Brevet FR2696235A1 — publié le 19940401

La présente invention est relative à un dispositif d'éclairement pour système d'analyse fluorescence qui peut être, par exemple, un fluorimètre pour microtitration notamment en biologie, Il existe actuellement sur le marché des fluorimètres particulièrement destinés à la biochimie, tel que celui décrit dans le document US-A-4 501 970 Ce dernier est re- latif à un fluorimètre pour mesurer la fluorescence d'échantillons disposés dans des puits de microtitration; il comporte un système ontique, d'une part, pour diriger un faisceau lumineux d'excitation vers le bas dans l'ouverture d'un nuit afin d'exciter par fluorescence l'échantillon nrésent et, d'autre part, nour détecter le faisceau lumineux émis par l'échantillon qui est renvoyé au travers de l'ouverture de ce nuit vers un système d'analyse Dans un tel fluorimètre, la lampe est disposée de telle sorte que son axe soit perpendiculaire au fais- ceau lumineux émis pénétrant dans l'appareil Le spectre lumineux de ce faisceau va de l'ultra-violet au visible, On connait actuellement un type d'appareil réalisé selon ce brevet américain: il comporte une lampe à vapeur de mercure ne permettant des mesures que dans l'ultra- violet. Un autre type de fluorimètre comprend une lampe à tungstème qui émet surtout dans le visible: aucune mesure fiable n'est possible dans l'ultra-violet. Par ailleurs, la sensibilité de ces divers appareils est de l'ordre de 10-8 à 10-9 g/ml de sonde détectée: ceci est satisfaisant en biochimie d'autant que l'échantillon présent dans un nuit est une solution. Dans le domaine de la biologie cellulaire en microtitration, l'échantillon présent dans un puit est une culture cellulaire, c'est à dire un milieu hétérogène. De plus les cellules tombant au fond du puit, le faisceau lumineux doit donc pouvoir pénétrer jusqu'au fond du nuit, ce qoui nécessite un important flux d'énergie. En outre, la sensibilité doit être de l'ordre de 10- à 10-12 g/ml de fluorochrome détecté: ceci n'est pas possible ave les dispositifs de l'art antérieur connus à ce jour de l'homme du métier En effet les lampes actuel- lement utilisées dans ces appareils destinés à la biochi- mie, qu'elles soient au t ungstème, à vapeur de mercure ou au xénon, ne permettent pas d'atteindre de telles sensibi- lités. Aussi un des buts de la présente invention est-il de fournir un système d'éclairement pour système d'analyse à fluorescence qui permet d'obtenir une sensibilité minimale de 10-10 à 10-1 " g/ml au moins sur tout le spectre visible et ultra-violet, et qu'il puisse travailler sur tout l'ensemble de Ce spectre Le faisceau lumineux doit donc avoir un spectre compris entre 290-300 nm et 700-750 nm. Pour résoudre un tel problème, on peut imaginer d'utiliser deux lampes en parallèle: une lampe pour le spectre ultra-violet et une autre pour le spectre visible. Mais un tel agencement n'est guère pratique car il faudra que le manipulateur non seulement change la lampe, mais également règle, à chaque changement, l'architecture op- tique de l'appareil selon le spectre d'excitation. Ainsi qu'il l'a été précédemment dit, il faut une énergie émise par la lampe supérieure à celles actuelle- ment utilisées du fait que les cellules se trouvent au fond du puit Les seules lampes à haute énergie connue sont les lampes au xenon qui ne permettent d'atteindre qu'une sensibilité de l'ordre de 10-9 g/ml de sonde détec- tée Mais même si on pouvait augmenter celle-ci, ces lanmes ne sont pas utilisables non seulement du fait du temps relativement long pour obtenir leur température de travail, mais aussi parce qu'elles chauffent de façon im- portante nécéssitant par là-même des dispositifs de ventilation importants, sinon les systèmes optiques sont rapidement détériorés voire détruits De plus, il faut no- ter que ces lampes connues pour réaliser des analyses à fluorescence du fait des appareils de ventilation et des dispositifs pour maintenir une alimentation électrique de quantité, engendrent des bruits de fond diminuant la sen- sibilité des appareils d'analyse, L'homme du métier est donc dans l'impossibilité de résoudre le problème énoncé ci-dessus. Le but ci-dessus ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints par un dispositif d'éclairement pour système d'analyse à fluorescence com- prenant un système optique, au moins un support pour pro- duits à analyser et un système d'analyse, lequel disposi- tif est caractérisé, selon la présente invention, par le fait qu'il comprend, d'une part, une lampe dont l'axe d'émission est colinéaire à l'axe du flux émis entrant dans le système optique, qui émet un flux lumineux d'au moins 2000 lumens, et qui a une efficacité lumineuse moyenne d'au moins 30 lumens/watt et un flux lumineux moyen d'au moins 1200 106 lumens/m 3 et, d'autre part, un dispositif pour éliminer l'énergie calorifique. Avantageusement, la lampe est du type argon-iode, xé- non à éclats ou halogène-gaz rares, l'un de ceux-ci était de préférence du xénon, par exemple une lampe halogène- krypton-xénon. Avantageusement, le dispositif pour éliminer l'énergie calorifique est un piège a infra-rouge, qui est, par exemple, constitué de cupules assemblées selon un demi-c ylindre enveloppant la partie arrière de la lampe par rapport à la direction du flux lumineux émis. De préférence, le dispositif d'éclairement comprend également un filtre d'excitation interférentiel situé de- vant la lampe dans la direction du flux lumineux. Avantageusement, le support pour produit à analyser est constitué par au moins un puit de microtitration ou par deux lames entre lesquelles est disposé ledit produit. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le système d'analyse à fluorescence est un fluorimètre pour microtitration notamment en biologie cellulaire. La description qui va suivre et qui ne présente aucun caractère limitatif, doit être lue en regard des figures annexées parmi lesquelles - la figure 1 représente schématiquement un fluorimètre selon l'art antérieur; et la figure 2 représente schématiquement ce même fluori- mètre mais muni d'un dispositif d'éclairement selon la présente invention. Afin de permettre à l'homme du métier de mieux com- prendre les avantages de la présente invention, le dispo- sitif d'éclairement est décrit en relation avec le fluori- mètre objet du document US-A-4 501 970 Ce fluorimètre comprend une lampe 1 disposée juste devant un diaphragme 2 constituant l'entrée d'un tunnel dans lequel est situé un système optique tel que celui précédemment décrit Le faisceau lumineux 3 qui entre dans ce tunnel, est ensuite dirigé vers un puit 4 de microtitration dans lequel est disposée la solution à analyser Le faisceau réfléchi 5 est ensuite dirigé vers un système d'analyse 6. La lampe 1 est une lampe à vapeur de mercure, émettant dans l'ultra-violet, dont l'axe est perpendiculaire à celui du faisceau lumineux 3 La flux lumineux de la lampe traversant le diaphragme 2 est de l'ordre de 1 300 lumens, soit une efficacité lumineuse moyenne de la lampe de l'ordre de 26 lumens/watt. Selon la présente invention, la lampe 1 il utilisée est du genre halogène-krypton-xénon traditionnel- lement dénommée lampe krypton-xénon par les spécialistes elle pourrait être du genre argon-iode, xénon à éclats ou halogène-gaz rares, l'un de ceux-ci étant préférentielle- ment le xénon L'axe de cette lampe il est colinéaire à l'axe du diaphragme 12: c'est à dire colinéaire à la di- rection du flux émis Le flux lumineux 13 émis par une telle lampe 11 est d'au moins 2000 lumens, par exemple de l'ordre de 2300 lumens. Cette lampe 11 est caractérisée par une efficacité lumineuse moyenne d'au moins 30 lumens/watt et un flux lu- mineux moyen d'au moins 1200 106 lumens/m 3 I 1 s'agit donc d'une lampe de petite taille, ne nécessitant de plus aucun dispositif pour réguler son alimentation électrique et au- cun temps de chauffage. Ainsi que l'homme du métier l'aura compris, une telle lampe est donc du type monodirectionnel: elle pourrait être qualifiée de canon photonique, Ainsi pénétrera dans le système d'analyse le maximum de l'énergie. Ces lampnes émettent un faisceau lumineux 13 dont le spectre va de l'ultra-violet au visible, tandis que celle de l'art antérieur émet dans l'ultra-violet ou le visible. De plus cette lampe comporte un piège 14 à infra- rouge: ceci permet d'éliminer l'énergie calorifique et par suite d'éviter l'échauffement des éléments constitu- tifs du système ontique Ainsi, pénètre dans le tunnel au travers du diaphragme 12 non seulement le flux maximal émis nar la lampe 1 i, mais également la seule énergie pho- tonique émise Ceci est d'une grande importance, car pour ce type de lampe, l'énergie calorifique émise si elle n'ét ait nas piégée, entraînerait une dégradation, pour ne pas dire une destruction, d'au moins certains éléments constituant le système optique ou électronique. Le piège 14 à infra-rouge est, par exemple, constitué de cupules assemblées selon un demi-cylindre enveloppant la partie arrière de la lampe par rapport au diaphragme 12. Comme le sait l'homme du métier, une telle lampe ll équipée de son piège 14 à infra-rouge doit être placée de- vant le diaphragme 12 à une distance de celui-ci telle que le faisceau lumineux traversant ce diaphragme puisse être qualifié de froid. En outre, afin d'améliorer la qualité du faisceau lu- mineux 13 émis par la lampe 11, le système d'éclairement peut comporter un filtre d'excitation interférentiel 15 qui est situé en avant du diaphragme 12: seuls pénétrent dans le système optique les photons utiles à la mesure. Un tel fluorimètre permet d'obtenir des sensibilités de l'ordre de 10-10 à 10-15 g/ml de sonde détectée, par exemple dans une culture cellulaire. Bien que la présente invention ait été décrite par rapport au système d'analyse à fluorescence objet du docu- ment US-A-4 501 970, il est bien évident que le dispositif d'éclairement selon la présente invention peut être adap- tée sur tout autre type de fluorimetre et même sur d'autres appareils utilisant la fluorescence comme système d'analyse tel qu'un microscope à fluorecence par exemple, dont le support pour le produit à analyser est constitué par deux lames entre lesquelles est disposé ce produit. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'éclairement pour système d'analyse à fluo- rescence comprenant un système optique, au moins un sup- port pour produit à analyser et un système d'analyse, ca- ractérisé par le fait au'il comprend, d'une part, une lampe ( 11), dont l'axe d'émission est colinéaire à l'axe du flux émis entrant dans le système optique, qui émet un flux lumineux d'au moins 2000 lumens, et qui a une effica- cité lumineuse moyenne d'au moins 30 lumens/watt et un flux lumineux moyen d'au moins 1200 106 lumens/m 3 et, d'autre part, un dispositif ( 14) pour éliminer l'énergie calorifique. 2 Dispositif d'éclairement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la lampe ( 11) est du type argon-iode, xénon a éclats ou halogène- gaz rares, l'un de ceux-ci étant préférentiellement le xénon. 3 Dispositif d'éclairement selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la lampe ( 11) est une lampe halogène-krypton-xénon. 4 Dispositif d'éclairement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif pour éliminer l'énergie calorifique est un piège ( 14) à infra-rouge. Dispositif d'éclairement selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le piège ( 14) à infra-rouge est constitué de cupules assemblées selon un demi-cylindre enveloppant la partie arrière de la lampe ( 11) par rapport à la direction du flux lumineux émis. 6 Dispositif d'éclairement selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comprend également un filtre d'excitation interférentiel ( 15) situé devant la lampe dans la direction du flux lumineux émis. 7 Dispositif d'éclairement selon l'une quelconque des re- vendications l à 6, caractérisé par le fait que le support pour produit à analyser est constitué par au moins un puit de microtitration. 8 Dispositif d'éclairement selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 6 caractérisé par le fait que le support pour produit à analvy ser est constitué par deux lames entre lesquelles est dispnosé ledit produit. 9 Fluorim Atre pour microtitration notamment en biologie cellulaire caractérisé par le fait qu'il comporte un dispnositif d'éclairement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.