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Title:
METHOD FOR CONTROLLING A PLURALITY OF FUNCTIONAL MODULES INCLUDING A MULTI-WAVELENGTH IMAGING DEVICE, AND CORRESPONDING CONTROL SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/144650
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for controlling a plurality of functional modules included in a microscopy imaging device (20) comprising at least one first (M1) and one second (M2) functional module which are suitable for performing a first (F1) and a second (F2) function, respectively. The method includes at least one repetition of the following steps: sending a first control signal (S1) to the second functional module (M2) when the first functional module (M1) has performed said first function (F1); the second functional module (M2) triggers said second function (F2) upon receiving the first control signal (S1); sending a second control signal (S2) to the first functional module (M1) when the second functional module (M2) has performed said second function (F2); the first functional module (M1) triggers said first function (F1) upon receiving the second control signal (S2).

Inventors:
ROUL JULIEN (FR)
TRAMIER MARC (FR)
PECREAUX JACQUES (FR)
Application Number:
EP2015/056157
Publication Date:
October 01, 2015
Filing Date:
March 23, 2015
Export Citation:
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Assignee:
CENTRE NAT RECH SCIENT (FR)
UNIV RENNES (FR)
International Classes:
G01N21/64; G02B21/00; G02B21/16; G05B19/042; G05B19/418
Foreign References:
US20050248764A12005-11-10
EP1388397A22004-02-11
Other References:
MEIER, HANS: "Verteilte, kooperative Steuerung maschinennaher Abläufe", INTERNET, 10 May 2001 (2001-05-10), pages Frontpage - 30, XP002728551, Retrieved from the Internet [retrieved on 20140818]
None
Attorney, Agent or Firm:
GUENE, Patrick (FR)
Download PDF:
Claims:
REVENDICATIONS

1. Procédé de pilotage d'une pluralité de modules fonctionnels compris dans un dispositif d'imagerie en microscopie (20) multi-longueur d'onde configuré pour prendre une pluralité de prises de vue d'un échantillon soumis à différentes longueurs d'onde d'excitation, ledit dispositif d'imagerie comprenant au moins un premier (Ml) et un deuxième (M2) modules fonctionnels, adaptés respectivement pour réaliser une première (Fl) et une deuxième (F2) fonctions,

le procédé étant caractérisé en ce que :

- le premier module fonctionnel (Ml) est un module de sélection de longueur d'onde et la première fonction (Fl) consiste à réaliser une sélection d'au moins une longueur d'onde d'excitation de l'échantillon,

- le deuxième module fonctionnel (M2) est un module de capture d'images et la deuxième fonction (F2) consiste à réaliser une prise de vue de l'échantillon,

et en ce qu'il comprend au moins une itération des étapes suivantes :

a) envoi d'un premier signal de pilotage (SI) au deuxième module fonctionnel (M2) lorsque le premier module fonctionnel (Ml) a réalisé ladite première fonction (Fl) ;

b) le deuxième module fonctionnel (M2) déclenche ladite deuxième fonction (F2) sur réception du premier signal de pilotage (SI) ;

c) envoi d'un deuxième signal de pilotage (S2) au premier module fonctionnel (Ml) lorsque le deuxième module fonctionnel (M2) a réalisé ladite deuxième fonction (F2) ;

d) le premier module fonctionnel (Ml) déclenche ladite première fonction (Fl) sur réception du deuxième signal de pilotage (S2).

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape a) d'envoi d'un premier signal de pilotage (SI) est effectuée par le premier module fonctionnel (Ml) et l'étape b) d'envoi d'un deuxième signal de pilotage (S2) est effectuée par le deuxième module fonctionnel (M2).

3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le dispositif d'imagerie en microscopie comprend au moins un troisième module fonctionnel (F3) adapté pour réaliser une troisième fonction (F3), le procédé comprenant en outre les étapes suivantes :

e) le premier module fonctionnel (Ml) envoie un troisième signal de pilotage (SI') au troisième module fonctionnel (M3) sur réception du deuxième signal de pilotage (S2) ; f) le troisième module fonctionnel (M3) déclenche l'activation de ladite troisième fonction (F3) sur réception du troisième signal de pilotage (SI') ;

g) le troisième module fonctionnel (M3) envoie un quatrième signal de pilotage (S3) au premier module fonctionnel (Ml) lorsque le troisième module fonctionnel (M3) a réalisé ladite troisième fonction (F3) ; et dans lequel l'étape a) consistant à envoyer un prem ier signal de pilotage (SI) au deuxième module fonctionnel ( M 2) est effectuée lorsque le premier module fonctionnel ( M l) a réalisé ladite première fonction (Fl) et su r réception du q uatrième signal de pilotage (S3).

4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel une itération des étapes e) à g) est effectuée à la suite des étapes a) à d) à une fréquence égale 1/n, avec n le nom bre de longueu rs d'onde d'excitation auxquelles est sou mis l'échantillon, le nom bre d'itérations des étapes a) à d) étant égal à n.

5. Procédé selon la revendication 1, dans leq uel l'étape a) d'envoi d'u n prem ier signal de pilotage (SI) et l'étape b) d'envoi d'un deuxième signal de pilotage (S2) sont effectuées par un module logique dédié (M L) indépendant des prem ier et deuxième modules fonctionnels.

6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel le dispositif d'imagerie comprend au moins un troisième module fonctionnel (F3) adapté pour réaliser une troisième fonction ( F3), le procédé comprenant en outre les étapes suivantes :

lorsque le deuxième mod ule fonctionnel ( M 2) a réalisé ladite deuxième fonction (F2), le mod ule logique dédié ( M L) envoie un troisième signal de pilotage (S3) au troisième mod ule fonction nel (M3) en même temps que l'étape d'envoi du deuxième signal de pilotage (S2) au prem ier module fonctionnel ( M l) ;

le troisième module fonctionnel ( M3) déclenche l'activation de ladite troisième fonction (F3) sur réception du troisième signal de pilotage (S3) ;

- le troisième module fonctionnel ( M3) envoie un quatrième signal de pilotage (S4) au mod ule logique dédié ( M L) lorsque le troisième module fonctionnel (M3) a réalisé ladite troisième fonction ( F3) ;

et dans lequel l'étape a) d'envoi d'un premier signal de pilotage (SI) au deuxième module fonctionnel (M 2) est effectuée lorsque le premier module fonctionnel (M l) a réalisé ladite première fonction (Fl) et sur réception du q uatrième signal de pilotage.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3, 4, 6, dans lequel le troisième module fonctionnel (M3) est un module de positionnement de l'échantillon et la troisième fonction ( F3) consiste à réaliser un déplacement de l'échantillon dans au moins u ne direction de l'espace.

8. Système de pilotage d'une pluralité de modules fonctionnels compris dans un d ispositif d'imagerie en microscopie multi-longueur d'onde configuré pou r prend re u ne plu ralité de prises de vue d'u n échantillon soumis à différentes longueu rs d'onde d'excitation, ledit d ispositif d'imagerie comprenant au moins u n prem ier ( M l) et un deuxième ( M 2) modules fonction nels, adaptés respectivement pour réaliser u ne prem ière (Fl) et une deuxième ( F2) fonctions,

le système étant caractérisé en ce qu'il comprend :

des moyens d'émission d'un premier signal de pilotage (SI) au deuxième module fonctionnel (M 2), activés lorsque le premier module fonctionnel ( M l) a réalisé lad ite première fonction (Fl) ;

des moyens de déclenchement de ladite prem ière fonction (Fl), activés sur réception d'un deuxième signal de pilotage (S2) reçu depuis le deuxième modu le fonctionnel (M 2) ; des moyens de déclenchement de ladite deuxième fonction ( F2), activés sur réception du premier signal de pilotage (SI) reçu depuis le premier module fonctionnel ( M l) ;

des moyens d'ém ission du deuxième signal de pilotage (S2) au premier modu le fonctionnel ( M l), activés lorsque le deuxième module fonction nel ( M 2) a réalisé ladite deuxième fonction ( F2) ;

en ce que le premier module fonctionnel (M l) est un module de sélection de longueur d'onde et la première fonction (Fl) consiste à réaliser une sélection d'au moins une longueur d'onde d'excitation de l'échantillon,

et en ce q ue le deuxième module fonctionnel (M 2) est un module de captu re d'images et la deuxième fonction (F2) consiste à réaliser une prise de vue de l'échantillon.

9. Système selon la revend ication 8, dans leq uel le dispositif d'imagerie com prend au moins un troisième module fonctionnel ( F3) adapté pour réaliser une troisième fonction ( F3), le système com prenant en outre :

des moyens d'ém ission d'un troisième signal de pilotage (SI') au troisième module fonctionnel (M3), activés sur réception d u deuxième signal de pilotage (S2) ;

des moyens de déclenchement de ladite troisième fonction (F3), activés sur réception du troisième signal de pilotage (SI').

10. Système selon la revend ication 9, dans lequel le troisième module fonctionnel (M3) est un module de positionnement de l'échantillon et la troisième fonction ( F3) consiste à réaliser un positionnement de l'échantillon dans au moins u ne d irection de l'espace.

11. Système selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, dans leq uel le module de sélection de longueurs d'onde com prend un ensem ble de deux prismes optiques (41, 42) d isposés de part et d'autre d'une fente (40) montée mobile en translation et contrôlée par le deuxième signal de pilotage (S2) envoyé par le deuxième module fonctionnel (M 2) pou r réaliser une sélection d'au moins une longueur d'onde d'excitation.

Description:
PROCEDE DE PILOTAGE MULTI-MODULES FONCTIONNELS INCLUANT UN DISPOSITIF D'IMAGERIE

MULTI-LONGUEUR D'ONDE, ET SYSTEME DE PILOTAGE CORRESPONDANT

1. DOMAINE DE L'INVENTION

L'invention relève du domaine des systèmes d'imagerie et peut trouver des exemples d'applications en microscopie multi-longueur d'onde ou multi-couleur.

Plus précisément, l'invention concerne une technique de pilotage d'une pluralité de modules (ou blocs) fonctionnels compris dans un dispositif d'imagerie en microscopie.

L'invention s'applique notamment, mais non exclusivement, au domaine de l'imagerie d'échantillons biologiques pour l'analyse des processus dynamiques en biologie cellulaire, nécessitant l'utilisation d'un système de microscopie de fluorescence multi-longueur d'onde.

2. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE

On s'attache plus particulièrement dans la suite de ce document à décrire la problématique existant dans le domaine de l'imagerie en microscopie multi-longueur d'onde, à laquelle ont été confrontés les inventeurs de la présente demande de brevet. De manière générale, un dispositif d'imagerie multi-longueur d'onde consiste à imager un échantillon soumis à différentes longueurs d'onde d'excitation. L'invention ne se limite bien sûr pas à ce domaine particulier d'application, mais présente un intérêt pour toute technique de pilotage mise en œuvre dans un système d'imagerie en microscopie devant faire face à une problématique proche ou similaire.

2.1 Contexte de l'invention

L'Institut de Génétique et Développement de Rennes (IGDR) développe un dispositif d'imagerie basée sur la microscopie de fluorescence multi-longueur d'onde, pour étudier la dynamique des activités biochimiques (comme le métabolisme cellulaire par exemple) ou biophysiques (comme la dynamique de la division cellulaire) sur des échantillons vivants. Ce dispositif d'imagerie correspond en effet à une forte demande des biologistes qui souhaitent utiliser une technique d'analyse spatio-temporelle et in vivo des événements biologiques, et ainsi accéder à des informations fonctionnelles de l'échantillon observé.

La figure 1 illustre un exemple d'un dispositif d'imagerie multi-longueur d'onde 10 traditionnel comprenant une source de lumière laser 11 couplée à un microscope multi-focal 12 au moyen d'une fibre optique 17 (notée « FO » sur la figure). La source de lumière 11 produit une lumière laser blanche d'excitation (aussi appelée « supercontinuum ») sous forme d'impulsions de l'ordre de quelques picosecondes, destinée à illuminer l'échantillon 16 à observer. Le microscope multifocal 12 est composé d'un module d'imagerie 12i coopérant avec un disque rotatif 12 2 confocal au plan de l'échantillon, aussi couramment appelé « spinning disk ». Le dispositif 10 comprend en outre un module de sélection de longueurs d'onde 13 se présentant sous la forme d'un disque mobile doté d'un ensem ble de filtres optiques interférentiels (filtres passe-bas ou passe-bande). Ce disque à filtres optiques est monté mobile en rotation autour d'un axe de rotation permettant de procéder à la sélection d'une longueur d'onde ou d'une plage de longueurs d'onde souhaitée en fonction du filtre optique présenté. L'acquisition des images est réalisée au moyen d'un module de capture d'images 14, par exemple une caméra du type capteur CCD (pour « Charged Couple Device ») ou CMOS (pour « Complémentary Métal Oxyde Semiconductor »).

Pour réaliser une acquisition multi-longueur d'onde, chacun des modules (ou blocs) fonctionnels décrit ci-dessus est piloté au moyen de commandes unidirectionnelles émises successivement par un logiciel de pilotage stocké sur une unité centrale 15 (noté « PC » sur la figure pour « Personal Computer »). Ces modules sont toutefois capables de retourner des informations sur leur état ou configuration suite à une interrogation via le logiciel et le PC.

Le fonctionnement de la technique actuelle de pilotage multi-modules peut être résumé de la façon suivante :

étape 1 : l'unité centrale 15 qui héberge le logiciel de pilotage envoie une commande au sélecteur de longueur d'onde pour qu'il sélectionne une nouvelle longueur d'onde d'excitation,

étape 2 : le sélecteur de longueur d'onde exécute la commande préalablement reçue et déplace le disque à filtres optiques interférentiels du module 13 de façon à sélectionner la longueur d'onde (ou plage de longueurs d'onde) d'excitation souhaitée ;

étape 3 : l'unité centrale 15 envoie ensuite une commande au module de capture d'image 14 pour qu'il réalise une prise de vue de l'échantillon soumis à la longueur d'onde d'excitation sélectionnée,

- étape 4 : le module de capture d'image 14 exécute la commande et procède à l'acquisition d'une image (ou d'une série d'images) de l'échantillon.

A noter que chacune de ces étapes est illustrée sur la figure 1 par un cercle dans lequel est inscrit le numéro de l'étape concernée. La même convention est adoptée dans les figures suivantes relatives à la présente invention (et qui sont décrites en détail dans la suite de la description au paragraphe 5).

Ces quatre étapes sont réitérées autant de fois que nécessaire afin que l'échantillon puisse être imagé pour d'autres longueurs d'onde d'excitation. Une itération des quatre étapes ci-dessus correspond donc à la capture d'une image ou d'une série d'images de l'échantillon soumis à un rayonnement de longueur d'onde d'excitation donnée. A noter qu'il est également possible de changer la position de l'échantillon 16 ou de l'objectif du microscope dans l'espace au cours de l'acquisition des images notamment selon l'axe optique du microscope 12i (axe Z) afin d'imager en profondeur l'échantillon. Com biné à la microscopie multi-focale, ce processus permet d'imager en profondeur différentes coupes optiques de l'échantillon en supprimant la fluorescence en dehors du plan observé (source de bruit optique). Cela requiert donc un pilotage additionnel du module fonctionnel 12i.

2.2 Problème technique de l'invention

La technique actuelle de pilotage de modules fonctionnels par un logiciel dédié présente toutefois plusieurs inconvénients. Cette technique nécessite en effet que les modules de capture d'image et de sélection de longueurs d'onde soient activés successivement au moyen de commandes unidirectionnelles envoyées de manière centralisée par le logiciel de pilotage, ce qui rend le pilotage des modules relativement lent et relativement peu robuste pour faire face à d'éventuels problèmes de synchronisation.

De plus, le fait de contrôler le disque à filtres optiques par le logiciel de pilotage, combiné à la relativement faible vitesse de rotation de celui-ci, rend la cadence d'acquisition des images lente.

Par ailleurs, en utilisant cette configuration, les inventeurs se sont aperçus de la présence de fuites spectrales de la source laser dans le canal d'émission, ce qui n'est pas optimal. En effet, du fait des caractéristiques intrinsèques des filtres actuellement utilisés, il n'est pas toujours possible de filtrer toutes les longueurs d'ondes non souhaitées issues de la source laser d'excitation (notamment l'infra-rouge). Ces longueurs d'ondes non souhaitées se retrouvent sur l'échantillon venant éventuellement l'altérer et sur le capteur d'images, posant ainsi des problèmes pour l'observation de la fluorescence de l'échantillon.

3. OBJECTIFS DE L'INVENTION

L'invention, dans au moins un mode de réalisation, a notamment pour objectif de pallier ces différents inconvénients de l'état de la technique.

Plus précisément, dans au moins un mode de réalisation de l'invention, un objectif est de proposer une technique de pilotage permettant d'améliorer la vitesse d'acquisition des images ainsi que la robustesse du processus d'imagerie multi-longueurs d'onde.

Au moins un mode de réalisation de l'invention a également pour objectif de fournir une telle technique qui soit relativement simple et peu coûteuse à mettre en œuvre.

Un autre objectif d'au moins un mode de réalisation de l'invention est de fournir une telle technique qui permette de réduire la présence de fuites spectrales et ainsi d'améliorer la qualité des images capturées. 4. EXPOSÉ DE L'INVENTION

Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, il est proposé un procédé de pilotage d'une pluralité de modules fonctionnels compris dans un dispositif d'imagerie en microscopie multi-longueur d'onde configuré pour prendre une pluralité de prises de vue d'un échantillon soumis à différentes longueurs d'onde d'excitation, ledit dispositif d'imagerie comprenant au moins un premier et un deuxième modules fonctionnels, adaptés respectivement pour réaliser une première et une deuxième fonctions. Le premier module fonctionnel est un module de sélection de longueur d'onde et la première fonction consiste à réaliser une sélection d'au moins une longueur d'onde d'excitation de l'échantillon, et le deuxième module fonctionnel est un module de capture d'images et la deuxième fonction consiste à réaliser une prise de vue de l'échantillon. Le procédé est tel qu'il comprend au moins une itération des étapes suivantes :

a) envoi d'un premier signal de pilotage au deuxième module fonctionnel lorsque le premier module fonctionnel a réalisé ladite première fonction ;

b) le deuxième module fonctionnel déclenche ladite deuxième fonction sur réception du premier signal de pilotage ;

c) envoi d'un deuxième signal de pilotage au premier module fonctionnel lorsque le deuxième module fonctionnel a réalisé ladite deuxième fonction ;

d) le premier module fonctionnel déclenche ladite première fonction sur réception du deuxième signal de pilotage.

Le principe de l'invention repose sur la mise en œuvre d'un mécanisme d'échange bidirectionnel de signaux de pilotage entre les modules eux-mêmes, pour activer la fonction qui leur est propre. Un signal de pilotage reçu par un module est interprété comme un signal de déclenchement de la fonction qui lui est associée. Ainsi, par un jeu de « ping-pong » entre les modules, le procédé selon l'invention permet de commander successivement chaque module fonctionnel sans passer par une entité logicielle centrale et décisionnelle comme c'est le cas dans l'état de la technique. Ainsi, un signal de pilotage reçu par le premier module déclenche une sélection d'une longueur d'onde ou d'une plage de longueurs d'onde et un signal de pilotage reçu par le second module déclenche une prise de vue de l'échantillon pour la longueur d'onde sélectionnée par le premier module. Cette approche asynchrone et parallèle a donc pour effet d'améliorer la vitesse d'acquisition des images par le module de capture d'images ainsi que la robustesse du processus d'imagerie multi-longueur d'onde. Le nombre d'itérations des étapes a) à d) peut être défini en fonction du nombre de longueurs d'onde d'excitation auxquelles l'échantillon doit être exposées (par exemple, le nombre d'itérations peut être choisi égal au nombre de longueurs d'onde d'excitation sélectionnées, soit une prise de vue de l'échantillon pour chaque longueur d'onde sélectionnée).

Selon un mode de réalisation particulier, l'étape a) d'envoi d'un premier signal de pilotage est effectuée par le premier module fonctionnel et l'étape b) d'envoi d'un deuxième signal de pilotage est effectuée par le deuxième module fonctionnel.

Le pilotage des modules étant réalisé par les modules fonctionnels eux-mêmes, cette variante permet de s'affranchir de l'utilisation d'un dispositif dédié pour mettre en œuvre le processus de pilotage. Cette variante est donc simple et peu coûteuse à mettre en œuvre.

Selon une caractéristique particulière, le dispositif d'imagerie en microscopie comprend au moins un troisième module fonctionnel adapté pour réaliser une troisième fonction, le procédé comprenant en outre les étapes suivantes :

e) le premier module fonctionnel envoie un troisième signal de pilotage au troisième module fonctionnel sur réception du deuxième signal de pilotage ;

f) le troisième module fonctionnel déclenche l'activation de ladite troisième fonction sur réception du troisième signal de pilotage;

g) le troisième module fonctionnel envoie un quatrième signal de pilotage au premier module fonctionnel lorsque le troisième module fonctionnel a réalisé ladite troisième fonction ;

l'étape a) consistant à envoyer un premier signal de pilotage au deuxième module fonctionnel étant effectuée lorsque le premier module fonctionnel a réalisé ladite première fonction et sur réception du quatrième signal de pilotage.

Ainsi, le procédé selon l'invention offre la possibilité de piloter, de façon relativement simple, au moins un troisième module fonctionnel au sein du dispositif d'imagerie multi- longueur d'onde. Pour ce faire, un mécanisme d'échange de signaux bidirectionnel est mis en œuvre entre les premier et troisième modules fonctionnels pour permette un pilotage successif (jeu de « ping-pong ») desdits modules sans passer par une entité logicielle centrale.

La condition supplémentaire pour que le premier module envoie un signal de pilotage au deuxième module pour déclencher la deuxième fonction, est qu'il ait reçu un signal de pilotage du troisième module, ce signal étant interprété par celui-ci comme un signal d'activation de l'envoi d'un signal de pilotage au deuxième module.

Selon un aspect particulier de l'invention, une itération des étapes e) à g) est effectuée à la suite des étapes a) à d) à une fréquence égale 1/n, avec n le nombre de longueurs d'onde d'excitation auxquelles est soumis l'échantillon, le nombre d'itérations des étapes a) à d) étant égal à n. Ainsi, il n'est pas nécessaire de déclencher la fonction du troisième module à chaque itération des étapes a) à d) (autrement dit à chaque fois que les fonctions des premier et deuxième modules sont activées). Ceci permet d'offrir une plus grande souplesse dans le pilotage d'une pluralité de modules.

Selon une variante de réalisation, l'étape a) d'envoi d'un premier signal de pilotage et l'étape b) d'envoi d'un deuxième signal de pilotage sont effectuées par un module logique dédié indépendant des premier et deuxième modules fonctionnels.

Cette variante de réalisation présente l'avantage de pouvoir s'adapter à n'importe quelle architecture imposée par le dispositif d'imagerie.

Selon une caractéristique particulière, le dispositif d'imagerie comprend au moins un troisième module fonctionnel adapté pour réaliser une troisième fonction, le procédé comprenant en outre les étapes suivantes :

lorsque le deuxième module fonctionnel a réalisé ladite deuxième fonction, le module logique dédié envoie un troisième signal de pilotage au troisième module fonctionnel en même temps que l'étape d'envoi du deuxième signal de pilotage au premier module fonctionnel ;

le troisième module fonctionnel déclenche l'activation de ladite troisième fonction sur réception du troisième signal de pilotage ;

le troisième module fonctionnel envoie un quatrième signal de pilotage au module logique dédié lorsque le troisième module fonctionnel a réalisé ladite troisième fonction ; l'étape a) d'envoi d'un premier signal de pilotage au deuxième module fonctionnel étant effectuée lorsque le premier module fonctionnel a réalisé ladite première fonction et sur réception du quatrième signal de pilotage.

Ainsi, le procédé selon l'invention offre la possibilité de piloter au moins un troisième module fonctionnel. Pour ce faire, un mécanisme d'échange de signaux bidirectionnel est mis en œuvre entre le module logique dédié et le troisième module fonctionnel pour permettre un pilotage successif des modules fonctionnels entre eux via le module logique.

Selon un aspect particulier, le troisième module fonctionnel est un module de positionnement de l'échantillon et la troisième fonction consiste à réaliser un déplacement de l'échantillon dans au moins une direction de l'espace.

Cette caractéristique permet d'effectuer une acquisition tridimensionnelle en sus d'une acquisition multi-longueur d'onde. On pourrait donc prévoir de n'activer la fonction du troisième module (déplacement de l'échantillon dans l'espace) qu'une fois tous les n longueurs d'onde d'excitation, afin d'optimiser le nombre d'échanges de signaux de pilotage entre modules. Le déplacement de l'échantillon peut être réalisé selon l'axe optique du module de capture d'image par exemple pour réaliser une acquisition 3D de l'échantillon.

Dans un autre mode de réalisation de l'invention, il est proposé un système de pilotage d'une pluralité de modules fonctionnels compris dans un dispositif d'imagerie en microscopie multi-longueur d'onde configuré pour prendre une pluralité de prises de vue d'un échantillon soumis à différentes longueurs d'onde d'excitation, ledit dispositif d'imagerie comprenant au moins un premier et un deuxième modules fonctionnels, adaptés respectivement pour réaliser une première et une deuxième fonctions, le système étant caractérisé en ce qu'il comprend :

- des moyens d'émission d'un premier signal de pilotage au deuxième module fonctionnel, activés lorsque le premier module fonctionnel a réalisé ladite première fonction ;

- des moyens de déclenchement de ladite première fonction, activés sur réception d'un deuxième signal de pilotage reçu depuis le deuxième module fonctionnel ;

- des moyens de déclenchement de ladite deuxième fonction, activés sur réception du premier signal de pilotage reçu depuis le premier module fonctionnel ;

- des moyens d'émission du deuxième signal de pilotage au premier module fonctionnel, activés lorsque le deuxième module fonctionnel a réalisé ladite deuxième fonction.

Selon une caractéristique particulière, le premier module fonctionnel est un module de sélection de longueurs d'onde et la première fonction consiste à réaliser une sélection d'au moins une longueur d'onde d'excitation de l'échantillon ; le deuxième module fonctionnel est un module de capture d'images et la deuxième fonction consiste à réaliser une prise de vue de l'échantillon.

Selon une caractéristique particulière, le dispositif d'imagerie comprend au moins un troisième module fonctionnel adapté pour réaliser une troisième fonction, le système comprenant en outre :

des moyens d'émission d'un troisième signal de pilotage au troisième module fonctionnel, activés sur réception du deuxième signal de pilotage;

des moyens de déclenchement de ladite troisième fonction, activés sur réception du troisième signal de pilotage.

Selon une caractéristique particulière, le troisième module fonctionnel est un module de positionnement de l'échantillon et la troisième fonction consiste à réaliser un positionnement de l'échantillon dans au moins une direction de l'espace.

Selon un aspect particulier, le module de sélection de longueurs d'onde comprend un ensemble de deux prismes optiques disposés de part et d'autre d'une fente montée mobile en translation et contrôlée par le deuxième signal de pilotage envoyé par le deuxième module fonctionnel pour réaliser une sélection d'au moins une longueur d'onde d'excitation.

Cette caractéristique permet d'offrir un sélecteur de longueur d'onde adapté à la microscopie de fluorescence plus rapide (de l'ordre de quelques dizaines de millisecondes) que ceux de l'état de la technique comme la roue de filtre ou les systèmes de filtre accordable. En outre, lorsqu'ils sont utilisés avec un laser supercontinuum, les systèmes de sélection par modulateur acousto-optique génèrent des fuites spectrales critiques et ne sont donc pas adaptés à la microscopie de fluorescence contrairement à l'invention. Cette configuration structurelle est particulièrement bien adaptée au pilotage matériel. La vitesse améliorée du processus de sélection de longueur d'onde combinée au pilotage hors entité logicielle centralisée (effet de synergie) permet de procurer un système d'imagerie multi- longueur d'onde rapide et plus robuste que les systèmes d'imagerie de l'état de la technique.

5. LISTE DES FIGURES

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple indicatif et non limitatif, et des dessins annexés, dans lesquels :

la figure 1, déjà décrite en relation avec l'art antérieur, représente un exemple de dispositif d'imagerie multi-longueur d'onde multi-focal connu de l'état de l'art ;

la figure 2 représente un exemple de dispositif d'imagerie multi-longueur d'onde multi- focal dans lequel peut être mis en œuvre le procédé de pilotage selon un mode de réalisation particulier de l'invention ;

la figure 3 présente un schéma-bloc fonctionnel illustrant le principe du procédé de pilotage selon un premier mode de réalisation de l'invention ;

la figure 4 est un chronogramme représentant l'évolution temporelle des signaux de pilotage échangés entre les modules fonctionnels illustrés à la figure 3 ;

la figure 5 présente un schéma-bloc fonctionnel illustrant le principe du procédé de pilotage selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ;

la figure 6 est un chronogramme représentant l'évolution temporelle des signaux de pilotage échangés entre les modules fonctionnels illustrés à la figure 5 ;

- la figure 7 présente les détails structurels d'un module de sélection de longueur d'onde selon un mode de réalisation particulier de l'invention ;

les figures 8A et 8B présentent des schéma-blocs fonctionnels illustrant le principe du procédé de pilotage selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; la figure 9 présente un schéma-bloc fonctionnel illustrant de manière générique le principe du procédé de pilotage selon l'invention.

6. DESCRIPTION DÉTAILLÉE

Sur toutes les figures du présent document, les éléments et étapes identiques sont désignés par une même référence numérique.

Le principe général de l'invention consiste à mettre en œuvre un mécanisme d'échange bidirectionnel de commandes de pilotage entre les modules fonctionnels eux- mêmes (plutôt qu'un mode de pilotage unidirectionnel centralisé et commandé par un logiciel dédié), avec des mouvements asynchrones et/ou simultanés de certains modules suivi de points de contrôle à certains moments de l'exécution et permettant d'offrir un système d'imagerie multi-longueur d'onde rapide et robuste. Ces points de contrôle sont réalisés non par le logiciel exécuté sur l'ordinateur comme dans l'art antérieur mais via un ou plusieurs contrôleurs attachés respectivement à certains modules fonctionnels et/ou via un contrôleur dédié.

La figure 2 représente un exemple de dispositif d'imagerie multi-longueur d'onde multi-focal 20 dans lequel peut être mis en œuvre le procédé de pilotage selon un mode de réalisation particulier conforme à l'invention.

Le dispositif d'imagerie 20 a pour objet d'imager un échantillon 24 soumis à différentes longueurs d'onde d'excitation. Il comprend une source de lumière laser 21 couplée, via une fibre optique 23 (notée « FO » sur la figure), à un système de sélection en longueur d'onde (noté M l) lui-même couplé en espace libre à un microscope multi-focal 22. La source de lumière 21 produit une lumière laser blanche d'excitation, appelée lumière « supercontinuum », puisée selon un régime d'impulsions de l'ordre de quelques picosecondes, destinée à illuminer l'échantillon 24 à observer. Le microscope multifocal 22 est composé d'un module d'imagerie 22i coopérant avec un disque rotatif confocal 22 2 , aussi couramment appelé « spinning disk ».

Le dispositif d'imagerie 20 comprend les modules fonctionnels suivants :

un module de sélection de longueurs d'onde M l, adapté pour réaliser une première fonction (notée Fl par la suite) qui consiste à sélectionner une longueur d'onde ou une plage de longueurs d'onde spécifique, par déplacement d'une fente mobile 40 compris entre deux prismes optiques 41 et 42 (dont le principe est détaillé plus loin en relation avec la figure 7), pour exciter l'échantillon 24 ;

un module de capture d'image M2, par exemple une caméra du type CCD (pour « Chargée! Couple Device ») ou CMOS (pour « Complémentary Métal Oxyde Semiconductor »), adapté pour réaliser une deuxième fonction (notée F2 par la suite) qui consiste à capturer une image de l'échantillon 24 ;

un module de déplacement de l'échantillon M3, adapté pour réaliser une troisième fonction (notée F3 par la suite) consistant à déplacer l'échantillon 24 ou l'objectif du microscope dans au moins une direction de l'espace selon l'axe X, Y et/ou Z.

Exemple d'un pilotage à deux modules fonctionnels

On présente ci-après, en relation avec les figures 3 et 4, le principe du procédé de pilotage selon un premier mode de réalisation particulier de l'invention, dans lequel un pilotage de deux modules fonctionnels M l, M2, est réalisé. La figure 3 représente un schéma- bloc fonctionnel du système de pilotage des modules fonctionnels M l et M2 et la figure 4 représente un chronogramme montrant l'évolution temporelle des signaux de pilotage échangées entre les modules fonctionnels M l et M2.

Le procédé de pilotage présenté ici est mis en œuvre pour imager un échantillon soumis à deux longueurs d'onde d'excitation distinctes λΐ, λ2. Le nom bre de longueurs d'onde auxquelles l'échantillon peut être soumis au cours de l'acquisition multi-couleur est ici volontairement limité à titre de descriptif purement pédagogique, de manière à ne pas surcharger les figures et la description associée. Bien entendu, un nom bre plus important de longueurs d'onde peuvent être utilisées si nécessaire sans sortir du cadre de l'invention.

Les modules de sélection de longueurs d'onde M l et de capture d'image M2 comprennent respectivement les contrôleurs d'entrée-sortie Cl et C2, qui gèrent les activités de leur module respectif et exécutent le transfert des données :

- le contrôleur Cl gère la réalisation de la fonction Fl, à savoir la sélection d'une longueur d'onde d'excitation de l'échantillon (par déplacement de la fente mobile 40 sur la longueur d'onde d'excitation visée),

- la contrôleur C2 gère la réalisation de la fonction F2, à savoir la capture d'image ou prise de vue de l'échantillon.

Une macro-commande contenant une séquence d'instructions de code de programme pour la mise en œuvre du procédé est chargée, depuis l'unité centrale 25, via le lien de communication logicielle 27i, par le contrôleur Cl du module M l pour y être exécutée. La macro-commande se trouve em barquée dans le contrôleur du module M l.

La macro-commande est définie de manière à ce que le contrôleur Cl du module M l déclenche la sélection d'une nouvelle longueur d'onde à chaque fois qu'il reçoit un signal de pilotage TTL et émet un signal de pilotage TTL à chaque fois qu'il a terminé de réaliser cette fonction. Avant d'exécuter la macro-commande, le module de capture d'image M2 est démarré en mode de déclenchement continu d'acquisition par signal externe par l'unité centrale 25 via le contrôleur C2 et le lien de communication logicielle 27 2 . Il est ainsi configuré de manière à acquérir une image à chaque fois qu'il reçoit un signal de pilotage TTL.

A l'initialisation du procédé, le contrôleur Cl du module M l sélectionne une première longueur d'onde d'excitation λΐ en déplaçant la fente mobile 40 entre les deux prismes optiques 41 et 42 jusqu'à se qu'elle soit positionnée sur la longueur d'onde d'excitation λΐ. Ensuite l'acquisition multi-couleur démarre et est pilotée uniquement par les signaux TTL échangés entre les deux modules M l et M2.

Le niveau logique 1 signifie l'émission d'un signal de pilotage TTL haut par l'un des modules fonctionnels et le niveau logique 0 signifie que le module fonctionnel en question émet un signal de pilotage TTL bas. Dans une étape 1, le contrôleur Cl du module M l envoie un signal de pilotage TTL SI haut au contrôleur du module M2 lorsque deux conditions sont remplies : d'une part la sélection de la longueur d'onde d'excitation λΐ a été réalisée par le contrôleur Cl (notée « OT » sur la figure pour « On Target », qui signifie que la fente 40 est en position) et d'autre part le signal de pilotage TTL S2 du contrôleur C2 est bas lorsque le traitement de la prise de vue (notée RO sur la figure, pour « Read Out ») est terminé.

Dans une étape 2, le contrôleur C2 du module M2 déclenche une prise de vue de l'échantillon lorsqu'il reçoit le signal de pilotage TTL SI haut du contrôleur Cl (Fonction F2). Le signal de pilotage TTL SI reçu par le contrôleur C2 est interprété comme étant un signal de déclenchement d'une prise de vue de l'échantillon.

Dans une étape 3, le contrôleur C2 envoie un signal de pilotage TTL S2 haut au contrôleur du module M l lorsque le contrôleur C2 a réalisé la prise de vue de l'échantillon exposé à la longueur d'onde λΐ. En parallèle, le contrôleur C2 effectue un traitement de la prise de vue (notée RO sur la figure, pour « Read Out » en anglais).

Dans une étape 4, le contrôleur Cl déclenche la sélection d'une nouvelle longueur d'onde d'excitation λ2 lorsqu'il reçoit le signal de pilotage TTL S2 haut du contrôleur C2 (Fonction Fl). Le signal de pilotage TTL S2 haut reçu par le contrôleur Cl est interprété comme étant un signal de déclenchement d'une sélection d'une nouvelle longueur d'onde.

Ces signaux de pilotages TTL bidirectionnels entre les modules M l et M2 sont véhiculés à l'aide de moyens de communication filaire 28, tel que par exemple un câble coaxial avec connecteurs BNC.

Le déclenchement successif des fonctions des modules M l et M2 au moyen de commandes de pilotage TTL échangées directement entre les modules eux-mêmes (par analogie à un jeu de « ping-pong ») permet d'assurer le pilotage des modules sans passer par l'unité centrale 25, ce qui permet d'améliorer la vitesse d'acquisition des images par le module M l. Chaque signal de pilotage TTL reçu est interprété par le module comme une commande de déclenchement d'action.

Le nom bre d'itérations des étapes 1 à 4 présentées ci-dessus peut être défini en fonction du nombre de longueurs d'onde d'excitation auxquelles l'échantillon doit être exposé. Dans l'exemple présenté ici, le nom bre de longueurs d'onde d'excitation auxquelles l'échantillon doit être exposé est égal à deux (λΐ, λ2). Les étapes 1 à 4 doivent donc être réitérées deux fois afin d'obtenir deux prises de vue de l'échantillon chacune réalisée avec une longueur d'onde d'excitation distincte. A noter que les événements ne prennent pas nécessairement le même temps à chaque cycle. C'est un avantage car cela supprime des délais qui seraient nécessaires à imposer une régularité de l'acquisition des images.

Exemple d'un pilotage à trois modules fonctionnels

On présente ci-après, en relation avec les figures 5 et 6, le principe du procédé de pilotage selon un deuxième mode de réalisation particulier de l'invention, dans lequel un pilotage de trois modules fonctionnels M l, M2, M3 est réalisé. La figure 5 représente un schéma-bloc fonctionnel du système de pilotage des modules fonctionnels M l, M2, M3 et la figure 6 représente un chronogramme montrant l'évolution temporelle des signaux de pilotage échangées entre les modules fonctionnels M l, M2, M3. Les modules de sélection de longueurs d'onde M l, de capture d'image M2 et de déplacement de l'échantillon M3 comprennent respectivement les contrôleurs d'entrée-sortie Cl, C2 et C3, qui gèrent les activités de leur module respectif et exécutent le transfert des données :

- le contrôleur Cl gère la réalisation de la fonction Fl, à savoir la sélection d'une longueur d'onde d'excitation de l'échantillon (par déplacement de la fente mobile sur la longueur d'onde d'excitation visée),

- la contrôleur C2 gère la réalisation de la fonction F2, à savoir la capture d'image ou prise de vue de l'échantillon,

- la contrôleur C3 gère la réalisation de la fonction F3, à savoir le déplacement de l'échantillon selon l'axe Z (correspondant à l'axe optique du microscope 22i).

Une macro-commande contenant une séquence d'instructions de code de programme pour la mise en œuvre du procédé est chargée, depuis l'unité centrale 25, via le lien de communication logicielle 27i, par le contrôleur Cl du module M l pour y être exécutée.

La macro-commande est définie de manière à ce que le contrôleur Cl du module M l déclenche la sélection d'une nouvelle longueur d'onde à chaque fois qu'il reçoit un signal de pilotage TTL et émet un signal de pilotage TTL à chaque fois qu'il a terminé de réaliser cette fonction.

Avant d'exécuter la macro-commande, le module de capture d'image M2 est démarré en mode de déclenchement continu d'acquisition par signal externe par l'unité centrale 25 via le contrôleur C2 et le lien de communication logicielle 27 2 . Il est ainsi configuré de manière à acquérir une image à chaque fois qu'il reçoit un signal de pilotage TTL.

A l'initialisation du procédé, le contrôleur Cl du module M l sélectionne une première longueur d'onde d'excitation λΐ en déplaçant la fente mobile 40 entre les deux prismes optiques 41 et 42 jusqu'à se qu'elle soit positionnée sur la longueur d'onde d'excitation λΐ. Le contrôleur C3 du module M3 déplace l'échantillon jusqu'à ce que celui-ci se trouve dans une première position ZI. Ensuite l'acquisition multi-couleur démarre et est pilotée uniquement par les signaux TTL échangés entre les trois modules M l, M2, M3.

Dans une étape 1, le contrôleur Cl du module M l envoie un signal de pilotage TTL SI haut au contrôleur du module M2 lorsque trois conditions sont remplies : d'une part la sélection de la longueur d'onde d'excitation λΐ a été réalisée par le contrôleur Cl (notée

« OT » sur la figure pour « On Target » en anglais, qui signifie que la fente 40 est en position), d'autre part le signal de pilotage TTL S2 du contrôleur C2 est bas lorsque le traitement de la prise de vue (notée RO sur la figure, pour « Read Out » en anglais) est terminé, et enfin le signal de pilotage TTL S3 du contrôleur C3 est haut lorsque le déplacement en z est terminé (noté « OT » sur la figure pour « On Target » en anglais). Ainsi les fonctions Fl et F3 ont été exécutées parallèlement de manière indépendante et asynchrone. Le processus de contrôle des différentes fonctions fonctionne à la manière d'un « check point » (c'est-à-dire selon un mécanisme de vérification de points de contrôle) à une étape déterminée de la séquence sans aucune synchronisation des fonctions. Dans ce contexte, le procédé s'opère de la manière la plus rapide possible.

Dans une étape 2, le contrôleur C2 du module M2 déclenche une prise de vue de l'échantillon lorsqu'il reçoit le signal de pilotage TTL SI haut du contrôleur Cl (Fonction F2). Le signal de pilotage TTL SI haut reçu par le contrôleur C2 est interprété comme étant un signal de déclenchement d'une prise de vue de l'échantillon.

Dans une étape 3, le contrôleur C2 envoie un signal de pilotage TTL S2 haut au contrôleur du module M l lorsque le contrôleur C2 a réalisé la prise de vue de l'échantillon exposé à la longueur d'onde λΐ. En parallèle, le contrôleur C2 effectue un traitement de la prise de vue (notée RO sur la figure, pour « Read Out » en anglais). Dans une étape 4, le contrôleur Cl déclenche la sélection d'une nouvel le longueur d'onde d'excitation λ2 lorsqu'il reçoit le signal de pilotage TTL S2 haut du contrôleur C2 ( Fonction Fl). Le signal de pilotage TTL S2 haut reçu par le contrôleu r Cl est interprété comme étant un signal de déclenchement d'une sélection d'une nouvelle longueur d'onde.

Les étapes 1 à 4 ci-dessus sont réitérées deux fois successivement de manière à acquérir une prem ière prise de vue de l'échantillon pour la longueur d'onde d'excitation λΐ et u ne deuxième prise de vue de l'échantillon pour la longueur d'onde d'excitation λ2, pou r la position ZI de l'échantillon (première coupe optique).

Dans u ne étape 5, le contrôleur Cl du modu le M l envoie un nouveau signal de pilotage TTL SI' haut mais cette fois-ci au contrôleur d u module M3 su r réception du signal de pilotage TTL S2 haut d u contrôleur C2. En parallèle, le contrôleur Cl déclenche une sélection d'u ne nouvelle longueur d'onde d'excitation, soit λΐ (λ2 => λΐ).

Dans une étape 6, le contrôleur C3 du modu le M3 déclenche un déplacement de l'échantillon jusqu'à ce que celui-ci se trouve dans une deuxième position Z2 (à l'initialisation d u procédé, l'échantillon se trouvait en position ZI), sur réception du signal de pilotage TTL

SI' haut envoyé par le contrôleur Cl. Ainsi les deux fonctions Fl et F3 sont exécutées parallèlement de manière indépendante et asynchrone.

Dans une étape 7, le contrôleu r C3 d u module M3 envoie un signal de pilotage TTL S3 haut au contrôleur Cl lorsque le contrôleur C3 a terminé de déplacer l'échantillon, celu i se trouvant dans la position Z2.

Puis, les étapes 1 à 4 sont à nouveau réitérées à deux reprises. Toutefois, ceci est réalisé aux conditions que : le contrôleu r Cl ait, d'autre part, réalisé la sélection de la longueu r d'onde d'excitation λΐ et, d'autre part, reçu le signal de pilotage TTL S3 haut envoyé par le contrôleur C3. Cette deuxième condition ainsi vérifiée permet de s'assurer q ue l'échantillon 24 se trouve bien dans la position visée (Z2 en l'occurrence) avant de lancer u ne nouvelle itération des étapes 1 à 4.

En partant à nouveau du principe qu'u ne prise de vue est effectuée pou r chaque longueu r d'onde d'excitation λΐ, λ2, les étapes 1 à 4 ci-dessus sont réitérées deux fois successivement de façon à acq uérir une première prise de vue de l'échantillon pou r la longueu r d'onde d'excitation λΐ et une deuxième prise de vue de l'échantillon pour la longueu r d'onde d'excitation λ2, pour la position Z2 (deuxième coupe optique).

De manière générale, on considère qu'une itération des étapes 5, 6 et 7 est effectuée à u ne fréquence égale à 1/n, avec n le nom bre de longueurs d'onde auxquels est sou mis l'échantillon, le nom bre d'itérations des étapes 1 à 4 étant égal à n . L'ajout du module M3 au processus de pilotage propose un véritable intérêt en ce qu'il permet de réaliser une microscopie tridimensionnelle pilotée de manière ultra-rapide, en sus de la microscopie multi-longueur d'onde. En effet, les fonctions sont exécutées de manière indépendante et asynchrone sans passer par l'entité logicielle 25 et sans imposer de délais d'exécution pour être sûr que les fonctions aient bien été opérées. La microscopie multi-focale permet d'imager des coupes optiques d'un échantillon en supprimant de manière physique (grâce aux « pinholes » du « spinning disk » 22 2 ) la fluorescence en dehors du plan observé (qui est une source de bruit optique). Il est donc possible, en déplaçant l'échantillon (ou la tête du microscope 26) selon l'axe optique du microscope (axe Z), d'imager en profondeur l'échantillon. On parle dans la suite de ce document de microscopie « multi-z ».

Le procédé de pilotage présenté ici est mis en œuvre pour imager un échantillon soumis à deux longueurs d'onde d'excitation distinctes λΐ, λ2 et à deux positions distinctes ZI, Z2 selon l'axe Z. Le nom bre de longueurs d'onde ainsi que le nom bre de positions occupées par celui-ci est ici volontairement limité à titre de descriptif purement pédagogique, de manière à ne pas surcharger les figures et la description associée. Bien entendu, un nombre plus important de longueurs d'onde et/ou de positions de l'échantillon selon l'axe Z peut être prévu sans sortir du cadre de l'invention.

Selon une variante de réalisation, on peut prévoir que le module M3 est configuré pour déplacer, non pas l'échantillon, mais la tête du microscope 26 par rapport à l'échantillon selon l'axe Z.

Selon une autre variante de réalisation, on peut prévoir dans le procédé de déplacer l'échantillon 24 ou la tête du microscope 26 non seulement selon l'axe Z pour assurer la fonction de microscopie tridimensionnelle, mais également selon les axes X et Y pour permettre une analyse microscopique spatiale de l'échantillon.

Concernant le système de pilotage illustré à la figure 3 :

* le contrôleur Cl du module fonctionnel M l comprend :

des moyens d'émission OUT1 du signal de pilotage SI au module fonctionnel M2, activés lorsque le module fonctionnel M l a réalisé sa fonction Fl ;

des moyens de réception INI du signal de pilotage S2 envoyé par le module fonctionnel M2 ; des moyens de déclenchement de la fonction Fl activés sur réception du signal de pilotage S2 par les moyens de réception INI ;

* le module fonctionnel M2 comprend :

des moyens d'émission OUT2 du signal de pilotage S2 au module fonctionnel Ml, activés lorsque le module fonctionnel M2 a réalisé sa fonction F2 ; des moyens de réception IN2 du signal de pilotage SI envoyé par le module fonctionnel M l ; des moyens de déclenchement de la fonction F2 activés sur réception du signal de pilotage SI par les moyens de réception IN2 ;

Concernant le système de pilotage illustré à la figure 5 :

* le contrôleur Cl du module fonctionnel M l comprend en outre :

des moyens d'émission OUT1' du signal de pilotage SI' au module fonctionnel M3 ;

des moyens de réception INI' du signal de pilotage S3 envoyé par le module M3 ;

* le module fonctionnel M3 comprend :

des moyens d'émission OUT3 du signal de pilotage S3 au module fonctionnel Ml, activés lorsque le module fonctionnel M3 a réalisé sa fonction F3 ;

des moyens de réception IN3 du signal de pilotage SI' envoyé par le module M l ;

des moyens de déclenchement de la fonction F3 activés sur réception du signal de pilotage

SI' par les moyens de réception IN3.

Un exemple simplifié d'instructions de la macro-commande embarquée dans le contrôleur du module M l est présenté ci-dessous :

Move bouge vers la première longueur d'onde (λΐ)

Wait IN I = 0

Wait On target

Send OUT l = l déclenche une prise de vue

Wait IN I = 1

Move bouge vers la deuxième longueur d'onde (λ2)

Wait IN I = 0

Wait On target

Send OUT l = l déclenche une prise de vue

Wait IN I = 1

Send OUT1' = 1 déplace l'échantillon vers la deuxième position (Z2) Move bouge vers la première longueur d'onde (λΐ)

Wait On target

Wait IN I = 0

Wait IN I' = 1

Send OUT1 = 1 déclenche une prise de vue

La figure 7 présente les détails structurels d'un module de sélection de longueur d'onde M l selon un mode de réalisation particulier de l'invention.

Le module M l, représentée ici par la flèche A, comprend un ensemble de deux prismes optiques 41, 42 disposés de part et d'autre d'une fente 40 montée mobile en translation sur une platine de translation rapide. Les deux prismes sont associés chacun à un lentille optique 43, 44 respectivement. Les prismes optiques 41, 42 et lentilles 43, 44 forment un ensemble optique ayant un axe optique O. La fente 40 est contrôlée par le contrôleur d'entrée-sortie Cl pour la sélection d'une longueur d'onde donnée. Un signal de pilotage TTL reçu par le contrôleur d'entrée-sortie Cl déclenche le déplacement de la fente perpendiculairement à l'axe optique O.

Selon une première réalisation, la fente est formée par un ensem ble de deux lames séparées de largeur fixe et montées mobiles en translation perpendiculairement à l'axe optique O. Ceci permet d'ajuster la position de la fente par rapport à l'axe optique en fonction de la longueur d'onde ou de la plage de longueurs d'onde désirée.

Selon une deuxième réalisation, la fente est formée par un ensem ble de deux lames séparées, chaque lame étant montée indépendamment mobile en translation perpendiculairement à l'axe optique O, de sorte à ajuster à la fois la largeur et la position de la fente par rapport à l'axe optique O. Ceci offre la possibilité de sélectionner une bande spectrale de largeur ajustable (par exemple de 3,5 à 300 nm) pour exciter l'échantillon.

Ces caractéristiques structurelles permettent d'offrir un sélecteur de longueur d'onde adapté à la microscopie de fluorescence plus rapide (de l'ordre de quelques dizaines de millisecondes) que ceux de l'état de la technique comme la roue de filtre ou les systèmes de filtre accordable. En outre, lorsqu'ils sont utilisés avec un laser supercontinuum, les systèmes de sélection par modulateur acousto-optique génèrent des fuites spectrales critiques et ne sont donc pas adaptés à la microscopie de fluorescence, contrairement à la présente invention. Dans les modes de réalisation de l'invention, la vitesse améliorée du processus de sélection de longueur d'onde combinée au pilotage hors logiciel permet de procurer un système d'imagerie multi-longueur d'onde rapide et plus robuste que les systèmes d'imagerie de l'état de la technique.

Dans les modes de réalisation particuliers discutés ci-dessus, la macro-commande est embarquée dans le module de sélection de longueur d'onde. Il est clair que de nombreux autres modes de réalisation de l'invention peuvent être envisagés. On peut notamment prévoir d'embarquer celle-ci dans un autre module fonctionnel, comme dans le module de positionnement M3 par exemple, sans sortir du cadre de l'invention ou encore dans un module extérieur d'entrée-sortie basé sur un microcontrôleur dédié comme illustré ci-dessous en relation avec les figures 8A et 8B. Exemple d'un pilotage effectué par un module dédié

On présente maintenant un troisième mode de réalisation particulier de l'invention, dans lequel un pilotage de trois modules fonctionnels M l, M2, M3 est réalisé au moyen d'un module logique de pilotage, référencé ML (pour Module Logique). Le module logique M L est équipé d'un micro-contrôleur dédié (noté « μC »), chargé d'exécuter le procédé de pilotage. Dans ce mode de réalisation, le micro-contrôleur μC comprend une succession/alternance d'unités logiques, chaque unité logique mettant en œuvre un groupe d'étapes spécifiques dans une acquisition complexe. Dans le cas présent, les modules fonctionnels M l, M2 et M3 fonctionnent indépendamment avec un signal d'entrée pour actionner leur fonction Fl, F2 et F3 respectivement et un signal de sortie lorsque leur fonction respective est achevée. Ainsi, une simple unité logique permet d'effectuer les points de contrôles. Pour réaliser une séquence multi-couleur multi-z comme présenté plus haut, dans l'exemple de réalisation, deux unités logiques sont nécessaires :

- une première unité logique, référencée U L1, permet d'activer la fonction Fl seule (changement de longueur d'onde), après avoir actionné la fonction F2 (prise d'une image),

- une seconde unité logique, référencée UL2, permet d'activer les fonctions Fl (changement de longueur d'onde) et F3 (changement de position z) en même temps de manière asynchrone et parallèle après avoir actionné la fonction F2 (prise d'une image).

A l'initialisation du procédé, le contrôleur Cl du module M l sélectionne une première longueur d'onde d'excitation λΐ en déplaçant la fente mobile 40 entre les deux prismes optiques 41 et 42 jusqu'à ce qu'elle soit positionnée sur la longueur d'onde d'excitation λΐ. Le contrôleur C3 du module M3 déplace l'échantillon jusqu'à ce que celui-ci se trouve dans une première position zl. Ensuite l'acquisition multi-couleur démarre et est pilotée par les signaux TTL échangés entre les trois modules M l, M2 et M3 par l'intermédiaire des unités logiques U L1 et U L2. Ces signaux sont successivement relayés par les unités logiques U L1 et UL2.

Dans un mode de réalisation particulier, les unités logiques UL1 et U L2 sont précâblées, comme illustré de manière simplifiée sur les figures, de sorte à pouvoir effectuer les opérations logiques permettant le pilotage des trois modules M l, M2, M3.

L'unité logique UL1 est utilisée par le micro-contrôleur pour l'exécution d'un premier groupe d'étapes illustré à la Figure 8A.

Dans une étape 1, le contrôleur Cl du module M l envoie un signal de pilotage TTL Sl 0 haut à l'unité logique U L1 lorsque la sélection de la longueur d'onde d'excitation λΐ a été réalisée par le contrôleur Cl. Dans le même temps, le contrôleur C3 du module M3 envoie un signal de pilotage TTL S4 haut à l'unité logique U L1 lorsque le déplacement de l'échantillon à la position zl a été réalisé par le contrôleur C3.

Dans une étape 2, l'unité logique U L1 effectue un point de contrôle. Il envoie un signal de pilotage TTL SI haut au contrôleur du module M2 lorsque trois conditions sont remplies : réception du signal de pilotage TTL Sl 0 provenant du module M l, réception du signal de pilotage TTL S4 provenant du module M3 (grâce à la porte logique ET symbolisée « & » sur la figure) et contrôle que le signal de pilotage TTL S2 0 du contrôleur C2 est bas confirmant que le traitement de la prise de vue est terminé. Le contrôleur C2 du module M2 déclenche alors une prise de vue de l'échantillon (Fonction F2) lorsqu'il reçoit le signal de pilotage TTL SI haut de l'unité logique U L1, ce qui signifie que les deux modules M l et M3 ont chacun effectué leur fonction de manière asynchrone et que le module M2 est prêt pour cette prise de vue. Le signal de pilotage TTL SI haut reçu par le contrôleur C2 est interprété comme étant un signal de déclenchement d'une prise de vue de l'échantillon.

Dans une étape 3, le contrôleur C2 envoie un signal de pilotage TTL S2 0 haut à l'unité logique U L1 lorsque le contrôleur C2 a réalisé la prise de vue de l'échantillon exposé à la longueur d'onde λΐ et à la position zl. En parallèle, le contrôleur C2 effectue un traitement de la prise de vue.

Dans une étape 4, l'unité logique U L1 envoie un signal de pilotage TTL S2 haut au contrôleur du module M l sur réception du signal de pilotage TTL S2 0 . Le contrôleur Cl déclenche alors la sélection d'une nouvelle longueur d'onde d'excitation λ2 lorsqu'il reçoit le signal de pilotage TTL S2 haut de l'unité logique U L1 (Fonction Fl). Le signal de pilotage TTL S2 haut reçu par le contrôleur Cl est interprété comme étant un signal de déclenchement d'une sélection d'une nouvelle longueur d'onde.

Il convient de noter que dans ce mode de réalisation particulier :

- le signal TTL Sl 0 reçu par l'unité UL1 est interprété par celui-ci comme étant un signal de déclenchement de l'envoi du signal de pilotage TTL SI à destination du module M2. L'unité logique U L1 effectue un « relai » du signal TTL haut fourni par le contrôleur Cl au contrôleur C2 seulement après avoir effectué un point de contrôle logique.

- le signal TTL S2 0 reçu par l'unité UL1 est interprété par celui-ci comme étant un signal de déclenchement de l'envoi du signal de pilotage TTL S2 à destination du module M l. L'unité logique U L1 effectue un « relai » du signal TTL haut fourni par le contrôleur C2 au contrôleur Cl immédiatement et sans traitement.

L'unité logique UL2 est utilisée par le micro-contrôleur pour l'exécution d'un second groupe d'étapes illustré à la Figure 8B. L'unité logique UL2 est exécutée une fois l'exécution de l'unité U L1 terminée.

Dans une étape 1, le contrôleur Cl du module M l envoie un signal de pilotage TTL Sl 0 haut à l'unité logique U L2 lorsque la sélection de la longueur d'onde d'excitation λ2 a été réalisée par le contrôleur Cl,

Dans une étape 2, l'unité logique U L2 effectue un point de contrôle. Il envoie un signal de pilotage TTL SI haut au contrôleur du module M2 lorsque deux conditions sont remplies : réception du signal de pilotage TTL Sl 0 provenant du module M l et contrôle que le signal de pilotage TTL S2 0 du contrôleu r C2 est bas confirmant que le traitement de la prise de vue est terminé. Le contrôleur C2 déclenche une prise de vue de l'échantillon lorsqu'il reçoit le signal de pilotage TTL SI haut de l'u nité logique U L2, ce qui sign ifie que le module M l a effectué sa fonction et que le module M 2 est prêt pour cette prise de vue. Le signal de pilotage TTL SI haut reçu par le contrôleur C2 est interprété comme étant un signal de déclenchement d'une prise de vue de l'échantillon .

Dans une étape 3, le contrôleur C2 envoie un signal de pilotage TTL S2 0 haut à l'un ité logique U L2 lorsque le contrôleur C2 a réalisé la prise de vue de l'échantillon exposé à la longueu r d'onde λ2 et à la position zl. En parallèle, le contrôleur C2 effectue un traitement de la prise de vue.

Dans une étape 4, l'unité logique U L2 relaye le signal de pilotage TTL haut aux contrôleurs Cl et C3 en envoyant, sur réception d u signal de pilotage TTL S2 0, d'u ne part un signal de pilotage TTL S2 haut au contrôleu r du modu le M l et d'autre part un signal de pilotage TTL S3 haut au contrôleur du mod ule M3. Le contrôleur Cl déclenche la sélection d'u ne nouvelle longueur d'onde d'excitation λΐ lorsqu'il reçoit le signal de pilotage TTL S2 haut de l'u nité logique U L2 ( Fonction Fl). Le signal de pilotage TTL S2 haut reçu par le contrôleur Cl est interprété comme étant un signal de déclenchement d'une sélection d'une nouvelle longueur d'onde. Le contrôleur C3 déclenche la sélection d'u ne nouvelle position z2 lorsqu'il reçoit le signal de pilotage TTL S3 haut de l'un ité logiq ue U L2 ( Fonction F3). Le signal de pilotage TTL S3 haut reçu par le contrôleur C3 est interprété comme étant un signal de déclenchement d'une sélection d'une nouvelle position de l'échantillon selon l'axe Z.

Puis s'alternent successivement l'exécution des unités logiques U L1 et U L2 pour les prises de vue (λΐ, z2) et (kl, zl). Les séq uences d'images ne sont pilotées que par l'alternance successive des unités logiques qu i transmettent sous condition les signaux logiques TTL entre les modu les M l, M 2 et M3.

En d'autres termes, par rapport aux prem ier et deuxième modes de réalisation décrits ci-dessus, le module logique M L agit comme un module centralisé gérant le pilotage en relayant les signaux de pilotage TTL entre les d ifférents modules. Ceci peut être réalisé au moyen d'un câ blage logique simple pour chaq ue groupe d'étapes du processus de pilotage.

U n tel modu le de pilotage est donc adapta ble à tout type de système d'imagerie en m icroscopie ; il suffit de modifier les fonctions logiq ues du mod ule en modifiant le câ blage de celu i-ci en fonction de l'arch itecture im posé par le système d'imagerie. Ce module de pilotage M L peut en outre comprendre u ne interface hom me/machine configurée de manière à être intuitive pour l'utilisateur, ce dernier pouvant choisir la séquence d'acquisition souhaitée (nom bre de longueurs d'onde, nombre d'images, nombre de déplacements en z etc.).

D'une façon générale, le module logique M L permet de créer de manière programmatique et coordonnée une série de variantes d'unités logiques et ainsi par exemple d'opérer la séquence présentée précédemment en alternant de manière immédiate les deux unités logiques U L1 et U L2. Ce module logique est constitué d'un microcontrôleur dédié qui exécute des macro-commandes simples, préalablement chargé par un ordinateur, permettant de connecter en direct ou en conditionnel des entrées-sorties. Ainsi, on peut prévoir tout type d'unités logiques et les charger sur le module logique de manière immédiate et ainsi créer des séquences de variantes pour opérer tout type d'acquisition, et ce sans sortir du cadre de l'invention.

Le module logique M L comprend un microcontrôleur lui-même comprenant :

- des moyens d'émission OUT Ll du signal de pilotage S2 au module fonctionnel M l, activés lorsque le module fonctionnel M2 a réalisé sa fonction F2 (i.e. sur réception du signal S2 0 );

- des moyens de réception IN Ll du signal de pilotage Sl 0 envoyé par le module M l ;

- des moyens d'émission OUT 12 du signal de pilotage SI au module fonctionnel M2, activés lorsque le module fonctionnel M l a réalisé sa fonction Fl et lorsque le module fonctionnel M3 a réalisé sa fonction F3 (i.e. sur réception du signal S2 0 et du signal S4);

- des moyens de réception IN 12 du signal de pilotage S2 0 envoyé par le module M2 ;

- des moyens d'émission OUT L3 du signal de pilotage S3 au module fonctionnel M3, activés lorsque le module fonctionnel M2 a réalisé sa fonction F2 (i.e. sur réception du signal S2 0 );

- des moyens de réception INL3 du signal de pilotage S4 envoyé par le module M3.

Les modes de réalisation particuliers présentés ici ont permis d'illustrer une technique de pilotage de deux ou trois modules fonctionnels. Comme illustré à la figure 9, on pourrait prévoir de mettre en œuvre un mode de pilotage multi-module permettant de piloter N modules fonctionnels (M l à M N ), avec N > 3, en extrapolant le principe de l'invention détaillé ci-dessus en relation avec les figures 3 à 8, sans sortir du cadre de l'invention, le pilotage pouvant être effectué soit par l'un des modules fonctionnels du dispositif d'imagerie (selon le principe des fig. 3 à 6), soit par un module logique dédié (selon le principe des fig. 8A-8B).