Brevet FR2600428A1 — publié le 19871224

Installation de microscopie, à fonctionnement autonome dans l'espace pour l'analyse d'échantillons biologiques La présente invention concerne une installation de microscopie à fonctionnement autonome pour l'analyse d'échantillons dans l'espace. L'examen d'échantillons biologiques exposés aux influences de la microgravitation et à un rayonnement important dans l'espace se fait actuellement principalement après le retour sur terre, soit par observation directe par les astronautes ou encore par des systèmes de caméra. Comme exemple, on mentionnera le comportement macroscopique de la croissance et de la reproduction des plantes et des animaux. En particulier, l'examen d'échantillons biologiques humains comme par exemple le comportement du système immunitaire (lymphosites) du sang humain pendant son séjour dans l'espace nécessite un examen microscopique immédiat des échantillons sanguins prélevés sur les astronautes au cours d'un vol dans l'espace. Comme pour de tels essais, seuls des examens importants du sang de différents astronautes (et après des durées de vol différentes) fournissent des résultats significatifs, la simple exécution manuelle de l'examen microscopique par les astronautes est très longue. Cela montre clairement le besoin d'une installation de microscopie à fonctionnement auto nome pour l'analyse d'échantillons dans l'espace en particulier si l'on prend en compte le fait que pour des vols de longue durée dans l'espace (vols interplanétaires et vols sur orbite), la connaissance précise par exemple du fonctionnement du système immunitaire humain est de la plus haute importance. La présente invention a pour but de créer une installation de microscopie à fonctionnement autonome dans l'espace qui détecte les images de microscopie et les envoie sur terre sous forme numérique pour être traitées dans des installations de traitement d'images et faire exploiter ces images par des expérimentateurs et/ou des médecins spécialisés dans les vols spatiaux. A cet effet, l'invention concerne une installation de microscopie du type ci-dessus, caractérisée en ce que les échantillons à examiner sont fixés par l'intermédiaire d'une plaque de support d'échantillons sur une table tournante entraînée par un moteur pas-à-pas, pour positionner les échantillons sous un microscope léger dont l'extrémité correspondant à l'oculaire porte une caméra CCD recevant l'image, les données numériques de la caméra CC étant fournies à un appareil d'analyse de la netteté de l'image qui saisit et enregistre selon un procédé appropr-ié le contraste des contours de l'objet formant l'image, une électronique de commande pour le moyen d'entraînement du microscope servant à modifier la distance entre l'objet et l'objectif du microscope en fonction du grossissement choisi, l'image formée par la caméra CCD étant fournie dans l'appareil d'analyse de la netteté de l'image à une seconde mémoire électronique d'image pour être comparée à l'image enregistrée précédemment et commander le moyen d'entraînement du microscope en fonction de la comparaison pour régler la netteté optimale de l'image et l'image la plus contrastée ainsi formée est fournie à une installation de préparation des signaux d'image et est émise par un émetteur de l'engin spatial à un récepteur se trouvant a terre, l'émetteur fournissant un signal de commande à l'électronique de commande du moteur pas-à-pas de la table tournante pour positionner un autre échantillon sous l'objectif de 1 'ins- tallation de microscopie et l'observer. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les données d'image envoyées vers la terre sont traitées par des installations de traitement de données appropriées pour former des prises de vue normales et/ou à couleur faussée et en ce que ces images sont disponibles directement et/ou après un enregistrement intermédiaire sur des supports de données appropriés en vue de leur exploitation. Suivant une autre caractéristique, le microscope utilisé est un microscope à lumière. Suivant une autre caractéristique les échantillons à examiner sont éclairés par une installation d'éclairage appropriée. Suivant une autre caractéristique, le microscope utilisé comporte une installation de changement d'objectif fonctionnant par télécommande. Suivant une autre caractéristique, le microscope utilisé comporte une installation de changemment de filtre télécommandée. Suivant une autre caractéristique, la table tournante comporte une plaque de support d'échantillons interchangeable automatiquement qui est garnie respectivement d'un certain nombre d'échantillons codés. Suivant une autre caractéristique, les données d'image reçues par le récepteur et traitées par l'installation de traitement de données sont enregistrées dans des appareils d'enregistrement de données sous forme de données numériques. Suivant une autre caractéristique, les données d'image reçues par le récepteur et traitées par l'installation de traitement de données sont fournies par des appareils appropriés sous forme d'images sur papier. Suivant une autre caractéristique, les données d'image traitées par l'installation de traitement de données sont inscrites sur des supports d'inscription vidéo comme des images distinctes, successives pour former des films vidéo caractéristiques des échantillons. Enfin, suivant une autre caractéristique, les données d'image traitées par l'installation de traitement de donnéés sont reproduites sur des appareils d'affichage d'image. Et enfin suivant une autre caractéristique, toutes les fonctions automatiques de l'installation de microscopie sont commandées par un ordinateur principal, en pouvant être télécommandées à partir de la terre et/ou manuellement par les astronautes. La présente invention sera décrite de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique des installations de microscopie, d'analyse d'image et de transmission d'image embarquées à bord d'un engin spatial, - la figure 2 représente les appareils de réception de données d'image, de traitement et d'émission se trouvant au sol. La solution du problème selon l'invention s'illustre à l'aide des dessins. Un microscope 19 de construction légère est monté sur une table tournante Ide façon que l'objectif du microscope léger 19 puisse analyser de manière optique les échantillons a, b, c ..., codés, fixés sur la table tournante 1. L-'image formée par le microscope est reçue par une caméra 2 à capteur d'image à coup-lage de charge (caméra CCD) cette image est transformée en des signaux numériques d'image. Ces signaux d'image sont fournis à un appareil d'analyse de la netteté de l'image 5 qui détermine le contraste du contour de l'objet et met en mémoire l'image. Puis, on commande un moteur pas-à-pas 3 qui assure le fonctionnement du microscope et qui modifie la distance entre l'objectif du microscope et l'échantillon à examiner pour modifier cette distance d'une valeur prédéterminée dépendant du grossissement choisi. L'image prise par la caméra CCD 2 est de nouveau envoyée à l'appareil d'analyse de la netteté de l'image 5 pour être enregistrée dans une seconde mémoire d'image et être comparée à l'image enregistrée précédemment. S'il y a une amélioration du contraste de l'image et ainsi de la netteté de l'image, le moteur pas-à-pas 3 est de nouveau mis en oeuvre et la distance entre l'objectif du microscope et l'échantillon est augmentée de la même valeur dans la meme direction.Puis, la troisième image détectée est enregistrée dans l'appareil d'analyse de netteté de l'image 5 pour être comparée à la seconde image mise en mémoire et déterminer l'amélioration ou la détérioration de la netteté de l'image. Cette opération est répétée Jusqu'à ce que l'appareil d'analyse de netteté 5 constate une détérioration de la netteté de l'image. Dans ce cas, l'avant-dernière image c'est-à-dire l'image la plus contrastée est fournie sous forme numérique à une installation de préparation de signaux d'image 6 et de là l'image est envoyée par un émetteur 7 embarqué à bord de l'en- gin spatial vers un récepteur 8 situé à terre. Au cas où après la première modification de la distance entre l'objet examiné et l'objectif du microscope, il y a une détérioration du contraste de l'image, le moteur pas-à-pas 3 modifie la distance selon le procédé d'optimisation décrit ci-dessus dans la direction opposée jusqu'à ce que l'on obtienne l'image la plus contrastée pour l'envoyer vers la terre. Après la réception des do-nnées d'image sur la terre, ces données sont traitées par des installations de traitement de données d'image connues en soi comme des prises de vue à couleur normale et/ou à couleur modifiée pour être enregistrées dans des mémoires de données 10, ll appropriées et être éditées le cas échéant sous forme de copies sur papier 12, être affichées sur des moniteurs de contrôle 13 ou être enregistrées par des enregistreurs d'image 14 ou encore être réunies sous forme de films vidéo caractéristiques des échantillons. Après l'émission de l'image la me il leure possible de l'objet; le circuit électronique de commande 16 du moteur pas-à-pas 15 reçoit un signal pour positionner l'objet suivant à examiner sous le microscope. On procède alors à l'examen de l'échantillon suivant et on envoie son image microscopique la meilleure vers la terre. De cette manière, on examine de manière constamment répétée tous les échantillons placés sur la table tournante 1 ; on peut également après changement automatique d'une plaque de support d'échantillons du plateau de la table tournante observer d'autres objets d'analyse avec d'autres échantillons. Suivant une réalisation avantageuse de l'invention, cette installation de microscopie comporte des moyens de changement automatiques des objectifs et des filtres ainsi qu'une installation de changement automatique et d'archivage des plaques de support d'échantillons sur lesquelles sont fixés les échantillons. De plus, toutes les fonctions peuvent se télécommander à partir de la terre et en cas d'incidents techniques, les commandes peuvent être effectuées manuellement par les astronautes. Comme type de microscope, on envisage un microscope à lumière qui convient pour des examens par transparence et par réflexion. Pour ces travaux, on dispose d'une installation d'éclairage 17 appropriée. R E V E N D I C A T I 0 N S 10) Installation de microscopie à fonctionnement autonome pour l'analyse d'échantillons dans l'espace, installation caractérisée en ce que les échantillons à examiner (a, b, c ... ) sont fixés par l'intermédiaire d'une plaque de support d'échantillons sur une table tournante (1) entrainée par un moteur pas à-pas (15), pour positionner les échantillons (a, b, c ...) sous un microscope léger (19) dont l'extrémité cor- respondant à l'oculaire porte une caméra CCD (2) recevant l'image, les données numériques de la caméra CCD (2) étant fournies à un appareil d'analyse de la netteté de l'image (5) qui saisit et enregistre selon un procédé approprié le contraste des contours de l'objet formant limage, une électronique de commande (4) pour le moyen d'entrainement (3) du microscope servant à modifier la distance entre l'objet et l'objectif du microscope en fonction du grossissement choisi, l'image formée par la caméra CCD (2) étant fournie dans l'appareil d'analyse de la netteté de l'image (5) à une seconde mémoire électronique d'image pour être comparée à l'image enregistrée précédemment et commander le moyen d'entraînement (3) du microscope en fonction de la comparaison pour régler la netteté optimale de l'image et l'image la plus contrastée ainsi formée est fournie à une installation de préparation des signaux d'image (6) et est émise par un émetteur (7) de l'engin spatial à un récepteur (8) se trouvant à terre, l'émetteur (7) fournissant un signal de commande à l'électronique de commande (16) du moteur pas-à-pas (15) de la table tournante (1) pour positionner un autre échantillon sous l'objectif de l'installation de microscopie et l'observer. 20) Installation de microscopie selon la revendication 1, caractérisée en ce que les données d'image envoyées vers la terre sont traitées par des installations de traitement de données appropriées pour former des prises de vue normales et/ou à couleur faussée et en ce que ces images sont disponibles directement et/ ou après un enregistrement intermédiaire sur des supports de données appropriés en vue de leur exploitation. 30) Installation de microscopie selon la revendication 1, caractérisée en ce que le microscope utilisé est un microscope à lumière. 40) Installation de microscopie selon l'une quelconque des revendications 1 et 3, caractérisée en ce que les échantillons à examiner sont éclairés par une installation d'éclairage (17) appropriée. 50) Installation de microscopie selon l'une quelconque des revendications 1, 3 et 4, caractérisée en ce que le microscope utilisé comporte une installation de changement d'objectif fonctionnant par télécommande. 60) Installation de microscopie selon l'une quelconque des revendications 1, 3, 4 et 5, caractérisée en ce que le microscope utilisé comporte une installation de changement de filtre télécommandée. 70) Installation de microscopie selon l'une quelconque des revendications 1, 3, 4, 5 et 6, caractérisée en ce que la table tournante (1) comporte une plaque de support d'échantillons interchangeable automatiquement qui est garnie respectivement d'un certain nombre d 'échantillons codés 80) Installation de microscopie selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les données d'image reçues par le récepteur (8) et traitées par l'installation de traitement de données (9) sont enregistrées dans des appareils d'enregistrement de données (10 et 11) sous forme de données numériques. 90) Installation de microscopie se lon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les données dtimage reçues par le récepteur (6) et traitées par l'installation de traitement de données (9) sont fournies par des appareils appropriés sous forme d'images sur papier (12). 100) Installation de microscopie selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que les données d'image traitées par l'installation de traitement de données (9) sont inscrites sur des supports d'inscription vidéo (13) comme des images distinctes, successives pour former des films vidéo caractéristiques des échantillons. 110) Installation de microscopie selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que les données d'image traitées par l'installation de traitement de données (9) sont reproduites sur des appareils d'affichage d'image (14). 120) Installation de microscopie selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que toutes les fonctions automatiques de l'installation de microscopie sont commandées par un ordinateur principal, en pouvant être télécommandées à partir de la terre et/ou manuellement par les astronautes.