Brevet FR2505500A1 — publié le 19821112

La présente invention concerne un appareil permet- tant de détecter un schéma d'agglutination de particules formé sur la surface inférieure inclinée d'un récipient de réaction par suite d'une réaction d'agglutination immunologique et, plus spécia- lement, un appareil permettant de déterminer la présence dans le sang, selon divers types, d'antigènes et d'anticorps par la détec- tion d'un schéma d'agglutination corpusculaire sanguin formé sur la surface inférieure conique d'un récipient de réaction. Diverses sortes de semblables appareils de détec- tion ont été proposés Dans l'un d'eux, on utilise un récipient de réaction, fait d'une matière transparente et présentant-une surface inférieure conique Lorsqu'une réaction d'agglutination a lieu dans le récipient de réaction, les particules agglutinées se déposent uniformément sur la surface inférieure inclinée, exactement comme de la neige, pour former un schéma uniformément déposé Au contraire, lorsque aucune réaction d'agglutination n'a lieu, les particules qui tombent roulent sur la surface inférieure inclinée et sont recueillies dans la partie centrale la plus basse du fond pour former un schéma de recueil central Ainsi, en détectant photo- électriquement le schéma de particules formé sur la surface infé- rieure, il est possible de savoir si la réaction d'agglutination a ou non eu lieu. Toutefois, dans l'appareil de la technique anté- rieure, le récipient de réaction est fait d'une matière qui pré- sente un indice de réfraction différent de celui de l'air ambiant et, par conséquent, la paroi de fond fait un peu fonction de ien L- tille concave Ainsi, l'image de la surface inférieure formée sur un détecteur de lumière n'a pas une luminance uniforme, mais présente une plus grande luminance en son centre qu'à la périphé- rie Ceci entra Ine qu'il n'est pas possible de détecter avec pré- cision le schéma d'agglutination de particules, si bien qu'un jugement erroné peut parfois être produit. L'invention a pour but de proposer un appareil per- mettant de détecter photoélectriquem>nt un schéma d'agglutination de particules formé sur la surface inférieure inclinée d'un réci- pient de réaction, lequel appareil permet d'éviter les inconvénients cidessus mentionnés de l'appareil de la technique antérieure et assure une détection très précise du schéma d'agglutination de particules. Selon l'invention, un appareil permettant de détec- ter photoélectriquement un schéma d'agglutination de-particules formé sur la surface inférieure d'un récipient de réaction, au moins une partie de la surface inférieure étant inclinée par rap- port au pian horizontal,compreid: un moyen permettant d'éclairer le schéma d'agglucination de parti- cules formé sur la surface inférieure du récipient de réaction; un moyen permettant de former une image du schéma d'agglutination de particules formé sur la surface inférieure; un moyen permettant de transformer l'image du schéma d'agglutina- tion de particules en un signal électrique représentant le schéma d'agglutination de particules; et un moyen disposé sous le récipient de réaction et présentant une partie saillante dont le contour est sensiblement identique à celui de la surface inférieure, ce qui permet de corriger la non-uniformité de luminance de l'image de la surface inférieure du récipient de réaction formée sur le moyen de transformation d'image. La description suivante, conçue à titre d'illustra- tion de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 est une vue simplifiée montrant un appareil connu de détection de schéma d'agglutination de particules; la figure 2 est une vue simplifiée montrant une structure de détecteur de lumière pour l'appareil présenté sur la figure 1; les figures 3 et 4 sont des vues simplifiées per- mettant d'expliquer comment est produite une répartition de luminance non uniforme dans l'image de la surface inférieure avec l'appareil de détection de la technique antérieure; la figure 5 est une vue simplifiée permettant d'expliquer comment est produite la non-uniformité de luminance d'une image de la surface inférieure avec un autre appareil de détection de la technique antérieure; la figure 6 est une vue simplifiée montrant un mode de réalisation de l'appareil de détection selon l'invention; r figure 7 est une vue en plan montrant une plaque de correction optique présentée sur la figure 6; la figure 8 est une vue simplifiée permettant d'expliquer comment est produite l'uniformité de luminance de l'image de la surface inférieure d'un récipient de réaction selon l'inven- tion; la figure 9 est une vue simplifiée montrant un autre mode de réalisation de l'appareil de détection selon l'inven- tion; la figure 10 est une vue simplifiée permettant d'expliquer comment est obtenue une image à luminance uniforme de la surface inférieure avec l'appareil de la figure 9; et la figure il est une vue en coupe montrant un autre mode de réalisation de l'appareil de détection selon l'inven- tion. Sur la figure 1, est présentée une structure du système optique d'un appareil de détection de schéma d'agglutina- tioà de particules selon la technique antérieure Un schéma de particules formé sur la surface inférieure conique l A d'un récipient de réaction transparent 1 est Éclairé par la lumière émise en prove- nance d'une source lumineuse 2, par exemple une-lampe au tungstène, à l'aide d'une plaque de diffusion 3, et une image du schéma de particules est formée par un objectif 4 sur un détecteur de lumière 5. Comme cela est montré sur la figure 2, le détecteur de lumière 5 comprend une région circulaire 5 A de réception de lumière et une région annulaire 5 B de réception de lumière qui est concentrique à la région SA Les régions 5 A et 5 B sont ainsi formées que, lorsque la réaction d'agglutination a lieu et que le schéma de particules à dépbt uniforme se forme sur la surface inférieure l A, ceci produit des signaux de so 17 tie qui ont sensiblement des amplitudes identiques, mais, lorsque le schéma de particules recueillies au centre se forme par suite de l'absence de la réaction d'agglutination, la région annulaire 5 B de réception de lumière produit un signal de sortie d'une amplitude plus élevée que la région circulaire 5 A de réception de lumière Ainsi, en calculant la différence existant entre les signaux de sortie des régions 5 A et 5 B à l'aide d'ln amplificateur différentiel 6, il est possible de déterminer si la réaction d'agglutination a ou non eu lieu dans le récipient de réaction Ainsi, dans le cas o le schéma de particules uniformé- ment déposées se forine par suite de la réaction d'agglutination, l'amplificateur différentiel 6 produit un signal de sortie d'une très faible a: -plitude, mais, lorsque le schéma de particules centralement recueillies se forme, l'amplificateur 6 produit un signal de sortie d'une très grande amplitude. Dans l'appareil de détection de la technique anté- rieure, lorsqu'une image de la surface inférieure l A du récipient de réaction 1 se forme sur le détecteur de lumière 5 alors que le récipient est vide, il est impossible d'obtenir une image du fond présentant une répartition de luminance uniforme, mais il est produit une aire 7 plus brillante au centre de l'image 8 du fond, ainsi que cela est schématiquement montré sur la figure 4 On va maintenant présenter une explication théorique Sur la figure 3, un rayon lumineux émis depuis un point Pl arbitrairement choisi sur la plaque de diffusion 3 en direction d'un point P 2 de la surface inférieure l A du récipient de réaction 1 est réfracté par la sur- face inférieure l A et de nouveau réfracté par la surface posté- rieure l B du récipient de réaction 1 suivant une direction R Ainsi, ce rayon lumineux semble issu d'un point P 1 ' qui est très proche de la surface inférieure l A Au contraire, un rayon lumineux issu d'un point arbitraire Q de la surface inférieure l A semble provenir d'un point Q' qui est placé plus bas que le point Q d'une distance dépendant de l'indice de réfraction de la matière du récipient de réaction De cette manière, la paroi inférieure du récipient de réaction 1 définie par la surface-inférieure l A et la surface posté- rieure l B forme une sorte de lentille concave qui produit une image fictive de la plaque de diffusion 3 dans un plan qui comporte le point P 1 ' et qui est situé très près, par rapport à l'axe optique L-L', d'une image fictive de la surface inférieure formée par la lentille concave dans un plan comportant le point Q' De plus, de façon générale, l'objectif 4 possède une assez grande longueur focale afin de produire une image précise du schéma formé sur la surface inférieure inclinée l A et, par conséquent, l'image fictive de la plaque de diffusion 3 et l'image fictive du schéma de parti- cules sont focalisées de façon sensiblement égale sur le détecteur de lumière 5 Ainsi, il se forme une image relativement précise de la source lumineuse sur le détecteur de lumière 5 Dans ce cas, la limite circulaire du bord supérieur 1 C du récipient de réaction 1 fait fonction d'une sorte d'obturateur ou de diaphragme, si bien qu'il est produit une partie centrale 7 plus brillante au centre de l'image 8 du fond De plus, le centre de la partie 7 plus bril- lante peut ne pas toujours coïncider avec le centre du détecteur de lumière 5 Ainsi, le signal produit par l'amplificateur diffé- rentiel 6 présente un rapport signal-bruit relativement petit, de sorte que le schéma d'agglutination de particules ne peut pas être déterminé avec une précision élevée. On connaît également dans la technique antérieure, comme le montre la figure 5, un appareil dans lequel la source lumineuse 2 et la plaque de diffusion sont disposées au-dessous du récipient de réaction 1, tandis que l'objectif 4 et le détecteur de lumière 5 sont disposés au-dessus du récipient de réaction 1 de façon que le récipient de réaction 1 soit éclairé de dessous. Dans cet appareil, un rayon lumineux émis d'un point arbitraire P de la plaque de diffusion 3 en direction d'un point Q de la sur- face inférieure extérieure 1 B du récipient 1 est réfracté par la surface postérieure l B et la surface inférieure l A et semble donc provenir d'un point P' de la plaque de diffusion 3 qui est beaucoup plus près de l'axe optique L-L' que le point P Ainsi, dans ce cas également, une partie centrale du détecteur de lumière 5 est éclairée de façon plus intense, mime s'il n'est pas produit une partie distincte 7 plus brillante comme dans le cas présenté sur la figure 4. L'invention vise à éliminer ou au moins réduire l'inconvénient des appareils connus en faisant appel à une plaque de correction optique qui sert à compenser l'effet de réfraction de la lentille concave. La figure 6 est une vue simplifiée montrant un mode de réalisation de l'appareil de détection de schéma d'aggluti- nation de particules selon l'invention Dans ce mode de réalisation, il est fait appel à une petite plaque, ou "micro-plaque",12 dans laquelle se trouvent un certain nombre de récipients de réaction Il sous forme matricielle et les schémas d'agglutination de particules formés sur les surfaces inférieures coniques des récipients de réaction 11-1 à 11-6 d'une rangée subissent une détection simul- tanée Les récipients de réaction 11-1 à 11-6 sont éclairés par des sources lumineuses 13-1 à 13-3, par exemple des lampes au tungstène, par l'intermédiaire d'une plaque de diffusion 14, et les images des schémas de particules produits sur les surfaces infé- rieures des récipients de réaction sont formées à l'aide d'objec- tifs 15-1 à 15-3 sur les détecteurs de lumière respectifs 16-1 à 16-6. Chaque détecteur de*lumière est constitué d'une région circulaire de réception de lumière et d'une région annulaire de réception de lumière disposée coaxialement à la région circulaire, et il est possible d'identifier le schéma en calculant la différence entre les signaux de sortie provenant des deux régions, exactement de la même manière que sur la figure 2 Selon l'invention, au-dessous de la petite plaque 12, est disposée une plaque 17 de correction optique comportant un réseau de parties saillantes coniques 17-1 à 17-6 La figure 7 est une vue en plan montrant la plaque de correction optique 17 du côté sur lequel sont formées les parties saillantes La plaque de correction 17 est disposée par rapport à la micro-plaque 12 de façon que le sommet de chaque partie sail- lante conique soit aligné avec la partie centrale inférieure du récipient de réaction qui lui est associé La plaque de correction optique 17 peut être faite au moyen de diverses sortes de matières transparentes et, de préférence, elle sera faite de la même matière que la micro-plaque 12. En disposant la plaque de correction optique 17 juste au-dessous de la micro-plaque 12, il est possible de projeter une image uniforme de la surface inférieure du récipient de réaction sur le détecteur de lumière Ceci va être expliqué de manière détail- lée ci-dessous. Comme le montre la figure 8, un rayon lumineux issu d'un point arbitraire P de la plaque de diffusion 14 est réfracté par la surface inférieure du récipient de réaction 11-1, tombe sur la plaque 17, et est de nouveau réfracté par sa partie saillante 17-1 dans une direction R Ainsi, ce rayon lumineux semble venir d'un point P' qui n'est que légèrement plus bas que la plaque de diffusion 14 Dans le même temps, un rayon lumineux issu d'un point'arbitraire Q de la surface inférieure est réfracté par la partie saillante conique 17-1 et semble venir d'un point Q' Ainsi, une image fictive de la plaque de diffusion 14 se forme au voisinage de la plaque de diffusion, et une image fictive de la surface infé- rieure se forme au-dessous de la surface inférieure Par conséquent, il existe un très large écartement suivant l'axe optique L-L' entre ces images fictives, si bien que, même si l'objectif 15-1 a une grande longueur focale, une image précise de la plaque de diffusio>n 14 ne se forme pas sur le détecteur de lumière 16-1 De cette manière, selon l'invention, les détecteurs de lumière 16-1 à 16-6 sont unifor- mément éclairés lorsque les récipients de réaction 11-1 à_ 11-6 ne contiennent aucun liquide d'essai, si bien qu'il est possible d'obte- nir un signal électrique présentant un rapport signal-bruit très élevé et de détecter les schémas de particules formés sur les réci- pients de réaction avec une précision élevée, même si les centres des détecteurs de lumière 16-1 à 16-6 ne sont pas alignés avec les centres des récipients de réaction 11-1 à 11-6 Il faut noter que, dans l'explication donnée ci-dessus, on ne tient pas compte de la réfraction éventuelle provoquée au niveau des surfaces en regard de la micro-plaque 12 et de la plaque de correction optique 17. La figure 9 est une vue simplifiée montrant un autre mode de réalisation de l'appareil de détection selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, des sources lumineuses 13-1 à 13-3 et une plaque de diffusion 14 sont disposées au-dessous d'une plaque de correction optique 17, laquelle est placée immédiatement au- dessous d'une micro-plaque, ou petite plaque 12, comportant des récipients de réaction 11-1 à 11-6, tandis que des objectifs 15-1 à 15-3 et des détecteurs de lumière 16-1 à 16-6 sont placés au-dessus de la micro-plaque 12 Avec un semblable agencement, comme on peut le voir sur la figure 10, un rayon lumineux issu d'un point P arbi- traire de la plaque de diffusion 14 est réfracté par une partie saillante conique 17-1 et la surface inférieure de la cuve de réaction 11-1 suivant une direction R Ainsi, ce rayon semble venir d'un point P' qui est très près du point P initial, si bien que l'image de la surface inférieure devient beaucoup plus uniforme par comparaison avec ce que permet d'obtenir l'appareil do la technique antérieure présenté sur la figure À C'est pourquoi. avec ce mode de réalisation, il est également possible de détecter le schéma d'agglutination de particules avec une précision élevée. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisa- tion présentés ci-dessus, mais peut être modifiée de diverses manières Dans les r Modes de réalisation présentés ci-dessus, la plaque de correction optique est disposée à demeure au-dessous du récipient de réaction, mais, dans un mode de réalisation illustré sur la figure 11, une plaque de correction optique 22 présentant une partie saillante conique 23 est fixée à la surface inférieure - -d'un récipient de réaction 21 De la même façon, une plaque de correction optique comportant un certain nombre de parties sail- lantes coniques sous forne matricielle peut être fixée à la sur- face inférieure d'une micro-plaque dans laquelle un certain nombre de récipients de réaction sont disposés suivant une forme matri- cielle De plus, le récipient de réaction et la plaque de correc- tion optique peuvent être obtenus solidairement, par exemple par moulage. Ainsi que cela a été décrit ci-dessus de façon détail- lée, selon l'invention, puisque la plaque de correction optique présentant une partie saillante dont le contour est sensiblement identique à celui de la surface inférieure du récipient de réaction est placée au-dessou; du récipient de réaction, une image de la surface inférieure du récipient de réaction ayant une luminance sen- siblement uniforme peut être formée sur le détecteur de lumière. Ainsi, il peut être obtenu un signal électrique présentant un rap- port signal-bruit élevé> de sorte que le schéma d'agglutination de particules formé sur la surface inférieure peut être détecté de manière très précise. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'ima- giner, à partir des appareils dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses autres variantes et modifications rne sortant pas du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 Appareil permettant de détecter photodlectrique- ment un schéma d'agglutination de particules formé sur la surface inférieure d'un récipient de réaction ( 12), au moins une partie de la surface inférieure étant inclinée par rapport au plan horizontal, l'appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend: un moyen ( 13-1 à 13-3, 14) destiné à éclairer le schéma d'agglutina- tion de particules formé sur la surface inférieure du récipient de réaction; un moyen ( 15-1 à 15-3) destiné à former une image du schéma d'agglu- tination de particules formé sur la surface inférieure; un moyen ( 16-1 à 16-6)destiné à transformer l'image du schéma d'agglu- tination de particules en un signal électrique représentant le schéma d'agglutination de particules; et un moyen ( 17) placé au-dessous du récipient de réaction et présentant une partie saillante dont le contour est sensiblement identique à celui de la surface inférieure afin de corriger la non-uniformité de luminance de l'image de la surface inférieure formée sur le moyen de transformation de l'image. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'éclairement comprend une source lumineuse ( 13-1 à 13-3)et une plaque de diffusion ( 14) disposée entre la source lumineuse et le récipient de réaction. 3 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de formation d'image comprend un objectif ( 15-1 à -3) possédant une grande longueur focale. 4 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de transformation de l'image comprend un détecteur de lumière ( 16-1 à 16-6) possédant une région circulaire de récep- tion de lumière et un région annulaire de réception de lumière dis- posée coaxialement à la région circulaire de réception de lumière, et un amplificateur différentiel destiné à calculer la différence entre les signaux de sortie produits par la région circulaire et la région annulaire de réception de lumière. 5 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de correction comprend une plaque transparente ( 17) comportant la partie saillante ( 17-1 à 17-6) dans sa surface qui est opposée au récipient de réaction. 6 Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que la partie saillante est conique. 7 Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que la plaque est disposée immédiatement au-dessous du récipient de réaction. 8 Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que la plaque ( 22) est fixée b la surface postérieure du réci- pient de réaction. 9 Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que la plaque est faite de la même matière que le récipient de réaction. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que la plaque possède plusieurs parties saillantes ( 17-1 à 17-6) correspondant respectivement à des récipients de réaction ( 11-1 à 11-6) formés dans une petite plaque ( 17) sous forme matricielle. Il Appareil selon la revendication 10, caractérisa en ce que les parties saillantes sont alignées suivant une rangée qui correspond à une rangée des récipients de réaction dans la petite plaque. 12 Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que chacune des parties saillantes présente une forme conique. 13 Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que la plaque est disposée immédiatement au-dessous de la petite plaque de façon que les sommets des parties saillantes coniques soient alignés avec les parties centrales inférieures des surfaces inférieures coniques des récipients de réaction se trouvant dans la rangée. 14 Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que la plaque est fixée à une surface inférieure de la petite plaque, de telle manière que les sommets des parties saillantes coniques soient alignés avec les parties centrales inférieures des surfaces inférieures coniques des récipients de réaction se trouvant dans la rangée. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie saillante est formée solidairement du récipient 250-5500 de réaction sur sa surface postérieure. 16 Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 15, caractérisé en ce que la moyen d'éclairage est disposé au-dessus du récipient de réaction et en ce que le moyen de forma- tion d'image et le moyen de transformation de l'image-sont disposés au-dessous du récipient de réaction. 17 Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 15, caractérisé en ce que le moyen d'éclairage est disposé au-dessous du récipient de réaction et en ce que le moyen de forma- tion d'image et le moyen de transformation de l'image sont disposés au-dessus du récipient de réaction.