FR3120127A1 - Procede et dispositif d’analyse d’un liquide susceptible de contenir un analyte - Google Patents

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Abstract

L’invention porte sur un procédé et un dispositif d’analyse d’un liquide susceptible de contenir un analyte. Le procédé d’analyse comprend une étape d’acquisition d’une image numérique d’une surface d’analyse pendant une période d’exposition, à l’aide d’un dispositif de prise de vue présentant un axe optique dirigé vers la surface d’analyse, l’image numérique présentant une variation spatiale d’intensité conforme à un motif de détection lorsque l’analyte est présent dans l’échantillon. Il comprend également une étape de traitement de l’image numérique pour y repérer la variation spatiale d’intensité. Selon l’invention, pendant une partie au moins de la période d’exposition, le support d’analyse est disposé dans un champ magnétique dit « d’illumination » produit par une source magnétique d’illumination. Le champ magnétique d’illumination est parallèle à l’axe optique du dispositif de prise de vue sur une partie au moins de la surface d’analyse. Figure à publier avec l’abrégé : 11

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF D’ANALYSE D’UN LIQUIDE SUSCEPTIBLE DE CONTENIR UN ANALYTE
DOMAINE DE L’INVENTION
Le domaine technique de l'invention est celui de l’analyse biologique en vue de détecter la présence et/ou la concentration d’un analyte dans un échantillon de liquide, notamment un liquide biologique. L’invention concerne plus particulièrement un procédé de détection de la présence et/ou de la concentration (et plus succinctement « l’analyse ») d’un analyte dans un échantillon de liquide biologique. Ce procédé peut être mis en œuvre dans un dispositif portable d'analyse immunologique du type « Point of Care », c’est-à-dire permettant de réaliser et d’interpréter un test sur place pour prendre une décision clinique immédiate, au chevet du patient plutôt que dans un laboratoire central. Le dispositif réalise l’analyse sur un échantillon recueilli sur un support d’analyse, tel qu’une cartouche micro fluidique.
ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
On connaît du document EP3447492 un procédé de capture et de détection d’une espèce, souvent désignée « analyte », dans un échantillon d’un liquide, notamment un liquide biologique. Les principes de capture et de détection de motifs mis en œuvre par ce procédé sont également exposés dans l’article de Fratzl et al « Magnetophoretic induced convective capture of highly diffusive superparamagnetic nanoparticles”, Soft Matter, 14. 10.1039/C7SM02324C. Selon ce procédé, on mélange l’échantillon avec des particules magnétiques de tailles nanométriques ou plus généralement sub-micrométriques respectivement couplées à des éléments de capture aptes à se lier à l’espèce dont on souhaite détecter ou quantifier la présence. L’espèce à détecter, l’analyte, peut être un antigène et l’élément un anticorps, mais la configuration inverse est également possible.
On introduit également dans l’échantillon des éléments de détection, par exemple un anticorps ou un antigène de détection portant un marqueur photoluminescent, par exemple fluorescent.
A l’issue de cette étape, on forme ainsi dans la solution des complexes formés de l’élément de capture, de l’analyte, et de l’élément de détection qui sont ensuite immobilisés sur un support comprenant des micro sources magnétiques ordonnées selon un motif spatial déterminé. Le motif est défini par des zones de champ magnétique fort et des zones de champ magnétique faible induisant des gradients de champ magnétique importants. Les complexes entrainés par les particules magnétiques ont tendance à s’agglomérer sur le support au niveau des zones où la norme du champ magnétique est maximale. Les marqueurs photoluminescents (et notamment fluorescents) peuvent rendre apparent le motif spatial déterminé, ce qui signe la présence de l’analyte dans la solution. L’intensité moyenne (spatialement) de ce motif lumineux est usuellement désignée « signal spécifique ».
Dans la plupart des cas, et particulièrement lorsque l’analyte est absent de l’échantillon ou lorsque sa quantité est limitée dans l’échantillon, les éléments de détection non liés portant les marqueurs photoluminescents restent dispersés en suspension dans la solution. Ils contribuent à former un fond lumineux relativement homogène. L’intensité moyenne (spatialement) de ce fond lumineux forme un signal appelé « signal du surnageant ». Outre les marqueurs photoluminescents non liés, ce fond lumineux est également constitué par l’intensité lumineuse émise par toutes les matières photoluminescentes de l’échantillon. Les éléments de capture non liés à l’analyte et à l’élément de détection sont également immobilisés sur le support, mais ne portant pas de marqueurs, ils ne contribuent pas au motif lumineux ou au fond lumineux.
L’ordonnancement spatial dans le plan du support des micro sources de champ magnétique et l’intensité lumineuse des motifs rendus apparents par les marqueurs photoluminescents permettent de réaliser une détection et une quantification de l’analyte dans l’échantillon sans lavage, c’est-à-dire sans éliminer la solution liquide après avoir immobilisé les complexes à la surface du support, ce qui est particulièrement avantageux. Pour permettre cette détection, on illumine l’échantillon et la surface du support pour permettre la détection des marqueurs photoluminescents et on procède à l’acquisition d’une image numérique. Cette image numérique présente donc une intensité spatialement variable (dans le plan de l’image) selon l’intensité du champ magnétique produit par le support. L’image est traitée pour y repérer cette variation spatiale, et pour déterminer le signal spécifique et le signal du surnageant, et le rapport signal spécifique/signal du surnageant permet de conclure à la présence de l’analyte dans l’échantillon voire d’en estimer la concentration.
La simplicité de cette approche, et notamment l’absence d’étape de lavage, permet son intégration dans un dispositif d’analyse immunologique autonome, portable ou transportable « au chevet du patient », sur le terrain et sans pompe ni valve, alors que traditionnellement ce type d’analyse est conduit dans un laboratoire central.
On cherche généralement à abaisser le plus possible la limite de détection de l’analyte dans l’échantillon. Ceci entraine à traiter des images de faible contraste, et les traitements doivent montrer une très grande sensibilité (pour éviter les faux négatifs, c’est-à-dire conclure en l’absence de l’analyte dans l’échantillon alors qu’il était bien présent en faible concentration) et une grande spécificité (pour éviter les faux positifs, c’est-à-dire détecter la présence de l’analyte dans l’échantillon alors que ce n’est pas le cas). D’une manière générale et pour une concentration donnée d’analyte dans l’échantillon, on cherche à former des images ayant un fort contraste, c’est à dire présentant une variation spatiale d’intensité de forte amplitude, afin de rendre l’analyse plus fiable.
OBJET DE L’INVENTION
Un but de l’invention est de proposer une solution au moins partielle à ce problème de fiabilité. Plus précisément, un but de l’invention est de fournir un procédé d’analyse et un dispositif d’analyse apte à produire une image numérique de la surface du support présentant, pour une concentration d’analyte dans l’échantillon donnée, un contraste amélioré vis-à-vis des images élaborées selon l’état de la technique.
BREVE DESCRIPTION DE L’INVENTION
En vue de la réalisation de ce but, l’objet de l’invention propose un procédé d’analyse d’un liquide susceptible de contenir un analyte, un échantillon du liquide étant disposé sur une surface d’analyse d’un support d’analyse comportant une face arrière opposée à la surface d’analyse, la surface d’analyse présentant une pluralité de zones d’attraction arrangées selon un motif de détection. L’échantillon comporte des complexes magnétiques comportant l’analyte et un marqueur photoluminescent immobilisés au niveau des zones d’attraction, et/ou des marqueurs photoluminescents surnageant. Le procédé d’analyse comprend une étape d’acquisition d’une image numérique de la surface d’analyse pendant une période d’exposition, à l’aide d’un dispositif de prise de vue présentant un axe optique dirigé vers la surface d’analyse, l’image numérique présentant une variation spatiale d’intensité conforme au motif de détection lorsque l’analyte est présent dans l’échantillon. Il comprend également une étape de traitement de l’image numérique pour y repérer la variation spatiale d’intensité.
Le procédé est remarquable en ce que, pendant une partie au moins de la période d’exposition, le support d’analyse est disposé dans un champ magnétique dit « d’illumination » produit par une source magnétique d’illumination, le champ magnétique d’illumination étant parallèle à l’axe optique sur une partie au moins de la surface d’analyse
Selon d’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l’invention, prises seules ou selon toute combinaison techniquement réalisable :
  • la source magnétique d’illumination est opérable pour disposer le support d’analyse dans le champ magnétique d’illumination ;
  • le procédé d’analyse comprend une étape de déplacement de la source magnétique d’illumination relativement au support d’analyse pour sélectivement disposer le support d’analyse dans et hors du champ magnétique d’illumination ;
  • le déplacement de la source magnétique d’illumination relativement au support d’analyse est contrôlé pour ne pas changer la direction ni inverser l’orientation du champ au niveau de la surface d’analyse au cours de ce déplacement ;
  • l’étape d’acquisition comprend une pluralité de périodes d’exposition pour établir, respectivement, une pluralité d’images numériques, et le procédé comprend, entre deux périodes d’exposition, une étape de positionnement au cours de laquelle la position relative de la source magnétique d’illumination vis-à-vis du support d’analyse est modifiée ;
  • le procédé d’analyse comprend, avant l’étape d’acquisition, une étape d’attraction des complexes magnétiques éventuellement présents dans l’échantillon pour les immobiliser au niveau des zones d’attraction ;
  • l’étape d’attraction comprend l’exposition du support d’analyse à un champ magnétique d’attraction fourni par la source magnétique d’illumination ;
  • l’étape d’attraction comprend l’exposition du support d’analyse à un champ magnétique d’attraction produit par une source magnétique d’attraction, distincte de la source magnétique d’illumination ;
  • le champ magnétique d’attraction et le champ magnétique d’illumination présentent les mêmes direction et orientation au niveau de la surface d’analyse.
  • le support d’analyse comprend une couche magnétique définissant au moins en partie les zones d’attraction et un film amagnétique superficiel disposé sur la couche magnétique, le film magnétique superficiel définissant la surface d’analyse.
Selon un autre aspect, l’objet de l’invention propose un dispositif d’analyse comprenant :
  • un support d’accueil pour recevoir et placer en position d’acquisition une surface d’analyse d’un support d’analyse et une pluralité de zones d’attraction arrangées selon un motif de détection sur la surface d’analyse ;
  • un dispositif de prise de vue présentant un axe optique et une profondeur de champ, le dispositif de prise de vue étant agencé pour recevoir la surface d’analyse dans sa profondeur de champ lorsque le support d’analyse est en position d’acquisition ;
  • une source magnétique d’illumination apte à produire un champ magnétique dit « d’illumination » auquel est exposé le support d’analyse lorsque celui-ci est en position d’acquisition, le champ magnétique d’illumination étant parallèle à l’axe optique sur une partie au moins de la surface d’analyse.
Selon d’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de cet aspect de l’invention, prises seules ou selon toute combinaison techniquement réalisable :
  • le dispositif de prise de vue est disposé d’un côté du support d’accueil, et la source magnétique d’illumination est disposé de l’autre côté du support d’accueil ;
  • la source magnétique d’illumination est mobile pour sélectivement disposer le support d’accueil dans le champ magnétique d’illumination ou disposer le support d’accueil hors du champ magnétique d’illumination ;
  • le dispositif d’analyse comprend une source magnétique d’attraction, distincte de la source magnétique d’illumination, pour produire un champ magnétique d’attraction ;
  • le dispositif d’analyse comprend un rail de transfert pour déplacer le support d’analyse d’une position d’incubation où il peut être soumis au champ produit par la source magnétique d’attraction à la position d’acquisition où il peut être soumis au champ d’illumination produit par la source magnétique d’illumination ;
  • le dispositif comprenant en outre un support d’analyse disposé sur le support d’accueil, le support d’analyse comprend une couche magnétique définissant au moins en partie les zones d’attraction et un film amagnétique superficiel disposé sur la couche magnétique, le film magnétique superficiel définissant la surface d’analyse.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée de l’invention qui va suivre en référence aux figures annexées sur lesquels :
Les figures 1 et 2 représentent, en perspective et en vue éclatée, une cartouche formant un exemple préféré d’un support d’analyse permettant la mise en œuvre d’un procédé conforme à l’invention ;
La représente une vue en coupe, au niveau des chambres d’analyse, de la cartouche représentée sur les figures 1 et 2.
La représente schématiquement en vue de dessus un motif de détection défini par l’aimantation produite par une couche magnétique intégré dans le support d’une cartouche, le champ magnétique présent dans une chambre d’analyse et la norme de ce champ ;
La représente les étapes principales d’un procédé conforme à l’invention ;
La représente une image d’une surface d’analyse dont on a fait l’acquisition au cours d’un procédé conforme à l’invention ;
La illustre l’application d’un champ magnétique d’illumination à un support lors d’une étape d’acquisition d’un procédé conforme à l’invention ;
Les figures 8a et 8b représentent deux configurations possibles d’une source magnétique d’illumination ;
La représente une source magnétique d’illumination mobile ;
La représente un équipement d’analyse selon un mode de réalisation ;
La illustre le bénéfice procuré par l’application d’un champ magnétique d’illumination conforme à l’invention.

Claims (15)

  1. Procédé d’analyse d’un liquide susceptible de contenir un analyte, un échantillon du liquide étant disposé sur une surface d’analyse (6e) d’un support d’analyse (6), la surface d’analyse (6e) présentant une pluralité de zones d’attraction arrangées selon un motif de détection, l’échantillon comportant :
    • des complexes magnétiques comportant l’analyte et un marqueur photoluminescent immobilisés au niveau des zones d’attraction, et/ou
    • des marqueurs photoluminescents surnageant ;
    le procédé d’analyse comprenant :
    • une étape d’acquisition d’une image numérique de la surface d’analyse (6e) pendant une période d’exposition, à l’aide d’un dispositif de prise de vue (11) présentant un axe optique (AO) dirigé vers la surface d’analyse (6e), l’image numérique présentant une variation spatiale d’intensité conforme au motif de détection lorsque l’analyte est présent dans l’échantillon;
    • une étape de traitement de l’image numérique pour y repérer la variation spatiale d’intensité ;
    le procédé étant caractérisé en ce que, pendant une partie au moins de la période d’exposition, le support d’analyse (6) est disposé dans un champ magnétique dit « d’illumination » produit par une source magnétique d’illumination (15), le champ magnétique d’illumination étant parallèle à l’axe optique (AO) sur une partie au moins de la surface d’analyse (6e).
  2. Procédé d’analyse selon la revendication précédente dans lequel la source magnétique d’illumination (15) est opérable pour disposer le support d’analyse (6) dans le champ magnétique d’illumination, le procédé pouvant notamment comprendre une étape de déplacement de la source magnétique d’illumination (15) relativement au support d’analyse (6) pour sélectivement disposer le support d’analyse (6) dans et hors du champ magnétique d’illumination.
  3. Procédé d’analyse selon la revendication précédente dans lequel le déplacement de la source magnétique d’illumination (15) relativement au support d’analyse (6) est contrôlé pour ne pas changer la direction ni inverser l’orientation du champ au niveau de la surface d’analyse (6e) au cours de ce déplacement.
  4. Procédé d’analyse selon l’une des revendications précédentes dans lequel l’étape d’acquisition comprend une pluralité de périodes d’exposition pour établir, respectivement, une pluralité d’images numériques, et le procédé comprend, entre deux périodes d’exposition, une étape de positionnement au cours de laquelle la position relative de la source magnétique d’illumination (15) vis-à-vis du support d’analyse (6) est modifiée.
  5. Procédé d’analyse selon l’une des revendications précédentes dans lequel le procédé comprend, avant l’étape d’acquisition, une étape d’attraction des complexes magnétiques éventuellement présents dans l’échantillon pour les immobiliser au niveau des zones d’attraction.
  6. Procédé d’analyse selon la revendication précédente dans lequel l’étape d’attraction comprend l’exposition du support d’analyse (6) à un champ magnétique d’attraction fourni par la source magnétique d’illumination (15).
  7. Procédé d’analyse selon la revendication 5 dans lequel l’étape d’attraction comprend l’exposition du support d’analyse (6) à un champ magnétique d’attraction produit par une source magnétique d’attraction (18), distincte de la source magnétique d’illumination (15).
  8. Procédé d’analyse selon la revendication précédente dans lequel le champ magnétique d’attraction et le champ magnétique d’illumination présentent les mêmes directions et la même orientation au niveau de la surface d’analyse (6e).
  9. Procédé d’analyse selon l’une des revendications précédentes dans lequel le support d’analyse (6) comprend une couche magnétique (6b) définissant au moins en partie les zones d’attraction et un film amagnétique superficiel (6c) disposé sur la couche magnétique (6b), le film magnétique superficiel (6c) définissant la surface d’analyse (6e).
  10. Dispositif d’analyse (E) comprenant :
    • Un support d’accueil pour recevoir et placer en position d’acquisition une surface d’analyse (6e) d’un support d’analyse (6) et une pluralité de zones d’attraction arrangées selon un motif de détection sur la surface d’analyse (6e) ;
    • Un dispositif de prise de vue (11) présentant un axe optique (AO) et une profondeur de champ, le dispositif de prise de vue (11) étant agencé pour recevoir la surface d’analyse (6e) dans sa profondeur de champ lorsque le support d’analyse (6) est en position d’acquisition ;
    • une source magnétique d’illumination (15) apte à produire un champ magnétique dit « d’illumination » auquel est exposé le support d’analyse (6) lorsque celui-ci est en position d’acquisition, le champ magnétique d’illumination étant parallèle à l’axe optique (AO) sur une partie au moins de la surface d’analyse (6e).
  11. Dispositif d’analyse (E) selon la revendication précédente dans lequel le dispositif de prise de vue (11) est disposé d’un côté du support d’accueil, et la source magnétique d’illumination (15) est disposé de l’autre côté du support d’accueil.
  12. Dispositif d’analyse (E) selon l’une des revendications 10 à 11 dans lequel la source magnétique d’illumination (15) est mobile pour sélectivement disposer le support d’accueil dans le champ magnétique d’illumination ou disposer le support d’accueil hors du champ magnétique d’illumination.
  13. Dispositif d’analyse (E) selon l’une des revendications 10 à 12 comprenant une source magnétique d’attraction (18), distincte de la source magnétique d’illumination (15), pour produire un champ magnétique d’attraction.
  14. Dispositif d’analyse (E) selon la revendication précédente comprenant un rail de transfert (17) pour déplacer le support d’analyse (6) d’une position d’incubation, où il peut être soumis au champ produit par la source magnétique d’attraction (18) à la position d’acquisition où il peut être soumis au champ d’illumination produit par la source magnétique d’illumination (15).
  15. Dispositif d’analyse (E) selon l’une des revendications 10 à 14, le dispositif (E) comprenant en outre un support d’analyse (6) disposé sur le support d’accueil, le support d’analyse (6) comprend une couche magnétique (6b) définissant au moins en partie les zones d’attraction et un film amagnétique superficiel (6c) disposé sur la couche magnétique (6b), le film magnétique superficiel (6b) définissant la surface d’analyse (6e).
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