FR3051562A3 - Systeme de stimulation par ultrasons d'un echantillon in vitro - Google Patents

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Abstract

Description d'un système de stimulation par ultrasons d'un échantillon in vitro. Le système comprend un générateur d'ultrasons (1), un dispositif (2) de contrôle optique, un élément (4) opto-transparent /acousto-réfléchissant et un récipient (3) d'au moins un échantillon. Le générateur d'ultrasons (1) est configuré pour générer un faisceau de stimulation à ultrasons (US_BM_s). Le dispositif de contrôle optique (2) est configuré pour acquérir en temps réel au moins une image représentative de l'échantillon dans le récipient lors d'une expérience de stimulation par ultrasons. L'élément opto-transparent/acousto-réfléchissant (4) est configuré pour recevoir le faisceau de stimulation à ultrasons (US_BM_s) et générer à partir de celui-ci un faisceau d'ultrasons réfléchi (US_BM_r) par l'intermédiaire de la réflexion du faisceau de stimulation à ultrasons sur l'élément opto-transparent/acousto-réfléchissant (4), dans lequel le faisceau d'ultrasons réfléchi (US_BM_r) comporte une direction de propagation substantiellement perpendiculaire à un plan de disposition du récipient. L'élément opto-transparent/acousto-réfléchissant (4) est en outre configuré pour recevoir et transmettre un faisceau optique (FO_i) se propageant dans la direction (A) à partir de l'échantillon vers le dispositif de contrôle optique (2) en traversant l'élément opto-transparent/acousto-réfléchissant (4), dans lequel la direction de propagation de la partie du faisceau optique comprise entre l'échantillon et l'élément opto-transparent /acousto-réfléchissant est substantiellement perpendiculaire au plan de disposition du récipient.

Description

DESCRIPTION « Système de stimulation par ultrasons d’un échantillon in vitro »
Domaine d’application technique de l’invention
La présente invention concerne, en général, le secteur du contrôle d’un échantillon in vitro.
Plus particuliérement, la présente invention concerne un système de stimulation par ultrasons de l’échantillon in vitro. État antérieur de la technique L’utilisation des ultrasons pour effectuer la stimulation in vitro d’échantillons biologiques (cellules, tissus) et non biologiques (par exemple, des vecteurs pour la délivrance de médicaments, matières à modifier morphologiquement).
Le document de Prentice P. et autres, « Membrane disruption by optically controlled microbubble cavitation», Nature Physics, 2005. 1(2), pages 107-110 décrit l’utilisation d’un transducteur à ultrasons focalisé incliné par rapport à l’échantillon et d’un objectif doté d’un plan de vue parallèle au plan de l’échantillon. CN 202994664 décrit un dispositif comprenant un générateur d’ultrasons, un tube destiné à propager l’onde à ultrasons vers des cellules en suspension ainsi qu’un fluoro-spectrophotomètre pour le contrôle en temps réel des cellules en suspension.
La Requérante a observé que les techniques connues en matière de stimulation par ultrasons in vitro comportent au moins un des inconvénients suivants : l’exposition de l’échantillon aux ultrasons n’est ni homogène ni contrôlable avec précision, par conséquent, il n’est pas possible de déterminer avec précision la corrélation entre la dose du faisceau d’ultrasons et l’effet de la stimulation ; elles ne permettent pas de visualiser en temps réel et de façon optimale une surface étendue de l’échantillon lors de la stimulation par ultrasons, par conséquent, elles ne permettent pas d’acquérir une connaissance complète des événements se produisant lors de l’exposition de l’échantillon aux ultrasons ; elles sont difficilement reproductibles ; la durée totale de l’expérience de stimulation par ultrasons est excessive ; elles sont peu flexibles.
Bref résumé de l’invention
La présente invention concerne un système de stimulation par ultrasons d’un échantillon in vitro tel que défini à la revendication 1 annexée et par ses modes de réalisation préférés décrits dans les revendications dépendantes de 2 à 10.
La Requérante a discerné que le système de stimulation par ultrasons en accord avec la présente invention comporte les avantages suivants : il permet une exposition de l’échantillon aux ultrasons se révélant homogène et contrôlable avec précision, par conséquent, il est possible de déterminer avec précision la corrélation entre la dose du faisceau à ultrasons et l’effet de la stimulation ; il permet de visualiser en temps réel et de façon optimale une surface étendue de l’échantillon lors de la stimulation par ultrasons, permettant ainsi d’acquérir une connaissance complète des événements qui se produisent lors de l’exposition de l’échantillon aux ultrasons ; il permet de reproduire facilement une expérience de stimulation par ultrasons ; il réduit la durée totale de l’expérience de stimulation par ultrasons ; il est flexible.
Brève description des dessins D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention découleront sur la base de la description qui suit portant sur un mode de réalisation préféré et de ses variantes fourni à titre d’exemple en référence aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 indique schématiquement un schéma en blocs d’un système de stimulation par ultrasons d’un échantillon in vitro selon la présente invention ; les figures 2A-2B indiquent respectivement une vue en section et en perspective du système de stimulation par ultrasons selon un mode de réalisation préféré de l’invention ; la figure 3 indique un mode de réalisation possible de l’élément opto-transparent/acousto-réfléchissant utilisé à l’intérieur du système de stimulation par ultrasons selon la présente invention ; la figure 4 indique un mode de réalisation possible du récipient de matière à analyser en réalisant une expérience de stimulation par ultrasons.
Description détaiiiée de l’invention
Nous observons que dans la description suivante, les blocs, composants ou modules identiques ou analogues sont indiqués dans les figures avec les mêmes références numériques, même s’ils sont indiqués dans différents modes de réalisation de l’invention.
En référence à la figure 1, celle-ci indique un schéma en blocs du système 50 de stimulation par ultrasons d’un échantillon in vitro selon la présente invention.
Le système de stimulation par ultrasons 50 comprend : un générateur d’ultrasons 1 ; un récipient 3 ; un dispositif 2 de contrôle optique ; un élément 4 opto-transparent/acousto-réfléchissant ; un dispositif électronique de pilotage 11 ; une unité de contrôle 10 ; des premiers moyens de déplacement 8.
Le générateur d’ultrasons 1 possède la fonction de générer un faisceau de stimulation à ultrasons US BM s, en fonction de la valeur d’un signal électrique de pilotage S drv.
Le générateur d’ultrasons 1 est donc un transducteur qui convertit l’énergie électrique en énergie mécanique.
Les fréquences du faisceau de stimulation à ultrasons US_BM_s sont généralement comprises entre 20 KHz e 20 MHz.
De préférence, le générateur d’ultrasons 1 possède un diamètre D (voir figure 2A) ayant des valeurs comprises entre 3 mm et 60 mm.
Le récipient 3 possède la fonction de contenir au moins un échantillon de matière à analyser, qui peut être de type biologique (cellules, tissus) ou de type non biologique (par exemple, des vecteurs pour la délivrance de médicaments, matières à modifier morphologiquement).
Le récipient 3 comprend au moins un puits 3-1 (voir figure 4), lequel est délimité par une surface inférieure substantiellement plane et par des cloisons qui se prolongent de la surface inférieure selon une hauteur h, par exemple égale à 5 mm.
De préférence, la surface inférieure du puits 3-1 possède une forme substantiellement circulaire ayant un diamètre d.
Dans ce cas, le diamètre D du générateur d’ultrasons 1 est choisi de manière à garantir une exposition homogène de l’échantillon aux ultrasons au moins dans une zone de diamètre d.
Le dispositif de contrôle optique 2 possède la fonction de permettre la visualisation en temps réel de l’échantillon à l’intérieur du récipient 3 lors d’une expérience de stimulation par ultrasons.
En particulier, le dispositif de contrôle optique 2 est configuré pour recevoir un faisceau optique FO_i représentatif des images de l’échantillon à l’intérieur du récipient 3 lors de l’expérience de stimulation par ultrasons.
Le dispositif de contrôle optique 2 est par exemple un des dispositifs suivants : un microscope optique à réflexion ; un microscope à caméra numérique (Hyrox) ; un microscope homofocal ; un microscope stéréoscopique ; une caméra vidéo.
Le système 50 est donc adaptable en toute souplesse à différents types de dispositif de contrôle optique 2 déjà disponibles dans le commerce.
Le dispositif de contrôle optique 2 comprend un objectif 2-1 et l’on définit l’axe optique A (indiqué à la figure 2A par une ligne en pointillés) de l’objectif 2-1, la ligne droite perpendiculaire au centre du plan associé à l’objectif 2-1 ; par exemple, ledit plan est tangent au centre de la lentille située le plus à l’extérieur de l’objectif 2-1.
De préférence, la distance de travail WD entre l’objectif 2-1 du dispositif de contrôle optique 2 et l’échantillon dans le puits 3-1 du récipient 3 dépend du diamètre D du générateur d’ultrasons 1 et de la hauteur h du puits 3-1.
En particulier, pour pouvoir visualiser de manière optimale différentes sections de l’échantillon (c’est-à-dire, l’échantillon à différentes hauteurs), la distance de travail WD est augmentée de la distance comprise entre l’objectif 2-1 du dispositif de contrôle optique 2 et la surface supérieure du puits 3-1 du récipient 3 et de plus, celle-ci est diminuée de la distance entre l’objectif 2-1 et la surface inférieure du puits 3-1.
Plus particulièrement, en considérant une épaisseur du bassin de stimulation 6 égale à 1 mm et une distance entre la face inférieure de l’élément opto-transparent/acousto-réfléchissant 4 et la surface supérieure du puits 3-1 égale à 0,5 mm, la distance de travail WD possède des valeurs comprises dans l’intervalle suivant :
L’élément opto-transparent/acousto-réfléchissant 4 possède deux propriétés : une propriété optique de transparence qui permet la propagation au moins d’un faisceau optique à partir de l’échantillon dans le récipient 3 vers le dispositif de contrôle optique 2 en traversant l’élément opto-transparent/acousto-réfléchissant 4, avec une direction de propagation du faisceau optique substantiellement perpendiculaire par rapport à l’échantillon dans le récipient 3 ; une propriété acoustique de réflexion permettant la réflexion sur l’élément opto-transparent/acousto-réfléchissant 4 du faisceau à ultrasons incident et générant de celui-ci un faisceau à ultrasons réfléchi ayant une incidence sur l’échantillon 3 avec une direction substantiellement perpendiculaire par rapport à l’échantillon dans le récipient 3. L’élément opto-transparent/acousto-réfléchissant 4 est au moins partiellement réfléchissant au faisceau de stimulation à ultrasons US_BM_s généré par le générateur d’ultrasons 1.
En particulier, l’élément opto-transparent/acousto-réfléchissant 4 est configuré pour recevoir le faisceau de stimulation à ultrasons US_BM_s et est configuré pour générer un faisceau à ultrasons réfléchi US_BM_r obtenu au moyen de la réflexion plate du faisceau de stimulation à ultrasons US_BM_s et de telle manière que la direction de propagation du faisceau à ultrasons réfléchi US_BM_r soit substantiellement perpendiculaire au plan de disposition du récipient 3 (en particulier, le plan de disposition du puits 3-1) : de cette façon, l’échantillon dans le puits 3-1 est frappé par le faisceau à ultrasons réfléchi US_BM_r et l’exposition de l’échantillon aux ultrasons est homogène et contrôlable avec précision.
Le plan de disposition est, par exemple, le plan horizontal.
De préférence, le centre du faisceau à ultrasons réfléchi US_BM_r est de nature à coïncider avec le centre du puits 3-1 à l’intérieur du récipient 3.
De pius, l’éiément opto-transparent/acousto-réfléchissant 4 est transparent par rapport à au moins un faisceau optique FOJ qui se propage de l’échantillon dans le récipient 3 vers ie dispositif de contrôle optique 2 en traversant l’éiément opto-transparent/acousto-réfléchissant 4.
En particulier, la direction de propagation du faisceau optique FOJ est substantieiiement perpendiculaire au pian de disposition du récipient 3 ; de cette façon, ii est possible de visualiser en temps réel et de manière optimale une zone étendue de l’échantillon lors de l’exposition de l’échantillon aux ultrasons. L’élément opto-transparent/acousto-réfléchissant 4 constitue donc une fenêtre à travers laqueile il est possible d’observer (grâce au dispositif de contrôle optique 2) i’échantillon dans le puits 3-1 du récipient 3, lors de l’expérience de stimulation par ultrasons.
Autrement dit, un chemin optique sans obstacles se trouve entre l’échantillon dans le récipient 3 et le dispositif de contrôle optique 2, c’est-à-dire qu’il ne contient pas de surfaces étant optiquement réfléchissantes ; de plus le chemin optique est substantiellement rectiligne.
En particulier, ladite direction de propagation du faisceau optique FOJ substantiellement perpendiculaire au récipient 3 est obtenue au moyen du dispositif de contrôle optique 2 comprenant l’objectif 2-1 comportant un axe optique A avec une direction substantiellement parallèle à la direction de propagation du faisceau optique FOJ ; autrement dit, la direction de l’axe optique A de l’objectif 2-1 est substantiellement perpendiculaire au récipient 3 (en particulier, elle est substantiellement perpendiculaire à la surface supérieure du puits 3-1 du récipient 3).
De préférence, l’élément opto-transparent/acousto-réfléchissant 4 est transparent aussi dans la direction à partir du dispositif de contrôle optique 2 vers l’échantillon du récipient 3, de manière à ce que l’échantillon soit éclairé avec un faisceau optique supplémentaire se propageant du dispositif de contrôle optique 2 vers l'échantillon en traversant l’élément opto-transparent/acousto-réfléchissant 4 : par conséquent, ledit faisceau optique supplémentaire comporte lui aussi une direction de propagation étant substantiellement perpendiculaire à l’échantillon dans le récipient 3. L’élément opto-transparent/acousto-réfléchissant 4 est donc en même temps transparent au moins au faisceau optique incident et réfléchissant au faisceau à ultrasons.
Nous notons que la figure 1 indique que le chemin optique compris entre l’échantillon dans le récipient 3 et le dispositif de contrôle optique 2 est rectiligne, mais il est possible d’avoir aussi un chemin optique non rectiligne en utilisant, par exemple, un ou plusieurs dispositifs optiques réfléchissants (par exemple des miroirs), à condition que la direction de la portion de chemin optique comprise entre l’échantillon et l’élément opto-transparent/acousto-réfléchissant 4 soit substantiellement perpendiculaire au plan de disposition du récipient, de façon à visualiser une zone étendue de l’échantillon lui-même.
De préférence, l’élément opto-transparent/acousto-réfléchissant 4 a substantiellement la forme d’un parallélépipède oblique comme indiqué à la figure 3, dans lequel l’amplitude des angles formés par ses faces est égale à environ 45 degrés de manière à effectuer la réflexion du faisceau de stimulation à ultrasons US_BM_s et à générer de celui-ci, le faisceau à ultrasons réfléchi US_BM_r ayant une direction de propagation substantiellement perpendiculaire à l’échantillon dans le puits 3-1 du récipient 3.
En particulier, les surfaces du parallélépipède sont composées d’un matériau en plastique (par exemple du plexiglas) et l’intérieur du parallélépipède contient une substance à l’état gazeux (par exemple de l’air). L’épaisseur de la surface du parallélépipède est très inférieure à la longueur d’onde du faisceau de stimulation à ultrasons US_BM_s, par exemple, elle est inférieure d’un dixième de la longueur d’onde à ultrasons, en particulier elle est égale à 40 pm : de cette manière, la réflexion de l’onde à ultrasons dépend principalement de la différence entre l’impédance acoustique de l’élément dans lequel se propage le faisceau de stimulation à ultrasons US_BM_s (par exemple, l’eau à l’intérieur d’un bassin de stimulation 6) et l’impédance acoustique de l’élément à l’intérieur du parallélépipède (par exemple, l’air).
Alternativement, l’élément opto-transparent/acousto-réfléchissant 4 est réalisé substantiellement sous forme d’un parallélépipède oblique composé d’un unique matériau pour les cloisons et pour l’intérieur (par exemple, de l’aérogel), de manière à disposer des propriétés optiques de transparence et acoustiques de réflexion illustrées ci-dessus.
De préférence, l’élément opto-transparent/acousto-réfléchissant 4 en forme de parallélépipède oblique possède une épaisseur / et le faisceau de stimulation à ultrasons US_BM_s possède une longueur d’onde égale à Ag, où / > Ag/10.
Les dimensions de l’élément opto-transparent/acousto-réfléchissant 4 (ou l’épaisseur /) sont au moins du même ordre de grandeur que la longueur d’onde acoustique du faisceau de stimulation à ultrasons US_BMJ, afin de garantir une réflexion suffisante.
De préférence, l’élément opto-transparent/acousto-réfléchissant 4 possède une réflectivité R inférieure de 15 % et un coefficient de réflexion Y plus grand de 90 %, dans lequel : la réflectivité R est la quantité du faisceau optique étant réfléchie et est définie par la formule R= [(n-1)/(n+1)f, où n correspond à l’indice de réfraction du matériau dont est composé l’élément opto-transparent/acousto-réfléchissant 4 ; le coefficient de réflexion γ correspond au rapport entre l’intensité du faisceau à ultrasons incident et le faisceau à ultrasons réfléchi et est définie par la formuie γ = [(Z2-Z1)/ (Z2+Zi)]^, où Zi, Z2 correspondent aux impédances acoustiques des matériaux constituant l’interface de réflexion.
Le dispositif électronique de pilotage 11 possède la fonction de générer le signal électrique de pilotage S_drv pour piloter le générateur d’ultrasons 1.
En particulier, ie dispositif éiectronique de pilotage 11 comprend une borne d’entrée pouvant recevoir un premier signal électrique de configuration S1__cfg indicatif de paramètres de configuration de la stimulation par ultrasons et comprend une borne de sortie pouvant générer le signal de pilotage S drv, en fonction des valeurs du premier signal électrique de configuration S1_cfg.
Le dispositif électronique de pilotage 11 est réalisé, par exemple, avec un générateur de formes d’onde et avec un amplificateur de puissance.
Les premiers moyens de déplacement 8 possèdent la fonction de déplacer le générateur d’ultrasons 1 le long d’une direction substantiellement parallèle à la direction définie par la surface inférieure du puits 3-1 dans ie récipient 3.
Les premiers moyens de déplacement 8 comprennent, par exemple, un guide linéaire et des moyens de transmission appropriés pouvant effectuer un mouvement de couiissement du générateur d’ultrasons 1 le long du guide linéaire 8, de manière à varier la distance entre le générateur d’ultrasons 1 et le dispositif de contrôle optique 2 (voir, par exempie, la distance a à la figure 2A).
De cette manière, avant une expérience de stimuiation par ultrasons, il est possible de déplacer le générateur d’ultrasons 1 de manière à frapper i’échantillon avec un faisceau à ultrasons connu, par exemple en termes d’intensité/de puissance. L’unité de contrôle 10 possède la fonction de contrôier le fonctionnement du dispositif de piiotage 11 et donc indirectement le générateur d’ultrasons 1 de manière à générer le faisceau de stimulation à ultrasons US_BM_s comportant des valeurs appropriées de fréquence et d’intensité et de manière à contrôler la durée de l’expérience de stimulation.
En particulier, l’unité de contrôle 10 comprend une borne de sortie pouvant générer le premier signal électrique de configuration S1_cfg indicatif de paramètres de configuration de la stimulation par ultrasons, comme par exemple : la fréquence, l’intensité et le cycle de service du faisceau à ultrasons généré par le générateur d’ultrasons 1 ; la durée de l’expérience de stimulation. L’unité de contrôle 10 possède de plus la fonction de contrôler le fonctionnement du dispositif de contrôle optique 2.
En particulier, l’unité de contrôle 10 comprend de plus une borne d’entrée/de sortie pouvant générer un troisième signal électrique de configuration S3_cfg indicatif de paramètres de configuration de l’acquisition optique et pouvant recevoir le troisième signal électrique de configuration S3_cfg transportant les images acquises de l’échantillon à analyser.
En référence à la figure 2A, celle-ci indique une vue en section du système de stimulation par ultrasons 50.
Le système 50 comprend les dispositifs illustrés précédemment, c’est-à-dire le générateurs d’ultrasons 1, le récipient 3, le dispositif de contrôle optique 2, l’élément opto-transparent/acousto-réfléchissant 4, le dispositif électronique de pilotage 11, l’unité de contrôle 10 et les premiers moyens de déplacement 8.
De plus, le système 50 comprend un bassin de stimulation 6, à l’intérieur duquel sont placés le générateur d’ultrasons 1, le récipient 3 et l’élément opto-transparent/acousto-réfléchissant 4 ; en outre, le bassin de stimulation 6 est rempli par un liquide, par exemple de l’eau dégazée.
Le bassin de stimulation 6 comprend de plus un absorbeur acoustique 5 ayant pour fonction de limiter les réflexions du faisceau à ultrasons vers l’échantillon dans le récipient 3.
De préférence, le système 50 comprend de plus un dispositif de recirculation de fluide 13 relié au bassin de stimulation 6 et ayant pour fonction de permettre la recirculation continue du fluide à l’intérieur du bassin de stimulation 6 de manière à contrôler la température et le pourcentage de gaz contenu dans le fluide.
De préférence, la surface inférieure du bassin de stimulation 6 comprend un petit orifice dans lequel peut être inséré un hydrophone ayant pour fonction de relever la pression mécanique à l’intérieur du récipient 3. L’élément opto-transparent/acousto-réfléchissant 4 comprend une partie reliée à la cloison supérieure du bassin de stimulation 6.
Le dispositif de contrôle optique 2, le dispositif électronique de pilotage 11 et l’unité de contrôle 10 sont en revanche placés à l’extérieur du bassin de stimulation 6 ; en particulier, le dispositif de contrôle optique 2 comprend une partie reliée à une cloison supérieure du bassin de stimulation. L’axe optique A associé au dispositif de contrôle optique 2 (indiqué par une ligne en pointillés) coïncide avec la direction de propagation du faisceau optique FO_i.
De plus, il est possible d’associer au générateur d’ultrasons 1 un axe de symétrie B qui coïncide avec la direction de propagation du faisceau de stimulation à ultrasons US_BM_s.
Il est possible d’observer que le dispositif de contrôle optique 2 est placé au-dessus du plan de disposition du récipient 3.
Alternativement, le dispositif de contrôle optique 2 peut être placé en-dessous du plan de disposition.
Si vous envisagez d’utiliser un élément opto-transparent/acousto-réfléchissant 4 en forme de parallélépipède oblique, celui-ci comprend une face 4b formant un angle a par rapport à la direction de l’axe de symétrie B du générateur d’ultrasons 1 étant égal à environ 45 degrés : cette valeur permet de refléter le faisceau de stimulation à ultrasons US_BM_s dans le faisceau à ultrasons réfléchi US_BM_r de façon à ce que ce dernier ait une incidence sur l’échantillon dans le récipient 3 avec une direction de propagation substantiellement perpendiculaire au plan de disposition du récipient 3, en obtenant donc une exposition homogène de l’échantillon aux ultrasons.
En outre, l’angle β compris entre la direction de l’axe de symétrie B du générateur d’ultrasons 1 et l’axe optique A du dispositif de contrôle 2 est égal à environ 90 degrés : cette valeur permet la propagation du faisceau optique FO_i de l’intérieur du récipient 3 à l’objectif 2-1 du dispositif de contrôle optique 2 en traversant la face 4b et une partie de la substance interne à l’élément opto-transparent/acousto-réfléchissant 4 de manière à ce que la direction de propagation du faisceau optique soit substantiellement perpendiculaire au plan de disposition du puits 3-1 du récipient 3, permettant ainsi de visualiser en temps réel et de façon optimale une zone étendue de l’échantillon lors de l’exposition de l’échantillon aux ultrasons.
De préférence, le système de stimulation par ultrasons 50 comprend de plus une unité de déplacement 12 et des seconds moyens de déplacement 15 ; de plus, le récipient 3 comprend une pluralité de puits 3-1, 3-2, 3-3, ... comme indiqué à la figure 4, dans lequel les puits 3-1, 3-2, 3-3, ... sont alignés le long d’une direction de déplacement définie par les surfaces inférieures de la pluralité de puits 3-1, 3-2, 3-3, ... et peuvent coulisser le long au moins de la direction de déplacement. L’unité de déplacement 12 est, par exemple, un moteur électrique et les seconds moyens de déplacement 15 comprennent, par exemple, un guide linéaire et des moyens de transmission appropriés pouvant effectuer au moins un mouvement de coulissement de la pluralité de puits 3-1, 3-2, 3-3, ... le long du guide linéaire dans la direction de déplacement de manière à placer le puits contenant la matière à analyser au centre du faisceau à ultrasons réfléchi US_BM_r et au centre du faisceau optique FOJ.
De préférence, le récipient 3 (et donc les puits 3-1, 3-2, 3-3, ...) sont mobiles le long de deux directions dans le plan de disposition.
Dans ce cas, l’unité de contrôle 10 possède la fonction ultérieure de générer un second signal de configuration S2_cfg pour commander l’unité de déplacement 12, laquelle à son tour génère un signal de déplacement S_mv pour contrôler les seconds moyens de déplacement 15 de manière à translater la pluralité de puits 3-1, 3-2, 3-3, ... le long de la direction de déplacement.
De préférence, en référence à la figure 4, le récipient 3 comprend une structure rigide 3-a contenant la pluralité de puits 3-1, 3-2, 3-3, ....
La structure 3-a est contenue à l’intérieur d’une membrane supérieure fine 3-b et d’une membrane inférieure fine 3-c, lesquelles sont transparentes aux ultrasons et possèdent la fonction d’isoler la structure 3-a (et donc la matière contenue dans les puits 3-1, 3-2, 3-3, ...) du fluide contenu dans le bassin de stimulation 6.
De préférence, les membranes 3-b, 3-c sont en polystyrène ayant une épaisseur d’environ 25 pm.
Les deux membranes 3-b, 3-c sont fixées à la structure 3-a au moyen de bouchons 3-d respectifs réalisés de manière à former un encastrement et donc à lier les deux membranes 3-b, 3-c à la structure 3-a.
Nous allons maintenant décrire le fonctionnement du système de stimulation par ultrasons 50, en faisant aussi référence aux figures 1, 2A, 2B et 3.
Pour l’explication de l’invention, nous prenons en considération les hypothèses suivantes : l’élément opto-transparent/acousto-réfléchissant 4 est réalisé avec un parallélépipède, comme indiqué à la figure 3, ayant une surface 4b réfléchissant les ultrasons et inclinée de 45 degrés et ayant des faces formées de plexiglas et d’air à l’intérieur ; le dispositif de contrôle optique 2 est un microscope ayant un objectif 2-1 avec axe optique A ; l’angle formé entre l’axe de symétrie B du générateur d’ultrasons 1 et la surface 4b est égal à 45 degrés ; l’angle formé entre l'axe optique A de l’objectif 2-1 et l’axe de symétrie B du générateur d’ultrasons 1 est égal à 90 degrés ; l’échantillon contenu dans le puits 3-1 du récipient 3 est un échantillon biologique de cellules ; la position du récipient 3 est fixe ; le bassin de stimulation 6 est rempli d’eau ;
Au moment initial tO l’utilisateur règle la position du générateur d’ultrasons 1 par rapport à l’échantillon dans le puits 3-1.
Puis, l’utilisateur alimente le système de stimulation 50 et l’unité de contrôle 10 génère le premier signal électrique de configuration S1_cfg indicatif des paramètres de configuration de la stimulation par ultrasons, en particulier la fréquence d’ultrasons fi, l’intensité A du faisceau de stimulation à ultrasons US_BM_s et la durée T de l’expérience de stimulation.
Le dispositif électronique de pilotage 11 reçoit le premier signal électrique de configuration S1_cfg et génère à partir de celui-ci le signal électrique de pilotage S_drv qui pilote le générateur d’ultrasons 1.
Le générateur d’ultrasons 1 reçoit le signal électrique de pilotage S_drv et génère, en fonction de celui-ci, le faisceau de stimulation à ultrasons US BM s ayant la fréquence d’ultrasons fi, l’intensité h et le cycle de service défini ; le faisceau de stimulation à ultrasons US_BM_s se propage donc de la sortie du générateur d’ultrasons 1 jusqu’au parallélépipède 4 de type opto-transparent/acousto-réfléchissant en traversant l’eau à l’intérieur du bassin de stimulation 6. À l’instant t1 (suivant tO, par exemple après quelques dizaines de micro-secondes) le faisceau de stimulation à ultrasons US_BM_s affecte la face 4b du parallélépipède 4 opto-transparent/acousto-réfléchissant et est réfléchi par l’air contenu dans le parallélépipède 4, générant ainsi le faisceau à ultrasons réfléchi US_BM_r.
Puis, le faisceau à ultrasons réfléchi US_BM_r frappe l’échantillon de cellules dans le puits 3-1 du récipient 3.
Simultanément, le faisceau optique FO_i représentatif de l’image de l’échantillon de cellules se propage de l’échantillon de cellules au parallélépipède 4 opto-transparent/acousto-réfléchissant, traverse donc la face 4b et l’air à l’intérieur du volume du parallélépipède 4 opto-transparent/acousto-réfléchissant et enfin le faisceau optique FO_i atteint l’objectif 2-1. À l’instant t2 (suivant t1, par exemple après quelques dizaines de micro-secondes) l’utilisateur s’approche du microscope 2 et commence l’expérience de stimulation par ultrasons. L'œil de l’utilisateur reçoit le faisceau optique FO_i à travers le microscope 2 et observe en temps réel les phénomènes se produisant sur les cellules, frappées par les ultrasons, de l’échantillon. À l’instant t3 l’utilisateur s’éloigne du microscope et termine l’expérience.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Système (50) de stimulation par ultrasons d’un échantillon in vitro, le système comprenant un générateur d’ultrasons (1), un dispositif (2) de contrôle optique, un élément (4) opto-transparent/acousto-réfléchissant et un récipient (3) d’au moins un échantillon, dans lequel : le générateur d’ultrasons (1) est configuré pour générer un faisceau de stimulation à ultrasons (US_BM_s) ; le dispositif de contrôle optique (2) est configuré pour acquérir en temps réel au moins une image représentative de l’échantillon dans le récipient lors d’une expérience de stimulation par ultrasons ; l’élément opto-transparent/acousto-réfléchissant (4) est configuré pour : • pour recevoir le faisceau de stimulation à ultrasons (US_BM_s) et générer à partir de celui-ci un faisceau à ultrasons réfléchi (US_BM_r) par l’intermédiaire de la réflexion du faisceau de stimulation à ultrasons sur l’élément opto-transparent/acousto-réfléchissant (4), dans lequel le faisceau d’ultrasons réfléchi (US_BM_r) comporte une direction de propagation substantiellement perpendiculaire à un plan de disposition du récipient ; • recevoir et transmettre un faisceau optique (FOJ) se propageant dans la direction (A) à partir de l’échantillon vers le dispositif de contrôle optique (2) en traversant l’élément opto- transparent/acousto-réfléchissant (4), dans lequel la direction de propagation de la partie du faisceau optique comprise entre l’échantillon et l’élément opto-transparent/acousto-réfléchissant est substantiellement perpendiculaire au plan de disposition du récipient.
  2. 2. Système (50) de stimulation par ultrasons selon la revendication 1, dans lequel le récipient comprend au moins un puits (3-1) pour contenir l’échantillon, dans lequel le dispositif de contrôle optique (2) est placé au-dessus du plan de disposition de l’au moins un puits, et dans lequel le dispositif de contrôle optique comprenant un objectif (2-1) définissant un axe optique (A) ayant une direction substantiellement perpendiculaire au plan de disposition du puits.
  3. 3. Système (50) de stimulation par ultrasons selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’élément opto- transparent/acousto-réfléchissant (4) est un parallélépipède oblique, le parallélépipède oblique opto-transparent/acousto-réfléchissant (4) comprenant une face (4b) formant un angle (a) égal à environ 45 degrés par rapport à la direction d’un axe de symétrie (B) du générateur d’ultrasons (1), dans lequel : la direction de propagation (A) du faisceau optique (FO_i) a une incidence sur la face (4b) du parallélépipède oblique ; le faisceau optique (FO_i) se propage en traversant ladite face et une partie de la substance interne au parallélépipède ; la direction de propagation (B) du faisceau de stimulation à ultrasons a une incidence sur ladite face ; le faisceau de stimulation à ultrasons est réfléchi par le parallélépipède.
  4. 4. Système (50) de stimulation par ultrasons selon la revendication précédente, dans lequel l’angle (β) compris entre la direction de l’axe de symétrie (B) du générateur d’ultrasons (1) et la direction de l’axe optique (A) du dispositif de contrôle (2) est égal à environ 90 degrés.
  5. 5. Système (50) de stimulation par ultrasons selon les revendications 3 ou 4, dans lequel le parallélépipède opto-transparent/acousto-réfléchissant (4) possède une épaisseur (/) du même ordre de grandeur que la longueur d’onde du faisceau de stimulation à ultrasons (US_BM_s) et possède une surface ayant une épaisseur inférieure d’un dixième de la longueur d’onde du faisceau de stimulation à ultrasons (US_BM_s), et dans lequel le volume interne du parallélépipède opto-transparent/acousto-réfléchissant contient une substance à l’état gazeux et la surface est réalisée en matière plastique.
  6. 6. Système (50) de stimulation par ultrasons selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’élément opto-transparent/acousto-réfléchissant (4) est de plus configuré pour recevoir et transmettre un faisceau optique supplémentaire qui se propage dans la direction à partir du dispositif de contrôle optique (2) à l’échantillon en traversant l’élément opto-transparent/acousto-réfléchissant.
  7. 7. Système (50) de stimulation par ultrasons selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant de plus une unité de contrôle (10) configurée pour contrôler les valeurs de fréquence et d’intensité du faisceau de stimulation à ultrasons (US BM s) et configurée pour contrôler la durée de l’expérience de stimulation par ultrasons.
  8. 8. Système (50) de stimulation par ultrasons selon la revendication précédente, dans lequel le récipient (3) comprend une pluralité de puits {3-1, 3-2, 3-3) pour contenir une pluralité d’échantillons respectifs, dans lequel la pluralité de puits est coulissante le long au moins d’une direction de déplacement et dans lequel le plan de disposition de la pluralité de puits est substantieliement perpendiculaire à la direction de propagation du faisceau à ultrasons réfléchi (US_BM_r), dans lequel l’unité de contrôle est de plus configurée pour contrôler le déplacement du récipient le long au moins de la direction de déplacement.
  9. 9. Système (50) de stimulation par ultrasons selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant de plus un bassin de stimulation (6) rempli d’un liquide, le bassin comprenant le générateur d’ultrasons (1), l’élément opto-transparent/acousto-réfléchissant (4) et le récipient (3), et dans lequel le dispositif de contrôle optique (2) est placé extérieurement au bassin de stimulation et comprend une partie reliée à une cloison supérieure du bassin de stimulation.
  10. 10. Système (50) de stimulation par ultrasons selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant de plus des moyens de déplacement (8) pouvant déplacer le générateur d’ultrasons (1) le long d’une direction substantiellement parallèle au plan de disposition.
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