FR3118465A1 - method for determining the presence of bacteria in or on an agar component - Google Patents
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Abstract
Procédé de détermination d’une présence de microorganismes dans un composant gélosé (10), le composant gélosé comprenant une gélose, la gélose comportant des nutriments propices au développement de microorganismes, le procédé comportant : a) obtention du composant gélosé, le composant gélosé s’étendant entre une première extrémité (11) et une deuxième extrémité (12), le composant gélosé étant au moins en partie transparent à une longueur d’onde d’illumination ; b) disposition du composant gélosé obtenu lors de a), au contact d’au moins un milieu ambiant (2, 14, 15), le milieu ambiant ayant un indice de réfraction inférieur à l’indice de réfraction de la gélose, de telle sorte que la gélose soit apte à confiner une lumière, à ladite longueur d’onde, entre la première extrémité et la deuxième extrémité ; c) illumination de la première extrémité par une source de lumière (21), et détection, par le photodétecteur (22), d’une lumière émanant de la deuxième extrémité après s’être propagée entre la première extrémité et la deuxième extrémité ; d) répétition de l’étape c) en différents instants ; e) à partir d’une évolution de la lumière détectée en différents instants, détermination d’une présence de microorganismes dans le composant gélosé. Figure 1C.A method of determining the presence of microorganisms in an agar component (10), the agar component comprising an agar, the agar comprising nutrients conducive to the growth of microorganisms, the method comprising: a) obtaining the agar component, the agar component s extending between a first end (11) and a second end (12), the agar component being at least partially transparent to an illumination wavelength; b) arrangement of the agar component obtained during a), in contact with at least one ambient medium (2, 14, 15), the ambient medium having a refractive index lower than the refractive index of the agar, such such that the agar is capable of confining light, at said wavelength, between the first end and the second end; c) illumination of the first end by a light source (21), and detection, by the photodetector (22), of light emanating from the second end after having propagated between the first end and the second end; d) repeating step c) at different times; e) from an evolution of the light detected at different times, determination of the presence of microorganisms in the agar component. Figure 1C.
Description
Le domaine technique de l’invention est la détermination de la présence de bactéries dans une gélose ou à la surface d’une gélose, par des mesures optiques.The technical field of the invention is the determination of the presence of bacteria in an agar or on the surface of an agar, by optical measurements.
ART ANTERIEURPRIOR ART
L'observation de colonies bactériennes par imagerie est une technique connue depuis bien longtemps dans le domaine de la microbiologie, pour effectuer un suivi du développement de de microorganismes ou de cellules. Dans une boîte de Pétri, il est possible de suivre le développement de colonies, par exemple de colonies bactériennes, et de les dénombrer. La forme des colonies donne une information sur le type de microorganisme. En outre, en combinant l'utilisation de différents milieux de culture, permettant ou ne permettant pas le développement de colonies, il est possible d'identifier le type de microorganisme formant des colonies.Observation of bacterial colonies by imaging is a technique that has been known for a long time in the field of microbiology, for monitoring the development of microorganisms or cells. In a Petri dish, it is possible to follow the development of colonies, for example of bacterial colonies, and to count them. The shape of the colonies gives information on the type of microorganism. In addition, by combining the use of different culture media, allowing or not allowing the development of colonies, it is possible to identify the type of microorganism forming colonies.
La caractérisation de microorganismes sur des boîtes de Pétri est encore une méthode de référence, dont l'utilisation est fréquente dans le domaine de la microbiologie, du diagnostic, mais également dans le domaine de l'agroalimentaire ou de la cosmétique. Le principal inconvénient de cette méthode est sa lenteur, puisqu'il faut généralement attendre plusieurs journées pour obtenir un résultat exploitable. Un autre inconvénient est que cette méthode est difficilement automatisable, et requiert des opérateurs humains expérimentés.The characterization of microorganisms on Petri dishes is still a reference method, the use of which is frequent in the field of microbiology, diagnostics, but also in the field of the food industry or cosmetics. The main disadvantage of this method is its slowness, since it usually takes several days to obtain a usable result. Another disadvantage is that this method is difficult to automate, and requires experienced human operators.
Récemment, des méthodes holographiques ont permis le dénombrement et la caractérisation de microorganismes, et constituent des alternatives prometteuses aux techniques existantes, en permettant une meilleure automatisation. La demande de brevet US20200327306 décrit un procédé permettant une détection précoce du développement de bactéries dans une gélose, en particulier une gélose opaque. Il s’agit d’un procédé conférant un large champ d’observation, et pouvant être mis en œuvre à partir d’un dispositif simple et peu onéreux.Recently, holographic methods have allowed the enumeration and characterization of microorganisms, and constitute promising alternatives to existing techniques, allowing better automation. Patent application US20200327306 describes a method allowing early detection of the development of bacteria in an agar, in particular an opaque agar. It is a process giving a wide field of observation, and can be implemented from a simple and inexpensive device.
Les inventeurs proposent une autre approche, adaptée à des géloses présentant un certain niveau de transparence, et permettant également d’effectuer une détermination rapide de la présence de microorganismes dans un échantillon.The inventors propose another approach, suitable for agars having a certain level of transparency, and also making it possible to carry out a rapid determination of the presence of microorganisms in a sample.
Un premier objet de l’invention est un procédé de détermination d’une présence de microorganismes dans un composant gélosé, le composant gélosé étant formé à partir d’une gélose, la gélose comportant des nutriments propices au développement de microorganismes, le procédé comportant :A first object of the invention is a method for determining the presence of microorganisms in an agar component, the agar component being formed from an agar, the agar comprising nutrients conducive to the development of microorganisms, the method comprising:
- a) obtention du composant gélosé, le composant gélosé s’étendant entre une première extrémité et une deuxième extrémité, le composant gélosé étant au moins en partie transparent à une longueur d’onde d’illumination ;a) obtaining the agar component, the agar component extending between a first end and a second end, the agar component being at least partially transparent to an illumination wavelength;
- b) disposition du composant gélosé, obtenu lors de a), au contact d’au moins un milieu ambiant, le milieu ambiant ayant un indice de réfraction inférieur à l’indice de réfraction de la gélose, de telle sorte que le composant gélosé soit apte à confiner une lumière, à la longueur d’onde d’illumination, entre la première extrémité et la deuxième extrémité ;b) arrangement of the agar component, obtained during a), in contact with at least one ambient medium, the ambient medium having a refractive index lower than the refractive index of the agar, such that the agar component is capable of confining light, at the illumination wavelength, between the first end and the second end;
- c) illumination de la première extrémité par une source de lumière, dans la longueur d’onde d’illumination, et détection, par un photodétecteur, d’une lumière émanant de la deuxième extrémité après s’être propagée entre la première extrémité et la deuxième extrémité ;c) illumination of the first end by a light source, in the wavelength of illumination, and detection, by a photodetector, of light emanating from the second end after having propagated between the first end and the second end;
- d) répétition de l’étape c) en différents instants ;d) repeating step c) at different times;
- e) à partir d’une évolution de la lumière détectée en différents instants, détermination d’une présence de microorganismes dans le composant gélosé.e) from an evolution of the light detected at different times, determination of the presence of microorganisms in the agar component.
Par au moins en partie transparent, on entend que la transmittance du composant gélosé est supérieure à 0,1 (10%) entre la première extrémité et la deuxième extrémité.By at least partly transparent, it is meant that the transmittance of the agar component is greater than 0.1 (10%) between the first end and the second end.
Selon un mode de réalisation, l’étape e) peut comporter une mesure d’une diminution d’une quantité de la lumière détectée en différents instants.According to one embodiment, step e) may comprise a measurement of a decrease in a quantity of light detected at different instants.
Selon un mode de réalisation :According to one embodiment:
- la gélose comporte un agent chromogène, apte à induire un changement de couleur de la gélose sous l’effet du développement des microorganismes ;the agar contains a chromogenic agent, capable of inducing a change in color of the agar under the effect of the development of microorganisms;
- l’étape e) comporte une détection d’une variation d’une longueur d’onde de la lumière détectée.step e) comprises a detection of a variation of a wavelength of the detected light.
Selon un mode de réalisation :According to one embodiment:
- au cours de plusieurs étapes c), le milieu ambiant comporte un milieu d’analyse (2) , susceptible de comporter des microorganismes ;during several steps c), the ambient medium includes an analysis medium (2), likely to include microorganisms;
- le procédé comporte, suite à l’étape e), une détermination d’une présence de microorganismes dans le milieu d’analyse. La détermination de la présence de microorganismes dans le milieu peut notamment être effectuée en fonction de l’évolution de la lumière détectée aux différents instants.the method comprises, following step e), a determination of the presence of microorganisms in the analysis medium. The determination of the presence of microorganisms in the medium can in particular be carried out according to the evolution of the light detected at the different instants.
Selon un mode de réalisation :According to one embodiment:
- lors l’étape a), le composant gélosé est formé à partir d’une gélose comportant potentiellement des microorganismes ;during step a), the agar component is formed from an agar potentially containing microorganisms;
- le procédé comporte, suite à l’étape e), une détermination d’une présence de microorganismes dans la gélose. La détermination de la présence de microorganismes dans la gélose peut notamment être effectuée en fonction de l’évolution de la lumière détectée aux différents instants.the method comprises, following step e), a determination of the presence of microorganisms in the agar. The determination of the presence of microorganisms in the agar can in particular be carried out according to the evolution of the light detected at different times.
Selon un mode de réalisation, la première extrémité et la deuxième extrémité sont deux extrémités opposées du composant gélosé, le composant gélosé formant un guide d’onde entre la première extrémité et la deuxième extrémité. Selon un tel mode de réalisation,According to one embodiment, the first end and the second end are two opposite ends of the agar component, the agar component forming a waveguide between the first end and the second end. According to such an embodiment,
- le composant gélosé s’étend selon une direction d’extension entre la première extrémité et la deuxième extrémité ;the agar component extends in a direction of extension between the first end and the second end;
- la distance entre la première extrémité et la deuxième extrémité, selon la direction d’extension, forme une longueur du composant gélosé ;the distance between the first end and the second end, in the direction of extension, forms a length of the agar component;
- perpendiculairement à la direction d’extension, le composant gélosé s’étend selon un diamètre ou une plus grande diagonale inférieure au dixième de la longueur.perpendicular to the direction of extension, the agar component extends along a diameter or greater diagonal less than one tenth of the length.
Selon une possibilité,According to one possibility,
- le milieu ambiant comporte de l’eau ;the surrounding medium contains water;
- tout ou partie d’une périphérie du composant gélosé est mise en contact avec de l’eau.all or part of a periphery of the agar component is brought into contact with water.
Selon un mode de réalisation :According to one embodiment:
- le composant gélosé est disposé sur une gélose auxiliaire ;the agar component is placed on an auxiliary agar;
- une couche d’eau est interposée entre la gélose auxiliaire et le composant gélosé.a layer of water is interposed between the auxiliary agar and the agar component.
La gélose auxiliaire peut comporter des nutriments, de sorte que des nutriments peuvent migrer vers le composant gélosé, à travers la couche d’eau.The helper agar can carry nutrients, so that nutrients can migrate to the agar component, through the water layer.
Selon une possibilité :According to one possibility:
- le guide d’onde comporte plusieurs deuxièmes extrémités ;the waveguide has several second ends;
- le guide d’onde comporte plusieurs branches, chaque branche s’étendant à entre un même tronçon du composant gélosé, et chaque deuxième extrémité respective ;the waveguide comprises several branches, each branch extending between the same section of the agar component, and each respective second end;
- le tronçon s’étend entre la première extrémité et chaque branche ;the section extends between the first end and each branch;
-
au cours de plusieurs étapes c) :
- une première branche est mise en contact avec un premier milieu ;
- une deuxième branche, différente de la première branche, est mise en contact avec un deuxième milieu ;
- a first branch is brought into contact with a first medium;
- a second branch, different from the first branch, is brought into contact with a second medium;
- le procédé comporte, suite à l’étape e), une détermination d’une présence de microorganismes dans le milieu le premier milieu et/ou dans le deuxième milieu.the method comprises, following step e), a determination of the presence of microorganisms in the medium, the first medium and/or in the second medium.
Selon un mode de réalisation,According to one embodiment,
- le composant gélosé s’étend entre un plan de base et au moins une face opposée ;the agar component extends between a base plane and at least one opposing face;
- la première extrémité et la deuxième extrémité sont disposées sur le plan de base ;the first end and the second end are arranged on the base plane;
- le composant gélosé est configuré pour réfléchir une lumière incidente, émise par la source de lumière, et atteignant le plan de base selon un axe d’incidence, en formant, après propagation de la lumière incidente à travers le composant gélosé, une lumière réfléchie, la lumière réfléchie émanant du plan de base selon un axe de réflexion.the agar component is configured to reflect incident light, emitted by the light source, and reaching the base plane along an axis of incidence, forming, after propagation of the incident light through the agar component, a reflected light, the reflected light emanating from the base plane along a reflection axis.
Selon ce mode de réalisation,According to this embodiment,
- lors de plusieurs étapes c), tout ou partie de la face opposée est mise en contact avec un milieu d’analyse, susceptible de comporter des microorganismes ;during several steps c), all or part of the opposite face is brought into contact with an analysis medium, likely to contain microorganisms;
- le procédé comporte, suite à l’étape e), une détermination d’une présence de microorganismes dans le milieu d’analyse.the method comprises, following step e), a determination of the presence of microorganisms in the analysis medium.
La face opposée peut être une face hémisphérique.The opposite face can be a hemispherical face.
La face opposée peut comportee trois faces élémentaires, chaque face élémentaire s’étendant à partir d’un même sommet, les trois faces élémentaires formant un trièdre trirectangle. L’axe de réflexion est alors parallèle à l’axe d’incidence.The opposite face can have three elementary faces, each elementary face extending from the same vertex, the three elementary faces forming a trihedral trihedron. The axis of reflection is then parallel to the axis of incidence.
Un deuxième objet de l’invention est un dispositif, pour déterminer une présence de microorganismes dans un composant gélosé, le dispositif comportant :A second subject of the invention is a device for determining the presence of microorganisms in an agar component, the device comprising:
- un composant gélosé, le composant gélosé s’étendant entre une première extrémité et une deuxième extrémité, le composant gélosé étant au moins en partie transparent à une longueur d’onde d’illumination ;an agar component, the agar component extending between a first end and a second end, the agar component being at least partially transparent to an illumination wavelength;
- le composant gélosé étant configuré pour confiner une lumière, à la longueur d’onde d’illumination, entre la première extrémité et la deuxième extrémité ;the agar component being configured to confine light, at the illumination wavelength, between the first end and the second end;
- une source de lumière, configurée pour illuminer la première extrémité ;a light source, configured to illuminate the first end;
- un photodétecteur, configuré pour détecter une lumière émanant de la deuxième extrémité après s’être propagée entre la première extrémité et la deuxième extrémité ;a photodetector, configured to detect light emanating from the second end after having propagated between the first end and the second end;
- une unité de traitement, programmée pour mettre en œuvre l’étape e) d’un procédé selon le premier objet de l’invention, de façon à déterminer une présence d’un microorganisme dans le composant gélosé.a processing unit, programmed to implement step e) of a method according to the first object of the invention, so as to determine the presence of a microorganism in the agar component.
Le composant gélosé peut présenter les caractéristiques telles que décrites en lien avec le premier objet de l’invention.The agar component may have the characteristics as described in connection with the first object of the invention.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de l'exposé des exemples de réalisation présentés, dans la suite de la description, en lien avec les figures listées ci-dessous.The invention will be better understood on reading the description of the embodiments presented, in the remainder of the description, in connection with the figures listed below.
FIGURESFIGURES
EXPOSE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERSDESCRIPTION OF PARTICULAR EMBODIMENTS
L’invention exploite une variation des propriétés optiques d’un composant gélosé, sous l’effet du développement de microorganismes à la surface de ce dernier ou dans un volume délimité par ce dernier. Le composant gélosé comporte une gélose, comportant des nutriments propices au développement de microorganismes.The invention exploits a variation in the optical properties of an agar component, under the effect of the development of microorganisms on the surface of the latter or in a volume delimited by the latter. The agar component comprises an agar, comprising nutrients conducive to the growth of microorganisms.
Par microorganismes, on entend, à titre non limitatif, des bactéries, des virus, des champignons, des levures ou des microalgues.By microorganisms is meant, without limitation, bacteria, viruses, fungi, yeasts or microalgae.
La gélose peut notamment être formée d’un hydrogel. La gélose peut par exemple comprendre de l’agar-agar, selon une fraction massique comprise entre 0.5% et 10% ou 0.5% et 20%. Selon une possibilité, la gélose est formée par l’adjonction d’un gélifiant, par exemple un gélifiant à froid, à une solution aqueuse. Le gélifiant à froid est hydrosoluble. Il est configuré pour gélifier lorsqu’il est mis au contact de la solution aqueuse, à température ambiante, formant alors un hydrogel. Le gélifiant à froid peut être choisi parmi : polysaccharide hydrosoluble, carboxyméthylcellulose, gomme de guar, gomme arabique, gomme gellane, gomme de xanthane, ou un gélifiant obtenu à partir d’os d’animaux, par exemple porc, bœuf, poulet.The agar can in particular be formed from a hydrogel. The agar can for example comprise agar-agar, according to a mass fraction between 0.5% and 10% or 0.5% and 20%. According to one possibility, the agar is formed by the addition of a gelling agent, for example a cold gelling agent, to an aqueous solution. The cold gelling agent is water-soluble. It is configured to gel when brought into contact with the aqueous solution, at room temperature, thus forming a hydrogel. The cold gelling agent can be chosen from: water-soluble polysaccharide, carboxymethylcellulose, guar gum, gum arabic, gellan gum, xanthan gum, or a gelling agent obtained from animal bones, for example pork, beef, chicken.
Le composant gélosé est au moins en partie transparent, ou considéré comme tel, à au moins une longueur d’onde d’illumination. Par au moins en partie transparent, on entend que la transmittance du composant gélosé, est supérieure à 0.1, et de préférence supérieure à 0.3 ou 0.5. Le terme transmittance désigne un ratio entre une intensité lumineuse transmise par le composant gélosé sur une intensité lumineuse incidente au composant gélosé, à la longueur d’onde d’illumination.The agar component is at least partially transparent, or considered so, to at least one illumination wavelength. By at least partly transparent, it is meant that the transmittance of the agar component is greater than 0.1, and preferably greater than 0.3 or 0.5. The term transmittance designates a ratio between a light intensity transmitted by the agar component to a light intensity incident to the agar component, at the illumination wavelength.
La gélose présente un indice de réfraction, ce dernier étant généralement supérieur à 1.33 (indice de réfraction de l’eau). Un aspect de l’invention est de disposer le composant gélosé au contact d’un milieu ambiant, dont l’indice de réfraction est inférieur à l’indice de réfraction de la gélose. Du fait de la variation d’indice de réfraction à l’interface entre le composant gélosé et le milieu ambiant, le composant gélosé permet un confinement d’une lumière se propageant dans ce dernier.Agar has a refractive index, the latter being generally greater than 1.33 (refractive index of water). One aspect of the invention is to place the agar component in contact with an ambient medium, the refractive index of which is lower than the refractive index of the agar. Due to the variation in refractive index at the interface between the agar component and the ambient medium, the agar component allows confinement of a light propagating in the latter.
Le composant gélosé 10 s’étend entre une première extrémité 11 et une deuxième extrémité 12. Un aspect de l’invention est de déterminer une évolution de la transmittance du composant gélosé, entre la première extrémité 11 et la deuxième extrémité 12, sous l’effet du développement de microorganismes dans le composant gélosé ou au niveau de l’interface entre le composant gélosé et le milieu ambiant. De façon complémentaire ou alternative, un autre aspect de l’invention est de déterminer une évolution temporelle de la longueur d’onde d’une lumière émanant de la deuxième extrémité.The agar component 10 extends between a first end 11 and a second end 12. One aspect of the invention is to determine an evolution of the transmittance of the agar component, between the first end 11 and the second end 12, under the effect of growth of microorganisms in the agar component or at the interface between the agar component and the surrounding environment. In a complementary or alternative way, another aspect of the invention is to determine a temporal evolution of the wavelength of a light emanating from the second end.
On a représenté, sur les figures 1A à 1D, un premier mode de réalisation de l’invention, dans lequel le composant gélosé 10 s’étend selon une direction d’extension D rectiligne. Dans cet exemple, la direction d’extension D est parallèle à un axe longitudinal Y, entre la première extrémité 11 et la deuxième extrémité 12. Le composant gélosé s’étend selon la direction d’extension, entre la première extrémité et la deuxième extrémité. La longueur du composant gélosé, selon la direction d’extension, peut être comprise entre 1 cm et quelques dizaines de cm, par exemple 5 cm. Perpendiculairement à la direction d’extension D, le diamètre ou la plus grande diagonale du composant 10 est de préférence inférieure au dixième de la longueur. Ainsi, le composant gélosé s’étend selon une forme longiligne entre la première extrémité et la deuxième extrémité. Dans l’exemple représenté, le composant gélosé s’étend, parallèlement à l’axe X, et parallèlement à l’axe Z, selon une dimension comprise entre 5 µm et 100 µm.A first embodiment of the invention has been shown in FIGS. 1A to 1D, in which the agar component 10 extends in a rectilinear direction of extension D. In this example, the direction of extension D is parallel to a longitudinal axis Y, between the first end 11 and the second end 12. The agar component extends along the direction of extension, between the first end and the second end . The length of the agar component, depending on the direction of extension, can be between 1 cm and a few tens of cm, for example 5 cm. Perpendicular to the direction of extension D, the diameter or the longest diagonal of the component 10 is preferably less than one tenth of the length. Thus, the agar component extends in an elongated shape between the first end and the second end. In the example shown, the agar component extends, parallel to the X axis, and parallel to the Z axis, along a dimension between 5 µm and 100 µm.
Le composant gélosé 10 est disposé dans un milieu ambiant. Dans cet exemple, le milieu ambiant est formé d’air 14 s’étendant autour du composant gélosé 10, à l’exception d’une partie périphérique du composant 10, au niveau de laquelle le milieu ambiant est une couche d’eau 15. Ainsi, qu’il s’agisse d’air ou d’eau, le milieu ambiant entourant le composant gélosé présente un indice de réfraction inférieur à l’indice de réfraction de la gélose formant le composant gélosé. Le composant gélosé peut alors former un guide de lumière, entre la première extrémité 11 et la deuxième extrémité 12.The agar component 10 is placed in an ambient medium. In this example, the ambient medium is formed of air 14 extending around the agar component 10, with the exception of a peripheral part of the component 10, at the level of which the ambient medium is a layer of water 15. Thus, whether it is air or water, the ambient medium surrounding the agar component has a refractive index lower than the refractive index of the agar forming the agar component. The agar component can then form a light guide, between the first end 11 and the second end 12.
Dans le mode de réalisation représenté, le composant gélosé 10 est disposé en contact indirect avec une gélose auxiliaire 17, la couche d’eau 15 étant interposée entre la gélose auxiliaire 17 et le composant gélosé 10. Le contact est dit indirect du fait de la présence de l’eau à l’interface entre le composant gélosé 10 et la gélose auxiliaire 17. La gélose auxiliaire 17 peut être une gélose identique ou différente de la gélose à partir de laquelle le composant gélosé 10 a été formé. Lorsque la gélose et la gélose auxiliaire sont des hydrogels, la couche d’eau 15 peut se former spontanément entre les deux hydrogels. En effet, le composant gélosé 10 et la gélose auxiliaire 17 sont préparés séparément puis assemblés l’un à l’autre. Par exemple, le composant gélosé 10 est coulé sur la gélose auxiliaire 17 après que la gélose auxiliaire 17 a été solidifiée. Selon une autre possibilité, le composant gélosé 10 et la gélose auxiliaire 17 sont solidifiés séparément puis assemblés. Ainsi, le composant gélosé 10 et la gélose auxiliaire ne sont pas fixés mécaniquement l’un à l’autre. La couche d’eau 15 se forme à l’interface, par capillarité, l’eau diffusant depuis de chacun des hydrogels.In the embodiment shown, the agar component 10 is placed in indirect contact with an auxiliary agar 17, the water layer 15 being interposed between the auxiliary agar 17 and the agar component 10. The contact is said to be indirect because of the presence of water at the interface between agar component 10 and auxiliary agar 17. Auxiliary agar 17 may be the same as or different from the agar from which agar component 10 was formed. When the agar and the auxiliary agar are hydrogels, the water layer 15 can form spontaneously between the two hydrogels. Indeed, the agar component 10 and the auxiliary agar 17 are prepared separately and then assembled together. For example, agar component 10 is cast onto helper agar 17 after helper agar 17 has solidified. Alternatively, agar component 10 and auxiliary agar 17 are solidified separately and then joined together. Thus, the agar component 10 and the auxiliary agar are not mechanically attached to each other. The water layer 15 is formed at the interface, by capillarity, the water diffusing from each of the hydrogels.
La gélose auxiliaire 17 constitue une réserve de nutriments, les nutriments pouvant diffuser, à partir de cette dernière, vers le composant gélosé 10, à travers la couche d’eau 15. La couche d’eau 15 forme ainsi une interface entre le composant gélosé et la gélose auxiliaire 17. On note que l’indice de réfraction de la couche d’eau 15 est plus faible que celui du composant gélosé 10.The auxiliary agar 17 constitutes a reserve of nutrients, the nutrients being able to diffuse, from the latter, towards the agar component 10, through the water layer 15. The water layer 15 thus forms an interface between the agar component and the auxiliary agar 17. It is noted that the refractive index of the water layer 15 is lower than that of the agar component 10.
D’une façon générale, la présence d’une couche d’eau 15 au niveau de tout ou partie de la périphérie du composant gélosé 10 permet également d’éviter un assèchement du composant gélosé au cours de son utilisation.In general, the presence of a layer of water 15 at the level of all or part of the periphery of the agar component 10 also makes it possible to prevent the agar component from drying out during its use.
La
Le dispositif 1 comporte un photodétecteur 22, configuré pour détecter une lumière émanant de la deuxième extrémité 12. Le photodétecteur 22 peut être une photodiode ou un photodétecteur pixelisé, par exemple un capteur d’image de type CMOS ou CCD.Device 1 includes a photodetector 22, configured to detect light emanating from second end 12. Photodetector 22 can be a photodiode or a pixelated photodetector, for example a CMOS or CCD type image sensor.
Sous l’effet de l’illumination de la première extrémité 11 par la source de lumière 21, un faisceau lumineux incident, d’intensité incidente Iin, pénètre dans le composant gélosé 10. Du fait du contraste d’indices de réfraction au niveau de l’interface entre le composant gélosé 10 et le milieu ambiant (eau ou air), la lumière est confinée à l’intérieur du composant gélosé, ce dernier formant un guide d’onde entre la première extrémité 11 et la deuxième extrémité 12. Un faisceau lumineux transmis par le composant gélosé, d’intensité Iout, se propage entre la deuxième extrémité 12 et le photodétecteur 22. Le photodétecteur 22 détecte l’intensité Iou tde la lumière transmise par le composant gélosé 10.Under the effect of the illumination of the first end 11 by the light source 21, an incident light beam, of incident intensity I in , penetrates the agar component 10. Due to the contrast of refractive indices at the level of the interface between the agar component 10 and the ambient medium (water or air), the light is confined inside the agar component, the latter forming a waveguide between the first end 11 and the second end 12. A light beam transmitted by the agar component, of intensity I out , propagates between the second end 12 and the photodetector 22. The photodetector 22 detects the intensity I or t of the light transmitted by the agar component 10.
Le dispositif 1 comporte une unité de traitement 30, reliée au photodétecteur 22, de façon à effectuer les opérations de traitement décrites par la suite, en particulier un suivi de l’intensité transmise ou un suivi d’une longueur d’onde du faisceau lumineux transmis. L’unité de traitement 30 peut notamment comporter un microprocesseur.The device 1 comprises a processing unit 30, connected to the photodetector 22, so as to perform the processing operations described below, in particular a monitoring of the intensity transmitted or a monitoring of a wavelength of the light beam transmitted. The processing unit 30 may in particular comprise a microprocessor.
Le composant gélosé est illuminé à différents instants, de préférence selon une même intensité d’incidente Iin. A chaque instant, la photodétecteur 22 mesure l’intensité Ioutdu faisceau transmis par le composant gélosé. Lorsque des microorganismes se développent dans le composant gélosé, ou à la surface de ce dernier, l’intensité transmise Ioutdiminue, sous l’effet d’une diffusion ou d’une absorption de la lumière par les microorganismes. Ainsi, l’évolution, dans le temps, de l’intensité transmise Iout, permet de déterminer une présence de microorganismes se développant dans le composant gélosé, ou à l’interface entre le composant gélosé et le milieu ambiant.The agar component is illuminated at different instants, preferably according to the same incident intensity I in . At each instant, the photodetector 22 measures the intensity I out of the beam transmitted by the agar component. When microorganisms develop in the agar component, or on the surface of the latter, the transmitted intensity I out decreases, under the effect of diffusion or absorption of light by the microorganisms. Thus, the evolution, over time, of the transmitted intensity I out , makes it possible to determine the presence of microorganisms developing in the agar component, or at the interface between the agar component and the ambient medium.
Le développement de microorganismes peut également engendrer une variation morphologique du composant gélosé 10, par exemple des discontinuités au niveau de l’interface avec le milieu ambiant. Une telle modification de l’état de surface peut également entraîner une diminution progressive de l’intensité transmise Iout.The development of microorganisms can also generate a morphological variation of the agar component 10, for example discontinuities at the level of the interface with the ambient medium. Such a modification of the surface state can also lead to a progressive reduction in the transmitted intensity I out .
Plus les dimensions du composant gélosé, perpendiculairement à la direction d’extension D, sont faibles, meilleure est la sensibilité de la mesure. Par exemple, lorsque que la hauteur (selon Z) et la largeur (selon X) sont comprises entre 5 et 12 µm, le composant gélosé se comporte comme un guide d’onde monomode. Les inventeurs estiment que cette configuration est particulièrement sensible car les microorganismes se développent en surface et cette configuration est plus sensible à l’état de surface.The smaller the dimensions of the agar component, perpendicular to the direction of extension D, the better the sensitivity of the measurement. For example, when the height (along Z) and the width (along X) are between 5 and 12 µm, the agar component behaves like a single-mode waveguide. The inventors consider that this configuration is particularly sensitive because the microorganisms develop on the surface and this configuration is more sensitive to the surface state.
La
Selon une application, la gélose formant le composant gélosé 10 peut avoir fait l’objet d’un ensemencement par des microorganismes. Selon cette modalité, la gélose peut comporter une concentration connue d’un agent inhibiteur du développement de microorganismes. Il peut s’agir d’un agent spécifique à une espèce donnée de microorganismes. L’évolution de l’intensité du faisceau lumineux transmis peut permettre de déterminer une sensibilité des microorganismes à l’égard de l’agent inhibiteur. L’évolution temporelle de l’intensité Ioutdétectée par le photodétecteur 22 est alors représentative de l’aptitude des microorganismes à se développer en présence de l’agent inhibiteur.According to one application, the agar forming the agar component 10 may have been seeded with microorganisms. According to this modality, the agar can comprise a known concentration of an agent which inhibits the development of microorganisms. It may be an agent specific to a given species of microorganisms. The evolution of the intensity of the light beam transmitted can make it possible to determine a sensitivity of the microorganisms with regard to the inhibiting agent. The temporal evolution of the intensity I out detected by the photodetector 22 is then representative of the ability of the microorganisms to develop in the presence of the inhibiting agent.
La
De même que dans la première modalité, la gélose, formant le composant 10, peut comporter une concentration connue d’un agent inhibiteur du développement de microorganismes. Il peut s’agir d’un agent spécifique à une espèce donnée de microorganismes.As in the first modality, the agar, forming component 10, may contain a known concentration of an agent that inhibits the development of microorganisms. It may be an agent specific to a given species of microorganisms.
La
Une possibilité de mise en œuvre est illustrée sur la
La
Les figures 2A et 2B illustrent des configurations selon lesquelles le composant gélosé ne s’étend pas de façon rectiligne entre la première extrémité 11 et la deuxième extrémité 12. La direction d’extension peut être courbe, ou comporte des parties rectilignes et des parties courbes. Elle peut être en forme de spirale, ou en zig-zag, ce type de géométrie permettant d’obtenir de grandes longueurs entre les extrémités 11 et 12.Figures 2A and 2B illustrate configurations in which the agar component does not extend straight between the first end 11 and the second end 12. The direction of extension may be curved, or have straight portions and curved portions. . It can be in the form of a spiral, or a zig-zag, this type of geometry making it possible to obtain long lengths between the ends 11 and 12.
La
La
Selon un tel mode de réalisation, la première extrémité 11 et la deuxième extrémité 12 sont coplanaires et formées sur le plan de base P. De même que décrit dans les modes de réalisation précédents, une source de lumière 21 émet un faisceau lumineux incident d’intensité Iinvers la première extrémité 11. Un photodétecteur 22 détecte un faisceau lumineux transmis, issu de la deuxième extrémité 12. Dans ce mode de réalisation, le faisceau lumineux transmis est un faisceau lumineux réfléchi. Le faisceau lumineux est réfléchi par des réflexions internes successives, sur la face hémisphérique F. Lorsque le composant gélosé comporte des microorganismes, l’intensité Ioutréfléchie par le composant gélosée est atténuée, sous l’effet de la diffusion ou de l’absorption de la lumière se propageant dans le composant gélosé.According to such an embodiment, the first end 11 and the second end 12 are coplanar and formed on the base plane P. As described in the previous embodiments, a light source 21 emits an incident light beam of intensity I in towards the first end 11. A photodetector 22 detects a transmitted light beam coming from the second end 12. In this embodiment, the transmitted light beam is a reflected light beam. The light beam is reflected by successive internal reflections, on the hemispherical face F. When the agar component contains microorganisms, the intensity I out reflected by the agar component is attenuated, under the effect of diffusion or absorption light propagating through the agar component.
Sur la
Sur la
Selon cette variante, lorsque le composant gélosé est disposé dans un milieu ambiant dont l’indice de réfraction est suffisamment inférieur à celui de la gélose, le composant gélosé se comporte comme un réflecteur : lorsqu’un faisceau lumineux incident se propage vers le plan de base P, parallèlement à un axe d’incidence, le composant gélosé forme une onde réfléchie qui se propage, à partir du plan de base P, selon un axe de réflexion parallèle à l’axe d’incidence.According to this variant, when the agar component is placed in an ambient medium whose refractive index is sufficiently lower than that of the agar, the agar component behaves like a reflector: when an incident light beam propagates towards the plane of base P, parallel to an axis of incidence, the agar component forms a reflected wave which propagates, from the base plane P, along an axis of reflection parallel to the axis of incidence.
Le faisceau lumineux transmis est un faisceau lumineux réfléchi. Le faisceau lumineux est réfléchi par des réflexions internes successives, sur les faces F1, F2et F3. Lorsque le composant gélosé comporte des microorganismes, l’intensité Ioutréfléchie par le composant gélosée est atténuée, sous l’effet de la diffusion ou de l’absorption de la lumière se propageant dans le composant.The transmitted light beam is a reflected light beam. The light beam is reflected by successive internal reflections, on the faces F 1 , F 2 and F 3 . When the agar component contains microorganisms, the intensity I out reflected by the agar component is attenuated, under the effect of the diffusion or absorption of the light propagating in the component.
Le réflecteur représenté sur la
Quel que soit le mode de réalisation, le composant gélosé peut comporter un substrat chromogène, configuré pour induire une variation de couleur de la gélose en présence de microorganismes. Le substrat peut par exemple entraîner une variation de couleur sous l’effet du métabolisme des microorganismes. Selon un tel mode de réalisation, le photodétecteur 22 est configuré pour détecter une variation de couleur du faisceau lumineux émanant du composant gélosé 10. Plus la quantité de bactéries présentes dans le composant gélosé, ou à la surface du composant gélosé, est importante, plus le changement de couleur de la lumière est marqué. Ainsi, la détection d’un développement de microorganismes dans le composant, ou à la surface de ce dernier, peut être effectuée par une mesure d’un changement de la longueur d’onde de la lumière émanant du composant gélosé.Whatever the embodiment, the agar component can comprise a chromogenic substrate, configured to induce a variation in color of the agar in the presence of microorganisms. The substrate can for example lead to a variation in color under the effect of the metabolism of microorganisms. According to such an embodiment, the photodetector 22 is configured to detect a color variation of the light beam emanating from the agar component 10. The greater the quantity of bacteria present in the agar component, or on the surface of the agar component, the more the color change of the light is marked. Thus, the detection of a development of microorganisms in the component, or on the surface of the latter, can be carried out by measuring a change in the wavelength of the light emanating from the agar component.
Les substrats de la beta-D-glucuronidase, comme par exemple les dérivés indoxyles du beta-D-glucuronide, forment des substrats chromogéniques précipitant permettent de mettre en évidence spécifiquementEscherichia coli. Les substrats de l’alpha-glucosidase, comme par exemple les dérivés indoxyles du beta-D-glucuronide, permettent de mettre en évidence spécifiquementStaphylococcus aureus.The substrates of beta-D-glucuronidase, such as for example the indoxyl derivatives of beta-D-glucuronide, form chromogenic substrates precipitating making it possible to highlight Escherichia coli specifically. Alpha-glucosidase substrates, such as for example indoxyl derivatives of beta-D-glucuronide, make it possible to specifically highlight Staphylococcus aureus .
Quel que soit le mode de réalisation, un composant gélosé tel que précédemment décrit peut être obtenu par moulage d’une solution liquide à laquelle est ajouté un gélifiant à froid. Le moulage peut être effectué dans un moule métallique, par exemple en aluminium. Alternativement, la solution introduite dans le moule est une gélose chauffée au-delà d’une température de surfusion, par exemple entre 40°C et 60 °C. Outre le moulage, un composant gélosé peut être obtenu par usinage d’une gélose.Whatever the embodiment, an agar component as described above can be obtained by molding a liquid solution to which a cold gelling agent is added. The molding can be carried out in a metal mold, for example aluminum. Alternatively, the solution introduced into the mold is an agar heated above a supercooling temperature, for example between 40°C and 60°C. Besides molding, an agar component can be obtained by machining an agar.
Claims (16)
- a) obtention du composant gélosé, le composant gélosé s’étendant entre une première extrémité (11) et une deuxième extrémité (12), le composant gélosé étant au moins en partie transparent à une longueur d’onde d’illumination ;
- b) disposition du composant gélosé, obtenu lors de a), au contact d’au moins un milieu ambiant (2, 14, 15), le milieu ambiant ayant un indice de réfraction inférieur à l’indice de réfraction de la gélose, de telle sorte que le composant gélosé soit apte à confiner une lumière, à la longueur d’onde d’illumination, entre la première extrémité et la deuxième extrémité ;
- c) illumination de la première extrémité par une source de lumière (21), dans la longueur d’onde d’illumination, et détection, par un photodétecteur (22), d’une lumière émanant de la deuxième extrémité (12) après s’être propagée entre la première extrémité et la deuxième extrémité ;
- d) répétition de l’étape c) en différents instants ;
- e) à partir d’une évolution de la lumière détectée en différents instants, détermination d’une présence de microorganismes dans le composant gélosé.
- a) obtaining the agar component, the agar component extending between a first end (11) and a second end (12), the agar component being at least partially transparent to an illumination wavelength;
- b) arrangement of the agar component, obtained during a), in contact with at least one ambient medium (2, 14, 15), the ambient medium having a refractive index lower than the refractive index of the agar, such that the agar component is capable of confining light, at the illumination wavelength, between the first end and the second end;
- c) illumination of the first end by a light source (21), in the illumination wavelength, and detection, by a photodetector (22), of light emanating from the second end (12) after s be propagated between the first end and the second end;
- d) repeating step c) at different times;
- e) from an evolution of the light detected at different times, determination of the presence of microorganisms in the agar component.
- la gélose comporte un agent chromogène, apte à induire un changement de couleur de la gélose sous l’effet du développement des microorganismes ;
- l’étape e) comporte une mesure d’une variation d’une longueur d’onde de la lumière détectée.
- the agar contains a chromogenic agent, capable of inducing a change in color of the agar under the effect of the development of microorganisms;
- step e) comprises a measurement of a variation of a wavelength of the detected light.
- au cours de plusieurs étapes c), le milieu ambiant comporte un milieu d’analyse (2) , susceptible de comporter des microorganismes ;
- le procédé comporte, suite à l’étape e), une détermination d’une présence de microorganismes dans le milieu d’analyse.
- during several steps c), the ambient medium comprises an analysis medium (2), capable of comprising microorganisms;
- the method comprises, following step e), a determination of the presence of microorganisms in the analysis medium.
- lors l’étape a), le composant gélosé est formé à partir d’une gélose comportant potentiellement des microorganismes ;
- le procédé comporte, suite à l’étape e), une détermination d’une présence de microorganismes dans la gélose.
- during step a), the agar component is formed from an agar potentially comprising microorganisms;
- the method comprises, following step e), a determination of the presence of microorganisms in the agar.
- le composant gélosé s’étend selon une direction d’extension (D) entre la première extrémité et la deuxième extrémité ;
- la distance entre la première extrémité et la deuxième extrémité, selon la direction d’extension, forme une longueur du composant gélosé ;
- perpendiculairement à la direction d’extension, le composant gélosé s’étend selon un diamètre ou une plus grande diagonale inférieure au dixième de la longueur.
- the agar component extends along a direction of extension (D) between the first end and the second end;
- the distance between the first end and the second end, in the direction of extension, forms a length of the agar component;
- perpendicular to the direction of extension, the agar component extends along a diameter or a greater diagonal less than one tenth of the length.
- le milieu ambiant comporte de l’eau (15) ;
- tout ou partie d’une périphérie du composant gélosé est mise en contact avec de l’eau.
- the ambient medium includes water (15);
- all or part of a periphery of the agar component is brought into contact with water.
- le composant gélosé est disposé sur une gélose auxiliaire (17);
- une couche d’eau est interposée entre la gélose auxiliaire (17) et le composant gélosé.
- the agar component is placed on an auxiliary agar (17);
- a layer of water is interposed between the auxiliary agar (17) and the agar component.
- le guide d’onde comporte plusieurs deuxièmes extrémités (121, 122);
- le guide d’onde comporte plusieurs branches (131, 132), chaque branche s’étendant à entre un même tronçon (13) du composant gélosé (10), et chaque deuxième extrémité respective ;
- le tronçon (13) s’étend entre la première extrémité (11) et chaque branche ;
- au cours de plusieurs étapes c) :
- une première branche (131)est mise en contact avec un premier milieu (21) ;
- une deuxième branche (132), différente de la première branche, est mise en contact avec un deuxième milieu (22);
- le procédé comporte, suite à l’étape e), une détermination d’une présence de microorganismes dans le milieu le premier milieu et/ou dans le deuxième milieu.
- the waveguide has several second ends (12 1 , 12 2 );
- the waveguide comprises several branches (13 1 , 13 2 ), each branch extending between the same section (13) of the agar component (10), and each respective second end;
- the section (13) extends between the first end (11) and each branch;
- in several steps c):
- a first branch (13 1 ) is brought into contact with a first medium (2 1 );
- a second branch (13 2 ), different from the first branch, is brought into contact with a second medium (2 2 );
- the method comprises, following step e), a determination of the presence of microorganisms in the medium, the first medium and/or in the second medium.
- le composant gélosé s’étend entre un plan de base (P) et au moins une face opposée (F) ;
- la première extrémité et la deuxième extrémité sont disposées sur le plan de base ;
- le composant gélosé est configuré pour réfléchir une lumière incidente, émise par la source de lumière, et atteignant le plan de base selon un axe d’incidence, en formant, après propagation de la lumière incidente à travers le composant gélosé, une lumière réfléchie, la lumière réfléchie émanant du plan de base selon un axe de réflexion.
- the agar component extends between a base plane (P) and at least one opposite face (F);
- the first end and the second end are arranged on the base plane;
- the agar component is configured to reflect incident light, emitted by the light source, and reaching the base plane along an axis of incidence, forming, after propagation of the incident light through the agar component, a reflected light, the reflected light emanating from the base plane along a reflection axis.
- lors de plusieurs étapes c), tout ou partie de la face opposée est mise en contact avec un milieu d’analyse (2), susceptible de comporter des microorganismes ;
- le procédé comporte, suite à l’étape e), une détermination d’une présence de microorganismes dans le milieu d’analyse.
- during several steps c), all or part of the opposite face is brought into contact with an analysis medium (2), capable of comprising microorganisms;
- the method comprises, following step e), a determination of the presence of microorganisms in the analysis medium.
- un composant gélosé, le composant gélosé s’étendant entre une première extrémité (11) et une deuxième extrémité (12), le composant gélosé étant au moins en partie transparent à une longueur d’onde d’illumination ;
- le composant gélosé étant configuré pour confiner une lumière, à la longueur d’onde d’illumination, entre la première extrémité (11) et la deuxième extrémité (12) ;
- une source de lumière (21), configurée pour illuminer la première extrémité ;
- un photodétecteur (22), configuré pour détecter une lumière émanant de la deuxième extrémité (12) après s’être propagée entre la première extrémité et la deuxième extrémité ;
- une unité de traitement (30), programmée pour mettre en œuvre l’étape e) d’un procédé selon l’une quelconque des revendication précédentes, de façon à déterminer une présence d’un microorganisme dans le composant gélosé.
- an agar component, the agar component extending between a first end (11) and a second end (12), the agar component being at least partially transparent to an illumination wavelength;
- the agar component being configured to confine light, at the illumination wavelength, between the first end (11) and the second end (12);
- a light source (21), configured to illuminate the first end;
- a photodetector (22), configured to detect light emanating from the second end (12) after having propagated between the first end and the second end;
- a processing unit (30), programmed to implement step e) of a method according to any one of the preceding claims, so as to determine the presence of a microorganism in the agar component.
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