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WO2015078849A1 - Dispositif de traitement d'un échantillon d'un fluide biologique actif - Google Patents

Dispositif de traitement d'un échantillon d'un fluide biologique actif Download PDF

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Publication number
WO2015078849A1
WO2015078849A1 PCT/EP2014/075503 EP2014075503W WO2015078849A1 WO 2015078849 A1 WO2015078849 A1 WO 2015078849A1 EP 2014075503 W EP2014075503 W EP 2014075503W WO 2015078849 A1 WO2015078849 A1 WO 2015078849A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sample
groove
microns
biological fluid
active biological
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2014/075503
Other languages
English (en)
Inventor
Franck PLOURABOUE
Pierre DEGOND
Olivier PRAUD
Adama CREPPY
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut National Polytechnique de Toulouse INPT
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut National Polytechnique de Toulouse INPT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Institut National Polytechnique de Toulouse INPT filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of WO2015078849A1 publication Critical patent/WO2015078849A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G01N33/5008—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
    • G01N33/502—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics for testing non-proliferative effects
    • G01N33/5029—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics for testing non-proliferative effects on cell motility
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
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    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
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    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
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    • B01L2300/16—Surface properties and coatings
    • B01L2300/161—Control and use of surface tension forces, e.g. hydrophobic, hydrophilic

Definitions

  • the invention relates to the field of motility measurement. More particularly, the invention relates to a device for measuring motility.
  • sperm quality is an important criterion in human and animal fertility.
  • the sampling step is much easier, and less expensive than the insemination step.
  • the quality of a sperm collection is a major element for the success of the insemination centers. Being able to evaluate the quality of the seed is therefore a prerequisite to optimize unsuccessful and expensive inseminations.
  • the World Health Organization one of the most important attributes for assessing the quality of a seed is its mobility. When done manually through an operator, the evaluation of seed mobility is subject to intra and interindividual variation.
  • Mass motility is an indicator of collective motility of spermatozoa.
  • the stakes concerning this measure are important because they make it possible to better appreciate the quality of the samples and thus to better anticipate the success of the insemination.
  • This measurement is a score (usually between 0 and 5) attributed by an operator to the dynamics of the volutes that can be seen inside the drop of sperm deposited on a glass slide and observed by phase contrast microscopy . These volutes have indeed a turbidity whose intensity is correlated with the fertility of the samples.
  • the difficulty associated with the quantification of mass motility is related to the turbulent character of the speed field generated by active swimmers.
  • the quantification of mass motility by the arbitrary score of an operator that quantifies collective turbidity is the criterion currently used in sampling centers as a relevant parameter for the potential fertility of samples taken.
  • the measurement performed on the drop samples placed on a microscope slide remains dependent on the human operator who performs the measurement. There is a strong disparity between the scores made by these operators in different centers.
  • there is an advantage to developing a method of objective characterization of collective mobility because there is no material that allows such quantification.
  • the invention does not present at least some of the disadvantages of the prior art. More particularly, the invention relates to a device for treating a sample of an active biological fluid.
  • a device for treating a sample of an active biological fluid comprises a planar support comprising a groove for channeling at least a portion of said sample of an active biological fluid, said groove describing on said support a continuous and closed form, said pipe form.
  • the treatment device allows, by the use of a channel groove, to set in motion, in a synchronized manner, multicellular or single-cell organisms contained in the biological fluid.
  • this setting in motion is called “mass”, which means that this setting in motion concerns a set of organisms included in the biological fluid.
  • the device is particularly suitable for measuring a speed of an autonomous displacement of a component of a sample of any active biological fluid.
  • said channel form belongs to the group comprising:
  • the treatment device allows, through the use of various forms of channeling, to set in motion different compositions of active biological fluids.
  • said device further comprises an overflow receptacle.
  • the supernumerary quantity of active biological fluid is additionally captured by this overflow receptacle.
  • said sample of active biological fluid is a sperm sample.
  • the surface of said plane support which does not include the groove, is covered with a hydrophobic material and this surface of said groove is covered with a hydrophilic material.
  • the sample is not dispersed on the flat support during its removal, but is conducted, using the hydrophobic surface, towards the groove.
  • the device further comprises an "overflow receptacle"
  • the surface of this receptacle is also made of hydrophilic material.
  • the height "e" of the groove is between 10 and 400 microns.
  • the width "w" of the groove is between 40 and 500 microns.
  • the average radius "r" of this circle is between 500 and 5000 microns.
  • said device further comprises a lid.
  • the sample is less likely to experience variations in its properties due to prolonged exposure to an aggressive outdoor environment that may degrade the sample.
  • the lid is disposed at a height
  • the invention also relates to the use of the treatment device of a sample of an active biological fluid previously presented to perform a measurement of mass motility of a sperm sample.
  • the channel groove is constructed according to the following characteristics:
  • the height "e” of the groove is substantially equal to 25 microns; the width "w” of the groove is substantially equal to 50 microns;
  • the average radius "r" of this circle is substantially equal to 1000 microns.
  • the channel groove is constructed according to the following characteristics:
  • the height "e" of the groove is substantially equal to 100 microns
  • the width "w" of the groove is substantially equal to 200 microns
  • the average radius "r" of this circle is substantially equal to 200 microns.
  • the channel groove is constructed according to the following characteristics:
  • the height "e" of the groove is substantially equal to 100 microns
  • the width "w" of the groove is substantially equal to 500 microns
  • the average radius "r" of this circle is substantially equal to 3000 microns.
  • the channel groove is constructed according to the following characteristics:
  • the height "e" of the groove is substantially equal to 60 microns
  • the width "w" of the groove is substantially equal to 100 microns
  • the average radius "r" of this circle is substantially equal to 2000 microns.
  • FIG. 1a illustrates a first embodiment of the device
  • Fig. 1b illustrates a second embodiment of the device
  • Figure 5a is a top view of an embodiment
  • Figure 5b is a sectional view of an embodiment
  • Fig. 6 is a block diagram of a speed measuring system device.
  • the general principle of the present technique is to provide a device for printing an overall directional motion to a biological fluid.
  • active including micro-swimmers, such as sperm or a set of bacteria.
  • the device allows the quantification of the mobility of active swimmers. It thus makes it possible to highlight the good functioning of their locomotor cellular apparatus. It gives an indirect measure of their "health" and biological functionality in seconds, on a very low volume sample.
  • this device can find different applications than quantifying the fertility of the seed. It could qualify in a simple, effective and low cost any cell suspension or mobile bacteria. For example, we can think of biofuel-producing bacteria, unicellular algae for the production of medicines, etc.
  • the device for treating an active biological fluid sample comprises a planar support comprising a groove for channeling part (or all) of said sample of an active biological fluid.
  • This groove describes on the support a continuous and closed form, called pipe form.
  • the device comprises a plane support on which an annular enclosure is made (this embodiment is a function of the manufacturing method of the device).
  • the annular enclosure is hollowed out in the plane support and forms a groove (for example by micro-milling).
  • the annular enclosure is deposited on the flat support (in this case, an enclosure is defined in another support), called for example a removal support, which may be a polymeric film of predefined thickness. ), the dispensing support being assembled (for example by gluing or by electro-deposition) with the plane support to form the treatment device: the groove is therefore constituted by the upper face of the plane support and the opening formed in the removal support.
  • the channel shape may vary.
  • the channel shape is a circle.
  • the channeling shape may be an ellipse, a parallelogram with rounded edges, and so on.
  • the shape of channel has the characteristic of delimiting a continuous and closed planar curve.
  • Such a device makes it possible to perform a mass motility measurement of a sample of active biological fluid.
  • the novelty of the device is to modify the characteristics of the collective swim of the active fluid. Indeed, channeling and confining the fluid, it manages to induce a coordinated movement and a uniform rotation of the entire fluid.
  • the measurement of the collective mobility thus becomes simple because it does not require the quantification of a single scalar quantity, namely, the overall speed of rotation of the fluid. This overall rotation can then be easily quantified using an image post-processing technique such as PIV or optical flow.
  • the processing device comprises a planar support (SB).
  • a furrow (SI) is dug on this plane support.
  • the processing device also includes an overflow receptacle (RTP) for collecting the overflow of sample (i.e., the amount of sample that is too much important in relation to the train path capacity).
  • RTP overflow receptacle
  • FIGS 2, 3 and 4 show alternative pipe and overflow (RTP) shapes.
  • the overflow receptacle (RTP) is not necessarily positioned in the center of the channel groove.
  • the proportions are not respected.
  • the plane support is a support in glass or transparent polymer with a thickness of the order of a millimeter whereas the sizes relating to the groove (height, width, radius) are rather of the order of one tenth of a millimeter or hundredths of a millimeter.
  • the treatment device makes it possible to develop more objective methods of quantifying collective mobility.
  • the quantification of mass motility is the criterion currently used in sampling centers as a relevant parameter for the potential fertility of samples taken.
  • the measurement performed on the drop samples placed on a microscope slide remains dependent on the human operator who performs the measurement. There is a strong disparity between the scores made by these operators in different centers.
  • the processing device makes it possible to perform such quantization by imparting an overall motion to the active suspension in the channel groove (i.e., to the sample portion that is in the groove).
  • the treatment device makes it possible to perform a simple quantification of the collective mobility (that is to say, mass motility) of pure or diluted semen. More particularly, the proposed device makes it possible to highlight a simple characteristic of collective mobility, without having to individually quantify fluctuating movements.
  • the device of the invention on the one hand offers the advantage of not requiring a unitary qualification of the movements of the sperms making up the sperm sample and, on the other hand, of being simple to use. artwork.
  • the treatment device makes it possible to measure an overall movement of a sperm sample, ie an average speed of entrainment of the fluid suspension (ie the sperm if the swimmers are sperm) related to the coordination of individual movements of active swimmers.
  • the link between rotational speed and seed quality comes from the ability of the seed to produce coordinated and rapid movement.
  • a quality seed is indeed a highly concentrated and highly mobile seed.
  • rotational speed is expected to increase with sperm concentration and individual swimmer speed, there is theoretically a direct relationship between seed quality and sample rotation speed.
  • the physical explanation of the increased coordination of movement between active swimmers comes from increased interactions between the swimmers, who will not only train the fluid plasma surrounding them, but also the nearby active swimmers, so that print an average overall speed to the active suspension. When they are closer to each other, they influence each other more, by steric and hydrodynamic interactions.
  • such a measuring device comprises a flat support, of square or rectangular shape.
  • a deposition support is added on the flat support.
  • This dispensing support comprises at least one opening for forming a groove when the plane support and the dispensing support are assembled.
  • the dispensing support comprises two parts in order to define a ring circular.
  • the device allows a simple estimation of the quality of the seed. It allows to express the collective properties of confined spermatozoa in a ring. Indeed, when a sperm sample is confined in a ring, after a few tens of seconds, the sperm has a rotational assembly movement in the ring. There is no longer any volutes whose visualization is complex, but only an overall rotation. Measuring this rotational speed is a simple, robust and easily accessible parameter for an objective and reproducible measurement of mass motility. This allows an industrial automation of this measurement: it is therefore no longer necessary to use human operators to perform such measurements.
  • any cavity whose transverse dimensions are small relative to the longitudinal direction has the consequence of leading to a directional movement of the seed.
  • the device (DM) comprises a planar support (SB) made from a wetting material (MM) such as glass or a hydrophilic polymer.
  • the planar support (SB) of wetting material is covered with a deposit carrier (SD) made from a non-wetting polymer (PNM) (hydrophobic polymer or teflon TM) comprising two parts (PI , P2) that define the ring.
  • the carrier is in the form of a film, for example a film deposited by chemical process or electrodeposition.
  • the non-wetting support (hydrophobic) to take place in the annular enclosure (EA).
  • one of the properties of the non-wetting polymer is to "repel" the liquid compounds of water, such as sperm. This does not stagnate on the dispensing surface comprising the non-wetting material. Thanks to this non-wetting (hydrophobic) deposition surface, the sample is thus directed within the annular enclosure.
  • the section AA makes it possible to visualize the shape of the section of the channel of the enclosure.
  • the shape of this section (represented by the dotted circle referenced FC) is rectangular.
  • the base of the shape of this channel B c that is to say the horizontal wall
  • the side walls of the channel B L consist of non-wetting material (hydrophobic).
  • the device may optionally be surmounted by a cover (C), at least partially covering the surface of the device.
  • This lid (C) has several functions: it keeps the sample inside the device; it also allows, under particular speed measurement conditions, to avoid evaporation of the water contained in the sample. Indeed, when the speed measurement is performed under illumination, the sample may heat up. In order to prevent the measurement from being disturbed by this heating, it is necessary to keep the sample in a state that is as stable as possible, in particular by avoiding evaporation of the liquid that it contains. The use of a lid makes it possible to avoid such evaporation.
  • h represents the distance between the removal support and the cover
  • e represents the thickness of the deposit carrier (and rings) and therefore rings in this embodiment
  • r represents the mean radius of the rings.
  • h is between 5 and 30 microns
  • - e is between 10 and 400 microns
  • w is between 40 and 500 microns
  • r is between 500 and 5000 microns.
  • the inventors thus selected small transverse dimensions with respect to the longitudinal dimension.
  • the device works properly. This range of dimensions is justified by the fact of choosing a width w of the order of 5 to 20 times the size of the active swimmers, and a thickness e of the same order of magnitude, while the radius r is of the order of five to ten times bigger.
  • a device according to this embodiment offers satisfactory performance with the following values:
  • h 10 microns
  • e 60 microns
  • w 100 microns
  • r 2000 microns.
  • the device comprises, in addition to the groove, an overflow receptacle (RTP) for collecting the overflow of sample.
  • RTP overflow receptacle
  • This overflow receptacle makes it possible to recover the overflow of the sample so that this overflow is not spread over the deposit surface in an anarchic manner.
  • the shape of the groove is the circle
  • a disc is arranged in the center of this circle to recover the overflow.
  • the disk surface is made of wetting material (typically the support material, such as glass).
  • the device object of the present disclosure can be manufactured in several different ways. However, because of its small size, some manufacturing methods may be more suitable than others.
  • the devices are produced by deposition of a resin to which a photolithography is added.
  • a resin is deposited on a "wafer” (for example a glass wafer) of circular shape which may have different diameters depending on the equipment used (a typical value of a wafer diameter is about 10 centimeters).
  • the rings are spaced on the wafer so that we can cut the glass to the desired dimensions: these are dimensions that are a compromise between the number of devices that we want to obtain from a wafer and ease of use and handling. Since the rings have a diameter of one to three millimeters, the quantity of rings that can be printed on a wafer is of the order of a thousand.
  • the device is made using polydimethylsiloxane called PDMS or dimethicole.
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • the PDMS (liquid) mixed with a crosslinking agent is poured onto a microstructured mold and heated to obtain a replica of the elastomeric mold (cross-linked PDMS).
  • the replica of the mold (which corresponds to a "bare" device) is then completed with a non-wetting material (for example Teflon TM), in order to complete the manufacturing.
  • the non-wetting material when necessary, may be deposited as a film on the surface of the mold. The film can then be burned, for example by means of a laser, in places where the presence of hydrophobic materials is not desired.
  • the device is manufactured by micro machining.
  • the non-wetting material when necessary, may be deposited as a film on the surface of the mold.
  • the film can then be burned, for example by means of a laser, in places where the presence of hydrophobic materials is not desired.
  • FIG. 6 is a block diagram of the measuring system according to the present technique. Displacements are recorded in the ring (A) of the cell (B) placed on a microscope stage. An optical microscope objective (O) (with or without phase ring) is connected to a camera (C) for fast video recording (typically 50 to 100 Hz, or 50 to 100 images per second). This video stream is then transmitted to a computer (D) for processing.
  • the quality of the camera sensor, optical lens and illumination are the main determinants of signal quality (with frequency sampling). It is important that the microscope stage be thermostatically controlled to allow the best behavior of the biological sample (preferably at a temperature conducive to the autonomous movement of the fluid components).
  • the azimuth velocities are averaged to obtain an estimate at each time of the mean azimuthal velocity.
  • Steps B4 and B3 are simple to program and very fast. But they also cost about as much as the number of grid points. As each line is independent of the next, parallelization is again possible and desirable for accelerated processing. Steps B4, B5, B6 are post-treatments without any real impact on the total time to obtain a result.

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Abstract

L'invention se rapporte à un dispositif de mesure d'une vitesse d'un déplacement autonome d'une composante d'un échantillon d'un fluide biologique actif. Selon l'invention, un tel dispositif comprend un support plan (SB) comprenant un sillon de canalisation (SI) d'au moins une partie dudit échantillon d'un fluide biologique actif, ledit sillon décrivant sur ledit support une forme continue et fermée, dite forme de canalisation.

Description

Dispositif de traitement d'un échantillon d'un fluide biologique actif.
1. Domaine de l'invention
L'invention se rapporte au domaine de la mesure de motilité. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un dispositif de mesure de motilité.
2. Art antérieur
La qualité du sperme est un critère important dans la fertilité humaine et animale. L'étape de prélèvement est beaucoup plus aisée, et moins coûteuse que l'étape d'insémination. Ainsi La qualité d'un prélèvement de sperme est un élément majeur pour la réussite des centres d'insémination. Savoir évaluer la qualité de la semence est donc un prérequis pour optimiser les inséminations infructueuses et coûteuses. Selon l'organisation mondiale de la santé un des attributs les plus importants pour évaluer la qualité d'une semence est sa mobilité. Lorsqu'elle est effectuée manuellement par l'intermédiaire d'un opérateur, l'évaluation de la mobilité de la semence est sujette à des variations intra et interindividuelles.
Dans le monde animal, par exemple, des centres de prélèvements de semences animales (ovins, bovins) effectuent une mesure de motilité massale à partir d'observations sur des gouttes de sperme. La motilité massale est un indicateur de mobilité collective des spermatozoïdes. Les enjeux concernant cette mesure sont importants car ils permettent de mieux apprécier la qualité des échantillons et donc de mieux anticiper la réussite de l'insémination. Cette mesure est une note (généralement entre 0 et 5) attribuée par un opérateur à la dynamique des volutes que l'on peut voir à l'intérieur de la goutte de sperme déposée sur une lame de verre et observée en microscopie à contraste de phase. Ces volutes présentent en effet une turbidité dont l'intensité est corrélée avec la fertilité des échantillons. L'origine physique et mécanique de ces volutes est encore mal comprise, mais l'on sait qu'elles sont liées d'une part à l'interaction collective des spermatozoïdes, et d'autre part à la densité du sperme prélevé. Un des problèmes liés à cette méthode de mesure manuelle est son caractère arbitraire. Le score attribué à un échantillon dépend en effet de l'opérateur qui le propose.
C'est pourquoi des systèmes automatiques d'évaluation de mobilité ont vu le jour. Les industriels du domaine ont depuis des décennies mis au point des dispositifs de quantification de mobilité individuelle de spermatozoïdes. Les technologies les plus avancées concernant l'analyse de la fertilité sont liées à l'analyse du mouvement individuel. Dans cette perspective des outils informatiques pour l'analyse de mobilité du sperme par suivi individuel des têtes des spermatozoïdes ont été développés, et ont permis une quantification rapide, objective de la mobilité individuelle. Ils permettent d'extraire des quantificateurs statistiques que les estimations visuelles ne savent pas produire. Les algorithmes associés au suivi de la tête des spermatozoïdes sont par exemple du « matching de gabarit », du filtrage particulaire, ou suivi de mouvement de gabarit. Des méthodes pour le suivi et la reconstruction quantitative du battement flagellaire individuel ont également été proposées. La plupart des dispositifs commerciaux de trajectographie individuelle de spermes et les systèmes d'analyse d'image associés sont restreints à des trajectoires et des battements flagellaires confinés en deux dimensions entre deux plaques de verres distantes de quelques dizaines de microns. Cependant, des travaux ont par exemple permis de mettre en évidence les trajectoires 3D non confinées des spermatozoïdes individuels et ouvrent des perspectives pour l'analyse et la discrimination des mouvements hélicoïdaux 3D individuels.
Cependant, il n'y a pas de démonstration probante du lien entre les propriétés de motilité individuelles (aussi fines soient-elles) et la fertilité. Ce lien fait encore l'objet de discussions dans la littérature et les pratiques ainsi que les critères de sélection de qualité dépendent beaucoup de l'espèce considérée. Pour certaines espèces (comme l'ovin, le bovin), la mobilité collective ou mobilité massale reste le critère de sélection privilégié pour la qualité de la semence. Cependant, ces critères dépendent de la note arbitraire d'un opérateur, avec une forte disparité inter-opérateur et inter-centres.
La difficulté associée à la quantification de la motilité massale est liée au caractère turbulent du champ de vitesse généré par les nageurs actifs. Par exemple, dans le cas du sperme, la quantification de la motilité massale par la note arbitraire d'un opérateur qui quantifie la turbidité collective est le critère aujourd'hui retenu dans les centres de prélèvements comme paramètre pertinent pour la fertilité potentielle des échantillons prélevés. Or, la mesure effectuée sur les prélèvements de gouttes posées sur lame de microscope reste dépendante de l'opérateur humain qui effectue la mesure. Il existe une forte disparité entre les notes effectuées par ces opérateurs dans différents centres. Ainsi, il y a un avantage à développer une méthode de caractérisation objective de la mobilité collective car il n'existe pas de matériel qui permet une telle quantification.
Il existe donc un besoin de fournir une méthode et un dispositif qui permettent une mesure de la mobilité massale d'un échantillon de sperme tout en s'affranchissant de la problématique d'évaluation manuelle. Cette méthode et ce dispositif peuvent bien entendu être appliqués à d'autres échantillons de cellules mobiles concentrées comme des suspensions de bactéries, d'algues, de plankton, etc..
3. Résumé de l'invention
L'invention ne présente pas au moins certains des inconvénients de l'art antérieur. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un dispositif de traitement d'un échantillon d'un fluide biologique actif. Selon l'invention, un tel dispositif comprend un support plan comprenant un sillon de canalisation d'au moins une partie dudit échantillon d'un fluide biologique actif, ledit sillon décrivant sur ledit support une forme continue et fermée, dite forme de canalisation.
Ainsi, un tel dispositif permet d'effectuer une mesure de motilité massale d'un échantillon de fluide biologique actif. En effet, le dispositif de traitement permet, de par l'emploi d'un sillon de canalisation, de mettre en mouvement, de manière synchronisée, des organismes pluricellulaires ou monocellulaires contenus dans le fluide biologique. Selon la technique décrite, cette mise en mouvement est dite « massale », ce qui signifie que cette mise en mouvement concerne un ensemble d'organismes compris dans le fluide biologique. Le dispositif est plus particulièrement adapté à la mesure d'une vitesse d'un déplacement autonome d'une composante d'un échantillon d'un fluide biologique actif quel qu'il soit.
Selon un mode de réalisation particulier, ladite forme de canalisation appartient au groupe comprenant :
un cercle ;
un carré à bord arrondi ;
un toroïde.
Ainsi, le dispositif de traitement permet, par l'emploi de diverses formes de canalisation, de mettre en mouvement des compositions différentes de fluides biologiques actifs. Selon une caractéristique particulière, ledit dispositif comprend en outre un réceptacle de trop plein.
Ainsi, la quantité surnuméraire de fluide biologique actif est en sus captée par ce réceptacle de trop plein.
Selon une caractéristique particulière, ledit échantillon de fluide biologique actif est un échantillon de sperme.
Selon un mode de réalisation particulier, la surface dudit support plan, qui ne comprend pas le sillon, est recouverte d'un matériau hydrophobe et cette surface dudit sillon est recouverte d'un matériau hydrophile.
Ainsi, l'échantillon n'est pas dispersé sur le support plan lors de sa dépose, mais est conduit, à l'aide de la surface hydrophobe, vers le sillon. Lorsque le dispositif comprend en outre un « réceptacle de trop plein », la surface de ce réceptacle est également en matériau hydrophile.
Selon un mode de réalisation particulier, la hauteur « e » du sillon est comprise entre 10 et 400 microns.
Selon un mode de réalisation particulier, la largeur « w » du sillon est comprise entre 40 et 500 microns.
Selon un mode de réalisation particulier, lorsque la forme cde canalisation est un cercle, le rayon moyen « r » de ce cercle est compris entre 500 et 5000 microns.
Selon un mode de réalisation particulier, ledit dispositif comprend en outre un couvercle.
Ainsi, l'échantillon est moins susceptible de subir des variations de ses propriétés dues à une exposition trop prolongée à un environnement extérieur agressif pouvant dégrader l'échantillon.
Selon un mode de réalisation particulier, le couvercle est disposé à une hauteur
« h » de la surface dudit support, hauteur « h » comprise entre 5 et 30 microns.
L'invention se rapporte également à l'utilisation du dispositif de traitement d'un échantillon d'un fluide biologique actif préalablement présenté pour effectuer une mesure de motilité massale d'un échantillon de sperme.
Selon un mode de réalisation particulier, lorsque la forme de canalisation est un cercle le sillon de canalisation est construit selon les caractéristiques suivantes :
la hauteur « e » du sillon est sensiblement égale à 25 microns ; la largeur « w » du sillon est sensiblement égale à 50 microns ;
le rayon moyen « r » de ce cercle est sensiblement égal à 1000 microns. Selon un mode de réalisation particulier, lorsque la forme de canalisation est un cercle le sillon de canalisation est construit selon les caractéristiques suivantes :
- la hauteur « e » du sillon est sensiblement égale à 100 microns ;
la largeur « w » du sillon est sensiblement égale à 200 microns ;
le rayon moyen « r » de ce cercle est sensiblement égal à 200 microns. Selon un mode de réalisation particulier, lorsque la forme de canalisation est un cercle le sillon de canalisation est construit selon les caractéristiques suivantes :
- la hauteur « e » du sillon est sensiblement égale à 100 microns ;
la largeur « w » du sillon est sensiblement égale à 500 microns ;
le rayon moyen « r » de ce cercle est sensiblement égal à 3000 microns. Selon un mode de réalisation particulier, lorsque la forme de canalisation est un cercle le sillon de canalisation est construit selon les caractéristiques suivantes :
- la hauteur « e » du sillon est sensiblement égale à 60 microns ;
la largeur « w » du sillon est sensiblement égale à 100 microns ;
le rayon moyen « r » de ce cercle est sensiblement égal à 2000 microns.
4. Liste des figures
D'autres caractéristiques et avantages de la technique décrite apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels :
la figure la illustre un premier mode de réalisation du dispositif
la figure lb illustre un deuxième mode de réalisation du dispositif ;
- les figures 2, 3 et 4 exposent des formes différentes du dispositif ;
la figure 5a est une vue de dessus d'un mode de réalisation ;
La figure 5b est une vue de coupe d'un mode de réalisation ;
La figure 6 est un schéma de principe d'un dispositif système de mesure de vitesse.
5. Description
5.1. Principe
Le principe général de la présente technique est de fournir un dispositif permettant d'imprimer un mouvement directionnel d'ensemble à un fluide biologique actif, comprenant des micro-nageurs, tel que du sperme ou encore un ensemble de bactéries. Le dispositif permet la quantification de la mobilité des nageurs actifs. Il permet donc de mettre en évidence le bon fonctionnement de leur appareil cellulaire locomoteur. Il donne une mesure indirecte de leur « santé » et de leur fonctionnalité biologique en quelques secondes, sur un prélèvement de très faible volume.
À ce titre, ce dispositif peut trouver des applications différentes que la quantification de la fertilité de la semence. Il pourrait qualifier de manière simple, efficace et à faible coût toute suspension de cellules ou de bactéries mobiles. On peut par exemple penser aux bactéries productrices de bio-carburants, des algues unicellulaires pour la production de médicaments, etc..
Comme l'objet du dispositif est de permettre une mesure de la vitesse moyenne de l'écoulement, le dispositif est conformé pour que le fluide biologique actif soit maintenu à l'intérieur du dispositif. Ainsi, le dispositif de traitement d'un échantillon de fluide biologique actif, comprend un support plan comprenant un sillon de canalisation d'une partie (ou de la totalité) dudit échantillon d'un fluide biologique actif. Ce sillon décrit sur le support une forme continue et fermée, dite forme de canalisation. En d'autres termes, le dispositif comprend un support plan sur lequel une enceinte annulaire est réalisée (cette réalisation est fonction de la méthode de fabrication du dispositif). Dans un mode de réalisation l'enceinte annulaire est creusée au sein du support plan et forme un sillon (par exemple par micro fraisage). Dans un autre mode de réalisation, l'enceinte annulaire est déposée sur le support plan (dans ce cas, une enceinte est définie dans un autre support), appelé par exemple support de dépose, (qui peut être un film polymérique d'épaisseur prédéfinie), le support de dépose étant assemblé (par exemple par collage ou par électro-dépose) avec le support plan pour former le dispositif de traitement : le sillon est donc constitué de la face supérieur du support plan et de l'ouverture ménagée dans le support de dépose. En fonction des modes de réalisation, la forme de canalisation peut varier. Par exemple, dans un premier mode de réalisation, la forme de canalisation est un cercle. Dans un autre mode de réalisation, la forme de canalisation peut être une ellipse, un parallélogramme à bords arrondis, etc. Ouel que soit le mode de réalisation, la forme de canalisation a pour caractéristique de délimiter une courbe plane continue et fermée. Ainsi, un tel dispositif permet d'effectuer une mesure de motilité massale d'un échantillon de fluide biologique actif. La nouveauté du dispositif est de modifier les caractéristiques de la nage collective du fluide actif. En effet, on canalisant et en confinant le fluide, on parvient à induire un mouvement coordonné et une mise en rotation uniforme de l'ensemble du fluide. La mesure de la mobilité collective devient donc simple car elle ne nécessite la quantification d'une seule quantité scalaire, à savoir, la vitesse de rotation d'ensemble du fluide. Cette rotation d'ensemble peut être ensuite facilement quantifiée à l'aide d'une technique de post-traitement d'image comme la PIV ou le flow optique.
Deux exemples de bases sont présentés en relations avec les figures la et lb. Le dispositif de traitement (DM) comprend un support plan (SB). Un sillon (SI) est creusé sur ce support plan. En fonction des modes de réalisation (figure lb), le dispositif de traitement comprend également un réceptacle de trop plein (RTP) destiné à recueillir le trop plein d'échantillon (c'est-à-dire la quantité d'échantillon qui est trop importante par rapport à la capacité du sillon).
Les figures 2, 3 et 4 présentent des formes de canalisation et de réceptacle de trop plein (RTP) alternatives. Notamment, le réceptacle de trop plein (RTP) n'est pas nécessairement positionné au centre du sillon de canalisation. Dans ces schémas explicatifs, les proportions ne sont pas respectées. Typiquement, le support plan est un support en verre ou en polymère transparent d'une épaisseur de l'ordre du millimètre alors que les tailles se rapportant au sillon (hauteur, largeur, rayon) sont plutôt de l'ordre du dixième de millimètre ou du centième de millimètre.
Le dispositif de traitement permet de développer des méthodes plus objectives de quantification de la mobilité collective. Par exemple, dans le cas du sperme, la quantification de la motilité massale est le critère aujourd'hui retenu dans les centres de prélèvements comme paramètre pertinent pour la fertilité potentielle des échantillons prélevés. Or, la mesure effectuée sur les prélèvements de gouttes posées sur lame de microscope reste dépendante de l'opérateur humain qui effectue la mesure. Il existe une forte disparité entre les notes effectuées par ces opérateurs dans différents centres. Ainsi, il y a un avantage à développer une méthode de caractérisation objective de la mobilité collective car il n'existe pas de matériel qui permet une telle quantification. Il n'existe pas d'appareil pour la quantification du mouvement collectif de fluide biologique actif à ce jour. Le dispositif de traitement permet de réaliser une telle quantification en imprimant un mouvement d'ensemble à la suspension active dans le sillon de canalisation (c'est-à-dire à la portion d'échantillon qui se trouve dans le sillon).
Ainsi, le dispositif de traitement permet de réaliser une quantification simple de la mobilité collective (c'est-à-dire de la motilité massale) de sperme pur ou dilué. Plus particulièrement, le dispositif proposé permet de mettre en évidence une caractéristique simple de la mobilité collective, sans avoir besoin d'en quantifier individuellement des mouvements fluctuants. Ainsi, comparé aux techniques existantes, le dispositif de l'invention offre d'une part l'avantage de ne pas requérir une qualification unitaire des mouvements des spermatozoïdes composant l'échantillon de sperme et d'autre part d'être simple à mettre en œuvre.
5.2. Description d'un premier mode de réalisation
Dans ce mode de réalisation de l'invention, le dispositif de traitement permet de mesurer un mouvement d'ensemble d'un échantillon de sperme, c'est à dire une vitesse moyenne d'entraînement de la suspension fluide (i.e. le sperme si les nageurs sont des spermatozoïdes) liée à la coordination des mouvements individuels des nageurs actifs.
Le lien entre vitesse de rotation et qualité de la semence provient de la capacité de celle-ci à produire un mouvement coordonné et rapide. Une semence de qualité est en effet une semence fortement concentrée et très mobile. Comme il est attendu que la vitesse de rotation augmente avec la concentration des spermatozoïdes et la vitesse individuelle des nageurs, il y a théoriquement un lien direct entre la qualité de la semence et la vitesse de rotation de l'échantillon. L'explication physique de l'augmentation de la coordination des mouvements entre les nageurs actifs provient de l'augmentation des interactions entre ces derniers, qui non seulement vont entraîner le plasma fluide qui les entoure, mais aussi les nageurs actifs voisins, de sorte à imprimer une vitesse d'ensemble moyenne à la suspension active. Lorsqu'ils sont plus proches les uns des autres, ils s'influencent plus les uns les autres, par interactions stériques et hydrodynamique.
Dans ce mode de réalisation, un tel dispositif de mesure comprend, un support plan, de forme carrée ou rectangulaire. Un support de dépose est adjoint sur le support plan. Ce support de dépose comprend au moins une ouverture permettant de former un sillon lorsque le support plan et le support de dépose sont assemblés. Dans ce mode de réalisation, le support de dépose comprend deux parties afin de définir un anneau circulaire. Dans ce mode de réalisation, le dispositif permet une estimation simple de la qualité de la semence. Il permet de faire exprimer les propriétés collectives des spermatozoïdes confinés dans un anneau. En effet, lorsque l'on confine un échantillon de sperme dans un anneau, après quelques dizaines de secondes, le sperme présente un mouvement d'ensemble de rotation dans l'anneau. Il n'y a alors plus de volutes dont la visualisation est complexe, mais seulement une mise en rotation d'ensemble. La mesure de cette vitesse de rotation est un paramètre simple, robuste et facile d'accès pour une mesure objective et reproductible de la motilité massale. Ceci permet une automatisation industrielle de cette mesure : il n'est donc plus nécessaire de faire appel à des opérateurs humains pour réaliser de telles mesures.
Plus particulièrement, dans ce mode de réalisation, toute cavité dont les dimensions transverses sont petites par rapport à la direction longitudinale à pour conséquence de conduire à un mouvement directionnel de la semence.
On décrit, en relation avec la figure 5a et la figure 5b, un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, le dispositif (DM) comprend un support plan (SB) fabriqué à partir d'un matériau mouillant (MM) comme du verre ou un polymère hydrophile. Dans ce mode de réalisation, le support plan (SB) en matériau mouillant est recouvert d'un support de dépose (SD) fabriquée à partir d'un polymère non mouillant (PNM) (polymère hydrophobe ou téflon™) comprenant deux parties (PI, P2) qui permettent de définir l'anneau. Le support de dépose se présente sous la forme d'un film, par exemple un film déposé par procédé chimique ou par électrodépose.
Lorsque la semence est posée sur le dispositif, elle transite sur le support non mouillant (hydrophobe) pour venir prendre place dans l'enceinte annulaire (EA). En effet, une des propriétés du polymère non mouillant est de « repousser » les liquides composés d'eau, comme le sperme. Celui-ci ne stagne donc pas sur la surface de dépose comprenant le matériau non mouillant. Grâce à cette surface de dépose non mouillante (hydrophobe), l'échantillon est ainsi dirigé au sein de l'enceinte annulaire. Comme représentée en figure 5b, la coupe A-A permet de visualiser la forme de la coupe du canal de l'enceinte. Dans ce mode de réalisation, la forme de cette coupe (représentée par le cercle en pointillé référencé FC) est rectangulaire. Compte tenu du mode de réalisation décrit, la base de la forme de ce canal Bc (c'est-à-dire la paroi horizontale) est constituée de matériau mouillant (hydrophile) tandis que les parois latérales du canal BL sont constituées de matériau non mouillant (hydrophobe).
Dans au moins un mode de réalisation complémentaire, le dispositif peut optionnellement être surmonté d'un couvercle (C), couvrant au moins partiellement la surface du dispositif. Ce couvercle (C) a plusieurs fonctions : il permet de conserver l'échantillon à l'intérieur du dispositif; il permet aussi, dans des conditions de mesure de vitesse particulières, d'éviter une évaporation de l'eau contenue dans l'échantillon. En effet, lorsque la mesure de vitesse est effectuée sous éclairage, l'échantillon peut s'échauffer. Afin d'éviter que la mesure ne soit perturbée par cet échauffement, il est nécessaire de conserver l'échantillon dans un état le plus stable possible, notamment en évitant l'évaporation du liquide qu'il contient. L'utilisation d'un couvercle permet d'éviter une telle évaporation.
Par ailleurs, toujours en relation avec les figures 5a et 5b, les lettres en minuscule ont les significations suivantes :
h : représente la distance entre le support de dépose et le couvercle ;
e : représente l'épaisseur du support de dépose (et des anneaux) et par conséquent des anneaux dans ce mode de réalisation ;
- w : représente la largeur des anneaux ;
r : représente le rayon moyen des anneaux.
Selon des caractéristiques particulières, dans ce mode de réalisation, les valeurs suivantes ont été retenues pour le dispositif :
h : est compris entre 5 et 30 microns ;
- e : est compris entre 10 et 400 microns ;
w : est compris entre 40 et 500 microns ;
r : est compris entre 500 et 5000 microns.
Naturellement, ces valeurs sont interdépendantes. Les contraintes suivantes sont préconisées pour une mise en œuvre plus efficace du dispositif : h « e « w « r. Dans cette inégalité, l'opérateur « « » signifie « environ deux fois plus petit ».
Les inventeurs ont ainsi sélectionné des dimensions transverses petites par rapport à la dimension longitudinale. Dans la gamme « w » compris entre 50 et 200 microns, « e » compris entre 20 et 100 microns et le rayon de l'anneau compris entre 0,5 et 3 millimètres, le dispositif fonctionne correctement. Cette gamme de dimensions se justifie par le fait de choisir une largeur w de l'ordre de 5 à 20 fois la taille des nageurs actifs, et une épaisseur e du même ordre de grandeur, alors que le rayon r est de l'ordre de cinq à dix fois plus grand.
Il est important de veiller à ce que la hauteur h soit ajustée de sorte à éviter la présence de bulle lors de l'entrée de la semence à l'intérieur de la cellule. Le piégeage des bulles lors de l'imbibition du fluide est en effet possible, ce qui est préjudiciable à la mise en mouvement des spermatozoïdes. Par ailleurs, la qualité de la surface des supports non mouillants est un enjeu lorsque la valeur de « e » est petite (inférieure à 5 microns). Sinon, tant que la valeur de « e » est grande ce n'est pas un point sensible.
Plus précisément, en fonction des types de spermes, un dispositif selon ce mode de réalisation offre des performances satisfaisantes avec les valeurs suivantes :
h=10 microns, e=25 microns, w=50 microns, r=1000 microns;
h=10 microns, e=100 microns, w=200 microns, r=2000 microns;
h=20 microns, e=100 microns, w=500 microns, r=3000 microns;
h=10 microns, e=60 microns, w=100 microns, r=2000 microns.
5.3. Description d'un deuxième mode de réalisation
Dans ce deuxième mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprend, en plus du sillon, un réceptacle de trop plein (RTP) destiné à recueillir le trop plein d'échantillon. Ce réceptacle de trop plein permet de récupérer le trop-plein de l'échantillon afin que ce trop-plein ne soit pas réparti sur la surface de dépose de manière anarchique.
Par exemple, lorsque la forme du sillon est le cercle, un disque est aménagé au centre de ce cercle afin de récupérer le trop plein. Comme dans le cas du sillon, la surface du disque est faite de matériau mouillant (typiquement, le matériau du support, tel que le verre).
5.4. Procédé de fabrication
Le dispositif objet de la présente divulgation peut être fabriqué de plusieurs manières différentes. Cependant, de par sa petite taille certaines méthodes de fabrication peuvent être plus adaptées que d'autres.
Selon un premier mode de réalisation, les dispositifs sont fabriqués par dépôt d'une résine auquel on adjoint une dissolution par photolithographie. Une résine est déposée sur un « wafer » (par exemple un wafer en verre) de forme circulaire qui peut- avoir différents diamètres en fonction de l'appareillage utilisé (une valeur typique d'un diamètre de wafer est d'environ 10 centimètres). Les anneaux sont espacés sur le wafer de sorte à ce que l'on puisse venir découper le verre aux dimensions souhaitées : il s'agit de dimensions qui sont un compromis entre le nombre de dispositif que l'on souhaite obtenir à partir d'un wafer et la facilité d'utilisation et de manipulation. Puisque les anneaux ont un diamètre de un à trois millimètres, la quantité d'anneaux que l'on peut imprimer sur un wafer est de l'ordre de mille.
Selon un deuxième mode de réalisation, le dispositif est réalisé à l'aide de Polydiméthylsiloxane appelé PDMS ou diméthicole. Dans ce mode de réalisation, le PDMS (liquide) mélangé à un agent réticulant est versé sur un moule microstructuré et chauffé afin d'obtenir une réplique du moule en élastomère (PDMS réticulé). Selon les modes de réalisation, la réplique du moule (qui correspond à un dispositif « nu ») est ensuite complétée avec un matériau non mouillant (par exemple du téflon™), afin de terminer la fabrication. Le matériau non mouillant, quand il est nécessaire, peut être déposé sous la forme d'un film à la surface du moule. Le film peut ensuite être brûlé, par exemple à l'aide d'un laser, aux endroits où la présence de matériaux hydrophobe n'est pas souhaitée.
Selon un troisième mode de réalisation, le dispositif est fabriqué par micro usinage. Le matériau non mouillant, quand il est nécessaire, peut être déposé sous la forme d'un film à la surface du moule. Le film peut ensuite être brûlé, par exemple à l'aide d'un laser, aux endroits où la présence de matériaux hydrophobe n'est pas souhaitée.
5.5. technique de mesure et extraction de la vitesse
A ce dispositif permettant de mettre en mouvement spontané des suspensions actives biologiques, on peut ajouter la description de la technique de mesure et une technique d'extraction de la vitesse.
La figure 6 est un schéma de principe du système de mesure selon la présente technique. On effectue un enregistrement des déplacements dans l'anneau (A) de la cellule (B) posée sur une platine de microscope. Un objectif optique de microscope (O) (avec ou sans anneau de phase) est relié à une caméra (C) pour effectuer un enregistrement vidéo rapide (typiquement 50 à 100 hz, soit 50 à 100 images par seconde). Ce flux vidéo est ensuite transmis à un ordinateur (D) pour effectuer le traitement. La qualité du capteur de la caméra, de l'objectif optique et de l'éclairage sont les principaux déterminants de la qualité du signal (avec l'échantillonnage fréquentiel). Il est important que la platine du microscope soit thermostatée afin de permettre le meilleur comportement de l'échantillon biologique (de préférence à une température propice au mouvement autonome des composantes du fluide).
Une fois la séquence vidéo acquise, on effectue une détermination de la vitesse globale du fluide. Ce traitement est basé sur des méthodes de PIV ou l'on cherche à extraire, pour tous les pixels d'une l'image, le déplacement qui permet la meilleure corrélation avec l'image suivante enregistrée un instant (Dt) plus tard. L'endroit où se localise le pic de la corrélation permet de donner le déplacement qui détermine la vitesse comme « vitesse=déplacement/Dt ». Cependant, comme l'on souhaite ici extraire une seule composante azimutale de la vitesse (dans la direction Θ des coordonnées polaires r, Θ ), dans l'anneau, la technique de PIV peut-être très largement accélérée par les techniques décrites par la suite.
A) Pré-traitement/calibration
1) On détermine sur la moyenne de quelques images (pendant 0.15s - soit 7 à 15 images- avant la mesure proprement dite) les bords extérieur et intérieur des anneaux par extractions des contours (filtre médian et seuillage par exemple et/ou transformée de Hough) ;
2) On mesure la valeur moyenne des niveaux de gris dans l'anneau pour l'estimation de la concentration (au préalable calibrée pour le dispositif et l'échantillon biologique) ;
3) On crée une grille de coordonnées polaires Ir, Θ) adaptée aux bords de l'échantillon et dont la discrétisation spatiale est consistante avec le nombre de points par direction d'une grille initiale (de la taille de l'image).
B) Traitement dynamique
1) On interpole les coordonnées Cartésiennes des pixels de l'image prise à l'instant t dans la grille de coordonnées polaires. L'intensité des niveaux de gris de l'image l(x,y) est alors traduite dans des coordonnées polaires l(r, Θ ).
2) On calcule la transformée de Fourier rapide ld \(r,k& ), dans la direction périodique Θ de chaque ligne de l'image interpolée, où kg> est le vecteur d'onde associé à <9dans l'espace de Fourier.
3) La multiplication terme à terme des transformées de Fourier rapide ld, dans la direction périodique Θ :
P(k0)= i(r, ka,t).l(r,ke„t+Dt)
de l'image prise à l'instant t et la suivante prise à t+Dt donne la transformée de Fourier de la corrélation P(/Q¾) (un produit de convolution est un produit direct dans l'espace de Fourier). La détermination du pic de ce produit donne la localisation du pic de la corrélation, et donc le déplacement le long de Θ , donnant la meilleure corrélation d'une image à l'autre.
4) On calcule ensuite pour chaque r, la vitesse azimutale par la relation : vitesse=déplacement/Dt
5) On moyenne ensuite dans la direction r les vitesses azimutales pour avoir une estimation à chaque temps de la vitesse azimutale moyenne
6) Pour déterminer une vitesse moyenne de l'échantillon qui peut variée pendant la mesure on prend le max de la moyenne sur une fenêtre glissante (la taille de la fenêtre glissante peut être sélectionnée entre 5 à 20s).
Les étapes les plus coûteuses en temps de calcul sont A.l et Bl. B.l est l'étape clée car elle est réalisée à tous les pas de temps et elle coûte autant que le nombre de points dans la grille à interpoler. Cependant, cette interpolation peut être facilement parallélisée. Les étapes B2 et B3 sont simples à programmer et très rapides. Mais elles coûtent aussi à peu près autant que le nombre de points de la grille. Comme chaque ligne est indépendante de la suivante, la parallélisassions est là encore possible et souhaitable pour obtenir un traitement accéléré. Les étapes B4, B5, B6 sont des post-traitements sans véritable impact sur le temps total d'obtention d'un résultat.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de mesure d'une vitesse d'un déplacement autonome d'une composante d'un échantillon d'un fluide biologique actif, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend un support plan comprenant un sillon de canalisation d'au moins une partie dudit échantillon d'un fluide biologique actif, ledit sillon décrivant sur ledit support une forme continue et fermée, dite forme de canalisation.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite forme de canalisation appartient au groupe comprenant :
un cercle ;
un carré à bord arrondi ;
un toroïde.
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend en outre un réceptacle de trop plein.
4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit échantillon de fluide biologique actif est un échantillon de sperme.
5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface dudit support plan qui ne comprend pas le sillon est recouverte d'un matériau hydrophobe et caractérisé en ce que la surface dudit sillon est recouverte d'un matériau hydrophile.
6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la hauteur « e » du sillon est comprise entre 10 et 400 microns.
7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur « w » du sillon est comprise entre 40 et 500 microns.
8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lorsque la forme cde canalisation est un cercle, le rayon moyen « r » de ce cercle est compris entre 500 et 5000 microns.
Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un couvercle (C).
Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le couvercle (C) est disposé à une hauteur « h » de la surface dudit support, hauteur « h » comprise entre 5 et 30 microns.
Utilisation du dispositif de traitement d'un échantillon d'un fluide biologique actif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 pour effectuer une mesure de motilité massale d'un échantillon de sperme.
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