FR3115606A1 - Optical system for detecting at least one target compound present in an aerosol exhaled by a breath fluid - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un système optique de détection d’au moins un composé cible présent dans un aérosol exhalé par un fluide d’haleine, comportant : (a) un substrat amovible comprenant deux faces opposées appelées face inférieure et face supérieure, le fluide d’haleine étant exhalé sur tout ou partie dudit substrat,(b) un émetteur d’un rayonnement optique dirigé vers la face supérieure dudit substrat,(c) un détecteur de tout ou partie du rayonnement optique émis par l’émetteur,et dans lequel tout ou partie du substrat est fonctionnalisé par une molécule ayant une affinité chimique spécifique au(x) composé(s) cible(s) de sorte que l’intensité du rayonnement optique détecté soit sensiblement différente en présence ou en l’absence du(es)dit(s) composé(s) cible(s).The invention relates to an optical system for detecting at least one target compound present in an aerosol exhaled by a breath fluid, comprising: (a) a removable substrate comprising two opposite faces called the lower face and the upper face, the fluid of breath being exhaled on all or part of said substrate, (b) an emitter of optical radiation directed towards the upper face of said substrate, (c) a detector of all or part of the optical radiation emitted by the emitter, and in which all or part of the substrate is functionalized by a molecule having a specific chemical affinity to the target compound(s) so that the intensity of the detected optical radiation is substantially different in the presence or in the absence of the target compound(s) ) said target compound(s).
Description
Domaine technique.Technical area.
L’invention a pour objet un système optique de détection d’au moins un composé cible présent dans un aérosol exhalé par un fluide d’haleine. Elle a également pour objet un procédé pour réaliser un test de détection d’au moins un composé cible dans un fluide d’haleine au moyen d’un tel système.The subject of the invention is an optical system for detecting at least one target compound present in an aerosol exhaled by a breath fluid. It also relates to a method for carrying out a detection test for at least one target compound in a breath fluid by means of such a system.
Etat de la technique.State of the art.
L’emploi de tests fiables permettant de détecter très rapidement chez l’homme s’il a consommé des drogues ou s’il est atteint d’une infection virale présente des enjeux majeurs en termes de sécurité routière et/ou de santé publique. Cela s’est récemment confirmé pour l’épidémie de COVID-19 où la nécessité de tests rapides pour diagnostiquer massivement une population s’avère être un facteur clé pour freiner son évolution.The use of reliable tests to detect very quickly in humans whether they have used drugs or have a viral infection presents major challenges in terms of road safety and/or public health. This has recently been confirmed for the COVID-19 epidemic where the need for rapid tests to massively diagnose a population is proving to be a key factor in slowing down its evolution.
Or la plupart des tests du marché visant à détecter et à quantifier de tels composés se font essentiellement par des prélèvements sanguins, nasopharyngés ou salivaires. Les deux premiers types de prélèvements ont l’inconvénient d’être plutôt lents (plusieurs heures voire plusieurs jours pour qu’un diagnostic soit établi) et nécessitent, pour être effectués, la présence d’un personnel médical. C’est le cas des tests sérologiques qui dosent les anticorps produits par l’organisme lors de la réponse immunitaire. C’est également le cas des tests PCR (abréviation du terme anglais Polymerase Chain Reaction) qui permettent de détecter directement un virus par amplification de son matériel génétique, ainsi que des tests antigéniques basés sur la reconnaissance d’antigènes viraux à la surface des protéines du virus. Les tests salivaires présentent certes l’avantage d’être basés sur des prélèvements non invasifs, d’avoir des temps de réponse sensiblement plus faibles (quelques dizaines de minutes) et des coûts bien inférieurs aux autres tests, mais manquent quant à eux de fiabilité et de spécificité pour détecter un composé cible.However, most of the tests on the market aimed at detecting and quantifying such compounds are essentially carried out by blood, nasopharyngeal or salivary samples. The first two types of samples have the disadvantage of being rather slow (several hours or even days for a diagnosis to be established) and require the presence of medical personnel to be carried out. This is the case of serological tests which measure the antibodies produced by the body during the immune response. This is also the case with PCR tests (abbreviation of the English term Polymerase Chain Reaction) which make it possible to directly detect a virus by amplifying its genetic material, as well as antigenic tests based on the recognition of viral antigens on the surface of proteins. of the virus. Saliva tests certainly have the advantage of being based on non-invasive samples, of having significantly lower response times (a few tens of minutes) and much lower costs than other tests, but they lack reliability. and specificity to detect a target compound.
L’idée d’une détection indirecte de métabolites dans l’air expiré a été envisagée par plusieurs groupes de recherche afin de pouvoir opérer des tests en temps réel. Les deux principales solutions techniques proposées par les groupes de recherche sont basées sur la spectrométrie de masse ou sur des capteurs électro-chimiques nanométriques (https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsnano.0c05657). Dans les deux cas, l’idée est de détecter simultanément une pluralité de composés organiques volatils dont la nature et les concentrations sont propres à une infection virale donnée. Outre le fait que ces techniques doivent être couplées à des algorithmes élaborés pour discriminer les pathologies et accroître la spécificité de ces tests, la spectrométrie de masse reste une technique coûteuse et difficilement miniaturisable.The idea of indirect detection of metabolites in exhaled air has been considered by several research groups in order to be able to carry out tests in real time. The two main technical solutions proposed by research groups are based on mass spectrometry or on nanometric electro-chemical sensors (https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsnano.0c05657). In both cases, the idea is to simultaneously detect a plurality of volatile organic compounds whose nature and concentrations are specific to a given viral infection. In addition to the fact that these techniques must be coupled with elaborate algorithms to discriminate pathologies and increase the specificity of these tests, mass spectrometry remains an expensive technique that is difficult to miniaturize.
C’est pourquoi l’idée d’une détection directe de composés cibles dans l’air expiré est particulièrement avantageuse. En effet, de nombreux composés se retrouvent dans les aérosols générés lors d’une expiration, c’est-à-dire des composés solides ou liquides en suspension dans l’air expiré. C’est le cas par exemple de composés solides tels que les cannabinoïdes que l’on retrouve dans l’haleine de consommateurs de cannabis, ou encore de virus piégés dans des micro-gouttelettes. Des chercheurs de l’Université du Nebraska ont récemment publié une étude qui montre que le coronavirus SarS-Cov-2 a été retrouvé dans des microgouttelettes de moins de 5µm expirées dans l’air ambiant par des patients atteints par le COVID-9 (https://doi.org/10.1038/s41598-020-69286-3).This is why the idea of direct detection of target compounds in exhaled air is particularly advantageous. Indeed, many compounds are found in the aerosols generated during exhalation, i.e. solid or liquid compounds suspended in the exhaled air. This is the case, for example, of solid compounds such as cannabinoids found in the breath of cannabis users, or of viruses trapped in micro-droplets. Researchers from the University of Nebraska recently published a study which shows that the SarS-Cov-2 coronavirus was found in microdroplets of less than 5µm exhaled in the ambient air by patients with COVID-9 (https ://doi.org/10.1038/s41598-020-69286-3).
Enfin, plusieurs équipes de recherche ont montré qu’il existe des anticorps de synthèse dotés d’une très grande affinité pour certains virus tels que le SarS-Cov-2 et capables de bloquer l’infection des cellules pulmonaires par le virus (https://doi.org/10.1101/2020.08.24.264077).Finally, several research teams have shown that there are synthetic antibodies with a very high affinity for certain viruses such as SarS-Cov-2 and capable of blocking the infection of lung cells by the virus (https: //doi.org/10.1101/2020.08.24.264077).
La présente invention vise à résoudre l’ensemble des inconvénients connus dans l’état de l’art en proposant un système optique capable d’être intégré dans un dispositif de test qui puisse être à la fois rapide, spécifique aux composés visés, fiable, compact, simple d’utilisation, basé sur des prélèvements non invasifs, et peu coûteux.The present invention aims to solve all the drawbacks known in the state of the art by proposing an optical system capable of being integrated into a test device which can be both rapid, specific to the compounds targeted, reliable, compact, easy to use, based on non-invasive sampling, and inexpensive.
Présentation de l’invention.Presentation of the invention.
La solution proposée par l’invention est un système optique de détection d’au moins un composé cible présent dans un aérosol exhalé par un fluide d’haleine, comportant :
(a) un substrat amovible comprenant deux faces opposées appelées face inférieure et face supérieure, le fluide d’haleine étant exhalé sur tout ou partie dudit substrat,
(b) un émetteur d’un rayonnement optique dirigé vers la face supérieure dudit substrat,
(c) un détecteur de tout ou partie du rayonnement optique émis par l’émetteur,The solution proposed by the invention is an optical system for detecting at least one target compound present in an aerosol exhaled by a breath fluid, comprising:
(a) a removable substrate comprising two opposite faces called the lower face and the upper face, the breath fluid being exhaled over all or part of the said substrate,
(b) an emitter of optical radiation directed towards the upper face of said substrate,
(c) a detector of all or part of the optical radiation emitted by the transmitter,
Ledit système est remarquable en ce que tout ou partie du substrat est fonctionnalisé par une molécule ayant une affinité chimique spécifique au(x) composé(s) cible(s) de sorte que l’intensité du rayonnement optique détecté soit sensiblement différente en présence ou en l’absence du(es)dit(s) composé(s) cible(s).Said system is remarkable in that all or part of the substrate is functionalized by a molecule having a specific chemical affinity to the target compound(s) so that the intensity of the detected optical radiation is substantially different in the presence or in the absence of said target compound(s).
Le système objet de la présente invention permet de réaliser un test de détection du composé cible dans un fluide d’haleine via une succession d’étapes consistant à :
(a) mesurer l’intensité du signal optique ayant interagi avec le substrat fonctionnalisé par une molécule : il s’agit de la mesure de référence,
(b) mettre en contact tout ou partie du substrat fonctionnalisé avec le gaz exhalé par le fluide d’haleine de manière à adsorber le composé cible s’il est présent dans le gaz exhalé,
(c) mesurer l’intensité du signal optique sur tout ou partie du substrat fonctionnalisé ayant interagi avec le fluide d’haleine : il s’agit de la mesure finale,
(d) comparer les deux intensités mesurées lors de la mesure de référence et la mesure finale afin d’évaluer si le composé cible est présent ou non.The system that is the subject of the present invention makes it possible to carry out a test for detecting the target compound in a breath fluid via a succession of steps consisting of:
(a) measure the intensity of the optical signal having interacted with the substrate functionalized by a molecule: this is the reference measurement,
(b) bringing all or part of the functionalized substrate into contact with the gas exhaled by the breath fluid so as to adsorb the target compound if it is present in the exhaled gas,
(c) measuring the intensity of the optical signal on all or part of the functionalized substrate having interacted with the breath fluid: this is the final measurement,
(d) comparing the two intensities measured during the reference measurement and the final measurement in order to evaluate whether the target compound is present or not.
L’objectif est donc de piéger le composé cible en l’adsorbant sur la molécule servant à fonctionnaliser le substrat, puis d’enregistrer sur le détecteur la variation de l’intensité du signal optique sur une plage de longueurs d’ondes caractéristique de la présence du composé cible sur le substrat. Cette plage de longueurs d’ondes peut être la signature optique directe du composé cible, la variation d’intensité du signal étant due à l’absorption dudit composé à ces longueurs d’ondes. Alternativement, il peut s’agir de la modification de la signature optique de la molécule en présence du composé cible. C’est le cas par exemple si la molécule possède un fluorophore actif en présence du composé cible et inactif dans le cas contraire. Le changement de structure ou de nature chimique de ladite molécule induite par le composé cible adsorbé entraîne alors une modification de l’intensité de fluorescence.The objective is therefore to trap the target compound by adsorbing it on the molecule used to functionalize the substrate, then to record on the detector the variation in the intensity of the optical signal over a range of wavelengths characteristic of the presence of the target compound on the substrate. This range of wavelengths can be the direct optical signature of the target compound, the variation in signal intensity being due to the absorption of said compound at these wavelengths. Alternatively, it may be the modification of the optical signature of the molecule in the presence of the target compound. This is the case, for example, if the molecule has an active fluorophore in the presence of the target compound and inactive in the opposite case. The change in structure or chemical nature of said molecule induced by the adsorbed target compound then leads to a change in fluorescence intensity.
La plage de longueurs d’ondes visée est préférentiellement étroite, c’est-à-dire d’une largeur de moins de 1 µm, pour que la réponse soit spécifique au composé cible. Plus la bande est étroite et plus la réponse est spécifique. Il peut s’agir aussi bien de rayonnements situés dans l’ultra-violet, le visible, ou encore dans le proche ou moyen infrarouge.The target wavelength range is preferentially narrow, i.e. with a width of less than 1 µm, so that the response is specific to the target compound. The narrower the band, the more specific the response. It can also be radiation located in the ultraviolet, the visible, or even in the near or medium infrared.
Le substrat est le support physique de la molécule ayant une affinité pour le composé cible. La molécule est préférentiellement immobilisée sur l’une des faces externes ou à l’intérieur du substrat s’il présente des cavités. Cette étape d’immobilisation, encore appelée fonctionnalisation du substrat, consiste à déposer lesdites molécules soit en phase liquide, soit en phase vapeur ou gaz, et sur une ou plusieurs surfaces du substrat. À la fin du procédé de fonctionnalisation, la molécule se retrouve à la surface du substrat. Les interactions entre le substrat et ladite molécule peuvent être fortes dans le cas de la formation de liaisons covalentes ou ioniques, ou faibles dans le cas de liaisons hydrogène ou de Van der Waals. Il peut être avantageux de préparer la surface à fonctionnaliser par un traitement chimique ou physique visant à faciliter l’immobilisation de la molécule visée sur le substrat.The substrate is the physical support of the molecule having an affinity for the target compound. The molecule is preferentially immobilized on one of the external faces or inside the substrate if it has cavities. This immobilization step, also called functionalization of the substrate, consists in depositing said molecules either in the liquid phase, or in the vapor or gas phase, and on one or more surfaces of the substrate. At the end of the functionalization process, the molecule is found on the surface of the substrate. The interactions between the substrate and said molecule can be strong in the case of the formation of covalent or ionic bonds, or weak in the case of hydrogen or Van der Waals bonds. It may be advantageous to prepare the surface to be functionalized by a chemical or physical treatment aimed at facilitating the immobilization of the target molecule on the substrate.
Une alternative plus complexe à mettre en œuvre est d’encapsuler à l’intérieur du substrat, par exemple entre deux lamelles de verre, une matrice liquide contenant lesdites molécules. Cela peut être avantageux si les molécules ne sont stables qu’en solution, et si les procédés susmentionnés dégradent la structure de la molécule.A more complex alternative to implement is to encapsulate inside the substrate, for example between two glass slides, a liquid matrix containing said molecules. This can be advantageous if the molecules are only stable in solution, and if the aforementioned processes degrade the structure of the molecule.
Ce substrat est amovible, ce qui signifie qu’il peut être aisément retiré du système au cours du test de détection, par exemple entre l’étape de mesure de référence et l’étape de mesure finale, ou bien en fin de test, par exemple pour recycler ledit substrat.This substrate is removable, which means that it can be easily removed from the system during the detection test, for example between the reference measurement step and the final measurement step, or at the end of the test, by example to recycle said substrate.
Enfin, le substrat peut être soit transparent, soit réfléchissant aux longueurs d’ondes d’intérêt. Il peut être rigide ou flexible et présenter de multiples formes géométriques. Les positions respectives de l’émetteur, du substrat et du détecteur dépendent à la fois des caractéristiques optiques et géométriques du dit substrat.Finally, the substrate can be either transparent or reflective at the wavelengths of interest. It can be rigid or flexible and have multiple geometric shapes. The respective positions of the emitter, the substrate and the detector depend on both the optical and geometric characteristics of said substrate.
D’autres caractéristiques avantageuses de l’invention apparaîtrons dans la description. Chacune de ces caractéristiques peut être considérée seule ou en combinaison avec les caractéristiques remarquables définies ci-dessus. Chacune de ces caractéristiques contribue, le cas échéant, à la résolution de problèmes techniques spécifiques définis plus avant dans la description et auxquels ne participent pas nécessairement les caractéristiques remarquables définies ci-dessus. Ces dernières peuvent faire l’objet, le cas échéant, d’une ou plusieurs demandes de brevet divisionnaires.Other advantageous characteristics of the invention will appear in the description. Each of these characteristics can be considered alone or in combination with the remarkable characteristics defined above. Each of these characteristics contributes, where appropriate, to the resolution of specific technical problems defined further on in the description and to which the remarkable characteristics defined above do not necessarily participate. The latter may be the subject, where appropriate, of one or more divisional patent applications.
Breve description des figures.Brief description of figures.
D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description d’un mode de réalisation préféré qui va suivre, en référence aux dessins annexés, réalisés à titre d’exemples indicatifs et non limitatifs et sur lesquels :
Description des modes de réalisation.Description of embodiments.
Le composé cible est avantageusement un virus, c’est-à-dire un ou plusieurs acide(s) nucléique(s) englobé(s) dans une capside de protéines, de taille comprise entre 10 nm et 300 nm. L’ensemble des protéines constitutives du virus sont formées d’un grand nombre d’acides aminés liés entre eux par une liaison chimique covalente appelée liaison peptidique. La vibration des groupements amides de la liaison peptidique produit une absorption du rayonnement infrarouge dans 3 bandes spectrales, dont 2 bandes d’absorption intenses entre 5,9 µm et 6,7 µm et une bande large entre 7,1 µm et 8,3 µm. Cette absorption est une signature des protéines, c’est pourquoi il est avantageux de détecter la variation d’intensité du rayonnement (en présence ou en l’absence de virus) sur l’une de ces deux plages de longueurs d’ondes.The target compound is advantageously a virus, that is to say one or more nucleic acid(s) enclosed in a protein capsid, of size between 10 nm and 300 nm. All of the proteins that make up the virus are made up of a large number of amino acids linked together by a covalent chemical bond called a peptide bond. The vibration of the amide groups of the peptide bond produces an absorption of infrared radiation in 3 spectral bands, including 2 intense absorption bands between 5.9 µm and 6.7 µm and a broad band between 7.1 µm and 8.3 µm. This absorption is a signature of the proteins, which is why it is advantageous to detect the variation in intensity of the radiation (in the presence or in the absence of virus) on one of these two wavelength ranges.
L’émetteur, peut émettre dans l’infrarouge sur un large spectre par effet joule, typiquement entre 2 µm et 15 µm. L’émetteur peut par exemple consister en un corps noir de type MEMS. Dans ce cas, le système optique peut intégrer, sur le trajet optique situé entre l’émetteur et le détecteur, un filtre optique passe-bande étroit (non représenté) centré entre 6,0 µm et 8,2 µm, et préférentiellement centré à 6.1 µm ou à 6,5 µm. Le détecteur en lui-même peut être un détecteur pyro-électrique, un micro-bolomètre ou une thermopile ou encore un photodétecteur.The transmitter can emit in the infrared over a wide spectrum by Joule effect, typically between 2 µm and 15 µm. The emitter can for example consist of a black body of the MEMS type. In this case, the optical system can integrate, on the optical path located between the emitter and the detector, a narrow band-pass optical filter (not shown) centered between 6.0 μm and 8.2 μm, and preferably centered at 6.1 µm or 6.5 µm. The detector itself can be a pyroelectric detector, a micro-bolometer or a thermopile or even a photodetector.
Alternativement, l’émetteur peut être conçu de sorte qu’il émette sur une bande étroite de longueurs d’ondes. Il peut s’agir notamment d’émetteurs photoniques tels que des lasers à cascade quantique, des LEDs ou encore de micro-sources MEMS nanostructurées qui émettent préférentiellement à la longueur d’onde de résonance optique des nanostructures. L’intérêt est alors d’éviter les pertes énergétiques liées à l’émission de la partie du spectre non utile à la détection, tout en évitant l’intégration d’un filtre optique dans le système.Alternatively, the transmitter can be designed so that it transmits over a narrow band of wavelengths. These may include photonic emitters such as quantum cascade lasers, LEDs or even nanostructured MEMS micro-sources which preferentially emit at the optical resonance wavelength of the nanostructures. The interest is then to avoid energy losses related to the emission of the part of the spectrum not useful for detection, while avoiding the integration of an optical filter in the system.
Par ailleurs, le substrat est fonctionnalisé avec une molécule ayant une affinité chimique spécifique au virus que l’on souhaite détecter. Cette molécule peut-être une protéine de synthèse dotée d’un ou plusieurs sites de reconnaissance spécifiques audit virus, de sorte que ledit virus puisse s’adsorber sur le substrat fonctionnalisé. Le mécanisme de reconnaissance chimique impliqué est alors similaire à celui utilisé dans l’organisme pour la reconnaissance anticorps-antigène. La désorption du composé cible, nécessaire pour recycler les substrats après qu’un test virologique ait eu lieu, peut se faire en chauffant le substrat à des températures supérieures à 50°C, ou en utilisant des solutions acides ou basiques. Dans les deux cas, le mécanisme consiste à rompre les liaisons entre le composé cible et la molécule servant à fonctionnaliser le substrat.In addition, the substrate is functionalized with a molecule having a chemical affinity specific to the virus that one wishes to detect. This molecule may be a synthetic protein endowed with one or more recognition sites specific to said virus, so that said virus can be adsorbed on the functionalized substrate. The chemical recognition mechanism involved is then similar to that used in the body for antibody-antigen recognition. The desorption of the target compound, necessary to recycle the substrates after a virological test has taken place, can be done by heating the substrate to temperatures above 50°C, or by using acidic or basic solutions. In both cases, the mechanism consists in breaking the bonds between the target compound and the molecule serving to functionalize the substrate.
Selon une variante de réalisation, le système peut également embarquer un dispositif de chauffage du substrat pour pouvoir désorber le composé cible sans endommager la structure chimique des molécules. Cela permet de recycler le substrat fonctionnalisé ou d’éviter une accumulation d’humidité pouvant interférer sur la mesure optique.According to a variant embodiment, the system can also embed a device for heating the substrate in order to be able to desorb the target compound without damaging the chemical structure of the molecules. This makes it possible to recycle the functionalized substrate or to avoid an accumulation of humidity that could interfere with the optical measurement.
Alternativement, le substrat peut contenir en son sein une résistance chauffante placée de manière à ce que la partie fonctionnalisée du substrat puisse être chauffée. Il peut s’agir par exemple d’un filament métallique résistif qui s’échauffe par effet Joule. Cette variante augmente évidemment le coût du substrat et n’a, par conséquent, d’intérêt économique que si l’on souhaite recycler le substrat fonctionnalisé.Alternatively, the substrate may contain within it a heating resistor placed so that the functionalized part of the substrate can be heated. It may be, for example, a resistive metallic filament which heats up by the Joule effect. This variant obviously increases the cost of the substrate and therefore only has economic interest if it is desired to recycle the functionalized substrate.
Le système optique objet de l’invention peut être intégré dans un appareil de détection de composé(s) cible(s) dans un aérosol exhalé par un fluide d’haleine. L’utilisateur doit alors expirer de l’air sur tout ou partie du substrat fonctionnalisé, typiquement pendant 3 secondes à 30 secondes et à une distance de 1 cm à 15 cm dudit substrat. Cette opération peut se faire via un conduit (non représenté) permettant de guider l’aérosol expiré par l’utilisateur depuis sa bouche vers la surface fonctionnalisée du substrat. Le système peut intégrer une mesure du débit d’expiration, via un capteur de pression par exemple, pour calculer le volume d’air expiré et indiquer à l’opérateur que le test est terminé. Si le volume est insuffisant pour garantir la fiabilité du test, alors il peut lui être demandé de procéder de nouveau à une opération d’expiration.The optical system that is the subject of the invention can be integrated into an apparatus for detecting target compound(s) in an aerosol exhaled by a breath fluid. The user must then exhale air on all or part of the functionalized substrate, typically for 3 seconds to 30 seconds and at a distance of 1 cm to 15 cm from said substrate. This operation can be done via a duct (not shown) allowing the aerosol exhaled by the user to be guided from his mouth towards the functionalized surface of the substrate. The system can integrate an exhalation flow measurement, via a pressure sensor for example, to calculate the volume of exhaled air and indicate to the operator that the test is complete. If the volume is insufficient to guarantee the reliability of the test, then he may be asked to perform an expiration operation again.
Il peut s’agir d’un appareil de test médical pour détecter une pathologie virale dans un fluide d’haleine.It can be a medical test device to detect viral pathology in breath fluid.
Une autre application possible concerne la détection de drogues dans un fluide d’haleine, par exemple avec des composés cibles de la famille des cannabinoïdes. Dans ce cas précis, les molécules d’affinité peuvent alors être des mimes de synthèse des récepteurs CB1 et CB2 sur lesquels les cannabinoïdes se fixent dans l’organisme.Another possible application concerns the detection of drugs in a breath fluid, for example with target compounds of the cannabinoid family. In this specific case, the affinity molecules can then be synthetic mimics of the CB1 and CB2 receptors on which the cannabinoids bind in the body.
Figures 3 - Dans un troisième mode de réalisation, le substrat 10 doit être transparent (
Lesdits collecteurs 6 et 7 peuvent être remplacés respectivement par des lentilles divergentes et convergentes que l’homme du métier saurait placer pour obtenir un effet comparable.Said collectors 6 and 7 can be replaced respectively by diverging and converging lenses that a person skilled in the art would be able to place to obtain a comparable effect.
L’agencement des différents éléments et/ou moyens et/ou étapes de l’invention, dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, ne doit pas être compris comme exigeant un tel agencement dans toutes les implémentations. D’autres variantes peuvent être prévues. En outre, une ou plusieurs caractéristiques exposées seulement dans un mode de réalisation peuvent être combinées avec une ou plusieurs autres caractéristiques exposées seulement dans un autre mode de réalisation. De même, une ou plusieurs caractéristiques exposées seulement dans un mode de réalisation peuvent être généralisées aux autres modes de réalisation, même si ce ou ces caractéristiques sont décrites seulement en combinaison avec d’autres caractéristiques.
:The arrangement of the various elements and/or means and/or steps of the invention, in the embodiments described above, should not be understood as requiring such an arrangement in all implementations. Other variants may be provided. Further, one or more features disclosed only in one embodiment may be combined with one or more other features disclosed only in another embodiment. Likewise, one or more features disclosed only in one embodiment can be generalized to the other embodiments, even if this or these features are described only in combination with other features.
:
Claims (10)
(a) un substrat (1) amovible comprenant deux faces opposées appelées face inférieure (1a) et face supérieure (1b), le fluide d’haleine étant exhalé sur tout ou partie dudit substrat,
(b) un émetteur (5) d’un rayonnement optique dirigé vers la face supérieure (1b) dudit substrat,
(c) un détecteur (4) de tout ou partie du rayonnement optique émis par l’émetteur (5),
et dans lequel tout ou partie du substrat (1) est fonctionnalisé par une molécule ayant une affinité chimique spécifique au(x) composé(s) cible(s) de sorte que l’intensité du rayonnement optique détecté soit sensiblement différente en présence ou en l’absence du(es)dit(s) composé(s) cible(s).Optical system for detecting at least one target compound present in an aerosol exhaled by a breath fluid, comprising:
(a) a removable substrate (1) comprising two opposite faces called lower face (1a) and upper face (1b), the breath fluid being exhaled over all or part of said substrate,
(b) an emitter (5) of optical radiation directed towards the upper face (1b) of said substrate,
(c) a detector (4) of all or part of the optical radiation emitted by the transmitter (5),
and in which all or part of the substrate (1) is functionalized by a molecule having a specific chemical affinity to the target compound(s) so that the intensity of the optical radiation detected is substantially different in the presence or in the absence of said target compound(s).
- le substrat (1) se présente sous la forme d’un tube présentant deux extrémités (3a,3b), l’émetteur (5) et le détecteur (4) étant situés à chacune des deux dites extrémités, ou
- le substrat (1) est plan, l’émetteur (5) et le détecteur (4) étant situés du côté de la face supérieure (1b) fonctionnalisée dudit substrat.System according to claim 4, comprising one of the following characteristics:
- the substrate (1) is in the form of a tube having two ends (3a, 3b), the emitter (5) and the detector (4) being located at each of the two said ends, or
- the substrate (1) is flat, the emitter (5) and the detector (4) being located on the side of the functionalized upper face (1b) of said substrate.
- le matériau constitutif du substrat (1) est transparent,
- la face supérieure (1b) contient une couche réfléchissante (2),
- l’émetteur (5) et le détecteur (4) sont situés du côté de la face inférieure (1a) du substrat (1), c’est-à-dire à l’opposé de la face supérieure (1b) contenant la couche réfléchissante (2),
- la face inférieure (1a) est fonctionnalisée par la molécule ayant une affinité chimique spécifique au(x) composé(s) cible(s), de sorte qu’un rayon émis par l’émetteur (5) traverse deux fois le dioptre formé par la face inférieure (1a) fonctionnalisée, avant et après réflexion sur la couche réfléchissante (2).System according to one of Claims 1 to 3, in which:
- the constituent material of the substrate (1) is transparent,
- the upper face (1b) contains a reflective layer (2),
- the emitter (5) and the detector (4) are located on the side of the lower face (1a) of the substrate (1), that is to say opposite the upper face (1b) containing the reflective layer (2),
- the lower face (1a) is functionalized by the molecule having a specific chemical affinity to the target compound(s), so that a ray emitted by the emitter (5) crosses the diopter formed twice by the lower face (1a) functionalized, before and after reflection on the reflective layer (2).
- le matériau constitutif du substrat (10) est transparent,
- l’émetteur (5) et le détecteur (4) sont situés de part et d’autre du plan dans lequel le substrat (10) est inscrit, à savoir du côté de la face inférieure (1a) pour l’émetteur (5) et du côté de la face supérieure (1b) pour le détecteur (4),
- la face inférieure (1a) et/ou la face supérieure (1b) du substrat (10) sont fonctionnalisées par la molécule ayant une affinité chimique spécifique au(x) composé(s) cible(s).System according to one of Claims 1 to 3, in which:
- the constituent material of the substrate (10) is transparent,
- the emitter (5) and the detector (4) are located on either side of the plane in which the substrate (10) is inscribed, namely on the side of the lower face (1a) for the emitter (5 ) and on the side of the upper face (1b) for the detector (4),
- the lower face (1a) and/or the upper face (1b) of the substrate (10) are functionalized by the molecule having a specific chemical affinity for the target compound(s).
(a) mesurer l’intensité du signal optique ayant interagi avec le substrat (1) fonctionnalisé par une molécule : il s’agit de la mesure de référence,
(b) mettre en contact tout ou partie du substrat fonctionnalisé avec le gaz exhalé par le fluide d’haleine de manière à adsorber le composé cible s’il est présent dans le gaz exhalé,
(c) mesurer l’intensité du signal optique sur tout ou partie du substrat (1) fonctionnalisé ayant interagi avec le fluide d’haleine : il s’agit de la mesure finale,
(d) comparer les deux intensités mesurées lors de la mesure de référence et de la mesure finale afin d’évaluer si le composé cible est présent ou non.A method for carrying out a test for the detection of at least one target compound in a breath fluid by means of a system according to claim 1, comprising the steps of:
(a) measure the intensity of the optical signal having interacted with the substrate (1) functionalized by a molecule: this is the reference measurement,
(b) bringing all or part of the functionalized substrate into contact with the gas exhaled by the breath fluid so as to adsorb the target compound if it is present in the exhaled gas,
(c) measuring the intensity of the optical signal on all or part of the functionalized substrate (1) having interacted with the breath fluid: this is the final measurement,
(d) comparing the two intensities measured during the reference measurement and the final measurement in order to evaluate whether the target compound is present or not.
- subdiviser la face supérieure (1b) du substrat (1) en au moins une première zone (1b’) et une deuxième zone (1b’’),
- fonctionnaliser les deux zones (1b’, 1b’’) par une molécule ayant une affinité chimique spécifique au composé cible, la densité surfacique de ladite molécule sur les deux dites zones étant sensiblement identiques de sorte que le niveau de signal optique de référence de ces deux zones soit le même,
- dans une première phase de test, seule la première zone (1b’) reçoit le fluide d’air exhalé, la deuxième zone (1b’’) étant protégée par un film qui est retiré à la fin du test,
- après la phase de test, positionner le substrat (1) de sorte que le rayonnement émis par l’émetteur (5) n’interagisse qu’avec la deuxième zone (1b’’) avant d’être collecté par le détecteur (4), cette première étape de mesure permettant de réaliser la mesure de référence,
- dans une seconde étape de mesure finale, translater le substrat (1) selon un axe (X), de sorte que le rayonnement émis n’interagisse qu’avec la première zone (1b’).A method according to claim 8, comprising the steps of:
- subdividing the upper face (1b) of the substrate (1) into at least a first zone (1b') and a second zone (1b''),
- functionalizing the two zones (1b', 1b'') with a molecule having a specific chemical affinity for the target compound, the surface density of said molecule on the two said zones being substantially identical so that the reference optical signal level of these two areas are the same,
- in a first test phase, only the first zone (1b') receives the exhaled air fluid, the second zone (1b'') being protected by a film which is removed at the end of the test,
- after the test phase, position the substrate (1) so that the radiation emitted by the emitter (5) only interacts with the second zone (1b'') before being collected by the detector (4 ), this first measurement step making it possible to carry out the reference measurement,
- in a second final measurement step, translating the substrate (1) along an axis (X), so that the radiation emitted only interacts with the first zone (1b').
- réaliser le test de détection sur un composé cible qui est un virus constitué de protéines, lesquelles protéines sont formées d’acides aminés liés entre eux par une liaison peptidique, la vibration des groupements amides de ladite liaison peptidique produisant une absorption du rayonnement infrarouge dans trois bandes spectrales, dont deux bandes d’absorption intenses entre 5,9 µm et 6,7 µm et une bande large entre 7,1 µm et 8,3 µm,
- utiliser un émetteur (5) qui émet dans l’infrarouge sur un spectre par effet joule compris entre 2 µm et 15 µm,
- intégrer, sur le trajet optique situé entre l’émetteur (5) et le détecteur (4), un filtre optique passe-bande étroit centré entre 6,0 µm et 8,2 µm, et préférentiellement centré à 6.1 µm ou à 6,5 µm.Method according to one of Claims 8 or 9, comprising at least one of the following steps:
- carrying out the detection test on a target compound which is a virus consisting of proteins, which proteins are formed of amino acids linked together by a peptide bond, the vibration of the amide groups of said peptide bond producing an absorption of infrared radiation in three spectral bands, including two intense absorption bands between 5.9 µm and 6.7 µm and a broad band between 7.1 µm and 8.3 µm,
- using an emitter (5) which emits in the infrared on a Joule effect spectrum between 2 µm and 15 µm,
- integrating, on the optical path located between the emitter (5) and the detector (4), a narrow band-pass optical filter centered between 6.0 μm and 8.2 μm, and preferably centered at 6.1 μm or 6 .5 µm.
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