de préférence plan, pour recevoir l’échantillon à analyser par spectroscopie, le porte-échantillon étant au moins partiellement translucide, • une source lumineuse d’éclairage de l’échantillon, apte à éclairer l’échantillon, • un premier capteur de lumière pour recevoir la lumière émise par une source lumineuse d’éclairage de l’échantillon et traversant l’échantillon et le porte-échantillon, le premier capteur de lumière étant de préférence associé à un dispositif d’affichage de l’image captée par le premier capteur de lumière, - un deuxième ensemble comprenant : • une source lumineuse d’analyse de l’échantillon, et/ou un deuxième capteur de lumière adapté à capter la lumière transmise à travers ou réfléchie par l’échantillon à analyser, • des moyens de collecte de la lumière diffusée par l’échantillon à analyser, excité par la lumière émise par la source lumineuse d’analyse, associés à un spectromètre pour analyser la lumière diffusée par l’échantillon à analyser.To do this, the invention proposes a spectroscopy device comprising: a first set comprising: a sample holder, preferably a plane, for receiving the sample to be analyzed by spectroscopy, the sample holder being at least partially translucent, A light source for illuminating the sample, able to illuminate the sample; a first light sensor for receiving the light emitted by a light source of illumination of the sample and passing through the sample and the holder; sample, the first light sensor being preferably associated with a display device of the image picked up by the first light sensor, - a second set comprising: a light source for analyzing the sample, and / or a second light sensor adapted to capture the light transmitted through or reflected by the sample to be analyzed, • light collecting means diffused by the sample to be analyzed, excited by the light emitted by the analysis light source, associated with a spectrometer for analyzing the light scattered by the sample to be analyzed.

Les éléments du premier ensemble sont montés solidaires en translation selon au moins une direction, de préférence selon deux directions comprises dans un plan parallèle au porte-échantillon, de préférence encore selon trois directions dont deux sont comprises dans un plan parallèle au porte-échantillon et la troisième est perpendiculaire aux deux autres,The elements of the first set are mounted integral in translation in at least one direction, preferably in two directions in a plane parallel to the sample holder, preferably in three directions, two of which are included in a plane parallel to the sample holder and the third is perpendicular to the other two,

Les éléments du deuxième ensemble sont montés solidaires en translation.The elements of the second set are mounted integral in translation.

Selon l’invention, le deuxième ensemble est indépendant en translation relative du premier ensemble selon au moins une direction, de préférence au moins deux directions comprises dans un plan parallèle au porte-échantillon, de préférence encore selon trois directions dont deux sont comprises dans un plan parallèle au porte-échantillon et la troisième est perpendiculaire aux deux autres.According to the invention, the second set is independent in relative translation of the first set in at least one direction, preferably at least two directions lying in a plane parallel to the sample holder, preferably in three directions, two of which are included in a plane parallel to the sample holder and the third is perpendicular to the other two.

Ainsi, l’invention consiste essentiellement à rendre l’ensemble intégrant le porte-échantillon, la source d’éclairage de l’échantillon et le détecteur (capteur de lumière) mobile par rapport à l’ensemble de mesure intégrant les éléments d’excitation de l’échantillon, de préférence un laser, et les éléments de collecte de cette lumière.Thus, the invention essentially consists in making the assembly integrating the sample holder, the source of illumination of the sample and the detector (light sensor) mobile with respect to the measurement assembly integrating the excitation elements. of the sample, preferably a laser, and the collection elements of this light.

Autrement dit, selon l’invention, on découple le déplacement de la partie d’excitation de l’échantillon par rapport à celui de la partie d’imagerie proprement dite dans un dispositif de spectroscopie.In other words, according to the invention, the displacement of the excitation part of the sample relative to that of the imaging part proper in a spectroscopy device is decoupled.

Avantageusement et comme il apparaîtra plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, le dispositif de spectroscopie selon l’invention facilite grandement l’utilisation car, contrairement avec les dispositifs selon l’état de l’art, un opérateur peut visualiser un échantillon simultanément en faible grossissement et en fort grossissement.Advantageously and as will be clear from reading the description which follows, the spectroscopy device according to the invention greatly facilitates the use because, unlike with the devices according to the state of the art, an operator can view a sample simultaneously at low magnification and at high magnification.

Par ailleurs, le dispositif selon l’invention présente un encombrement plus faible que les dispositifs de spectroscopie de l’art antérieur, notamment dans la direction perpendiculaire au porte-échantillon.Furthermore, the device according to the invention has a smaller footprint than the spectroscopy devices of the prior art, particularly in the direction perpendicular to the sample holder.

En outre, un tel système est simple aussi bien en termes de réalisation que d’utilisation, et robuste.In addition, such a system is simple both in terms of implementation and use, and robust.

De préférence, le dispositif selon l’invention présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison : - la source lumineuse d’éclairage de l’échantillon est apte à éclairer l’échantillon avec une lumière d’incidence rasante, notamment avec un angle d’incidence compris entre 0° et 30°, - la source lumineuse d’éclairage de l’échantillon est intégrée au porte-échantillon. - la source lumineuse d’éclairage de l’échantillon comprend une ou plusieurs diodes situées, d’un même côté du plan du porte-échantillon, de préférence fixées sur le porte-échantillon, de préférence encore de part et d’autre d’une zone adaptée à recevoir l’échantillon à analyser.Preferably, the device according to the invention has one or more of the following characteristics, taken alone or in combination: the lighting light source of the sample is able to illuminate the sample with a grazing incidence light, in particular with an angle of incidence between 0 ° and 30 °, - the light source of the sample is integrated in the sample holder. the light source of illumination of the sample comprises one or more diodes located on the same side of the plane of the sample holder, preferably fixed on the sample holder, preferably on either side of an area adapted to receive the sample to be analyzed.

Avantageusement, le premier ensemble comprend en outre un premier système de lentilles optiques disposé entre le porte-échantillon et le premier capteur de lumière. Ce premier système de lentilles présente de préférence un grossissement compris entre 1 et 20, en particulier égal à 10.Advantageously, the first set further comprises a first optical lens system disposed between the sample holder and the first light sensor. This first lens system preferably has a magnification of between 1 and 20, in particular equal to 10.

Selon un mode de réalisation avantageux, le deuxième capteur de lumière est associé à un deuxième système de lentilles optiques disposé entre le porte-échantillon et le deuxième capteur de lumière, le deuxième système de lentilles optiques présentant de préférence un grossissement différent, notamment supérieur, au grossissement du premier système de lentilles optiques. Ce deuxième système de lentilles présente de préférence un grossissement compris entre 20 et 100, en particulier égal à 50.According to an advantageous embodiment, the second light sensor is associated with a second optical lens system disposed between the sample holder and the second light sensor, the second optical lens system preferably having a different magnification, especially greater, magnification of the first optical lens system. This second lens system preferably has a magnification of between 20 and 100, in particular equal to 50.

De préférence, la source lumineuse d’analyse de l’échantillon est un laser, associé de préférence à un collimateur du faisceau émis par le laser, disposé entre le laser et le porte-échantillon.Preferably, the light source for analyzing the sample is a laser, preferably associated with a collimator of the beam emitted by the laser, arranged between the laser and the sample holder.

Le deuxième système de lentilles optiques est avantageusement disposé entre le laser de préférence entre le collimateur, et le porte-échantillon.The second optical lens system is advantageously arranged between the laser preferably between the collimator and the sample holder.

Selon une variante de réalisation avantageuse, les moyens de collecte comprennent au moins l’un parmi un séparateur du faisceau provenant de l’échantillon à analyser, un filtre coupe-bande et une lentille de collimation.According to an advantageous variant embodiment, the collection means comprise at least one of a beam splitter from the sample to be analyzed, a notch filter and a collimating lens.

De préférence au moins l’un, de préférence encore les deux capteurs de lumière sont des capteurs CMOS, de préférence encore reliés à des écrans d’affichage.Preferably at least one, more preferably both light sensors are CMOS sensors, more preferably connected to display screens.

Selon un autre aspect, l’invention se rapporte à un procédé de spectroscopie notamment procédé de spectroscopie Raman, mis en œuvre au moyen d’un dispositif de spectroscopie décrit précédemment, comprenant les étapes consistant à : (i) exciter un échantillon à analyser au moyen d’un faisceau émis par la source lumineuse d’analyse, (ii) collecter la lumière diffusée par l’échantillon à analyser suite à l’excitation par le faisceau émis par la source lumineuse d’analyse, et (iii) analyser la lumière collectée à l’aide du spectroscope.According to another aspect, the invention relates to a method of spectroscopy including Raman spectroscopy method, implemented by means of a spectroscopy device described above, comprising the steps of: (i) exciting a sample to be analyzed at means of a beam emitted by the analysis light source, (ii) collecting the light scattered by the sample to be analyzed following the excitation by the beam emitted by the analysis light source, and (iii) analyzing the light collected using the spectroscope.

De préférence, le procédé comprend deux étapes préalables à l’étape (i) et consistant à : a) déterminer une zone d’intérêt de l’échantillon à analyser éclairé à l’aide de la source lumineuse d’éclairage de l’échantillon, notamment à partir de l’image affichée par le dispositif d’affichage de l’image captée par le premier capteur de lumière, et b) éteindre la source lumineuse d’éclairage de l’échantillon.Preferably, the method comprises two steps prior to step (i) and consisting of: a) determining an area of interest of the illuminated sample to be analyzed using the sample light source , in particular from the image displayed by the display device of the image picked up by the first light sensor, and b) turn off the illumination light source of the sample.

Les avantages du dispositif selon l’invention sont nombreux. En particulier, le dispositif selon le mode intégrant le deuxième capteur de lumière, le deuxième système de lentilles optiques à grossissement supérieur, au grossissement du premier système de lentilles optiques présente de nombreux avantages parmi lesquels : - la possibilité de visualiser en simultanée le faisceau laser, l’échantillon et ce avec deux grossissement différents, ce qui n’a jamais été réalisé pour un dispositif de spectroscopie Raman, ni même pour le seul système d’imagerie; - une visualisation en faible grossissement avec un éclairage, avantageusement en lumière rasante, de l’échantillon, qui est indépendante des déplacements selon les trois directions X, Y, Z. Cette configuration est donc robuste parce qu’elle ne nécessite pas de vérification d’alignement des optiques. Un tel système n’a jamais été réalisé dans un dispositif de spectroscopie Raman selon l’état de l’art, dans lequel au contraire le champ de visualisation, change avec le déplacement en X et Y et la focale change avec le déplacement en Z; - une visualisation en fort grossissement, avantageusement en lumière rasante de l’échantillon, qui permet de suivre les déplacements selon deux directions X et Y sur l’échantillon tout en étant dépendante de la position selon la direction restante Z. Cette visualisation fort grossissement associée à une image grand champ évite un va et vient incessant entre les deux grossissements comme sur les dispositifs selon l’état de l’art; - une analyse Raman possible en choisissant une région d’intérêt soit à partir de l’image faible grossissement, soit à partir de l’image fort grossissement. En choisissant l’image faible grossissement, il est possible de choisir des régions d’analyse sans être limité par le champ dimensionné par le choix du grossissement via l’objectif choisi et en ayant toujours la région d’intérêt comprise dans l’image. Cette possibilité n’est pas envisageable avec les dispositifs selon l’état de l’art dans lesquels l’analyse Raman se fait exclusivement à partir d’une image fort grossissement dimensionné par le choix de l’objectif utilisé in fine pour l’analyse Raman.The advantages of the device according to the invention are numerous. In particular, the device according to the mode integrating the second light sensor, the second system of optical lenses at higher magnification, the magnification of the first optical lens system has many advantages among which: the possibility of simultaneously viewing the laser beam , the sample and this with two different magnifications, which has never been achieved for a Raman spectroscopy device, or even for the single imaging system; a display at low magnification with illumination, advantageously in grazing light, of the sample, which is independent of the displacements along the three directions X, Y, Z. This configuration is therefore robust because it does not require any verification of alignment of optics. Such a system has never been realized in a Raman spectroscopy device according to the state of the art, in which in contrast the field of view changes with the displacement in X and Y and the focal length changes with the displacement in Z ; a display in high magnification, advantageously in grazing light of the sample, which makes it possible to follow the displacements in two X and Y directions on the sample while being dependent on the position along the remaining direction Z. This high magnification visualization associated with a large field image avoids a ceaseless coming and going between the two magnifications as on devices according to the state of the art; a possible Raman analysis by choosing a region of interest either from the low-magnification image or from the high-magnification image. By choosing the low magnification image, it is possible to choose analysis regions without being limited by the field sized by the choice of magnification via the chosen objective and still having the region of interest included in the image. This possibility can not be envisaged with the devices according to the state of the art in which the Raman analysis is made exclusively from a high magnification image sized by the choice of the objective used in fine for the analysis. Raman.

Une application importante du dispositif selon ce mode de réalisation de l’invention est l’analyse de tissus sur lame. En effet, une image en grand champ permet de localiser plus facilement et rapidement les zones tumorales ou non sur la lame, de définir des régions d’investigation, à l’aide de l’image en fort grossissement si nécessaire, de positionner précisément le faisceau laser d’excitation sur les zones d’intérêt afin de les analyser par une spectroscopie Raman.An important application of the device according to this embodiment of the invention is the analysis of tissue slide. In fact, an image in a large field makes it easier and faster to locate the tumor zones or not on the slide, to define regions of investigation, using the image in high magnification if necessary, to position precisely the excitation laser beam on the areas of interest in order to analyze them by Raman spectroscopy.

Le dispositif selon l’invention est avantageusement compact, robuste, simple d’utilisation et automatisé de sorte qu’il peut être installé comme outil d’analyse dans les hôpitaux, les laboratoires d’analyse et les cabinets médicaux privés.The device according to the invention is advantageously compact, robust, easy to use and automated so that it can be installed as an analysis tool in hospitals, analytical laboratories and private medical practices.

Description détaillée L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, à l’appui des dessins ci-annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente schématiquement en vue partiellement arrachée un dispositif de spectroscopie connu ; - la figure 2 représente schématiquement un exemple de dispositif de spectroscopie selon l’invention ; - la figure 3 représente schématiquement un porte-échantillon avec un système pour l’éclairage rasant intégré, pouvant être mis en œuvre dans le dispositif de spectroscopie de la figure 2 ; - les figures 4 à 7 illustrent des observations réalisées sur des prélèvements de tissus issus de biopsie, au moyen du dispositif de spectroscopie de la figure 2 ; - la figure 8 représente un exemple de spectre Raman acquis avec le dispositif de spectroscopie de la figure 2, à partir de l’observation de la figure 6.DETAILED DESCRIPTION The invention will be better understood on reading the following description, in support of the accompanying drawings, in which: - Figure 1 shows schematically in partially cutaway view a known spectroscopy device; FIG. 2 diagrammatically represents an example of a spectroscopy device according to the invention; - Figure 3 schematically shows a sample holder with a system for integrated grazing lighting, which can be implemented in the spectroscopy device of Figure 2; FIGS. 4 to 7 illustrate observations made on biopsy tissue samples by means of the spectroscopy device of FIG. 2; FIG. 8 represents an example of Raman spectrum acquired with the spectroscopy device of FIG. 2, from the observation of FIG. 6.

La figure 1 a déjà été décrite en préambule, elle n’est donc pas détaillée ci-après.Figure 1 has already been described in the preamble, so it is not detailed below.

Sur la figure 2, il est représenté un dispositif de spectroscopie 100 selon l’invention. Ce dispositif de spectroscopie comporte essentiellement un système d’imagerie 102 et un spectromètre 104 relié optiquement au système d’imagerie 102, par exemple au moyen d’une fibre optique 106. La fibre optique 106 est par exemple une fibre commercialisée sous la dénomination « Thorlabs M18L01, 105μηι 0,22NA », tandis que le spectromètre est par exemple un spectromètre « Tomado Spectral System HyperFlux U1 ».In FIG. 2, there is shown a spectroscopy device 100 according to the invention. This spectroscopy device essentially comprises an imaging system 102 and a spectrometer 104 optically connected to the imaging system 102, for example by means of an optical fiber 106. The optical fiber 106 is for example a fiber marketed under the name " Thorlabs M18L01, 105μηι 0.22NA ", while the spectrometer is for example a spectrometer" Tomado Spectral System HyperFlux U1 ".

Tel qu’illustré, le système d’imagerie 102 comporte tout d’abord un porte-échantillon 108 destiné à recevoir un échantillon à analyser. Il est à noter ici que l’échantillon à analyser est de préférence une biopsie, c'est-à-dire obtenu par prélèvement, le dispositif de spectroscopie de la figure 2 ne visant pas a priori l’analyse in vivo directement sur patient. Typiquement, l’échantillon peut avoir une épaisseur comprise entre 5 et 200pm, correspondant à l’épaisseur de la biopsie.As illustrated, the imaging system 102 first includes a sample holder 108 for receiving a sample to be analyzed. It should be noted here that the sample to be analyzed is preferably a biopsy, that is to say obtained by sampling, the spectroscopy device of Figure 2 does not aim a priori in vivo analysis directly on patient. Typically, the sample may have a thickness of between 5 and 200 μm, corresponding to the thickness of the biopsy.

Le porte-échantillon 108 peut prendre la forme d’une lame, translucide ou, mieux, transparente, au moins par endroits, notamment à des endroits où elle reçoit l’échantillon à analyser. Notamment, la lame porte-échantillon 108 peut être translucide ou transparente dans une portion centrale, par exemple au niveau d’un disque central, le reste de la lame porte-échantillon 108 étant quant à lui opaque. La lame porte-échantillon 108 peut être munie de moyens pour fixer, au moins temporairement, l’échantillon à analyser en position sur la lame porte-échantillon 108. Ces moyens de fixation peuvent par exemple prendre la forme de languettes métalliques, pliées pour contraindre l’échantillon à analyser contre la lame porte-échantillon 108. La lame porte-échantillon 108 est par exemple réalisée au moyen d’un substrat transparent ou semi-transparent présentant un taux de transmission d’au moins 30% dans la gamme spectrale 400-700 nm.The sample holder 108 may take the form of a blade, translucent or, better, transparent, at least in places, especially at locations where it receives the sample to be analyzed. In particular, the sample-carrying blade 108 may be translucent or transparent in a central portion, for example at a central disk, the rest of the sample-carrying blade 108 being itself opaque. The sample plate 108 may be provided with means for fixing, at least temporarily, the sample to be analyzed in position on the sample plate 108. These fixing means may for example take the form of metal tongues, folded to constrain the sample to be analyzed against the sample plate 108. The sample plate 108 is for example made by means of a transparent or semi-transparent substrate having a transmission rate of at least 30% in the spectral range 400. -700 nm.

Un exemple de lame porte-échantillon 108 est représenté schématiquement sur la figure 3. Cette lame porte échantillon 108 a sensiblement la forme d’une lame sensiblement plane 1081 présentant un sillon central 1082 formant un logement de réception de l’échantillon à tester. Le fond du sillon central 1082 définit un plan de la lame porte-échantillon 108. En son centre, le sillon central 1082 présente un trou traversant 1083. Ce trou traversant 1083 permet de fixer le porte-échantillon à un objectif par exemple un objectif de type grand angle comme celui commercialisé sous la dénomination « NA VIT AR NMV-6WA 6 mm F/1.4 1/2" M30.5 Wide Angle ». Autour de ce trou central 1083, la lame porte-échantillon 108 présente deux bourrelets 1084 présentant des ouvertures 1085 conformées pour recevoir des diodes électroluminescentes (LED), de telle sorte que ces diodes électroluminescentes éclairent l’échantillon avec une lumière d’incidence rasante.An example of a sample plate 108 is shown diagrammatically in FIG. 3. This sample-carrying blade 108 has substantially the shape of a substantially planar blade 1081 having a central groove 1082 forming a receptacle for receiving the sample to be tested. The bottom of the central groove 1082 defines a plane of the sample-carrying blade 108. At its center, the central groove 1082 has a through-hole 1083. This through-hole 1083 makes it possible to fix the sample-holder to an objective, for example an objective of wide angle type as that sold under the name "NA VIT AR NMV-6WA 6 mm F / 1.4 1/2" M30.5 Wide Angle. "Around this central hole 1083, the sample plate 108 has two beads 1084 presenting openings 1085 shaped to receive light emitting diodes (LEDs), such that these light emitting diodes illuminate the sample with grazing incidence light.

Ces diodes électroluminescentes forment une première source lumineuse 110 du système d’imagerie 102. Cette première source lumineuse 110 permet d’éclairer l’échantillon à analyser avec une lumière d’incidence rasante. Par incidence rasante, on entend une lumière présentant un angle d’incidence, mesuré dans un plan perpendiculaire au plan de la lame porte-échantillon 108 - c'est-à-dire le plan de la figure 2 - sur l’échantillon à analyser ou la lame porte-échantillon 108 compris entre 0° et 30°, de préférence compris entre 0° et 15°, de préférence encore compris entre 0° et 5°.These light-emitting diodes form a first light source 110 of the imaging system 102. This first light source 110 makes it possible to illuminate the sample to be analyzed with a grazing incidence light. Grazing incidence means a light having an angle of incidence, measured in a plane perpendicular to the plane of the sample plate 108 - that is to say the plane of Figure 2 - on the sample to be analyzed or the sample holder strip 108 between 0 ° and 30 °, preferably between 0 ° and 15 °, more preferably between 0 ° and 5 °.

Ici, comme indiqué précédemment, cette première source lumineuse 110 est réalisée sous la forme de diodes électroluminescentes, orientée sensiblement parallèlement au plan du porte-échantillon 108. Les LED sont toutes disposées d’un même côté de la lame porte-échantillon 108, c'est-à-dire dans un même demi-espace délimité par le plan de la lame porte-échantillon 108.Here, as indicated above, this first light source 110 is made in the form of light-emitting diodes, oriented substantially parallel to the plane of the sample holder 108. The LEDs are all arranged on one and the same side of the sample-carrying blade 108. that is to say in the same half-space delimited by the plane of the sample-carrying blade 108.

Cependant, les LED sont de préférence disposées de part et d’autre de la lame porte-échantillon 108, pour pouvoir éclairer l’échantillon avec des angles d’incidence différents, mesurés cette fois-ci dans un plan parallèle au plan de la lame porte-échantillon 108.However, the LEDs are preferably arranged on either side of the sample plate 108, to be able to illuminate the sample with different angles of incidence, measured this time in a plane parallel to the plane of the blade sample holder 108.

La première source lumineuse 110 est par exemple réalisée par 4 LED « Nichia NSPW510DS » disposées en parallèle qui éclairent à la droite de l’échantillon sur la figure 2, et de 4 LED «Nichia NSPW510DS » disposées en parallèle qui éclairent à la gauche de l’échantillon sur la figure 2.The first light source 110 is for example made by 4 LEDs "Nichia NSPW510DS" arranged in parallel which illuminate to the right of the sample in Figure 2, and 4 LEDs "Nichia NSPW510DS" arranged in parallel which illuminate to the left of the sample in Figure 2.

Le système d’imagerie 102 comporte encore un premier capteur de lumière 112 pour recevoir la lumière émise par l’échantillon à analyser suite à l’excitation par la première source lumineuse 110. Ici, ce premier capteur de lumière 112 est disposé du côté opposé de la lame porte-échantillon 108 par rapport à la première source lumineuse pour capter la lumière émise par la première source lumineuse 110 qui a traversé l’échantillon à analyser. En d’autres termes, le premier capteur de lumière 112 et la source lumineuse 110 sont disposés dans deux demi-espaces distincts, délimités par le plan de la lame porte-échantillon 108.The imaging system 102 further comprises a first light sensor 112 for receiving the light emitted by the sample to be analyzed following the excitation by the first light source 110. Here, this first light sensor 112 is disposed on the opposite side. of the sample plate 108 relative to the first light source to capture the light emitted by the first light source 110 which has passed through the sample to be analyzed. In other words, the first light sensor 112 and the light source 110 are arranged in two distinct half-spaces delimited by the plane of the sample-carrying blade 108.

Le premier capteur de lumière 112 peut être relié à un écran d’affichage (non représenté) pour afficher l’image captée. L’opérateur peut ainsi visualiser en continu l’image captée par ce premier capteur de lumière 112. Pour être facilement relié à un écran d’affichage, le premier capteur de lumière 112 peut notamment être du type CMOS (de l’anglais «Complementary Métal Oxide Semiconductor »). Le premier capteur de lumière est par exemple un capteur CMOS « Mightex BCN-C050-U Color 5MP USB2.0 de 2592 X 1944 pixels » (2,2 pm X 2,2 pm pixel size).The first light sensor 112 may be connected to a display screen (not shown) to display the captured image. The operator can thus continuously view the image picked up by this first light sensor 112. In order to be easily connected to a display screen, the first light sensor 112 may notably be of the CMOS type (of the English "Complementary Metal Oxide Semiconductor "). The first light sensor is for example a CMOS sensor "Mightex BCN-C050-U Color 5MP USB2.0 2592 X 1944 pixels" (2.2 pm X 2.2 pm pixel size).

Avantageusement, un premier système de lentilles optiques 114 est interposé entre la lame porte-échantillon 108 et le premier capteur de lumière 112, notamment pour permettre de visualiser l’échantillon à tester avec un grandissement donné, éventuellement réglable.Advantageously, a first optical lens system 114 is interposed between the sample plate 108 and the first light sensor 112, in particular to allow viewing of the sample to be tested with a given magnification, possibly adjustable.

Ici, on choisit un premier système de lentilles optiques 114 permettant au premier capteur de lumière 112 de capter une image étendue, notamment complète, de l’échantillon à analyser. En d’autres termes, on choisit le premier système de lentilles optiques 114 de telle sorte qu’il présente un grossissement relativement faible, et donc un grand champ. Notamment, le grossissement du premier système de lentilles optiques 114 peut être compris entre 1 et 20, et plus particulièrement être égal à 2. Le premier système de lentilles optiques 114 est par exemple constitué par un objectif grand angle « NAVITAR NMV-6WA 6 mm F/1.4 1/2" M30.5 Wide Angle », placé en dessous de l’échantillon à analyser, comme représenté à la figure 2, et à une distance de travail de 6 mm de cet échantillon à analyser.Here, a first optical lens system 114 is selected which allows the first light sensor 112 to capture an extended, in particular complete, image of the sample to be analyzed. In other words, the first optical lens system 114 is chosen so that it has a relatively low magnification, and thus a large field. In particular, the magnification of the first optical lens system 114 can be between 1 and 20, and more particularly be equal to 2. The first optical lens system 114 is for example constituted by a wide-angle lens "NAVITAR NMV-6WA 6 mm F / 1.4 1/2 "M30.5 Wide Angle", placed below the sample to be analyzed, as shown in Figure 2, and at a working distance of 6 mm from this sample to be analyzed.

Tel qu’illustré à la figure 2 et de manière particulièrement avantageuse la lame porte-échantillon 108, la première source lumineuse 110, le premier capteur de lumière 112 et le premier système de lentilles optiques 114 forment un premier ensemble 116 solidaire, notamment solidaire en translation.As illustrated in FIG. 2 and particularly advantageously, the sample plate 108, the first light source 110, the first light sensor 112 and the first optical lens system 114 form a first integral assembly 116, notably integral with translation.

Ici, ce premier ensemble 116 est solidaire en translation selon trois directions, deux directions étant parallèles au plan de la lame porte-échantillon 108, et la troisième étant perpendiculaire aux deux autres. Ceci est réalisé ici en fixant les éléments susmentionnés de l’ensemble 116 les uns par rapport aux autres, et en montant l’ensemble 116 sur une platine 118 de translation selon trois directions telles que décrites ci-avant.Here, this first assembly 116 is integral in translation in three directions, two directions being parallel to the plane of the sample holder plate 108, and the third being perpendicular to the other two. This is achieved here by fixing the aforementioned elements of the assembly 116 relative to each other, and mounting the assembly 116 on a translation plate 118 in three directions as described above.

Une telle platine peut par exemple être réalisée par la combinaison d’une platine motorisée « PI micos P-622.Z PIHera® Précision Z-Stage » pour assurer les déplacements selon l’axe perpendiculaire au plan de la lame porte-échantillon 108, fixée sur deux platines « PI micosSuch a plate can for example be made by the combination of a motorized stage "PI micos P-622.Z PIHera® Precision Z-Stage" to ensure the displacements along the axis perpendicular to the plane of the sample plate 108, fixed on two plates "PI micos

Translation Stage VT-80, 50 mm travel range » pour réaliser les translations dans un plan parallèle au plan de la lame porte-échantillon. Une telle platine de translation 118 permet de déplacer tout l’ensemble 116 de manière solidaire, sans mouvement d’un élément de l’ensemble 116 par rapport à un autre. Ceci permet notamment au premier capteur de lumière 112 de capter une image identique de l’échantillon, quels que soient les déplacements de l’échantillon à analyser réalisés à l’aide de la platine de translation 118.Translation Stage VT-80, 50 mm travel range "to perform translations in a plane parallel to the plane of the sample-holder blade. Such a translation plate 118 makes it possible to move the whole assembly 116 in a non-moving manner, without the movement of one element of the assembly 116 relative to another. This allows in particular the first light sensor 112 to capture an identical image of the sample, regardless of the movements of the sample to be analyzed performed using the translation plate 118.

Le système d’imagerie 102 comprend par ailleurs une source lumineuse d’analyse de l’échantillon 120. Ici, cette source lumineuse d’analyse de l’échantillon prend la forme d’un laser 120, en particulier d’un laser « Spectra-Physics EXLSRONE-532FC-80, 80 mW monomode » longitudinal à 532 nm, modulable entre 0 et 80 mW monomode. Cette source lumineuse d’analyse de l’échantillon 120 est ici distincte de la première source lumineuse 110.The imaging system 102 furthermore comprises a light source for analyzing the sample 120. Here, this light source for analyzing the sample takes the form of a laser 120, in particular a "Spectra" laser. -Physics EXLSRONE-532FC-80, 80 mW monomode »longitudinal at 532 nm, adjustable between 0 and 80 mW single mode. This light source for analyzing the sample 120 is here distinct from the first light source 110.

Ce laser 120 est ici associé à un premier dispositif de collimation 122 pour diriger le faisceau lumineux émis par le laser 120 vers une lame semi-réfléchissante 124. La lame semi-réfléchissante 124 permet de diriger le faisceau laser vers l’échantillon à analyser, via un deuxième système de lentilles optiques 126. Ici, le deuxième système de lentilles optiques 126 prend la forme d’un objectif, pouvant éventuellement être changé, d’un microscope 128 incluant la lame semi-réfléchissante 124. À titre d’exemple, la lame semi-réfléchissante 124 peut être une lame « OPTOPRIM RazorEdge Dichroic beamsplitter LPD01-532RU-25x36xl.l », le premier dispositif de collimation 122 un collimateur « Micro Laser Systems F-H10-VIS-APC », et le deuxième de système de lentilles optiques 126 un objectif « Olympus 50x LMPLFLN, NA 0,5 - WD 10,6 mm - FN 26.5 ».This laser 120 is here associated with a first collimation device 122 for directing the light beam emitted by the laser 120 towards a semi-reflecting plate 124. The semi-reflecting plate 124 makes it possible to direct the laser beam towards the sample to be analyzed. via a second optical lens system 126. Here, the second optical lens system 126 takes the form of an objective, which can optionally be changed, of a microscope 128 including the semi-reflective plate 124. By way of example, the semi-reflecting blade 124 may be a "OPTOPRIM RazorEdge Dichroic beamsplitter LPD01-532RU-25x36xl.l" blade, the first collimator device 122 a "Micro Laser Systems F-H10-VIS-APC" collimator, and the second system optical lenses 126 a lens "Olympus 50x LMPLFLN, NA 0.5 - WD 10.6mm - FN 26.5".

La lumière émise par l’échantillon à analyser suite à l’excitation au moyen du faisceau émis par le laser 120 traverse la lame semi-réfléchissante 124, puis est collecté par des moyens de collecte 130.The light emitted by the sample to be analyzed following the excitation by means of the beam emitted by the laser 120 passes through the semi-reflecting plate 124, then is collected by collecting means 130.

Ces moyens de collecte 130 peuvent notamment comporter au moins l’un parmi une lame divisant le faisceau collecté, notamment la lame semi-réfléchissante 124, un filtre coupe-bande, pour atténuer voire supprimer la longueur d’onde correspondant à celle du laser 120, et une lentille de collimation. Le filtre coupe-bande est par exemple un filtre « OPTOPRIM StopLine single-notch filter NF03-532E-25 », la lentille de collimation est connue sous la dénomination « Thorlabs AC254-030-ML ». Les moyens de collecte 130 sont reliés optiquement, par l’intermédiaire d’une fibre de collection, au spectromètre 104, lequel peut ainsi mesurer l’intensité des différentes longueurs d’onde présentent dans la lumière émise par l’échantillon et en déduire le spectre d’émission.These collection means 130 may in particular comprise at least one of a blade dividing the collected beam, in particular the semi-reflecting blade 124, a notch filter, to attenuate or even eliminate the wavelength corresponding to that of the laser 120. , and a collimation lens. The notch filter is for example a filter "OPTOPRIM StopLine single-notch filter NF03-532E-25", the collimation lens is known under the name "Thorlabs AC254-030-ML". The collecting means 130 are optically connected, via a collection fiber, to the spectrometer 104, which can thus measure the intensity of the different wavelengths present in the light emitted by the sample and deduce therefrom emission spectrum.

Par ailleurs, le système d’imagerie 102 tel qu’illustré sur la figure 2, comporte un deuxième capteur de lumière 132 adapté à capter la lumière émise par la première source lumineuse 110 et/ou le laser 120 et réfléchie par l’échantillon à analyser.Moreover, the imaging system 102 as illustrated in FIG. 2 comprises a second light sensor 132 adapted to capture the light emitted by the first light source 110 and / or the laser 120 and reflected by the sample at analyze.

Pour pouvoir effectivement capter ces lumières, le deuxième capteur de lumière 132 est associé à la lame semi-réfléchissante 124 qui permet d’orienter une partie du faisceau lumineux provenant de l’échantillon à analyser vers le deuxième capteur de lumière 132. Ce deuxième capteur de lumière 132 peut également être du type CMOS et relié à un écran d’affichage pour permettre à un opérateur de visualiser en temps réel l’image captée par ce deuxième capteur de lumière 132. Le deuxième capteur de lumière 132 est par exemple également un capteur CMOS « Mightex BCN-C050-U Color 5MP USB2.0 de 2592 X 1944 pixels» (2,2 pm X 2,2 pm pixel size).In order to be able to effectively capture these lights, the second light sensor 132 is associated with the semi-reflecting plate 124 which makes it possible to orient a portion of the light beam coming from the sample to be analyzed towards the second light sensor 132. This second sensor 132 of light can also be of the CMOS type and connected to a display screen to allow an operator to view in real time the image captured by the second light sensor 132. The second light sensor 132 is for example also a CMOS sensor "Mightex BCN-C050-U Color 5MP USB2.0 2592 X 1944 pixels" (2.2 pm X 2.2 pm pixel size).

De préférence, le deuxième capteur de lumière 132 est associé au système de lentilles optiques 126 ici formé par l’objectif du microscope 128, disposé optiquement entre l’échantillon à analyser et le deuxième capteur de lumière 132. Ce deuxième système de lentilles optique 126 permet d’appliquer un grossissement fixe ou réglable à l’image effectivement captée par le deuxième capteur de lumière 132.Preferably, the second light sensor 132 is associated with the optical lens system 126 here formed by the objective of the microscope 128, optically disposed between the sample to be analyzed and the second light sensor 132. This second optical lens system 126 allows to apply a fixed or adjustable magnification to the image effectively captured by the second light sensor 132.

Ce grossissement est de préférence choisi différent du grossissement du premier système de lentilles optiques 114, pour permettre à l’opérateur d’afficher deux images distinctes, notamment présentant un grossissement différent, de l’échantillon à analyser. Le deuxième système de lentilles optiques 126 présente par exemple un plus fort grossissement que le premier système de lentilles optiques 114 et donc, un champ réduit mais avec une meilleure résolution. À titre d’exemple, le deuxième système de lentilles optiques 126 présente un grossissement compris entre 5 et 100, par exemple égal à 50. Un tel grossissement permet de capter au moyen du deuxième capteur de lumière 132 une image agrandie, et donc plus résolue, de l’échantillon à analyser, notamment une image permettant de différencier les cellules de l’échantillon à analyser. Un système de collimation 134, notamment une lentille de collimation, est ici prévue entre le deuxième système à lentilles optiques 126 et le deuxième capteur de lumière 132 pour focaliser la lumière transmise par la lame semi-réfléchissante 124 vers le deuxième capteur de lumière 132. Ce système de collimation 134 peut notamment prendre la forme d’une lentille de collimation « Thorlabs AC254-050-ML».This magnification is preferably chosen different from the magnification of the first optical lens system 114, to allow the operator to display two distinct images, in particular having a different magnification, of the sample to be analyzed. The second optical lens system 126 has for example a higher magnification than the first optical lens system 114 and therefore a reduced field but with a better resolution. By way of example, the second optical lens system 126 has a magnification of between 5 and 100, for example equal to 50. Such magnification makes it possible to capture by means of the second light sensor 132 an enlarged, and therefore more resolute, image. , of the sample to be analyzed, in particular an image making it possible to differentiate the cells of the sample to be analyzed. A collimation system 134, in particular a collimating lens, is provided here between the second optical lens system 126 and the second light sensor 132 for focusing the light transmitted by the semi-reflecting plate 124 towards the second light sensor 132. This collimation system 134 may especially take the form of a collimation lens "Thorlabs AC254-050-ML".

Le deuxième ensemble 136 comportant notamment le laser 120, le dispositif de collimation 122, la lame semi-réfléchissante 124, le deuxième système de lentilles optiques 128, les moyens de collecte 130, le deuxième capteur de lumière 132 et le système de collimation 134 est solidaire, notamment solidaire en translation selon une direction comprise dans un plan parallèle au plan de la lame porte-échantillon 108, de préférence dans deux directions comprises dans ce plan, de préférence encore dans trois directions, dont deux sont comprises dans un plan parallèle au plan de la lame porte-échantillon 108 et une est perpendiculaire à ces deux directions. Ce deuxième ensemble 136 peut être déplacé, au moins selon une direction, de préférence selon deux, de préférence encore selon trois directions, par rapport à l’ensemble 116. On peut ainsi déplacer le faisceau émis par le laser 120 par rapport à l’échantillon à analyser et/ou améliorer la netteté de l’image captée par le deuxième capteur de lumière 132 et déplacer la position de la fibre de collecte, afin d’améliorer la qualité du signal Raman.The second set 136 including in particular the laser 120, the collimation device 122, the semi-reflecting plate 124, the second optical lens system 128, the collecting means 130, the second light sensor 132 and the collimation system 134 is integral, in particular integral in translation in a direction lying in a plane parallel to the plane of the sample-carrying blade 108, preferably in two directions included in this plane, more preferably in three directions, two of which lie in a plane parallel to the plane plane of the sample plate 108 and one is perpendicular to these two directions. This second set 136 may be displaced, at least in one direction, preferably in two, preferably in three directions, with respect to the assembly 116. It is thus possible to move the beam emitted by the laser 120 relative to the sample to be analyzed and / or improve the sharpness of the image captured by the second light sensor 132 and move the position of the collection fiber, to improve the quality of the Raman signal.

Ainsi, dans le dispositif de spectroscopie 100 de la figure 2, le premier capteur de lumière 112 capte un signal sensiblement constant provenant de l’échantillon à analyser, quels que soient les déplacements du deuxième ensemble 136 par rapport au premier ensemble 116, tandis que le deuxième capteur de lumière 132, lui, capte un signal qui varie en fonction de ces déplacements.Thus, in the spectroscopy device 100 of FIG. 2, the first light sensor 112 captures a substantially constant signal from the sample to be analyzed, irrespective of the movements of the second set 136 relative to the first set 116, while the second light sensor 132, it, captures a signal that varies according to these movements.

Le dispositif de spectroscopie 100 permet ainsi de fournir à l’utilisateur simultanément une vue grand champ (par exemple un champ de l’ordre de 1 x 1 cm2) de l’échantillon à analyser pour définir les zones d’intérêt (qui ont des dimensions de l’ordre de 100 x 100 pm2), et une vue en fort grossissement (par exemple un champ de l’ordre 100 x 100 pm2) pour placer le faisceau laser d’excitation très précisément sur les zones d’intérêt.The spectroscopy device 100 thus makes it possible to simultaneously provide the user with a wide-field view (for example a field of the order of 1 × 1 cm 2) of the sample to be analyzed in order to define the zones of interest (which have dimensions of the order of 100 × 100 μm 2), and a view at high magnification (for example a field of the order 100 × 100 μm 2) for placing the excitation laser beam very precisely on the areas of interest.

Le dispositif de spectroscopie 100 est en outre compact, simple d’utilisation, robuste et automatisable, permettant ainsi de le mettre en œuvre comme outil d’analyse dans les hôpitaux, les laboratoires d’analyse, et les cabinets médicaux privés comme outil de complément et d’aide rapide au diagnostic et/ou de détermination d’un traitement.The spectroscopy device 100 is also compact, easy to use, robust and automatable, thus making it possible to implement it as an analysis tool in hospitals, analysis laboratories, and private medical practices as a complementary tool. and rapid assistance with diagnosis and / or determination of a treatment.

Le dispositif de spectroscopie 100 permet de mettre en œuvre le procédé de spectroscopie comprenant les étapes suivantes : (i) exciter un échantillon à analyser au moyen d’un faisceau émis par la source lumineuse d’analyse, (ii) collecter la lumière émise par l’échantillon à analyser suite à l’excitation par le faisceau émis par la source lumineuse, et (iii) analyser de la lumière collectée à l’aide du spectroscope.The spectroscopy device 100 makes it possible to implement the spectroscopy method comprising the following steps: (i) exciting a sample to be analyzed by means of a beam emitted by the analysis light source, (ii) collecting the light emitted by the sample to be analyzed following excitation by the beam emitted by the light source, and (iii) to analyze the light collected using the spectroscope.

Dans le cas d’un procédé de spectroscopie Raman, la lumière collectée est filtrée pour supprimer la longueur d’onde de la source de lumière d’analyse. Cependant, d’autres procédés de spectroscopies peuvent également être mises en œuvre dans un tel dispositif. Par exemple, la lumière émise par l’échantillon à analyser peut être une lumière de fluorescence. Selon un autre exemple, la source de lumière d’analyse émet une longueur d’onde infrarouge.In the case of a Raman spectroscopy method, the collected light is filtered to suppress the wavelength of the analysis light source. However, other spectroscopy methods can also be implemented in such a device. For example, the light emitted by the sample to be analyzed may be a fluorescent light. In another example, the analysis light source emits an infrared wavelength.

Le procédé de spectroscopie peut en outre comprendre deux étapes préalables à l’étape (i) ci-dessus, consistant à : a) déterminer une zone d’intérêt de l’échantillon à analyser éclairé à l’aide de la source lumineuse 110 d’éclairage de l’échantillon, notamment à partir de l’image affichée par le dispositif d’affichage de l’image captée par le premier capteur de lumière 112, et b) éteindre la source lumineuse 110 d’éclairage de l’échantillon.The spectroscopy method may further comprise two steps prior to step (i) above, comprising: a) determining an area of interest of the illuminated sample to be analyzed using the light source 110 d illumination of the sample, in particular from the image displayed by the display device of the image captured by the first light sensor 112, and b) turn off the illumination light source 110 of the sample.

Ainsi, un opérateur peut visualiser une image grand champ de l’échantillon, invariable, éclairé en permanence par la source lumineuse 110 d’éclairage de l’échantillon et déterminer à l’aide de l’image affichée correspondante, les zones d’intérêt de l’échantillon à analyser. Le déplacement de l’échantillon à analyser (en fait du porte-échantillon) par rapport à la source lumineuse d’analyse 120 est également réalisé en conservant allumée la source lumineuse 110 d’éclairage de l’échantillon, l’image grand champ affichée restant identique. Il est ainsi plus facile pour l’opérateur de repérer les zones d’intérêt et de disposer correctement l’échantillon par apport à la source lumineuse d’analyse 120. Cette source lumineuse d’analyse 120 peut également être allumée durant la recherche de zones d’intérêt de l’échantillon, afin d’assurer un positionnent correct de l’échantillon. Ensuite, une fois ce positionnement correct de l’échantillon à tester avec une zone d’intérêt excité par la source lumineuse d’analyse 120, l’opérateur peut éteindre la source lumineuse 110 d’éclairage de l’échantillon et procéder à une analyse spectroscopique à l’aide de la source lumineuse d’analyse.Thus, an operator can visualize a large field image of the sample, which is invariable, permanently illuminated by the illumination light source 110 of the sample and determine, with the aid of the corresponding displayed image, the zones of interest of the sample to be analyzed. The displacement of the sample to be analyzed (in fact of the sample holder) with respect to the analysis light source 120 is also achieved by keeping lit the illumination light source 110 of the sample, the wide field image displayed. remaining identical. It is thus easier for the operator to identify the zones of interest and to correctly dispose the sample by supplying the analysis light source 120. This analysis light source 120 can also be lit during the search for zones of interest of the sample, in order to ensure correct positioning of the sample. Then, once this correct positioning of the sample to be tested with a zone of interest excited by the analysis light source 120, the operator can turn off the light source 110 for illuminating the sample and carry out an analysis. spectroscopic using the light source of analysis.

Une fois l’analyse terminée, la source lumineuse 110 peut être allumée à nouveau afin de permettre un nouveau cycle d’analyse.Once the analysis is complete, the light source 110 can be turned on again to allow a new analysis cycle.

Le dispositif de spectroscopie 100 a été mis en œuvre pour réaliser la collection en simultané de l’image grand champ et des images petit champ (respectivement avec un objectif de grossissement 20x et 50x) des figures 4 et 5.The spectroscopy device 100 was implemented to carry out the simultaneous collection of the wide field image and small field images (respectively with a 20x and 50x magnification objective) of FIGS. 4 and 5.

Sur la figure 6, le laser est en fonctionnement, l’analyse par spectrométrie étant en cours de réalisation. Ces figures illustrent des analyses par spectrométrie Raman de biopsies de la prostate. Comme cela est visible sur ces figures, l’image grand champ, à gauche sur ces figures, est la même dans les trois cas, tandis que l’image à fort grossissement est différente. Ce dernier point s’explique par un déplacement de l’échantillon à analyser par rapport à l’objectif du microscope utilisé, ce déplacement pouvant notamment permettre d’aligner précisément le faisceau Laser sur les cellules ou tissus à analyser.In FIG. 6, the laser is in operation, the spectrometric analysis being in progress. These figures illustrate Raman spectroscopic analyzes of prostate biopsies. As can be seen in these figures, the wide-field image on the left in these figures is the same in all three cases, while the image at high magnification is different. This last point is explained by a displacement of the sample to be analyzed with respect to the objective of the microscope used, this displacement being able notably to make it possible to align precisely the laser beam on the cells or tissues to be analyzed.

La figure 7 illustre un exemple de visualisation d’un prélèvement de tissu chez une souris implantée avec carcinome HNSCC (« Head and Neck Squamous Cell Carcinoma »).Figure 7 illustrates an example of visualization of a tissue sample in a mouse implanted with HNSCC carcinoma ("Head and Neck Squamous Cell Carcinoma").

La figure 8 représente le spectre Raman de cette visualisation.Figure 8 shows the Raman spectrum of this visualization.

Il est à noter que l’objectif ici est la caractérisation des lames de biopsie par spectroscopie Raman. Cependant, grâce aux premier et/ou au deuxième capteurs de lumière, il est envisageable de coupler l’information du spectre avec une caractérisation morphologique parallèle, à partir de l’analyse soit de l’image grand champ, soit plutôt de l’image petit champ selon la résolution atteinte.It should be noted that the objective here is the characterization of biopsy slides by Raman spectroscopy. However, thanks to the first and / or second light sensors, it is conceivable to couple the information of the spectrum with a parallel morphological characterization, from the analysis of the wide field image, or rather of the image. small field according to the resolution reached.

La présente invention ne se limite cependant pas au seul exemple décrit ci-avant en regard de la figure 2 et de nombreuses variantes peuvent être réalisées.The present invention is however not limited to the single example described above with regard to Figure 2 and many variants can be made.

Par exemple, on peut imaginer de réaliser une analyse Raman avec uniquement le premier capteur de lumière, à l’exclusion du deuxième capteur de lumière. Cette solution peut rendre le dispositif de spectroscopie encore plus compact et simple à mettre en œuvre. À la place du deuxième capteur de lumière, un deuxième système d’analyse peut être prévu. Ce deuxième système d’analyse est ainsi couplé avec le spectromètre Raman. Ce deuxième système d’analyse peut notamment être du type à imagerie de phase, à imagerie de fluorescence, notamment d’imagerie d’auto-fluorescence, à spectroscopie infrarouge, LIBS (de l’anglais « Laser Induced Breakdown Spectroscopy »), à spectroscopie UV.For example, one can imagine performing a Raman analysis with only the first light sensor, excluding the second light sensor. This solution can make the spectroscopy device even more compact and simple to implement. Instead of the second light sensor, a second analysis system can be provided. This second analysis system is thus coupled with the Raman spectrometer. This second analysis system may especially be of the phase-imaging type, with fluorescence imaging, in particular autofluorescence imaging, infrared spectroscopy, LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy), UV spectroscopy.

En outre, le spectromètre ici mis en œuvre est adapté à réaliser une spectroscopie de type Raman. Il peut cependant être remplacé par tout dispositif permettant de réaliser une analyse par spectroscopie infrarouge ou par spectroscopie de fluorescence, notamment.In addition, the spectrometer used here is suitable for performing Raman spectroscopy. It may, however, be replaced by any device for performing an analysis by infrared spectroscopy or fluorescence spectroscopy, in particular.

Claims (14)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de spectroscopie (100) comprenant : - un premier ensemble (116) comprenant : • un porte-échantillon (108), de préférence plan, pour recevoir l’échantillon à analyser par spectroscopie, le porte-échantillon (108) étant au moins partiellement translucide, • une source lumineuse (110) d’éclairage de l’échantillon, apte à éclairer l’échantillon, • un premier capteur de lumière (112) pour recevoir la lumière émise par une source lumineuse (110) d’éclairage de l’échantillon et traversant l’échantillon et le porte-échantillon (108), le premier capteur de lumière (112) étant de préférence associé à un dispositif d’affichage de l’image captée par le premier capteur de lumière (112), - un deuxième ensemble (136) comprenant : • une source lumineuse d’analyse de l’échantillon (120), et/ou un deuxième capteur de lumière (132) adapté à capter la lumière transmise à travers ou réfléchie par l’échantillon à analyser, • des moyens (130) de collecte de la lumière diffusée par l’échantillon à analyser, excité par la lumière émise par la source lumineuse d’analyse (120), associés à un spectromètre (104) pour analyser la lumière diffusée par l’échantillon à analyser, dispositif dans lequel les éléments du premier ensemble (116) sont montés solidaires en translation selon au moins une direction, de préférence selon deux directions comprises dans un plan parallèle au porte-échantillon (108), de préférence encore selon trois directions dont deux sont comprises dans un plan parallèle au porte-échantillon (108) et la troisième est perpendiculaire aux deux autres, dans lequel les éléments du deuxième ensemble (136) sont montés solidaires en translation, et dans lequel le deuxième ensemble (136) est indépendant en translation relative du premier ensemble (116) selon au moins une direction, de préférence au moins deux directions comprises dans un plan parallèle au porte-échantillon (108), de préférence encore selon trois directions dont deux sont comprises dans un plan parallèle au porte-échantillon (108) et la troisième est perpendiculaire aux deux autres.A spectroscopy device (100) comprising: - a first set (116) comprising: • a preferably planar sample holder (108) for receiving the sample to be analyzed by spectroscopy, the sample holder (108) being at least partially translucent, • a light source (110) for illuminating the sample, capable of illuminating the sample, • a first light sensor (112) for receiving the light emitted by a light source (110) of illuminating the sample and passing through the sample and the sample holder (108), the first light sensor (112) being preferably associated with an image display device sensed by the first light sensor (112). a second set (136) comprising: an analysis light source of the sample (120), and / or a second light sensor (132) adapted to capture the light transmitted through or reflected by the sample to be analyzed, Means (130) for collecting the light scattered by the sample to be analyzed, excited by the light emitted by the analysis light source (120), associated with a spectrometer (104) for analyzing the light diffused by the sample to be analyzed, device in which the elements of the first set (116) are mounted integral in translation in at least one direction, preferably in two directions lying in a plane parallel to the sample holder (108), preferably in three directions two of which lie in a plane parallel to the sample holder (108) and the third is perpendicular to the other two, in which the elements of the second set (136) are mounted integral in translation, and in which the second set (136) is independent in relative translation of the first set (116) in at least one direction, preferably at least two directions in a plane parallel to the port e-sample (108), preferably in three directions, two of which are in a plane parallel to the sample holder (108) and the third is perpendicular to the other two. 2. Dispositif de spectroscopie selon la revendication 1, dans lequel la source lumineuse (110) d’éclairage de l’échantillon est apte à éclairer l’échantillon avec une lumière d’incidence rasante, notamment avec un angle d’incidence compris entre 0° et 30°.2. Spectroscopy device according to claim 1, wherein the light source (110) for illuminating the sample is able to illuminate the sample with a grazing incidence light, in particular with an angle of incidence between 0 ° and 30 °. 3. Dispositif de spectroscopie selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la source lumineuse (110) d’éclairage de l’échantillon est intégrée au porte-échantillon.Spectroscopy device according to claim 1 or 2, wherein the light source (110) for illuminating the sample is integrated in the sample holder. 4. Dispositif de spectroscopie selon l’une des revendications précédentes, la source lumineuse (110) d’éclairage de l’échantillon comprenant une ou plusieurs diodes situées, d’un même côté du plan du porte-échantillon (108), de préférence fixées sur le porte-échantillon (108), de préférence encore de part et d’autre d’une zone adaptée à recevoir l’échantillon à analyser.4. Spectroscopy device according to one of the preceding claims, the light source (110) for illuminating the sample comprising one or more diodes located on the same side of the plane of the sample holder (108), preferably fixed on the sample holder (108), preferably on either side of a zone adapted to receive the sample to be analyzed. 5. Dispositif de spectroscopie selon l’une des revendications précédentes, le premier ensemble (116) comprenant en outre un premier système de lentilles optiques (114) disposé entre le porte-échantillon (108) et le premier capteur de lumière (112).The spectroscopy device according to one of the preceding claims, the first set (116) further comprising a first optical lens system (114) disposed between the sample holder (108) and the first light sensor (112). 6. Dispositif de spectroscopie selon la revendication 5, dans lequel le premier système de lentilles (114) présente un grossissement compris entre 1 et 20, en particulier égal à 10.Spectroscopy device according to claim 5, wherein the first lens system (114) has a magnification of between 1 and 20, in particular 10. 7. Dispositif de spectroscopie selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le deuxième capteur de lumière (132) est associé à un deuxième système de lentilles optiques (126) disposé entre le porte-échantillon (108) et le deuxième capteur de lumière (132), le deuxième système de lentilles optiques (126) présentant de préférence un grossissement différent, notamment supérieur, au grossissement du premier système de lentilles optiques (114).A spectroscopy device according to any one of the preceding claims, wherein the second light sensor (132) is associated with a second optical lens system (126) disposed between the sample holder (108) and the second light sensor (132). light (132), the second optical lens system (126) preferably having a different magnification, especially greater than the magnification of the first optical lens system (114). 8. Dispositif de spectroscopie selon la revendication 7, dans lequel le deuxième système de lentilles (126) présente un grossissement compris entre 20 et 100, en particulier égal à 50.8. Spectroscopy device according to claim 7, wherein the second lens system (126) has a magnification between 20 and 100, in particular equal to 50. 9. Dispositif de spectroscopie l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la source lumineuse d’analyse de l’échantillon est un laser (120), associé de préférence à un collimateur (122) du faisceau émis par le laser (120), disposé entre le laser (120) et le porte-échantillon (108).Spectroscopy device according to one of the preceding claims, in which the sample analysis light source is a laser (120), preferably associated with a collimator (122) of the beam emitted by the laser (120). disposed between the laser (120) and the sample holder (108). 10. Dispositif de spectroscopie selon les revendications 7 et 9, dans lequel le deuxième système de lentilles optiques (126) est disposé entre le laser (120), de préférence entre le collimateur, et le porte-échantillon (108).The spectroscopy device according to claims 7 and 9, wherein the second optical lens system (126) is disposed between the laser (120), preferably between the collimator, and the sample holder (108). 11. Dispositif de spectroscopie selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de collecte (130) comprennent au moins l’un parmi un séparateur du faisceau provenant de l’échantillon à analyser, un filtre coupe-bande et une lentille de collimation.A spectroscopy device according to any one of the preceding claims, wherein the collection means (130) comprises at least one of a beam splitter from the sample to be analyzed, a notch filter and a lens of collimation. 12. Dispositif de spectroscopie selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins l’un, de préférence les deux capteurs de lumière (112 ; 132) sont des capteurs CMOS, de préférence encore reliés à des écrans d’affichage.A spectroscopy device according to any one of the preceding claims, wherein at least one, preferably both light sensors (112; 132) are CMOS sensors, preferably further connected to display screens. 13. Procédé de spectroscopie, notamment procédé de spectroscopie Raman, mis en œuvre au moyen d’un dispositif de spectroscopie selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant les étapes consistant à : (i) exciter un échantillon à analyser au moyen d’un faisceau émis par la source lumineuse d’analyse (120), (ii) collecter la lumière diffusée par l’échantillon à analyser suite à l’excitation par le faisceau émis par la source lumineuse d’analyse (120), et (iii) analyser la lumière collectée à l’aide du spectroscope (104).13. Spectroscopy method, in particular Raman spectroscopy method, implemented by means of a spectroscopy device according to any one of the preceding claims, comprising the steps of: (i) exciting a sample to be analyzed by means of a beam emitted by the analysis light source (120), (ii) collecting the light scattered by the sample to be analyzed following excitation by the beam emitted by the analysis light source (120), and (iii) ) analyze the light collected using the spectroscope (104). 14. Procédé de spectroscopie selon la revendication 13, comprenant deux étapes préalables à l’étape (i) et consistant à : a) déterminer une zone d’intérêt de l’échantillon à analyser éclairé à l’aide de la source lumineuse (110) d’éclairage de l’échantillon, notamment à partir de l’image affichée par le dispositif d’affichage de l’image captée par le premier capteur de lumière (112), et b) éteindre la source lumineuse (110) d’éclairage de l’échantillon.The method of spectroscopy according to claim 13, comprising two steps prior to step (i) and comprising: a) determining an area of interest of the illuminated sample to be analyzed using the light source (110); ) illuminating the sample, in particular from the image displayed by the display device of the image picked up by the first light sensor (112), and b) turning off the light source (110) of sample lighting.
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